Einsatzgrenzen von Kühlmittelzusätzen in Verbrennungskraftmaschinen mit modernem Thermomanagement Grenztemperatur II
Förderinstitution: AiF/ IGF-Vorhaben
Projektnummer: 17092 N/1
Kurzdarstellung
Konzepte zur Verbrauchs- und Emissionsreduzierung von Verbrennungsmotoren, wie das intelligente Thermomanagement, erfordern eine bedarfsgerechte Regelung der mittleren Kühlmitteltemperatur, beispielsweise durch Drehzahlvariation der Wasserpumpe. Beim Starten des Motors wird das Kühlmittel im Kühlsystem zunächst nicht umgepumpt, um den Motor schneller auf Betriebstemperatur zu bringen. Dies hat jedoch zur Folge, dass das Kühlmittel lokal, an heißen Oberflächen im Motor, zu sieden beginnen kann, bevor die mittlere Solltemperatur erreicht ist. Ähnliche Bedingungen ergeben sich im Teillastbetrieb mit vermindertem Kühlmitteldurchfluss sowie beim Abstellen des Motors ohne Nachlauf der Wasserpumpe.
Wird also die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels bis hin zum Stillstand geregelt, kann die Sättigungstemperatur des Kühlmittels insgesamt überschritten werden und das Kühlmittel verdampft. Dadurch besteht die Gefahr einer thermischen Kühlmitteldegradation in Verbindung mit möglichen Ausfällungen von Kühlmittelinhaltsstoffen. Diese Tatsache und die damit verbundenen Auswirkungen hinsichtlich des Korrosions- und Inhibitionsverhaltens müssen bei der Abschaltung bzw. Drosselung der Wasserpumpe sowie bei modernen Start-Stopp-Systemen zwingend berücksichtigt werden.
Um die Auswirkungen hoher thermischer Beanspruchungen und insbesondere lokaler stationärer und instationärer Siedeprozesse in Verbindung mit vollständiger Kühlmittelverdampfung auf das Korrosionsverhalten, die Wirkweise der Schutzschichtbildung und die Langzeitstabilität von Korrosionsinhibitoren zu untersuchen, wurden die Wechselwirkungen zwischen Werkstoff und Kühlmittel mittels der bereits bestehenden „Grenztemperaturanlage“ (GTA) untersucht. Diese wurde für die Versuchsdurchführung entsprechend modifiziert und ermöglicht nunmehr auch die Durchführung elektrochemischer Untersuchungen im strömenden Kühlmittel.
Ziel war, neben der Erarbeitung begrenzender Einsatzbedingungen für Kühlmittel, außerdem die Erarbeitung eines Labor-Versuchszyklus zur Abbildung eines relevanten betriebsnahen Beanspruchungskollektivs durch zyklische Komplexbeanspruchung.