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25.04.2013 | Motorentechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Kraftstoff sparen durch Thermomanagement

Autor:
Christiane Brünglinghaus

Thermomanagement gewinnt eine immer größere Bedeutung, wird aber gleichzeitig auch immer komplexer. Doch die energetische Optimierung des Wärmehaushalts von Motor und Fahrzeug ist neben anderen Maßnahmen ein Weg, um den Kraftstoffverbrauch zu senken.

Thermomanagement ist mehr als reines "Kühlen", sondern die komplexe Steuerung von Wärmeströmen aus unterschiedlichen Quellen in modernen Motoren. Auf diese Weise können die Motoren sparsamer und umweltfreundlicher werden. Um künftige Emissionsrichtlinien einhalten zu können, müssen die Wärmeströme im Auto ganzheitlich geregelt werden.

Daher gilt es in heutigen Antriebssträngen, die Energieströme des Systems mittels intelligenter Strategien möglichst optimal zu verteilen und hierüber Vorteile bei Systemreibung und Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Ziel ist die energetische Optimierung des Wärmehaushalts von Motor und Fahrzeug. Ebenso zentral sind die Auslegung der Heiz- und Kühlsysteme und die Ermittlung möglicher kritischer Betriebszustände und Temperaturen.

Ganzheitliches Thermomanagementmodell

Doch die Optimierung des Motor-Thermomanagements anhand von Fahrzeug- oder Motorversuchen ist zeit- und kostenintensiv. Die FEV hat daher in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen der RWTH Aachen ein ganzheitliches Simulationsmodell entwickelt, das die Auslegung eines optimalen und motorindividuellen Thermomanagements innerhalb der immer kürzer werdenden Motorentwicklungszyklen erlaubt. Die Vorteile im Vergleich zu den bisherigen Ansätzen lägen unter anderem in der Integration eines Teilsystems für den Motorprozess, eines detaillierten Schmiersystems und von 3D-FE-Strukturen für die brennraumnahen Bereiche.

Thermomanagement beim Dieselmotor

Mit dem Thermomanagement beim Dieselmotor beschäftigt sich der Automobilzulieferer BorgWarner. Das Unternehmen hat einen Ansatz für ein verbessertes Thermomanagement für den Antriebsstrang eines leichten Nutzfahrzeugs mit Dieselmotor erarbeitet. Dazu wurde das Fahrzeug mit einer variablen Kühlmittelpumpe, einem variablen Kühlmittelventil sowie einer Regelung ausgestattet, die alle Variabilitäten im Kühlsystem berücksichtigt und deren Zusammenspiel optimiert. Die variable Pumpe habe laut BorgWarner messbare Verbrauchsvorteile in den verschiedenen Testzyklen gebracht. In der beschriebenen Konfiguration habe das variable Kühlmittelventil keine signifikanten Vorteile erzielen können. Es sei jedoch ein wichtiger Teil des Konzepts, das in der nächsten Projektphase untersucht wurde, bei dem das Fahrzeug mit einem Abgaswärmetauscher ausgerüstet und das Kühlsystem zur Nutzung der Abgaswärme weiter optimiert wurde.

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