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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
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Aus
der gattungsbildenden Patentschrift
DE 36 43 055 C1 ist eine Brennkraftmaschine
bekannt, die von einer schallisolierenden Kapsel umgeben ist, innerhalb
derer ein Kühlluftstrom
in Abhängigkeit
von der Kapsel-Innentemperatur richtungsmäßig und räumlich verschiedenartig geführt wird.
Es ist dabei vorgesehen, die Warmlaufphase der Brennkraftmaschine
zu verkürzen.
Dies wird durch verschieden geleitete Kühlluftströme innerhalb der Kapsel erreicht. Die
Luftströme
werden durch Gebläse
und Klappen gesteuert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber, das
Kaltstartverhalten der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug
dadurch zu verbessern, dass die Brennkraftmaschine während der
Standzeiten des Kraftfahrzeugs nur sehr langsam auskühlt. Dabei
soll eine Kapsel um die Brennkraftmaschine bei beengten Einbauverhältnissen
im Kraftfahrzeug mit möglichst
geringen Zusatzkosten bereitgestellt werden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Kraftfahrzeug
zeichnet sich durch eine wärmeisolierende
Kapsel aus, die die Brennkraftmaschine weitestgehend umgibt und die
teilweise von zumindest einem Bauteil der Brennkraftmaschine gebildet
ist. Um eine Brennkraftmaschine innerhalb einer wärmeisolierenden
Kapsel anzuordnen und um Versorgungsleitungen, Antriebswellen, Abgasanlagen
und Ähnliches
aus der Kapsel herauszuführen,
ist die Kapsel zwangsläufig
mehrteilig ausgeführt.
Eine einteilige Kapsel würde
jeden Reparatur- oder Einstellversuch unmöglich machen. Eine mehrteilige
Kapsel wird besonders platzsparend und mit geringen Kosten derart
mit einer wärmeisolierenden
Eigenschaft versehen, dass die wärmeisolierende
Schicht der Kapsel teilweise durch Bauteile der Brennkraftmaschine
gebildet wird. Das heißt,
die Kapsel ist in Teilabschnitten einstückig mit Bauteilen der Brennkraftmaschine
ausgebildet. Durch eine Wärmeisolierung
der Brennkraftmaschine und dabei besonders der heißen Bauteile,
wird verhindert, dass nach Abstellen der Brennkraftmaschine beziehungsweise
des Kraftfahrzeugs die Brennkraftmaschine auskühlt. Bei einer erfindungsgemäßen Wärmeisolierung
kann für
einen typischen Anwendungsfall bei einem Abstellen der Brennkraftmaschine
am Abend die Temperatur der Brennkraftmaschine über die Nacht bis zum nächsten Morgen
so hoch gehalten werden, dass die Probleme beim Kaltstart bezüglich Schmierölversorgung
und schlechtem Abgasverhalten vermieden werden. Weniger Kaltstarts
verlängern die
Haltbarkeit der Brennkraftmaschine und des darin enthaltenen Schmieröls und verbessern
die Abgasemissionen der Brennkraftmaschine.
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Besonders
eignen sich eine Zylinderkopfhaube und/oder eine Ölwanne für eine teilweise
einstückige
Ausführung
mit der Kapsel. Gerade großflächige Bauteile,
wie beispielsweise die Zylinderkopfhaube oder die Ölwanne,
die vor allem eine abschließende
und dichtende und weniger eine kraftübertragende Funktion erfüllen, eignen
sich besonders gut dazu, aus einem wärmeisolierenden Werkstoff hergestellt
zu werden. Da diese beiden Bauteile auch mit heißen Betriebsflüssigkeiten
oder anderen heißen Bauteilen
der Brennkraftmaschine in Berührung
kommen, ist eine Wärmeisolierung
besonders wirkungsvoll. Eine wärmeisolierte
Luftansauganlage beispielsweise hat keine große Wirkung, da in ihr ein niedriges Temperaturniveau
herrscht. Daher ist es vorteilhaft die Ölwanne und/oder die Zylinderkopfhaube
teilweise oder vollständig
mit Teilen der Kapsel einstückig auszuführen und
aus einem wärmeisolierenden Werkstoff
herzustellen.
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Bei
Motorbauteilen, die nicht aus einem wärmeisolierenden Werkstoff hergestellt
sind, ist die wärmeisolierende
Kapsel als zusätzlich
außerhalb
angeordnetes Bauteil ausgeführt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in der Kapsel Führungen
und Haltevorrichtungen für
Leitungen vorgesehen. An einer Brennkraftmaschine sind eine Vielzahl
von elektrischen Leitungen und Leitungen für flüssige und gasförmige Medien
angebracht. Um eine Beschädigung
durch Schwingungen, Durchscheuern oder Ähnlichem zu verhindern sind
diese Leitungen durch eine Vielzahl von Befestigungen an der Brennkraftmaschine
befestigt. Durch das erfindungsgemäße Befestigen der Leitungen
an in der Kapsel vorgesehenen Führungen und
Haltevorrichtungen können
zusätzlich
Befestigungselemente an der Brennkraftmaschine eingespart werden,
wodurch die Montage vereinfacht und die Kosten verringert werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kapsel mit Öffnungen
versehen, die sich in Abhängigkeit
der Temperatur und gegebenenfalls weiterer Parameter der Brennkraftmaschine
schließen
lassen. Um eine Überhitzung
der Brennkraftmaschine bei normalem Betrieb oder unter Volllast
zu verhindern, ist die Kapsel mit Öffnungen versehen. Um im Stillstand
ein Auskühlen
und damit Nachteile beim nächsten
Start zu vermeiden, sind die Öffnungen
verschließbar
ausgeführt.
Die Öffnungen
sind mittels Klappen oder Lamellen oder dergleichen schließbar. Das Öffnen und
Schließen
der Klappen oder Lamellen erfolgt in Abhängigkeit der Temperatur der
Brennkraftmaschine. Weitere Parameter wie Außentemperatur, Stillstand der
Brennkraftmaschine und Ähnliches
werden ebenfalls zur Ansteuerung der Öffnungen herangezogen.
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Weiterhin
zeichnet sich das Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine in
einer wärmeisolierenden
Kapsel dadurch aus, dass nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine
die Öffnungen
der Kapsel verschlossen sind. Um einen Start der Brennkraftmaschine
nach längerem
Stillstand des Kraftfahrzeugs ohne die Nachteile eines Kaltstarts
zu ermöglichen,
sind die Öffnungen
in der Wärmeisolierenden Kapsel
nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine verschlossen. Dadurch
wird die in der betriebswarmen Brennkraftmaschine enthaltene Wärmeenergie gespeichert
und ein Auskühlen
der Brennkraftmaschine wird verhindert. Das Schließen der Öffnungen kann
unmittelbar mit dem Stillstand der Brennkraftmaschine erfolgen,
es ist aber auch möglich
erst nach einigen Minuten Stillstand die Öffnungen zu verschließen, um
dadurch Hitzeschäden
oder Dampfblasen im Kraftstoffsystem zu verhindern.
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Weiterhin
sind bei Betrieb der Brennkraftmaschine im Kraftfahrzeug die Öffnungen
geöffnet.
Auf diese Weise werden Überhitzungen
und Schäden
an der Brennkraftmaschine verhindert. Die Kühlanlage der Brennkraftmaschine
ist der gegebenenfalls geringeren Wärmeabgabe durch die Oberfläche der Brennkraftmaschine
angepasst.
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Des
Weiteren sind die Öffnungen
in einer Warmlaufphase der Brennkraftmaschine verschlossen und nach
der Warmlaufphase wieder geöffnet. Damit
wird eine schnelle Erwärmung
der gesamten Brennkraftmaschine auf eine vorteilhafte Betriebstemperatur
erreicht.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der
Beschreibung und der Zeichnung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Dabei
zeigt die einzige Figur ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit einem Kraftfahrzeug 1 mit einer Brennkraftmaschine 2 in
einem schematischen Längsschnitt.
Das Kraftfahrzeug 1 ist durch eine Motorhaube 3,
einen Kühler 4,
ein Vorderrad 5 und eine Spritzwand 6 vereinfacht
dargestellt. Die Brennkraftmaschine 2 ist durch ein Zylinderkurbelgehäuse 7,
einen Zylinderkopf 8, eine Ölwanne 9 und einen
Getriebeflansch 10 vereinfacht dargestellt. Um die Brennkraftmaschine 2 ist
eine wärmeisolierende Kapsel 11 angeordnet,
die aus einem Kapseloberteil 12, einem Kapselmittelteil 13 und
einem die Ölwanne 9 bildenden
nicht weiter gekennzeichneten Kapselunterteil besteht.
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Um
ein Durchscheuern oder starke Schwingungen von nicht gezeigten Leitungen
zu verhindern, sind innerhalb und gegebenenfalls auch außerhalb der
Kapsel 11 Führungen
und Haltevorrichtungen, die ebenfalls nicht dargestellt sind, angeordnet.
Diese Führungen
und Haltevorrichtungen können beispielsweise
in Form von Schraubenaugen, Clipsbefestigungen oder Halteklammern
ausgeführt
sein, die in den Werkstoff der wärmeisolierenden
Kapsel 11 mit eingearbeitet sind.
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Die
Kapsel 11 umschließt
die Brennkraftmaschine 2 vollständig und isoliert sie gegen
Wärmeverlust.
Um ein Überhitzen
der Brennkraftmaschine im Betrieb, besonders unter hoher Last, zu
vermeiden, ist das Kapselmittelteil 13 mit mindestens einer
verschließbaren
ersten Öffnung 14 für einen
Lufteintritt und mindestens einer verschließbaren zweiten Öffnung 15 zum
Luftaustritt versehen, die eine Durchströmung eines Zwischenraumes 17 zwischen
der Kapsel 11 und der Brennkraftmaschine 2 mit
Umgebungsluft, beispielsweise Fahrtwind ermöglichen. Die Öffnungen 14,15 sind
beispielsweise von Klappen 16 verschließbar und werden von einem nicht
gezeigten Steuergerät
abhängig
von Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 2 wie der
Motortemperatur, der Umgebungstemperatur und der Fahrtgeschwindigkeit,
angesteuert. Anstatt der Klappen 16 sind auch Lamellen,
Schieber oder Kombinationen davon als Verschlusselemente der Öffnungen 14, 15 verwendbar.
Es ist ebenso möglich, Öffnungen 14, 15 auch am
Kapseloberteil 12 vorzusehen oder die Kapsel 11 in
noch mehr Einzelbauteile aufzuteilen. Dieses Vorgehen ist abhängig von
der Montage der Brennkraftmaschine 2 im Kraftfahrzeug 1 und
den herrschenden Platzverhältnissen.
Die Ölwanne 9 der
Brennkraftmaschine 2 ist aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt
und bildet selbst eine Wärmeisolierung.
Somit kann im Bereich der Ölwanne 9 auf eine
zusätzliche
Kapselung verzichtet werden. Auf Grund der engen Platzverhältnisse
im Bereich der Ölwanne 9 stellt
dies einen großen
Vorteil beim Einbau der Brennkraftmaschine 2 in das Kraftfahrzeug 1 dar. Die Ölwanne 9 ist
mit dem Kapselmittelteil 13 wärmedicht verbunden. Auf gleiche
Weise ist es auch möglich,
eine nicht dargestellte Zylinderkopfhaube auf dem Zylinderkopf 8 mit
dem Kapseloberteil 12 einteilig zu gestalten.
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Beim
Betrieb der Brennkraftmaschine 2 im Kraftfahrzeug 1 bleiben
die Öffnungen 14, 15 solange geschlossen,
bis eine festgelegte zulässige
Höchsttemperatur
innerhalb der Kapsel 11 überschritten ist. Diese Temperatur
kann im Schmieröl,
dem Kühlmittel und/oder
der Luft innerhalb der Kapsel 11 gemessen werden. Wenn
die zulässige
Höchsttemperatur überschritten
ist, werden die Öffnungen 14, 15 geöffnet, so
dass kühlende
Luft, wie beispielsweise Fahrtwind, durch zumindest eine erste Öffnung 14 in
die Kapsel 11 einströmen
kann. Innerhalb der Kapsel 11 kühlt die Luft die Brennkraftmaschine 2 und
verlässt
anschließend
durch zumindest eine zweite Öffnung 15 die
Kapsel 11 in die Umgebung.
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Nach
Abstellen des Fahrzeugs 1 und der Brennkraftmaschine 2 werden
die Öffnungen 14, 15 geschlossen.
Dies geschieht ebenso wie das Öffnen mittels
der Klappen 16. Die Betätigung
der Klappen 16 erfolgt durch ein nicht näher gezeigtes
Steuergerät.
Durch das Verschließen
der Öffnungen 14, 15 bleibt
die Wärme,
die in der Brennkraftmaschine 2 gespeichert ist, innerhalb
der Kapsel 11 und wird nicht an die Umgebung abgegeben.
Für den
typischen Anwendungsfall, dass das Kraftfahrzeug abends warm abgestellt
und am nächsten
Morgen wieder gestartet wird, ist auf Grund der guten Wärmeisolierung
der Kapsel 11 die Brennkraftmaschine 2 beim Starten
noch warm, also ein typischer Kaltstart vermieden wird. Damit sind
auch die Nachteile des Kaltstarts vermieden, wie beispielsweise
unzureichende Schmierung auf Grund kalten Öls, schlechte Verbrennung wegen
kalter Brennräume oder
unzureichende Funktion der Abgaskatalysatoren. Das Starten einer
betriebswarmen Brennkraftmaschine 2 erleichtert den Startvorgang,
mindert den Verschleiß der
Brennkraftmaschine 2 und reduziert die Abgasemissionen.
Unmittelbar nach dem Start bleiben die Öffnungen 14, 15 geschlossen,
bis innerhalb der Kapsel 11 eine festgelegte zulässige Höchsttemperatur
erreicht beziehungsweise überschritten
wird. Anschließend
nach Erreichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 2 werden die Öffnungen 14, 15 durch
die Klappen 16 wieder geöffnet.
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Dauert
der Stillstand mehrere Tage, so verhält sich die Brennkraftmaschine 2 beim
Start wie eine übliche
Brennkraftmaschine ohne Kapsel 11 beim Kaltstart, da die
Wärme innerhalb
der Kapsel 11 nicht so lange gespeichert werden kann.
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Da
die Kapsel 11 nicht nur wärmeisolierend wirkt, sondern
auch schallisolierend ist, ergibt sich ein weiterer Vorteil, der
in einer geringeren Geräuschemission
der Brennkraftmaschine 2 und somit des gesamten Kraftfahrzeugs 1 besteht.