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Energy-optimal hydraulic supply for automatic transmissions |
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Contact: Gabriele Weigand
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Verbesserung der Hydrauliksysteme für Automatikgetriebe
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Es ist bekannt, dass das Hydrauliksystem (inklusive Pumpe) eines Automatikgetriebes zu den wesentlichen Verlustbringern im Antriebstrang zählt. Sowohl bei herkömmlichen Stufenautomaten, Doppelkupplungsgetrieben und automatisierten Handschaltgetrieben als auch bei stufenlos arbeitenden Automatikgetrieben (CVT) sind zu deren Steuerung, Schmierung und Kühlung hydraulische Systeme notwendig, deren Energiebedarf bei Wirkungsgradbetrachtungen vollständig als Verlust zu verbuchen ist. Im Zuge einer geplanten Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der damit verbundenen CO2-Emissionen ist der Reduzierung der durch die Hydraulikversorgung verursachten Verluste besonderes Augenmerk zu schenken. Die Hydraulikversorgungssysteme aller am Markt erhältlichen Automatikgetriebe verwenden überwiegend einfache Konstantpumpen mit fester Kopplung an die Drehzahl des Verbrennungsmotors, die sich vor allem durch sehr geringe Kosten auszeichnen. Da die Pumpengröße auf die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors ausgelegt wird, produzieren diese Lösungen während der Fahrt unnötig große Förderströme (bei Höchstdrehzahl z.B. 7-fach überhöht) mit entsprechenden Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen, Bild 1.
Aufgabe eines Forschungsprojekts in Zusammenarbeit mit der FAT (Forschungsvereinigung Automobiltechnik) ist es, eine diesbezügliche Verbesserung der Hydrauliksysteme für Automatikgetriebe einzuleiten. Hierbei soll neben einer aktuellen Bestandsaufnahme eine umfassende Übersicht alternativer Versorgungssysteme erstellt und eine erste Bewertung vorgenommen werden.
Neben den klassischen Lösungen mit Konstantpumpe stellen beispielsweise Verstellpumpen oder elektromotorisch angetriebene Pumpen eine mögliche Alternative dar (Start-Stopp-Fähigkeit). Um aus der Vielzahl möglicher Versorgungssysteme eine geeignete Variante auswählen zu können wird innerhalb des Projekt ein Simulationswerkzeugs unter Matlab/Simulink entwickelt, mit dessen Hilfe unter anderem die Auswirkungen eines Hydraulikversorgungssystems auf den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeuges über repräsentative Fahrzyklen (z.B. NEFZ, US-combined) beurteilt und optimiert werden kann.
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