Investigation of hydraulic transmissions for passenger cars

  • Untersuchung hydrostatischer Kraftübertragung für Personenwagen

Ibrahim, Mohamed Saber Ahmed; Murrenhoff, Hubertus (Thesis advisor)

Aachen : Shaker (2011)
Doktorarbeit

In: Reihe Fluidtechnik : D 56
Seite(n)/Artikel-Nr.: VII, 148 S. : Ill., graph. Darst.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2011

Kurzfassung

Der wachsende Einsatz von Fahrzeugen und hiermit die jährliche Abnahme der verfügbaren Rohölmenge, verbunden mit ständig steigenden Ölpreisen, stellen hohe Anforderungen an die Fahrzeugindustrie. Weiterhin sieht die Menschheit einem geschärften globalen Umweltbewusstsein und strengen Emissionsvorgaben entgegen, die den Maximalbetrag der Fahrzeugemissionen beschränken, um die Luftverschmutzung zu reduzieren. All diese Faktoren zwingen die Automobilbranche zu immer neuen Anstrengungen, um diese gegensätzlichen Anforderungen zu erfüllen. Infolgedessen ist die Entwicklung neuer Fahrzeuge zur Reduzierung des Treibstoffverbrauches und der Emissionen zwingend notwendig.Die hohe Leistungsdichte hydraulischer Pumpen und Motoren und der hydraulischen Gasdruckspeicher lassen die Hydraulik vielversprechend für die Kraftübertragung in Fahrzeugen erscheinen, und ihre Integration sollte in der Autoindustrie überlegt werden. Kosten, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der hydraulischen Einheiten sind darüber hinaus für diese Anwendung angemessen. Die in letzter Zeit entwickelten Hydraulikeinheiten, die die gestiegenen Anforderungen an hohem Wirkungsgrad über einen weiten Arbeitsbereich erfüllen, eröffnen neue Möglichkeiten für hydrostatische Antriebsstränge in Fahrzeugen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich in erster Linie mit dem Potential hydraulischer Kraftübertragung in Automobilen. Der Analyse und Simulation liegen Fahrzeugspezifikationen und Komponenten für einen Mittelklasse-PKW zugrunde. Es wurden drei hydraulische Antriebsstrangkonfigurationen untersucht. Als erstes wird eine stufenlos verstellbare hydrostatische Kraftübertragung vorgestellt, bei der der Verbrennungsmotor auf der Kurve des minimalen Kraftstoffverbrauchs geführt wird. Danach wird ein sekundär geregeltes hydrostatisches Getriebe mit konventionellen Einheiten und einem Energierückgewinnungssystem untersucht, wobei der Verbrennungsmotor nach einer Ein/Aus-Strategie gesteuert wird. Schließlich wird durch die gesamte Arbeit ein innovativer serieller Antriebsstrang, der unter dem Namen „Hydrid” bekannt ist, einschließlich seiner Komponenten im Detail erforscht. Die allgemeine Architektur des Hydrid wurde durch die niederländische Firma Innas BV eingeführt, die damit die mechanische Kraftübertragung durch eine serielle hydraulische Übertragung ersetzt. Darin enthalten sind neuartige Komponenten wie der hydraulische Transformator mit drei Anschlüssen, eine Konstantpumpe und hydrostatische Radmotoren, die alle nach dem Floating-Cup-Prinzip aufgebaut sind. Mit regelbasierten Algorithmen wurde eine allgemeingültige Managementstrategie für die Energieflüsse im System aufgebaut. Die jeweils effizienteste Energieflusssteuerung für jedes Fahrtmuster wurde herausgearbeitet. Die Leistung des Antriebsstrangs, der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen wurden über einen Standard-Fahrzyklus ermittelt und dargestellt, um das Potential der verschiedenen Konfigurationen beim Einsatz im PKW zu beurteilen.

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