Thermomanagement: Weniger Verbrauch, weniger CO2-Emissionen

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    • Thermomanagement: Weniger Verbrauch, weniger CO2-Emissionen

      22.09.2014 (schon etwas älter)

      MANN+HUMMEL wrote:

      Thermomanagement: Weniger Verbrauch, weniger CO2-Emissionen


      MANN+HUMMEL auf der IAA Nutzfahrzeuge 2014


      CO2-Footprint und Kraftstoffeinsparung – die Fahrzeughersteller treiben die Optimierung von Nutzfahrzeugmotoren weiter voran. MANN+HUMMEL kommt den Bedürfnissen seiner Kunden nach geringem Kraftstoffverbrauch mit intelligenten Konzepten zum Thermomanagement entgegen. Die Lösungen des Systemlieferanten machen Einsparungen von 3 bis 5 Prozent möglich.


      [Blocked Image: https://www.mann-hummel.com/uploads/pics/Oelmodul_mit_Oelzentrifuge_01.jpg]Ludwigsburg/Hannover, 23. September 2014 - In der Transportbranche zählt jeder Cent.
      Ein wichtiger Punkt beim Betrieb eines Lkw ist der Kraftstoffverbrauch.
      So wirkt sich jedes Prozent, das ein Transportunternehmer einspart,
      unmittelbar auf seinen wirtschaftlichen Erfolg aus. Das Thermomanagement hilft ihm,
      den Kraftstoffverbrauch zu senken, indem es die inneren Reibungsverluste im Motor verringert.


      Ölmodul mit Ölzentrifuge


      Das Motoröl stellt durch seine Zähflüssigkeit jeder Motorbewegung einen Widerstand gegenüber.
      Hebt man die mittlere Öltemperatur von heute um die 90 Grad Celsius auf 100 bis 105 Grad an, sinkt diese Viskosität spürbar ab, der Motor läuft leichter. Dies führt zu Kraftstoffeinsparungen von 3 bis 5 Prozent. Auch beim Kaltstart bringt das Vorteile: Der Motor erreicht in der verbrauchsintensiven Anlaufphase seine Betriebstemperatur schneller – auch das spart wiederum Kraftstoff.

      Die von MANN+HUMMEL entwickelten Systeme und Ventile für das Thermomanagement halten die Öltemperatur durch intelligentes Schalten im definierten Bereich. Mithilfe dieser Schaltstrategie lassen sich die CO2-Emissionen von Nutzfahrzeugen um 2 bis 3 Gramm pro Kilometer verringern.
      Das Thermomanagement von MANN+HUMMEL leistet damit einen Beitrag, um die gesetzlichen Emissionsvorgaben nach EURO VI zu erfüllen.

      Für die Regelung des Ölkreislaufs setzt MANN+HUMMEL in seinen Ölmodulen thermostatgesteuerte Schaltventile mit einem sehr präzisen Schaltpunkt ein.
      Der Grund: Bei einer Öltemperatur von 105 Grad Celsius ist der Abstand zur Versagensgrenze des Motoröls viel kleiner als bei 90 Grad.
      Die eingesetzten Wachsdehn-Elemente halten den definierten Schalttemperaturbereich sehr exakt ein und sorgen dafür, dass bei der entsprechenden Temperatur sofort der Kühler zugeschaltet wird. Darüber hinaus zeichnen sich die Ventile durch einen hohen Hub aus. Das ermöglicht große Strömungsquerschnitte, die für einen geringen Druckverlust erforderlich sind.

      Einen erweiterten Leistungsumfang besitzt der von MANN+HUMMEL entwickelte zweistufige Thermostat, der aus zwei hintereinander geschalteten Wachs-Aktuatoren besteht. Der eine leitet bei niedriger Temperatur das Aufheizen des Öls ein, der andere verhindert bei heißem Öl ein Überschreiten der kritischen Temperatur. Alle Systeme verfügen über eine Sicherheitsfunktion, die auch im Fehlerfall eine zuverlässige Funktion des Motors bewirkt.
      Wie die Zukunft des Thermomanagements aussehen kann, zeigt MANN+HUMMEL mit einem elektronisch gesteuerten, noch exakteren aktiven Schaltventil, das bislang in einer Pkw-Applikation eingesetzt wird.

      Das Know-how von MANN+HUMMEL steckt vor allem in der Gesamtabstimmung dieser Systeme für eine bestimmte Motorapplikation. Über die Konstruktion hochwertiger Ventile hinaus zählt es zu den Kernkompetenzen des Systemlieferanten, die Einzelkomponenten zu einem sicher und wirtschaftlich arbeitenden Gesamtsystem zusammenzufassen, das höchste Anforderungen erfüllt: ein System, das filtriert, Thermomanagement betreibt und über 1,5 Millionen Kilometer einwandfrei arbeitet.

      Bei der IAA Nutzfahrzeuge wird auf dem Stand von MANN+HUMMEL die Funktionsweise des Thermomanagements anschaulich demonstriert: Zum einen zeigt er ein Thermostatventil in einer vergrößerten Bauform, bei dem die Besucher die Schaltbewegungen und die Ölströme genau beobachten können, zum anderen ein Ölmodul, in das ein Thermostatventil integriert ist.
      Quelle: mann-hummel.com/de/mann-filter…b14c010cf77f4ba7484bd4673
    • Das ist zwar aus 2014, aber absolut aktuell und interessant.

      Anstatt ein dünneres Öl zu verwenden, wird hierbei einfach die Betriebstemperatur des Öles erhöht, um die Viskosität zu verringern.

      Sehr klare Worte: "Der Grund: Bei einer Öltemperatur von 105 Grad Celsius ist der Abstand zur Versagensgrenze des Motoröls viel kleiner als bei 90 Grad."

      Und das nennt sich dann "Thermomanagement".....dieses kontinuierlich im Grenzbereich arbeitet.

      CO2-Reduzierung um jeden Preis und auf Kosten des Endverbrauchers.
    • Hallo Tequila009,

      Ähnliches hat VW schon 2002 eingeführt. Damals war das Zweikreis-Kühlsystem neu und es wurde dazu verwendet, das Temperaturniveu im Motorblock höher zu halten als im Kopf.

      Zitate aus SSP 296 zum FSI-Motor erster Generation (1.4 FSI und 1.6 FSI in Polo, A2, Golf, Bora, A3):


      VW wrote:


      Das Kühlsystem ist als Zweikreis-Kühlsystem ausgeführt. Dabei erfolgt eine getrennte Kühlmittelführung
      mit unterschiedlichen Temperaturen durch den Zylinderblock und den Zylinderkopf. Gesteuert wird die
      Kühlmittelführung durch zwei Thermostate im Kühlmittelregler-Gehäuse. Eins für den Zylinderblock und
      eins für den Zylinderkopf.

      ...

      Das Zweikreis-Kühlsystem hat folgende Vorteile:
      - Der Zylinderblock wird schneller aufgeheizt, weil das Kühlmittel bis zum Erreichen von 105° C im
      Zylinderblock verbleibt.
      - Eine geringere Reibung im Kurbeltrieb durch das höhere Temperaturniveau im Zylinderblock.
      - Eine bessere Kühlung der Brennräume durch das geringere Temperaturniveau im Zylinderkopf.
      Dadurch wird eine bessere Füllung bei geringerer Klopfgefahr erreicht.

      Ich muss sagen das erscheint mir logisch und sinnvoll. Bei mir hats auf mittlerweils 425.000 km gut funkioniert.

      Grüße
      Stefan
    • Ja, es kommt bei sowas sehr drauf an, bis zu welche Temperaturen man das Öl erhitzen lässt.
      Eine Öltemperatur von über 100°C bei normaler Fahrweise finde ich nicht gut.
      Das Öl altert dadurch schneller, baut schneller ab und eben die Visko ist geringer als bei z.B. 90°C.

      Maßnahmen um den Motor zügig auf Betriebstemperatur zu bringen sehe ich ganz klar positiv.
    • An den Stellen, an denen normalerweise 90°C anliegen.
      Es geht mir dabei einfach um die allgemeine Erhöhung von über 10°C, egal wo genau.

      Wenn es im Lager zuvor z.B. 110°C waren, sind es dann nun >120°C.
    • bin ja schon einige 2.0 T(F)SI gefahren....

      die EA113 mit Zahnriemen, Direkteinspritzung und K03/K04 Ladern lasse ich mal außen vor, weil nie selbst gefahren

      aber, ein 2008er EA888 im Scirocco mit Steuerkette, IHI Lader, dazu reine Direkteinspritzung, aber ohne "dieses" Thermomanagement lief mit ca 95° Öl und eigentlich so gut wie nie über 100°.
      seine "Macken":
      - verkokter Einlass -> wohl durch DI
      - immer viel Kraftstoff im Öl -> durch DI und meist Öl-Temp unter 100°
      - Verbrauch nie unter 8,8 L bei ca 200 PS
      - brauchte gefühlt länge um Kühlmitel (auch Heizung) und Öl richtig auf Temperatur zu kommen
      - Longlife Öl war überhaupt kaum fahrbar, lief raus wie Wasser und war schlichtweg am Ende, Festintervall Öle und angepasstes Intervall funktionierte besser, aber obige Punkte waren nicht "weg zu kriegen"
      - um das Öl nicht vollends Platt zu machen, waren und sind sehr kurze Intervalle nötig, dennoch wird regelmäßig die chemische/mechanische BEDI Reinigung fällig

      aktuell, ein 2017er EA888 Generation 3 im Audi S3, ebenfalls Steuerkette, andere IHI Lader (IS38), kombinierte Saugrohr- und Direkteinspritzung, mit diesem Thermomanagement läuft, je nach Öl und Last eigentlich immer über 100°
      seine "Macken":
      - Einlass ist sauber (dank zusätzlicher Saugrohreinspritzung)
      - laut "Geruch" kein bis wenig Kraftstoff im Öl
      - Verbrauch bei ca 8 L mit ca 310 PS und Allrad (!) - der Vorgänger ein GTI mit 230 PS (Front) und gleichem Motor, kleiner Lader (IS20) war bei gleicher STrecke sogar mit 7,x L zu fahren
      - sehr schnell "warm" (Kühlmittel & Heizung)
      - Longlife Öl ist absolut brauchbar, in kurzen Intervallen sowieso, aber man kann es auch länger fahren (ausreizen würde ich das lange Intervall aber trotzdem nicht!)


      natürlich sind solche Innovationen den niedrigeren Emissionen und der Verbrauchsreduzierung geschuldet, aber ich glaube bzw ich weiß aus eigener Erfahrung, dass VW/Audi damit wirklich gut klar kommt

      daher sehe ich die höheren Öl-Temperaturen als absolut unkritisch und sogar eher als förderlich für die Öl-Qualität -> schaut euch mal eine GOA von einem 6er GTI (EA888 Gen.1) im Vergleich zum 7er GTI/R bzw. Audi S3 u.a. (EA888 Gen.3) an.
      - viel weniger Kraftstoff
      - geringerer Abfall der Heißvisko
      - selbst LL-Öl in gut gewählten Intervallen liefert TOP (!) Verschleißwerte
      - kenne bislang keine Analyse, wo das Öl "fertig" war bei den aktuellen Motoren, bei den älteren kenne ich Analysen, da denkt man drüber nach, den Motor "neu" zu machen, weil irgendwas im kritischen zustand sein muss

      im Falle von VW/Audi kann ich auch bestätigen, dass das Thermomanagement auch gefühlt sehr sauber arbeitet, denn je nach eingefülltem Öl und Lastanforderung, bleiben die Temperaturen immer (!) in einem sehr konstanten und "kleinem" Fenster
      -> bei den alten Motoren lagen eigentlich meist um 96° an, bei richtig Volllast und wenn man auch mal auf den Track ging, war es kein Problem an die 130° zu kommen, teilweise bis zur Leistungsrücknahme durchs Motorsteuergerät
      -> bei den neuen Motoren liegt man eher so um 105° (im Winter und je nach Strecke und Öl etwas weniger, aber immer bei knapp 100°) und habe ich es noch nicht geschafft, über 117° zu kommen;
      interessant dabei, der S3 oder auch der Golf R mit 300 bzw. 310 PS (großer Lader etc) laufen unter Volllast nochmal ein paar Grad kühler als die kleinere Ausbaustufe wie im GTI, vermutlich nicht zuletzt wegen des größeren Ladeluftkühlers.

      und mal am Rande angemerkt....
      wenn die KV100 so als "Grahl" zur Bewertung für die Qualität eines Öls herangezogen wird, dann kann es doch nicht "schlimm" sein, wenn man das Öl in diesem Fenster "bewegt" ;)

      EDIT:
      1. das obige System von MANN+HUMMEL ist für Nutzfahrzeugmotoren und im Ölkreislauf
      2. VAG verwendet ein vermutlich "ähnlich arbeitendes Thermomodul" innerhalb des Kühlmittelkreislaufs in dem wiederum der "aktive" Motorölkühler integriert ist
    • Hmm, einen reinen DI mit einem DI+SRE bezüglich Kraftstoffeintrag zu vergleichen, ist schon etwas problematisch um darauf auf die Öltemperatur zu schließen.

      Auch was die 96°C bis 130°C unter hoher Last angeht, sehe ich hierbei einfach das Thermomanagement selbst, statt eine grundlegende heißere Auslegung diese sich bei relativ konstanten 105-117°C bewegt.
      Denn man kann es ja auch so steuern, dass es unter hoher Last nur bis z.B. 110°C ansteigt.
      Das ist alles nur eine Frage der technischen Umsetzung und Regelung.

      Interessant wäre aber klar die Frage, ob ca. 105°C als Standard-Temperatur in der Praxis dauerhaft wirklich vorteilhafter als 95°C wären, also abgesehen vom CO2-Kram. :überleg:
      Einerseits gibt es natürlich eine bessere Ausdampfung von Kondenswasser und Kraftstoffeintrag.
      Andererseits wird das Öl aber thermisch mehr belastet (VI-Polymere, Verkokung, einige Additivarten).

      So grundlegend ist das schon ein interessantes Thema.
      Man bräuchte da mal Ergebnisse von Testläufen unter identischen Bedingungen wie eben Einspritzanlage und so.


      AndiG wrote:

      wenn die KV100 so als "Grahl" zur Bewertung für die Qualität eines Öls herangezogen wird
      Nein, wird sie keinesfalls.
      Die Heißviskosität wird hier klar als reine Viskositäts-Auslegung gesehen, und nicht als Qualitätsmerkmal.
    • leider gehst du auf die GOA nicht ein, denn diese sind nun mal bei den neuen Motoren "besser" als bei den alten....und reichen mir als "Nachweis" für den Praxis-Nutzen

      -> ergo, hat die neue Auslegung was positives gebracht.

      Natürlich spielt dabei nicht nur das Thermomanagement eine Rolle, sondern natürlich auch die Kombi-Einspritzung.
      Aber, hier greifen viele einzelne Evolutions-Stufen und im Gesamtpaket mit absolut positivem Effekt.
      Nur durch die Kombi-Einspritzung wären solche Öl-Analysen nicht möglich, denn spätestens bei Vollast, wird auch aus dem "neuen" ein reiner DI ;)
    • AndiG wrote:

      im Falle von VW/Audi kann ich auch bestätigen, dass das Thermomanagement auch gefühlt sehr sauber arbeitet, denn je nach eingefülltem Öl und Lastanforderung, bleiben die Temperaturen immer (!) in einem sehr konstanten und "kleinem" Fenster
      Ja das funktioniert schon sehr gut. Bei meinem liegen zwischen Sommer und Winter nur um die 2 Grad Differenz.
      BMW M135i LCI RWD (N55) :rav: SSL 0W40
      Astra H Innovation 1.8 (Z18XER) : :kroon: + :rav: + :aroi: im Blend1
      Golf 4 TDI (ALH) :rav: NDT 5w-40

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      GÖA Kroon PolyTech 5W-40
    • hatte in meinem Beitrag nicht so genau differenziert

      aber ich kann bestätigen, der Unterschied zwischen Sommer und Winter ist wirklich sehr (!) gering!

      und selbst der „Hub“ , also das Fenster zwischen unterster und oberster Temperatur im Betrieb (wenn er mal durchgewärmt ist) ist deutlich kleiner als bei früheren Motorgenerationen.

      und genau auf Basis dieses geringeren Hubs, behaupte ich, dass sowohl Motor als auch Öl sogar „entlastet“ werden, wenngleich die Temperatur-Mitte sogar höher ist!
      aus der Elektrotechnik (Halbleiter) weiß ich, dass der „Materialverschleiss“ größer ausfällt, je größer der tatsächliche Hub ist
    • Dann ist das Thermomanagement sehr gut arbeitend und sauber konstruiert. :daumen:

      Dies ist jedoch von einer allgemein höheren Temperatur-Auslegung zu trennen.
      Das Eine hat ja nichts mit dem Anderen zu tun.
    • AndiG wrote:

      und selbst der „Hub“ , also das Fenster zwischen unterster und oberster Temperatur im Betrieb (wenn er mal durchgewärmt ist) ist deutlich kleiner als bei früheren Motorgenerationen.


      Ja, da sind sind es "schon" um die 7 Grad, also zwischen Rollen bei minimaler Last und Vollast, aber auch nur bis die DME eingeregelt hat. Wohlgemerkt Öltemperatur.


      Tequila009 wrote:

      Dann ist das Thermomanagement sehr gut arbeitend und sauber konstruiert.

      Dies ist jedoch von einer allgemein höheren Temperatur-Auslegung zu trennen.
      Das Eine hat ja nichts mit dem Anderen zu tun.
      Genau. Die Regelung ist sehr schnell.

      Hier ein paar Werte:


      108 °C = Economy-Betrieb
      104 °C = Normalbetrieb
      95 °C = High-Betrieb
      90 °C = High-Betrieb und Regelung durch den Kennfeldthermostat

      "...die Temperaturerhöhung begünstigt
      also den geringeren Kraftstoffverbrauch im niedrigen Lastbereich.
      Im Betrieb ”High und Regelung durch den Kennfeldthermostat”
      möchte der Fahrer die optimale Leistungsentfaltung des Motors
      nutzen. Dazu wird die Temperatur im Zylinderkopf auf 90 °C
      abgesenkt. Diese Absenkung bewirkt einen besseren
      Füllungsgrad, was zu einer Drehmomenterhöhung des Motors
      führt. Das Motorsteuergerät kann nun, an die jeweilige
      Fahrsituation angepasst, einen bestimmten Betriebsbereich
      regeln. Somit ist es möglich, über das Kühlsystem Einfluss auf
      Verbrauch und Leistung zu nehmen..."
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    • eine höhere Temperaturauslegung ist aber nur möglich, wenn das Thermomanagement entsprechend arbeitet, weil nur so ist gewährleistet, dass der Motor und damit auch die Betriebsflüssigkeiten nicht außerhalb der Spezifikation betrieben werden; halt nahe der Versagengrenze (wenngleich Öl mit 105Grad davon nocht weit entfernt ist) aber „unter Kontrolle“!

      das Thema wird mit der Elektromobilität nochmal viel kritischer, weil die Bauteile der Leistungselektronik penibel im vorgegebenen Temperaturfenster betrieben werden müssen
    • Ja, nur ich kann solch ein präzises Thermomanagement doch auch mit 95°C unter Normalbetrieb und max. 110°C mit hoher Beanspruchung verwenden.

      Die geregelten Temperaturen sind doch völlig unabhängig davon.
      Als Beispiel könnte man dieses sehr gute Thermomanagement auch auf min. 60°C und max. 70°C Öltemperatur realisieren.
      Das ist dann doch nur eine Frage der Auslegung, wie z.B. mit den Viskositäten eines Öls. Das ist frei "einstellbar", wie man es gerne hätte.
    • eine solche Öltemperatur wäre vermutlich zu gering...

      - die Materialien im Umfeld hätten damit einen zu großen Hub untereinander -> Ausdehnung und Diffundierung etc
      - Öl und Kühlmittel sind heutzutage voneinander abhängig und auch hier muss zu Koeffizient der Werte zueinander passen
      - die Betriebsmittel brauchen eine vorgegebene Temperatur, um für sich gesehen effektiv zu sein -> Pumpbarkeit, Viskosität, Ausdehnung, Additivwirksamkeit

      und natürlich gehört dazu auch die innermotorische Reibung woraus schließlich die Emissionsminderung folgt
    • Das war doch nur ein Beispiel, um die Unabhängigkeit der gewünschten Temperatur mit einem gut funktionierendem Thermomanagement aufzuzeigen.
      Ich hätte auch 30°C bis 40°C schreiben können, spielt keine Rolle.
    • ....das verstehe ich jetzt nicht...

      die Temperaturen sind doch gerade vom Temperaturmanagement abhängig?!?!?

      damit schafft man es doch erst, die einzelnen Temperaturen in den Griff zu bekommen und in eine Abhängigkeit zueinander innerhalb vorgegebener Referenzwerte einzusteuern.
    • Nein.
      Wie exakt ein Thermomanagement arbeitet, hat ja nichts damit zu tun, auf welche Temperaturen ich es auslege.

      Nehme z.B. mal ein einfaches Thermostat.
      Dieses kann man auf die unterschiedlichsten Temperaturen auslegen. Dies wiederum hat nichts mit seiner Genauigkeit der Arbeit zu tun.
      Mit hochwertigen Dehnungskörpern kann man ein schnell reagierendes Thermostat herstellen, und genauso umgekehrt.
      Jedoch völlig unabhängig, ob es schon bei 60°C öffnen soll, oder erst bei 90°C.
    • ja und..... was spricht dagegen, das gesamte Thermomanagement so arbeiten zulassen, dass das Öl im Normalbertrieb bei knapp über 100 Grad C liegt und dann einen geringen Hub hat?

      auch das Kühlmittel arbeitet zumindest bei den VAG Motoren in dem Temperaturbereich, also meist bei ca 100 Grad C, der Hub ist aber größer, als der des Öls und die Temperaturschwankungen im Bereich sind deutlich „aktiver“
      (im Kombininstrument verharrt die Anzeige für die Kühlmitteltemperatur im Betrieb bei 90 Grad C, wenngleich beim auslesen und auch beim loggen mit diversen Methoden ein Hub von locker 25 Grad im Bereich von 90 bis 115 Grad absolut üblich ist...)

      The post was edited 1 time, last by AndiG ().