Angeregt durch Beiträge in der Motortechnischen Zeitschrift (MTZ) im Jahre 2005 entstand eine Diskussion, warum sich die elektrische Wasserpumpe in Kraftfahrzeugen als Hauptkühlmittelpumpe nicht durchsetzt, obwohl sie unbestrittene funktionale Vorteile hat. Gegen ihre weitere Verbreitung sprechen vor allem Kosten, Gewicht und Bauraum. Generatoren in Kraftfahrzeugen stoßen durch immer höhere Leistungsanforderungen an ihre Leistungsgrenzen. Durch zunehmende Packagedichte im Motorraum steigt die Anforderung an die Kühlung. Das führte zum Ansatz, die Vorteile der elektrischen Wasserpumpe beizubehalten, sie aber kostengünstiger auszulegen und gleichzeitig die Kühlung des Generators zu verbessern. Dieser Ansatz wurde in drei aufeinander aufbauende Baustufen umgesetzt. In der Baustufe 1 stand die Auslegung des Pumpenrades im Vordergrund. Über mehrere Iterationsschleifen wurden der Durchmesser und die Blattanzahl rechnerisch festgelegt. Eine große Herausforderung dabei ist die Drehzahlspreizung. Auf einem stationären Prüfstand wurden die Berechnungsergebnisse bestätigt. In der nachfolgenden Baustufe 2 wurden ein wassergekühlter Generator und eine Magnetkupplung integriert. Hauptaugenmerk lag auf dem Zusammenspiel von Generator und Kupplung sowie auf dem Verhalten des Gesamtsystems bei hohen Drehzahlen. Durch die Zwangskopplung des Generators an die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors mit einer ca. 2,8 fachen Übersetzung, wird das Pumpenrad mit für Wasserpumpen unüblich hohen Drehzahlen betrieben. Dadurch kommt es zu Kavitation mit entsprechenden Auswirkungen auf den Durchfluss. In der Baustufe 3 wurde das Gesamtsystem in ein repräsentatives Serienfahrzeug integriert. Herausfordernd dabei war, die vorhandene Packagedichte und die Einbindung des Gesamtsystems in das Kühlsystem einschließlich der zu Versuchszwecken erforderlichen Messausrüstung. Durch das bewusste Weglassen einiger nicht zwingend benötigter Aggregate wurde dies realisiert. Das innovatives Konzept ist weltweit einsetzbar und für PKW und NKW nutzbar.
Entwicklung einer energieeffizienten Kühlmittelpumpe mit kombinierter Wirkung. Abschlußbericht
2010
51 Seiten, 41 Bilder, 6 Tabellen
Report
Deutsch
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