LEHRSTUHL FÜR

TECHNISCHE THERMODYNAMIK

Kurzfassung

Thermomanagement befasst sich mit Maßnahmen zur Veränderung thermischer Zustände im Verbrennungsmotor. Eine Möglichkeit ist die gezielte Beeinflussung der Warmlaufphase des Motors, was neben einer Verringerung der Verluste im System auch zu einer Verbrauchsreduzierung führt.

Im Rahmen einer umfangreichen Literaturrecherche hat sich gezeigt, dass mit Hilfe der Simulation verschiedene Maßnahmen, speziell im Kühlkreislauf, untersucht und entsprechende Potentiale aufgezeigt worden sind. Spezifische Aussagen hinsichtlich des Einflusses konstruktiver Parameter auf den Motorwarmlauf sind bislang nicht behandelt worden und geben so den Ausschlag für diese Arbeit. Mit einem detaillierten thermischen Motormodell, welches alle wichtigen Hauptbestandteile eines Motors berücksichtigt, sind verschiedene Einsparpotentiale aufgezeigt worden. Ein besonderes Augenmerk lag bei der Modellierung der Verbrennungs- und Reibungsansätze. Neben einem prädiktiven Modell für die Verbrennung sind für die Reibung gleich mehrere empirische Ansätze implementiert worden, was zu einem breiteren Spektrum an Untersuchungsmöglichkeiten hinsichtlich konstruktiver Parameter führte. In experimentellen Untersuchungen am Versuchsträger hat sich gezeigt, dass sich in einzelnen Bauteilen Temperaturunterschiede von bis zu 24 K einstellen. Diese Erkenntnis führte, unter Berücksichtigung einer korrekten Modellierung der thermischen Widerstände angrenzender Bauteilmassen, zu einer Substrukturbildung innerhalb der entsprechenden Komponenten. Für den Vergleich zwischen Simulation und Messung zeigte sich im untersuchten Parameterbereich eine Abweichung von lediglich 1 bis 3 K.

In einem nächsten Schritt ist die Prognosefähigkeit des Simulationsmodells unter Beweis gestellt worden. Hierbei ist zum einen im Rahmen einer dynamischen Prüfstandsfahrt die Ergebnisgenauigkeit aus der Kennfeldvalidierung noch einmal bestätigt worden. Zum anderen sind durch eine Variation der Kühlwasserzusammensetzung und der Ölsorte Potentiale hinsichtlich einer Verkürzung der Warmlaufphase von bis zu 10% sowie einer Verbrauchsreduzierung von 1 bis 2% aufgezeigt worden. Aufbauend auf diesen Ergebnissen sind weitere Untersuchungen in der Simulation mit dem Fokus auf konstruktive Maßnahmen durchgeführt worden. Einmal mehr hat sich herausgestellt, dass die Kolbengruppe einen großen Einfluss sowohl auf den Verbrauch (1 bis 2%), als auch auf den thermischen Zustand im Motor hat.

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IAV GmbH, Gifhorn