Umfassendes Thermomanagement für zukünftige Ottomotoren

Autoren

Dipl.-Ing. M. Brinker, Dipl.-Ing. T. Müller, Dipl.-Ing. M. Reichenbach, Dipl.-Ing. M. Plankenbühler, Adam Opel AG, Rüsselsheim; Dr. A. Zahdeh, Dr. J. Gatowski, GM Global Propulsion Systems, Pontiac, USA

Jahr

2017

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 802

Zusammenfassung

Um den vollen Umfang der Vorteile von Thermomanagement zu nutzen, wird ein umfassender Ansatz benötigt, der das Konzept des Motorwassermantels, die Aktuatoren, die verschiedenen Pfade im Kühlkreislauf und ein Regelungssystem beinhaltet. Es wird hier ein System beschrieben welches:

• Ein Wassermantelkonzept mit mehreren Schlüsselelementen hat. Der Fluss ist ausgerichtet zu den Stellen mit hoher Wärmestromdichte mit allgemeiner Querströmung durch den Motor. Dies erlaubt einen minimalen Druckverlust. Durch getrennte Kühlung kann der Kühlmittelstrom durch den Motorblock unabhängig vom Fluss durch den IEM und Zylinderkopf geregelt werden.
• Ein Heizen oder Kühlen vom Motor- und Getriebeöl erlaubt, abhängig von Motor- und Fahrzeugbetriebsbedingungen. Das Heizen erfolgt zu großen Teilen mit der im IEM aus dem Abgas zurückgewonnenen Energie. Die Voraussetzung für die Steuerung der Wärmeströme wird mit Hilfe eines multifunktionalen Ventilmodules und einer elektrischen Kühlmittelpumpe erreicht.
• Eine Regelstrategie, die nach einer Maximierung der Kraftstoffeffizienz sucht und dabei die Belange der Motortemperaturregelung, den Kundenwünschen und der Motorleistung berücksichtigt. Dies wird erreicht durch ständige Beobachtung des Motorzustandes und präzise Regelung der elektrischen Kühlmittelpumpe und der Kühlmittelventile. Der Betrieb des Thermomanagementsystems ist in mehreren Modi dargestellt. Diese Modi berücksichtigen sowohl die Aufwärmung als auch den Betrieb bei voll durchwärmten Motor.

Fahrzeugtests bezeugen, dass es signifikante Vorteile für unseren Ansatz beim Motorbetrieb unter allen möglichen Bedingungen gibt. Wenn man beispielsweise den WLTP-Zyklus betrachtet, welcher substantielle Betriebsanteile mit betriebswarmen Motor hat, zeigt sich, dass fast die Hälfte der Kraftstoffeffizienzvorteile nach der Aufwärmung erreicht wird. Bestellen