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78 Forschung auf höchstem Niveau | Forschergruppe Abgassysteme und ihre Komponenten INDUSTRIENAHE FORSCHERGRUPPEN Methodische Entwicklung energieeffizienzsteigernder und schadstoffminimierender Abgassysteme und ihrer Komponenten (MESA) Die Sicherung der individuellen und gesellschaftlichen Mobilität ist eine Zukunftsaufgabe von höchster Aktualität und globaler Tragweite. Vor dem Hintergrund zunehmender Schadstoffbelastung durch den Straßenverkehr sind Verbesserungen in der Fahrzeugtechnologie unabdingbar. Um den Primärenergieverbrauch von Kraftfahrzeugen zu reduzieren und Emissionen zu verringern, optimiert die Forschergruppe MESA im Thüringer Innovationszentrum Mobilität traditionelle und entwickelt völlig neue Antriebskonzepte. Kernaktivität der Forschergruppe MESA unter der Leitung von Prof. Klaus Augsburg ist die Optimierung von Verbrennungsmotoren. Die Effizienz von Motoren wird durch Hochaufladung unter Nutzung der Restenergie des Abgases mit Abgasturboladern und dem dadurch möglichen sogenannten Downsizing, also einer Verringerung des Hubraums, kontinuierlich verbessert. Der dadurch erzeugte Druck und sehr hohe Temperaturen führen aber zu einer kritischen Belastung des Abgasturboladers und weiterer Abgaskomponenten. Um eine Effizienzsteigerung zu ermöglichen, untersuchen die Ingenieure der MESA-Forschergruppe das strukturdynamische Verhalten von Teilsystemen der Abgasanlage, insbesondere des Abgasturboladers. „Um den Schadstoffausstoß zu verringern, konzipieren wir die Abgasanlage von Fahrzeugen vollkommen neu.“ Um künftig den Ausstoß von Schadstoffen wirkungsvoll zu minimieren, entwickelt die MESA-Forschergruppe neue Methoden zur Abgasnachbehandlung. Dazu konzipieren die Wissenschaftler die Abgasanlage vollkommen neu: ihre Systemanordnung, ihre konstruktive Gestaltung, ihre Teilkomponenten und die verwendeten Werkstoffe. Vor allem der aktuelle Trend hin zu Hybridfahrzeugen macht Verbrennungsmotoren erforderlich, die als Range Extender einen Generator antreiben, der wiederum Akkumulator und Elektromotor mit Strom versorgt. Solche Lösungen zur Motoroptimierung und konventionelle Abgasnachbehandlungssysteme, zum Beispiel Partikelfilter und Abgaskatalysatoren reichen aber nicht aus, um Emissionen hinreichend zu vermindern. Die Forschergruppe arbeitet daher auch an der Neuentwicklung hocheffizienter Partikelfilter für Diesel- und erstmalig auch für Otto-Motoren. Da eine wirksame Abgasnachbehandlung nur mit einer exakten Zustandsüberwachung im Fahrzeug möglich ist, ist die Entwicklung hochstabiler, hochgenauer und hochdynamischer Temperatur, Druck- und Partikelsensoren für die On-Board-Diagnose ein weiteres Forschungsziel der Ingenieure. Und auf dem Gebiet der strömungsdynamischen Berechnung von Teilsystemen der Abgasanlage erstellen sie Simulationsmodelle von Abgasturboladern und offenen Dieselpartikelfiltern. Die Simulation der Partikelfilter erlaubt es, verbrauchsspezifische Betriebsgrößen vorherzusagen, etwa den durch den Filter aufgebauten Abgasgegendruck. Die große Bandbreite der Forschungsfelder der Forschergruppe MESA erfordert die Zusammenarbeit verschiedener ingenieurtechnischer Teildisziplinen: der strömungsdynamischen und der strukturmechanischen Berechnung von Teilsystemen der Abgasanlage, der Entwicklung innovativer Druck- und Temperatursensoren und der Entwicklung neuer On-Board-Partikelsensoren.  


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