Dynamischer Betrieb eines Dampfkreisprozesses zur Abwärmenutzung im Pkw unter Berücksichtigung der Wärmemanagementanforderungen des Verbrennungsmotors

  • Der Inhalt der Arbeit beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Rekuperation der Verlustwärme eines Verbrennungsmotors in mobilen Anwendungen. Das Prinzip der Energierückgewinnung basiert auf einem thermodynamischen Dampfkreisprozess. Hierbei dient die im Abgas des Fahrzeugs enthaltene Wärme als Energielieferant für den Systembetrieb. Innerhalb des Kreisprozesses wird diese Wärme durch eine Turbine mit gekoppelter Generatoreinheit in elektrische Energie gewandelt, welche dem Bordnetz zur Verfügung gestellt werden kann. Die Herausforderung bei der Systementwicklung besteht vor allem bei der Integration in das Fahrzeugwärmemanagement und der Anpassung der Prozessführung an die dynamischen Betriebszustände im Fahrzeug. Eine Schnittstelle des Systems besteht neben dem Abgasstrang auch mit dem Motorkühlsystem, in das ein Teil der zuvor eingetragenen Wärme prozessbedingt wieder abgegeben werden muss. Dies führt zu einer erhöhten Belastung des Kühlsystems im Fahrzeug. Die Untersuchungen in dieser Arbeit befassen sich mit der Frage, ob das Kühlsystem im Fahrzeug diese Zusatzbelastung tragen kann, ohne dabei die Kühlung von Motor und anderen Nebenaggregaten zu vernachlässigen. Zunächst dient ein Simulationsmodell dazu, die Wärmeabgabe aus dem Kreisprozess abzubilden. Auf Basis dieses Modells wurde ein Prüfstandsaufbau umgesetzt, welcher es ermöglicht, die Verschaltung von Motorkühlsystem und Turbosteamer nachzubilden. Weiterhin wurde eine Betriebs- und Regelstrategie entwickelt, um reale dynamische Kühlsystemzustände am Prüfaufbau zu simulieren und dabei die Wärmeabfuhr aus dem Dampfkreisprozess zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden entsprechend ausgewertet und dokumentiert.

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Metadaten
Author:Marcel Bock
Advisor:Helmut EichertGND, Steffen ZwahrGND
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:BMW Forschung und Technik GmbH
Knorrstraße 147, 80788 München
Date of Publication (online):2012/10/18
Year of first Publication:2012
Date of final exam:2012/10/18
Tag:Abgas; Abwärmenutzung; Kühlung; Rankine; Verbrennungsmotor
Page Number:85 Seiten, 41 Abb., 6 Tab., 30 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Maschinenbau und Kraftfahrzeugtechnik (bis 2018)
Release Date:2012/10/18