Forschung

  • Software
  • Publikationen
  • Aktuelle öffentliche Forschungsprojekte

Prüfstände

Das Lehrgebiet leistet Forschungs- und Projektarbeiten zu den Entwurfsgrundlagen technischer Verbrennungsprozesse mit dem besonderen Ziel

  • des effektiven und umweltgerechten Einsatzes konventioneller und alternativer Brennstoffe
  • der Minderung von Schadstoffen wie Ruß, Stickoxiden, unverbrannten Kohlenwasserstoffen und CO2-Emissionen
  • der Entwicklung und Optimierung von Brennverfahren in Verbrennungsmotoren
  • der Erhöhung der Zuverlässigkeit von Kolbenflugmotoren

Fahrzeugrollenprüfstand

Forschungsschwerpunkte:

  • Kraftstoff- und Schadstoffemissionsreduzierung von Kraftfahrzeugen
  • Antriebsstrangauslegung von Elektro- und Hybridfahrzeugen (Längsdynamik)
  • Thermomanagement von Elektro- und Hybridfahrzeugen
  • Fahrzyklussimulation mit GT-Suite Software
  • Kaltlauf- und Warmlaufuntersuchungen von Elektrofahrzeugen

Räumlichkeiten:
Goethestrasse 1
Gebäude 1 (G3)

Laborausstattung:

  • Abgasrollenprüfstand (Tests nach NEDC, FTP75, US06,…)
  • CVS Abgasmessung
  • mobile Kraftstoffverbrauchs-Messsysteme (vol, grav)
  • 2 Abgaslinien für HC, CO, NOx, CO2, O2
  • Online Berechnung von Massenemissionen, Katwirkungsgrad, Lambda, Kraftstoffverbrauch  und AGR- Online Darstellung von bis zu 8 Mess- oder   Rechengrößen
  • Mobiles Fahrgeschwindigkeitsmesssystem
  • Fahrzeugwerkstatt, inkl. Hebebühne
  • Teststrecke (Airbase Geilenkirchen)

 

Laborleiter:
Prof. Dr.-Ing. Esch

Brennkammerprüfstand

Forschungsschwerpunkte:

Prinzip der Low-NOX Mikro-Misch-Verbrennung von Wasserstoff

Konzept:

  • Einsatz von Wasserstoff in einer Mikro-Misch-Brennkammer mit einer Vielzahl miniarisierter Brennstellen

Vorteile:

  • Minimierung der NOx-Emissionen
  • Vermeidung der Gefahr des Flammrückschlags (gegenüber vorgemischter Verbrennung)

Anwendung:
Brennkammerforschung
LowNOx Wasserstoffverbrennung in Gasturbinen

Mikro-MischBrennkammer:
Einsatz in der Gasturbine GTCP 36-3001600 miniaturisierte H2-Brennstellen

Räume:
Hohenstaufenallee 6
Prüfraum

Laborausstattung:

Abgasanalyse:

  • NO, NO2, NOx: ECO Physics CLD 700 ht
  • CO, CO2: Hartmann&Braun URAS 14
  • O2: Hartmann&Braun MAGNOS
  • H2: Hartmann&BraunCALDOS
  • UHC: J.U.M. VE7

Laborleiter/-in:
Prof. Dr.-Ing. Funke

Verbrennungsmotorenpüfstände

Forschungsschwerpunkte:

  • Direkteinblasende Wasserstoffbrennverfahren, Potential der Zumischung von Erdgas
  • Vollvariable Ventiltriebe
  • Alternative Kraftstoffe für den Luftverkehr auf Ethanolbasis
  • Schnellschaltende Ventile im Abgasstrang
  • Flugmotorenzertifizierung (EASA)
  • Ladungswechseloptimierung mit GT Suite
  • Motorenapplikation mit INCA

Räume:
Goethestraße 1
Hohenstaufenallee 6
(G1, G2, H1, H2)

Laborausstattung:

  • 3 stationäre Verbrennungsprüfstände
  • 1 Einzylinderprüfstand (wahlweise stationärer Schwenkprüfstand)
  • vollautomatische Prüfstandssteuerung, Datenerfassung und Datenverarbeitung
  • mobile Schmieröl-, Kühlwasser- und Ansaugkonditionierungen
  • Kraftstoffverbrauchs/Luftmassenstrom-Messsystem (vol, grav),
  • Abgasmessgeräte für HC, CO, NOx, CO2, O2 und Rauchzahl
  • Blow-By-Volumenstrom-Messsystem
  • Mehrkanal-Zylinderdruckindizierung, 
inkl. Klopferfassung
  • ETAS Applikation SW und HW (Inca, Matlab)
  • 32 Druck- und Temperaturmessstellen
  • Motoren-Montageraum
  • Mechanische Werkstatt

Laborleiter:
Prof. Dr.-Ing. Esch

Labor für Verbrennungstechnik

Forschungsschwerpunkte

  • Grundlagenuntersuchungen zur luftunterstützten Verbrennung von Kohlenwasserstoff basierten Treibstoffen
  • Flammkegelbestimmung
  • Experimentelle Brennkammeruntersuchungen
  • Detonationsuntersuchungen von Kohlenwasserstoffgemischen

Räume:
Brennlabor
Raum O 01 3 01
und
Brennkammerprüfstand
im Triebwerklabor (H3)

Laborausstattung:

  • 1 Brennerprüfstand für luftunterstützte Gebläsebrenner
  • 1 Brennlabor
  • Beheizte Abgassonde
  • Abgaslinie für HC, CO, NOx, CO2, O2
  • Luftverhältnisberechnung
  • Online Darstellung von bis zu 8 Mess- oder Rechengrößen
  • Brennstoffverbrauch-Messeinrichtungen
  • Quecksilberdampflampe
  • Kalorimeter
  • Detonationsrohr

Laborleiter:
Prof. Dr.-Ing. Esch

Propellerprüfstand

Forschungsschwerpunkte:

  • Versuchsstand zur Erprobung von Flugmotoren mit Propeller
  • Schwingungs- und Festigkeitsanalyse
  • Aerodynamische und thermischer Analysen im Betrieb mit Propeller
  • Dauerlauftests
  • Zertifizierung im Rahmen behördlicher Zulassungen (EASA)
  • Derzeit installiert: ROTAX 912 ULS mit MT-Propeller MTV-6A

Räume:
Hohenstaufenallee 6
Triebwerklabor

Laborausstattung:

  • Motorleistung bis 400 kW
  • Propellerdurchmesser bis 2,2 m
  • Schub- und Drehmomentmessung (Kennfeldmessungen)
  • Abgasmessgeräte für HC, CO, NOx, CO2, O2 und Rauchzahl
  • Blow-By-Volumenstrom-Messsystem
  • Mehrkanal-Zylinderdruckindizierung, inkl. Klopferfassung 

  • ETAS Applikation SW und HW (Inca, Matlab),
  • Messdatenerfassung
  • Motoren-Montageraum
  • Mechanische Werkstatt

Laborleiter:
Prof.Dr.-Ing. Funke

Werkstätten

Ausbildungswerkstatt

Ausbildungsberuf:
Industriemechaniker "Feingerätebau", Ausbildungszeit 3,5 Jahre
 
Ausstattung:

  • 4 Drehmaschinen
  • 1 CNC Drehmaschine
  • 3 Bohrmaschinen
  • 1 Konventionelle Fräsmaschine
  • 1 CNC Fräsmaschine (3-Achs)
  • Bearbeitungszentrum (5-Achs Simultan)
  • Schleifmaschine

Räume:
Goethestrasse 1
Gebäude 1
und Hohenstaufenallee 6

Mechanische Werkstatt
Ausstattung:

  • CNC-Drehautomat
  • CNC 3-Achsen-Fräßmaschine
  • Fräße mit Punktsteuerung
  • Flachschleifmaschine 400 x 700 mm
  • Innen und außen Rundschleifmaschine 1000 mm
  • 4 Drehmaschinen
  • Auflegerbohrmaschine
  • Kantbank 2000 mm
  • Abkantbank 2000 mm
  • Schweißausrüstung

Werkstattleiter
Herr Lennertz (Goethestraße 1)


Software

CAD Design and Modelling

Chemical reactions

1D Simulations for engine and vehicle performance

Rapid Prototyping (control & Configure dSpace ECU‘s)

CFD in cylinder flow simulation

Develop & Test Electronic Control Units

Plotting Software

Kooperationen

Der Fachbereich Luft- und Raumfahrttechnik ist Mitglied der folgenden NRW und regionalen Netzwerke:

Landesweite Forschungscluster

Regionale Forschungscluster

Das Lehr- und Forschungsgebiet ist Partner der folgenden drei Netzwerke:

Mitglied Netzwerk Elektromobilität | Network Electro Mobility

Mitglied Netzwerk Antriebe der Zukunft und alternative Kraftstoffe | Network Future Powertrains and Alternative Fuels

Kompetenz-Netzwerk Kolbenflugmotoren | Excellence Cluster Flight Piston Engines

Aktuelle Informationen in Form eines Flyers finden Sie hier


Publikationen

Fachartikel, Tagungsbeiträge und Forschungsberichte der Mitarbeiter des Lehr- und Forschungsgebietes:

  • Busse D., Esch T., Muntaniol R. E- Mobility in Europe: Trends and Good Practice Thermal Management in eCarsharing Vehicles - Preconditioning Concepts of Passenger Compartment, 8/2014, Springer publishing house
  • Eickmann M., Abanteriba S., Esch T., Funke H., Roosen P. Invited Poster Session – Biofuels in Aviation – Saftey Implications of Bio-Ethanol Usage in General Aviation Aircraft, 2. International Conference of the Cluster of Excellence Tailor-Made Fuels from Biomass Aachen, June 16th - 18th, 2014
  • Esch T., Busse D., Kalbhenn H., Janser F., Neu E. „EIC - Exhaust Impulse Charger – Ein effizientes Mittel, neue Potentiale zur Reduzierung der CO2-Emissionen von Pkw zu erschließen“, Abschlussbericht Förderlinie Automotive+Produktion.NRW, 4/2014
  • Esch T., Eickmann M., Coussement A., Kalbhenn H. Wasserstoffspezifische Abstimmung der Ladungswechselvorgänge eines Verbrennungsmotors mit Direkteinblasung, Abschlussbericht Förderprogramm “FHProfUnd“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, 8/2013
  • Esch T., Damm A.M., Kalbhenn H. Auslegung und Simulation eines Hybridantriebs für den teilelektrischen Betrieb eines Luftfahrzeuges der allgemeinen Luftfahrt, Abschlussbericht Förderprogramm “FHProfUnd“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, 8/2013
  • Röth T., Ritz, T., Esch T. EC2GO – Das Carsharing E-Mobilitätsmodell für urbane Regionen, Abschlussbericht Förderprogramm “Rationale Energieverwendung, regenerative Energien und Energiesparen, progres.nrw“ und EFRE, Ziel 2-Programm, Phase IV Elektromobilität NRW, der Europäischen Union, 2/2013
  • Röth T., Esch T. Werkstoffsynthese und –entwicklung von dünnwandigen, funktions-integrierenden Hochleistungsstrukturbauteilen in neuartigem Stahlblech-Leichtmetall-Verbundguss, Abschlussbericht Förderprogramm “Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft – Wing“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, 7/2011
  • Fischer I., Larch S. Esch T., Kunz O. Vorauslegung des Fluidsystems einer Next-Generation-Launcher Oberstufe und Auswahl geeigneter Lageregelungstriebwerke DGLR Jahrestagung 2011 Bremen, 09/2011
  • Funke H., Esch T., Roosen P. Effects of Ethanol in Mogas AERO Exhibition 2011, Symposium General Aviation 4/2011
  • Esch T., Funke H., Roosen P., Jarolimek U. Biogene Automobilkraftstoffe in der allgemeinen Luftfahrt Motortechnische Zeitschrift 72, Heft 1/2011
  • Esch T. Trends in der Nutzfahrzeugantriebstechnik 2010 Motortechnische Zeitschrift 71, Heft 10/2010
  • Esch T., Funke H., Roosen P. Safety Implication of Biofuel in Aviation SIoBiA Forschungsbericht EASA.2008.C51, European Aviation Safety Agency, Köln, 6/2010
  • Kemper H., Hellenbroich G., Esch T. Konzept eines innovativen Fahrzeugantriebstranges für europäische Fahranwendungen 6th Braunschweig Symposium - Hybrid and Energy Management, 18. - 19.02.2009, Braunschweig
  • Funke H., Esch T. Motor Gasoline for Aircraft - Managing Growing Biofuel-Caused Risks by Understanding Cause Effect Relationship 7th International Colloquium Fuels, TAE Esslingen, 1/2009
  • Esch T., Funke H., Roosen P. Biokraftstoffe in Flugbenzin Forschungsbericht FE-Nr. L-5/2007 - 50.0327/2007, Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, 10/2008
  • Huth T., Seidel T., Esch T. How the Electro-Mechanical Valve Train Accelerates Logistics and Reduces Costs Fachbuch "Build To Order - The Road to the 5-Day Car" Springer Verlag, Parry, Glenn; Graves, Andrew (Eds.), 2008 ISBN 978-1-84800-224-1
  • Weiss A., Esch T., Abanteriba S. Manipulation of Flow Separation inside a Conical Cold Gas Nozzle by Means of an Annular Coss Flow ASME Fluid Engineering Conference, San Diego, 30.07 - 02.08.2007
  • Weiss A., Esch T., Abanteriba S. Manipulation of Flow Separation inside a Conical Cold Gas Nozzle by Means of an Annular Coss Flow DGLR-Nachwuchstagung, Braunschweig, 07.11.2006
  • Huth T., Hartwig C., Esch T. Innovative Modular Valve Trains for 2015 - Logistic Benefits by EMVT INCOM 2006, Saint-Etienne, 19.05.2006
  • Ogrzewalla, J., Jentges, M., Trölenberg W., Esch T. Funktionsentwicklung und Steuergerätetest am Beispiel eines Mild-Hybrid Fahrzeuges Seminar Hardware-in-the-Loop Simulation für Mechatronik-Systeme im Kfz, Haus der Technik, Essen, 18. - 19.10.2005
  • Boie C., Kemper H., Wagener L., Esch, T. Werkzeuge und Entwicklungskonzepte zur Auslegung komplexer mechatronischer Systeme 5. Tagung Mechatronik im Automobil, Haus der Technik, Aachen, 03.11.2004
  • Lang O., Salber W., Esch T., Schernus C., Rütten O. Applikation von Motoren mit vollvariablen Ventiltrieben am Beispiel der elektromechanischen Ventilsteuerung Tagung Motor und Umwelt 2003, Graz, 03. und 04.11.2003
  • Wolters P., Salber W., Esch T., Geiger J., Dilthey J. Synergies of Variable Valve Actuation and Direct Injection SAE Technical Paper Series 022407 Detroit, USA, 3.3 - 5.3.2002
  • Wolters P., Salber W., Esch T., Geiger J. Variable Ventilsteuerung und Direkteinspritzung, vom Wettbewerb zur Synergie Tagung Motor und Umwelt 2001, Graz, 6.9.2001 · Esch T., Salber W., Kemper H., van der Staay F. Der elektromechanische Ventiltrieb - Systembaustein für zukünftige Antriebskonzepte (Teil 2), Motortechnische Zeitschrift 62, Heft 01 2001
  • Esch T., Salber W., Kemper H., van der Staay F. Der elektromechanische Ventiltrieb - Systembaustein für zukünftige Antriebskonzepte (Teil 1), Motortechnische Zeitschrift 61, Heft 12 2000
  • Pischinger M., Hagen J., Salber W., Esch T., Braun G. Control of the Gasoline Engine Process by Electromechanical Valve Train, JSAE Spring Convention, Yokohama, Japan, 19 May 1999 · Pischinger M., Hagen J., Salber W., Esch T. Möglichkeiten der ottomotorischen Prozessführung bei Verwendung des elektromechanischen Ventiltriebs 7. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik, Aachen, 7.10.1998
  • Esch T., Salber W. Cold Start Improvements by Means of Variable Valve Timing, International ATA Seminar 'High Performance S. I. Engines for Passenger Cars', Como, Italien, 14.11.1997
  • Esch T., Pischinger M., Göbel T. Luft- und Kraftstoffzumessung bei Ottomotoren bei variabler Ventilsteuerung, Motortechnische Zeitschrift 57, Heft 2 1996 · Esch T., Saupe T., Fahl E., Koch F. Verbrauchseinsparung durch bedarfsgerechten Antrieb der Nebenaggregate Motortechnische Zeitschrift 55, Heft 7/8 1994
  • Göbel T., Esch T. Gemischbildung bei drosselfreier Laststeuerung von Ottomotoren Motortechnische Zeitschrift 54, Heft 12/1993 · Haas A., von Essen M., Maaßen F., Esch T., von Watzdorf S. Influence of Design on Cylinder Liner Stresses of High Speed SI Engines, International ATA Seminar 'High Performance Spark Ignition Engines For Passenger Cars', Mailand, Italien, 6.11.1992
  • Haas A., Fahl E., Esch T. Ölpumpen für eine verlustarme Motorschmierung, Tagung Nebenaggregate im Fahrzeug, Haus der Technik e.V., Essen, 5.10.1992
  • Haas A., Esch T., Fahl E., Kreuter P., Pischinger F. Optimized Design of the Lubrication System of Modern Combustion Engines SAE Technical Paper Series 912407 International Fuels and Lubricants, Toronto, Canada, 7. - 10.10.1991
  • Haas A., Esch T., Fahl E. Dynamisch belastete Gleitlager im Verbrennungsmotor Technische Akademie Esslingen, Esslingen, 6.3.1990

Forschungsprojekte

Der Forschungsschwerpunkt des Lehr- und Forschungsgebietes umfasst seit mehr als 15 Jahren die Fachgebiete der motorischen Verbrennung und der alternativen Kraftstoffe wie Wasserstoff und Ethanol zur Reduzierung der Schadstoffemissionen und Effizienzsteigerung, sowohl für die erd- als auch für die luftgebundenen Mobilitätsanwendungen. Das Lehrgebiet ist Mitbegründer des Kompetenzzentrums "Synergetic Automotive / Aerospace Engineering" an der FH Aachen und eines europäischen Forschungsnetzwerks für Flugzeug-Kolbenmotoren mit Partnern aus Industrie, Forschung und Gesetzgebung. Im Bereich der Elektrofahrzeug-Entwicklung liegen die Schwerpunkte im Bereich des Thermomanagements und der bordeigenen Energieerzeugung (Range Extender Module).

Aktuelle öffentliche Forschungsprojekte

„Untersuchung der Verwendbarkeit von LPG als Ersatzflugkraftstoff anstelle von AVGAS 100LL für die allgemeine Luftfahrt - Untersuchung des Antriebssystems “
Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur
Laufzeit: 10|2017 – 03|2020

Abgeschlossene öffentliche Forschungsprojekte

ANFAHRT - Alternative Nutzfahrzeugantriebe für LKW und Bus – Sauberer energieeffizienter Strassentransport
*)NRW.Forschungskooperation U&FH, MIWF NRW
Laufzeit: 01|2013 – 12|2016

CAESIE Priming Grant – Connecting Australian European Science and Innovation Excellence
Australian Academy of Technological Sciences and Engineering, Melbourne
Laufzeit: 11|2014 – 05|2015

HyBoost – Brennverfahrensoptimierung mittels Wasserstoffmischbetrieb im Diesel- und Gasmotoreneinsatz
Förderlinie ProfUnd
Laufzeit: 07|2010 – 12|2014

„EIC - Exhaust Impulse Charger – Ein effizientes Mittel, neue Potentiale zur Reduzierung der CO2-Emissionen von Pkw zu erschließen“
*)Automotive+Produktion.NRW
Laufzeit: 07|2011 – 09|2013

„EC2Go – Das Car Sharing E-Mobilitätsmodell für urbane Regionen“
*)ElektroMobil.NRW
Laufzeit: 08|2011 – 07|2013

„HyFly - Auslegung und Simulation eines Hybridantriebs für den teilelektrischen Betrieb eines Luftfahrzeuges der allgemeinen Luftfahrt“
Förderlinie ProfUnd
Laufzeit: 07|2009 – 08|2012

„SIoBiA - Safety Implication of Biofuels in Aviation“
*)EASA Forschungsprojekt EASA.2008.OP.34, Köln
Laufzeit: 02|2009 – 03|2010

„Grundmodul eines Forschungseinzylindermotors für Brennverfahrensuntersuchungen an zukünftigen Fahrzeugantrieben“
*)Ministerium für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie des Landes NRW
Laufzeit: 10|2008 – 12|2008

„HyDi - Wasserstoffspezifische Abstimmung der Ladungswechselvorgänge eines Verbrennungsmotors mit Direkteinblasung“
Förderlinie ProfUnd
Laufzeit: 11|2008 - 05|2012

„Werkstoffsynthese und –entwicklung von dünnwandigen, funktions-integrierenden Hochleistungsstrukturbauteilen in neuartigem Stahlblech-Leichtmetall-Verbundguss“,
*)Förderprogramm “Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft – Wing“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung
Laufzeit: 01|2008 - 09|2010

„Biokraftstoffe in Flugbenzin“
*)Forschungsprojekt FE-Nr. L-5/2007-50.0327/2007 gefördert durch das BMVBS Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
Laufzeit: 09|2007 - 10|2008

„Qualifizierungsverbund Automotive“ an der FH Aachen“
*)Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Technologie des Landes NRW und Bundesministerium für Bildung und Forschung, Bonn
Laufzeit: 01|2006 - 12|2008

„Leise elektromagnetische Ventile - Die Zukunft des nockenwellenfreien Verbrennungsmotors“
*)Förderlinie TRAFO
Laufzeit: 01|2006 - 12|2007

„Synergetic Automotive/Aerospace Engineering”
*)Kompetenzplattform Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Technologie des Landes NRW
Laufzeit: 01|2005 – 12|2009

„Modellversuch zur Förderung der Promotion von Fachhochschulabsolventen“
Assistentenprogramm
*)Ministerium für Schule und Weiterbildung, Wissenschaft und Forschung NRW
Laufzeit: 08|2000 – 07|2005

„Mechatronik für Kfz- Anwendungen“
*)Förderung eines neuen Forschungs- und Entwicklungsschwerpunktes durch das Ministerium für Schule und Weiterbildung, Wissenschaft und Forschung NRW
Laufzeit: 01|1999 - 12|2001

Von der Idee zum Patent“
Projekt zur verstärkten Integration des Patentwesens in die ingenieurwissenschaftliche Hochschulausbildung, Patentförderung INPAT
Laufzeit: 01|1999 - 06|2001

„Beschaffung von Gasanalysatoren für Motorenprüfstände“
Ministerium für Schule, Weiterbildung, Wissenschaft und Forschung des Landes NRW
Laufzeit: 11|1999

„Programm zur finanziellen Absicherung von Unternehmensgründern aus Hochschulen“
Unternehmensgründung PFAU mit „Computer Aided Testing“-Gründungsidee, Zenit GmbH
Laufzeit: 01|1996 – 12|1997

Forschungsschwerpunkt „Wasserstoff in Flugtriebwerken“
*)Förderung eines neuen Forschungs- und Entwicklungsschwerpunktes durch das Ministerium für Schule und Weiterbildung, Wissenschaft und Forschung NRW,
Laufzeit: 01|1996 - 12|2001

„Prüfstands-Steuersystem für Motorenprüfstände“
DFG Großgeräteantrag
Laufzeit: 04|1994

 

*) referierte, mehrstufige Antragsverfahren

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