Mobilität und Energie

Öffentlich geförderte Projekte

Mechatronische Systemeinheit für intelligente Aktuatoranwendungen

Titel:
Neuartige mechatronische Systemeinheit für intelligente Aktuatoranwendungen im Bereich Automotive und Industrie
Projektzeitraum:
01.04.2017 - 31.03.2020
Mittelgeber:
Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Energie und Technologie
 

Thematik

Im Rahmen des Projekts sollen Demonstratoren aufgebaut werden, die signifikante Verbesserungen gegenüber aktuell am Markt befindlichen elektro-mechanischen bzw. pneumatischen Aktuatorsystemen darstellen. Die innovativen Ansätze liegen einerseits in der Verwendung von ionischen Flüssigkeiten als hydraulisches Arbeitsmedium und andererseits in der Trennung von Antrieb (Powersupply) und Aktoren. Damit können auch unter extremen Temperaturen und in eingeschränkten Bauräumen hohe Stellkräfte und -geschwindigkeiten erreicht und gleichzeitig dezentrale Systeminelligenz ermöglicht werden.

Durch den Einsatz von Kunststoffen reduziert sich das Gewicht des Gesamtsystems deutlich, wodurch der CO2-Ausstoß abnimmt.

Es werden sowohl Einzelkomponenten des Aktuators entwickelt als auch das Gesamtsystem mit neuartigen Ansätzen bei der Regelungs- und Steuerungstechnik sowie der damit verbundenen Fertigungsprozesse aufgebaut.

Sensorik zur Früherkennung von Ablagerungsbildungen in biodieselhaltigen Kraftstoffen

Titel:
Entwicklung einer on-bord Sensorik zur Früherkennung von Ablagerungsbildungen in biodieselhaltigen Kraftstoffen (BioFuelAblSens)
Kompetenzfeld:
Kraftstoffforschung, Sensorik
Projektzeitraum:
01.11.2016 - 31.10.2019
Mittelgeber:
Bundesministerium für Bildung und Forschung
 

Thematik

Durch die Einführung neuer Normen (Euro 6) sollen sich die Abgaswerte von Fahrzeugen immer weiter verbessern. Die Kraftstoffe auf dem Markt zeigen allerdings Unterschiede und Schwankungen hinsichtlich ihrer Qualität. Zusätzlich verlängern sich die Lagerzeiten der Kraftstoffe im Tank durch die Einführung von Plug-In Hybridfahrzeugen, so dass der Kraftstoff einer vermehrten Alterung unterliegt.

Moderne Fahrzeuge sollten beim Tanken den Kraftstoff analysieren, um ihr Motormanagement anpassen zu können. Ziel dieses Projektes ist es daher zum einen, einen Sensor zu entwickeln, der den Kraftstoff und seinen Alterungszustand erkennt. Zum anderen sollen Alterungsmechanismen des Kraftstoffs – insbesondere bei Biodiesel – aufgeklärt werden, um mögliche Gegenmaßnahmen zu entwickeln.

Sensorik für Alterungszustand von Hydraulikölen während des Produktionsprozesses

Titel:
Entwicklung einer Sensorik zur Erfassung des Alterungszustandes von Hydraulikölen während des Produktionsprozesses
Kompetenzfeld:
Kraftstoffforschung, Sensorik
Projektleiter:
Dr. Olaf Schröder
Projektzeitraum:
01.07.2016 - 30.06.2019
Mittelgeber:
Bayerische Forschungsstiftung
 

Thematik

Für deutsche Maschinenbauunternehmen wird die Überwachung ihrer Produkte auch nach der Inbetriebnahme immer wichtiger. So können sie ihren Kunden eine hohe Verfügbarkeit garantieren. Möglich machen dies eingebaute Sensoren. Beispielsweise können in China gewonnene Daten in Deutschland analysiert werden. Das Schlagwort für diese Entwicklung heißt „Industrie 4.0“.

Im Rahmen des Forschungsprojekts entwickelt das Technologietransferzentrum Automotive der Hochschule Coburg (TAC) erstmals gemeinsam mit der Industrie eine Sensorik, mit der sich der Hydraulikölzustand direkt im Anlagensystem erfassen lässt. Diese Entwicklung wird durch das Coburger Unternehmen Lasco Umformtechnik und den Spezialschmierstoffhersteller Bechem aus Hagen unterstützt. Zu Forschungszwecken stellt Lasco Umformtechnik dem TAC am Campus Friedrich Streib eine Hydraulikpresse zur Verfügung. Die Analytik und Weiterentwicklung des Hydrauliköls wird von dem Spezialschmierstoffhersteller Bechem unterstützt. In dem Projekt vereinen sich die Kompetenzen aus den Bereichen Maschinenbau, Analytik, Schmierstoffentwicklung und Sensortechnik. Ziel ist es, im Rahmen einer Doktorarbeit das kommunizierende Hydrauliköl 4.0 zu erforschen.

Untersuchung der Real Driving Emissions beim Einsatz von Biokraftstoffen

Titel:
Untersuchung der Real Driving Emissions beim Einsatz von Biokraftstoffen
Kompetenzfeld:
Biokraftstoffforschung, Abgasanalytik
Projektleiter:
Dr. Olaf Schröder
Projektzeitraum:
01.07.2016 - 30.06.2019
Mittelgeber:
Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie
 

Thematik

Die Abgaswerte von Autos werden bisher auf Rollenprüfständen ermittelt. Die dabei gemessenen Werte weichen zum Teil erheblich von denen im Realbetrieb auf der Straße ab. Im Rahmen des Forschungsprojekts werden in den nächsten drei Jahren die Abgaswerte von Bio- und Sonderkraftstoffen im Realbetrieb getestet.

In Deutschland wird ab September 2017 ein neues Testverfahren zur Bestimmung der Abgaswerte von Autos für die Kfz-Hersteller Pflicht, das sog. Real Driving Emissions RDE. Dies ist ein Testzyklus, der mithilfe eines mobilen Testgeräts auf der Straße gefahren wird. Am Technologietransferzentrum Automotive der Hochschule Coburg TAC wendet man im Rahmen dieses Forschungsprojekts das neue Testverfahren insbesondere auf Sonder- und Biokraftstoffe an. In die Tests einbezogen werden Benzin- und Dieselfahrzeuge der Euro 6-Norm. Ziel ist es auch, auf Basis der erhaltenen Daten moderne Kraftstoffe zu entwickeln, die weniger Abgase emittieren. An dem Projekt wird auch ein Mitarbeiter im Rahmen seiner Doktorarbeit forschen.

Entwicklung eines Handsensor-Funktionsmusters zur Qualitätskontrolle von Kraftstoffen

Titel:
Entwicklung eines Handsensor-Funktionsmusters zur Qualitätskontrolle von Kraftstoffen
Kompetenzfeld:
Kraftstoffforschung
Projektleiter:
Dr. Olaf Schröder
Projektzeitraum:
15.10.2015 - 14.10.2018
Mittelgeber:
Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V.
 

Thematik

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Handsensors zur Erkennung der Art und der Qualität von Kraftstoffen. Dabei sollen Dieselkraftstoffe von Ottokraftstoffen fossilen und biogenen Ursprungs unterschieden werden. Darüber hinaus geht es um die Bestimmung der Kraftstoffgüte und des Alterungsgrads von Kraftstoffen. Neben einer direkten Messung ist ergänzend geplant, die Identifizierung von Kraftstoffart und Kraftstoffgüte datenbankgestützt durchzuführen. Bei unbekannten Kraftstoffproben soll es möglich sein, durch den Sensor eine Abschätzung zu erhalten, mit welchem bekannten Kraftstoff eine Probe am ehesten übereinstimmt. Wesentlich ist auch, dass der Sensor den Alterungszustand von Kraftstoffen erkennt. Dies ermöglicht einen Einsatz über die Automobilwirtschaft hinaus: Heizöle für Haushalte und Kraftstoffe für Netzersatzanlagen können damit ohne großen Aufwand auf ihre Güte untersucht werden. Der Verschlammung von Kraftstoff- und Heizöltanks wird damit deutlich vorgebeugt.

Kraftstoffe für Plug-In-Hybrid Electric Vehicles

Titel:
Kraftstoffe für Plug-In-Hybrid Electric Vehicles (PHEV)
Kompetenzfeld:
Kraftstoffdesign
Projektleiter:
Dr. Olaf Schröder
Projektzeitraum:
01.01.2017 - 28.02.2018
 

Thematik

Der durchschnittliche CO2-Ausstoß der Fahrzeugflotte eines Herstellers soll bis 2020 auf 95 g/km gesenkt werden. Nach Angaben des Bundeswirtschaftsministeriums lag dieser Wert 2014 bei 132,8 g/km. Um bis 2020 das Ziel zu erreichen, setzen die Hersteller auch auf den weiteren Ausbau des Hybridfahrzeug-Marktes insbesondere in Form der Plug-In-Hybrid Electic Vehicles (PHEV).

Da in diesen Fahrzeugen der Elektromotor als Hauptantriebsmaschine genutzt wird, steigt die Verweildauer des Kraftstoffs im Tanksystem. Insbesondere bei langen Verweilzeiten von 6 Monaten und mehr kann das Verhalten des Kraftstoffes bisher nicht sicher vorhergesagt werden. In dem Forschungsprojekt geht es darum, anhand von chemischen und physikalischen Untersuchungen Daten zu gewinnen, die eine detaillierte Beurteilung des Alterungszustandes der Kraftstoffe in PHEVs erlauben.

Abgeschlossene Projekte

Schlammbildung im Motoröl

Titel:| Untersuchungen zur Schlammbildung im Motoröl beim Einsatz biogener Kraftstoffe
Kompetenzfeld:| Biokraftstoffforschung, Kraftstoffdesign, Abgasanalytik
Projektleiter:| Prof. Dr. Jürgen Krahl
Projektzeitraum:| 01.09.2013 - 31.08.2017
Mittelgeber:| Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e.V.

Thematik

Wie entsteht die Schlammbildung von Motoröl beim Einsatz biogener Kraftstoffe und wodurch lässt sie sich reduzieren? Diese Forschungsfragen stehen im Mittelpunkt des Projekts. Dabei werden die Mechanismen der Ölschlammbildung untersucht, und zwar sowohl bei Grundölen als auch bei Kraftstoffen mit und ohne Additive. In den Versuchsreihen variiert die Konzentration der Modellsubstanzen, um so ihren Einfluss auf die Ölalterung zu ermitteln. Aufgrund der Analyseergebnisse können Zwischenprodukte und Reaktionswege identifiziert werden, die die Schlammbildung reduzieren. Diese ließen sich synthetisch erzeugen und den Kraftsoffen in verschiedenen Konzentrationen beifügen.

Kraftstoffsensoren entwickeln

Titel:| Entwicklung von Kraftstoffsensoren für Plug-in Hybridfahrzeuge (SensHybrid-Fuel)
Kompetenzfeld:| Biokraftstoffforschung, Kraftstoffdesign, Abgasanalytik
Projektleiter:| Prof. Dr. Jürgen Krahl
Projektzeitraum:| 01.01.2015 - 31.03.2016
Mittelgeber:| Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Thematik

Um den CO2-Ausstoß zu minimieren und die E-Mobilität zu fördern, entwickelt die Automobilindustrie verstärkt Plug-in Hybridfahrzeugen. Bei der Verbrennungstechnik greift sie auf bestehende Verbrennungsmotoren zurück und entwickelt sie für den Einsatz im Hybridfahrzeug weiter. Diese Verbrennungsmotoren tanken an den Tankstellen Dieselkraftstoff, dem bis zu 7 % Biodiesel beigemischt ist oder Ottokraftstoff, der bis zu 10 % Ethanol enthält. Die Kraftstoffe sind so ausgelegt, dass sie relativ schnell verbraucht werden. Bleibt eine Füllung lange im Tank – was bei Hybridfahrzeugen durchaus der Fall sein kann – besteht die Gefahr, dass alterungsbedingte Ausfallprodukte entstehen. Deshalb ist es erforderlich, die Qualität des Kraftstoffs im Tank zu erfassen.

Ziel des Projekts ist zunächst die Prototyp-Entwicklung eines Kraftstoffsensors, der – im Hybridfahrzeug eingebaut – die Qualität marktüblicher Kraftstoffe testet. Den Kern des Prototyps bildet ein interdigitaler Kondensator, der auf einer Leiterplatine basiert. Auf Basis dieses Prototyps sollen anschließend wesentliche Schritte zur Marktreife vollzogen werden.

Diesel R33

Titel:| Untersuchung der Wechselwirkungsprodukte aus der Reaktion von hydriertem Pflanzenöl, Biodiesel und Dieselkraftstoff in Diesel R33-Formulierungen
Kompetenzfeld:| Biokraftstoffforschung
Projektleiter:| Prof. Dr. Jürgen Krahl
Projektzeitraum:| 01.08.2015 - 31.12.2016
Mittelgeber:| Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie

Thematik

Zwischen 2013 und 2015 wurde an der Hochschule Coburg der neue Kraftstoff Diesel R33 in 280 Fahrzeugen unterschiedlicher Abgasklassen getestet. Diesel R33 ist ein 33 %-iger biogener Kraftstoff, der zu 26 Prozent aus hydriertem Pflanzenöl (HVO), zu sieben Prozent aus Altspeiseölmethylester und zu 67 Prozent aus hochwertig additiviertem Dieselkraftstoff besteht. Der Kraftstoff erfüllt in allen Belangen die Dieselkraftstoffnorm EN 590. Im Projekt wurden auch zwei Fahrzeuge mit Diesel R33 auf Basis von Algen- und Hefeöl erprobt. Diese Öle stehen nicht in Flächenkonkurrenz zu Nahrungsmitteln und zeigen die Technologiebrücke auf, um die Teller-Tank-Trog-Diskussion langfristig zu beenden.
Der Einsatz von Diesel R33 im Fahrzeug senkt nahezu alle limitierten Abgaskomponenten. Die Stickoxide steigen jedoch leicht an. Allerdings blieben alle getesteten Fahrzeuge innerhalb der Abgasnormen. Auch die nicht limitierten Abgaskomponenten (Aldehyde und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) sowie die Mutagenität des Abgases wurden durch Diesel R33 abgesenkt. Ein bedeutender Vorteil von Diesel R33 ist sein klimaschonendes Potenzial: Im Betrieb mit Diesel R33 werden gegenüber fossilem Dieselkraftstoff 17 Prozent Treibhausgase eingespart.
Diesel R33 setzt sich aus mehreren Einzelkomponenten zusammen, deren Feinabstimmung in dem aktuellen Forschungsprojekt untersucht wird. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie der Kraftstoff auf extremen thermischen Stress reagiert, der deutlich höher ist als im konventionellen Straßenbetrieb. Auf diese Weise soll untersucht werden, ob und wie der Kraftstoff bei einer längeren Lagerzeit im Fahrzeugtank altert. Insbesondere in Plug-in Hybridfahrzeugen kann der Kraftstoff über Monate ungenutzt im Tank stehen, da das Fahrzeug seine Energie überwiegend aus elektrischer Energie bezieht. Hier darf es nicht zu Alterungsreaktionen kommen.
Es ist bekannt, dass fossile Kraftstoffe mit Biodiesel-Beimischungen zur Bildung von Ablagerungen und Schlämmen neigen, wenn die Lagerbedingungen ungünstig sind. Für Diesel R33 werden im Zuge des Projekts die Alterungsmechanismen untersucht, um im Rahmen eines „Feinschliffs“ die Lagerbeständigkeit zu erhöhen. Im Ergebnis kann Diesel R33 ein bevorzugter Kraftstoff für Elektrofahrzeuge mit Verbrennungsmotor werden. In diesem Sinn leistet das Projekt einen wesentlichen Beitrag zur Stärkung der Elektromobilität.

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