Thermostate Wahler Lösungen im Dialog. Produkte für das Abgas- und Temperaturmanagement.
Temperaturmanager im Einsatz Spezialisten für unterschiedliche Regelkreise Wischwasser G Wischwasserregler 7 Wischwassertank Ansaugluft Kraftstoff E Kraftstoffregler 6 Tank F Ansaugluftregler Motor-/Getriebeöl C D Motorölthermostat Getriebeölregler 4 Getriebe 5 Ölfilter Kühlwasser A B Kühlwasserthermostat AGR-Thermostat 1 Wasserkühler 2 Wasserpumpe 3 AGR-Kühler 2 3
Mit unterschiedlichen Anforderungen bezüglich Reaktionsgeschwindigkeit und Durchsatzmenge steuern verschiedene Thermostat-Varianten die Temperaturen des Kühlmittelkreislaufs des Motor- und Getriebeöls des Kraftstoffs der Lade- und Ansaugluft usw. Die temperaturabhängige Kühlmittelsteuerung Made by Wahler. Die Entwicklung des Verbrennungsmotors erhielt 1928 einen entscheidenden Impuls: Durch den Einsatz eines Thermostats konnte eine höhere Stufe der Zuverlässigkeit, Standfestigkeit und Leistungsfähigkeit erreicht werden. Diese Entwicklung hatte Wahler erkannt und bot bald eigene, patentierte Thermostat-Lösungen an. Das Funktionsprinzip der temperatur - abhängigen Steuerung von Kühlmittelströmen hat sich millionenfach bewährt und wird bis heute mit Erfolg eingesetzt. Vom Thermostat zum Temperaturmanagement Lösungen von Wahler. Die Forderung nach weniger Treibstoffverbrauch, geringeren Schadstoffemissionen, Reduzierung des Gewichts und Steigerung der Leistung hat in der Vergangenheit zu einer enormen Verbesserung des Wirkungsgrades von Verbrennungsmotoren geführt. Daran ganz entscheidend beteiligt sind die laufend verbesserten Regelorgane, mit denen sich die Wärmeströme im Motor und der Peripherie zunehmend präziser steuern lassen. Die Orientierung an den jeweiligen Anforderungen gibt unseren Kunden die Möglichkeit, die zahlreichen thermodynamischen Prozesse im und am Motor zugunsten weiterer Leistungsverbesserungen noch exakter zu steuern. Dabei hat jede Thermostat-Variante ihren bevorzugten Einsatzbereich. Auf diese Weise haben sich die drei unten dargestellten Thermostat-Gruppen mit speziellen Ei genschaften herausgebildet. Thermostat-Gruppen Wachsthermostate Elektrisch angetriebener Thermostat Konventioneller Thermostat Beheizter Thermostat (Kennfeldthermostat) Regelart temperaturgeregelt temperatur- und kennfeldgeregelt temperaturunabhängig geregelt Öffnungstemperatur fest eingestellt bedingt variabel frei wählbar Auslegungskriterium ausgelegt auf Worst-Case- Beanspruchung flexibles und schnelles Ansprechverhalten schnelles Ansprechverhalten und hohe Flexibilität
Konventionelle Wachsthermostate Bewährtes Prinzip ständig aktuell Vorteile der konventionellen Wachsthermostate auf einen Blick: Erprobtes Produkt Geringer Bauraumbedarf Produktion in großen Stückzahlen Vorgegebene Öffnungstemperatur Kostengünstiges Produkt 4 5
Wachsthermostate Millionenfach bewährt und nach wie vor im Einsatz. Das Herzstück des Wachsthermostats ist das Arbeitselement. Hierbei handelt es sich um ein druckfestes Gehäuse, welches mit einem speziellen Wachs gefüllt ist. Nach dem Anlassen des Motors erwärmt sich die Kühlflüssigkeit und das Wachs verflüssigt sich bei einer vorgegebenen Temperatur. Dabei dehnt es sich aus und wirkt in dem Gehäuse auf einen Stift, der als Arbeitskolben dient. Dieser wird aus dem Gehäuse gepresst und öffnet über ein Tellerventil den Kühlmitteldurchfluss, so dass der Motor im optimalen Temperaturbereich gehalten wird. Unterschreitet das Kühlmittel die vorgegebene Öffnungstemperatur wieder, drückt eine Feder den Teller und den Stift in die Ausgangslage zurück, der Kühlkreislauf ist unterbrochen. Aus der Verflüssigung des Wachses folgt ein Arbeitsbereich von 12 C bis 15 C. Durch die entsprechende Konstruktion des Thermostats lässt sich das Wachselement jedoch an unterschiedliche Regelbereiche anpassen, wodurch Thermostate mit einem Öffnungsbereich von 0 C bis 120 C realisierbar sind. Damit können alle strömenden Medien in verschiedenen Einsatzfällen zuverlässig und kostengünstig im optimalen Betriebsbereich gehalten werden. Teller-/Ringschieber- Thermostate Sollen große Durchflussmengen, z.b. bei hubraumstarken PKW- und NKW- Motoren geregelt werden, stoßen die Tellerventile an ihre technischen Grenzen. Hier sorgen Ringschieberthermostate für einwandfreie Funktion und steuern Durchflussmengen bis 40 m 3 /h, unabhängig von der anliegenden Druckdifferenz. Die wasserseitig verwendeten Komponenten des Ringschieber-Thermostats sind bei Wahler seit mehr als 20 Jahren im Serieneinsatz. Bauprinzip Wachselement Arbeitszustand konventioneller Wachsthermostat Regelbereich konventioneller Wachsthermostat
Beheizte Wachsthermostate Erweitertes Prinzip für ökologisches Fahren Vorteile der beheizten Wachsthermostate im Überblick: Erweiterung des Funktionsbereichs durch variable Öffnungstemperatur Schnelle Ansprechzeit durch mögliche Bestromung Verbessertes Motormanagement zum Wohle der Umwelt Optimale Kompatibilität zum konventionellen Thermostat 6 7
Elektrisch beheizte Thermostate (Kennfeldthermostate) Flexibel und wirtschaftlich. Die Kühlleistung in leistungsoptimierten, modernen PKW-Motoren erfordert Thermostate mit einem breiteren Arbeitsbereich als der herkömmliche Wachsthermostat. Deshalb hat Wahler den Kennfeldthermostat entwickelt. Diese Weiterentwicklung bietet zum einen nach wie vor die Möglichkeit der Erhitzung des Wachses durch das Kühlmittel, zum anderen dessen zusätzliche elektrische Beheizung. Mit dieser Kombination kann der Temperaturdifferenzbereich deutlich größer ausgelegt werden. Das heißt, dass die elektrische Beheizung des Arbeitselements bei bestimmten Belastungssituationen des Motors ausgelöst wird. Diese sind über Parameter definiert und in einem Kennfeld des elektronischen Motormanagements hinterlegt. Die elektrische Beheizung bewirkt die frühzeitigere Öffnung des Kühlmittelkreislaufs in Situationen stark erhöhter Leistungsanforderung. Je nach Voreinstellung kann auf diese Weise der Motor beispielsweise im Teillastbereich mit ca. 100 C bis 110 C heißer als bisher üblich gefahren werden. Daraus ergibt sich ein Verbrauchsvorteil von 1 % bis 2 %. Bei Volllast wird die Temperatur auf ca. 80 C abgesenkt, wodurch sich die Leistung speziell das Drehmoment messbar um ca. 2 % bis 3 % steigern lässt. Quasi als Nebeneffekt wird durch die Veränderung der Kühlmitteltemperatur auch die Klimaanlage in einem günstigeren Temperatur bereich gefahren und damit die Klimatisierung der Fahrgastzelle verbessert. Drei-Teller-Thermostat Die Überlegungen, die Warmlaufphase eines Verbrennungsmotors weiter zu verkürzen, führte bereits in den 70er Jahren zur Idee eines Drei-Teller-Ventils. Aber erst durch die Kombination mit dem beheizten Thermostaten wurden Reaktionszeiten erreicht, welche lokale Überhitzungen des Gesamtsystems sicher vermeiden. Nach dem Anlassen des Motors wird zunächst jegliche Strömung des Kühlmittels unterbunden, um den Motorblock schnell auf die optimale Arbeitstemperatur zu bringen. Erst wenn diese erreicht ist, gibt der untere Teller nach und nach den kleinen Kühlkreislauf frei. Nähert sich das gesamte System der definierten Öffnungstemperatur, folgt auch der obere Teller der Abwärtsbewegung und öffnet den großen Kreislauf in Richtung Kühler. Eine weitere Erhöhung der Kühlwassertemperatur führt dazu, dass der untere Teller den Bypass-Kanal komplett verschließt und den gesamten Kühlmittelstrom über den Motorkühler leitet. Bauprinzip Drei-Teller-Thermostat Arbeitszustand beheizter Wachsthermostat Regelbereich beheizter Wachthermostat
Elektrisch angetriebene Thermostate Freier Zugriff für die Regelelektronik Überblick der Vorteile elektrisch angetriebener Thermostate: Freie Regelung ohne Temperaturabhängigkeit Maximal möglicher Funktionsbereich Realisierung der jeweils idealen und frei definierbaren Verstellgeschwindigkeit Ausnutzung aller Möglichkeiten des modernen Temperaturmanagements 8 9
Wird die Stromzufuhr des Thermostaten unterbrochen, sorgt eine Rückstellfeder dafür, dass der Kühlmittelstrom zum Kühler gelenkt und somit die Küh lung des Motors sichergestellt wird. Elektrisch angetriebene Thermostate Bausteine des Motormangements. Der elektrisch angetriebene Thermostat steigert die Flexibilität des Kühlsystems im Vergleich zum beheizten Thermostat auf ein Optimum. Hier sind die Kriterien, nach welchen der Kühlmittelstrom geregelt werden soll, frei wählbar. Die Temperatur des Kühlmittels kann noch besser den Erfordernissen der Motorkühlung und/oder der Fahrzeugklimatisierung angepasst werden. Zur Verkürzung des Warmlaufs lässt sich die Kühlmitteldurchströmung reduzieren oder sogar unterbinden. Die Funktion des Drehschieber-Thermostats Die Gestaltung des Drehschiebers zusammen mit dem speziellen, von Wahler entwickelten Dichtungskonzept ermöglicht die flexible Regelung des Wasserstroms vom Unterbinden bis zur stufenlosen Regelung der Durchströmung im Bypass- und im Kühlerbetrieb. Die spezielle Dichtung stellt bei allen Betriebsbedingungen sicher, dass die Leckagewerte wirksam und dauerhaft gehalten werden. Der Antrieb wird den höchsten technischen Anforderungen gerecht. Der kontaktlos arbeitende, bürstenlose Motor bietet größtmögliche Verschleißfestigkeit. Die berührungslosen Hall Sensoren stellen die Positionsgenauigkeit sicher. Zudem ist die Regelelektronik des Drehschiebers diagnosefähig, d.h. der Thermostatzustand lässt sich über die Diagnoseschnittstelle auslesen. Eine Fail-Safe-Feder gewährleistet, auch hier, dass der Drehschieber im stromlosen Zustand oder bei Stromausfall die Ausgangsposition einnimmt und so die Motorkühlung erhalten bleibt. Bauprinzip Drehschieber-Thermostat Arbeitszustand Drehschieber-Thermostat Regelbereich elektrisch angetriebener Thermostat
Ausblick Mit den Erfahrungen von Heute das Morgen gestalten Forschung und Entwicklung im Hause Wahler: Kompetenter Enwicklungspartner unserer Kunden Moderne Entwicklungsmethoden Serienerprobung aller Systeme im eigenen Haus Automobiltechnik durch Innovationen weiterentwickeln 10 11
Normen, Sicherheits- und Umweltvorschriften über Jahrzehnte gewachsen. So können wir jederzeit für Kunden überall auf der Welt aktiv sein. Wahler Systemkompetenz Die Zukunft definieren Ziele unserer Entwicklung. Die laufende Entwicklung neuer Fahrzeuggenerationen und Motoren hat auch stets neue, durchdachte Lösungen des jeweiligen Temperaturmanagements zur Folge für uns die ständige Herausforderung, auch künftig die Automobiltechnik mitzugestalten. Voraussetzungen für die effiziente Produktentwicklung. Durch die weltweite Zusammenarbeit mit Partnern der Automobilindustrie ist das Verständnis für internationale Märkte, deren Eigenarten und Anforderungen gemäß gesetzlicher Bestimmungen, Um die hohe Wahler-Produktqualität sicherzustellen, setzen wir in der Produktentwicklung auf leistungsfähige, computergestützte Programme von 3D-CAD über die Strömungsberechnung bis zur FEM (Finite Elements Method). Diese sichern nicht nur die präzise Umsetzung in der Fertigung, sondern erlauben schon im Vorfeld umfangreiche Simulationen und Analysen. Mit einem eigenen Motorprüfstand sind wir in der Lage, jederzeit die Funktionsfähigkeit unserer Produkte zu testen und in Dauerbelastungstests ihre Alltagstauglichkeit zu überprüfen. Abgasrückführung inklusive. Durch die fortwährende, intensive Beschäftigung mit dem Gesamtsystem Motor haben wir uns generelles Know-how erworben. Damit erstellen wir zukunftsweisende und konzeptionell ausgereifte Lösungen für die Regelung strömender Medien im Motor, ganz gleich, ob Wasser, Öl, Kraftstoff oder Luft. Deshalb ist Wahler auch innovationsführend im kompletten System der Abgasrückführung (AGR): Pneumatische und elektrische AGR-Ventile, AGR-Bypassklappen, elektrische Drosselklappen und flexible metallische Leitungen aus Edelstahl. Als Systemund Entwicklungspartner der weltweiten Automobilindustrie verfügen wir auch in diesem Bereich über anerkannte und richtungsweisende Lösungen. Simulation von Druckverlust und Strömungsgeschwindigkeit am Ringschieber Gesamtheitliche Erprobung am Motorprüfstand Systemlösung mit allen Komponenten zur Abgasrückführung
Gustav Wahler GmbH u. Co. KG Hindenburgstraße 146 73730 Esslingen Germany Fon: +49 711 3152-0 Fax: +49 711 3152-210 E-mail: info@wahler.de Internet: www.wahler.de