Lehrstuhl für Antriebe in der Fahrzeugtechnik (LAF)

Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU)

Kurzprofil

Arbeitsschwerpunkte des LAF sind die Erforschung und Entwicklung emissionsarmer und ressourcenschonender Fahrzeugantriebe sowie die Erprobung alternativer Kraftstoffe (z.B. synthetische Kraftstoffe, Erd-/Biogas, Pflanzenöle, Alkohole) inkl. der hiermit verbundenen Brennverfahrens- und Abgasnachbehandlungsentwicklung. Weitere Themen sind die Komponentenentwicklung und -optimierung für Verbrennungsmotoren und alternative Antriebe sowie die Entwicklung neuer Brennverfahren – auch im Zusammenspiel mit den weiteren Komponenten des Antriebsstrangs, z.B. im Kontext von Hybridantrieben und deren Betriebsstrategie. Hierbei steht insbesondere die Reduktion des Treibhausgas- und Schadstoffausstoßes im (hoch)dynamischen Realbetrieb im Fokus. Zielanwendungen sind sowohl der Pkw- als auch der Heavy-Duty- und Non-Road-Bereich.

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Kompetenzfelder/Leistungsangebote

Wissenschaftlich fundierte Untersuchungen an Antriebs-, Motoren- und Komponentenprüfständen zur Entwicklung und Optimierung von Antriebskonzepten. Die Prüfstände verfügen über eine umfangreiche Messtechnikausstattung, um den unterschiedlichsten Anforderungen in der Antriebs- und Motorenentwicklung gerecht zu werden.
Die Prüfstände können sowohl stationäre als auch transiente Testbedingungen abbilden. Typische Aufgabenstellungen sind u.a. die Entwicklung und Optimierung motorischer Brennverfahren für konventionelle und alternative Kraftstoffe inkl. der Abgasnachbehandlung, die Optimierung der Betriebsstrategie (auch in hybriden Antriebskonzepten) sowie die Entwicklung und Erprobung neuer Komponenten (z.B. für Ventiltriebe). Zur Vorausberechnung, aber auch zur Analyse werden begleitend vielfältige Simulationstools eingesetzt, die von der Beschreibung der Gasdynamik (1D Ladungswechselrechnung) über die detaillierte Abbildung innermotorischer Prozesse (3D CFD) bis hin zur Festigkeitsrechung (FEM) und Mehrkörpersimulaiton (MKS) reichen. Auch vollständige Antriebsstränge sind unter Zuhilfenahme verschiedener Tools abbildbar und können so optimiert werden.

Nutzen und Mehrwert

LAF bietet Industrieunternehmen aus dem Automotivebereich die Durchführung von Prüfstandsmessungen an Antriebssystemen und Komponenten unter realitätsnahen Randbedingungen, die simulative Analyse von Motoren und Antriebssystemen sowie die Entwicklung neuer Antriebskonzepte und Brennverfahren.
Die Unternehmen profitieren von der Erfahrung des Lehrstuhls aus zahlreichen Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Die gemeinsam durchgeführten Untersuchungen ermöglichen es Unternehmen, ihre Produkte systematisch zu optimieren.
Qualifizierte Projektbetreuung sowie Auswertung der Untersuchungsergebnisse im gewünschten Format sind für uns selbstverständlich. Wir sind kompetenter Partner in der Forschung an und Entwicklung von Fahrzeugantriebssystemen.

  • Verbrennungsmotor
  • Hybridtechnik
  • Dienstleister
  • Thermodynamik
  • Antriebskonzepte
  • Kraftstoffe

Die CAD-gestützte Konstruktion ist integraler Bestandteil unserer Entwicklungsarbeiten. Vom Entwurf einzelner Motorenkomponenten bis hin zur Gestaltung von neuartigen Motorenkonzepten besteht ein umfangreiches Expertenwissen. Unterschiedliche Softwaretools unterstützen hierbei unsere Arbeiten bei den Konstruktionsaufgaben (z.B. CATIA, ProEngineer, NX etc.). Die Bauteile werden mit FEM-Berechnungswerkzeugen (z.B. Ansys oder RecurDyn) simulativ auf die zukünfigen Einsatzbelastungen hin untersucht, bevor die ersten Prototypen für die Erprobung in die Fertigung gegeben werden. Die meisten Bauteile können „inhouse“ an der TUK gefertigt werden, so dass zwischen Entwicklung und Fertigung kurze Wege bestehen.
Die Mechanikerprobung kann an einer Vielzahl von Motorenkomponenten unserer Kunden erfolgen. Typische Aufgaben sind Kraft- und Dynamikmessungen unter realen Bedingungen in den Bauteilen sowie Dauerlauferprobungen.

Nutzen und Mehrwert

Konstruktion von Motoren- und Antriebskomponenten inkl. Prototypenfertigung, simulativer und experimenteller Nachweis der Haltbarkeit unter realitätsnaher Belastung, ggf. im Dauerlauf. Durchführung von Mess- und Optimierungsaufgaben von Motoren- und Antriebskomponenten an Prüfständen mit hochgenauer Messtechnik und qualifizierter Betreuung. Umfangreiches Erfahrungswissen in der Entwicklung und Erprobung von Antriebssystemen und deren Komponenten bietet unseren Kunden Flexibilität hinsichtlich der gewünschten Erprobungsmöglichkeiten und gibt neue Impulse aus dem Blickwinkel aktueller Forschung.

  • Konstruktion
  • Komponenten & Systeme
  • Entwicklung
  • Testen
  • Dienstleister
  • Forschung

Im Bereich der 0D/1D-Strömungssimulation bietet uns u.a. GT-Power die Möglichkeit unterschiedlichste Anwendungsfälle und Problemstellungen zu bearbeiten. Dazu zählen unter anderem:
• Simulation des Ladungswechsels,
• Steuerzeitenoptimierung,
• Druckverlaufsanalyse und Verlustteilung.

In Kopplung mit anderen Tools lassen sich auch weitaus komplexere Aufgaben realisieren, wie zum Beispiel:
• turbulenzbasierte, prädiktive Verbrennungsmodellierung (CFD-Kopplung),
• Fahrzyklensimulation (inkl. Warm-Up), z.B. WLTP, RDE.

AVL Fire und Ansys CFX bieten die Möglichkeit, komplexe Strömungen numerisch zu berechnen und sowohl grafisch als auch numerisch auszuwerten. Typische Anwendungen sind:

• Berechnung und Optimierung Wassermantel,
• Einlasskanaloptimierung (z.B. Durchflusscharakteristik),
• Optimierung Ansaugluftführung bzw.Sammler (z.B. Gleichverteilung AGR)
• Bewertung Zylinderinnenströmung, Gemischhomogenisierung, Turbulenz und Restgasverteilung,
• Optimierung Kolbendesign,
• Verbrennungsoptimierung inkl. Reaktionskinetik.

Der Lehrstuhl hat bereits langjährige Erfahrung im Bereich der Mehrkörpersimulation und Ventiltriebsauslegung. Bei den dabei zur Anwendung kommenden Tools handelt es sich um Matlab, GT-Valvetrain und RecurDyn.

Nutzen und Mehrwert

Know-how auf dem Fachgebiet der Simulation von Verbrennungsmotoren und Antriebssträngen (inkl. Hybridantriebe). Optimierung von Brennverfahren und von allen relevanten Bauteilen des Antriebsstrangs. Anwendungsnahes Forschungswissen kann bereitgestellt und zusammen mit den Geschäftspartnern weiterentwickelt werden.

  • Simulation
  • Thermodynamik
  • Verbrennungsmotor
  • Hybridtechnik
  • Antriebskonzepte
  • Dienstleister
Prof. Dr. Michael Günthner
Prof. Dr. Michael GünthnerAnsprechpartner
Lehrstuhl für Antriebe in der Fahrzeugtechnik (LAF), Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU)
Gottlieb-Daimler-Straße; Geb. 44
67663 Kaiserslautern
TEL: 0631 – 205 2766
FAX: 0631 – 205 3786
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