Forschungsbereich Motorentechnik

Der Forschungsbereich Motorentechnik wurde im März 2010 als Teil des Instituts für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik an der Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Maurice Kettner gegründet.

Die Kernkompetenzen des Forschungsbereichs liegen in den Themenfeldern fremdgezündete Motoren und Kraft-Wärme-Kopplung. Neben der Entwicklung neuartiger Brennverfahren und Betriebsstrategien bilden beispielsweise die Untersuchung von alternativen Kraftstoffen und die Weiterentwicklung von Abgasnachbehandlungssystemen aktuelle Forschungsschwerpunkte. Zur Versuchsdurchführung stehen Motorenprüfstände mit umfangreicher Messtechnik sowie verschiedene Komponentenprüfstände zur Verfügung, die durch die Verwendung von Simulationstools ergänzt werden.

 

 

 

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Simulation

  • 0D-Simulationen mit Matlab/Simulink
  • 1D CFD-Simulationen mit AVL BOOST
  • 3D CFD- und Verbrennungssimulationen mit AVL FIRE
  • Finite-Elemente-Methoden mit ABAQUS
  • Mechaniksimulation mit AVL EXCITE
       

Versuch

 

  • 2 Einzylinder-Prüfstände für monovalenten Gasbetrieb
  • 1 Vierzylinder-Prüfstand für drehzahlvariabler Gasbetrieb
  • 1 Einzylinder-Prüfstand für drehzahlvariablen Flüssigkraftstoff- und Gasbetrieb
  • Prüfzelle zur Höhen-, Luftfeuchte und Temperatursimulation
  • Verbrennungsbombe
  • Strömungs- und Spraybildprüfstand
  • Hoch- und Niederdruckindizierung
  • Ansaugluft- und AGR-Konditionierung
  • Ionenstrommesstechnik
  • Lichtwellenleiter-Messtechnik
  • Abgasanalyse
  • Gaschromatographie
  • Wasserstoffelektrolyse
        

Methoden- und Systementwicklung

 

  • Druckverlaufsanalyse
  • Verbrennungsanalyse mittels Ionenstrom und optischer Messtechnik
  • Alternative Zündsysteme
  • Abgasnachbehandlungsstrategien
  • Methoden zur Bestimmung des effektiven Verdichtungsverhältnisses
  • AGR-Raten-Modelle

Publikationen

Journals, Konferenzbeiträge und Vorträge
  • J. Judith, D. Neher, M. Kettner, M. Klaissle, D. Kozarac: Numerical Investigations of the Operation Boundaries of a Natural Gas Fueled HCCI Engine, Small Engine Technology Conference, SAE Technical Paper 2017-32-0073, Jakarta, 2017.

  • F. Aslan, M. Kettner: ηNet - Das selbstorganisierende Open-Source-Energiemanagement für vernetzte Einzelenergiesysteme, 2. Karlsruher Energiekonferenz Energy4u, Karlsruhe, 2017.

  • D. Weierter, A. Martel, M. Kettner: Klima- und Höhensimulationsprüfstand, 2. Karlsruher Energiekonferenz Energy4u, Karlsruhe, 2017.

  • H. Arruga, F. Scholl, M. Kettner, O. Amad, M. Klaissle and B Giménez: Effect of intake manifold water injection on a natural gas spark ignition engine: an experimental study, 4th International Conference on Mechanical Engineering Research (ICMER2017), Kuantan, 2017.

  • D. Neher, S. Fieg, W. Rieb, J. Bauer, M. Kettner, H. Biermann, N. Albrecht: Simulationsgestützte Entwicklung eines hochverdichteten gemischansaugenden magerbetriebenen Erdgasmotors zur Erfüllung zukünftiger Emissionsgrenzwerte, 10. Dessauer Gasmotorenkonferenz, Dessau, 2017.

  • D. Neher, F. Scholl, M. Kettner, D. Schwarz, M. Klaissle, B. Giménez Olavarría: The Effect of Cooled Exhaust Gas Recirculation for a Naturally Aspirated Stationary Gas Engine, Small Engine Technology Conference, SAE International Journal of Engines 9(4):2477-2492, ISSN 1946-3944, doi:10.4271/2016-32-0093, 2016.

  • F. Scholl, P. Gerisch, D. Neher, M. Kettner, T. Langhorst, T. Koch: Development of a NOx Storage-Reduction Catalyst Based Min-NOx Strategy for Small-Scale NG-Fueled Gas Engines, SAE International Journal of Fuels and Lubricants 9(3):734-749, ISSN 1946-3960, doi: 10.4271/2016-32-0072, 2016.

  • M. Kettner, S. Dechent, M. Hofmann, E. Huber, H. Arruga, R. Mamat, G. Najafi: Investigating the Influence of Water Injection on the Emissions of a Diesel Engine, Journal of Mechanical Engineering & Sciences (JMES), 2016.

  • F. Scholl, D. Neher, M. Kettner, M. Klaissle, A. Melgar Bachiller, Effects of Intake Pressure and Air-Fuel Ratio on Controlled Hot Surface Ignition Operating with Natural Gas, Small Engine Technology Conference, Technical Paper SAE 2015-32-0721, Osaka, 2015.

  • D. Neher, F. Scholl, M. Deinert, M. Kettner, D. Schwarz, M. Klaissle, B. Giménez Olavarría: Miller/Atkinson Valve Timing as Full Load Concept for a Naturally Aspirated Cogeneration Engine, Small Engine Technology Conference, Technical Paper SAE 2015-32-0713, Osaka, 2015.

  • M. Kettner, S. Dechent, M. Hofmann, E. Huber, H. Arruga, R. Mamat, G. Najafi: Investigating the Influence of Water Injection on the Emissions of a Diesel Engine, International Conference on Mechanical Engineering Research (ICMER), Kuantan, 2015.

  • J. Bauer, D. Neher, M. Kettner, H., Biermann: Simulation-based Design of Optimised Valve Timing for an OHV Gas Engine, AVL User Conference, Graz, 2015.

  • J. Eggers, F. Scholl, M. Kettner, M. Klaissle: Körperschallbasierte Verbrennungsdiagnose an einem Einzylinder-Gasmotor, 9. Dessauer Gasmotorenkonferenz, Dessau, 2015.

  • F. Scholl, D. Neher, D. Burkard, M. Kettner, A. Melgar, M. Klaissle: Experiments on Ignition and Combustion Induced by Controlled Hot Surface Ignition in Stationary Engines Running with natural Gas, IAV 2. Internationale Tagung Zündsysteme für Ottomotoren, Berlin, 2014.

  • D. Neher, M. Kettner, F. Scholl, M. Klaissle, D. Schwarz, B. Giménez Olavarría: Numerical Investigations of a Naturally Aspirated Cogeneration Engine Operating with Overexpanded Cylce, SAE Small Engine Technology Conference, Technical Paper SAE 2014-32-0109, Pisa, 2014.

  • F. Scholl, D. Neher, D. Burkard, M. Kettner, M. Klaissle: Untersuchungen zu Entflammungszeitpunkt und Flammenausbreitung bei kontrollierter Oberflächenzündung in Stationärgasmotoren, Advanced Simulation Technologies Conference, Augsburg, 2014.

  • D. Neher, F. Scholl, J. Bauer, M. Kettner, M. Klaissle, D. Schwarz: Numerische und experimentelle Untersuchungen zu Miller- und Atkinson-Steuerzeiten bei konstantem effektivem Verdichtungsverhältnis am Beispiel eines stationär betriebenen gemischansaugenden Gasmotors, 7. MTZ-Fachtagung Ladungswechsel im Verbrennungsmotor, Stuttgart, 2014.

  • M. Kettner, D. Neher, F. Scholl: Challenges in future Engine Development and University‘s Role in the Development Process, International Conference on Automotive Innovation and Green Energy Vehicle (AIGEV), Kuantan, 2014.

  • M. Kettner, Verschleißarme Zündsysteme für BHKW, WTT-Expo 2014, Karlsruhe, 2014.

  • D. Neher, M. Kettner, F. Scholl, M. Klaissle, D. Schwarz, B. Giménez Olavarría: Numerical Investigations of Overexpanded Cycle and Exhaust Gas Recirculation for a Naturally Aspirated Lean Burn Engine, SAE Small Engine Technology Conference, Technical Paper SAE 2013-9081-32, Taipeh, 2013.

  • D. Neher, F. Scholl, M. Kettner, M. Klaissle, D. Schwarz: Numerical Investigation of Modified Valve Timing, Exhaust Gas Recirculation and Homogeneous Lean Burn Operation for Natural Gas, AVL User Conference, Graz, 2013.

  • D. Neher, F. Scholl, M. Kettner, M. Klaissle, D. Schwarz: Numerische Untersuchungen eines alternativen Brennverfahrens für gemischansaugende stationär betriebene Erdgasmotoren, IAV Internationale Tagung Motorische Prozesse, Berlin, 2013.

  • D. Neher, F. Scholl, V. Teschendorff, M. Kettner, P. Huegel, H. Kubach, M. Klaissle, B. Giménez Olavarría: Controlled Hot Surface Ignition in Stationary Petrol and Natural Gas Operation, SAE Small Engine Technology Conference, Technical Paper SAE 2012-32-0006, Madison, 2012.

  • M. Kettner: Blockheizkraftwerke an der HSKA - die Zündkerzen sparen wir uns! Kolloquium am IKKU, Karlsruhe, 2012.

  • F. Scholl, D. Neher, M. Kettner, P. Hügel, H. Kubach, M. Klaissle: Development and Analysis of a Controlled Hot Surface Ignition System for Lean Burn Gas Engines, ASME, ICES2012-81059, Turin, 2012.

  • M. Kettner: Grundlagen und Ziele moderner Brennverfahren, Seminar Motorische Verbrennung, Technische Akademie Esslingen (TAE), 2011.

  • D. Neher, F. Scholl, H. Scherf, M. Kettner, P. Hügel, H. Kubach, U. Spicher, M. Klaissle, R. Zilch, D. Kuhnert: Entflammung von mageren homogenen Gemischen an heißen Oberflächen, 7. Dessauer Gasmotoren-Konferenz, Dessau, 2011.

   

Abgeschlossene Dissertationen
  • F. Scholl: „Study of Premixed Combustion Induced by Controlled Hot Surface Ignition in Stationary Gas Engines“, Dissertation, Universidad de Valladolid / Hochschule Karlsruhe, 2017.
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  • D. Neher: „Miller Cycle and Exhaust Gas Recirculation for a Naturally Aspirated Lean-burn Gas Engine“, Dissertation, Universidad de Valladolid / Hochschule Karlsruhe, 2017.
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Open-Source Software
Zeitschriften
  • J. Bauer, W. Rieb, S. Fieg, D. Neher et al.: Entwicklung eines ge-mischansaugenden magerbetriebenen Erdgasmotors zur Erfüllung zukünftiger Emissionsgrenzwerte unter Verwendung numerischer und experimenteller Methoden, Forschung aktuell 2017, ISSN 1613-4958, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, 2017.

  • F. Scholl, P. Gerisch, M. Kettner, M. Klaissle: Entwicklung eines NOx-Abgasnachbehandlungssystems für magerbetriebene Klein-Blockheizkraftwerke, Forschungsreport Maschinenbau – Baden-Württemberg 2016, ISSN 2196-8659, Public Verlag, 2016.

  • P. Gerisch, F. Scholl, M. Kettner: Entwicklung und Untersuchung eines über Ionenstromanalyse gesteuerten NOx-Abgasnachbehandlungssystems für magerbetriebene Klein-Blockheizkraftwerke, Forschung aktuell 2016, ISSN 1613-4958, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, 2016.

  • D. Gonzalo, M. Mack, P. Gerisch, D. Neher, M. Kettner: Untersuchungen zur Abgasrückführung bei Blockheizkraftwerken, Forschung aktuell 2014, ISSN 1613-4958, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, 2014.

  • D. Neher, Marvin Beck, Björn Butterer, Michael Notheis und Maurice Kettner: Entwicklung eines Simulationsmodells zur energetischen Berechnung eines Elektrofahrzeugs mit Range Extender in realen Fahrzyklen, Forschung aktuell 2013, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, 2013.

  • D. Neher, F. Scholl, V. Teschendorff, M. Kettner: Glühkerze ersetzt Zündkerze – ein alternatives Entflammungssystem für gasbetriebene Blockheizkraftwerke, Horizonte – Forschung an den Hochschulen für Angewandte Wissenschaften in Baden-Württemberg, ISSN 1432-9147, März 2012.

  • D. Neher, F. Scholl, S. Mohr, F. Zandona, H. Scherf, M. Kettner: Der Ottomotor ohne Zündkerze – alternatives Entflammungssystem für Blockheizkraftwerke, Forschung aktuell 2011, ISSN 1613-4958, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, 2011.