Projektträger: ETN Forschungszentrum Jülich GmbH

Stromerzeugung aus Abgas zur Elektrifizierung der Aufladung sowie zur elektrischen Unterstützung des Antriebstrangs ist ein innovativer Ansatz, verschärfte CO2-Vorgaben durch elektrische Hybridisierung zu erfüllen. Dazu ist ein Generator-Turbine- und ein Motor-Verdichter-System für Drehzahlen bis 180.000 U/min und Leistungen bis 20 kW zu entwickeln. Der Abgasturbinen-getriebene Generator soll zur Stromerzeugung aus Abgas des Verbrennungsmotors dienen. Der per Elektromotor angetriebene Verdichter zur Aufladung des Verbrennungsmotors ist sowohl mechanisch als auch thermodynamisch vollständig von der Abgasturbine entkoppelt und kann somit vollkommen autark agieren.

Der Abgasturbinen-getriebene Generator kann je nach Betriebspunkt des Verbrennungsmotors mehr Strom aus Abgas erzeugen, als der Elektromotor zum Antrieb des Aufladeverdichters benötigt. In elektrohybriden Antriebssystemen kann diese überschüssige elektrische Energie in die Batterie eingespeist werden und so direkt den Antriebsstrang unterstützen sowie elektrische Hilfsaggregate (z.B. Wasserpumpe, Klimakompressor) antreiben.

Ziel ist es, den von TTI zu entwickelnden Hochdrehzahl-Abgasturbinen-Generator und Hochdrehzahl-Verdichter-Motor am Motorenprüfstand der Ruhr-Universität-Bochum in ein verbrennungsmotorisches Versuchsträger-System zu integrieren und Wirkungsgrad-Gewinn sowie Verbrauchssenkung des so elektrisch aufgeladenen Motors zu ermitteln. Dazu sind umfangreiche numerische und experimentelle Versuche notwendig. Die spezifischen Auswirkungen des elektrischen Aufladesystems auf alle relevanten motorischen Größen (z.B. Effizienz, Emission, Ansprechverhalten) sollen am Versuchsstand der Ruhr-Universität Bochum detailliert untersucht und bewertet werden. Daraus sollen allgemeine Strategien für einen Wirkungsgrad-verbesserten Betrieb von elektrisch aufgeladenen Verbrennungsmotoren hergeleitet werden.