Neuartige Methode zur Bewertung des Schneeeintrags im Rohluftansaugsystem eines Automobils

In kalten und schneereichen Regionen ist es möglich, dass Schneepartikel Motorleistungsverluste bei Fahrzeugen hervorrufen. In diesen Regionen können vorausfahrende Fahrzeuge auf schneebedeckten Straßen Schneepartikel aufwirbeln. Die Motoren hinterherfahrender Fahrzeuge saugen in diesem Fall nicht nur Luft an, sondern auch Schneepartikel, welche durch den Luftfilter abgeschieden werden. Je nach Schneemenge im Luftfiltergehäuse können Leistungsverluste auftreten. Um dies zu vermeiden, führen Automobilhersteller Messungen in schneereichen Regionen durch und verbessern, falls notwendig, ihr Rohluftansaugsystem.

In dieser Arbeit wird eine numerische Simulationsmethode vorgestellt, um die in das Luftfiltergehäuse eintretende Schneemenge vorherzusagen. Basierend auf dieser Methode wurde der Schneeeintrag im Luftfiltergehäuse mit Hilfe der CFD-Software STAR-CCM+ berechnet. Weiterhin wurde die Simulationsmethode eingesetzt, um ein hinsichtlich Schnee verbessertes Rohluftansaugsystem zu entwickeln. Zur Validierung der Simulationsmethode wurden Fahrzeugmessungen auf einem natürlichen Prüfgelände in Schweden und in einer Höhenkammer der Daimler AG durchgeführt. Um für die Simulationsmethode und für die Randbedingungen der Simulationen wichtige Informationen zu erhalten, wurden die Schneepartikelgröße und die Schneemassenstromdichte auf dem Prüfgelände in Schweden, in der Höhenkammer und in einem Klimawindkanal der Daimler AG experimentell untersucht.

Der Vergleich zwischen den Fahrzeugmessungen und den Simulationsergebnissen zeigt, dass es möglich ist, mit der beschriebenen Simulationsmethode den Schneeeintrag im Luftfiltergehäuse näherungsweise zu berechnen und dass die Methode zur Verbesserung eines Rohluftansaugsystems herangezogen werden kann. Jedoch gibt es durch das eingesetzte Modell für das Partikel-Wand-Verhalten sowie aufgrund der Tatsache, dass die Partikeldichte und insbesondere die Partikelform von aufgewirbeltem Schnee nicht bekannt sind, auch Einschränkungen.