ICE 2025+

Quelle: RWTH Aachen

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In einem aktuellen Projekt der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) suchen vier Hochschulinstitute aus Aachen, Braunschweig, Darmstadt und Stuttgart nach dem Sparbenziner. Ziel ist es, den Wirkungsgrad künftiger Benzinmotoren auf bis zu 50 Prozent zu steigern und gleichzeitig den Kraftstoffverbrauch gegenüber heutigen Motoren um rund ein Drittel zu senken. Das gesamte Antriebssystem soll im Zuge von ICE 2025+ so optimiert werden, dass im realen Betrieb ein möglichst günstiger Verbrauch erzielt wird.

Der methodische Ansatz des Forscherteams besteht dem FVV zufolge darin, verschiedene vorab ausgewählte Technologien – etwa eine erhöhte Verdichtung oder eine Wasser-Zusatzeinspritzung – zu kombinieren und den Einfluss auf den Systemwirkungsgrad zu untersuchen. Um das Antriebssystem auf reale Fahrbedingungen abzustimmen, sollen sowohl verschiedene Fahrzeugklassen als auch unterschiedliche Hybridvarianten in die Untersuchung einbezogen werden. Die Ergebnisse des Forschungsprojektes ICE 2025+ sollen im Frühjahr 2020 vorliegen.

Vier Institute, vier Arbeitspakete

Die beteiligten Hochschulinstitute haben das Forschungsprojekt in vier Arbeitspakete aufgeteilt. Innerhalb des ersten Arbeitspaketes, das vom Institut für Verbrennungskraftkraftmaschinen und Fahrzeugantriebe der TU Darmstadt verantwortet wird, sollen die Grundlagen für die Fahrzeugsimulation gelegt werden. Dieser Schritt sei wichtig, um mit den in den anderen Arbeitspaketen entstehenden Motordaten exakte Aussagen über die CO2-Emissionen des Gesamtfahrzeugs unter realitätsnahen Betriebsbedingungen treffen zu können. Gleichzeitig soll für die elektrischen Antriebskomponenten eine Betriebsstrategie gefunden werden, die es dem Verbrennungsmotor ermöglicht, so effizient wie möglich zu arbeiten.

Der Projektteil Motorsimulation wird am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart bearbeitet und besteht vor allem darin, mit Hilfe schneller Rechenverfahren verbindliche Aussagen über Wirkungsgradsteigerungen durch verschiedene Technologiekombinationen treffen zu können. Zudem soll ein virtueller Motor entstehen, der es erlaubt, die Rückwirkung externer Maßnahmen auf den Motor abzuschätzen. Die Maßnahmen zur Wirkungsgradsteigerung innerhalb des Projekts sollen jedoch nicht nur simuliert, sondern auch an einem Einzylinder-Forschungsmotor getestet werden. Den Aufbau und Betrieb dieses Versuchsmotors verantwortet das Institut für Verbrennungskraftmaschinen der TU Braunschweig. Die dabei entstehenden Ergebnisse sollen neben der Technologiebewertung auch der Verbesserung der Simulationsmodelle dienen.

Innerhalb des vierten Arbeitspaketes untersucht der Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen der RWTH Aachen den Einfluss CO2-neutraler Kraftstoffe auf das Motorverhalten. Dafür sollen verschiedene synthetische Kraftstoffe, in Reinform wie als Beimischung, an einem Forschungsmotor getestet werden. Auch diese Ergebnisse sollen – neben einer Potenzialbewertung möglicher Kraftstoffalternativen hinsichtlich Wirkungsgrad und Emissionen – der Verbesserung existierender Simulationsmethoden für den Verbrennungsprozess dienen.

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