Das vorrangige Ziel des hier vorgestellten Forschungsvorhabens war die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bei instationärem Betrieb, insbesondere während des Warmlaufs, durch Verkürzung der Warmlaufphase bei gleichzeitiger Verbesserung des Innenraumkomforts. Dies sollte durch gezielte Optimierung des Kühlsystems erfolgen. Im Rahmen des Projekts wurden hierzu folgende Optimierungsmöglichkeiten durch Experiment und Simulation untersucht: -Abgaswärmenutzung, - Wärmespeicherung durch Verwendung eines Kühlmittelwärmespeichers, - Thermische Kapselung des Motors und des Motorraums, - Reduzierung der Kühlmittelmenge, - Reduzierung des Kühlmitteldurchflusses. Es erfolgten Messungen im Thermo-Windkanal mit 2-Achs Rollenprüfstand des Instituts für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart und im Klimawindkanal der Ford Werke AG. Diese Messungen dienten neben der Erstellung einer Datenbasis zur Entwicklung von Simulationsmodellen insbesondere zur Ermittlung des theoretischen Kraftstoffeinsparpotenzials des Versuchsfahrzeugs in der Warmlaufphase. Anhand dieses Kraftstoffeinsparpotenzials konnte die Wirksamkeit der einzelnen Optimierungsmaßnahmen bewertet werden. Durch die einzelnen Optimierungsmaßnahmen können während der Warmlaufphase bei einer Fahrt mit 50 km/h zum Teil mehr als 6 % Kraftstoff eingespart werden. Dies entspricht ungefähr 40 % des theoretischen Kraftstoffeinsparpotenzials in der Warmlaufphase. Ausgehend von den untersuchten Optimierungsmaßnahmen wurden sowohl einseitige Strategien, d. h. entweder zur Optimierung des Warmlaufs hinsichtlich Verbrauchsreduzierung oder zur Erhöhung des Innenraumkomforts entworfen, als auch sogenannte Mischstrategien, die beide Projektziele beinhalten. Diese Strategien beinhalten jeweils Kombinationen der einzelnen Optimierungsmöglichkeiten.

    Thermal management can substantially reduce the fuel consumption of today's passenger cars. In the following report an overview of the project and its results will be presented. The target of this project is to optimise the vehicle cooling system in transient drive cycles and warm-up by improving engine thermal management to reduce fuel consumption and also to improve the heating of the passenger compartment, as well as to further develop cooling simulation. Warm-up is very important because half of the distances driven by cars in Germany are shorter than 6 km. During short-distance driving the engine doesn't reach its optimum operating temperature and drives at part load. Both part load and cold start operating conditions negatively affect engine efficiency by increasing the fuel consumption and emissions of the vehicle, especially for direct injection (DI) diesel engines. Nowadays DI diesel engines represent combustion engines with the lowest fuel consumption and efficiencies up to 42 %, hence thermal management is necessary because these engines have less waste heat. Thermal management ensures that this reduction in fuel consumption is not compromised during cold start because of slow heating engine oil and the associated increase in engine friction. It also guarantees a faster heating of the passenger compartment. In this project, the basis configuration of the testing vehicle was first measured on a roller test bench in the hot climatic wind tunnel of the Institute of Internal Combustion Engines and Automotive Engineering (IVK). This basic configuration was modelled using the simulation tools Flowmaster and Kuli. Potential fuel savings will be shown for the warm-up phase and the possibilities of reducing the increased fuel consumption during this transient operational condition, like thermal encapsulation, heat storage, reduction of coolant flow, reduction of coolant volume and exhaust gas heat usage will be discussed. The results were simulated, using the optimised models, or measured on an optimised testing vehicle on a roller test bench. Overall fuel savings in excess of 6 % can be achieved during the warm-up cycle with the presented optimisations. This fuel saving corresponds to approximately 40 % of the maximum theoretical warm-up fuel saving potential.


    Access

    Access via TIB

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    Title :

    Optimierung eines Fahrzeugkühlsystems für instationären Betrieb


    Additional title:

    Transient optimised cooling system


    Contributors:


    Publication date :

    2005


    Size :

    24 Seiten, 11 Bilder, 5 Tabellen, 12 Quellen


    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    German