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A2_T1

Thermisches Verhalten von Motor, Antriebsstrang und Abgassystem

Projektabschluss: 2006

Projektziel

    Evaluierung verschiedener thermischer Teilsystemen, z.B. Wärmeabgabe vom Motor, Kühlkreislauf, Ölkreislauf, Luftkreislauf etc. zu verschiedenen Motorbetriebspunkten Integration der Teilsysteme in ein globales thermisches Managementsystem Verifikation der integrierten Systeme unter instationären Fahrzyklen, z.B. verschiedene Betriebspunkte (Teillast, Volllast, Leerlauf) Entwicklung einer Gesamtsimulationsmethodik zur Beschreibung der instationären Wärmebilanz eines Motors im Fahrzeug

Projektbeschreibung

    Thermisches Management gewinnt in der heutigen Fahrzeugentwicklung immer mehr an Bedeutung. Die ansteigende Leistungsdichte von aktuellen und zukünftig geplanten Motoren, die Anforderungen dieser Motoren, Komfortfragen und die Platzlimitierung resultieren in äußerst komplexen Strategien zur Abbildung des thermischen Managements im Gesamtfahrzeug.
    Die Basisanforderung eines Kühlsystems ist, für alle Komponenten des Motors und Antriebsstrangs unter allen Fahrzuständen eine ausreichende Kühlung sicherzustellen. Darüber hinaus muss auch unter extremen Kaltstartbedingungen möglichst rasch genügend Wärme für die Passagierkabine zur Verfügung gestellt werden. Nicht zuletzt auch für die Reduzierung der Fahrzeugemissionen und des Verbrauchs ist eine Optimierung des thermischen Managements ein notwendiger und wichtiger Aspekt.

    Zur Minimierung des Aufwandes und zur Unterstützung einer effizienten Entwicklung ist es unerlässlich, numerische Simulationswerkzeuge bereits in einer frühen Phase des Entwicklungsprozesses einzusetzen. Dies ermöglicht gleichzeitig auch ein besseres Verständnis für das thermische Verhalten und für die Interaktion der einzelnen Komponenten untereinander, was für die Realisierung eines optimalen Designs unabkömmlich ist. Die Untersuchung des thermischen Verhaltens von Fahrzeugen werden bis dato großteils mit Hilfe von Simulationsmodellen durchgeführt, die bestimmte Teilsysteme abbilden. So stehen z.B. die bei der Motorprozessrechnung ermittelten Wärmeströme nicht direkt für eine thermische Analyse des Kühlsystems zur Verfügung. Kühlmittelkreislauf, Ölkreislauf und Kühlluftströmung werden meist mit unterschiedlichen Simulationswerkzeugen bearbeitet. Diese Teilsysteme sind nur bedingt aufeinander abgestimmt und der Informationsaustausch und deren Interaktion erfolgen bis dato meist manuell.

    Ziel dieses Projekts ist es, die einzelnen Teilsysteme in ein globales thermisches Managementsystem zu integrieren. Durch diese Integration soll in Kombination mit Prüfstandsversuchen eine Gesamtsimulationsmethodik entwickelt werden, welche es erlaubt, eine möglichst exakte und ausreichend detaillierte thermische Analyse des Motors, des Kühlsystems, des Antriebsstranges, sowie der Fahrzeugklimatisierung unter stationären und instationären Fahrzuständen wiederzugeben. Begleitend zur Entwicklung dieser Modelle werden umfassende experimentelle Messungen am Rollenprüfstand und Komponentenprüfstand durchgeführt, um eine Validierung und Absicherung der Simulationsergebnisse sicherstellen zu können.
    Das zu entwickelnde umfassende thermische Fahrzeugmodell soll es bereits in einem sehr frühen Stadium des Fahrzeugentwicklungsprozesses ermöglichen, verschiedene Varianten und Konzepte nicht nur qualitativ sondern auch quantitativ zu analysieren und zu bewerten. Diese Vorgehensweise verspricht ein erhebliches Potential zur Reduzierung der Entwicklungszeiten und der notwendigen Prototypenanzahl.

     

     

     

     

     

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