Die Wärmeableitung der Strömung im Motorraum. Fallstudie BMW 4.4L V8 F
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Diese Arbeit stellt die Studie zur Wärmeableitung der Strömung im Bereich des Motorraums vor. Die Daten wurden in Echtzeit mit einer Wärmebildkamera bei unterschiedlichen Fahrzeugeinsatzarten erfasst. Die nach den Tests erzielten Ergebnisse erlauben die Festlegung optimaler Parameter…
Die Fallstudie richtete sich auf die Fahrzeuge aus Drift-Wettbewerben, da die Bedingungen und die spezifische Dynamik des Driftens zu einer schlechten Luftzirkulation durch den für die Kühlung bestimmten Motorraum führen, wodurch die Wärmeabfuhr zusätzlich erschwert wird. Die Wärmestrahlung und die heiße Luft aus dem Kühler des Motors erwärmen den Luftfilter und das Ansaugrohr zusätzlich. Die angesaugte Luft wird ebenfalls erwärmt, wodurch ihre Dichte sinkt und die Motorleistung in der warmen Jahreszeit geringer ausfällt. Die Temperaturen von Luftfilter und Ansaugrohr schwanken in diesem Fall je nach Geschwindigkeit des Fahrzeugs zwischen 60 und 85 ̊C.[3]
2. BEDINGUNGEN UND MESSUNGEN Es wurden vergleichende Messungen im Motorraum durchgeführt, die sich auf die Außenflächen des Luftfilters, des Ansaugkrümmers und auf die Wärmequellen (den Motorkühler, den Ladeluftkühler, den Motor und den Ölkühler) konzentrierten. Untersucht wurden zwei Wettbewerbsfahrzeuge mit identischen Motoren mit einem Hubraum von 4,4 l V8, BMW, die jeweils mit einem anderen Luftfilter ausgestattet waren, und zwar wie folgt: -1. Variante (Abb. 1; Abb. 2) Super-Ansaug-Luftfilter YXV, dynamisches Lufttransfersystem (SDTA) und ein integriertes thermisches Leitblech; -2. Variante (Abb. 3; Abb. 4) Sport-Luftfilter [4]. 2.1. Super-Ansaug-Luftfilter YXV Der Super-Ansaug-Luftfilter YXV (Abb. 1) ist multifunktional; das technische Problem, das er löst, ist das Ansaugen und die Erhöhung der Luftgeschwindigkeit mit dem Ziel, das für die Versorgung des Verbrennungsmotors verfügbare gefilterte Luftvolumen zu vergrößern [1].
2.2. Dynamisches Lufttransfersystem – SDTA Das dynamische Lufttransfersystem (Abb. 1) bezeichnet eine Vorrichtung, die dazu bestimmt ist, Luft von außerhalb des Motorraums auf den Sport-Luftfilter und den klassischen Filter zu leiten, um eine laminare Strömung zu erzielen, die auf den Luftstrom und das Absinken seiner Temperatur konzentriert ist, um den volumetrischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors zu erhöhen [1].
2.3. Integriertes thermisches Leitblech Das technische Problem, das das integrierte thermische Leitblech löst (Abb. 2), ist der Schutz des Ansaugkrümmers und des Luftfilters vor der Wärmestrahlung, die vom Motorkühler und vom Motor selbst ausgeht [1].
3. THERMOGRAFISCHE MESSUNGEN DER WÄRMESTROMABFUHR Im Folgenden werden die vergleichenden Temperaturmessungen im Motorraum (Übersicht) an der Außenfläche des Luftfilters und des Ansaugrohrs für beide oben genannten Varianten dargestellt. Mit der Wärmebildkamera lassen sich die vom Wärmetransfer beeinflussten Bereiche als Folge der Wärmeabfuhr durch den Motorraum hervorheben. Die Messungen wurden durchgeführt, als die Drift-Fahrzeuge die Strecke verließen
Die angesaugte Luft wird erwärmt, wodurch ihre Dichte sinkt; die Motorleistung fällt vor allem in der warmen Jahreszeit ab, die registrierten Leistungsverluste betragen bis zu 20 %.
Die Temperaturen der Luftfilter und des Ansaugrohrs unterscheiden sich in diesem Fall je nach Geschwindigkeit des Fahrzeugs zwischen 60 und 85 ̊C [3].
Die Wärmestromabfuhr hängt von den folgenden konstruktiven Parametern des Luftfilters und des Ansaugrohrs ab:
-verwendete Materialien -äußere Architektur und Oberfläche Die erzielten Ergebnisse sind in Abbildung 8 dargestellt.
3. ENDERGEBNISSE UND SCHLUSSFOLGERUNGEN
Am Ende der Messungen lässt sich feststellen, dass das Fahrzeug, das mit dem Super-Ansaug-Luftfilter YXV, dem dynamischen Lufttransfersystem (STDA) und dem integrierten thermischen Leitblech (Variante 1) ausgestattet ist, im Bereich des Luftfilters und auf der Außenfläche des Ansaugrohrs niedrigere Temperaturen aufweist als dasselbe Modell, das nur mit dem Sportfilter (Variante 2) ausgestattet ist (Abbildung 8).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch die umgesetzten Lösungen bei Variante 1 die Ansaugluft im Ansaugkrümmer eine um bis zu 30 % niedrigere Temperatur aufweist.
Die Senkung der Ansauglufttemperatur führte zu einer Verbesserung des Füllungsgrades der Motorzylinder und vermeidet so das Auftreten von Überhitzungserscheinungen im Ansaugkrümmer, die bei Motoren von Drift-Fahrzeugen häufig auftreten.
Verfasst von: Lektor Ing. Dr. Corneliu BIRTOK-BĂNEASĂ (Assoziierte Autoren: Politehnica-Universität Temeswar, Fakultät für Ingenieurwesen Hunedoara)
