Indirekte integrierte Ladeluftkühlung – Das Know-how zweier Technologieführer zusammengeführt

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Stuttgart, September 2011 – Der Trend zum Downsizing, also die Verringerung des Hubraums bei gleicher Leistungscharakteristik, jedoch mit geringerem Verbrauch, ist einer der Hauptansatzpunkte bei der Weiterentwicklung des Verbrennungsmotors. Das dafür notwendige Ladeluftmanagement ist ein herausragendes Beispiel für das technologische Potenzial, das die Zusammenarbeit zwischen MAHLE und Behr bietet.

Downsizing bedeutet konkret Turboaufladung und damit die Notwendigkeit einer effektiven Kühlung der Ladeluft, denn heiße Ladeluft hat Nachteile, wie z. B. geringe Dichte, höhere Stickoxidbildung durch die hohe Verbrennungstemperatur, erhöhte Klopfneigung bei Ottomotoren sowie höhere thermische Belastung der Motorkomponenten.

Bislang wird die Ladeluft häufig noch direkt mit Außenluft gekühlt, d. h. sie wird nach dem Verdichter zum Frontend des Fahrzeugs geführt, durchströmt einen direkt gekühlten Ladeluftkühler und wird danach wieder zurück zum Motor geführt.

Indirekte Ladeluftkühlung hat entscheidende Vorteile
Bei der indirekten Variante wird die Ladeluft durch ein Kühlmittel gekühlt, das wiederum in einem separaten Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf durch Außenluft rückgekühlt wird. Der indirekte Ladeluftkühler kann motornah zwischen Verdichter und Drosselklappe platziert werden. Trotz der höheren Komplexität bietet die indirekte Ladeluftkühlung entscheidende Vorteile gegenüber der konventionellen direkten Kühlung:

  • Verbessertes Packaging: Der notwendige NT-Kühler kann bei gleicher Leistung kompakter ausgelegt werden und eröffnet so wichtigen Bauraum im Frontend des Fahrzeugs. Gleichzeitig werden die großvolumigen Ladeluftschläuche der direkten Ladeluftkühlung durch wesentlich dünnere Kühlmittelleitungen ersetzt. Dies erleichtert die Integration des Motors in verschiedene Fahrzeuge.
  • Geringerer Druckverlust: Aufgrund des reduzierten Volumens weist das indirekte Ladeluftsystem einen um 20 Prozent geringeren Druckverlust auf. Daraus folgen ein größerer Dichterückgewinn und ein höherer Füllungsgrad im Zylinder.
  • Größere thermische Trägheit: Bei einem plötzlichen Lastsprung, z. B. bei starker Beschleunigung auf der Autobahn, steht dem Motor wesentlich länger kühlere Luft zur Verfügung. Dies wirkt sich positiv auf die Leistung aus und zeigt sich in einem dynamischeren Ansprechverhalten des Motors.

Trotz der höheren Komplexität des Systems setzt sich die indirekte Ladeluftkühlung aus diesen Gründen auch bei den Volumenmodellen mehr und mehr durch.

Alle Vorteile noch verstärkt
Im nächsten Schritt wird die indirekte Ladeluftkühlung noch näher an den Motor gerückt: Der integrierte indirekte Ladeluftkühler ist in das Saugrohr verbaut. Damit entfallen die Ladeluftleitungen vollständig. Somit werden alle Vorteile der indirekten Ladeluftkühlung sogar noch verstärkt.

Über die nun noch kürzere Ladeluftstrecke kann der Druckverlust um satte 80 Prozent im Vergleich zur direkten Variante gesenkt werden. Ansprechverhalten, Dichterückgewinn und Packaging werden weiter optimiert. Zudem wird durch die Integration des Ladeluftkühlers in das Saugrohr auch die Fertigung wesentlich vereinfacht. So kann z. B. eine bestmögliche Dichtheit des Systems erreicht werden.

Großes Potenzial für beide Unternehmen
Im Zuge des Downsizings wird die Ladeluftkühlung immer weiter an Bedeutung gewinnen, der Anteil der indirekten Ladeluftkühlung dabei immer weiter steigen. Das neue integrierte Konzept wird sich in den nächsten Jahren weiter durchsetzen. Es zeigt beispielhaft das große Potenzial der Zusammenarbeit zwischen MAHLE und Behr. MAHLE entwickelt Saugrohre und Behr die dazu passenden Ladeluftkühler, das Know-how zweiter Technologieführer wird also zusammengeführt. So können optimal abgestimmte Lösungen aus einer Hand für diesen schnell wachsenden Markt angeboten werden.

Über MAHLE
Der MAHLE Konzern ist einer der 30 weltweit größten Automobilzulieferer. Mit den beiden Geschäftsbereichen Motorsysteme und -komponenten sowie Filtration und Motorperipherie zählt MAHLE weltweit zu den Top-3-Systemanbietern von Kolbensystemen, Zylinderkomponenten, Ventiltrieb-, Luftmanagement- und Flüssigkeitsmanagement-Systemen. Im Geschäftsbereich Industry sind die Industrieaktivitäten von MAHLE gebündelt. Dazu zählen die Bereiche Großmotoren, Industriefiltration sowie Kühl- und Klimatisierungssysteme. Der Geschäftsbereich Aftermarket bedient den freien Teilehandel mit MAHLE Produkten in Erstausrüstungsqualität. MAHLE erzielte im Jahr 2010 einen Umsatz von rund 5,3 Mrd. EUR und beschäftigte mehr als 47.000 Mitarbeiter an über 100 Produktionsstandorten und in 8 Forschungs- und Entwicklungszentren.

Über Behr
Die Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart, ist Systempartner der internationalen Automobilindustrie. Die Unternehmensgruppe ist spezialisiert auf Fahrzeugklimatisierung und Motorkühlung und zählt weltweit zu den führenden Erstausrüstern bei Pkw und Nutzfahrzeugen. Der Umsatz betrug im Geschäftsjahr 2010 ca. 3,3 Mrd. EUR. Behr beschäftigt in 9 Entwicklungsstandorten und 22 Produktionswerken sowie 10 Beteiligungsgesellschaften weltweit ca. 16.500 Mitarbeiter.

 


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MAHLE Behr Ansaugmodul mit integrierter indirekter Ladeluftkühlung

Der Trend zum Downsizing, also die Verringerung des Hubraums bei gleicher Leistungscharakteristik, jedoch mit geringerem Verbrauch, ist einer der Hauptansatzpunkte bei der Weiterentwicklung des Verbrennungsmotors. Das dafür notwendige Ladeluftmanagement ist ein herausragendes Beispiel für das technologische Potenzial, das die Zusammenar-beit zwischen MAHLE und Behr bietet.


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MAHLE Behr Schematische Darstellung der Kühlkreisläufe

Im nächsten Schritt wird die indirekte Ladeluftkühlung noch näher an den Motor gerückt: Der integrierte indirekte Ladeluftkühler ist in das Saugrohr verbaut. Damit entfallen die Ladeluftleitungen vollständig. Somit werden alle Vorteile der indirekten Ladeluftkühlung sogar noch verstärkt.