Integrierte Modellierung energieeffizienter Fahrzeugantriebsstränge

Forschungsprofil

Das Fachgebiet widmet sich der Modellierung und Simulation moderner Fahrzeugantreibsstränge. Zum Einsatz kommen physikalische und phänomenologische Modellierungsansätze sowohl auf Komponenten- als auch auf Systembasis. Im Fokus stehen nachhaltige Mobilitätslösungen wie alternative Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren (insbesondere Wasserstoff), batterieelektrische Antriebe sowie die Brennstoffzelle. Darüber hinaus werden die thermodynamischen Modelle ebenfalls für die Abbildung der Speicherung und Verdichtung von Wasserstoff verwendet. Weitere Schwerpunkte bilden hybride Antriebsstränge, Verkehrssimulation sowie gesellschaftliche Aspekte der Mobilitätswende.

Aktuelle Forschungsthemen

Prädiktives Verbrennungsmodell für Wasserstoff

Im zukünftigen Transportsektor können Wasserstoff-Verbrennungsmotoren eine wesentlich Rolle spielen, da im Betrieb kein CO2 emittiert wird. Bei Anpassung von bestehenden Motoren sind passende Simulationsmodelle unerlässlich, um beispielsweise Parameterstudien durchführen zu können. In diesem Forschungsvorhaben wird ein prädiktives Verbrennungsmodell für eine fremdgezündete magere Wasserstoffverbrennung entwickelt.

Dazu wird zunächst ein quasidimensionales Mehr-Zonen-Zylindermodell in Python aufgesetzt, das anschließend mithilfe des Entrainment-Ansatzes um eine Verbrennung erweitert wird. Im zweiten Schritt wird das so entstandene Modell mit experimentellen Daten abgeglichen, um es anschließend bei Bedarf entsprechend erweitern zu können.

Exergie-Analyse am Abgasturbolader

Der Wirkungsgrad von Abgasturboladern ist stark von Wärmeströmen abhängig. Bei konventionellen Untersuchungen wird meist ein adiabates Verhalten angenommen, wodurch diese Wärmeströme gänzlich unberücksichtigt bleiben.

In diesem Forschungsvorhaben wird das nicht-adiabate Verhalten von Abgasturboladern mithilfe von experimentellen Untersuchungen analysiert. Dabei wird neben der Energie auch die Exergie mit einem neuartigen Verfahren bewertet, um so ein besseres Verständnis des Einflusses der Wärmeströme zu erhalten.

Publikationen

JahrArtReferenzLink 
2022ArtikelC. Biet, S. Krebs, Determination of Optimal Piston Trajectories for High Efficiency 4-Stroke Cycles by Using Predictive Combustion Modeling, Thermo, 2022, Vol. 2, Issue 410.3390/thermo2040024 
2022VortragC. Biet, Wasserstoff - ein Energieträger für die Mobilität der Zukunft?, Canitzgesellschaft Berlin e.V., 23. Juni 2022, Berlin  
2022DissertationB. Jander, Energieeffizienz elektro-hybrider Fahrzeugantriebe, Technische Universität Berlin, Berlin, 202210.14279/depositonce-14957 
2022DissertationC. A. Ludwig, Modellprädiktive Regelung des Gesamtsystems Motor + Abgasnachbehandlung zur Emissionsreduzierung Diesel, Technische Universität Berlin, Berlin, 2022  
2021ArtikelS. Krebs, C. Biet, Predictive model of a premixed, lean hydrogen combustion for internal combustion engines, Transportation Engineering, 2021, Vol. 510.1016/j.treng.2021.100086 
2021ArtikelS. Kazemi Bakhshmand, L. T. Luu, C. Biet, Experimental Energy and Exergy Analysis of an Automotive Turbocharger Using a Novel Power-Based Approach, Energies, 2021, Vol. 1410.3390/en14206572 
2020KonferenzbeitragR. Tatschl, Z. Samaras, P. Scarth, C. Beatrice, M. Mihaescu, M. Rostagno, A. Onorati, G. M. Njeim, C. Biet, X. Margot, Y. Firouz, B. Deibler, D. Miljavec, M. Plieske, Virtual Component and System Integration for Efficient Electrified Vehicle Development, Proceedings of 8th Transport Research Arena TRA 2020, April 27-30, 2020, Helsinki, Finland  
2020ArtikelS. Lim, S. Kazemi Bakhshmand, C. Biet, M. Mihaescu, Experimental and Numerical Investigation of a Turbocharger Turbine Using Exergy Analysis at Non-Adiabatic Conditions, SAE Technical Paper 2020-01-2225, 202010.4271/2020-01-2225 
2020SammelbandA. Salomon, B. Jander, B. Savic, C. Biet, F. Inci, H. Winkler, M. Gern, M. Kauf, M. Werner, O. Nett, P. Brodbeck, S. Krebs (Hrsg.), Spannungsfeld Fahrzeugantriebe – Gedenkschrift für Prof. Dr.-Ing. Roland Baar, Universitätsverlag der TU Berlin, 202010.14279/depositonce-9822 
2020ArtikelS. Krebs, H. Stoffels, C. Weber, C. Biet, S. Kao, J. Mehring, C. Hofmann, Virtual RDE-testing using a microscopic traffic simulation, In: Spannungsfeld Fahrzeugantriebe – Gedenkschrift für Prof. Dr.-Ing. Roland Baar: S. 158–174, 202010.14279/depositonce-9822 
2020ArtikelC. Ludwig, M. Dadrich, C. Biet, Entwicklung einer Regelstrategie zur kausalen Emissions- und Verbrauchsoptimierung eines Nutzfahrzeugantriebsstrangs, In: Spannungsfeld Fahrzeugantriebe – Gedenkschrift für Prof. Dr.-Ing. Roland Baar: S. 196–216, 202010.14279/depositonce-9822 
2020ArtikelM. Bagheri, C. Biet, Numerical investigation of the effect of ethanol addition to diesel fuel on emission characteristics of diesel engines, In: Spannungsfeld Fahrzeugantriebe – Gedenkschrift für Prof. Dr.-Ing. Roland Baar: S. 276–292, 202010.14279/depositonce-9822 
2020ArtikelC. Biet, S. Krebs, Experimentelle Studie zu Axialkraft und Axialspiel am Abgasturbolader, In: Spannungsfeld Fahrzeugantriebe – Gedenkschrift für Prof. Dr.-Ing. Roland Baar: S. 644–660, 202010.14279/depositonce-9822 
2019EröffnungsvortragC. Biet, Practical approaches for measuring and modeling turbochargers, CCGEx (Competence Center for Gas Exchange) Research Days, 10-11 October 2019, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm  
2019DissertationK. Hielscher, Verringerung der dieselmotorischen Rußemissionen durch innovative Düsenlochkonfigurationen, Technische Universität Berlin, Berlin, 201910.14279/depositonce-8253 
2019DissertationS. Adelberg, Virtuelle Prototypen für die Fahrzeugapplikation von Diesel RDE-Anwendungen, Technische Universität Berlin, Berlin, 201910.14279/depositonce-9076 
2018DissertationM. Werner, Charakterisierung des Verdichterpumpens eines kleinen Abgasturboladers, Technische Universität Berlin, Berlin, 201810.14279/depositonce-7782