Download pdf - Institut für Mobile Systeme - Otto-von-Guericke University ......Konstruktion und Berechnung von Kolbenmaschinen 2 2 - Prof. Köhler (Kolben-schmidt Pierburg AG) Dr. Schulze Messtechnik

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Institut für Mobile Systeme

Jahresbericht 2010

Lehrstuhl Kolbenmaschinen Lehrstuhl Mechatronik

www.ims.ovgu.de

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Vorwort

Der Ihnen hier vorliegende Institutsbericht 2010 fasst Arbeiten und Ergebnisse des Instituts für Mobile Systeme im fünften Jahr nach seiner Gründung zusammen. Er gibt einen Überblick über die erfolgreiche Arbeit in Forschung und Lehre und präsen-tiert wichtige Ergebnisse der Arbeit des letzten Jahres. Die Sichtbarkeit des Instituts konnte weiter gesteigert werden, nicht zuletzt durch die intensive Beteiligung am Aufbau des Magdeburger Instituts für Kompetenz in AutoMobilität IKAM. Entspre-chend wird das Berichtsjahr wieder stark geprägt durch die Aktivitäten im For-schungsschwerpunkt Automotive, die konsequente Ausrichtung auf neue Gebiete, z.B. der Elektromobilität und den weiteren Ausbau des Instituts durch eine intensive Berufungstätigkeit.

In den beiden Berufungsverfahren „Autonome Fahrzeugsysteme und mobile Robo-ter“ sowie „Mobile Antriebssysteme“, beides W3-Professuren am Institut für Mobile Systeme, laufen die Berufungsverhandlungen und befinden sich auf einem guten Weg. Ein weiteres Berufungsverfahren für die Nachfolge von Prof. Tschöke mit der zukunftsweisenden Denomination „Energiewandlungssysteme für mobile Anwendun-gen“ wurde erfolgreich vorangetrieben, so dass mit einer Ruferteilung Anfang nächs-ten Jahres zu rechnen ist. Alle drei Professuren stellen wichtige Eckpfeiler der For-schungs- und Lehrkompetenz des Instituts für mobile Systeme dar, da durch sie zu-sammen mit der Professur für Mechatronik die logische und funktionale Kette von der Energiewandlung, über verschiedenste Antriebs- und Fahrzeugkonfigurationen bis zum autonomen Fahren durchgängig dargestellt werden kann.

Nach der Rufannahme auf die W1-Juniorprofessur „Simulation mobiler Systeme“ hat Herr Prof. Dr.-Ing. Dmitri Vlasenko seine Tätigkeit mit dem Forschungsschwerpunkt „Komponentenorientierte Modellierung elastischer Mehrkörpersysteme“ erfolgreich aufgenommen und durch zahlreiche Veröffentlichungen international sichtbar ge-macht.

Die Arbeiten im Forschungsschwerpunkt Automotive waren geprägt durch eine Eva-luierung sowohl der bisher geleisteten Arbeiten als auch eines Zukunftskonzepts durch eine externe Expertenkommission im Herbst dieses Jahres, welche parallel zur Evaluierung der Ingenieurwissenschaften an der Otto-von-Guericke-Universität durchgeführt wurde. Beide Hürden wurden vom Forschungsschwerpunkt, der durch das Institut für Mobile Systeme vertreten wurde, sehr erfolgreich genommen, was durch die sehr positiven Voten der beiden Gutachtergruppen deutlich zum Ausdruck gebracht wurde. Nach dieser erfolgreichen Zwischenbilanz liegt nun das Hauptau-genmerk auf den Abschlussarbeiten zur ersten Förderperiode sowie den Vorberei-tungen Fortsetzungsantrag. Außerhalb des Forschungsschwerpunktes wurde in die-sem Jahr ebenso intensiv gearbeitet. An beiden Lehrstühlen konnten die For-schungsaktivitäten sowohl mit der Industrie als auch mit der DFG und anderen öf-fentlichen Geldgebern gesteigert und erfolgreich fortgesetzt werden.

Die langjährige Kooperation mit der Bulgarischen Akademie der Wissenschaften auf dem Gebiet der Micro- and Nano-Handling Devices führte im Jahr 2010 zu wichtigen Veröffentlichungen, Patentanmeldungen sowie der gemeinsamen Beantragung eines EU-Projekts in diesem Bereich.

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Im Jahr 2010 wurden am Institut für Mobile Systeme 3 Promotionsverfahren erfolg-reich abgeschlossen und 33 Diplom- und Studienarbeiten erfolgreich angefertigt und verteidigt.

Die neu eingerichteten Studienrichtungen im Bereich der Automobiltechnik erfreuen sich ungebrochen einer sehr großen Beliebtheit. Die teilweise überwältigende Nach-frage konnte durch den großen Einsatz aller in der Lehre engagierten Mitarbeiter zur vollen Zufriedenheit gemeistert werden. Unseren Partnern in der Industrie danken wir für die Unterstützung z.B. bei der Bereitstellung geeigneter Praktikumsplätze und die hohe Flexibilität z.B. bei der Kombination von Praktika und Bachelorarbeiten.

Die Auftragslage im Drittmittel-Bereich hat sich im Jahr 2010 auch aufgrund der günstigen wirtschaftlichen Rahmenbedingungen sehr gut entwickelt.

Im Rückblick zeigt sich das Jahr 2010, getragen durch die sehr positive Gesamtsitua-tion, sehr zufriedenstellend. Es stellt ein weiteres erfolgreiches Stück gemeinsamen Weges des Instituts für Mobile Systeme in eine, nicht nur für die Automobiltechnik, überaus spannende Zukunft dar. Wir danken allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern für ihr großes Engagement insbesondere in der Lehre, ihre Kreativität und Freude an der Forschung. Unseren inner- und außeruniversitären Partnern danken wir für die angenehme und erfolgreiche Zusammenarbeit und hoffen auf eine gute Fortsetzung im nächsten Jahr.

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Gliederung

Lehrstuhl Kolbenmaschinen

1. Personal

2. Funktionen und Mitgliedschaften

3. Chronik

4. Lehre

5. Forschung

6. Veranstaltungen

7. Kontakte zu wissenschaftlichen Einrichtungen

8. Veröffentlichungen und Vorträge

9. Examensarbeiten

10. Dissertationen

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1. Personal

Institut für Mobile Systeme

Geschäftsführender Leiter: Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper

Vorstand:

Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Helmut Tschöke Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Prof. Dr.sc. techn. Ulrich Schmucker Dr.-Ing. Wolfgang Heinemann Dipl.-Ing. Martin Zornemann Peter Hänichen

Lehrstuhl Kolbenmaschinen:

Hochschullehrer:

Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Helmut Tschöke

Wissenschaftliche Mitarbeiter (Haushalt):

Dipl.-Ing. Dennis Backofen Dr.-Ing. Wilfried Henze Dr.-Ing. Lothar Schulze

Sekretariat / Verwaltung: (Haushalt)

Corinna Klaeger Brigitte Schröter Dipl.-Ing.(FH) Monika Schmidt

Technische Mitarbeiter: (Haushalt)

Gerd Bodenstein (Meister, 50 %) Thomas Brink (Mechaniker, 50 %) Gerlinde Christians (Mechanikerin) Dipl.-Ing. (FH) Steffen Schmidt (Elektroniker) Frank Wieprecht (Mechaniker) Torsten Winkler (Mechaniker)

Drittmittelbeschäftigte:

Dipl.-Sporting. Marianna Ackermann (Automotive) Dipl.-Phys. Marco Adam Dipl.-Ing. Gunter Braungarten Gerd Bodenstein (50 %) Thomas Brink (50 %) Lutz Dürrmann Doris Harbordt Dipl.-Ing. (FH) Lars Hartkopf Dipl.-Ing. Martin Hese Dr.-Ing. Hanns-Erhard Heinze (bis 06/10) Dipl.-Ing. Karsten Hintz (ab 07/10) Dipl.-Ing. Sebastian Lucas (bis 09/10) Dipl.-Ing. Tommy Luft Dipl.-Ing. Roman Messing Dipl.-Ing. Bernd Naumann Dipl.-Ing. Ulrich Patze Dipl.-Ing. Hans Schapitz M. Sc. Volker Zeitz (ab 05/10)

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Prof. Tschöke

- Trägerverein WTZ Roßlau (Vorsitzender) - Wissenschaftlicher Beirat Experimentelle Fabrik – ZPVP - Kuratorium des FKFS Stuttgart - Beirat der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik - Arbeitskreis Fahrzeug- und Verkehrstechnik im VDI-Bezirksverein Magde-

burg (Leiter) - SAE-Member - Forschungsschwerpunkte „Automotive“ (Sprecher) - Projektleiter IKAM

Dr. Schulze

- Arbeitskreis Fahrzeug- und Verkehrstechnik im VDI-Bezirksverein Magde-burg (stellvertretender Leiter)

Dr. Henze

- Deutsche Gesellschaft für Akustik DEGA Fachausschuss Fahrzeugakustik

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3. Chronologie ausgewählter Aktivitäten 2010

Lehrstuhl Kolbenmaschinen

Datum Aktivität

17.02.2010 ACOD-Workshop in Leipzig (Vortrag Prof. Tschöke)

09.03. - 10.03.2010 6. Internationales Forum Abgas- und Partikelemissionen in Ludwigsburg (Moderation Prof. Tschöke)

16.03. - 17.03.2010 Stuttgarter Symposium und UNITI Mineralöltechnologie-Forum (Moderation Prof. Tschöke)

22.03. - 24.03.2010 EID-Kraftstoffforum in Hamburg (Vortrag Prof. Tschöke)

19.04. - 21.04.2010 Übergabe Masterzeugnisse und Besuch Gemeinsame Fakultät Uni Kiew /Ukraine (Prof. Tschöke)

28.04. - 30.04.2010

31. Internationales Wiener Motorensymposium im Kongress-zentrum Hofburg/Wien

(Teilnahme Prof. Tschöke)

06.05.2010 „Tag der offenen Universitätstür“ (Besichtigung Prüfstände, Vorstellung moderner Pkw auf dem Institutsgelände)

30.05. - 04.06.2010 FISITA 2010 in Budapest/Ungarn (Vortrag Dipl.-Ing. Luft und Dip.-Ing. Backofen)

05.06.2010 „Lange Nacht der Wissenschaft“ an der Uni Magdeburg (M.Sc. Hartkopf, Dipl.-Ing. Naumann, Dipl.-Ing. Hese, Dipl.-Ing. Luft, Dipl.-Ing. Schapitz)

04.06.2010 Venture-Cup Greifswald – Jury-Mitglied (Prof. Tschöke)

06.06. - 12.06.2010 SAE-Diesel-Academy in Detroit/USA (Vorträge Prof. Tschöke)

16.06.2010 Wissenschaftstage IFF Magdeburg (Vortrag Prof. Tschöke)

07.07.2010 Gemeinsames Grillfest des IMS (Lehrstühle Kolbenmaschinen und Mechatronik)

07.08. - 12.08.2010 Workshop Traffic and Environment TU Hanoi (Vorträge Prof. Tschöke)

06.09.2010 Evaluierung COMO

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04.10. - 06.10.2010 Aachener Kolloquium (Moderation Prof. Tschöke)

07.10. - 08.10.2010 Seminar Dieselmotoren Haus der Technik Essen in München (Prof. Tschöke)

14.10. - 15.10.2010 Symposium WISAU 2010 in Bad Staffelstein (Kloster Banz) (Moderation und Organisation Prof. Tschöke und Frau Ackermann)

10.11.2010 Eröffnung/ Einweihung IKAM in Barleben

23.11. - 24.11.2010 Heavy Duty Engines-Tagung in Mannheim (Moderation, wiss. Leitung Prof. Tschöke)

01.12. - 02.12.2010 „Diesel- und Benzindirekteinspritzung“ in Berlin (Tagungslei-tung und Moderation Prof. Tschöke, Organisation Dipl.-Ing. Backofen)

07.12.2010 Jahresabschlussfeier des IMS-KM

13.12. - 17.12.2010 SAE-Diesel-Academy in Detroit/USA (Vorträge Prof. Tschöke)

Eröffnung/Einweihung IKAM in Barleben, 10.11.2010

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4. Lehre

Lehrveranstaltung (Sommersemester) V Ü P Lehrbeauftragter

Verbrennungsmotoren I 2 2 - Prof. Tschöke, Dipl.-Ing. Backofen

Mechanik der Kolbenmaschinen 2 1 - Prof. Tschöke, Dr. Henze

Kolbenpumpen und -kompressoren 2 1 - Dr. Schulze

Kraftstoffeinspritzung Diesel 2 - - Prof. Tschöke

Motor- und Fahrzeugakustik, Geräuschmess-technik

2 - 2 Dr. Henze

Messtechniklabor (FMB) - - 1 Dr. Henze

Steuerungselektronik für Kfz-Antriebe 1 - - Dipl.-Ing. Predelli (IAV)

Spielregeln für Beruf und Karriere 0,5

- - Prof. Tschöke, Prof. Specht

Traffic and Environment 2 - - Prof. Tschöke, Dipl.-Ing. Backofen

Forschungsseminar/Doktorandenkolloquium - 2 - Prof. Tschöke

Diplomandenkolloquium/Studienarbeiten Prof. Tschöke, Mitarbeiter

Lehrveranstaltung (Wintersemester)

Grundlagen der Kolbenmaschinen 2 2 - Prof. Tschöke, Dr. Schulze

Verbrennungsmotoren II 2 2 - Prof. Tschöke Dipl.-Ing. Backofen

Kraftstoffeinspritzung Benzin 2 - - Prof. Tschöke Dr. Gottschalk (IAV)

Konstruktion und Berechnung von Kolbenmaschinen

2 2 - Prof. Köhler (Kolben-schmidt Pierburg AG) Dr. Schulze

Messtechnik für Kraft- und Arbeitsmaschinen 2 - - Dr. Schulze, Dr. Henze

Praktikum Kraft- und Arbeitsmaschinen für Studenten der Hochschule Magdeburg (FH)

- - 4 Dr. Schulze

Forschungsseminar/Doktorandenkolloquium - 2 - Prof. Tschöke

Diplomandenkolloquium/Studienarbeiten Prof. Tschöke, Mitarbeiter

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5. Forschung 5.1 Forschungsprofil Lehrstuhl Kolbenmaschinen (Verbrennungsmotoren) Ottomotoren

- Direkteinspritzung - Saugrohreinspritzung - Gemischbildung - Zündsysteme - Akustik

Dieselmotoren - Hochdruckeinspritzsysteme - Brennraumgestaltung - Rußpartikel - Partikelfilter und Regeneration - Akustik

Alternative Motorkraftstoffe - Biodiesel, Bioethanol - Pflanzenöle - Biomass to Liquid (2. Generation) - Gas to Liquid

Berechnung und Simulation - Thermodynamische Analyse der Energieumwandlung - Strömungsvorgänge im Brennraum - Simulation der Einspritzhydraulik - Programm FIRE - Programm CFX - Programm PROMO - Programm AMESIM

Pumpen und Kompressoren - Auslegung - Pumpenkonzeptionen für Diesel- und Benzineinspritzsysteme

Abgasmesstechnik - Gas- und partikelförmige Abgaskomponenten - Größenverteilung und 3D-Darstellung von Partikeln (Bild-Triangulation, Foto-

grammetrie)

Akustische Messtechnik - Luft- und Körperschallanalysen - Modal- und Bewegungsformanalysen - Schallquellenlokalisierung

Sondermesstechnik - Strömungsprüfstand - Einspritzverlaufsindikator - Einspritzmengenindikator - Einspritzprüfbank - Partikelgrößen- und -anzahlmessung

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5.2 Ausgewählte Forschungsprojekte Forschungsprojekte 2010 – Lehrstuhl Kolbenmaschinen Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Ulrich Patze, Dipl.-Ing. Hans Schapitz Förderer: Industrie; 01.08.2009 - 30.06.2010 Geräuschanalyse an Turboladern und Untersuchung von ATL auf einem Motorenprüf-stand Um für einen Industriepartner Untersuchungen an Turboladern durchzuführen, steht im IMS, Lehrstuhl Kolbenmaschinen ein Motorenprüfstand der Leistungsklasse NKW-Motoren mit einem 6 Zylinder Deutz-Motor TCD 2013 L6 4V als Versuchsträger für die experimentellen Aufgaben zur Verfügung. Mit Hilfe der Turboaufladung trägt die Abgasenergie zur Leistungs-steigerung der Verbrennungsmotoren bei. In diesem Projektabschnitt wurden an verschiede-nen Turboladern die Turbinengehäuse variiert. Diese hatten eine unterschiedliche Gasfüh-rung, die einflutig und zweiflutig ausgelegt waren. Für die Darstellung der Strömungsverhält-nisse in den Kanälen wurde eine Indizierung notwendig. Infolge der hohen Druck- und Tem-peraturgradienten sind die Anforderungen an die Messtechnik besonders hoch und wegen der extremen Gastemperaturen von über 600 °C am Messort nur gekühlt durchführbar. Ne-ben den Ladedrücken und Temperaturen der Verbrennungsluft wurden der Luftmassen-strom, die Turboladerdrehzahl und der Kraftstoffverbrauch gemessen. Die Zielsetzung be-stand im Vergleich verschiedener Turbolader mit den bestehenden oder ähnlichen Turbola-dern, die konstruktiv verändert wurden.

Abgasturbolader (ATL) mit zweiflutiger Abgasführung

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Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Ulrich Patze, Dipl.-Ing. Gunter Braungarten Förderer: FNR, UFOP, Industrie; 01.08.2009 - 30.04.2010 Optimierung der motorinternen späten Nacheinspritzung eines Pkw-Dieselmotors Fossile Energieträger verursachen durch die chemische Umsetzung im Verbrennungsmotor CO2-Emissionen, die den anthropogenen Treibhauseffekt unterstützen. Eine Maßnahme zur Reduzierung ist die Zumischung von Biotreibstoffen zu den erdölbasierten Treibstoffen. Bio-diesel wird heute bis 7 % dem fossilen Diesel beigemischt. Eine weitere Erhöhung des RME-Anteils führt gegenwärtig bei den Pkw-Dieselmotoren mit Dieselpartikelfiltern (DPF) und mo-torinterner später Nacheinspritzung im Regenerationsmodus zu einer unzulässig hohen Öl-verdünnung durch den in das Schmieröl eingetragenen Kraftstoff. Es ist bekannt, dass im verdünnten Motoröl eines Dieselmotors bei Betrieb mit Mischkraftstoff DK-RME ein hoher RME-Anteil nachweisbar ist. Deshalb muss die Forschung grundlegend auf die Entwicklung der Kraftstoffe und deren Verträglichkeit im Dieselmotor ausgerichtet sein. Das Projektziel ist die Verringerung der Ölverdünnung im Regenerationsmodus eines Pkw-Dieselmotors durch Optimierung der motorinternen späten Nacheinspritzung bei Verwendung von RME mit ei-nem Anteil bis zu 30 % im Kraftstoff. In diesem Projekt soll an einem modernen Pkw-Dieselmotor mit Common-Rail-Einspritzung, Abgasturboaufladung und Dieselpartikelfilter die Wirkung der zur Kraftstoffverdampfung eingesetzten motorinternen späten Einfach-, Zweifach und Dreifach-Nacheinspritzung auf den Kraftstoffeintrag und die Ölviskosität bei Betrieb mit den RME-DK-Mischkraftstoffen B7, B10 und B30 untersucht wer-den. Neben der Ermittlung des Kraftstoffeintrags und der Ölviskosität in Abhängigkeit von den Einspritzstrategien ist der Einfluss der Mischkraftstoffe auf die Funktion des Partikelfil-ters hinsichtlich der Regenerationswirkung und eine mögliche Schädigung durch den RME-Anteil des Kraftstoffs zu untersuchen. Das Bild zeigt ein Beispiel, wie durch Optimierung der DPF-Regeneration mit einer späten zweiten Nacheinspritzung, die Ölverdünnung reduziert werden kann.

Stündliche Konzentrationszunahme von RME, DK und gesamtem Kraftstoffanteil im Motorenöl mit dem Kraftstoff B10 bei verschiedenen Betriebsarten

0,005

0,44

0,012 0,004

0,69

0,013

1,13

0,0090,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

Betriebsart

Stü

nd

lich

e

Ko

nze

ntr

atio

nsz

un

ahm

e [%

/h] RME

DK

Krst. ges.

späte Nacheinspritzung (3 x 8 h)n = 2140 1/min, pme = 1,9 bar

Schwachlast (80 h)n = 1000 1/min, pme = 1,1 bar

99 Kaltstarts mit je 10 min Leerlauf n = 790 1/min, pme = 0 bar (16.5 h)

0,001

2,0-Liter Dieselmotor

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Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Gunter Braungarten, Dipl.-Ing. Ulrich Patze Förderer: Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e. V. (UFOP), Industriepartner 01.05.2010 - 31.08.2010 Optimierung der motorinternen späten Nacheinspritzung im Regenerationsmodus ei-nes Pkw-Dieselmotors zur Verringerung der Ölverdünnung bei Betrieb mit den Misch-kraftstoffen B7, B10 und B30 In stationären Prüfstandsuntersuchungen wurden im IMS, Lehrstuhl Kolbenmaschinen an einem modernen Pkw-Dieselmotor mit Partikelfiltersystem die Auswirkungen der Splittung der motorinternen „späten“ Nacheinspritzung im Regenerationsmodus bei Betrieb mit den Mischkraftstoffen B7, B10 und B30 (7-, 10- und 30%-ige RME-Beimischung) auf den Kraft-stoffeintrag in das Motoröl sowie auf die Ölviskosität untersucht. Die in einem Betriebspunkt mit geringer Motorbelastung im Regenerationsbetrieb durchge-führten Prüfstandsversuche ergaben, dass der Kraftstoffeintrag in das Motoröl mit steigen-dem RME-Anteil des Kraftstoffs zunahm. Dabei stieg im Motoröl die RME-Konzentration an, während die DK-Konzentration geringer wurde. Die Splittung der späten Nacheinspritzung in zwei Teileinspritzungen senkte im Vergleich zu einer späten ungeteilten Nacheinspritzung den Kraftstoffeintrag in das Motoröl bei Motorbe-trieb mit B7 um ca. 20 % und mit B30 um ca. 27 %. Dabei wurden neben den Kraftstoffmas-sen auch die Einspritzzeitpunkte der späten Nacheinspritzung optimiert. Die Splittung wirkte sich bei hohen RME-Anteilen im Kraftstoff besonders positiv aus. Die stationären Prüfstandsuntersuchungen zeigten, dass die Optimierung der späten Nach-einspritzung im Bereich des Ausschiebetaktes den Kraftstoffeintrag in das Motoröl reduzie-ren kann. Die Untersuchungen machten aber auch deutlich, dass die frühen, an die Haupt-einspritzung angelagerten Nacheinspritzungen einen erheblichen Anteil an der Motorölver-dünnung haben können, wenn Teilmengen der Kraftstoffstrahlen auf die Zylinderwand tref-fen. Bei der Optimierung Nacheinspritzmengen ist allerdings die Auswirkungen auf die Emis-sionen und dem Verbrauch zu beachten.

Verringerung des Kraftstoffeintrags bei Splittung der späten Nacheinspritzung (7 Einspritzungen im Vergleich zu 6 Einspritzungen)

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Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Dennis Backofen, Dipl.-Phys. Marco Adam Kooperationen: Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik, Lehrstuhl Thermodynamik Förderer: SA/EU; 01.09.2007 - 31.08.2011 Extreme Hochdruckeinspritzung alternativer Kraftstoffe - COMO A1 Motorische Unter-suchungen Mit dem Projekt sollen die Vorteile eines extrem hohen Einspritzdruckes (feinere Zerstäu-bung und damit bessere Gemischbildung, Verringerung der Partikelemission und des Ver-brauchs, Leistungssteigerung) und die Eigenschaften alternativer Kraftstoffe (Emissions-reduzierung, optimale Verbrennung, nutzbar für zukünftige Brennverfahren und Unabhängig-keit vom Erdöl) miteinander verknüpft und für zukünftige Motorenkonzepte nach dem Diesel-verfahren genutzt werden. Dabei wird das Projekt in zwei zeitlich hintereinander angeordnete Arbeitsbereiche aufgeteilt. Im Grundlagenbereich ist in einem ersten Schritt mittels einer Hochdruckanlage (siehe Bild links) und konventioneller Einspritztechnik ein Einspritzdruck größer als 2500 bar erzeugt worden. Mit Hilfe einer Einspritzkammer (siehe Bild Mitte) und der dazugehörigen optischen Messtechnik soll im Anschluss daran die Spraycharakteristik bei der Einspritzung alternativer Kraftstoffe unter sehr hohem Druck erfasst und bewertet werden. Eine weitere Aufgabe im Grundlagenbereich besteht im Auffinden notwendiger Zu-sammenhänge zur Anpassung der Spritzlochgeometrie der Einspritzdüse an das hohe Druckniveau in Verbindung mit dem jeweiligen Kraftstoff. Im anwendungsorientierten Bereich wird an einem Einzylindermotor (Basis 4-Zylinder CR-Motor, siehe Bild rechts) die extreme Hochdruckeinspritzung alternativer Kraftstoffe unter-sucht. Damit soll das Potenzial der Einspritzung unter hohem Druck in Kombination mit alter-nativen Kraftstoffen zur Emissions- und Verbrauchsreduzierung aufgezeigt werden. Auf den Einzylinder-Untersuchungen aufbauend soll in einem weiteren Schritt die Hochdru-ckeinspritztechnik auf einen Vollmotor übertragen werden.

Versuchseinrichtungen

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Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke Projektbearbeiter: Dr.-Ing. Wilfried Henze, Dipl.-Ing. Tommy Luft Kooperationen: Institut für Mechanik, Lehrstuhl Numerische Mechanik, Institut für Mobile Systeme, Lehrstuhl Mechatronik Förderer: SA/EU; 01.09.2007 - 31.08.2011 Aktive und passive Schwingungs- und Schallreduktion an Pkw-Komponenten - COMO B2 Akustik Im Entwicklungsprozess eines Kraftfahrzeuges kommt der Geräuschreduktion eine große Bedeutung zu, da die akustischen Eigenschaften den Fahrkomfort beeinflussen, von dem zunehmend auch die Kaufentscheidung abhängig ist. Mit diesem Teilprojekt wird ein wissenschaftlicher Beitrag zur Weiterentwicklung von numeri-schen und experimentellen Methoden der Produktentwicklung auf dem Gebiet der Schwin-gungs- und Geräuschreduktion von PKW-Komponenten (Motor, Karosserie, Einbauteile) geleistet. Ziel dieses interdisziplinären Teilprojektes ist neben der messtechnischen Verifika-tion ganzheitlicher Simulationsmodelle die Entwicklung aktiver und passiver Maßnahmen zur Reduktion der Körperschallübertragung und Geräuschabstrahlung. Neben der Planung und Realisierung geeigneter Versuchsaufbauten werden zur Verifizierung der Modelle und Be-wertung der applizierten Maßnahmen Messprogramme aufgestellt, durchgeführt und ausge-wertet. Dabei werden für die akustischen Untersuchungen auch neuartige Methoden der Schallquellenlokalisierung und Signalanalyse erprobt. Zur aktiven Schwingungsreduktion wird der Einsatz von flächenförmigen piezoelektrischen Aktoren untersucht. Neben klassi-schen Regelansätzen werden auch nichtlineare adaptive Regler entwickelt, um eine hohe Regelgüte bei instationärem Motorbetrieb zu erreichen. Für den Entwurf der Controller wer-den hierfür unter anderem entsprechende Neuro-Fuzzy-Netze mithilfe von experimentellen Daten offline trainiert. Auf Seite der passiven Maßnahmen wird der Einfluss von Struktur-maßnahmen (z. B. Werkstoffvariation, Entkopplung und Kapselung) an wesentlichen Motor-komponenten untersucht. Zur ganzheitlichen Erprobung der konzipierten aktiven und passiven Maßnahmen werden verschiedene Komponentenprüfstände und ein Motorprüfstand als Systemdemonstrator aufgebaut.

Luftschallmessungen (oben) und Prinzip der aktiven Schwingungsdämpfung (unten) an einer Ölwanne

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Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Martin Hese Förderer: DFG; 01.07.2009 - 30.06.2011, Industriepartner Analyse des Entflammungsverhaltens bei Ladungsschichtung für strahlgeführte Brennverfahren mit Multifunkenzündung Um aktuellen ottomotorischen Anforderungen gerecht zu werden, bietet die Benzindirektein-spritzung weiterhin erfolgversprechendes Potential. Insbesondere beim strahlgeführten Brennverfahren kann ein nur lokal vorhandenes Kraftstoff-Luftgemisch zum Zündzeitpunkt erzeugt und effizient in Wärmeenergie umgesetzt werden. In dem Projekt werden demzu-folge die Ladungsschichtung sowie der Einfluss eines schnell getakteten Multifunken-zündsystems untersucht. Dabei werden die physikalischen Prozesse von Gemischbildung, Zündung und Entflammung analysiert, die beim strahlgeführten Brennverfahren im Vergleich zum klassischen Ottomotor mit homogenem Brennverfahren durch deutlich komplexere Randbedingungen gekennzeichnet sind. Hierbei sollen die mit optischen und verbrennungs-diagnostischen Messtechniken ermittelbaren Ergebnisse in interdisziplinärer Zusammen-arbeit genutzt werden, um allgemeingültige Aussagen für die sichere Entflammung beim strahlgeführten Brennverfahren abzuleiten. Die dafür erforderlichen Entflammungsversuche werden an einem mit aktueller Piezo-Einspritztechnik ausgerüsteten1-Zylinder-Aggregat durchgeführt. Neben dem Einfluss von Mehrfacheinspritzungen werden hier auch die Wir-kung des bereitgestellten Zündenergieverlaufes sowie ein neuartiges Messverfahren zur Bestimmung des Luftverhältnisses im Zündvolumen erforscht. Parallel zu den Motor-versuchen erfolgt die Gemischcharakterisierung in einer beheizbaren Druckkammer, wobei modernste PDA- und High-Speed-Visualisierungstechniken eingesetzt werden, um auch bei dichten Sprays zuverlässige Erkenntnisse zu gewinnen.

Blick in die Prüfkammer zur PDA-Messung Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke Projektbearbeiter: Dr.-Ing. Wilfried Henze, Dipl.-Ing. Karsten Hintz Kooperationen: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr, Technische Uni- versität Berlin, Fachgebiet Elektronische Mess- und Diagnosetechnik Förderer: BMWi/AIF/FVV; 01.05.2009 - 30.04.2011 Geräuschgeregelter Dieselmotor Heutige PKW mit Dieselmotoren zeichnen sich durch eine niedrige CO2-Emission und dyna-misches Fahrverhalten aus. Die Emission schädlicher Abgaskomponenten wird durch Nach-behandlungssysteme auf die gesetzlich zulässigen Abgasgrenzwerte reduziert. Der Diesel-motor hat während der Start- und Warmlaufphase sowie im unteren Last- und Dreh-zahlbereich ein gegenüber den anderen Geräuschquellen dominierendes Verbrennungs-geräusch infolge eines langen Zündverzuges. Durch teilhomogene oder homogene Verbren-nungsverfahren wird die Situation noch verschärft. In dem Vorhaben soll das Potenzial einer Auswertung des Verbrennungs- und des Einspritzgeräusches für zukünftige Kfz-Steuergeräte aufgezeigt werden. Zur Erfassung der Geräusche werden Beschleu-nigungssensoren ähnlich wie bei Ottomotoren zur Klopferkennung vorgeschlagen. Die mit Hilfe der Sensorsignale berechneten Geräusch- und Vibrationsmerkmale werden dann in ein

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Regelungskonzept integriert. In der Regelung wird ein gewichtetes Optimum aus der Lästig-keit des Motorgeräusches, den limitierten Abgasemissionen, der CO2-Emission und der Dy-namik angestrebt. Das hierzu notwendige Motormanagement mit der erforderlichen neuarti-gen Regelung ist zu entwickeln und die Tauglichkeit an einem Beispiel nachzuweisen.

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke Projektbearbeiter: M. Sc. Lars Hartkopf Förderer: Industrie; 01.04.2008 -30.06.2011 Simulation "Kontrollierte Selbstzündung" Ziel des Projektes ist es, ein bereits an einem Vollmotor getestetes CAI-Brennverfahren auf einen hubraumreduzierten Versuchsmotor zu übertragen und dabei die verfahrenstypischen Grenzen zu erweitern. Dazu ist im Vorfeld eine geeignete Ventiltriebsstrategie festzulegen, die einen möglichst großen Bereich des nach dem Ladungswechsel im Zylinder befindlichen Restgasgehalts bereitstellt. Diese wird mit Hilfe von Matlab-Simulink in einem Motormodell untersucht und Hinweise auf Steuerzeiten, Ventilhub und Öffnungsdauer für einen Versuchs-motor geben. Ein 0D-Simulationsmodell für einen in Serie befindlichen Motor wird in Matlab-Simulink dahingehend geändert, dass der Ventiltrieb und die Verbrennung für die ottomo-torische Selbstzündung anwendbar sind. Mit Hilfe des Jaros-Strömungsprüfstandes werden die Durchflusszahlen der Ein- und Auslassventile ermittelt, die als Druckverlustkoeffizienten bei der Massenstromberechnung im Modell berücksichtigt werden. Weiter können die Zylin-derströmung gemessen und so Ladungsbewegungskennzahlen ermittelt werden. Nachfol-gende 3D-CFD-Berechnungen dienen der Ermittlung der örtlichen Temperaturverteilung im Brennraum nahe dem Zünd-OT. Mit Hilfe dieser Daten wird dann das Verbrennungsmodell parametriert.

Temperaturverteilung im Brennraum; CFD-Berechnung

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Projektleiter: Dr.-Ing. Lothar Schulze Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Roman Messing Förderer: Industrie; 01.07.2009 - 31.03.2012 Entwicklung eines virtuellen Emissionssensors für Dieselmotoren In der Verbrennungsmotorenforschung werden für zukünftige Motorenkonzepte verschiede-ne Regelstrategien, z. B. auf der Basis des Zylinderdrucks, des Motorgeräuschs oder auch der Schadstoffemissionen, analysiert. Das Projekt erforscht wesentliche Grundlagen für den Aufbau einer dieselmotorischen Emissionsregelung. Die Entwicklung der dafür notwendigen Sensortechnik ist dabei ein Projektschwerpunkt. In dem stark kostengetriebenen Marktum-feld der Automobilwirtschaft ist es erforderlich, die hohen technischen Anforderungen mit minimalem Hardware-Aufwand zu erreichen. Hierbei können virtuelle Sensoren zum Einsatz kommen. Mögliche empirische oder physikalische Modellansätze werden dafür im Rahmen des Projekts untersucht und sollen zukünftig experimentell validiert werden. Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke Projektbearbeiter: :M. Sc. Volker Zeitz Kooperation: ISUT, Universität Magdeburg Förderer: AIF/FVV; 01.04.2010 – 31.03.2012 Simulation des Wärmetransports in Verbrennungsmotororen zur Reduzierung der Reibung und CO2-Emissionen und Warmlaufbedingungen Forschungsziel ist die Schaffung eines Motor-Simulationsmodells, welches geeignet ist zeit-lich veränderliche Motorbetriebszustände abzubilden, die Wärmeströme in Bezug auf Betrag und Richtung, jeweils abhängig von der Zeit, innerhalb des Verbrennungsmotors in Abhän-gigkeit der Geometrie und der Zylinderlage zu analysieren und Strategien zur bedarfsgerech-ten Lenkung der Wärmeströme abzuleiten. An einem Dieselmotor soll beispielhaft das Potenzial für die Kraftstoffverbrauchs- und CO2 - Reduzierung aufgezeigt werden, wobei besonders die Start- und Warmlaufphase sowie der Betrieb auf Kurzstrecken dargestellt wird. Die Einbindung der Simulationssoftware in Gesamtfahrzeugmodelle zur Optimierung des Wärmemanagements ist vorgesehen. Durch die Entwicklung eines vereinfachten Kalibrier-modells wird der messtechnische Aufwand bei der Neuentwicklung von Motoren stark verein-facht und damit effizienter bezüglich Kosten- und Zeitaufwand. Die erwarteten Ergebnisse tragen zur Kraftstoffverbrauchs- und CO2 - Reduzierung bei.

Schnitt eines Zylinderkopfes mit Temperaturmessstellen

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Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke Projektbearbeiter: :Dipl.-Ing. Bern Naumann Förderer: Industrie; 01.04.2007 – 31.10.2011 Experimentelle und theoretische Untersuchungen eines innendruckverstärkten Com-mon-Rail-Injektors Beim Betrieb eines Verbrennungsmotors werden oft Lastbereiche in der oberen und unteren Teillast durchfahren, bei denen zur Reduzierung der Antriebsleistung des CR-Diesel-Einspritzsystems dieses mit vermindertem Raildruck betrieben werden kann. Dabei muss zur Erreichung maximaler Einspritzdrücke bei Volllast der Kraftstoff im Injektor zusätzlich mit Hilfe eines Plungerkolbens komprimiert werden. Hierzu werden innendruckverstärkte Injekto-ren entwickelt. Ziel des Projektes ist es, Teilkomponenten eines innendruckverstärkten In-jektors wie Schalt- und Rückschlagventile sowie Drosseln hydraulisch zu vermessen und wichtige Parameter dieser Komponenten zu optimieren. Die messtechnische Untersuchung des Prototypen-Injektors erfolgt auf einem Pumpenprüfstand.

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6. Veröffentlichungen und Vorträge 2010 6.1 Kolloquien im Rahmen der Vortragsreihe „Fahrzeug- und Motoren-

konzepte“ (gemeinsame Veranstaltung mit dem VDI, Bezirksverein Magdeburg, Arbeitskreis Fahrzeug- und Ver-kehrstechnik)

Termin Thema Referent Teilnehmer

14. Jan. 2010

Elektrifizierung des Antriebsstrangs - Technik und Möglichkeiten alterna-tiver Antriebskonzepte

Herr Peter Lück Volkswagen AG, Isenbüt-tel

109

11. Feb. 2010 Neue Antriebskonzepte (aus der Sicht VW)

Herr Dr. Tobias Lösche-ter Horst, Volkswagen AG Wolfsburg

122

11. März 2010 Wechselwirkende Autofahrer im Verkehr

Herr Prof. Dr.-Ing. Georg-Peter Ostermeyer TU Braunschweig, Inst. f. Dynamik und Schwin-gungen

103

14. Okt. 2010

Forschung und Entwicklung am IKAM

Dr. Stefan Schünemann Institut für Kompetenz in AutoMobiltät (IKAM), Magdeburg

80

11. Nov. 2010

Darwins Gesetz in der Auto-mobilindustrie – Welche Chancen haben die deut-schen Hersteller?

Dr. Helmut Becker Institut für Wirtschaftsana-lyse und Kommunikation, München

75

9. Dez. 2010 Energieketten der Mobilität

Dr. Jens Hadler Volkswagen AG, Wolfs-burg

99

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6.2 Kolloquien im Rahmen des Forschungsseminars 2010 (hochschulöffent- liche Veranstaltungen):

Datum Referent Thema

21. Januar Herr DP M. Adam Entwicklungstrends von Off-Highway Nfz – Motoren unter 56 kW

18. Februar Herr DI L. Hartkopf Modell zur Berechnung der Verbrennung im CAI - Betrieb

18. März Herr DP M. Adam Druckwellen - Kompensation

15. April

Herr DI T. Luft 1. Partielle Analyse und Simulation von Kör-perschallleitwegen an einem Dieselmotor un-ter Nutzung neuronaler Algorithmen

2. Untersuchungen zu Schallfeldern durch Messung und Simulation

20. Mai Herr DI C. Nöthen Strategien zur Gassystemregelung von Pkw-Dieselmotoren

27. Mai Dr.-Ing. W. Gottschalk Wirkungsgrad- und Emissionspotentiale zu-künftiger Brennverfahren von PKW-Motoren

23. Juli Herr DI M. Brauer Schadstoffverhalten und Lastgrenzen des „Premixed Charge Compression Ignition“ – Brennverfahrens

26. August Herr DI P. Alberti Berechnung der Schadstoffemissionen aus der Gemischqualität im Dieselmotor

18. November Herr DI H. Apke Baumaßnahme IKAM / OvGU

16. Dezember Herr DI R. Messing Modellierung der Schadstoffemission mit Hilfe von LOLIMOT - Netzen

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7. Kontakt zu wissenschaftlichen Einrichtungen SAE (Society of Automotive Engineers) Detroit (USA)

Jiangsu-Universität (China)

Kettering University, Flint, Michigan (USA)

TU Brno (CZ) Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrzeuge

Bundes-Forschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) Braunschweig Institut für Biosystemtechnik

Fachhochschule Coburg Fachbereich Physikalische Technik / Allgemeinwissenschaften Institut für Biosystemtechnik

University of Technology Hanoi/Vietnam

University of Technology Thai Nguyen/Vietnam

KPI, Technische Universität Kiew, Ukraine

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8. Veröffentlichungen und Vorträge 2010

1. Luft, T.; Henze, W.; Hintz, K.; Tschöke, H. Partielle Analyse und Simulation von Körperschallleitwegen an einem Diesel-motor unter Nutzung neuronaler Algorithmen Proceedings of 36. Jahrestagung für Akustik DAGA, Berlin, Germany, March 15-18, 2010

2. Henze, W.; Luft, T.; Tschöke, H.; Ringwelski, S. Untersuchungen zu Schallfeldern durch Messung und Simulation Proceedings of 36. Jahrestagung für Akustik DAGA, Berlin, Germany, March 15-18, 2010,

3. Luft, T.; Gabbert, U.; Ringwelski, S. Design of a Smart Short Engine for Active Noise and Vibration Control Using Numerical Methods Proceedings of 36. Jahrestagung für Akustik DAGA, Berlin, Germany, March 15-18, 2010

4. Luft, T.; Tschöke, H.; Henze, W.; Ringwelski, S.; Gabbert, U. Adaptive Controllers for Active Noise Reduction of a Stripped Engine Proceedings of World Automotive Congress FISITA, Budapest, Hungary, 30 May – 4 June, 2010

5. Luft, T.; Henze, W.; Tschöke, H.; Ringwelski, S.; Gabbert, U. Active Noise and Vibration Control of a Stripped Car Engine Using Different Pi-ezoelectric Actuators Proceedings of 39th International Congress and Exposition on Noise Control Engi-neering INTER-NOISE, Lisbon, Portugal, June 13-16, 2010

6. Backofen, D.; Tschöke, H.; Schmidt, J.; Könnig, M. Spray Characterization of Alternative Diesel Fuels FISTA 2010, World Automotive Congress, Budapest, Hungary 30 May – 4 June, 2010,

7. Backofen, D.; Tschöke, H.; Schmidt, J.; Könnig, M. Spray Formation of Alternative Diesel Fuels under Engine-like Conditions Narossa Tagung, 7./8. Juni 2010 Magdeburg

8. Hese, M.; Tschöke, H.; Breuninger, T.; Schmidt, J.; Altenschmidt, F.; Winter, H. Zündungsuntersuchungen an einem strahlgeführten Brennverfahren mit Piezo-Einspritztechnik Direkteinspritzung im Ottomotor VII . Renningen : Expert-Verlag.,ISBN 978-3-8169-2965-9, S. 248-268; Haus der Technik Fachbuch; 111, 2010 Kongress: Tagung Direkteinspritzung im Ottomotor VII (Augsburg) : 2009.09.17-18

9. Hartkopf, L. Simulation von Ladungswechsel und Verbrennung eines selbstzündenden Ottomotors mit Direkteinspritzung WISAU Tagung 14.-15.10.2010, Bad Staffelstein Innovative Automobiltechnik II, expert Verlag, 2010

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10. Tschöke, H. Automotive – Forschung – Ausbildung Gießerei Praxis, Ausgabe 1-2/2010 (61. Jahrgang)

11. Becker, U.; Tschöke, Helmut; Winter, M. Effiziente Minderung der Luftschadstoffe des Verkehrs 6. Internationales Forum Abgas- und Partikel Emissionen 9. und 10. März 2010

12. Tschöke, H. Biokraftstoffe - was passiert im Motor? 3. EID-Kraftstoff-Forum – Zukunftsstrategien für Kraftstoffe in Europa 23.-24. März 2010

13. Tschöke, H.; Krahl, J.; Munack, A. (Hrsg.) und 29 Mitautoren Innovative Automobiltechnik II – Zukunftsweisende Arbeiten von Nachwuchsfor-schern in der Industrie und an Universitäten, expert Verlag, 2010

14. Mollenhauer, K.; Tschöke, H.; Handbook Diesel Engines, Springer Verlag, 2010

Interne Forschungsberichte

1. Hartkopf, L. Bericht zur strömungstechnischen Vermessung eines modernen 4-Zyl. Otto DI Motor Zylinderkopfes mit geänderter Brennraumgeometrie am Jaroš-Prüfstand Dokumentation der Vermessung zum Forschungsbericht „Kontrollierte Selbstzün-dung“ in Zusammenarbeit mit der Industrie (12/2009-01/2010)

2. Hartkopf, L. Bericht zur strömungstechnischen Vermessung eines modernen 4-Zyl. Otto DI Motor Zylinderkopfes mit Ventilmaskierung am Jaroš-Prüfstand Dokumentation der Vermessung zum Forschungsbericht „Kontrollierte Selbstzün-dung“ in Zusammenarbeit mit der Industrie (103/2010-04/2010)

3. Braungarten, G.; Patze, U.; Tschöke, H. Optimierung der motorinternen späten Nacheinspritzung im Regenerationsmo-dus eines Pkw –Dieselmotors zur Verringerung der Ölverdünnung bei Betrieb mit B7, B10 und B30 Abschlussbericht zum Forschungsprojekt UFOP-Nr. S40/093 (gefördert: UFOP, VW), auch in EN

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9. Examensarbeiten

Studienarbeiten

1. Nitschke, Hannes Experimentelle Analyse des funktionalen Verhaltens eines Ventil- und Ver-schlauchungskonzeptes in einem aktiven Tankentlüftungssystem für einen aufgeladenen Ottomotor mit Benzindirekteinspritzung (25.01.2010)

2. Simon, Henrik

Aktive Druckwellenreduktion in einem Common-Rail-System der dritten Genera-tion von BOSCH (18.03.2010)

3. Beckendorff, Jan Entwicklung eines Prüfstandes zur Vermessung von Kraftstofffördereinheiten (08.04.2010)

4. Baer, Stephan

Theoretische und experimentelle Analyse zur einspritzseitigen Beeinflussung der innermotorischen Gemischbildung und Restgassteuerung bezüglich der Partikelemission für einen aufgeladenen Ottomotor mit Benzindirekteinsprit-zung (13.04.2010)

5. Biere, Christian

Literaturrecherche zum Thema: Berechnung der Zündung und Verbrennung homogener Gemische (CAI bzw. HCCI) (23.04.2010)

6. Baer, Stephan

Vergleichende Untersuchungen alternativer Zündsysteme für das strahlgeführ-te Brennverfahren mit Piezo-Einspritztechnik (03.06.2010)

7. Nordhoff, Thomas

Bewertung des Körperschallübertragungsverhalten von Rumpf- und Vollmoto-ren (08.06.2010)

8. Stützel, Karl Untersuchungen zur Anwendung der Impulsklangmethode (08.06.2010)

9. Lüttge, Matthias Untersuchungen zu den Potentialen einer optimierten Einbringung von Harn-stoffwasserlösung (HWL) in den Abgasstrang zur Steigerung der Umsatzeffizi-enz von SCR-Katalysatoren in der fahrzeugbedingten Einbaulage (06.07.2010)

10. Wesche, Christoph

Die Entwicklung eines 30 cm3 2-Takt-Fahrradhilfsmotors in der Prototypenpha-se (23.07.2010)

11. Simon, Henrik

Getriebeanpassung an einen 4-Zylinder-Dieselmotor auf dem Instationär-Motorprüfstand (28.07.2010)

12. Oblontzek, Toni

Untersuchungen von Methoden zur Teilschallquellenlokalisierung (06.09.2010)

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13. Hedwig, Steffan

Experimentelle Untersuchungen zur Wirkung variabler Ventilsteuerzeiten bei verschiedenen Ansteuerschemata im ottomotorischen Teillastbereich (19.10.2010)

14. Thierbach, René

Untersuchung zur Partikelminderung an geschlossenen und offenen Partikel-abscheidern zur Erfüllung der EU 6-Abgasgesetzgebung (28.10.2010)

15. Göhler, Sabrina

Technische und ökonomische Bewertung von Optimierungskonzepten für die Schmierölaufbereitung von Großdieselmotoren auf Basis einer Systemanalyse (22.10.2010)

16. Herden, Mark

Auslegung eines Motoraggregats für den Einsatz als Range Extender (31.08.2009)

Diplomarbeiten

1. Jeske, Fabian Vergleich zweier 1D-Berechnungsprogramme zur Simulation von hydraulischen Systemen mit Temperatureinfluss (12.02.2010)

2. Einbeck, Andreas

Analyse und Optimierung des Ventiltriebs eines modernen 4-Zylinder-Otto-Motors (20.05.2010)

3. Hintz, Karsten

Analyse und Simulation von Körperschallleitwegen an einem 4-Zylinder-Dieselmotor (20.05.2010)

4. Mühlhaus, Fabian Potenzialermittlung verschiedener Technologien zur Stromerzeugung aus Ab-gaswärme an einem Erdgas-Blockheizkraftwerk mit 20 kW elektrischer Leistung (29.06.2010)

5. Nitschke, Hannes

Verringerung der Partikelemissionen eines aufgeladenen Ottomotors mit Ben-zindirekteinspritzung im transienten Betrieb durch die Anwendung von Mehrfa-cheinspritzungen (02.09.2010)

6. Grahn, Sebastian

Ermittlung von Maßnahmen zur Reduzierung der Partikelanzahl- und Partikel-masseemission an einem VR6-FSI-Motor (09.09.2010)

7. Shikula, Sergey Untersuchungen und Quantifizierung zur Verdünnung des Motoröls durch Kraftstoffeintrag bei später Nacheinspritzung (04.11.2010)

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10. Dissertationen

1. Nöthen, Christian Strategien zur Gasssystemregelung von PKW-Dieselmotoren (28.07.2010)

2. Brauer, Maximilian Patrick Schadstoffverhalten und Lastgrenzen des Premixed Charge Compression Igni-tion-Brennverfahrens (30.09.2010)

3. Alberti, Peter Berechnung der Schadstoffemissionen aus der Gemischqualität im Diesel-motor (13.10.2010)

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Gliederung

Lehrstuhl Mechatronik

1. Personal


3. Lehre

4. Forschung



7. Examensarbeiten

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1. Personal

Geschäftsführender Leiter:

Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper

Vorstand:

Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Prof. Dr.sc. techn. Ulrich Schmucker Jun.-Prof. Dr.-Ing. D. Vlasenko Dr.-Ing. Wolfgang Heinemann Dipl.-Ing. Ulrich Patze Gerd Bodenstein

Lehrstuhl Mechatronik:

Hochschullehrer:

Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Prof Dr. sc. techn. U. Schmucker Jun.-Prof. Dr.-Ing. D. Vlasenko

Wissenschaftliche Mitarbeiter (Haushalt):

Dr.-Ing. Hans-Georg Baldauf Dr.-Ing. Wolfgang Heinemann Dr.-Ing. Arndt Lüder Dr.-Ing. Joachim Schröder – bis 03/2010 Dipl.-Ing. Stephan Schmidt Dr.-Ing. Olaf Petzold

Sekretariat / Verwaltung: (Haushalt)

Frauke Heiduk Angela Dörge Manuela Rudolph - bis 11/2010

Technische Mitarbeiter:

Stephan Czachurski Peter Hänichen Uwe Kuske Christian Stitz (Lehrling) Damian Warnke (Lehrling) Thomas Fröhlich (Facharbeiter/Drittmittel) – bis 09/2010 Stephan Schäfer (Facharbeiter/Drittmittel)

Drittmittelbeschäftigte:

Dr.-Ing. Muhammed Abed Al Wahab Dipl.-Ing. Frank Bärecke Dipl.-Ing. Norman Borchardt Dipl.-Ing. Shaowen Chen Msc. Fuhong Dong Dipl.-Ing. Siarhei Horbach Dipl.-Ing. Martin Zornemann

Doktorandenstipendiaten:

Dipl.-Ing. Gennadi Sintotskiy

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Prof. Kasper - Gutachter DFG - Gutachter ASIIN - Studienfachberater Mechatronik - Mitglied der acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften - Mitglied der Sächsischen Akademie der Wissenschaften - Mitglied VDI - Mitglied IEEE - Advisory Board der MTZ - Seit 2004 Mitglied des Senats der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Dr. Baldauf

- Juror bei Jugend forscht

Dr. Schröder - Mitglied in der Wahlkommission der Fakultät Maschinenbau - stellvertretender Vorsitzender im Vorstand des Magdeburger Maschinenbau e.V.

Dr. Heinemann

- FMB Werkstattrat

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3. Lehre

Lehrveranstaltung (Sommersemester) V Ü P Lehrbeauftragter

Mechatronik II 2 2 - Prof. Kasper, Dr. Baldauf

Informationsverarbeitung mechatronischer Systeme I

2 2 - Prof. Kasper, Dr. Heinemann

Mechatronische Systeme 2 2 - Prof. Kasper, Dr. Baldauf

Dynamics of Robotic Systems 2 - - Jun.-Prof. D. Vlasenko

Wissenschaftliche Kolloquien Mechatronik 2 Prof. Kasper, Mitarbeiter

Lehrveranstaltung (Wintersemester)

Mechatronik I - Automotive 2 2 - Prof. Kasper, Dr. Baldauf

Mechatronik III 2 2 - Prof. Kasper, Dr. Baldauf

Informationsverarbeitung mechatronischer Systeme II

2 2 - Prof. Kasper Dr. Heinemann

Systemoptimierung 2 2 - Prof. Kasper, Dipl.-Ing. Schmidt

Mechatronik Projekt I 2 - 2 Dr. Baldauf, Tutoren

Grundlagen mobiler und autonomer Roboter 2 - 2 Prof. Schmucker

Industrieroboter 2 - - Dr. Lüder

Wissenschaftliches Kolloquium Mechatronik Prof. Kasper, Mitarbeiter

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4. Forschung 4.1. Forschungsprofil Mechatronik / Hydraulik und Pneumatik Systematischer Entwurf und Optimierung mechatronischer Systeme

Komponentenorientierte Modellierung zur Analyse und Synthese komplexer multidis-

ziplinärer nichtlinearer dynamischer Systeme Automatisierte Generierung virtueller Produktmodelle Ordnungsreduktionsverfahren für lineare und nichtlineare FE-Modelle mechanischer

und fluidischer Komponenten Hardware-in-the-Loop Prüftechnik für mechatronische Komponenten und Systeme Anwendung mechatronischer Entwurfs- und Produktkonzepte in der Robotik, Fahr-

zeug- und Medizintechnik Mechatronische Konzepte der Elektromobilität

2D- und 3D-Fahrzeugmodelle für online und offline Fahrsimulationen vom Ener-

giemanagement bis zu Fahrdynamik

Einsatz neuer Aktoren, insbesondere Piezoaktoren, in der Antriebs-, Fluid- und Schwin-

gungstechnik Modellierung des Aktorverhaltens und messtechnische Ermittlung der

Modellparameter Hocheffiziente, hochfrequente digitale elektronische Ansteuerung für Piezoaktoren Mikrostrukturierung von Piezokeramiken zur Erzeugung verschiedener

Aktorgeometrien für Anwendungen in der Ventil- und Medizintechnik Entwurf und Realisierung sehr schneller, energieökonomischer Hochleistungsschalt-

ventile für die Hydraulik und Pneumatik Entwicklung integrierter Stellelemente für adaptive mechanische Strukturen und An-

wendungen zur Schwingungsdämpfung u.a. im Bereich Automotive, z. B. Stoßdämp-fer, Motorlager

Entwurf und Realisierung leistungsfähiger Informationsverarbeitungskomponenten für

mechatronische Systeme Implementierungs- und Softwaretechnologien digitaler Regelungen und Steuerungen

unter Berücksichtigung von Laufzeit-, Diskretisierungs- und Quantisierungseffekten Implementierung von Signalverarbeitungs-, Steuerungs- und Regelungskomponenten

direkt auf Gatterebene mittels FPGAs Dynamisch rekonfigurierbare Systeme insbesondere die Anwendung Programmierba-

rer Systems on Chip (PSOC)

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4.2 Ausgewählte Forschungsprojekte Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Projektbearbeiter: Dipl.- Ing. Martin Zornemann Förderer: EU; 01.09.2007 - 31.08.2011 Aktive und passive Schwingungs- und Schallreduktion an PKW-Komponenten - COMO B2 Motorlager Mit dem Projekt soll ein interdisziplinärer wissenschaftlicher Beitrag zur Weiterentwicklung von numerischen und experimentellen Methoden der Produktentwicklung auf dem Gebiet der Schwingungs- und Geräuschreduktion von PKW-Komponenten (Motoren, Karosserie, An-bauteile) geleistet werden.Der Schwerpunkt der Anwendungen liegt auf PKW-Bauteilen, die wesentlich zu Schwingungen und zur Schallabstrahlung von Fahrzeugen beitragen. Hier sind die Motorlager als diskrete Einleitungspunkte für motorerregten Körperschall in die Fahr-zeugstruktur, sowie flächige Strukturen an Motor und Karosserie zu nennen. Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung des Antriebstranges und dem damit einhergehenden Bemü-hungen zur Verbrauchsminimierung, werden aktive Motorlager für Hybridfahrzeuge bzw Range-Extender-Lösungen einen entscheidenden Beitrag zum Vibrationskomfort leisten können. Auch werden Entwicklungen wie der Einsatz von Dreizylindermotoren oder Zylin-derabschaltungskonzepten zur Treibstoffersparnis die Laufruhe des Motors reduzieren. Dem kann mit einem aktiven Lagermanagement begegnet werden.Im Rahmen des Projektes wur-den bereits erste Prototypen mit integrierten Piezoaktuatoren ausgelegt und aufgebaut. Ein wichtiger Bestandteil des zu entwickelnden Motorlagers ist die implementierte Regelung, sie bestimmt die erreichbare Vibrationsunterdrückung. Zurückliegend wurden modellbasierte Regelungsverfahren untersucht, die breitbanding auf das vom Verbrennungsmotor einge-prägte Anregnungsspektrum, mit seinen dominierenden ganzzahligen Motorordnungen rea-gieren können. An skalierten Laborprototypen wurden diese Ansteuerungen erfolgreich ge-testet. Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Shaowen Chen Förderer: EU; 01.09.2007 - 31.08.2011 Automatische Generierung parametrierbarer VR-Mechatronikmodelle - COMO C2 Im Projektbereich C Virtual Engineering ist die Erforschung und Darstellung einer virtuellen Entwicklungsplattform für automotive Komponenten geplant. Im Einzelnen werden in den eng verknüpften Teilprojekten die Modellbildung und Datenreduktion sowie die virtuelle Rea-lity-Visualisierung und die Datenkonsistenzsicherung bearbeitet. Dieser Projektbereich hat neben der eigenen grundlagenorientierten Forschung eine starke Querschnittsfunktion für die anderen Projektbereiche. Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Projektbearbeiter: stellv. Projektltr.: Dr. Heinemann; Bearbeiter: Dipl.-Ing. M. Schünemann Kooperationen: Institut für Elektrische Energiesysteme (IESY), Institut für Mobile Systeme, Förderer: Sonstige; 02.11.2009 - 31.10.2010 Elektrofahrzeug - BasisMobil Aus ökologischen und ökonomischen Gründen findet derzeit ein Wandel im Automobilwesen statt. Neben einigen Weiterentwicklungen des herkömmlichen Verbrennungsmotors und al-ternativen Kraftstoffen liegt der Fokus im Bereich Forschung und Entwicklung besonders auf hybride Antriebsstränge und Batterie- bzw. Brennstoffzellenelektrofahrzeuge. Um dieser neuen Ausrichtung auch in den Ingenieurswissenschaften auf dem Gebiet der Automotiven Systeme an der Otto-von-Guericke Universität Rechnung zu tragen, wurde er-gänzend zu dem aktuellen Forschungsschwerpunkt AUTOMOTIVE und laufenden NEMO-Projekten (Netzwerk-Management-Ost) auf Basis eines Gesamtsystemkonzeptes „Elektro-fahrzeug“ ein Demonstrationsmodell entwickelt. Dazu wurden Fördermittel aus dem Innova-tionsfonds und dem Konjunkturpaket II zur Verfügung gestellt, die den Anstoß der Forschung der Universität in Richtung Auto von morgen und die zeitnahe Einbindung dieses aktuellen

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und attraktiven Gebietes in die Lehre ermöglichten. Für das angesprochene Demonstrati-onsmodell wurde ein industriell gefertigtes Fahrgestell verwendet und ein Antriebsstrang mit vier Radnabenmotoren realisiert. Dieses neuartige allradgetriebene, getriebelose Fahrzeug-konzept dient als Modulträger und flexibler Versuchsumgebung für Forschungs- und Studie-rendenprojekte im Bereich automotiver Systementwicklung, wobei aktuell die Integration ei-genentwickelter Gasfederdämpfer zur Verbesserung der Fahrwerkseigenschaften fokussiert wird. Es wurden bereits jetzt Projekte geschaffen, die in den Prüfungs- und Studienordnun-gen der neuen ingenieurswissenschaftlichen Master-Studiengänge verankert sind. Darüber hinaus wird das Fahrzeug zur intensiven Schüler- und Studierendenwerbung eingesetzt.

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Projektbearbeiter: stellv. Projektleiter: Dr. Heinemann, Bearbeiter: Frau Dong Kooperationen: ATI GmbH Anhalt Dessau, Hochschule für Kunst und Design Halle, MMW Systems GmbH Lutherstadt Wittenberg, TACK GmbH Köthen Förderer: BMWi/AIF; 01.07.2009 - 30.06.2011 Entwicklung eines Walzenstuhles der Baureihen WS4 und WS8 mit intelligenten und energieeffizienten elektrischen Antrieben und Steuerungen Für die Vermahlung von verschiedenen Getreidesorten werden Mehlmühlen eingesetzt. Eine komplette Anlage setzt sich aus mehreren Einzelmaschinen zusammen und wird an die Er-fordernisse der jeweiligen Vermahlung angepasst. Im Mahlprozess kommen neben anderen Einzelmaschinen mehrere Walzenstühle unterschiedlicher Größe zum Einsatz. Für die Neu-entwicklung eines Walzenstuhles sind die Schwerpunkte Antrieb, Mahlspaltverstellung und Steuerung durch innovative Konzepte zu bearbeiten. Ziel ist die Optimierung des Gesamt-systems. Neben der Konzipierung einer neuen Antriebslösung soll die gesamte Steuerungs-konzeption für die Walzenstühle weiterentwickelt werden. Es sind neue technische Lösungen für die Sensorik, Signalkonditionierung und Ansteuerung der Aktorik herauszuarbeiten.

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Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Projektbearbeiter: stellv. Projektleiter Dr. Heinemann; Bearbeiter: DI Borchardt, DI Horbach Förderer: BMWi/AIF; 01.07.2008 - 31.10.2010 Entwicklung von Elektronutzfahrzeugen; Modellierung, Simulation, Optimierung und Test von Funktionsgruppen der Spargelerntemaschine und des Betriebsmanagements Im Rahmen des Projektes soll eine vermarktungsfähige vollautomatische, selbstfahrende und elektrisch betriebene Maschine für die Ernte von weißem Spargel unter Folie entstehen. Die Maschine hat eine in Bewegungsphase und Erntphase getaktete Arbeitsweise. Die Fahrtrichtung der Maschine wird automatisch durch den Damm vorgegeben. Die Positionen der Spargelstangen werden zu Beginn der Erntephase in dem Scanbereich durch ein Bilder-kennungssystem erfasst und die Koordinaten werden über die Steuerung an die Spargel-stech- und Handhabetechnik übertragen, die dann automatisch den Erntevorgang für jede einzelne Spargelstange nacheinander vollziehen. Der geerntete Spargel wird in einem Be-hältnis gesammelt. Nach dem Abernten des Scanbereiches fährt die Maschine um eine Scanbereichslänge vor, glättet während der Fahrt den Damm und nach dem Stopp beginnt eine neue Erntsphase. Der Antrieb sämtlicher Motore der Maschine - einschließlich die Ver-sorgung der Steuerung und des Bilderkennungssystems - erfolgt mit 24 V DC. Die Maschine kann mit einem Fahrzeuganhänger transportiert werden. Zum Zubehör gehören ein Ladege-rät, eine Batterieaustauschsatz und ein Solarpanel. Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Frank Bärecke Förderer: EU; 01.09.2007 - 31.08.2011 Integrierte Piezostrukturen für das adaptive Fahrwerk - COMO B1 Adaptive Federungs- und Dämpfungssysteme ermöglichen die Anpassung der Fahrwerkab-stimmung an Änderungen der Beladung, Temperatur, Verschleiß, Fahrerpräferenz, Reifen-zustand usw., wodurch eine gleichzeitige Steigerung von Fahrsicherheit und Fahrkomfort erreichbar wird. Waren diese Systeme aus Kostengründen bisher nur bei Oberklassefahr-zeugen bekannt, so verspricht die Integration eines Piezoaktors zusammen mit allen für den Betrieb erforderlichen Sensor-, Regel- und Ansteuerelementen direkt in die Struktur des Mengenstellelements einer Luftfeder eine leistungsfähige Lösung auch für den Mittel- und Unterklassemarkt. Eine schnelle Verstellung der Drossel eines Gasfederdämpfers erlaubt neben einer grundsätzlichen Verbesserung der Dämpfercharakteristik auch die Reaktion auf schnellere Ereignisse wie Änderungen des Fahrbahnzustand, plötzliche Fahrmanöver usw. Integrierte Piezostrukturen sind innovative, komplexe Funktionskomponenten, in denen durch gezielte Kombination von Materialien und Funktionen neuartige Leistungsmerkmale implementiert und die Eigenschaften dadurch deutlich optimiert werden. In einer ersten Pro-jektphase wurde ein Gasfederdämpfer aus gegeneinander wirkenden Gasfedern unter-schiedlicher Größe aufgebaut. Durch die Verstellung des Durchflusses zwischen diesen Gasfedern kann die Dämpfung beeinflusst werden. Zurzeit wird ein integrierter Prototyp mit verbesserter Geometrie, Ansteuerungselektronik und Drosselelement auf Basis einer inte-grierten Piezokeramik aufgebaut. Das Drosselelement besteht aus einem Piezokeramischen Ring, einer Speichenstruktur als Wegvergrößerungssystem und einem Gehäuse mit Durch-lassöffnungen zur Verstellung des Volumenstromes. In der nächsten Projektphase werden vier Gasfederdämpfern in ein Fahrzeug mit Radnabenmotoren eingebaut. An dem Versuchs-träger mit adaptiven Fahrwerk werden dann Strategien zur optimalen Lösung des Zielkonflik-tes zwischen Fahrkomfort und Fahrwerk bei sehr hohen Radmassen untersucht.In Bild 1 ist ein Piezoaktor der mit einer Speichenstruktur umspritzt ist abgebildet. Durch das Anlegen einer Spannung schrumpft der Piezoaktor. Diese Schrumpfung wird durch die Speichen-struktur in eine Drehbewegung des Aktors umgesetzt.

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Bild 1: Mit einer Speichenstruktur als Wegvergrößerungssystem umspritzter Piezoaktor Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Projektbearbeiter: Dr.-Ing. Dmitry Vlasenko, Dipl.-Ing. Gennady Sintotskiy Förderer: DFG; 01.04.2006 - 31.12.2010 Komponentenorientierte Modellbildung und Simulation als methodische Grundlage zur Nutzung von Modulkonzepten bei der Entwicklung mechatronischer Systeme Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens besteht in der Erforschung und Entwicklung einer komponentenorientierten Modellierungs- und Simulationsmethodik als zentrales Ele-ment eines durchgängigen Entwicklungsprozesses mechatronischer Komponenten, Bau-gruppen und Systeme. Behandelt werden Kombinationen aus mechanischen Starrkörpermo-dellen, elektrischen Netzwerken sowie elektromechanischen Bauteilen und Baugruppen, welche automatisch aus Material-, Geometrie- und anderen Bauteileigenschaften generiert werden und somit direkt bei der Analyse und Synthese mechatronischer Produkte verwendet werden können. Die wesentlichen Vorteile dieser neuen Methode sind: 1. Gemeinsame Spe-zifikationsplattform für mechanische und elektrische Systemteile aus einer Kombination ei-nes um elektrische Bauteile und Baugruppen erweiterten 3D-CAD Systems mit einem elektrischen Schaltplaneditor. 2. Gemeinsame automatisierte Modellgenerierung und Simula-tion mechanischer, elektrischer und elektromechanischer Systemteile auf Geometrie- und Funktionsebene. 3. Sehr effiziente Simulation gekoppelter mechanischer und elektrischer Systemteile durch symbolische Vorverarbeitung der Simulationsmodelle auf Komponenten-ebene und über die gesamte Modellhierarchie hinweg. 4. Streng modulare Methodik, welche austauschbare und wieder verwendbare Komponenten nicht nur für die Spezifikation, son-dern auch für die Simulation und den Entwurf nutzt. Die entwickelten Verfahren werden exemplarisch an zwei streng modular aufgebauten Beispielen eines Elektrofahrzeugs und Serviceroboters überprüft. Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Projektbearbeiter: Dr.-Ing. M. Abed Al Wahab Förderer: DFG; 01.10.2005 - 31.12.2009 Mechatronic handling devices based on piezo-ceramic structures for micro- und nano-applications Projektziel: Entwicklung einer Methodologie und Technologie zur zweckmäßigen Auswahl und Erstellung von leistungsfähigen mechatronic handling devices (MHD), die für den Mikro- und/oder Nanobetrieb geeignet sind. Zu diesem Zweck müssen verschiedene Teilziele er-reicht werden, wie z. B. die Entwicklung einer aufgabenorientierten Methodik sowie Werk-zeuge für die Modellierung, Simulation, Design, Steuerung und experimentelle Untersuchung der MHD. Als Basis dienen Antriebselemente aus strukturierter Piezokeramik, die in das me-chatronische System integriert sind. Diese werden zuerst ausgewählt, getestet und dann weiterentwickelt. Bisher sind zwei Anwendungsbeispiele für die Biomechanik sowie für die

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Chemie vorgesehen. Das erste betrifft Zellmanipulationen, das zweite beschäftigt sich mit elektrochemischer Impedanztechnologie. Basierend auf der Methode zur Synthese von Pie-zostrukturen und auf dem Ansatz zur Lösung von Designproblemen, die dafür in Parameter-optimierungsprobleme umgewandelt werden, sollen spezielle Single- und Multilayer-Ansätze für das Design der MHD entwickelt werden. Unter zu Hilfenahme der experimentell ermittel-ten Ergebnisse wird dann eine Vergleichsstudie der MHD-Prototypen aufgestellt. Sie dienen außerdem dazu, die mathematischen sowie die Simulationsmodelle zu verbessern.

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Roland Kasper Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Shaowen Chen Kooperationen: Fraunhofer IFF Magdeburg Förderer: EU; 01.09.2007 - 31.08.2011 Strukturierung und Komplexitätssteuerung 3D-CAD-Modellen - COMO C1 Im Projektbereich C Virtual Engineering ist die Erforschung und Darstellung einer virtuellen Entwicklungsplattform für automotive Komponenten geplant. Im Einzelnen werden in den eng verknüpften Teilprojekten die Modellbildung und Datenreduktion sowie die virtuelle Rea-lity-Visualisierung und die Datenkonsistenzsicherung bearbeitet. Dieser Projektbereich hat neben der eigenen grundlagenorientierten Forschung eine starke Querschnittsfunktion für die anderen Projektbereiche.

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Bulgarian Academy of Science (BAS), Institute of Mechanics and Biomechanics, Kostadin Grozev KOSTADINOV, Associate Professor on Mechatronic & Robotics, Ph.D. Eng. Sc. At "Mechatronic Systems" Department, Sofia 1113, Acad. G. Bonchev St., Bl.4, Bulgaria tel.: ++359 -2-8706264; 9796421, fax:++359- 2-8707498

St. Petersburg State University Faculty of Mathematics and Mechanics Professor M.P.Yushkov Universitetsky prospekt, 28 St.Petersburg, Stary Peterhof RUSSIA-198504

Prof. Dr.-Ing. Andrés Kecskeméthy Universität Duisburg-Essen Fakultät 5 - Fakultät für Ingenieurwissenschaften Abteilung für Maschinenbau Institut für Mechatronik und Systemdynamik Lehrstuhl für Mechanik und Robotik Lotharstraße 1 D-47057 Duisburg

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1. Bärecke, Frank; Hartmann, Matthias; Al Wahab, Mohammed; Schmidt, Bertram; Kasper, Roland (2010): A High Performance Displacement Amplification System Realized by Insert Moulding of a Filigree Piezo and Steel Structure. In: Borgmann, Hubert (Hg.): Actuator 10. 12th International Conference on New Actuators & 6th In-ternational Exhibition on Smart Actuators and Drive Systems; 14 - 16 June 2010, Bremen, Germany. Bremen: WFB Wirtschaftsförderung Bremen [u.a.], S. 126–132.

2. Bärecke, Frank; Kasper, Roland (2010): A High Performance Restrictor for an Adaptive Gas Spring Damper System. In: Kennel, Thomas (Hg.): The 12th Mecha-tronics Forum Biennial International Conference. June, 28-30, 2010. Zurich, Swizer-land: ETH Zurich, Bd. 2, S. 103–110.

3. Bärecke, Frank; Kasper, Roland (2010): Development of an adaptive controlled gas-springdamper for passenger cars. In: FISITA 2010 World Automotive Congress, Budapest, S. 8.

4. Estevez, Elisabet; Marcos, M.; Lüder, Arndt; Hundt, Lorenz (2010): PLCopen for achieving interoperability between development phases. In: 2010 IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation. ETFA 2010 ; Bilbao, Spain, 13 - 16 September 2010. Piscataway, NJ: IEEE, S. 8 insg.

5. Kasper, Roland (2010): Rekonfigurierbare eingebettete Systeme in der Mechatronik. In: Gausemeier, Jürgen; Rammig, Franz; Schäfer, Wilhelm; Trächtler, Ansgar (Hg.): Entwurf mechatronischer Systeme. Grundlagen, Methoden und Werkzeuge ; Adapti-on, Selbstoptimierung und Verlässlichkeit ; Integration Mechanik und Elektronik, Mi-niaturisierung. 7. Paderborner Workshop Entwurf mechatronischer Systeme; 18. und 19. März 2010 Heinz Nixdorf MuseumsForum. Paderborn: Heinz-Nixdorf-Inst. (HNI-Verlagsschriftenreihe, Bd. 272), Bd. 272, S. 423–442.

6. Kasper, Roland (2010): The Mechatronic Way to Mobility. In: Kennel, Thomas (Hg.): The 12th Mechatronics Forum Biennial International Conference. June, 28-30, 2010. Zurich, Swizerland: ETH Zurich, Bd. 1, S. 16–27.

7. Kasper, Roland; Al Wahab, Muhammed; Kostadinov, Kostadin; Tiankov, Ti-homir (2010): Investigation of structured piezo actuated micro/nano manipulators. (under review). In: International Journal of Mechatronics, Elsevier.

8. Kasper, Roland; Sintotskiy, Gennady (2010): Hierarchical Modeling of Electrical Circuits in the Field of Mechatronic Systems. In: WORLDCOMP'10 - The 2010 World Congress in Computer Science, Computer Engineering, and Applied Computing. MSV'10 - The 2010 International Conference on Modeling, Simulation and Visualiza-tion Methods. Las Vegas, Nevada, USA, July 12-15, 2010 .

9. Kasper, Roland; Vlasenko, Dmitri (2010): Modeling and Control of a Four Wheel Drive Electric Vehicle. In: The 1st Joint International Conference on Multibody System Dynamics. May 25-27, 2010, Lappeenranta, Finland, S. 10 insg.

10. Kasper, Roland; Vlasenko, Dmitry; Sintotskiy, Gennady (2010): Comparison of Modal Reduction Methods for the Simulation of Continuum Multibodies. In: The 1st Joint International Conference on Multibody System Dynamics. May 25-27, 2010, Lappeenranta, Finland, S. 10 insg.

11. Lüder, Arndt; Hundt, Lorenz; Estevez Estevez, Elisabet (2010): Engineering of manufacturing systems within engineering networks. In: 2010 IEEE International Con-ference on Emerging Technologies and Factory Automation. ETFA 2010; Bilbao, Spain, 13 - 16 September 2010. Piscataway, NJ: IEEE, S. 8 insg.

12. Lüder, Arndt; Hundt, Lorenz; Foehr, Matthias; Holm, Timo; Wagner, Thomas;

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Zaddach, Jorgos-Johannes (2010): Manufacturing System Engineering with Mech-atronical Units. In: 2010 IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation. ETFA 2010 ; Bilbao, Spain, 13 - 16 September 2010. Pisca-taway, NJ: IEEE, S. 8 insg.

13. Lüder, Arndt; Hundt, Lorenz; Keibel, Andreas (2010): Description of manufactur-ing processes using AutomationML. In: 2010 IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation. ETFA 2010 ; Bilbao, Spain, 13 - 16 September 2010. Piscataway, NJ: IEEE, S. 8 insg.

14. Schmidt, Stephan; Kasper, Roland (2010): Autonomous driving for a track guided electro-vehicle; path planning and path control. In: FISITA 2010 World Automotive Congress, Budapest, S. 8.

15. Schmidt, Stephan; Kasper, Roland (2010): Path planning and path control for a track guided autonomous electric vehicle. In: Kennel, Thomas (Hg.): The 12th Mecha-tronics Forum Biennial International Conference. June, 28-30, 2010. Zurich, Swizer-land: ETH Zurich, Bd. 1, S. 135–141.

16. Wagner, Thomas; Haußner, Carolin; Elger, Jürgen; Löwen, Ulrich; Lüder, Arndt (2010): Engineering processes for decentralized factory automation systems. In: Javier, Silvestre-Blanes (Hg.): Factory Automation 22. Austria. Olajnica 19/2, 32000 Vukovar, Croatia: In-Tech .

17. Zornemann, Martin; Kasper, Roland (2010): Adaptive controller design for the at-tenuation of engine excited in-car vibrations by using an active mounting system. In: FISITA 2010 World Automotive Congress, Budapest, S. 8.

18. Zornemann, Martin; Kasper, Roland (2010): The use of elastic polymers in a large deflection, piezo-based actuator concept for active engine mounts. In: Kennel, Thom-as (Hg.): The 12th Mechatronics Forum Biennial International Conference. June, 28-30, 2010. Zurich, Swizerland: ETH Zurich, Bd. 2, S. 288–293.

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7. Examensarbeiten

Diplomarbeiten 1. Torsten Burock

Realisierung der Software eines dezentralen Prüfstandskonzeptes Diplomarbeit

2. Thorsten Lamb

Femtosekunden Stabilisierung von optischen Glasfaserstrecken basierend auf RF Leistungsmessung Diplomarbeit

3. Florian Hass

Entwicklung eines telemetrischen Messsystems zur hochdynamischen Drehmo-mentmessung an Hochdruckpumpen Diplomarbeit

4. Istvan Deak

Wirbelstrommodellierung in AMESim Diplomarbeit

5. Marvin Lee Shaw

Entwicklung einer Funktion zur Online-Adaption von mathematischen Modellen auf die gemessenen Energieumsatzraten auf Basis des IAV-IMPEC® -Systems Diplomarbeit

6. David Wagner

Simulative Untersuchung innovativer Getriebekonzepte für ein Hybridfahrzeug Diplomarbeit

Studienarbeiten

1. Patrick Wild

Effizienzanalyse der Energieflüsse verschiedener Antriebskonzepte einer Getrei-demühle mit drehzahlregelbaren Einzelantrieben Studienarbeit

2. Jörg Sasse Entwicklung eines Fahrzeugmodells für den Fahrzustandsbeobachters eines 4WD Elektrofahrzeugs Studienarbeit

3. Mücke

Inbetriebnahme und Analyse der x-y-Verfahreinheit einer Spargelstecheinrichtung Studienarbeit

4. Matthias Föhr Positionsregelung einer mechatronischen Handhabungsvorrichtung für Mikro- und Nano-Anwendungen (MHD) Studienarbeit