Energie- Und Warmemanagement Mit Thermischer Rekuperation Fur Personenkraftwagen

Vorrangig gesetzlich festgelegte Grenzwerte, die den Ausstoss von CO2 betreffen, aber auch die Entwicklung der Preise fur Energietrager zwingen die Automobilhersteller, die Effizienz ihrer Produkte zu steigern und nach Losungen fur eine nachhaltige Mobilitat zu suchen. Verbrennungsmotoren stellen, sofern sie mit regenerativ erzeugten Kraftstoffen betrieben werden, fur bestimmte Nutzungsprofile, hierfur auch langfristig eine ausserst wichtige Alternative dar. Ihre Wirkungsgrade betragen bei transienter Betriebsweise im Mittel jedoch weit weniger als 40, %. Mit der Masse des Abgases und z.T. mehreren Kuhlkreislaufen werden also Energiestrome in der Grossenordnung der doppelten mechanischen Leistung ungenutzt an die Umgebung abgefuhrt. Im Zuge der Realisierung weiterer Potenziale ruckt nun deren teilweise Rekuperation durch einen sogenannten "Bottoming Cycle" nach Clausius und Rankine (CRP) in den Mittelpunkt. Dessen Konzeptionierung muss im Sinne eines Energiemanagements erfolgen, das die Anforderungen von direkt angrenzenden Systemen, wie etwa der Aufladung, Schadstoffkonvertierung und elektrischen Bordnetze, aber auch Auswirkungen auf die Fahrwiderstande berucksichtigt. Die beschriebene Dissertation will hierzu einen Beitrag leisten. Im Zentrum steht dabei zunachst die strukturierte Auswahl eines Basisfahrzeuges, dessen Antriebsarchitektur anschliessend hinsichtlich ihrer thermischen Quellen und Senken analysiert wird. Es folgt die Ableitung einer allgemeinen Methode zur Berechnung von auslegungsrelevanten Parametern, die alle, zwischen zwei gegebenen Temperaturniveaus, prinzipiell ausfuhrbaren, stationaren CRP charakterisieren. Weiterhin werden wesentliche Erkenntnisse aus der experimentellen Untersuchung von "AddOn-Systemen" der 1. Generation zusammengefasst. Bezogen auf die Arbeit der Kurbelwelle gewinnen diese bereits zwischen 3,3 und 4,2, % ausschliesslich aus dem Abgasmassenstrom eines Ottomotors ("Top Cycle") in Form von elektrischer Energie zuruck. Sie sind dabei jedoch, durch die Kapazitat der Senke bedingt, auf den Teillastbetrieb bis etwa 120 km/h beschrankt. Damit lassen sich allerdings Wege zur Leistungssteigerung, die bspw. der Einsatz eines internen Rekuperators mit sich bringt, identifizieren. Den Abschluss bilden Empfehlungen zur weiteren Entwicklung als integralen Bestandteil eines Verbrennungsmotors, der die Nutzung mehrerer Quellen unterschiedlicher Temperaturen vorsieht, und ein prognostiziertes (Serien-) Anlaufszenario fur die thermische Rekuperation mittels CRP bei Strassenfahrzeugen.