Ausschreibung Bachelor-/Studien-/Projektarbeit

Konzeption, Auslegung und 0D/1D-Simulation eines Systems zur Wasserrückgewinnung aus dem Abgas eines Wasserstoffverbrennungsmotors

Das Abgas eines Wasserstoffverbrennungsmotors enthält Wasserdampf, der durch Abkühlung kondensiert und anschließend als Flüssigwasser abgeschieden werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein eigenständiges System zur Kondensation und Abscheidung dieses Wassers konzipiert werden. Als Eingangsbedingungen dienen Abgaszustände ausgewählter Motorbetriebspunkte, beschrieben durch Temperatur, Druck, Massenstrom und Zusammensetzung.

Zu Beginn soll eine thermodynamische Analyse der Abgasmassenströme stattfinden. Darauf aufbauend soll untersucht werden, wie viel Wasser bei den gegebenen Kühlbedingungen kondensieren kann und wie viel Kondensat sich tatsächlich abscheiden lässt. Ziel ist ein Systemkonzept, das an den betrachteten Betriebspunkten einen möglichst hohen Anteil des im Abgas enthaltenen Wassers zurückgewinnt. Das ausgewählte Konzept soll anschließend in ein 0D/1D-Simulationsmodell überführt werden. Das Modell soll die Abkühlung des Abgases, die Kondensation und die Abscheidung abbilden. Zur Validierung werden die Simulationsergebnisse mit geeigneten Messdaten verglichen.

Aufgaben

• Charakterisierung der Abgaszustände an ausgewählten Betriebspunkten des Wasserstoffverbrennungsmotors
• Thermodynamische Analyse der Kondensationsbedingungen und Bestimmung der rückgewinnbaren Wassermenge in Abhängigkeit von Abgaszustand und Kühlung
• Vergleich geeigneter Konzepte zur Abgaskühlung und Kondensatabscheidung sowie Auslegung des ausgewählten Systems
• Aufbau und Parametrierung eines 0D/1D-Simulationsmodells für Kondensation und Abscheidung
• Validierung des Modells anhand geeigneter Messdaten

Umfang, Schwerpunkte und Dauer werden je nach Art der angestrebten Arbeit und Vorkenntnissen gemeinsam festgelegt.

Voraussetzungen

• Studium des Maschinenbaus, der Verfahrenstechnik, der Fahrzeugtechnik oder eines vergleichbaren Studiengangs
• Grundkenntnisse in Thermodynamik und Wärmeübertragung
• Interesse an Systemauslegung und numerischer Simulation
• Selbstständige und sorgfältige Arbeitsweise
• Gute Deutsch- und Englischkenntnisse

Bewerbungen oder Fragen an:

M. Sc. Anton Elfner

Raum: 44-566

anton.elfner(at)mv.rptu.de

Ausschreibung Bachelor-/Studien-/Projektarbeit

Integration und experimentelle Untersuchung einer Wassereinspritzung an einem Wasserstoffverbrennungsmotor

Die Wassereinspritzung bietet die Möglichkeit, die Verbrennungstemperatur und damit die Bildung von Stickoxiden in Wasserstoffverbrennungsmotoren zu senken. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Wassereinspritzsystem konstruktiv in einen Wasserstoffverbrennungsmotor am Motorenprüfstand des Lehrstuhls für Antriebe in der Fahrzeugtechnik integriert werden. Anschließend soll experimentell untersucht werden, wie sich unterschiedliche Wassereinspritzraten auf den Motorbetrieb und die Stickoxidemissionen auswirken.

Die Arbeit verbindet konstruktive Aufgaben mit der praktischen Arbeit am Motorenprüfstand. Nach der Integration des Einspritzsystems und der Anpassung der Prüfstandsmesstechnik wird das Motorkennfeld zunächst ohne Wassereinspritzung vermessen. Diese Grundvermessung dient als Referenz für die anschließenden Messungen bei unterschiedlichen Wassereinspritzraten.

Aufgaben

• Konstruktive Integration des Wassereinspritzsystems in den Versuchsmotor
• Anpassung der Prüfstandsmesstechnik für die Erfassung der eingespritzten Wassermenge und der relevanten Motorbetriebsgrößen
• Planung und Durchführung einer Grundvermessung des Motorkennfelds ohne Wassereinspritzung
• Planung und Durchführung von Kennfeldmessungen mit unterschiedlichen Wassereinspritzraten
• Auswertung und Vergleich der Messreihen mit Blick auf den Motorbetrieb und die Stickoxidemissionen

Umfang, Schwerpunkte und Dauer werden je nach Art der angestrebten Arbeit und Vorkenntnissen gemeinsam festgelegt.

Voraussetzungen

• Studium des Maschinenbaus, der Fahrzeugtechnik, der Mechatronik, der Verfahrenstechnik oder eines vergleichbaren Studiengangs
• Grundkenntnisse zu Verbrennungsmotoren und Verbrennungsprozessen
• Interesse an konstruktiven Aufgaben, Messtechnik und experimenteller Arbeit am Motorenprüfstand
• Selbstständige und sorgfältige Arbeitsweise
• Gute Deutsch- und Englischkenntnisse

Bewerbungen oder Fragen an:

M. Sc. Anton Elfner

Raum: 44-566

anton.elfner(at)mv.rptu.de

Ausschreibung Bachelor-/Studien-/Projektarbeit

Aufbau und Validierung eines 0D/1D-Simulationsmodells eines Wasserstoffverbrennungsmotors mit Wassereinspritzung

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein 0D/1D-Simulationsmodell für einen Wasserstoffverbrennungsmotor des Lehrstuhls für Antriebe in der Fahrzeugtechnik aufgebaut und um eine Wassereinspritzung erweitert werden. Das Modell soll sowohl für den Motorbetrieb ohne Wassereinspritzung (WI) als auch für den Betrieb mit unterschiedlichen Wassereinspritzraten anhand von Prüfstandsmessungen validiert werden.

Zu Beginn steht die vertiefte Einarbeitung in die eingesetzte Simulationssoftware. Darauf aufbauend wird ermittelt, welche Bauteilgeometrien, Motorkenndaten und Betriebsgrößen für den Modellaufbau erforderlich sind und welche zusätzlichen Daten zur Abbildung der WI benötigt werden. Die erforderlichen Daten werden aus vorhandenen Unterlagen und am Versuchsmotor erhoben und zur Parametrierung des Modells genutzt. Anschließend werden ausgewählte Betriebspunkte am Motorenprüfstand zunächst ohne WI und danach mit unterschiedlichen Wassereinspritzraten vermessen. Die Messungen ohne WI dienen als Referenz, um zu beurteilen, wie gut das Modell das Motorverhalten und dessen Änderungen durch die WI abbildet.

Aufgaben

• Vertiefte Einarbeitung in die Simulationssoftware und Auswahl geeigneter Teilmodelle für den Motorbetrieb und die WI
• Ermittlung und Erfassung der benötigten Geometrie- und Betriebsdaten des Versuchsmotors und des Wassereinspritzsystems
• Aufbau und Parametrierung des 0D/1D-Motormodells sowie Integration der Wassereinspritzung in das Modell
• Planung und Durchführung von Prüfstandsmessungen an ausgewählten Betriebspunkten ohne Wassereinspritzung und mit unterschiedlichen Wassereinspritzraten
• Validierung des Modells für beide Betriebsarten durch Vergleich der Simulationsergebnisse mit den Messdaten und Analyse der Abweichungen

Umfang, Schwerpunkte und Dauer werden je nach Art der angestrebten Arbeit und Vorkenntnissen gemeinsam festgelegt.

Voraussetzungen

• Studium des Maschinenbaus, der Fahrzeugtechnik, der Mechatronik, der Verfahrenstechnik oder eines vergleichbaren Studiengangs
• Grundkenntnisse in Thermodynamik und zu Verbrennungsmotoren
• Interesse an numerischer Simulation und experimenteller Arbeit am Motorenprüfstand
• Selbstständige und sorgfältige Arbeitsweise
• Gute Deutsch- und Englischkenntnisse

Bewerbungen oder Fragen an:

M. Sc. Anton Elfner

Raum: 44-566

anton.elfner(at)mv.rptu.de