Bekannte Maßnahmen zur Effizienzsteigerung der Verbrennungsmotoren sind unter anderem Turboaufladung, Downsizing, Reibungsoptimierung oder Anpassungen im Thermomanagement, die wiederum einen direkten Einfluss auf das Kühlsystem des Fahrzeugs haben. Größere Wärmestromdichten durch verbesserte Verbrennungswirkungsgrade haben beispielsweise erhöhte Werkstofftemperaturen zur Folge. Um Bauteilschäden durch Überhitzung zu vermeiden, muss die erhöhte Wärmemenge durch das Kühlmittel abgeführt werden. Dies bedeutet eine Erhöhung der mittleren Kühlmitteltemperatur oder zwangsläufig eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, um in zulässigen Temperaturbereichen zu bleiben. An heißen Bauteiloberflächen kommt es unabwendbar zum unterkühlten Strömungssieden, da die lokalen Werkstofftemperaturen die Siedetemperatur des Kühlmittels erheblich überschreiten. Die Siedeprozesse mit Dampfblasenbildung haben wiederum einen Einfluss auf die Löslichkeit und Funktion der Additive zum Korrosionsschutz der Werkstoffe. Um die Folgen hoher thermischer Belastungen auf Werkstoffe und Kühlmittel zu untersuchen, wurde im Rahmen des Vorhabens "Grenztemperatur" der Einfluss praxisrelevanter Rahmenparameter isoliert in ihrer Wirkung auf Wechselwirkungen zwischen Werkstoff und Kühlmittel unter beschreibbaren Strömungsbedingungen betrachtet. Mit der im Projekt entwickelten Grenztemperaturanlage konnte das Korrosions- und Inhibitionsverhalten unter Laborbedingungen in Abhängigkeit der gewählten Versuchsparameter und Kühlmittelzusätze an einer wärmedurchflossenen Aluminiumprobe untersucht werden, um mögliche begrenzende thermische Einsatzbedingungen für Kühlmittel bzw. des zu schützenden Werkstoffes zu erhalten. Darüber hinaus erfolgte eine Validierung der Ergebnisse mit Hilfe der Richtlinie R530-2005 "Prüfung der Eignung von Kühlmittelzusätzen für die Kühlflüssigkeit von Verbrennungsmotoren".
Known techniques to increase the efficiency of the combustion engines are including turbocharging, downsizing, reduction of friction and adjustments in the thermal management. All applied techniques have a distinct impact on the vehicle's cooling System. Greater heat fluxes by improved combustion efficiencies result in increased material temperatures. To prevent component failures due to overheating, the increased quantity of heat must be dissipated by the coolant. This results in an increased average coolant temperature or necessarily a higher flow rate to maintain at permissible temperature level. On hot component surfaces subcooled boiling is indispensable, because the local material temperatures are higher than the boiling temperature of the coolant. These boiling processes with nucleation of steam bubbles or films have an impact on the solubility and stability of corrosion preventing additives. To examine the impact of high thermal loads on materials and coolants, the influence of individual load parameters on the degradation process was considered under defined flow conditions in the framework of the project "Boundary Temperature". With the testing rig developed in the project, the so called "Grenztemperaturanlage", the corrosion and inhibition behavior under defined boundary conditions, especially heat flux and flow conditions, can be examined in the laboratory. So, possible limiting thermal conditions can be identified for coolant or for the material to be protected. In addition, a validation of the results was carried out with the help of the FW-directive R530-2005 "A Test of the Suitability of Coolant Concentrates for Use as the Coolant in Internal Combustion Engines".
Thermische Einsatzgrenzen für die Anwendung von Kühlmittelzusätzen
2011
34 Seiten, 27 Bilder, 3 Tabellen, 33 Quellen
Conference paper
German
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