Zugl.: Dresden, Techn. Univ., Diss., 2008

Techn. Universiẗat, Diss., 2005--Darmstadt.

Zugl.: Magdeburg, Universiẗat, Diss., 2008.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2008

Techn. Universiẗat, Diss., 2003--Darmstadt.

Die vorliegende Arbeit untersucht die Wirkungsgradpotenziale zylinderselektiver Ventilsteuerungen am Beispiel eines Vierzylinder-Viertakt-Ottomotors. Der hierfür erforderliche vollvariable Ventiltrieb wurde durch eine nockenwellenlose, elektrohydraulische Ventilaktorik umgesetzt. Bedeutender Bestandteil der Analysen sind die kinetisch-kinematischen sowie die energetischen Charakterisierungen des entwickelten Ventiltriebs sowie messtechnische Untersuchungen am Motorenprüfstand. Diese bilden im Hinblick auf Randbedingungen und Modellabgleich die Basis für ein 1D-Simulationsmodell, in welchem nachfolgend innovative zylinderindividuelle Ventilsteuerungsstrategien umgesetzt werden. Kernstück der Innovation ist dabei die Kombination aus Zylinderabschaltung, Laststeuerung durch Einlassventilsteuerzeiten (frühes Einlass schließen) und Entdrosselung mithilfe von Restgasrückführung durch die deaktivierten Zylinder. Zusätzlich werden ausgewählte Teilprobleme der Motorprozesssimulation (wie z.B. Mischungsprobleme) anforderungsbedingt mithilfe von CFD-Simulationen untersucht und optimiert. Außerdem wurde eine quantitative Bewertungsgröße für zeitbasierte, nockenwellenlose Ventilsteuerungen entwickelt: der Ladungswechselpotenzialquotient. Die Größe ermöglicht die Charakterisierung von Betriebsparametern vollvariabler Ventilsteuerungen und kann die Leistungsfähigkeit von Ventilsteuerungskonzepten quantitativ vergleichen.:1 Verbrennungsmotoren im Zielkonflikt zwischen Effizienz und Umweltverträglichkeit 2 Stand der Technik variabler Ventiltriebe 3 Theoretische Grundlagen und wissenschaftliche Fragestellung 4 Systematische und methodische Beschreibung der Forschungsarbeiten 5 Technische Beschreibung und messtechnische Untersuchungen am Versuchsträger 6 1D - Simulation des Prozessverhaltens von Verbrennungsmotoren mit neuartigen Ventilsteuerungen 7 Simulative Kopplung von Rechenmodellen bei Teilproblemen 8 Zusammenfassung und Ausblick

Automation of mobile construction and agricultural equipment has gained wide acceptance based on increases in productivity, safety, and precision; while also helping upskill operators. On construction equipment, after-market automation of earthmoving crawler dozers and graders has driven a conversion of machines to electro-hydraulic (EH) implement control and integration into digital worksites. Unlike the aforementioned machines, conversion of the excavator into a semi or fully autonomous machine presents significant challenges due to kinematics, variable loads, non-linear multi-function of implements, safety, and robustness. The present work demonstrates the retrofit of a pilot-operated 21-ton excavator and development of automated controls to address these challenges. The operator pilot joysticks and existing hydraulic system were retained, while adding capability for autonomous functionality with integrated hardware, controls, and kinematic solvers within a production viable environment. Autonomous features for path planning, multi-function actuator velocity control, EH controls, and safety were developed to prove the value of precise and low latency control hardware for EH excavator operation.

This paper discusses the potential of centralized or decentralized electro-hydraulic (EH)-drives in comparison to conventional hydraulic systems. The systems are presented in diagrams covering the major electric and hydraulic components for an exemplary application, but also include specific technical data like the sizing of the components according to power, pressure, rotational speeds etc. In a second step, all systems are compared and evaluated based on criteria like design effort, energy saving potential, controllability, and servicing and maintenance of the machine. The resulting effects on fuel consumption are summarized as well. Finally, an evaluation of the potential of EH-drives in construction machinery and a derivation of the demands for future customization of electro-hydraulic linear drives is given on the basis of a SWOT-analysis from the point of view of a construction machinery OEM.