Die im Labor für Kolbenmaschinen durchgeführten Tätigkeiten umfassen Forschung und Entwicklung sowie Lehre.

1. Für die Lehre werden begleitende Laborversuche zu folgenden Vorlesungen angeboten:  

• Bachelor:            Kolbenmaschinen (KoM) und Thermo- und Fluiddynamik (TFD)
• Master:               Energieeffiziente Antriebe (EEA), Systemdynamik/Simulation (SysD)

Den größten Umfang haben die Laborversuche für KoM und EEA.

Hier werden beispielsweise:

• Motorkennfelder gemessen, wobei die Abgasemissionen und der Kraftstoffverbrauch in Vordergrund stehen
• Wärmebilanzen durchgeführt,
• Indizierung der Zylinder, Ansaug- und Abgasrohren mit den anschließenden thermodynamischen Auswertungen
• Untersuchung der instationären Strömungsvorgänge in den Ansaugrohren
• Versuche mit alternativen Kraftstoffen, Oktanzahl-Bestimmung der eingesetzten Kraftstoffen u. s. w.

2. Im Rahmen der FuE-Tätigkeiten werden Laborversuche organisiert, die die folgenden Forschungsgebiete umfassen:

Modellierung und Simulation der innenmotorischen Prozesse. Hier wurden insbesondere die Ladungswechselprozesse in verschiedenen Varianten modelliert und simuliert, wobei dafür sogar auch neue originelle theoretische Methoden entwickelt wurden. Ins Labor werden insbesondere Vergleichsmessungen zur Validierung dieser Modelle durchgeführt.

Entwicklung von echtzeitfähigen Modellen für den Einsatz in Motorsteuergeräte. Hier wurden echtzeitfähige Modelle

• für instationäre Lambda-Regelung  
• zur Rückbestimmung der Druckverläufe aus allen Zylindern durch die Analyse der Ungleichförmigkeit der Kurbelwellenumdrehung, um Diagnose und Steuerung und Regelung des Motors (bis 12-Zylinder V-Motoren) zu ermöglichen
• für instationäre simultane Regelung des Ladedruckes und der zurückgeführten Abgasrate anhand von nichtlinearen modelgestützten Prädiktivkontrollern (NMPC)

Diese Modelle wurden in Software-in-the-Loop (SIL) bzw. Hardware-in-the-Loop getestet und zum Bypassing oder zum Ersetzen der Motorsteuergeräte eingesetzt.

Entwicklung von Lösungen zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und somit des CO₂-Ausstoßes. Dabei wurden und werden folgende Lösungsansätze erfunden, entwickelt, konstruiert, implementiert und getestet:

• Ein Kurbeltrieb mit variabler Verdichtung wurde in einem Kolbenkompressor implementiert und getestet.
• Ein asymmetrischer Kurbeltrieb (mit langen Hüben für Expansion und Ausschieben und kurzen Hüben für Kompression und Ansaugen) und mit variabler Verdichtung zur realen Implementierung des Atkinson-Zyklus wird derzeit entwickelt.
• Ultra-Downsizing von Otto- und Diesel-Motoren als Strategie zur gleichzeitigen Erhöhung der thermodynamischen Effizienz (und somit zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs) und der spezifischen Leistung durch den Einsatz des asymmetrischen Kurbeltriebs und der Hochdruck-Turboaufladung wird derzeit für den ersten Prototypen-Einsatz vorbereitet.

Entwicklung einer Lösung zu Reduzierung und Kontrolle des Rußausstoßes. Dafür wurde ein Ruß- und Partikel-Sensor erfunden, patentiert und in vielen Varianten entwickelt, konstruiert und getestet. Der entwickelte Sensor kann sowohl zur Onboard-Überwachung (OBD) von Rußpartikelfilter als auch – wegen seiner kurzen Reaktionszeit - zur Messung (OBM) und Kontrolle im geschlossen Kreis des Rußausstoßes eingesetzt werden.