DE102004022836A1

DE102004022836A1 - Verfahren zur Bestimmung der Lage jeweils wenigstens einer Lufteinlass- und einer Luftauslassöffnung eines motorraumnah in ein Kraftfahrzeug einzubauenden Kraftfahrzeugscheinwerfers sowie Kraftfahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102004022836A1
Application number: DE102004022836A
Authority: DE
Inventors: Stepan Senin
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-05-08
Filing date: 2004-05-08
Publication date: 2005-12-01

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Lage jeweils wenigstens einer Lufteinlass- und einer Lauftauslassöffnung eines motorraumnah in ein Kraftfahrzeug einzubauenden Kraftfahrzeugscheinwerfers, umfassend ein Scheinwerfergehäuse mit jeweils wenigstens einer Lufteinlass- und Luftauslassöffnung, wobei auf das Scheinwerfergehäuse während der Fahrt des Kraftfahrzeugs eine von der Verbausituation im Motorraum abhängige Luftströmung einwirkt, wobei durch numerische Simulation die Luftströmung zum Scheinwerfergehäuse bei wenigstens einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der vorgegebenen Verbausituation ermittelt und die Luftdruckverteilung am Gehäuse bestimmt wird, wobei die wenigstens eine Lufteinlassöffnung in einem Gehäusebereich hohen Luftdrucks und die wenigstens eine Luftauslassöffnung in einem Bereich niedrigen Luftdrucks angeordnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lage jeweils wenigstens einer Lufteinlass- und einer Luftauslassöffnung eines motorraumnah in ein Kraftfahrzeug einzubauenden Kraftfahrzeugscheinwerfers, umfassend ein Scheinwerfergehäuse mit jeweils wenigstens einer Lufteinlass- und Luftauslassöffnung, wobei auf das Scheinwerfergehäuse während der Fahrt des Kraftfahrzeugs eine von der Verbausituation im Motorraum abhängige Luftströmung einwirkt.

In üblichen Kfz-Scheinwerfern sind Belüftungsöffnungen vorgesehen, über die ein Luftaustausch zwischen dem Scheinwerfergehäuseinneren und dem Motorraum stattfindet, um über diese Luftzirkulation ein Beschlagen der Scheinwerferscheibe mit Kondenswasser zu vermeiden. Diese Feuchtigkeit wird dem Scheinwerfer, der nicht vollständig dicht ist, von außen zugeführt. Auch die zugeführte Belüftungsluft enthält einen gewissen Feuchtigkeitsanteil. Je feuchter die Umgebung ist, beispielsweise bei Fahren auf nasser Straße, nach einer Motorwäsche oder beim Parken über Nacht, umso mehr Luftfeuchtigkeit kann sich im Scheinwerferinneren ansammeln, so dass es zu einer Betauung kommt. Dies ist unerwünscht und wird vom Fahrzeuginhaber oft als Mangel angesehen. Wenngleich über die Luftzirkulation über die Belüftungsöffnungen ein gewisser Abbau der kondensierten Feuchtigkeit während der Fahrt erreicht wird, kann häufig eine 100%-ige Enttauung nicht erreicht werden. Üblicherweise wird die Auswahl der Lage der Belüftungsöffnungen einmal festgelegt und nach Bau eines Prototypen überprüft. Änderungen sind nur sehr schwer vorzunehmen, da für jede Änderung ein eigener Prototyp gebaut werden muss.

Insgesamt ist die Belüftung von Kraftfahrzeugscheinwerfern zur Vermeidung von Betauungseffekten verbesserungswürdig.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine zielgerichtete, in einer besseren Belüftung des Kraftfahrzeugscheinwerfers resultierende Lagebestimmung der Lufteinlass- und Luftauslassöffnungen ermöglicht.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch numerische Simulation die Luftströmung zum Scheinwerfergehäuse bei wenigstens einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der vorgegebenen Verbausituation ermittelt und die Luftdruckverteilung am Gehäuse bestimmt wird, wobei die wenigstens eine Lufteinlassöffnung in einem Gehäusebereich hohen Luftdrucks und die wenigstens eine Luftauslassöffnung in einem Bereich niedrigen Luftdrucks angeordnet wird.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Luftzufuhr vom Motorraum zum Scheinwerfergehäuse abhängig von der Verbausituation, also der Umgebung um das Scheinwerfergehäuse abhängig ist. Bekanntlich sind im Motorraum eine Vielzahl von Aggregaten und Elementen untergebracht, wobei sich keine symmetrische Verteilung im Bereich des rechten wie des linken Scheinwerfers ergibt. Aus der Verbausituation und der sich hieraus ergebenden Geometrie resultiert eine sehr eigenwillige Luftströmung zum jeweiligen Kraftfahrzeugscheinwerfer hin, die von den Strömungswegen, die die Anordnung der einzelnen Aggregate zulässt, abhängt.

Erfindungsgemäß wird nun zur Bestimmung der Lage der Einlass- und Auslassöffnungen simulativ die Verbausituation nachgebildet und ausgehend von wenigstens einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit simuliert, wie die Strömungsverhältnisse im Motorraum zum Kraftfahrzeugscheinwerfergehäuse hin sind. Aus den Strömungsvorgängen wird die Luftdruckverteilung an der Außenseite des Gehäuses ermittelt und in Abhängigkeit davon die Lage der Öffnungen bestimmt. Um ein möglichst hohes Druckgefälle zwischen einer Ein lass- und einer Auslassöffnung zu realisieren, wird erfindungsgemäß eine Lufteinlassöffnung in einem Gehäusebereich vorgesehen, wo sich aufgrund der Anströmung ein hoher Luftdruck einstellt, während eine Luftauslassöffnung in einem Bereich sehr niedrigen Anströmdrucks angeordnet wird. Hieraus ergibt sich ein hohes Zirkulationsvolumen durch den Scheinwerfer, das einer wirksamen Enttauung förderlich ist.

Zweckmäßig ist es, wenn die numerische Simulation unter Berücksichtigung der von im Motorraum angeordneten Lüftern, insbesondere Motorlüftern und/oder Kühlerlüftern erzeugten Luftströmung durchgeführt wird. Im Rahmen der Simulation ist es zweckmäßig, weitgehend alle Lufteinträge in den Motorraum bzw. Luftbewegungen im Motorraum zu erfassen. Nachdem im Motorraum bekanntermaßen ein oder mehrere Lüfter vorgesehen sind, die ihrerseits zu einer erzwungenen Luftumwälzung zusätzlich zu der aus der Fahrt selbst resultierenden Luftströmung führen, ist die Berücksichtigung der lüfterseitig erzeugten Luftströmung sehr zweckmäßig.

Wenn es das Simulationsergebnis zulässt, sollte unter Berücksichtigung des Simulationsergebnisses zur Druckverteilung die wenigstens eine Lufteinlass- und Luftauslassöffnung an im Wesentlichen diagonal gegenüberliegenden Bereichen des Gehäuses und/oder in der Nähe für die Belüftung kritischer Bereiche, insbesondere eckiger Bereiche des Scheinwerfergehäuses angeordnet werden. Das heißt, ausgehend von der Kenntnis der Druckverteilung kann in Abhängigkeit der konkreten Scheinwerfergeometrie und bekannter kritischer Gehäusebereiche die Öffnungspositionierung optimiert werden.

Insgesamt lässt das erfindungsgemäße Verfahren eine weitgehend optimierte Bestimmung der Öffnungpositionen zu, um einen möglichst guten Enttauungseffekt zu realisieren. Vorteilhaft ist insbesondere die Möglichkeit, individuell für jeden Kraftfahrzeugscheinwerfer die Öffnungspositionen zu bestimmen, nachdem die Strömungsverhältnisse bedingt durch die Verbausituation im Bereich des rechten und des linken Kraftfahrzeugscheinwerfers jeweils unterschiedlich sind.

Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung ferner einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zum motorraumnahen Einbau in ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Scheinwerfergehäuse mit jeweils wenigstens einer Lufteinlass- und Luftauslassöffnung, wobei auf das Scheinwerfergehäuse während der Fahrt des Kraftfahrzeugs eine von der Verbausituation im Motorraum abhängige Luftströmung einwirkt. Ein solcher Kraftfahrzeugscheinwerfer zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die wenigstens eine Lufteinlassöffnung in einem Gehäusebereich mit hohem einwirkenden Luftdruck und die wenigstens eine Luftauslassöffnung in einem Gehäusebereich mit niedrigem einwirkenden Luftdruck angeordnet ist. Die jeweilige Positionierung wird zweckmäßigerweise über das eingangs beschriebene Verfahren bestimmt.

Weiterhin kann wenigstens eine Lufteinlass- und/oder Luftauslassöffnung für einen linken und einen rechten Scheinwerfer unterschiedlich angeordnet sein, insbesondere an der näher an einem fahrzeugseitigen Kühler gelegenen Seite des Gehäuses, und/oder für den jeweiligen rechten und linken Scheinwerfer unterschiedlich ausgelegt sein, insbesondere bezüglich der Größe und/oder Anzahl. Das heißt, es erfolgt eine von der Anordnung des Scheinwerfers am Fahrzeug selbst abhängige Anordnung der Öffnungen bzw. Auslegung derselben hinsichtlich Größe/Anzahl.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die wenigstens eine Lufteinlass- und Luftauslassöffnung an im Wesentlichen diagonal gegenüberliegenden Bereichen des Gehäuses und/oder in der Nähe für die Belüftung kritischer Bereiche, insbesondere eckiger Bereiche des Scheinwerfergehäuses angeordnet sind.

Vorteilhaft ist es ferner für die Erzeugung einer möglichst großen Luftzirkulation im Scheinwerfer über die Belüftungsöffnungen, wenn am Scheinwerfergehäuse konstruktive Elemente vorgesehen sind, die der Belüftung förderlich sind, und über die gegebenenfalls gegebene, simulationsmäßig ermittelte Druckdifferenzen noch vergrößert werden können, wodurch sich auch niedrigere Enttauungszeiten ergeben. Hierzu können am Scheinwerfergehäuse Aus- und/oder Einbuchtungen und/oder Stege und/oder Stufen und/oder Verformungen und/oder in der Nähe der Belüftungsöffnungen Verrundungen und/oder Riffe, insbesondere in Form kreisförmiger Luftleitungen vorgesehen sein. Denkbar sind also sämtliche Elemente oder geometrischen Ausprägungen insbesondere im Bereich der Belüftungsöffnungen, die aus strömungstechnischer Sicht – ausgehend von der simulativ ermittelten Luftdruckverteilung bzw. Anströmung – förderlich sind.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine Teilansicht eines Kraftfahrzeugs,

2 eine Prinzipdarstellung des Motorraums eines Kraftfahrzeugs nebst den Fahrzeugscheinwerfern,

3a – 5d verschiedene sich aus der Druckverteilung am Scheinwerfergehäuse ergebende Möglichkeiten zur Anordnung einer Lufteinlass- und einer Luftauslassöffnung, und

6a – 6c verschiedene Ausführungsbeispiele für Strömungsleitelemente im Bereich einer Lufteinlassöffnung.

1 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung ein Kraftfahrzeug 1 im Bereich der Frontpartie. Gezeigt sind mehrere die bei der Fahrt resultierende Anströmung darstellende Pfeile. Die anströmende Luft tritt dabei von unten, der Seite wie auch durch etwaige Öffnungen in der Verkleidung, z. B. im Bereich des Motorraumdeckels, des Kühlers, der Scheinwerfer etc. in den Motorraum ein. Hieraus resultiert eine Luftzirkulation im Motorraum, wobei ein gewisser Strömungsanteil zum Gehäuse des linken und rechten Kraftfahrzeugscheinwerfers strömt. Dies ist in 2 exemplarisch dargestellt. Gezeigt ist das Kraftfahrzeug 1 aus 1 in Form einer Aufsicht mit dem rechten Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 und dem linken Kraftfahrzeugscheinwerfer 3. Dargestellt sind ferner diverse im Motorraum 4 befindliche Aggregate 5 beliebiger Art, über die die Verbausituation dargestellt werden soll. Gezeigt sind ferner zwei Kühler lüfter 6, über die Luft zum Motor zur Kühlung desselben geblasen wird, wie durch die Pfeile dargestellt ist. Ersichtlich ergibt sich aus der Verbausituation und der in den Motorraum von außen eintretenden sowie innerhalb des Motorraums über die Lüfter 6 umgewälzten Luft eine Strömung zu den Scheinwerfern 2, 3 von der Rückseite her hin, das heißt, das Scheinwerfergehäuse 7 bzw. 8 des jeweiligen Scheinwerfers 2, 3 wird vom Motorraum 4 her angeströmt.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, unter Berücksichtigung der im Simulationsmodell möglichst dem Realfall entsprechenden Verbausituation im Motorraum des Kraftfahrzeugs die Strömungsverhältnisse im Motorraum zu den jeweiligen Scheinwerfergehäusen 7, 8 hin zu simulieren und die lokalen Druckverhältnisse über die Gehäusefläche, soweit sie über die Motorraumluft angeströmt wird, zu bestimmen. Die Simulation erfolgt in Bezug auf eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, z. B. 50 km/h oder 80 km/h, wobei natürlich die insbesondere von außen zugeführte Umgebungsluft abhängig von der Fahrgeschwindigkeit ist, so dass sich die Strömungsverhältnisse geschwindigkeitsindividuell ermitteln lassen können. Natürlich besteht die Möglichkeit, für verschiedene Fahrgeschwindigkeiten separate Simulationen vorzunehmen, um mehrere geschwindigkeitsindividuelle Druckverteilungsprofile aufzunehmen und abhängig davon optimiert die Lage der Belüftungsöffnungen zu bestimmen.
Aus der Kenntnis der lokalen Druckverhältnisse, wie also lokal gesehen die Anströmung der Fahrzeugscheinwerfergehäuse erfolgt, kann nun die optimale Lage von Lufteinlass- und Luftauslassöffnungen am Scheinwerfergehäuse bestimmt werden. Bevorzugt wird ein Lufteinlass in einen Bereich hohen Anström- oder Außendrucks gelegt, wo also eine hohe Luftmenge an das Gehäuse anströmt, um sicherzustellen, dass auch viel Luft, die der Innengehäusebelüftung dient, zugeführt werden kann. Um eine möglichst hohe Druckdifferenz zu erzielen wird die Luftauslassöffnung bevorzugt in einen Bereich möglichst niedrigen Außen- oder Anströmluftdrucks gelegt, bevorzugt möglichst diagonal bezogen auf die Position der Lufteinlassöffnung sowie das Scheinwerfergehäuse selbst.
Die 3a – 5d geben verschiedene Ausführungsbeispiele in Form von Prinzipskizzen wieder. Gezeigt ist jeweils ein Scheinwerfergehäuse 9, beispielsweise das linke Scheinwerfergehäuse sowie jeweils eine Lufteinlassöffnung 10 und eine Luftauslassöffnung 11. Wie durch die gestrichelte Darstellung wiedergegeben werden soll, befindet sich die Lufteinlassöffnung 10 in einem Bereich 12 hohen Anströmdrucks, während die Luftauslassöffnung 11 in einem Bereich 13 niedrigen Anströmdrucks positioniert ist.
Wie sich aus den verschiedenen Darstellungen ergibt, sind unterschiedliche Positionierungsmöglichkeiten denkbar, jeweils abhängig von der gehäuseseitigen Druckverteilung. Dabei ist es natürlich möglich, mehrere Öffnungen in Bereiche hohen Anströmdrucks zu legen, sofern diese Bereiche flächenmäßig groß genug sind. Die unterschiedlichen Darstellungen zeigen also unterschiedliche Simulationsergebnisse hinsichtlich der Druckverteilung und daraus resultierend unterschiedliche optimierte Öffnungspositionen an. Dadurch, dass die Lufteinlass- und die Luftauslassöffnung möglichst weit voneinander beabstandet und im Wesentlichen bezogen auf die Geometrie des Scheinwerfergehäuses an diametral einander gegenüberliegenden Gehäuseabschnitten angeordnet sind, ergibt sich eine großvolumige Durchströmung des Scheinwerfergehäuses mit einer sehr guten und effizienten Belüftung.
Die 6a – 6c zeigen in Form jeweils einer Schnitt- und einer Aufsicht unterschiedliche Luftleitelemente, die im Bereich beispielsweise einer Luftzufuhröffnung vorgesehen sind. Gezeigt ist zum einen die Luftzufuhröffnung 14, die bei der Ausführungsform gemäß 6a von einem im Wesentlichen halbkreisförmigen Luftführungs- oder Strömungsleitelement 15 umgeben ist. Dieser ist beispielsweise als nach außen vorspringender Wandabschnitt ausgeführt.
6b zeigt ein ähnliches Luft- oder Strömungsleitelement 16, das jedoch wesentlich weiter gebogen ist und einen zweiteiligen Aufbau besitzt, Entsprechendes gilt für das in 6c gezeigte Luft- oder Strömungsleitelement 17. Die konkrete Ausgestaltung und Positionierung der jeweiligen Luft- oder Strö mungsleitelemente hängt natürlich von der konkreten Anströmung und Anströmrichtung in diesem Bereich ab.
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass die in 6a – 6c gezeigten Gegenstände auch separate Elemente sein können, die am Scheinwerfergehäuse, gegebenenfalls in einer entsprechenden Ausnehmung, angebracht bzw. eingesetzt werden können. Das heißt, es besteht die Möglichkeit, individuelle Einsatzstücke herzustellen, die die Luftzufuhröffnungen bilden und in entsprechende, im Rahmen des Simulationsergebnisses lagemäßig bestimmte größerflächigere Ausnehmungen am Gehäuse selbst integriert werden. Auf diese Weise ist es also möglich, individuelle Ausgestaltungen hinsichtlich der Strömungsleitung vorzunehmen.
Abschließend ist noch darauf hinzuweisen, dass sowohl die Anzahl wie auch die Größe oder Form der Lufteinlass- und Luftauslassöffnungen zur Optimierung der Zuström- und Abströmverhältnisse unterschiedlich gewählt sein können.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Lage jeweils wenigstens einer Lufteinlass- und einer Luftauslassöffnung eines motorraumnah in ein Kraftfahrzeug einzubauenden Kraftfahrzeugscheinwerfers, umfassend ein Scheinwerfergehäuse mit jeweils wenigstens einer Lufteinlass- und Luftauslassöffnung, wobei auf das Scheinwerfergehäuse während der Fahrt des Kraftfahrzeugs eine von der Verbausituation im Motorraum abhängige Luftströmung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass durch numerische Simulation die Luftströmung zum Scheinwerfergehäuse bei wenigstens einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der vorgegebenen Verbausituation ermittelt und die Luftdruckverteilung am Gehäuse bestimmt wird, wobei die wenigstens eine Lufteinlassöffnung in einem Gehäusebereich hohen Luftdrucks und die wenigstens eine Luftauslassöffnung in einem Bereich niedrigen Luftdrucks angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die numerische Simulation unter Berücksichtigung der von im Motorraumbereich angeordneten Lüftern, insbesondere Motorlüftern und/oder Kühlerlüftern, erzeugten Luftströmungen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unter Berücksichtigung der Simulationsergebnisse zur Druckverteilung die wenigstens eine Lufteinlass- und Luftauslassöffnung an im Wesentlichen diagonal gegenüberliegenden Bereichen des Gehäuses und/oder in der Nähe für die Belüftung kritischer Bereiche, insbesondere eckiger Bereiche, des Scheinwerfergehäuses angeordnet werden.
Kraftfahrzeugscheinwerfer zum motorraumnahen Einbau in ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Scheinwerfergehäuse mit jeweils wenigstens einer Lufteinlass- und Luftauslassöffnung, wobei auf das Scheinwerfergehäuse während der Fahrt des Kraftfahrzeugs eine von der Verbausituation im Motorraum abhängige Luftströmung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lufteinlassöffnung (10) in einem Gehäusebereich (12) mit hohem einwirkendem Luftdruck und die wenigstens eine Luftauslassöffnung (11) in einem Gehäusebereich (13) mit niedrigem einwirkendem Luftdruck angeordnet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lufteinlass- und/oder Luftauslassöffnung (10, 12) für einen linken und einen rechten Scheinwerfer (2, 3) unterschiedlich angeordnet sind, insbesondere an der näher an einem fahrzeugseitigen Kühler gelegenen Seite des Gehäuses (7, 8), und/oder ausgelegt sind, insbesondere bezüglich der Größe und/oder Anzahl.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lufteinlass- und Luftauslassöffnung (10, 12) an im Wesentlichen diagonal gegenüberliegenden Bereichen des Gehäuses 7, 8, 9) und/oder in der Nähe für die Belüftung kritischer Bereiche, insbesondere eckiger Bereiche, des Scheinwerfergehäuses (7, 8, 9) angeordnet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Scheinwerfergehäuse Aus- und/oder Einbuchtungen und/oder Stege und/oder Stufen und/oder Verformungen und/oder in der Nähe der Belüftungsöffnungen Verrundungen und/oder Riffe, insbesondere in Form kreisförmiger Luftleitungen (15, 16, 17), vorgesehen sind.