DE102006023910A1

DE102006023910A1 - Vorrichtung zum Kühlen eines Motors eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102006023910A1
Application number: DE102006023910A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Bauer
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2007-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Motors (12) eines Fahrzeugs (10). Das Fahrzeug (10) könnte in Form eines landwirtschaftlichen oder industriellen Nutzfahrzeugs oder in Form eines Traktors (10) ausgebildet sein. Das Fahrzeug (10) weist einen Motor (12) auf und könnte einen den Motor (12) kühlenden Kühlkreislauf aufweisen. Um eine erhöhte Kühlleistung zur Kühlung des Motors (12) des Fahrzeugs (10) zur Verfügung zu stellen, wird vorgeschlagen, dass an der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs (10) mindestens ein Photovoltaik-Element (14, 15, 16) vorgesehen ist, mit welchem elektrische Energie erzeugbar ist und dass mit der von dem Photovoltaik-Element (14, 15, 16) erzeugten elektrischen Energie der Kühlkreislauf des Motors (12) und/oder der Motor (12) kühlbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Motors eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug könnte in Form eines landwirtschaftlichen oder industriellen Nutzfahrzeugs oder in Form eines Traktors ausgebildet sein. Das Fahrzeug weist einen Motor auf und könnte einen den Motor kühlenden Kühlkreislauf aufweisen.
Die Verbrennungsmotoren der Fahrzeuge werden immer leistungsfähiger. Auch fordern erhöhte Anforderungen an Normen der Abgasemissionen solcher Verbrennungsmotoren neue Lösungsstrategien. Eine mögliche Lösung kann sein, dass die vom Verbrennungsmotor ausgestoßene Verbrennungsluft bzw. das Abgas wieder dem Verbrennungsvorgang rückgeführt wird (Abgasrückführung). Da das Abgas eine relativ hohe Temperatur aufweist, ist hierdurch auch die Kühlleistung des Kühlsystems des Motors zu erhöhen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben und weiterzubilden, durch welche die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll eine erhöhte Kühlleistung zur Kühlung des Motors des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass an der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs mindestens ein Photovoltaik-Element vorgesehen ist, mit welchem elektrische Energie bzw. elektrischer Strom erzeugbar ist. Mit der von dem Photovoltaik-Element erzeugten elektrischen Energie ist der Kühlkreislauf des Motors und/oder der Motor kühlbar.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass zum zur Verfügung Stellen von zusätzlicher Kühlleistung Energie erforderlich ist bzw. erzeugt werden muss. Dies wird dadurch erreicht, dass mit Hilfe des photovoltaischen Prozesses von Lichtenergie zunächst elektrische Energie erzeugt wird. Bei einem photovoltaischen Prozess wird in bekannter Weise aufgrund des lichtelektrischen Effekts Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt. So arbeiten in Form von Solarzellen ausgebildete Photovoltaik-Elemente beispielsweise auf Siliziumbasis. Das Silizium muss für eine solche Verwendung als Sonnenstrom-Zelle hochrein sein. Das in Blöcken produzierte hochreine Silizium wird bei der kristallinen Technik in ganz dünne Scheiben geschnitten. Bei der amorphen Technik (Dünnschichttechnik) wird ein Siliziumfilm direkt auf einen Untergrund abgeschieden. Durch das Verunreinigen (Dotieren) mit Fremdatomen trennt man die Zelle in zwei Schichten, eine positive und eine negative. Treffen nun Lichtteilchen (Photonen) auf solch eine Zelle, entsteht an den Kontakten (Elektroden) eine elektrische Spannung. Wenn nun ein Verbraucher angeschlossen wird, fließt elektrischer Strom. Es können mehrere Zellen in einem Modul zusammengeschaltet, so dass so viel wie möglich elektrische Energie erzeugt wird.
Mit dieser elektrischen Energie kann dann Kälte erzeugt werden, beispielsweise mit einer entsprechenden Einrichtung, welche z.B. einen Carnot-Prozess realisiert. Eine solche Einrichtung könnte eine Klimaanlage sein, deren Kühlelement das Kühlmittel des Kühlkreislaufs des Motors kühlt oder deren Kühlelement den Motor unmittelbar kühlt. Hierdurch kann beispielsweise bei starker Sonneneinwirkung und der damit erhöhten Umgebungsbedingungen für das Fahrzeug zumindest einen Teil der Sonnenenergie über den photovoltaischen Zwischenschritt zur Motorkühlung verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Photovoltaik-Element auf dem Dach einer Fahrzeugkabine und/oder an der Motorhaube des Fahrzeugs und/oder an einer der Sonne zugewandten Stelle des Fahrzeugs angeordnet. Es ist auch denkbar, eine solche Anordnung an einem Fahrzeug nachträglich vorzusehen, d.h. eine Umrüstung des Fahrzeugs durchzuführen.
Weiterhin könnte mindestens ein Photovoltaik-Element in Form einer an der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs vorgesehenen Beschichtung oder Folie ausgebildet sein. Eine solche Beschichtung bzw. Folie könnte auf dem Dachbereich und/oder an der Motorhaube des Fahrzeugs angebracht sein.
Es ist auch denkbar, dass mindestens eine Scheibe (z.B. Frontscheibe, Heckscheibe und/oder Seitenscheiben) des Fahrzeugs mit einer elektrische Energie erzeugenden Photovoltaik-Beschichtung versehen ist. Eine solche Photovoltaik-Beschichtung weist bevorzugt eine hohe optische Transmission für eine von dem Fahrzeuginneren aus dem Fahrzeug gerichtete Sicht auf. Dies könnte durch eine entsprechende Ausgestaltung der Schicht derart erfolgen, dass die Schicht einen hohen Transmissionskoeffizienten für Lichtstrahlen aufweist, welche von dem Fahrzeuginneren durch die Scheibe aus dem Fahrzeug austreten. Die Schicht könnte einen hohen Absorptionskoeffizienten für von außen auf das Fahrzeug auftreffende Lichtstrahlen aufweisen, welche nämlich aufgrund des photovoltaischen Prozesses in elektrische Energie umgewandelt werden.
Ein Photovoltaik-Element könnte auf der Basis von Silizium, Gallium und/oder Gerundium arbeiten.
Bevorzugt wird mit der von dem mindestens einen Photovoltaik-Element erzeugten elektrischen Energie ein Kühlelement betrieben, welches unmittelbar den Motor oder welches ein Kühlmittel des Kühlkreislaufs kühlt.
Es kann auch mit der von dem mindestens einen Photovoltaik-Element erzeugten elektrischen Energie ein Energiespeicher aufgeladen werden, wobei der Energiespeicher beispielsweise eine Fahrzeugbatterie oder einen entsprechend dimensoinierten Kondensator aufweist. Dies ist insbesondere dann vorgesehen, falls im momentan vorliegenden Betriebszustand des Fahrzeugs eine Motorkühlung nicht erforderlich sein sollte, beispielsweise unmittelbar nach einer Inbetriebnahme.
Mit der von dem mindestens einen Photovoltaik-Element erzeugten elektrischen Energie könnte weiterhin Wärme erzeugt werden, beispielsweise mittels elektrischen Heizspulen. Mit der erzeugten Wärme könnte der Motor, der Fahrerinnenraum, das Motoröl und/oder das Getriebeöl vorgeheizt werden.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige
Fig. in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der einzigen Fig. ist ein in Form eines Traktors 10 ausgebildetes Fahrzeug gezeigt. Der Traktor 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 sowie einen den Verbrennungsmotor 12 kühlenden Kühlkreislauf mit einem Kühler 11 und mit Kühlmittelleitungen 13 auf.
Erfindungsgemäß sind an der äußeren Oberfläche des Traktors 10 mehrere Photovoltaik-Elemente 14 bis 16 vorgesehen, mit welchen elektrischer Strom erzeugt werden kann. Mit der von den Photovoltaik-Elementen 14 bis 16 erzeugten elektrischen Energie wird der Kühlkreislauf des Verbrennungsmotor 12 gekühlt.
Es ist ein Photovoltaik-Element 14 auf dem Dach 18 der Fahrzeugkabine 20 des Traktors 10 angeordnet.
Ein weiteres Photovoltaik-Element 15 ist in Form einer an der äußeren Oberfläche des Traktors 10 vorgesehenen Beschichtung ausgebildet, und zwar an der Motorhaube 22 des Traktors 10.
Die Scheiben der Fahrzeugkabine 20 des Traktors 10 sind ebenfalls jeweils mit in Form von Photovoltaik-Beschichtungen ausgebildeten Photovoltaik-Elementen 16 versehen, welche ebenfalls elektrische Energie erzeugen. Die Photovoltaik-Elemente 14 bis 16 sind an einer der Sonne zugewandten Stelle des Traktors 10 angeordnet.
Die Photovoltaik-Beschichtung 16 der Scheiben der Fahrzeugkabine 20 des Traktors 10 weisen eine hohe optische Transmission für eine von dem Fahrzeuginneren aus dem Fahrzeug gerichtete Sicht auf, damit der Fahrer eine nahezu unverminderte Sicht hat.
Mit der von den Photovoltaik-Elementen 14 bis 16 erzeugten elektrischen Energie ist ein elektrisch gespeistes Kühlelement 24 betreibbar, welches das Kühlmittel des Kühlkreislaufs kühlt, und zwar am Kühler 11.
Mit der von den Photovoltaik-Elementen 14 bis 16 erzeugten elektrischen Energie kann die Fahrzeugbatterie 28 aufgeladen werden, falls eine Motorkühlung nicht erforderlich sein sollte.
Mit der von den Photovoltaik-Elementen 14 bis 16 erzeugten elektrischen Energie kann Wärme erzeugt werden, beispielsweise mittels einer elektrischen Heizspule 30. Die Heizspule 30 ist in der nicht explizit gezeigten Ölwanne des Verbrennungsmotors 12 angeordnet. Mit ihr kann das Motoröl vorgeheizt werden, vorausgesetzt, dass ein Bediener des Traktors 10 eine Aktivierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführt, beispielsweise durch einen Fernsteuerungsbefehl.
Lediglich der Übersichtlichkeit halber sind in der Fig. keine Verbindungsleitungen der Photovoltaik-Elemente 14 bis 16 zu den einzelnen elektrischen Verbrauchern (Kühlelement 24, Fahrzeugbatterie 28 bzw. Heizspule 30) sowie keine Steuereinrichtung zum Ansteuern der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt.
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränken.

Claims

Vorrichtung zum Kühlen eines Motors (12) eines Fahrzeugs, insbesondere eines landwirtschaftlichen oder industriellen Nutzfahrzeugs, beispielsweise eines Traktors (10), wobei das Fahrzeug (10) einen Motor (12) aufweist und wobei das Fahrzeug (10) einen den Motor (12) kühlenden Kühlkreislauf aufweisen kann, dadurch gekennzeichnet, dass an der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs (10) mindestens ein Photovoltaik-Element (14, 15, 16) vorgesehen ist, mit welchem elektrische Energie erzeugbar ist und dass mit der von dem Photovoltaik-Element (14, 15, 16) erzeugten elektrischen Energie der Kühlkreislauf des Motors (12) und/oder der Motor (12) kühlbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Photovoltaik-Element (14) auf dem Dach (18) einer Fahrzeugkabine (20) und/oder an der Motorhaube (22) des Fahrzeugs (10) und/oder an einer der Sonne zugewandten Stelle des Fahrzeugs (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Photovoltaik-Element (15, 16) in Form einer an der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs (10) vorgesehenen Beschichtung oder Folie ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Scheibe des Fahrzeugs (10) mit einer elektrische Energie erzeugenden Photovoltaik-Beschichtung (16) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaik-Beschichtung (16) eine hohe optische Transmission für eine von dem Fahrzeuginneren aus dem Fahrzeug (10) gerichtete Sicht aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Photovoltaik-Element (14, 15, 16) auf der Basis von Silizium, Gallium und/oder Gerundium arbeitet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit der von dem mindestens einen Photovoltaik-Element (14, 15, 16) erzeugten elektrischen Energie ein Kühlelement (24) betreibbar ist, welches unmittelbar den Motor (12) oder welches ein Kühlmittel des Kühlkreislaufs kühlt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der von dem mindestens einen Photovoltaik-Element (14, 15, 16) erzeugten elektrischen Energie ein Energiespeicher (28), beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, aufladbar ist, falls eine Motorkühlung nicht erforderlich sein sollte.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der von dem mindestens einen Photovoltaik-Element (14, 15, 16) erzeugten elektrischen Energie Wärme erzeugbar ist, beispielsweise mittels mindestens einer elektrischen Heizspule (30).
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit der erzeugten Wärme der Motor (12), der Fahrerinnenraum, das Motoröl und/oder das Getriebeöl vorheizbar ist.