Anpassung des Wankel-Motors an Gasbetrieb mit besonderem Schwerpunkt auf Verminderung der schaedlichen Abgaskomponenten, vor allem Kohlenwasserstoffe, hervorgerufen durch unguenstige Brennraumform; Gasbetrieb ermoeglicht weite Variation des Gas-Luft-Verhaeltnisses - Minimierung der Summe aller schaedlichen Abgasbestandteile.
Aus dem Verbundvorhaben 'HiREX' übernimmt die Isar Getriebetechnik KG die Auslegung, Simulation und Fertigung eines hochdrehenden Getriebes zwischen Wankelmotor und geschaltetem Reluktanzgenerator. Dabei werden besonders die für den Einsatz in einem Fahrzeug relevanten Anforderungen wie z.B. eine geringe Geräuschentwicklung berücksichtigt. Desweiteren liegt ein besonderes Augenmerk auf der Entwicklung eines geeigneten Konzeptes zur Schmierung der Verzahnungen und Lager, idealerweise ohne externe Schmierstoffversorgung. Nach Abschluss des 36 Monate laufenden Förderprojektes soll ein voll funktionsfähiger Prototyp des Getriebes vorliegen. Zudem sollen mögliche Verbesserungspotentiale und Herstellverfahren für eine Serienfertigung identifiziert sein.
Das primäre Ziel des ISEA im Rahmen des Projekts stellt die Auslegung eines hochdrehenden Geschalteten Reluktanzgenerator (GRG) zum Einsatz in einem Range-Extender dar. Dieser Generator soll inklusive Getriebe konkurrenzfähig zu existierenden Lösungen auf Basis von Permanent-Magnet-Synchronmotoren sein. Als Vergleich dient dabei der aktuell in einem Rangeextender der Firma ENGIRO GmbH verwendete PMSM-Generator. Dieser kommt auf ein Gesamtgewicht von 16 kg (exklusive Leistungselektronik) Im Rahmen des Projekts wird angestrebt dieses Gewicht durch die Kombination eines GRG mit einem Getriebe zu unterbieten. In einem ersten Schritt werden die Spezifikationen und gegenseitigen Beeinflussungen innerhalb des integrierten Gesamtmoduls in Zusammenarbeit mit den Partnern definiert. Anschließend werden aufbauend auf existierenden Modellen Simulationsumgebungen für die Zielanwendung erstellt und anhand derer sowohl Generator als auch Leistungselektronik ausgelegt. Nach Beendigung der Auslegungsphase werden Regelungsverfahren für den Generator und die Leistungselektronik entworfen und zunächst mithilfe der erstellten Simulationsumgebungen getestet. Anschließend wird die Regelung auf die Hardware portiert. Im Rahmen der Vermessungsphase wird zunächst die Teilkomponente Generator und anschließend das integrierte Gesamtmodul vermessen. Die Messergebnisse werden dabei kontinuierlich mit den Simulationsergebnissen abgeglichen.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Da BHKW einen erheblichen Beitrag zur CO2-Minderung erbringen ist es wünschenswert das diese Technik großflächig eingesetzt wird. Klein-BHKW mit einer elektrischen Leistung von 5-10 kW eignen sich für wichtige und verbreitete Anwendungsfelder (z. B. kleine Mehrfamilienhäuser, Gewerbe). Um Klein-BHKW wirtschaftlich interessant zu machen müssen diese kostengünstig sein. Die Antriebstechnik herkömmlicher BHKW (Kolbenmotor) bedingt einen verhältnismäßig hohen Wartungsaufwand mit entsprechenden Kosten. Durch einen Wechsel der Antriebstechnik - vom Kolbenmotor zum weniger wartungsintensiven Wankelmotor - versprechen wir uns ein kostengünstiges BHKW das für viele Anwender und Einsatzzwecke (wirtschaftlich) interessant ist. Es gibt noch keine Erfahrungswerte über BHKW mit Wankelmotor. Die Motoren sind wenig verbreitet, werden aber von einer Vielzahl verschiedener Hersteller produziert; ebenso gibt es Entwicklungen an Hochschulen. Vor der Entwicklung eines Klein-BHKW mit Wankelmotor ist eine Analyse des Bedarfes, das Festlegen der Anforderungen an Händler und Produkt, eine Marktanalyse über die angebotenen Wankelmotoren und nach Abwägen von eventuellen Optimierungsmöglichkeiten die Auswahl eines Motors notwendig. Zielsetzung ist es, durch die Marktübersicht den optimalen Motor für Klein-BHKW zu finden. Fazit: Scheinbar ist im Bereich Wankeltechnik einiges in Bewegung, daher kann vielleicht mittelfristig ein geeigneter Motor gefunden werden. Wir werden weiterhin den Markt beobachten. Ein positives Resultat dieser Untersuchung ist der von uns erstellte Anforderungskatalog. Dieser wird auch künftig als Bewertungsinstrument dienen. Das Ergebnis dieses Berichts ändert nichts an der Tatsache, dass es künftig einen gesteigerten Bedarf an günstigen Klein-BHKW geben wird wir werden unter diesem Aspekt andere Motoren- und Antriebstechniken prüfen.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel des Projektes war, unter Einbeziehung der aktiven Schalldämpfung den Geräuschpegel von trocken laufenden Drehkolbenverdichtern deutlich unter den nach VDI 2058 Blatt 2 zugelassenen Grenzwert von 85 dB (A) zu reduzieren. Weiterhin war es erforderlich, die aktive Schalldämpfung durch begleitende passive Dämpfungsmaßnahmen überall dort zu unterstützen, wo die aktive Schalldämmung nicht wirksam ist. Im Ergebnis des Projektes soll ein Prototyp eines geräuschgedämpften drehzahlregelbaren Drehkolbenverdichters realisiert werden. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Im Zentrum des Vorhabens standen Entwicklung, Test und Optimierung des Verdichterprototyps mit anzupassenden ANC-Komponenten. Die ANC-Technologie wurde unter Mitwirkung der in Jena ansässigen Firma ABS sowie der Firma Keba entwickelt und angepasst. Kernaufgaben waren: - Konzipierung des angepassten ANC-Systems, - Entwicklung des angepassten ANC-Systems, - Durchführung von Dauer- und Zwischentests im Parallellauf zum Entwicklungsprozess, - Komplextest der angepassten ANC-Komponenten an den Prüfständen, - Untersuchungen zur Verbesserung der passiven Dämpfung, - Dauertests, - Erstellung der technischen Dokumentation. Fazit: Als Projektabschluss konnte ein fertiges nach allen Industriestandards ausgelegtes Produkt vorgestellt werden. Gegenüber herkömmlichen Lösungen mit Adsorptions- und Resonatordämpfer wurde eine zusätzliche Geräuschreduzierung von über 15 dB(A) erzielt. Lagen die konventionellen Lösungen in einem Bereich von 84-92 dB(A), je nach Größe der Vakuumpumpe, so wurden mit diesen Lösungen durchschnittliche Schalldruckpegel von 68-75 dB(A) erreicht. Das Schalldämpfungssystem ist als Baukastensystem montagefreundlich aufgebaut.
Den bekannten Vorteilen des Wankelmotors wie vibrationsarmer Lauf, geringer Raumbedarf, niedriges Gewicht, relativ einfacher Aufbau ohne Gaswechselorgane und der geringere Anspruch an die Kraftstoffklopffestigkeit stehen als bedeutende Nachteile ein hoher Kraftstoffverbrauch und eine hohe Kohlenwasserstoffemission gegenueber. Das Ziel dieser Forschungsarbeit war es, mit Hilfe einer Wirbelkammer mit getrenntem Ein- und Auslass, die im Mantel des Wankelmotors angeordnet sind, eine zweistufige Verbrennung durchzufuehren, die vermeidet, dass Kraftstoff in die fuer die Flamme nicht erreichbaren Ecken im Hauptbrennraum gelangt und dort unverbrannt wieder ausgeschoben wird (hohe Kohlenwasserstoffemission). Nach Festlegung der geometrischen Daten mit Hilfe eines Rechenprogramms, welches den thermodynamischen Einfluss von Kammergroesse und Kanallage aufzeigte, wurden mit einer ausgefuehrten Maschine praktische Versuche vor allem im unteren Last- und Drehzahlbereich durchgefuehrt. Diese erbrachten eine zum Teil deutliche Reduktion der Kohlenwasserstoffemission gegenueber der Orginalmaschine (bis ueber 80 v.H.), wobei die anderen Abgaswerte (der Orginalmotor hat schon eine sehr geringe NO-Emission) und der spez. Verbrauch etwa gleich blieben. Des weiteren zeigte sich, dass die Kammermaschine aufgrund ihres Verbrennungsablaufs sogar mit niederoktanigem Straight-Run-Benzin (ROZ = 50, Aromatengehalt ca. 12 v.H.) gefahren werden konnte, was durch die rohoelsparende, billigere Herstellung dieses Kraftstoffs die Aufwendungen fuer den Betrieb dieses Motors betraechtlich reduziert.
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