MIS GEEN ENKEL NIEUWS!

Met de gratis nieuwsbrief geeft HELLA om de twee weken informatie over alle nieuwe ontwikkelingen in HELLA Tech World

Blijf op de hoogte!
Meer informatie over onze nieuwsbrief weergeven Meer informatie over onze nieuwsbrief uitschakelen
 

Met de gratis nieuwsbrief geeft HELLA om de twee weken informatie over alle nieuwe ontwikkelingen in HELLA Tech World, bijvoorbeeld:

  • Nieuwe voertuigspecifieke reparatie-aanwijzingen
  • Technische informatie - van basiskennis tot diagnosetips
  • Productinnovaties
  • Werkplaatsrelevante marketingacties en wedstrijden

Daarvoor hoeft u alleen uw e-mailadres op te geven. Klik hier als u zich voor de nieuwsbrief wilt afmelden.

Inlaatluchtkoeling

Hier vindt u handige basiskennis en waardevolle tips over het thema inlaatluchtkoeling bij voertuigen.

Uitlaatgasturboladers brengen weliswaar meer verbrandingslucht in de cilinders. De lucht wordt tijdens de verdichting echter verwarmd en dit heeft tevens nadelen. Daarom zijn alle opgeladen motoren tegenwoordig voorzien van een intercooler. Ontdek hier de werking van dit systeem en de technische kneepjes van ontwikkelingsingenieurs om aan actuele en toekomstige eisen op het gebied van inlaatluchtkoeling te kunnen voldoen. Bovendien vindt u hier praktijk-tips voor het vervangen van een intercooler.

Belangrijke veiligheidsaanwijzing
De volgende technische informatie en praktijktips zijn door HELLA opgesteld om werkplaatsen tijdens hun werk professioneel te ondersteunen. De aangegeven informatie op deze website mag alleen door daarvoor opgeleid vakpersoneel worden gebruikt.

 

INLAATLUCHTKOELCIRCUIT: GRONDSLAGEN

De trends met betrekking tot het verhogen van het motorvermogen en downsizen leiden bij personenwagens tot een toenemend aantal “geblazen” motoren, waarbij de drukopbouw in principe met gekoelde inlaatlucht wordt gerealiseerd. Door de daardoor gerealiseerde hogere dichtheid van de inlaatlucht stijgen het vermogen en het rendement van de motor. Echter niet alleen het aantal “geblazen” motoren neemt toe, maar ook – gerelateerd aan een verplichte verdere verlaging van verbruik en emissie – de eisen aan de capaciteit van de inlaatluchtkoeling. Dit kan door een koeling van de inlaatlucht, met koelvloeistof in plaats van met lucht, worden gerealiseerd. 

 

In verband met de systeemkosten was deze technologie tot dusver voorbehouden aan de hogere prijsklasse voor personenwagens. Nieuwe ontwikkelingen maken ook een regeling van de inlaatluchtkoeling mogelijk. Hierdoor kunnen zowel de NOx-, als de HC-emissies dalen en het rendement van de uitlaatgasnabehandeling stijgen. 

 

Naast het verhogen van het koelvermogen komt er nog een eis aan de inlaatluchtkoeling bij: de regeling van de temperatuur van de motorproceslucht door regeling van de inlaatluchtkoeling. 

 

De regeling van de temperatuur is noodzakelijk door de steeds strenger wordende eisen op het gebied van de uitlaatgasnabehandeling. Daarbij speelt de temperatuur van de inlaatlucht een belangrijke rol. Zo biedt de koeling van de inlaatlucht met koelvloeistof ook voor bedrijfswagens doorslaggevende voordelen.

 

Varianten:
Luchtgekoeld en koelvloeistofgekoeld alsmede direct en indirect.

 

Taak:
Vermogenstoename van de motor door verhoging van de inlaatluchtdichtheid (meer verbrandingslucht, hoger zuurstofaandeel).

 

Eigenschappen:

  • verhoogde dynamische koelcapaciteit
  • verbetering van het motorrendement door toename van de dichtheid van de inlaatlucht
  • lagere verbrandingstemperauur, waardoor betere uitlaatgaswaarden
  • minder stikstofoxide van -40 °C tot 160 °C
  • testdruk = 20 bar met een barstdruk van 50 bar

UITLAATGASTURBOLADER: GRONDSLAGEN

Het vermogen van een verbrandingsmotor is afhankelijk van de hoeveelheid verbrande brandstof. Bij benzinemotoren heeft 1 kg brandstof 14,7 kg lucht nodig om volledig te kunnen verbranden. Dit is de zogenaamde stoëchiometrische verhouding. Het onder druk zetten van de inlaatlucht is een effectief middel om het vermogen bij verbrandingsmotoren te verhogen.

Uitlaatgasturbo-oplading
VIDEO BIJ HET THEMA

Vervanging van de intercooler na schade aan de turbolader

Vervanging van de intercooler na schade aan de turbolader.

 

00:57 min

DIRECTE EN INDIRECTE INLAATLUCHTKOELING: WERKING

Bij personenwagens stoot de toenemende behoefte aan koeling op steeds meer beperkingen in inbouwruimte onder de motorkap. Tegenwoordig domineren compacte intercoolers nog. Het probleem van de beperkte inbouwdiepte kan worden opgelost door de compacte intercooler te vervangen door een vlakke, voor de koelvloeistofradiateur gemonteerde intercooler, zoals standaard het geval is bij zware bedrijfsvoertuigen. Deze bouwvorm wordt steeds meer gebruikt. In veel voertuigen kunnen ze echter niet worden ingebouwd, omdat de nodige inbouwruimte al bezet is of de ruimte door andere eisen – zoals voetgangersbescherming – niet meer beschikbaar is. Met twee nieuwe systemen kan het conflict tussen inbouwruimte en gewenst vermogen worden opgelost: de inlaatlucht-voorkoeling en de indirecte inlaatluchtkoeling.

Directe inlaatluchtkoeling

Dankzij de nieuwe inlaatlucht voorkoeling met koelvloeistof uit het motorcircuit wordt een deel van de inlaatluchtwarmte verplaatst van de intercooler naar de koelvloeistofradiateur. Aangezien de door de vermogenstoename ontstane extra inlaatluchtwarmte door de inlaatluchtvoorkoeling wordt weggeleid, kan het concept van een blokvormige intercooler worden behouden. De inlaatlucht-voorkoeling, eveneens een compacte koeling, wordt tussen turbolader en inlaatlucht-/luchtradiateur geplaatst. Door de inlaatlucht-voorkoeling kan het vermogen van een bestaand concept duidelijk worden vergroot. Het noodzakelijke inbouwvolume van een inlaatlucht-/koelvloeistofradiateur is ongeveer 40 - 60 % van een inlaatlucht-/luchtradiateur.

De tweede mogelijkheid om het conflict tussen bouwruimte en gewenst vermogen te verhelpen, bestaat in de toepassing van de indirecte inlaatluchtkoeling.

Indirecte inlaatluchtkoeling

In personenwagens bestaat dit koelsysteem in de regel uit een compleet koelvloeistofcircuit, dat onafhankelijk is van het motorkoelcircuit. In dit circuit zijn een lagetemperatuur-koelvloeistofradiateur en een inlaatlucht-/koelvloeistofradiateur geïntegreerd. De inlaatluchtwarmte wordt eerst overgedragen aan de koelvloeistof en daarna via de lagetemperatuur-koelvloeistofradiateur afgevoerd naar de omgevingslucht. Deze radiateur is aan de voorkant van de auto ingebouwd, waar de inlaatlucht-/luchtradiateur in een gebruikelijke, luchtgekoelde inlaatluchtkoeling zit.

Omdat de lagetemperatuurradiateur aanzienlijk minder ruimte nodig heeft dan een vergelijkbare inlaatlucht-/luchtradiateur, komt er vooraan in het voertuig ruimte vrij. Bovendien zijn de dikke inlaatluchtleidingen van de voorkant van het voertuig naar de motor ook niet meer nodig. In totaal wordt het inbouwen van componenten vooraan in het voertuig duidelijk vereenvoudigd, wat voor een betere koelluchtdoorstroming door de motorruimte zorgt.

 

Vergeleken met de inlaatlucht-voorkoeling (direct) ontstaan door de indirecte inlaatluchtkoeling onderstaande positieve effecten:

  • duidelijk minder terugval in de inlaatluchtdruk
  • verbeterde motordynamiek door een lager inlaatluchtvolume
  • verhoogde dynamische koelcapaciteit
  • verbetering van het motorrendement door toename van de dichtheid van de inlaatlucht

REGELING VAN DE LUCHTTEMPERATUUR VOOR HET VERBRANDINGSPROCES IN DE MOTOR

Na een koude start en bij extreem lage buitentemperaturen tijdens het rijden, kan de intercooler beter niet worden gebruikt. Motor en katalysator bereiken dan sneller hun optimale bedrijfstemperatuur, waardoor er minder koudestart-emissies ontstaan, met name koolwaterstoffen (HC). Bij een inlaatlucht-/luchtradiateur is dit alleen mogelijk door middel van een gecompliceerde bypass aan de inlaatluchtzijde. Bij de indirecte intercooler kan de koeling van de inlaatlucht daarentegen door een eenvoudige regeling van het koelvloeistofdebiet niet alleen worden gestopt, maar kan ook de temperatuur ervan worden geregeld. Door het koelvloeistofcircuit voor de inlaatluchtkoeling te verbinden met dat voor de motorkoeling en door een intelligente regeling van de koelvloeistofdoorstroming, kan de indirecte inlaatluchtkoeling worden gebruikt om de temperatuur van de inlaatlucht te regelen. Zo kan er hete koelvloeistof van het motorcircuit of koude koelvloeistof van het lagetemperatuurcircuit door de intercooler worden gevoerd.

 

De regeling van de inlaatluchttemperatuur is belangrijk voor de nabehandeling van de uitlaatgassen door roetfilters en katalysatoren. Beide hebben, om optimaal te kunnen werken, een minimale uitlaatgastemperatuur nodig. Bij de katalysator is deze minimumtemperatuur identiek aan de starttemperatuur, bij het roetfilter aan de regeneratietemperatuur, die voor een verbranding van het verzamelde roet noodzakelijk is. Bij een gedeeltelijke belasting van de auto (stadsverkeer, stop-and-go) worden deze uitlaatgastemperaturen niet altijd bereikt. Ook in deze gevallen kan de uitstoot door het uitschakelen van de koeling of zelfs het opwarmen van de inlaatlucht worden gereduceerd, aangezien in ieder geval de temperatuur van het uitlaatgas hierdoor wordt verhoogd. Beide opties kunnen het gemakkelijkst door middel van de indirecte inlaatluchtkoeling worden gerealiseerd.

INTERCOOLER VERVANGEN: VIDEO

Vervanging van de intercooler

Vervanging van de intercooler incl. demontage en montage.

 

01:27 min

MODERN ONTWERP VOOR HOGE EISEN: WETENSWAARDIGHEDEN

Vermogensvergelijking van de nieuwe concepten

Het bereikbare vermogensvoordeel van de nieuwe concepten inlaatlucht-voorkoeling en indirecte inlaatluchtkoeling wordt aangetoond in vergelijking met de tegenwoordig gangbare compacte intercoolers alsook met de krachtigere vlakke intercoolers:

  • De inlaatluchtkoeling wordt aanzienlijk verbeterd.
  • Bij de indirecte inlaatluchtkoeling wordt de drukdaling van de inlaatlucht bovendien significant gereduceerd.

Intercoolers voor hogere eisen aan sterkte

Stijgende belastingen van de intercoolers wat betreft druk en temperaturen vragen om een nieuw ontwerp en nieuwe materialen voor de radiateurmatrix en de luchtkasten. Bij personenwagens heeft de inlaatlucht bij intrede in de radiateur tegenwoordig een temperatuur van tot wel 150 °C en een druk van 2,2 bar. In de toekomst zullen temperatuur en druk stijgen tot ongeveer 200 °C en 3 bar. Om aan deze eisen te kunnen voldoen, worden de luchtkasten gemaakt van hittebestendig kunststof. Of de intercooler, inclusief de luchtkasten, wordt compleet van aluminium gemaakt.

 

Bij bedrijfswagens zijn nog hogere belastingen te verwachten. Ten opzicht van nu 200 °C en 3 bar zijn vanwege de lagere EURO-5-emissiegrenswaarden 260 °C en tot wel 4 bar te verwachten. Door wijzigingen in de constructie van de intercoolers daalt het spanningsniveau, dat zich op basis van de drukbelasting instelt, zo ver, dat de hogere belastingen goed kunnen worden opgevangen. Een ander potentieel voor meer sterkte biedt de koelvloeistof-intercooler door zijn compacte vorm.