Untersuchungen zur Effizienz- und Leistungssteigerung von Omnibusklimaanlagen

Die Klimaanlage im Omnibus ist der Nebenverbraucher mit dem größten Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch und, dadurch bedingt, größter Verursacher zusätzlicher Emissionen des Fahrzeugantriebs. Daneben entweichen aus Omnibusklimaanlagen erhebliche Mengen von Kältemittel, welche in vielen Fällen den klimaschädlichen Stoffen zugehören. Die vorliegende Arbeit untersucht Maßnahmen und Konzepte zur Effizienz-und Leistungsverbesserung von Omnibusklimaanlagen. Mit Hilfe dieser Verbesserungsmaßnahmen und -konzepte sollen Möglichkeiten für eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs aufgezeigt werden. Weiterhin werden in diesen Untersuchungen verschiedene Kältemittel betrachtet und evaluiert, da die Verwendung alternativer oder natürlicher Kältemittel das Treibhausgaspotenzial verringert. Das im Rahmen dieser Arbeit entworfene und implementierte Gesamtfahrzeugmodell wird im ersten Teil der Arbeit vorgestellt. Hierbei werden ebenso die klimatisch unterschiedlichen Fahrszenarien mit transienten Randbedingungen auf Basis realer Fahrstrecken definiert. Im anschließenden zweiten Teil der Arbeit werden mit Hilfe des Gesamtfahrzeugmodells und auf Grundlage der unterschiedlich definierten klimatischen Einsatzszenarien die folgenden Schwerpunkte für Verbesserungsmaßnahmen und -konzepte untersucht: •Verbesserung der Förderleistungsvariabilität des Kältemittelverdichters •Reduktion des Verdampferleistungsbedarfs durch raumluftgüteorientierte Umluftratenführung •Strategien für eine energetisch günstige Kältemittelunterkühlung •Strategien zur dynamischen Adaption des Kältemittelhochdrucks •Kältemittelentspannung mit Ejektor •Maßnahmen-und Konzeptsynthesen aus den vorangegangenen Untersuchungen Im Rahmen dieser Untersuchungen werden einerseits das derzeit in Omnibusklimaanlagen konventionell eingesetzte Kältemittel R-134a und andererseits die alternativen Ersatzkältemittel R-445A und R-1234yf eingesetzt und bewertet. Zusätzlich wird neben den synthetischen Kältemitteln der Einsatz eines natürlichen Kältemittels anhand von R-744 (CO2) untersucht. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen dabei auf, dass der aktuelle Stand der Technik im Bereich der Omnibusklimatisierung bedeutende Potenziale zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs sowie zur weiteren Leistungsoptimierung aufweist. Mit Hilfe der durchgeführten Gesamtfahrzeuguntersuchungen werden Kraftstoffeinsparungen von bis zu 7% und Verbesserungen der Verdampferleistung von bis zu 21% ermittelt.