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«Master Maschinenbau Wintersemester 2009 / 2010 1 Kernmodule (30 LP - davon müssen mindestens 18 LP aus der gewählten Studienrichtung (1.1 - 1.7) ...»

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- Komponentenaufbau und Kennfelder

- Grundlagen für die aerodynamische Auslegung einer Turbomaschine und der Profilierung

Fertigkeiten:

- Anwendung ingenieurwissenschaftlicher Methoden auf ein konkretes technisches Produkt

- Umsetzung thermodynamischer und gasdynamischer Kenntnisse auf die allgemeine Auslegungsmethodik für alle Bauarten thermischer Turbomaschinen

- Bestimmung der maßgeblichen Auslegungsparameter der Gesamtmaschine anhand von Ähnlichkeitskenngrößen

- Ermittlung der möglichen Arbeitsumsetzung in einer Turbomaschine

Kompetenzen:

- Prinzipielle Befähigung zur Auswahl, Beurteilung und Auslegung einer Turbomaschine für alle Einsatzbereiche

- Beurteilungsfähigkeit der Abdeckung von Anlagenanforderungen durch die gewählte Bauform

- Beurteilungsfähigkeit der Charakteristika allerTurbomaschinenkomponenten mit Hilfe von Kennfeldern Fachkompetenz: 60% Methodenkompetenz: 20% Systemkompetenz: 10% Sozialkompetenz: 10%

2. Inhalte

Vorlesungen:

- Einsatzgebiete von Fluidenergiemaschinen in bodengebundenen sowie verkehrsrelevanten Anwendungen

- Einteilung der Turbomaschinen nach Fluid, Bauform, Energiefluß

- Ähnlichkeitstheorie und daraus gewonnene charakteristische Größen

- Thermodynamische Zyklen, Wirkungsgrade, Leistungsdefinitionen. Maßgebliche Prozeßparameter

- Prinzipieller Turbomaschinenaufbau und Kennfelder von Verdichter und Turbine

- Allgemeine Geschwindigkeitsdarstellungen und umsetzbare Strömungsarbeit

Übungen:

- Darstellung prinzipieller Unterschiede von Axial- und Radialmaschinen

- Bestimmung von Ähnlichkeitskenngrößen und Aufbau von Kennfeldern

- Verdeutlichung des Umgangs mit Kennfeldern

- Auslegung des Strakverlaufs

- Erstellung von Geschwindigkeitsdreiecken und Erläuterung der Zusammenhänge mit der Arbeitsumsetzung

- Berechnung von Lagerlasten aufgrund der Arbeitsverteilung innerhalb von Turbomaschinenstufen

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Modulkatalog Master Maschinenbau 52

4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen Es kommen Vorlesungen, Übungen sowie selbstständige Gruppenarbeit zum Einsatz.

Vorlesungen:

- Frontalunterricht mit Darstellung der Inhalte und zahlreichen Beispielen aus der Praxis, z.T. in englischer Sprache

- Fachvorträge aus der Industrie

Übungen:

- Präsentation der Anwendung thermo- und aerdynamischer Methoden auf die jeweiligen Themenkomplexe

- Rechnungen

- Hausaufgaben

- Betreuung der Gruppenarbeit

Gruppenarbeit:

- Durchführung von praxisnahen Hausaufgaben in kleinen Teams

5. Voraussetzungen für die Teilnahme

a) obligatorische Voraussetzungen: Einführung in die Luft- und Raumfahrttechnik, Grundlagen der Luftfahrtantriebe

b) wünschenswerte Voraussetzungen: Kenntnisse der Thermodynamik und Aerodynamik

6. Verwendbarkeit

Geeignete Studiengänge:

- Luft- und Raumfahrt

- Maschinenbau

- Physikalische Ingenieurwissenschaften

Grundlage für:

- Aerodynamik der Turbomaschinen

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Präsenzstudium:

Vorlesung: 15 Wochen x 2 Stunden: 30 Stunden Übung: 15 Wochen x 2 Stunden: 30 Stunden

Eigenstudium:

Vor- und Nachbereitung von Vorlesung und Übung 15x2 Stunden: 30 Stunden Hausaufgaben: 5x10 Stunden Bearbeitungszeit: 50 Stunden Prüfungsvorbereitung: 40 Stunden Summe: 180 Stunden Leistungspunkte: 6 LP (1 LP entspricht 30 Arbeitsstunden)

8. Prüfung und Benotung des Moduls Mündliche Prüfung

9. Dauer des Moduls Das Modul kann in 1 Semester abgeschlossen werden.

10. Teilnehmer(innen)zahl Prinzipiell unbegrenzt / nach Maßgabe der Betreuungskapazität der wissenschaftlichen Mitarbeiter.

11. Anmeldeformalitäten Anmeldung zur Lehrveranstaltung nicht erforderlich Einteilung in Arbeitsgruppen für die Hausaufgaben iIn der ersten Übung Anmeldung zur Prüfung im Prüfungsamt, Terminvergabe im Sekretariat des Fachgebiets

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Literatur:

Cumpsty, Nicholas: Jet Propulsion. Cambridge University Press, Cambridge et.al., 2003. ISBN 978-0-521Lechner, Christof; Seume, Jörg (Hrsg.): Stationäre Gasturbinen, Springer, Berlin et.al., 2006, ISBN 3-540Die Studierenden verfügen nach erfolgreichem Bestehen des Moduls über folgende

Kenntnisse:

- Vom Prinzip der Aufladung, Aufladeverfahren, Aufladeaggregate und deren Betriebsverhalten

- Steuer- und Regeleingriffe in das Aufladesystem

- Thermodynamische Grundlagen zur Aufladung

- Füll- und Entleermethode innerhalb der Motorprozesssimulation

- Aufbau und Funktion der Ladeluftkühlung

Fertigkeiten:

- Modellieren und Simulieren mit dem Simulationswerkzeug Matlab/Simulink

- Grundlegende Auslegung verschiedener Aufladeaggregate bezogen auf den Gesamtmotorprozess

- Grundlegende Auslegung und Bedatung von Ladeluftkühler und -modellen

- Bedienung des Motorprozesssimulationsprogramm THEMOS®





Kompetenzen:

- Befähigung zur Benutzung von Motorprozesssimulationsprogrammen um motorische Zusammenhänge vorwiegend thermodynamischer Art zu untersuchen.

- Grundlegende Beurteilung der Auslegung von Aufladeaggregaten und Ladeluftkühlern Fachkompetenz: 40% Methodenkompetenz: 30% Systemkompetenz: 15% Sozialkompetenz: 15%

2. Inhalte

Vorlesung:

- Definition und Ziel der Aufladung

- Der theoretische Motorprozess bei Aufladung

- Laderbauarten und Laderkennfeld

- Zusammenwirken von Motor und Lader

- Die Abgasturboaufladung

- Auflade-Sonderverfahren

- Aufladung von Fahrzeugmotoren

Übung:

- Analytischer Art mit Vertiefung und Anwendung des Vorlesungsstoffs.

- Einführung in Matlab/Simulink

- Schrittweise Erstellung von Turbolader- und Ladelüftkühlermodellen

- Parametervariationen am erstellten Modell

- Simulation des dynamischen Betriebsverhaltens mit einem komplexen Motor-/Fahrzeugmodell

- Dokumentation der Simulationsergebnisse und deren Bewertung (Protokoll)

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Modulkatalog Master Maschinenbau 55

4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Vorlesungen:

- Frontalunterricht zur Vermittlung von physikalisch- technischem Wissen zu Aufladeaggregaten.

Übungen:

- Festigung, Vertiefung und Anwendung des Vorlesungsstoffs durch Arbeiten am Rechner

Hausaufgaben:

- Als Einzel- und Gruppenarbeit.

5. Voraussetzungen für die Teilnahme erforderlich: Modul "Verbrennungskraftmaschinen" oder "Fahrzeugantriebe-Einführung". Kenntnisse im Bereich der Thermodynamik

6. Verwendbarkeit Das Modul ist unter anderem geeignet für die Studierenden der Masterstudiengänge Fahrzeugtechnik und Maschinenbau.

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Präsenzstudium:

IV Aufladetechnik: 15 Wochen x 4 Stunden: 60 Stunden

Eigenstudium:

Vor- und Nachbereitung von Vorlesung und Übung 15x2 Stunden: 30 Stunden Hausaufgaben 1x10 und 1x40 Stunden: 50 Stunden Prüfungsvorbereitung: 40 Stunden Summe: 180 Stunden Leistungspunkte: 6 LP (1 LP entspricht 30 Arbeitsstunden)

8. Prüfung und Benotung des Moduls Prüfungsäquivalente Studienleistung: 30% Hausaufgaben und 70% mündliches Prüfungsgespräch. Alle Teilleistungen müssen abgeleistet werden.

9. Dauer des Moduls Das Modul kann in einem Semester abgeschlossen werden.

10. Teilnehmer(innen)zahl unbegrenzt

11. Anmeldeformalitäten

Anmeldung zur Lehrveranstaltung:

- In der ersten Vorlesung

Einteilung in Arbeitsgruppen für die Hausaufgaben:

- In der ersten Übung

Anmeldung zur Prüfung:

- Im Prüfungsamt

- Die jeweiligen Anmeldefristen sind der Prüfungsordnung zu entnehmen

12. Literaturhinweise Skript in Papierform vorhanden: ja nein

Wenn ja, wo kann das Skript gekauft werden:

Skripte in elektronischer Form vorhanden: ja nein Wenn ja, Internetseite angeben: www.vkm.tu-berlin.de

Literatur:

Zinner: Aufladung von Verbrennungsmotoren, 2. Auflage, Springer Berlin Heidelberg New York, 1980.

ISBN: 3-540-10088-1 Hiereth, Prenninger: Aufladung der Verbrennungskraftmaschine, Reihe: Der Fahrzeugantrieb, Springer Wien New York, 2003. ISBN: 978-3-211-83747-4 Modulkatalog Master Maschinenbau 56

13. Sonstiges Modulkatalog Master Maschinenbau 57

Titel des Moduls: Leistungspunkte nach ECTS:

Konstruktion von Verbrennungsmotoren 12

Verantwortliche/-r des Moduls: Sekreteriat: E-Mail:

CAR-B1 achim.lechmann@tu-berlin.de N.N.; Lehrauftrag: Dr.-Ing. Achim Lechmann Modulbeschreibung

1. Qualifikation Die Vorlesung baut auf Kenntnisse aus den Konstruktionslehre- und Werkstofftechnikveranstaltungen auf und vermittelt ein auf den Entwurf von Verbrennungsmotoren ausgerichtetes Wissen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Hubkolbentriebwerken, den dort auftretenden Belastungen und den daraus resultierenden Beanspruchungen der Bauteile. Daraus werden Gestaltungsrichtlinien sowie die Wahl geeigneter Werkstoffe abgeleitet. Aber auch der Aufbau und die Funktionsweise der wichtigsten Nebenaggregate wie Öl- und Wasserpumpe und Aufladeaggregate, Turbolader und mechanische Lader, werden betrachtet.BRDie Übung dient zur Vertiefung der in der Vorlesung "Konstruktion von Verbrennungsmotoren" erworbenen Kenntnisse. Für eine bestimmte Motornennleistung wird der gesamte Kurbeltrieb dimensioniert und in seiner Festigkeit überprüft. Dazu werden zunächst die Hauptabmessungen festgelegt und anschließend die einzelnen Bauteile wie Kolben, Pleuel und Kurbelwelle berechnet. Abschließend wird das gesamte Triebwerk am CAD-System entworfen. Dabei sind (mindestens) die bewegten Bauteile des Kurbeltriebs als 3D- Volumenmodell zu erstellen.BRBRDie Studierenden verfügen nach erfolgreichem Bestehen des Moduls über folgendeBRKenntnisse:BRKonstruktiver Aufbau und Anwendung unterschiedlicher Konzepte von VerbrennungsmotorenBRBelastungen und daraus resultierende Beanspruchungen der Bauteile eines HubkolbenmotorsBRWerkstoffe von VerbrennungsmotorenBR- Aufbau und Funktion wichtiger Zusatzkomponenten wie Ölund Wasserpumpe, Aufladeaggregate, etc.BRBRFertigkeiten:BR- Auslegung und Entwurf eines Hubkolbenmotors unter besonderer Berücksichtigung der Triebwerksteile Kolben, Kolbenbolzen, Pleuel, Kurbelwelle.BR- Auslegung von Nebenaggregaten wie Öl- und WasserpumpeBR- Auslegung eines VentiltriebsBRBRKompetenzen:BR- Befähigung zur Auslegung eines Verbrennungsmotors anhand vorgegebener Rendbedingungen wie Motornennleistung, Zylinderzahl, etc.BR- Befähigung zur Auswahl von Werkstoffen zur Konstruktion eines Verbrennungsmotors Fachkompetenz: 50% Methodenkompetenz: 25% Systemkompetenz: 20% Sozialkompetenz: 5%

2. Inhalte Vorlesung Konstruktion von Verbrennungskraftmaschinen I : Konstruktive Auslegung von Motoren, Beanspruchung und Gestaltung der Motorbauteile (Triebwerk und Motorgehäuse)BRVorlesung Konstruktion von Verbrennungskraftmaschinen II: Auslegung und Konstruktion von Ventiltrieben und Hilfsaggregaten, Massenausgleich, geräuscharme Motoren, SonderbauartenBRÜbung Entwerfen von Verbrennungskraftmaschinen: Anwendung des Vorlesungsinhaltes durch Auslegung von Motoren, Wahl der Hauptabmessungen, Konstruktion und Berechnung der Motorbauteile.

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4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen Vorlesungen: BR- Frontalunterricht zur Vermittlung der Herangehensweise an den Entwurf eines Verbrennungsmotors,BR- Belastungen und Beanspruchungen der Triebwerksteile,BR- des Gehäuses und der wesentlichen NebenaggregateBR- sowie die daraus resultierenden GestaltungsrichtlinienBRÜbungen: BR- Präsentation der Anwendung der in der Vorlesung erworbenen Kenntnisse an dem konkreten Beispiel eines zu entwerfenden VerbrennungsmotorsBRHausaufgaben:BR- Auslegung und Entwurf eines Verbrennungsmotors



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