OEM & Lieferant Ausgabe 2/2019 - OEM & Supplier 2/2019 by VEK Publishing

72 Abgasrückführung Wohltemperiert: Die nächste Generation von CFC AGR-Kühlern Von José A. Grande (Technology Transfer Group Manager), Manuel J. Dieguez (Senior Product Engineer), Julio A. Carrera (Senior Product Engineer), Felix Lopez (Senior Product Engineer), BorgWarner Emissions Systems in Vigo (Spanien) BorgWarners neue Generation von Abgasrückführungskühlern (AGR) mit kompaktem schwebendemKern (Compact Floating Core, CFC) und einem flexiblen, wassergekühlten und direkt in den inneren Kern integrierten thermischen Dämpfer überzeugt mit ihrer hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischen Belastungen sowie dem verringerten Einfluss von interstationären Motorzuständen. AGR-Systeme für Nutzfahrzeuge Allgemein betrachtet handelt es sich bei AGR-Systemen um eine Technologie für zylin- derinterne Emissionskontrolle zur Reduktion der NO X -Bildung. Das Funktionsprinzip basiert auf der Rückführung eines Teils der Abgase in die Zylinder, wo er mit Ansaugluft gemischt und anschließend dem Verbrennungsprozess zugeführt wird. Durch die harten Betriebs- bedingungen und die lange Lebensdauer von Nutzfahrzeugen sind die Anforderungen an die Haltbarkeit von AGR-Systemen beson- ders hoch. Deshalb konzentrieren sich die Konstrukteure im Entwicklungsprozess von AGR-Kühlern be- sonders auf die Lebensdauer. Um alltäglichen Belastungen standzuhalten, müssen die Teile bis zu 1,5 Millionen Kilometer oder 20.000 Stunden in einer Umgebung bei den maximal in Dieselmotoren erreichbaren Temperaturen oder bei Erdgassystemen (CNG) sogar bei 800 °C einsatzfähig sein. Um diese hohen An- forderungen zu erfüllen, hat BorgWarner eine Lösung mit schwebendem Kern, CFC genannt, entwickelt, die viele Spezifikationen erfüllt und auch unter den widrigsten Bedingungen funktioniert. Eine weitere Herausforderung war es, diese Systeme für verschiedene An- wendungen im volumenbegrenzten Nutzfahr- zeugsegment anpassbar zu konstruieren, um die Kosten zu senken. Neben gewöhnlichen Dieselanwendungen wurden jedoch auch al- ternative Kraftstoffe wie Erdgas betrachtet. Die AGR-Kühlerfamilie verfügt über mindes- tens vier Standardausführungen (Abbildung 1), die bei einem Gasdurchfluss zwischen 50 und 100 Prozent betrieben werden können. Hohe Wärmebeständigkeit Wenn das Kühlmittel siedet, kann dies meh- rere Gründe haben. In solchen Situationen kann die hohe thermische Belastung des Küh- lers zu vorzeitiger Bauteilermüdung führen. Dennoch stellt die Bildung kleiner Bläschen auf der heißen Oberfläche der Kernkomponenten, auch als Keimsieden bezeichnet, generell kein Problem dar. Auf Grundlage langfristiger Er- fahrungswerte auf diesem Gebiet kann ge- sagt werden, dass sich die meisten Bereiche mit einem erhöhten Siederisiko in unmittel- barer Nähe des abgasseitigen Endes und der inneren Rohre befinden. Um Filmsieden zu verhindern, müssen um alle Abschnitte des Kühlerkerns adäquate Kühlmittelströme si- chergestellt werden. In einem ersten Schritt wurden im Entwicklungsprozess für jedes der vier Standarddesigns die schlechtesten Betriebsbedingungen hergestellt. Anschlie- ßend wurde auf Grundlage dieser Daten das Kühlungskonzept entwickelt. Eines der Er- Bilder: © BorgWarner Abbildung 1: Vier Standardausführungen von CFC-AGR-Kühlern Abbildung 2: Optimierung des Kühlmittelsystems