Prof. Dr.-Ing. Michael Günthner

M. Sc. Niklas Prchal

Die Vorlesung „Fahrzeugantriebe II“ baut auf der Vorlesung „Fahrzeugantriebe I“ auf und vertieft wesentliche Aspekte der Entwicklung aktueller und zukünftiger Fahrzeugantriebe. Sie schlägt dabei die Brücke von verbrennungsmotorischen Antrieben für niedrigste Emissionen über Hybridantriebe bis hin zu Brennstoffzellen-basierten Elektroantrieben.

1. Einleitung

• Anforderungen an zukünftige Fahrzeugantriebe: Einsatzbereiche von Fahrzeugantrieben und hiermit verbundene Anforderungen, Herausforderungen CO2 und Abgasschadstoffe, Gesetzgebung, Testzyklen und Straßentests (RDE)
• Überblick über verschiedene Ansätze zur Lösung der Antriebsaufgaben in Fahrzeugen: verbrennungsmotorische/hybride/elektrische Antriebe, Energiequellen für den Fahrzeugantrieb, Wege zum CO2-neutralen Fahrzeugantrieb

2. Auslegung und Optimierung von Verbrennungsmotoren für verschiedene Anwendungsszenarien

• Historie der Verbrennungsmotoren
• Wirkprinzipien
• Kenngrößen: Hubvolumen, Verdichtungsverhältnis, Leistung/Drehmoment, Mitteldruck, Wirkungsgrad, mittlere Kolbengeschwindigkeit, Zylinderfüllung…
• Thermodynamik des Verbrennungsmotors: Arbeitsverfahren, Kreisprozesse, Vergleichsprozesse, Realprozess, Energiebilanz
• Prozessablauf und Schlüsselkomponenten von Ottomotoren: Gemischbildung, Zündung, Verbrennung/Brennverfahren, Schadstoffbildung
• Prozessablauf und Schlüsselkomponenten von Dieselmotoren: Einspritzung, Gemischbildung/Zündung/Verbrennung, Brennverfahren, Schadstoffbildung
• Ladungswechsel und Aufladung von Verbrennungsmotoren: Viertakt-/Zweitaktverfahren, Ventiltrieb, Aufladeverfahren
• Abgasemissionen und Abgasnachbehandlung: Schadstoffe und Abgasnachbehandlungsverfahren, Möglichkeiten der Vermeidung von Schadstoff- und CO2-Emissionen über alternative Kraftstoffe

3. Auslegung und Optimierung hybrider Antriebsstränge

• Hybridtopologien: parallel/seriell/leistungsverzweigt, Hybridisierungsgrad: Mild/Full Hybrid, Plug-in Hybrid, Auswirkung auf die Auslegung der Komponenten des Antriebsstrangs, Zielsetzungen und Betriebsstrategien verschiedener Konzepte
• Dedizierte Hybridkomponenten: leistungs- und energieoptimierte Auslegung des elektrischen Speichers, topologieangepasste Auswahl und Optimierung der elektrischen Maschine, dedizierte Verbrennungsmotoren für hybride Antriebe, Getriebe für hybride Antriebsstränge

4. Wasserstoff-basierte Fahrzeugantriebe

• Brennstoffzellen-Elektroantriebe: Aufbau und Wirkungsweise verschiedener Brennstoffzellentypen, Schlüsselkomponenten und deren Auslegung, Herausforderungen und Potenziale, Anwendungsbereiche
• Wasserstoff-Verbrennungsmotoren: Änderungsumfänge gegenüber konventionellen Verbrennungsmotoren, Auslegung, Herausforderungen und Potenziale, Anwendungsbereiche

Fahrzeugantriebe II