Motorkühlung für Pkw

Die Motorkühlung hat sich mit den weiter gestiegenen Anforderungen an Verbrauch, Emissionen und Innenraumkomfort immer mehr zum komplexen Thermomanagement gewandelt. MAHLE hat die notwendige Erfahrung und Kompetenz, um ganzheitliche Kühlkreislauflösungen für Motor, Ladeluft, Innenraumklimatisierung und Hybridkomponenten wie Elektromotor, Batterie und Leistungselektronik zu entwickeln und umzusetzen.

Komponenten, Module und Systeme zur Motorkühlung

Batteriekühlung

Die zunehmende Elektrifizierung des Antriebsstrangs gehört zu den großen technologischen Trends im Automobilbau. Für die Kühlung der Li-Ionen-Batterie und die Leistungselektronik von Hybrid- und E-Fahrzeugen müssen Temperaturen unter 40 °C realisiert werden. Um das zu erreichen, muss der Kältekreislauf aktiv in die Kühlung mit einbezogen werden – entweder direkt oder indirekt über einen Sekundärkreislauf. So entstehen neue, komplexe Kreisläufe, die die Anforderungen an die Einzelkomponenten und an die Regelung deutlich erhöhen.

Ladeluftkühlung

Eine der Hauptmaßnahmen zur Absenkung des Kraftstoffverbrauchs und somit des CO2-Ausstoßes ist die Verkleinerung des Hubraums, meist in Kombination mit einer Aufladung, um Leistung und Drehmoment zu erhalten oder zu verbessern. Mit steigendem Aufladegrad wächst die Notwendigkeit, die komprimierte Luft zu kühlen. Der Ladeluftkühlung kommt daher zunehmend eine Schlüsselrolle zu. Die jüngste Entwicklungsstufe von MAHLE ist die indirekte, im Saugrohr integrierte, kaskadierte Ladeluftkühlung, die minimale Druckverluste und erhebliche Package-Vorteile bietet. Dabei erzielt sie Ladelufttemperaturen, die durch das zweistufige Kühlverfahren nahezu das Niveau des Kühlmittels erreichen.

Kühlmittelpumpe

Das schnellere Erreichen der optimalen Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors ist einer der verbleibenden Stellhebel, um den CO2-Ausstoß von Fahrzeugen noch weiter zu reduzieren. Ein Kühlmittelstillstand unterstützt nach dem Motorkaltstart eine effiziente Aufwärmphase, da das im Motor stehende Kühlmittel die vom Motor generierte Wärme nicht sofort abführt.

MAHLE hat dazu mit der hydraulisch geregelten Kühlmittelpumpe ein System entwickelt, das durch seinen konstruktiv einfachen und robust gehaltenen Aufbau ein geringes Systemgewicht aufweist und sich an bestehenden Motorkühlkreisläufen adaptieren lässt.

Kühlmodule

Kühlmodule enthalten verschiedene Komponenten der Motorkühlung sowie den zum Klimakreislauf gehörenden Kondensator. Um einen höchstmöglichen Wirkungsgrad zu erreichen, werden sämtliche Einzelkomponenten optimal aufeinander abgestimmt. Je nach Fahrzeugkonzept können die Komponenten im Baukastenprinzip zusammengefügt werden – das reduziert den Entwicklungs-, Produktions- und Logistikaufwand.

Abgaskühler

Die neuen Abgasnormen für Pkw und Nkw mit Dieselmotoren lassen sich nicht mehr allein durch innermotorische Maßnahmen erfüllen. Eine Möglichkeit, die neuen Grenzwerte zu erreichen, ist die gekühlte Abgasrückführung (AGR). Dabei wird ein Teil des Hauptabgasstroms zwischen Motorauslass und Turbine entnommen, in einem speziellen Wärmeübertrager gekühlt und der Ansaugluft nach dem Ladeluftkühler wieder beigemischt. Dadurch sinkt die Verbrennungstemperatur im Motor und die Bildung von Stickstoffoxiden (NOx) wird reduziert. Die lasergeschweißten Abgaswärmeübertrager von MAHLE zeichnen sich durch eine sehr hohe Korrosionsfestigkeit aus.

Wir bieten auch schaltbare Abgaswärmeübertrager mit ins Kühlergehäuse integrierter Bypass-Strecke an. Um den Schadstoffausstoß konstant niedrig zu halten, setzt der Bypass die Kühlung des rückgeführten Abgases in bestimmten Fahrsituationen - z. B. während der Kaltstartphase - außer Kraft.

Niedertemperatur-Kühlmittelkühler

Bei der indirekten Ladeluftkühlung wird die Wärme vom Ladeluftkühler nicht direkt an die Umgebungsluft abgeführt, sondern über einen separaten Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf (NT-Kühlkreislauf) und einen Niedertemperatur-Kühlmittelkühler (NT-Kühler) an die Umgebung abgegeben. Der NT-Kühler der indirekten Ladeluftkühlung ist am Kühlmodul angebracht und kann bei gleicher Leistung kompakter ausgelegt werden als der direkte Ladeluftkühler, da ein Luft-Kühlmittel-Wärmeübergang stattfindet. Mit Hilfe des NT-Kühlers können optional auch eine temperaturempfindliche Li-Ionen-Batterie, deren Leistungselektronik und bald auch der Kondensator des Kältekreislaufs optimal temperiert werden.

Öl-Heiz- und Kühlsysteme

Wärmetauscher für Heiz- und Kühlmodule werden meist in Stapelscheiben-Bauweise ausgeführt und gewährleisten einen möglichst ausgeglichenen Wärmehaushalt von Schmierölen in Motor und Getriebe. Diese ermöglichen eine rasche Erwärmung des Schmierstoffs, wodurch sich der Kraftstoffverbrauch beim Kaltstart erheblich reduzieren lässt. Bei hohen Öltemperaturen verhindern Wärmetauscher die Überhitzung und damit vorzeitige Alterung des Öls und ermöglichen eine Verlängerung der Wechselintervalle.

Aktuelle MAHLE Heiz- und Kühlmodule können zusätzlich die Kanalführung, Temperaturregelung und Filterung des Kühlmittelstroms übernehmen. Durch eine optimale Kanalführung und Aufteilung des Kühlmittelstroms werden die Wärmetauscher für Motor und Getriebe sowie für Kraftstoff bedarfsgerecht mit Kühlmittel versorgt.

Kühlmittelkühler

Wichtigster Bestandteil eines Kühlmoduls ist der Kühlmittelkühler. Er besteht aus Kühlerblock und Kühlmittelkästen mit allen erforderlichen Anschlüssen und Befestigungselementen. Der Kühlerblock wird in der Regel aus Aluminium hergestellt, die Kühlmittelkästen werden entweder aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder ebenfalls aus Aluminium gefertigt.

Thermostate und Ventile

Die vielfältigen Aufgaben der Motorkühlung sind nur durch eine intelligente Regelung der anfallenden Energieströme realisierbar. So müssen verschiedene Systeme und Motorkomponenten bedarfsgerecht mit Kühlmittel versorgt werden – in modernen Systemen sogar auf unterschiedlichen Temperaturniveaus und in verschiedenen Kühlkreisläufen. Intelligente Regelsysteme von MAHLE, wie zum Beispiel Kennfeldthermostate, sorgen hier für eine bedarfsgerechte, exakte Temperaturregelung und damit für einen effizienteren Betrieb, verringerten Verbrauch, weniger Verschleiß und reduzierte Emissionen.

Elektrische Kühlmittelpumpen

Basierend auf einem modularen Design bietet MAHLE eine 12V Pumpe mit einer maximalen Leistungsaufnahme von 450 Watt und eine 48V Pumpe mit bis zu 1kW elektrischer Leistungsaufnahme.

Durch den individuell regelbaren Kühlmittelfluss mit geringen mechanischen Verlusten, erreichen unsere Kunden signifikante Reduzierungen im Kraftstoffverbrauch und bis zu 5% geringere Schadstoffemissionen (CO2).

Der in der Pumpe verbaute bürstenlose Elektromotor und das Lagerkonzept sorgen zudem für einen wartungsfreien Betrieb mit hoher Zuverlässigkeit und die direkt gekühlte Elektronik erlaubt eine maximale Leistungsausbeute.

Elektrische Kühlmittelpumpe