Projekte
VHE-P - Variable High Efficiency Pump
Kurzbeschreibung (Deutsch)
Ziel des Vorhabens war die Entwicklung und Erprobung einer stufig schaltbaren Wasserpumpe für Nutzfahrzeugmotoren zur Minimierung des Kraftstoffverbrauchs. Die Aufhebung der starren Kopplung von Kurbelwelle und Wasserpumpe ermöglicht primär eine direkte Einsparung durch eine bedarfsgerechte Steuerung der Wasserpumpendrehzahl und somit der Leistungsaufnahme durch die Wasserpumpe. Durch die Symbiose der beiden Komponenten Wasserpumpe und Schaltgetriebe zu einem System wurde eine konstruktive Gesamtlösung erarbeitet, welche die komplette Integration der Schaltfunktion in den Gehäusebauraum einer Serienwasserpumpe vorsah. Der nach dieser Konzeption gefertigte Prototyp der schaltbaren Wasserpumpe wurde umfangreichen Funktionstests an einem Versuchsmotor auf einem hochdynamischen Motorenprüfstand unterzogen. Bei diesen Tests konnte die Prinziptauglichkeit und Standfestigkeit der gewählten Konstruktion unter Beweis gestellt werden.
Ein wichtiger Schwerpunkt des Vorhabens lag in der Erarbeitung und Optimierung von Einflussparametern auf die Betriebsstrategie einer schaltbaren Wasserpumpe um maximale Verbrauchsvorteile zu erreichen. Mit einem speziellen Prüfaufbau zum motordrehzahl-unabhängigen Antrieb der Wasserpumpe wurde durch die gleichzeitige Erfassung von Bauteiltemperaturen im Zylinderkopf der Kühlleistungsbedarf des Versuchsmotors unter definierten Bedingungen bestimmt. Auf Grundlage dieser Ergebnisse konnte in einer simulierten Rundstreckenfahrt am hochdynamischen Prüfstand ein Verbrauchseinsparpotenzial von 1,7% einer mit dem externen Wasserpumpenantrieb simulierten schaltbaren Wasserpumpe unter Anwendung einer temperaturgeführten Betriebsstrategie nachgewiesen werden.
Die Ergebnisse dieses Projektes zeigten, dass die im realen Fahrzeug erzielbaren Einsparungen sehr stark von Umgebungsbedingungen, wie z.B. der Außentemperatur und Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig sind. Die genaue Abstimmung der Kühlkreislaufkomponenten definiert letztendlich die mögliche Effizienzsteigerung eines optimierten Kühlkreislaufes. Die schaltbare Wasserpumpe stellt dabei nur einen Teil des gesamten Systems dar, wobei eine entsprechende Betriebstrategie nicht losgelöst von den anderen Komponenten entwickelt werden kann. Vielmehr ist es gelungen die entsprechenden Einflussparameter und Zusammenhänge zu bestimmen, welche bei Verwendung einer schaltbaren Wasserpumpe zu größter Effizienz führen.
Das für die schaltbare Wasserpumpe vorgesehene zukünftige Einsatzgebiet sind in erster Linie Nutzfahrzeugmotoren im Transportbereich. Der Einsatz des Prototyps der schaltbaren Wasserpumpe im Versuchsfahrzeug ist problemlos möglich. Ein Serienstart innerhalb der nächsten fünf Jahre ist das Grundziel bei der Weiterführung der im Forschungsprojekt begonnenen Entwicklung.
Ein wichtiger Schwerpunkt des Vorhabens lag in der Erarbeitung und Optimierung von Einflussparametern auf die Betriebsstrategie einer schaltbaren Wasserpumpe um maximale Verbrauchsvorteile zu erreichen. Mit einem speziellen Prüfaufbau zum motordrehzahl-unabhängigen Antrieb der Wasserpumpe wurde durch die gleichzeitige Erfassung von Bauteiltemperaturen im Zylinderkopf der Kühlleistungsbedarf des Versuchsmotors unter definierten Bedingungen bestimmt. Auf Grundlage dieser Ergebnisse konnte in einer simulierten Rundstreckenfahrt am hochdynamischen Prüfstand ein Verbrauchseinsparpotenzial von 1,7% einer mit dem externen Wasserpumpenantrieb simulierten schaltbaren Wasserpumpe unter Anwendung einer temperaturgeführten Betriebsstrategie nachgewiesen werden.
Die Ergebnisse dieses Projektes zeigten, dass die im realen Fahrzeug erzielbaren Einsparungen sehr stark von Umgebungsbedingungen, wie z.B. der Außentemperatur und Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig sind. Die genaue Abstimmung der Kühlkreislaufkomponenten definiert letztendlich die mögliche Effizienzsteigerung eines optimierten Kühlkreislaufes. Die schaltbare Wasserpumpe stellt dabei nur einen Teil des gesamten Systems dar, wobei eine entsprechende Betriebstrategie nicht losgelöst von den anderen Komponenten entwickelt werden kann. Vielmehr ist es gelungen die entsprechenden Einflussparameter und Zusammenhänge zu bestimmen, welche bei Verwendung einer schaltbaren Wasserpumpe zu größter Effizienz führen.
Das für die schaltbare Wasserpumpe vorgesehene zukünftige Einsatzgebiet sind in erster Linie Nutzfahrzeugmotoren im Transportbereich. Der Einsatz des Prototyps der schaltbaren Wasserpumpe im Versuchsfahrzeug ist problemlos möglich. Ein Serienstart innerhalb der nächsten fünf Jahre ist das Grundziel bei der Weiterführung der im Forschungsprojekt begonnenen Entwicklung.
Zeitraum
01.07.2008 - 31.12.2010
Art der Finanzierung
Drittmittel
Projektleiter
- Herr Prof. Dr.-Ing. Hans Zellbeck
Finanzierungseinrichtungen
- Sächsischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr (SMWA)
- Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)
Kooperationspartnerschaft
national
Externe Kooperationspartner
- MBM Maschinen- und Metallbau GmbH & Co. KG, - (Deutschland)
Website zum Projekt
Zugeordnete Profillinie
Energie, Mobilität und Umwelt
Relevant für den Umweltschutz
Ja
Relevant für Multimedia
Nein
Relevant für den Technologietransfer
Ja
Schlagwörter
CO2-Emission
Berichtsjahr
2008