Kühler und Kühlmodule
Ganz-Aluminium Wasser- und Ladeluftkühler
Die heutigen, hohen Anforderungen an ein Kühlsystem - hohe Leistung, geringes Gewicht und Volumen, Dauerfestigkeit, umweltfreundliche Herstellung und Einsatz recyclingfähiger Werkstoffe - lassen sich am besten mit neuen Kühlerbauformen und dem Werkstoff Aluminium erfüllen.
Aluminium hat ein niedriges Gewicht, eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit, hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Außerdem kann Alu mit nur 5% der für die ursprüngliche Produktion eingesetzten Energie vollständig rezykliert werden. Aus diesen Gründen hat sich Aluminium als Kühlerwerkstoff durchgesetzt. Allerdings ist bei herkömmlichen Kühlern nur der Kühlerblock aus Aluminium, d.h. Kühlernetz (aus Kühlrohren und Wellrippen), Rohrböden und Seitenteile. Die Kühlmittelkästen sind aus Kunststoff und werden mechanisch durch Bördelverbindungen mit dem Kühlerblock verbunden.
Als Technologieführer liefert Behr einen vollständig aus Aluminium gefertigten Kühler in die Serie, der ohne die sonst üblichen Rohrböden auskommt. Dieser Kühler steht bereits heute dem Aftermarket zur Verfügung.
Vorteile des Ganz-Aluminium-Kühlers
Er ist bis zu 10% leichter als ein konventioneller Kühler, hat eine 16 bis 20 mm geringere Bautiefe und kann bis zu 12% kostengünstiger hergestellt werden. Außerdem ist der neue Kühler vollständig und als Ganzes rezyklierbar; er muss nicht vorher zerlegt werden, wie die herkömmlichen Kühler.
Bauformen
Zwei Formen des Ganz-Alu-Kühlers wurden entwickelt:
- Kühler mit einteiligen Aluminium-Sammelrohren (anstelle der bisherigen Kunststoff-Kühlmittelkästen). Diese Bauform wird bei Kühlernetzen mit Bautiefen unter 20 mm eingesetzt.
- Kühler ohne Rohrböden mit flachen Alu-Kühlmittelkästen. Diese Form kommt bei Netztiefen über 20 mm zum Einsatz.
Bei der Bauform ohne Rohrböden mit flachen Kästen gibt es im Gegensatz zu herkömmlichen Kühlern keinen Überstand; Kühlernetz und Kühlmittelkästen liegen in einer Ebene. Das ist der Grund für die geringere Bautiefe. Ein weiterer Vorteil dieses Kühlers liegt in der leichteren und wiederum Platz sparenden Integration in ein Kühlmodul aus mehreren Wärmeübertragern.
Ladeluft-Kühler
Die Ganz-Alu-Bauweise ohne Rohrböden wird auch auf Ladeluft-Kühler angewendet. Zwei Bauweisen werden unterschieden: erstens Systeme mit geringer Bautiefe (32 mm) für mittlere Ladeluft-Massenströme, zweitens Hochleistungssysteme mit Bautiefen von 50 bis 105 mm. Gegenüber einer Ganz-Alu-Bauweise mit an den Rohrböden aufgeschweißten Gusskästen konnten Bautiefe, Gewicht und Herstellkosten erheblich reduziert werden.
Mit den beiden Bauweisen lassen sich Kühlmodule herstellen, bei denen der Ladeluft-Kühler vor oder neben dem Kühlmittel-Kühler angeordnet ist. Dadurch können die jeweiligen Anforderungen an Stirnfläche, Bauraum und Kühlleistung am besten erfüllt werden. Wird in den Modulen der neue Kühlmittel-Kühler ohne Rohrböden eingesetzt, kann der vorhandene Bauraum in jedem Fall optimal ausgenutzt werden, auch wenn weitere Komponenten in das Modul integriert werden, etwa der Kondensator.
Monoblock®
Weniger Bauraumbedarf, geringere Herstellkosten und mehr Leistung: Mit dem Monoblock® bietet Behr Hella Service eine kompakte, zukunftsweisende Modullösung auf dem Markt an, die erstmals in der neuen Mercedes-Benz A-Klasse in Serie ging.
Der Monoblock® von Behr vereint zwei bisher getrennte Komponenten eines Kühlmoduls in einem Bauteil: den Klimakondensator und den Kühlmittelkühler. Die Bautiefe des Monoblocks® ist dadurch geringer als die der beiden Einzelkomponenten. Gleichzeitig ermöglicht die Kombinationslösung eine Reduzierung der Herstellkosten durch die Zusammenfassung von Fertigungsschritten.
Kondensator und Kühlmittelkühler haben bei gleichen Betriebs- bedingungen unterschiedliche Temperaturen. Ohne Gegenmaßnahmen würde dies zu unerwünschter Wärmeleitung und thermischen Spannungen führen. Zur thermischen Entkopplung sind Kühlmittelkästen und Kondensatorsammler daher voneinander getrennt. Eine spezielle Seitenteilgestaltung des Monoblocks® reduziert thermische Spannungen auf ein Minimum. Prüfstands-, Windkanal- und Fahrzeugtests haben die Wirksamkeit dieser Maßnahmen bewiesen. Durch die gemeinsame Kühlluftrippe entsteht eine gerichtete Luftströmung; Leckluft zwischen Kondensator und Kühlmittelkühler wird vermieden. Dies wirkt sich positiv auf Leistung und Druckabfall aus.
VISCO® Elektrisch angesteuerte VISCO®-Kupplungen- Besseres Kühlmittetemperaturniveau, weniger Geräusch und weniger Kraftstoffverbrauch
Zur Wärmeabfuhr bei Nkw- und starken Pkw-Motoren benötigt man neben leistungsfähigen Kühlern auch Lüfter und Lüfterantriebe, die die Kühlluft besonders effizient bereitstellen. Eine bedarfsgerechte Regelung der Kühlluftströme unter Minimierung von Geräuschentwicklung und zunehmender Leistung bewirkt eine Reduzierung beim Kraftstoffverbrauch und eine geringere Belastung der Umwelt. Bei der elektrisch angesteuerten Visco®-Kupplung von Behr wird der Kühlluftbedarf direkt über Sensoren geregelt. Ein Regler verarbeitet die Werte (für Kühlmittel-, Öl- und Ladelufttemperatur, Motorendrehzahl, Retarder, Klimaanlage u.ä.), und ein getakteter Steuerstrom leitet sie zum integrierten Elektromagneten. Das definiert geführte Magnetfeld regelt über einen Anker das Ventil zur Steuerung des internen Ölflusses. Ein zusätzlicher Sensor für die Lüfterdrehzahl schließt den Regelkreis. Dadurch erhöht sich die Dynamik der Zu- und Abschaltung des Lüfters, und eine bedarfsgerechte Kühlung verbessert Kühlmitteltemperaturniveau, Geräusch und Kraftstoffverbrauch. Der Kraftstoffverbrauch wird zusätzlich durch eine Absenkung der Lüfterleerlaufdrehzahl reduziert.
Visco®- und Elektrolüfter
Behr liefert moderne, effiziente Kunststofflüfter in allen Größen- und Leistungsklassen. Neben Axiallüftern erfüllen Düsenmantellüfter besondere Anforderungen an Geräusch, Einbausituation und Leistungsaufnahme. Bei beiden Typen konnten Wirkungsgrad und Luftleistungen mit Optimierungen wie Kalotte, Spoiler und Rampe erheblich gesteigert werden. Zur weiteren Leistungsverbesserung erprobt Behr derzeit eine neue Lüftergeneration, die den erhöhten Kühlleistungsanforderungen für EURO 4 gerecht wird. Weitere Entwicklungsziele sind dabei eine Reduzierung der Geräuschentwicklung und die Erhöhung der Festigkeit.
Für Pkw arbeitet Behr an Elektrolüftern mit Durchmessern von 280 bis 480 mm. Die Baureihe ist so abgestuft, dass sie ein breites Leistungsband abdeckt. Der Antrieb erfolgt über permanent erregte Gleichstrommotoren mit Bürsten und künftig zunehmend über bürstenlose Motoren. Die Ansteuerung wird je nach Kundenanforderung über Pulsweitenmodulierungs-Steuereinheiten oder über einfache Vorwiderstände geregelt.
