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Entwicklung einer Testautomation für eingebettete Echtzeitsteuerungen von 2-Takt-Grossdieselmotoren
(2013)
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Entwicklung einer Testautomation für eingebettete Echtzeitsteuerungen von 2-Takt-Grossdieselmotoren, die es erlaubt, das Zusammenspiel zwischen Software und Hardware physikalisch zu untersuchen und Langzeittests am Simulator durchzuführen. Als Hauptziel galt es, die Grundfunktionen, wie Brennstoffeinspritzung, Auslassventiloperation und Zylinderschmierung zu testen. Es stand zur Aufgabe, neue Hardware und Software entsprechend der Bedarfsanalyse und nach der Entwicklung des Testkonzeptes zu evaluieren und zu beschaffen. Zusätzlich wurden unterschiedliche Varianten der Testautomation betrachtet und die entwickelten Algorithmen auf Umsetzbarkeit geprüft. Die Messtechnik wurde beschafft und befindet sich bereits im Einsatz.
Ziel der Diplomarbeit ist es, die Kühlmittelpumpe im Dieselmotor für PKW-Anwendungen zu optimieren, um dadurch den Kraftstoffverbrauch und die damit verbundenen CO2-Emissionen zu senken. Nach der Erläuterung von Funktionsweise und Aufbau moderner Kühlkreisläufe sowie einem Überblick über aktuelle Gesetzgebungen, wird auf die Potentiale der Kühlmittelpumpe als verbrauchssenkende Technologie eingegangen. Reduktion von Reibung und Leistungsaufnahme sowie Verluste aufgrund unvollkommener Verbrennung im Warmlauf werden in ihrem Zusammenhang mit der Aufgabenstellung erläutert. Zwei konkrete Maßnahmen wurden ausgearbeitet: zum Ersten die Optimierung der hydraulischen Gestaltung der Kühlmittelpumpe, die sich in eine Konstruktion in CAD und eine nachfolgende CFD Simulation der verschiedenen Varianten gliedert. Die Ergebnisse werden interpretiert und vergleichend gegenüber gestellt. Zweitens wurde ein Schaltmechanismus konstruiert, welcher eine Abkoppelung der Kühlmittelpumpe und damit einen Stillstand des Kühlmittels im Motorwarmlauf ermöglicht. Die Kupplung ist als elektromagnetische Reibkupplung ausgeführt und dementsprechend gestaltet. Beide Maßnahmen wurden nun in einer Simulation in AVL CRUISE abgebildet, um deren Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch zu erfassen und zu bewerten. Eine Interpretation der Ergebnisse und ein darauf basierender Ausblick schließen die Arbeit ab.