Vorzüge eines wirksamen Wärmemanagements
Kraftfahrzeugmotoren und Hilfssysteme erzeugen große Wärmemengen, und diese müssen, damit der Motor reibungslos funktioniert, abgeführt werden. Belüftung und Temperaturregelung sind wichtige Bestandteile jedes Fahrzeugwärmemanagementsystems. Mit intelligentem Wärmemanagement kann der Bedarf an energieintensiver Motorkühlung reduziert und zugleich der effiziente Betrieb des Motors sichergestellt werden – beides führt zu einer Senkung der Emissionen. Durch die zahlreichen Innovationen des EU-finanzierten Projekts "Thermal systems integration for fuel economy" (TIFFE) konnten die Kosten des Wärmemanagementsystems deutlich reduziert und eine Kraftstoffeinsparung von 15 % erzielt werden. Die Wissenschaftler beschäftigten sich mit vier wesentlichen Komponenten. Es wurden getrennte Kühlschleifen für die Kühlstromleitung und zur Wärmeabführung entworfen. Dies würde dafür sorgen, dass auch bei ausgeschaltetem Motor weiterhin angenehme Temperaturen möglich sind, wodurch die Notwendigkeit von Motorenneustarts in Hybridfahrzeugen und bei Start-Stopp-Systemen reduziert wird. Dank eines auf zwei Ebenen arbeitenden Wärmeabführsystems wurde das separate Abführen von starker und weniger starker Wärme ermöglicht. Erstere besteht überwiegend aus Motorabwärme, wohingegen letztere der lokalen Kühlung der Fahrzeughilfssysteme dient. Durch die nach Temperatur getrennte Wärmeabführung konnte der Wirkungsgrad des Motors, des Verbrennungsvorgangs und der Hilfssysteme verbessert werden. Gemeinsam mit einem aerodynamischeren Vorderfrontdesign komplettieren ein innovativer Wärmetauscherentwurf sowie neuartige, nanofluidbasierte Kühlmittel das integrierte Fahrzeugwärmemanagementsystem. Forscher entwickelten ein einfaches Excel-Tool zur Ermittlung der Umweltbelastung, mit dem eine realistische Bewertung des zusätzlichen, durch Klimatisierung und Beheizung des Fahrzeuginnenraums verursachten Kraftstoffverbrauchs möglich ist. Über ein Jahr hinweg verglichen sie verschiedene Klimaanlagesysteme, wobei sie detaillierte Wetterdaten und Simulationsergebnisse in einen Interpolationsalgorithmus integrierten, welcher auf einem nutzerspezifischen wöchentlichen Fahrprofil basierte. Das TIFFE-System erbrachte weit bessere Leistungen als die vorhandenen Referenzsysteme. Die Technologie wurde in zwei Prototypen, einem dieselbetriebenen Personenkraftwagen mit Start-und-Stopp-Funktion und einem leichten Dieselnutzfahrzeug, demonstriert und auf ihre Tauglichkeit geprüft. Integrierte Wärmemanagementsysteme entwickeln sich schnell zu einem entscheidenden Faktor für die Reduzierung von Kohlenstoffdioxidemissionen. Dank TIFFE konnte eine integrierte Lösung, deren Wirksamkeit belegt ist, vorgestellt werden.
Schlüsselbegriffe
Wärmemanagement, Kraftstoffverbrauch, Klimaanlage, Hilfssysteme, Wärmeabgabe, Motorabwärme, Wärmetauscher, Wärmetauscher, Kühlmittel, Nanofluide, Interpolationsalgorithmus, Prototypen
