Publications

Gramstat, Sebastian;
Methoden der in-situ Visualisierung der Reibzonendynamik trockenlaufender Reibpaarungen unter Ergänzung physikalischer und chemischer Charakterisierungen der Reibpartner. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIII, 333 S., 57,22 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 7) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014
Parallel als Druckausg. erschienen

Das tribologische Verhalten trockenlaufender Reibpaarungen ist bis heute nicht vollständig beschreibbar. Der Bedarf an der Kenntnis daran, was während einer Bremsung in der Reibzone geschieht, ist enorm groß. Die Zielstellung der vorliegenden Arbeit betrifft daher die Überwindung bisheriger Grenzen der in-situ Betrachtung der Reibzonenvorgänge auf einem Multiskalenniveau (Nano, Mikro, Makro), um die Wirkmechanismen der Reibschicht zu charakterisieren. Hierfür wurden neuartige in-situ Visualisierungsuntersuchungen unter Nutzung speziell entwickelter Bremsscheiben und originalen Komplettreibbelägen von Personenkraftwagen unternommen. Für Letztere erfolgte eine Berücksichtigung verschiedener Rezepturen (ECE, NAO sowie kupferfreie ECE-Mischungen). Als Ergebnis kann zunächst die Vergleichbarkeit der Erkenntnisse des in- situ Prüfkonzepts auf konventionelle Reibpaarungen (Grauguß-Bremsscheibe - organischer Reibbelag) nachgewiesen werden, was die Tauglichkeit und Aussagefähigkeit der neuartigen Methode verdeutlicht. Das sich einstellende Patchverhalten zeigt direkte Analogien hinsichtlich der Anzahl, Größe und Gestalt der Plateaus. Mit Hilfe der Visualisierungs- und ergänzenden Analysemethoden wird nun erstmals die Dynamik der Patchlebenszyklen als Patchfläche über die Bremsungsdauer charakterisiert. Auch die reibkraftübertragenden Reibzonenanteile zwischen den Bremsungen werden bestimmt und lassen somit Rückschlüsse auf die Ausprägung von Restbremsmomenten zu. Neben den Patchanalysen werden erstmalig die Bewegungsgeschwindigkeiten und -bahnen sowie die Verweildauern der Abriebpartikel in der Reibzone charakterisiert. Dabei zeigt sich nicht nur, daß sie sich zumeist im Vergleich zur Rotorgeschwindigkeit deutlich langsamer bewegen, sondern auch, daß die Belagrezeptur einen wesentlichen Einfluß auf die Ausprägung der Partikelbahnen sowie die gegenseitige Beeinflussung des Partikelbewegungsverhaltens ausübt. Der Charakterisierungsansatz, der zudem lokal aufgelöste Belagtopographie-, Kompressibilitäts- und Porositätsanalysen (mittels dreidimensionaler Computertomographie) sowie chemische Analysen mittels EDX vorsieht, offenbart zudem Zusammenhänge zwischen der Patchdynamik und der Reibbelagphysik und -chemie in Bezug auf das tribologische (Naß- und Trockenreibung) und thermische (Thermoelastische Instabilität) Verhalten. Letzteres erlaubt es zum ersten Mal, Hitzeflecken in der Reibzone zu beschreiben, indem ihre Anzahl und Flächen dynamisch bestimmt werden. Mittels der vorgestellten Methode ist es nun möglich, die Dynamik und Wirkmechanismen vom einzelnen Patch über verschiedene Patchzonen bis hin zur kompletten Reibzone (inklusive Reibringverlagerungen) zu charakterisieren.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=24859

Schreiber, Viktor; Wodtke, Axel; Augsburg, Klaus
Range prediction of electric vehicles. - In: Shaping the future by engineering, (2014), insges. 11 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-190:8

Wodtke, Axel; Augsburg, Klaus
Geometry- and functional principle improvements of high-temperature thermocouples for in-engine measuring points from the viewpoint of the flow and life optimization. - In: Shaping the future by engineering, (2014), insges. 13 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-169:4

Figler, Thomas;
Entwicklung eines Getriebes mit hydrodynamischer Kupplung für Turboverbundaufladesysteme, 2014. - XI, 118 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014

Zur Einhaltung immer strengerer Emissions- und Verbrauchskennwerte für die Zulassung neuer Nutzfahrzeuge wird in dieser Arbeit das Verfahren der Turboverbundaufladung bei Verbrennungsmotoren erläutert. Dabei handelt es sich um eine intelligente Kombination einer zweistufigen Abgasturboaufladung mit dem Turbocompoundverfahren. In Motorprozesssimulationen kann der positive Einfluss auf den Verbrauch sowie auf zu erwartende Emissionen ermittelt werden. Als Kernelement dieses innovativen Aufladesystems ist eine schalt-/ regelbare hydrodynamische Kupplung vorgesehen. Diese muss sowohl die Leistung übertragen, Drehschwingungen der Kurbelwelle wirkungsvoll dämpfen und eine Drehzahlanpassung von Turbine und Verdichter ermöglichen. In dieser Arbeit werden drei wesentliche Aspekte dieser Technologie untersucht. Erstens werden Methoden zur Auslegung des Gesamtsystems insbesondere zur Abbildung der hydrodynamischen Kupplung und der Getriebeverluste in Simulationen entwickelt. Zweitens wird eine Kupplung mit vier verschiedenen Profilgestaltungen untersucht und hinsichtlich ihrer Übertragungsfähigkeit bewertet. Diese Ergebnisse bilden die Basis für eine Präzisierung der Simulationsmodelle. Drittens werden die genannten Kupplungen hinsichtlich ihrer Schaltgeschwindigkeiten untersucht und dafür eine Methode zu Charakterisierung der Schaltzeiten entwickelt. Auf Basis umfangreicher Messungen wurde empirisch ein Zusammenhang der Ausschaltzeiten von Kupplungsdrehzahl und Schlupf hergeleitet. Dieser bildet die Grundlage für eine Transfermethode statisch gemessener Schaltzeiten für die Betrachtung dynamischer Vorgänge im Gesamtsystem. Abschließend wird noch eine Steuerstrategie entwickelt, in der beschrieben wird, wie aus Motorbetriebsgrößen ein optimales Schalt-/ Regelverhalten der Kupplung ermöglicht wird. Diese dynamischen Kupplungsuntersuchungen bilden die Basis zur späteren Optimierung des transienten Verhaltens des gesamten Motors. Dies wird besonders in der Zukunft einen hohen Stellenwert einnehmen, da zur Bestimmung der Verbrauchs- und Emissionsgrenzwerte transiente Testzyklen einen wesentlichen Bestandteil darstellen.

Heidrich, Lukas; Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Wang, Danwei
Hardware-in-the-loop test rig for integrated vehicle control systems. - In: IFAC Proceedings Volumes, ISSN 1474-6670, Bd. 46 (2013), 21, S. 683-688

https://doi.org/10.3182/20130904-4-JP-2042.00027

Gramstat, Sebastian;
Methoden der in-situ Visualisierung der Reibzonendynamik trockenlaufender Reibpaarungen unter Ergänzung physikalischer und chemischer Charakterisierungen der Reibpartner. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIII, 333 S., 57,22 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 7) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014
Parallel als Druckausg. erschienen

Das tribologische Verhalten trockenlaufender Reibpaarungen ist bis heute nicht vollständig beschreibbar. Der Bedarf an der Kenntnis daran, was während einer Bremsung in der Reibzone geschieht, ist enorm groß. Die Zielstellung der vorliegenden Arbeit betrifft daher die Überwindung bisheriger Grenzen der in-situ Betrachtung der Reibzonenvorgänge auf einem Multiskalenniveau (Nano, Mikro, Makro), um die Wirkmechanismen der Reibschicht zu charakterisieren. Hierfür wurden neuartige in-situ Visualisierungsuntersuchungen unter Nutzung speziell entwickelter Bremsscheiben und originalen Komplettreibbelägen von Personenkraftwagen unternommen. Für Letztere erfolgte eine Berücksichtigung verschiedener Rezepturen (ECE, NAO sowie kupferfreie ECE-Mischungen). Als Ergebnis kann zunächst die Vergleichbarkeit der Erkenntnisse des in- situ Prüfkonzepts auf konventionelle Reibpaarungen (Grauguß-Bremsscheibe - organischer Reibbelag) nachgewiesen werden, was die Tauglichkeit und Aussagefähigkeit der neuartigen Methode verdeutlicht. Das sich einstellende Patchverhalten zeigt direkte Analogien hinsichtlich der Anzahl, Größe und Gestalt der Plateaus. Mit Hilfe der Visualisierungs- und ergänzenden Analysemethoden wird nun erstmals die Dynamik der Patchlebenszyklen als Patchfläche über die Bremsungsdauer charakterisiert. Auch die reibkraftübertragenden Reibzonenanteile zwischen den Bremsungen werden bestimmt und lassen somit Rückschlüsse auf die Ausprägung von Restbremsmomenten zu. Neben den Patchanalysen werden erstmalig die Bewegungsgeschwindigkeiten und -bahnen sowie die Verweildauern der Abriebpartikel in der Reibzone charakterisiert. Dabei zeigt sich nicht nur, daß sie sich zumeist im Vergleich zur Rotorgeschwindigkeit deutlich langsamer bewegen, sondern auch, daß die Belagrezeptur einen wesentlichen Einfluß auf die Ausprägung der Partikelbahnen sowie die gegenseitige Beeinflussung des Partikelbewegungsverhaltens ausübt. Der Charakterisierungsansatz, der zudem lokal aufgelöste Belagtopographie-, Kompressibilitäts- und Porositätsanalysen (mittels dreidimensionaler Computertomographie) sowie chemische Analysen mittels EDX vorsieht, offenbart zudem Zusammenhänge zwischen der Patchdynamik und der Reibbelagphysik und -chemie in Bezug auf das tribologische (Naß- und Trockenreibung) und thermische (Thermoelastische Instabilität) Verhalten. Letzteres erlaubt es zum ersten Mal, Hitzeflecken in der Reibzone zu beschreiben, indem ihre Anzahl und Flächen dynamisch bestimmt werden. Mittels der vorgestellten Methode ist es nun möglich, die Dynamik und Wirkmechanismen vom einzelnen Patch über verschiedene Patchzonen bis hin zur kompletten Reibzone (inklusive Reibringverlagerungen) zu charakterisieren.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=24859

Schreiber, Viktor; Wodtke, Axel; Augsburg, Klaus
Range prediction of electric vehicles. - In: Shaping the future by engineering, (2014), insges. 11 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-190:8

Wodtke, Axel; Augsburg, Klaus
Geometry- and functional principle improvements of high-temperature thermocouples for in-engine measuring points from the viewpoint of the flow and life optimization. - In: Shaping the future by engineering, (2014), insges. 13 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-169:4

Figler, Thomas;
Entwicklung eines Getriebes mit hydrodynamischer Kupplung für Turboverbundaufladesysteme, 2014. - XI, 118 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014

Zur Einhaltung immer strengerer Emissions- und Verbrauchskennwerte für die Zulassung neuer Nutzfahrzeuge wird in dieser Arbeit das Verfahren der Turboverbundaufladung bei Verbrennungsmotoren erläutert. Dabei handelt es sich um eine intelligente Kombination einer zweistufigen Abgasturboaufladung mit dem Turbocompoundverfahren. In Motorprozesssimulationen kann der positive Einfluss auf den Verbrauch sowie auf zu erwartende Emissionen ermittelt werden. Als Kernelement dieses innovativen Aufladesystems ist eine schalt-/ regelbare hydrodynamische Kupplung vorgesehen. Diese muss sowohl die Leistung übertragen, Drehschwingungen der Kurbelwelle wirkungsvoll dämpfen und eine Drehzahlanpassung von Turbine und Verdichter ermöglichen. In dieser Arbeit werden drei wesentliche Aspekte dieser Technologie untersucht. Erstens werden Methoden zur Auslegung des Gesamtsystems insbesondere zur Abbildung der hydrodynamischen Kupplung und der Getriebeverluste in Simulationen entwickelt. Zweitens wird eine Kupplung mit vier verschiedenen Profilgestaltungen untersucht und hinsichtlich ihrer Übertragungsfähigkeit bewertet. Diese Ergebnisse bilden die Basis für eine Präzisierung der Simulationsmodelle. Drittens werden die genannten Kupplungen hinsichtlich ihrer Schaltgeschwindigkeiten untersucht und dafür eine Methode zu Charakterisierung der Schaltzeiten entwickelt. Auf Basis umfangreicher Messungen wurde empirisch ein Zusammenhang der Ausschaltzeiten von Kupplungsdrehzahl und Schlupf hergeleitet. Dieser bildet die Grundlage für eine Transfermethode statisch gemessener Schaltzeiten für die Betrachtung dynamischer Vorgänge im Gesamtsystem. Abschließend wird noch eine Steuerstrategie entwickelt, in der beschrieben wird, wie aus Motorbetriebsgrößen ein optimales Schalt-/ Regelverhalten der Kupplung ermöglicht wird. Diese dynamischen Kupplungsuntersuchungen bilden die Basis zur späteren Optimierung des transienten Verhaltens des gesamten Motors. Dies wird besonders in der Zukunft einen hohen Stellenwert einnehmen, da zur Bestimmung der Verbrauchs- und Emissionsgrenzwerte transiente Testzyklen einen wesentlichen Bestandteil darstellen.

Heidrich, Lukas; Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Wang, Danwei
Hardware-in-the-loop test rig for integrated vehicle control systems. - In: IFAC Proceedings Volumes, ISSN 1474-6670, Bd. 46 (2013), 21, S. 683-688

https://doi.org/10.3182/20130904-4-JP-2042.00027