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Über dieses Buch

Die inhaltlichen Schwerpunkte des Tagungsbands zur ATZlive-Veranstaltung Simulation und Test 2018 liegen unter anderem auf den innovativen Entwicklungsmethoden für verbrennungsmotorische und elektrifizierte Antriebe. Darüber hinaus widmet sich die Tagung ganz besonders den Absicherungsprozessen um RDE. Die Tagung ist eine unverzichtbare Plattform für den Wissens- und Gedankenaustausch von Forschern und Entwicklern aller Unternehmen und Institutionen, die dieses Ziel verfolgen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Virtuelle Aggregateentwicklung bei Volkswagen – Wegbereiter für die Antriebe von morgen

Zusammenfassung
Virtuelle Aggregateentwicklung bei Volkswagen – Wegbereiter für die Antriebe von morgen
Christian Pötsch

Messtechnische Ermittlung der Kennfelder von Ölpumpen und Einbindung der Kennfelder in die Simulation des Ölhaushaltes von Verbrennungskraftmaschinen

Zusammenfassung
Nach wie vor ist es das Ziel der Entwickler von Verbrennungsmotoren, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen zu verringern. Ein wichtiger Ansatz ist hierbei die Reduktion des Energieverbrauchs von Nebenaggregaten, besonders von denen für die Versorgung des Schmieröl- und des Wasserkreislaufes zur Motorkühlung. Dabei ist insbesondere eine gezielte Temperatursteuerung der Fluide von Bedeutung, um tribologisch günstige Betriebsbedingungen zu erhalten [1]. Für die Pumpen-Grundsatzauslegung an neuen Verbrennungsmotorenkonzepten wäre es wünschenswert, wenn alle in der Praxis im Motorbetrieb aufkommenden Randbedingungen, wie Dauerhaltbarkeit oder Verhalten bei Luft im Öl, vorher bekannt wären. Für die OEMs bzw. die Ölpumpenhersteller könnte dann mittels Simulation ein möglichst günstiges Ölpumpenkonzept vorausgelegt werden.
Wilhelm Hannibal, Bernhard Kirsch, Robin Otto, Phillip Hermanto, Berthold Bode, Simon Hausner, Henrik Brehler, Holger Conrad, Tim Hentschel

Dynamische Öldrücke im Pleuellager und ihre Bedeutung bei der Entwicklung eines VCR‑Pleuels

Zusammenfassung
Strengere Richtlinien für die Emission von Abgasen sowie ein zunehmendes Umweltbewusstsein stellen die Automobilindustrie vor wachsende Herausforderungen. Umsetzungen wie das sogenannte Downsizing und der damit verbundenen Aufladung mit Turboladern haben in der Vergangenheit schon dazu beigetragen einen Verbrennungsmotor effizienter zu betreiben [7].
Denis Pendovski, Stefan Pischinger, Tolga Uhlmann, Mirko Plettenberg

Simulation Of Caulking Process To Rate The Impact And Improvement On Bearing Outer Race Move-Out

Zusammenfassung
Simulation of caulking process to rate the impact and improvement on bearing outer race move-out
Mohd Razif Bin Abd Mokhti, L. Kukat

Direkte Kopplung von Mehrkörperdynamik und Thermodynamik zur realitätsnahen Abbildung von transienten Betriebszuständen im hybriden Antriebsstrang

Zusammenfassung
Neben den Aspekten Effizienz, Emission, Masse sind Komfort und Fahrverhalten wesentliche Kriterien für die Entwicklung eines optimalen hybriden Antriebsstrangs. Im Vergleich zu rein verbrennungsmotorischen Antriebssträngen bieten parallele und leistungsverzweigte Hybridstrukturen mehr Flexibilität, sich an die ändernden Lastanforderungen im Passenger Car Bereich anzupassen. Dies spiegelt sich in einer größeren Anzahl von Betriebszuständen wider, welche in der Entwicklung und Applikation zu einer höheren Komplexität führen.
Sören Franke, Karl-Heinz Hartwig, Bernd Findeisen, Christian Meissner

RDE-Optimierung mittels Abbildung verschiedener Fahrercharakteristiken

Zusammenfassung
Der Verbrauch und die Emissionen von Kraftfahrzeugen unter Realfahrbedingungen stehen seit einiger Zeit im Fokus der Gesetzgebung und der gesellschaftlichen Diskussion. Durch die Einführung der Euro 6d-Abgasnorm ist es für neue Fahrzeuge zwingend erforderlich, Emissionsgrenzwerte sowohl auf dem Prüfstand als auch im öffentlichen Straßenverkehr einzuhalten. Die Entwicklung von Fahrzeugantrieben, die diese Aufgaben erfüllen und auch über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs hinweg einhalten können, ist aktuell eine große Herausforderung.
Jochen Petters

Test emissionsrelevanter Fahrzyklen auf dem Motorprüfstand

Zusammenfassung
Real Driving Emissions (RDE) repräsentiert eine der aktuell größten Herausforderungen für die Automobilindustrie. Fahrzeuge müssen nach dieser neuen Gesetzgebung die erforderlichen Emissionsgrenzwerte nicht nur auf einem Prüfstand unter kontrollierten Bedingungen, sondern auch unter realen Konditionen unter Einbeziehung von Faktoren wie Fahrverhalten, Verkehr und Umgebungsbedingungen erreichen. Aufgrund dieser Einflüsse ist die Straße für die Entwicklung nicht gut geeignet. Die Ursache, ob unterschiedliche Ergebnisse von der Kalibrierung oder von äußeren Einflüssen stammen kann nur schwer beurteilt werden.
Christian Mayr, Reinhard Merl, Hans-Peter Gigerl, Mario Teitzer, David König, Daniel Stemmer, Felix Retter

Methodikbaukasten zur effizienten, zielgerichteten RDE-Entwicklung – Potenziale und Perspektiven

Zusammenfassung
Die Umsetzung der aktuellen Emissionsgesetzgebung führt zu einem Paradigmenwechsel in der Entwicklung von Verbrennungsmotoren. Neben einer neuen Prüfprozedur (WLTP) inklusive neuem Prüfzyklus (WLTC) wurde zum 01. September 2017 auch die Typprüfung unter Berücksichtigung der Emissionen im realen Straßenverkehr (RDE) verpflichtend. Damit erfolgt die Homologation nicht länger mittels synthetischer Prüfprozeduren unter kontrollierten Randbedingungen.
Johannes Hipp, D. Schmidt, S. Bauer, T. Steinhaus, Christian Beidl

Virtuelle Hochvoltbatteriesysteme: Closed Loop Testing bei vorverlagerten Entwicklungsprozessen

Zusammenfassung
Mit der steigenden Komplexität elektrifizierter Antriebsstränge nehmen auch die Umfänge bei der Validierung und der Erprobung neuer Hochvoltbatteriesysteme zu. Die Vorverlagerung von Entwicklungstätigkeiten hin zu früheren Projektphasen ist ein Ansatz dem entgegen zu wirken und somit Zeit und Kosten zu reduzieren.
Martin Lenz, Konstantin Etzold, Serge Klein, Martin Hüske

Effiziente Vorhersage des thermischen Verhaltens einer Traktionsbatterie unter dynamischer Last

Zusammenfassung
Aufgrund der Komplexität elektrifizierter Antriebsstränge und der Wichtigkeit von Realfahremissionen kommt der Untersuchung vielfältiger Lastzyklen unter verschiedensten Randbedingungen eine besondere Bedeutung zu. Insbesondere bei Niedrigtemperatur Komponenten können sich hier thermischen Grenzen stark auf die maximal abrufbare Leistung auswirken (Derating). Idealerweise geschieht bereits in virtueller Umgebung eine umfangreiche Untersuchung.
Martin Hüske, Martin Lenz, Kamil Jaworczak, Mourad Marzouki

Der virtuelle Applikationsarbeitsplatz als Schlüssel zur modellbasierten Systemintegration für effiziente Serienentwicklung in der Antriebsstrangentwicklung

Zusammenfassung
Die letzten 20 Jahre der Antriebsstrangentwicklung im Fahrzeugbereich waren geprägt durch eine stetig wachsende Anzahl von Fahrzeugvarianten verschiedenster Hardwarekonfigurationen bzgl. Motor, Getriebe und Abgasnachbehandlungssystemen. Darüber hinaus wurden sukzessive von EURO 1 bis nach EURO 6d die Abgasemissionsgesetzgebung verschärft. Daraus ergeben sich entscheidende Kosten- und Komplexitätstreiber in der Antriebsstrangentwicklung sowohl auf dem ottomotorischen als auch auf den dieselmotorischen Bereich.
Sven Meyer, Pedro Isaac, Florian Putzmann

Engine-in-the-Loop: A Method for Efficient Calibration and Virtual Testing of Advanced Diesel Powertrains

Zusammenfassung
This paper will present tools and use cases for Engine-in-the-loop (EiL) operation of diesel powertrains as one part of a virtualized calibration and testing process. Manufacturers of passenger cars and other light duty vehicles are facing tightening emissions standards and CO2 requirements, leading to an increase in powertrain complexity including different stages of hybridization and additional challenges to the engine and the Exhaust gas After Treatment System (EATS). In this context, virtualization is the key element in the development process to provide, on the one hand, a system level test environment at an early project phase without the necessity to build-up a demonstrator vehicle, and, on the other hand, to ensure a high calibration quality and emission compliance under all boundary conditions, while keeping the development effort and cost low.
The first part of the paper will focus on the general setup of the hardware and communication between the different systems at a modern engine test bench architecture dedicated to applying the Engine-inthe-Loop approach in a virtual experimentation platform.
The second part of the paper will elaborate on the diesel specific challenges of the engine operation in a virtualized environment. The repeatability and reliability of the transient behavior of the entire powertrain in general and in particular the EATS, is essential for substitution of chassis dyno tests by EiL testing. Therefore, conditioning of the engine and its components is implemented based on simulation models. This will be shown by the results of a use case with a modern 2l diesel engine. As an outlook, the extension of the EiL test bed to a virtual hybrid powertrain testbed is also presented, and the benefits for hybrid testing and operating strategy optimization are discussed.
Tom Jung, Matthias Kötter, Joschka Schaub, Carole Quérel, Silja Thewes, Hassen Hadj-amor, Marcel Picard, Sung-Yong Lee

A Simulation Methodology to Lower GDI Soot Emissions by Reducing Nozzle Tip Wetting

Zusammenfassung
The Particulate Number (PN) is the most complex emission component of Gasoline Engines both in view of measurement tools, conditioning, repeatability tolerance sensitivity, validation, stability and diagnostics as well as simulation development methodology. A comprehensive simulation methodology and consistent simulation tool chain are key prerequisite to significant contribution to develop cost and CO2 efficient low PN solutions. Mastering deposit formation and long-term stability of mixture formation as well as handling real driving emissions (RDE) requirements are key for low real world Particulate Numbers. Gasoline particle filter (GPF) reduces risks in PN log term stability and RDE, however shows negative CO2 impact especially in RDE thus reduction of PN-Engine out still is a key target. In the present paper the simulation and measurement of GDI tip wetting as a predecessor of tip sooting is employed. The simulation chain (within AVL FIRE) used consist of transient injector multiphase simulations, a fuel spray simulation considering fuel atomization and wall film formation as well as testing. Moreover, synchrotron X-Ray micro-tomography was used to identify the real nozzle configuration as a simulation input to ensure consistent nozzle geometry for both measurement and simulation. One injector type with step hole geometry was observed (BOSCH HDEV5). Variation of conditions which accelerate fuel evaporation from wall film formed on the nozzle tip surface were carried out. The simulations were verified with measurements including high speed microscopic video analysis of the injector tip during injection.
Gregor Kotnik, Peter Tibaut, Wolfgang Krankenedl, Alexander Morozov

Simulation der Wassereinspritzung in SIDI-Turbomotoren

Zusammenfassung
Die Verschärfung der gesetzlichen CO2-Regulierung und die Einführung von RDE-Prüfverfahren machen die Entwicklung von effizienten und kostengünstigen Antriebstechnologien erforderlich. Neben einem allgemeinen Trend zur Elektrifizierung gewinnt die Entwicklung von effizienten Verbrennungsmotoren zunehmend an Bedeutung. Zu den neuen Technologie-Trends gehören unter anderem höhere Verdichtungsverhältnisse und Miller-Brennverfahren. Das volle Potential und die Effizienz von modernen SIDI Turbomotoren werden jedoch häufig durch Klopfen limitiert. Zur Absicherung der Verbrennung gegen diesen klopfenden Betrieb und zur Senkung der Abgastemperaturen wird in Betriebsbereichen des Motorenkennfelds das Kraftstoff-Luft-Gemisch angereichert und der Zündzeitpunkt verspätet.
Werner Gumprich, Ingo Hermann, Claus Glahn, Martin Paroll

Verkehrssimulation im Hardware-in-the-Loop-Steuergerätetest

Zusammenfassung
In der Fahrzeugentwicklung stellen Hardware-in-the-Loop (HIL)-Systeme den Stand der Technik für die Absicherung von Regler- und Steuergerätealgorithmen dar [1]. Für entsprechende Closed-Loop-Szenarien werden echtzeitfähige Simulationsmodelle eingesetzt. Zum Testen von Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) oder auch autonomen Fahrfunktionen sind Simulationsmodelle erforderlich, die neben dem Fahrzeug notwendigerweise auch ein geeignetes Modell der Fahrzeugumgebung mit anderen Verkehrsteilnehmern umfassen.
Peter Reinold, Norbert Meyer, Dominik Buse, Florian Klingler, Christoph Sommer, Falko Dressler, Markus Eisenbarth, Jakob Andert

Rahmenbedingungen für Fahrbarkeitsuntersuchungen an einem Fahrsimulator

Zusammenfassung
Der Produktentstehungsprozess für Fahrzeuge wird hinsichtlich geringeren Kostenund Zeitbedarfs permanent verbessert. Zusätzlich wird eine steigende Anzahl an Fahrzeugderivaten und -typen gebaut, um dem Kundenwunsch nach steigender Individualisierung nachzukommen [Uph14], [Sei08]. Auf Seiten der Fahrzeughersteller werden die verschiedenen Fahrzeugcharakteristika durch eine unterschiedliche Bedatung der Software erreicht.
Marco Schlüter, Frank Uphaus, Hans-Christian Reuss

Haftungsrechtliche Einordnungen von Simulation und Test

Zusammenfassung
Simulationen und Tests liefern oftmals wichtige Erkenntnisse über Eigenschaften eines Produkts. Welche Eigenschaften überprüft werden müssen, hängt davon ab, welche Eigenschaften das Produkt überhaupt aufweisen muss. Aus rechtlicher Sicht ist der anzulegende Maßstab hier zunächst der vertraglichen Vereinbarung mit dem Käufer des Produktes zu entnehmen.
Philipp Ehring
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