DE102007036304A1

DE102007036304A1 - Device for cooling an engine

Info

Publication number: DE102007036304A1
Application number: DE102007036304A
Authority: DE
Inventors: Johannes Diem; Eberhard Dr.-Ing. Pantow; Ulrich Vollert; Uwe Dipl.-Ing. Blaß
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-05
Also published as: EP2020489A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung eines Motors, umfassend einen luftdurchströmbaren Wärmetauscher (1), einen im Bereich des Wärmetauschers (1) angeordneten Lüfter (6) mit einer Lüfterachse (6b) und eine an dem Wärmetauscher (1) angeordnete Lüfterhaube (2), wobei die Lüfterhaube (2) einen Strömungsraum (3) zwischen dem Lüfter (6) und dem Wärmetauscher (1) umgibt und von einem Außenraum (4) begrenzt, wobei mittels der Lüfterhaube (2) ein luftdurchströmbarer Spalt (8) im Bereich eines radial äußeren Umfangs des Lüfters (6) vorgesehen ist, durch den eine Spaltströmung (B) von dem Strömungsraum (3) in den Außenraum (4) strömen kann, wobei die Spaltströmung (B) in einer von der Lüfterachse (6b) radial abweichenden Richtung in den Außenraum (4) strömt.The invention relates to a device for cooling a motor, comprising a heat exchanger (1) through which air can flow, a fan (6) arranged in the region of the heat exchanger (1) with a fan axis (6b) and a fan hood (2) arranged on the heat exchanger (1). , wherein the fan cowl (2) surrounds a flow space (3) between the fan (6) and the heat exchanger (1) and bounded by an outer space (4), wherein by means of the fan cowl (2) an air-permeable gap (8) in the region of radially outer circumference of the fan (6) is provided, through which a gap flow (B) from the flow space (3) in the outer space (4) can flow, wherein the gap flow (B) in a radially deviating from the fan axis (6b) direction flows into the outer space (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung eines Motors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.The The present invention relates to a device for cooling an engine according to the preamble of claim 1 and a motor vehicle with such a device.

US 3,937,192 beschreibt verschiedene Versionen eines über eine Lüfterhaube an einen Kühlmittelkühler angeschlossenen Lüfters, der über Treibriemen von einem Verbrennungsmotor unmittelbar angetrieben ist. Dabei liegt jeweils ein Luftspalt zwischen einer Wand der Lüfterhaube und dem axial fördernden Lüfter vor, durch den über Staudruck bei Fahrt des Kraftfahrzeugs ein Luftstrom an dem Lüfter vorbeiströmt, so dass eine Rückströmung von den äußeren Enden der Lüfterblätter in den Bereich zwischen Wärmetauscher und Lüfter vermieden wird. Der gesamte Luftstrom tritt aus der Lüfterhaube in Richtung der Lüfterachse aus. US 3,937,192 describes various versions of a connected via a fan cowl to a coolant radiator fan, which is directly driven by drive belt of an internal combustion engine. In each case, there is an air gap between a wall of the fan cowl and the axially conveying fan through which an air flow flows past the fan via dynamic pressure during travel of the motor vehicle, so that a return flow from the outer ends of the fan blades into the region between heat exchanger and fan is avoided becomes. The entire air flow exits the fan cover in the direction of the fan axis.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Kühlung eines Motors anzugeben, bei der in verschiedenen Betriebszuständen eine jeweils optimale Durchströmung des Wärmetauschers mit kühlender Luft gewährleistet ist.It The object of the invention is a device for cooling specify an engine, in which in different operating conditions a respective optimal flow through the heat exchanger is ensured with cooling air.

Diese Aufgabe wird für eine eingangs genannte Vorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Abströmung der Spaltströmung in den Außenraum in zumindest teilweise radialer Richtung ist eine wirkungsvolle Abfuhr zumindest eines Teils der erwärmten Luft gewährleistet, ohne dass die Luft nach kurzer Strömungsdistanz z. B. auf den Motorblock trifft, verwirbelt wird und nach Art eines Strömungskurzschlusses wieder in den Bereich des Wärmetauschers gerät. Insbesondere kann dabei ein radial vom Rand des Lüfters abgehender Strömungsanteil die radiale Richtung der Spaltströmung unterstützen.These Task is for a device mentioned in the invention with the characterizing features of claim 1 solved. By the outflow of the gap flow in the outer space in at least partially radial direction is an effective Ensures removal of at least a portion of the heated air, without the air after a short flow distance z. B. on meets the engine block, is swirled and in the manner of a flow short circuit again in the area of the heat exchanger device. In particular, it may be a radial from the edge of the fan outgoing flow fraction, the radial direction of the gap flow support.

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel zwischen einer Hauptrichtung der Spaltströmung und der Lüfterachse zumindest etwa 30°. Besonders vorteilhaft beträgt der Winkel zumindest etwa 45° und insbesondere bevorzugt zumindest etwa 65°. Mit zunehmendem Winkel wird weitergehend vermieden, dass die in den Außenraum abgeleitete Luft mit dem heißen Motorblock kollidiert, verwirbelt und in den Bereich des Wärmetauschers zurückgeführt wird.In a preferred embodiment is the Angle between a main direction of the gap flow and the fan axis at least about 30 °. Especially Advantageously, the angle is at least about 45 ° and more preferably at least about 65 °. With increasing Angle is further avoided that in the outside space derived air collides with the hot engine block, swirling and returned to the area of the heat exchanger becomes.

Zur Unterstützung der radialen Abströmung der Spaltströmung in den Außenraum ist vorteilhaft ein an den Lüfter angrenzender Rand der Lüfterhaube unter einem Winkel zu der Lüfterachse nach außen geneigt. Dies ermöglicht die Funktion einer radialen Ableitung der Luft nach Art eines Leitblechs. Besonders vorteilhaft schließt dabei der Rand der Lüfterhaube in axialer Richtung im Wesentlichen in einer Ebene mit dem Lüfter ab. Hierdurch kann Luft, die von den Enden der Lüfterschaufeln weitgehend radial abströmt, radial austreten und die Spaltströmung unterstützen und/oder sich mit ihr vermischen. In diesem Sinn ist ganz besonders vorteilhaft vorgesehen, dass der Lüfter auf der Seite des Außenraums in axialer Richtung über den Rand der Lüfterhaube hinausragt. In diesem Bereich kann die radial von den Rändern des Lüfters nach außen beschleunigte Luft optimal radial abströmen.to Support of the radial outflow of the slit flow in the outdoor space is advantageous to the fan adjacent edge of the fan cover at an angle to the fan axis inclined outwards. this makes possible the function of a radial discharge of air in the manner of a baffle. Particularly advantageous closes the edge of the fan cover in the axial direction substantially in a plane with the fan from. This allows air to flow from the ends of the fan blades flows largely radially, radially emerge and support the gap flow and / or mingle with it. In this sense is very special Advantageously provided that the fan on the side of the Exterior in the axial direction over the edge of the Fan cover protrudes. In this area, the radial from the edges of the fan to the outside Accelerated air flow optimally radially.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat der Lüfter eine Mehrzahl von radial gerichteten Lüfterschaufeln mit zumindest abschnittsweise offenen Enden, wobei über die offenen Enden im Wesentlichen radial nach außen abströmende Luft an dem Spalt vorbeiströmt. Durch das Vorbeiströmen an dem Spalt wird nach Art eines Venturi-Effekts eine dynamische Druckerniedrigung im Bereich des Spalts erzeugt, so dass die Spaltströmung unterstützt oder sogar generiert wird. In diesem Sinne ist die radiale Strömung der Lüfterspitzen eine Treibströmung zur Erzeugung eines Unterdrucks auf eine zweite Strömung (Saugströmung), so dass insgesamt die Förderleistung des Lüftersystems bei gegebener Lüfterdrehzahl erhöht wird. Hierdurch wird die Öffnungsfläche der Lüfterhaube in den Außenraum hinein vergrößert und entsprechend der Volumenstrom der Luft verbessert. Dabei wird selbst unter ungünstigen Bedingungen, z. B. bei reinem Saugbetrieb des Lüfters und keiner Unterstützungswirkung durch Fahrtwind, eine Rückströmung vom Außenraum in den Lüfterraum durch den Spalt wirkungsvoll vermieden.In a particularly preferred embodiment of the fan a plurality of radially directed fan blades with at least partially open ends, wherein over the open ends substantially radially outward flowing Air flows past the gap. By the passing on the gap becomes a dynamic pressure reduction in the manner of a Venturi effect generated in the region of the gap, so that the gap flow supported or even generated. In this sense is the radial flow of the fan tips one Blowing flow for generating a negative pressure to a second Flow (suction flow), so that the total Delivery of the fan system for a given Fan speed is increased. This will cause the opening area the fan cover is enlarged into the exterior space and according to the volume flow of the air improved. It will even under unfavorable conditions, eg. B. in pure Suction operation of the fan and no support effect by Airstream, a backflow from the outside effectively avoided in the fan room through the gap.

In einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Spalt als ein von einer ersten, den Lüfter umfangenden Wandung und einer zweiten, die erste Wandung umfangenden Wandung begrenzter Spaltkanal ausgebildet. Besonders bevorzugt weist dabei der Spaltkanal einen sich in Strömungsrichtung verengenden Querschnitt auf. Hierdurch ist eine Düsenwirkung gegeben, durch die insbesondere ein an dem Spalt vorbeiströmender Luftstrom eine Sogwirkung auf in dem Spaltkanal befindliche Luft ausüben kann.In a preferred embodiment of an inventive Device is the gap as one of a first, the fan circumferential wall and a second, the first wall circumferential wall limited gap formed. Particularly preferred here the gap channel narrowing in the flow direction Cross-section on. This gives a nozzle effect, in particular by a stream of air flowing past the gap exert a suction effect on air in the gap channel can.

Weiterhin vorteilhaft ist die erste Wandung ortsfest zu dem Lüfter angeordnet und die zweite Wandung ist ortsfest zu der Lüfterhaube angeordnet. Dies kann z. B. dann zweckmäßig sein, wenn der Lüfter ein mechanisch angetriebener und mit dem Motor verbundener Lüfter ist, so dass grundsätzlich eine gewisse Bewegung oder Vibration zwischen dem Lüfter relativ zu der Lüfter haube auftritt. Die erste Wandung bildet dann eine Umfangung des Lüfters nach Art einer Lüfterzarge. Aus dem Stand der Technik ist es bei solchen Anordnungen bekannt, einen Rand der Lüfterhaube mit der Lüfterzarge über eine elastische Dichtlippe zu verbinden, um insgesamt einen möglichst dicht umschlossenen Lüfter bereitzustellen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung einer radialen Abströmung der Luft insbesondere in Verbindung mit einem Saugstromeffekt kann auf solche Mittel verzichtet werden. In einer alternativen Ausführung ist es grundsätzlich möglich, dass die erste Wandung und die zweite Wandung des Spaltkanals beide an der Lüfterhaube angeordnet sind, insbesondere wenn die Vibrationsbewegungen des Lüfters relativ zu der Lüfterhaube ausreichend klein sind. In diesem Fall kann dann auf einfache Weise z. B. die Lüfterhaube mit beiden Wandungen als Spritzgussteil ausgebildet sein, wobei die Wandungen durch mehrere radiale Stege fest miteinander verbunden sind.Further advantageously, the first wall is arranged stationary to the fan and the second wall is arranged stationary to the fan cover. This can be z. B. be useful if the fan is a mechanically driven and connected to the engine fan, so that in principle a certain movement or vibration between the fan relative to the fan hood occurs. The first wall then forms a periphery of the fan in the manner of a fan cowl. From the prior art it is known in such arrangements, an edge of the fan cowl with the fan cowl over a To connect elastic sealing lip in order to provide a total dense enclosed fan. In the inventive solution of a radial outflow of air, in particular in conjunction with a suction flow effect can be dispensed with such means. In an alternative embodiment, it is in principle possible for the first wall and the second wall of the gap channel to both be arranged on the fan cowling, in particular if the vibrations of the fan relative to the fan cowl are sufficiently small. In this case, in a simple way z. B. the fan cowl with two walls be designed as an injection molded part, wherein the walls are connected by a plurality of radial webs firmly together.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Spaltkanal ein bewegliches Abdeckmittel aufweist, wobei der Querschnitt des Spaltkanals je nach Stellung des Abdeckmittels verändert ist. Vorteilhaft kann das Abdeckmittel im Wesentlichen die zweite Wandung umfassen, wobei die zweite Wandung insbesondere aus einem flexiblen Material bestehen kann. In vorteilhafter Detailgestaltung hat der Spaltkanal zudem Anschlagmittel zur Anlage des Abdeckmittels insbesondere in einer maximal geschlossenen Stellung. Insgesamt hat der Spaltkanal einen veränderlichen Querschnitt nach Art einer Staudruckklappe, so dass er bei geringem Staudruck im Strömungsraum zumindest teilweise geschlossen ist und sich mit zunehmendem Staudruck öffnet.at a further preferred embodiment it is provided that the gap channel has a movable cover means, wherein the cross section of the gap channel depending on the position of the cover is changed. Advantageously, the covering means substantially comprise the second wall, wherein the second wall in particular can consist of a flexible material. In an advantageous detail design the gap channel also has stop means for abutment of the covering means especially in a maximum closed position. All in all the gap channel has a variable cross section Kind of a dynamic pressure flap, so that it with low back pressure in Flow space is at least partially closed and up opens with increasing dynamic pressure.

Eine zunehmende Öffnung des Abdeckelements kann auch durch einen Venturi-Effekt eines von dem Lüfter radial ausgehenden Treibstroms induziert werden. Jedenfalls kann durch das Abdeckelement besonders sicher vermieden werden, dass bei ungünstiger Lüfterdrehzahl und niedrigem Druck im Strömungsraum ein Luftstrom vom Außenraum durch den Spalt in den Strömungsraum auftreten kann. Zudem kann insgesamt die maximal mögliche Öffnung des Spalts durch ein solches Abdeckelement besonderes groß ausgelegt werden, wodurch die Anpassung der Vorrichtung an verschiedene Betriebszustände weiter optimiert ist.A Increasing opening of the cover can also by a Venturi effect of one of the fan radially outgoing Driving current can be induced. In any case, by the cover be particularly sure to avoid being unfavorable Fan speed and low pressure in the flow space an air flow from the outside space through the gap into the flow space can occur. In addition, in total, the maximum possible opening the gap designed by such a cover particularly large which allows the device to adapt to different operating conditions is further optimized.

Bei einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform kann die erste Wandung als mitlaufender Mantel des Lüfters ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft überdeckt dabei der Mantel die Lüfterschaufeln in axialer Richtung nur teilweise, wodurch im Bereich der nicht überdeckten Lüfterschaufeln bevorzugt eine radiale Abströmung der Luft über die freien Endbereiche der Lüfterschaufeln stattfindet. Diese radial abströmende Luft kann dann zwischen der als mitlaufender Mantel ausgebildeten ersten Wandung und der an der Lüfterhaube vorgesehenen ortsfesten zweiten Wandung einen Saugstrom generieren.at an alternative or supplementary embodiment can be the first wall as a revolving jacket of the fan be educated. Particularly advantageous covers it the mantle the fan blades in the axial direction only partially, resulting in the area of uncovered fan blades prefers a radial outflow of air over the free end portions of the fan blades takes place. These radially outflowing air can then between the as a running Sheath trained first wall and the fan cowl provided stationary second wall generate a suction flow.

Allgemein bevorzugt kann zur weiteren Optimierung des Strömungsverhaltens in der Lüfterhaube zumindest eine Staudruckklappe vorgesehen sein. Staudruckklappen sind zumindest aus dem Bereich der Personenkraftwagen bekannt, um bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten eine größere Durchströmung des Strömungsraums zu gewährleisten, da der Lüfter in einem solchen Betriebszustand häufig "überblasen" ist.Generally Preferably, for further optimization of the flow behavior be provided in the fan cover at least one dynamic pressure flap. Dynamic pressure flaps are at least from the field of passenger cars known to be a larger at high speeds To ensure flow through the flow space because the fan is often "overblown" in such an operating state is.

Allgemein bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Lüfter an dem Motor angeordnet ist und von diesem angetrieben wird. Dabei kann vorteilhaft die Drehzahl des Lüfters relativ zu der Drehzahl des Motors veränderbar sein, insbesondere mittels eines Kupplungsglieds. Mögliche Kupplungsglieder zur Veränderung der Drehzahl können eine einfache Ein-/Aus-Kupplung sein oder auch eine die Drehzahl variabel einstellende Visko-Kupplung oder andere bekannte Kupplungsarten. Durch die Optimierung des Luftstroms je nach Betriebsart durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dann die zumin dest zeitlich gemittelte Antriebsleistung des Lüfters minimiert werden, da die Durchströmung des Wärmetauschers mit kühlender Luft verbessert wurde. Die Minimierung der Antriebsleistung des Lüfters führt zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs des Motors sowie zu weiteren vorteilhaften Effekten wie einer mittleren Geräuschreduzierung.Generally Preferably, it is provided that the fan on the engine is arranged and driven by this. It can be advantageous the speed of the fan relative to the speed of the motor be changeable, in particular by means of a coupling member. Possible coupling members for changing the Speed can be a simple on / off clutch or also a variable speed variable viscous coupling or other known types of couplings. By optimizing the airflow depending on the mode of operation by an inventive Device can then the at least time averaged drive power The fan can be minimized as the flow the heat exchanger with cooling air improves has been. Minimizing the drive power of the fan leads to a reduction of the fuel consumption of the Motors and other beneficial effects such as a middle Noise reduction.

Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung eines Motors nach einem der Ansprüche 1 bis 18. Bevorzugt ist das Kraftfahrzeug dabei als ein Nutzfahrzeug, insbesondere ein Lastkraftwagen, ausgebildet. Gerade bei üblichen Bauformen von Hauptkühlern von Lastkraftwagen ist die Anordnung von mechanisch angetriebenen Lüftern am Motor weit verbreitet. Bei solchen Fahrzeugen steht auch regelmäßig oberhalb des Motors ausreichend Raum zur Verfügung, um die von dem Spalt in zumindest teilweise radialer Richtung abströmende Luft abzuführen.The The invention also relates to a motor vehicle with an inventive Device for cooling an engine according to one of the claims 1 to 18. The motor vehicle is preferred as a commercial vehicle, in particular a truck, trained. Especially with usual Types of main radiators of trucks is the arrangement of mechanically driven fans are widely used on the engine. In such vehicles is also regularly above the engine has enough space available to those of the Gap in at least partially radial direction flowing To dissipate air.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.Further Advantages and features of the invention will become apparent from the following described embodiments and from the dependent claims.

Nachfolgend werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.following are several preferred embodiments of the invention described and with reference to the accompanying drawings explained.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 1 shows a schematic sectional view of a first embodiment of a device according to the invention.

2 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung des Ausführungsbeispiels aus 1 zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Vorrichtung. 2 shows an enlarged detail of the embodiment 1 to illustrate the operation of the device.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 3 shows a schematic representation of a second embodiment of the device according to the invention;

4 zeigt eine Weiterbildung der Vorrichtung aus 3; 4 shows a development of the device 3 ;

5 zeigt eine Draufsicht auf die Lüfterhaube aus 4. 5 shows a plan view of the fan cover 4 ,

6 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einem Mantellüfter. 6 shows a schematic representation of another alternative embodiment of the invention with a jacket fan.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Wärmetauscher 1, der als Kühlmittelkühler eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, vorliegend eines Lastkraftwagens, ausgebildet ist. Der Kühlmittelkühler 1 ist auf bekannte Weise als flächiges Element geformt, das im Frontbereich des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung angeordnet ist und vom Fahrtwind durchströmt werden kann.The device according to the invention comprises a heat exchanger 1 , which is designed as a coolant radiator of an internal combustion engine of a motor vehicle, in this case a truck. The coolant cooler 1 is formed in a known manner as a planar element which is arranged transversely to the direction of travel in the front region of the vehicle and can be flowed through by the wind.

Der Kühlmittelkühler 1 ist im vorliegenden Fall vollständig von einer Lüfterhaube 2 überdeckt, wobei zwischen dem Wärmetauscher 1 und einer Rückwand 2a der Lüfterhaube 2 ein Strömungsraum 3 zur Durchströmung mit aus dem Kühlmittelkühler 1 austretender Luft umschlossen ist.The coolant cooler 1 is in the present case completely from a fan cover 2 covered, being between the heat exchanger 1 and a back wall 2a the fan cover 2 a flow space 3 to flow out of the coolant cooler 1 enclosed air is enclosed.

Außerhalb der Lüfterhaube 2, die den Strömungsraum 3 umschließt, ist ein Außenraum 4 definiert, in den die die Lüfterhaube verlassende Luft eintritt. Im Bereich ihrer Rückwand 2a hat die Lüfterhaube hierzu eine Öffnung 2b, die von einer kreisringförmigen Wandung 5 umfangen ist. Die kreisringförmige Wandung 5 verläuft im Querschnitt radial nach außen gerichtet in gebogener Form, wobei ein Endbereich 5a der Wandung 5 in einem Winkel von etwa 65° relativ zu einer axialen Richtung des Hauptluftstroms gerichtet ist.Outside the fan guard 2 that the flow space 3 encloses, is an outdoor space 4 defined, in which enters the fan hood leaving air. In the area of its back wall 2a the fan cover has an opening for this purpose 2 B coming from an annular wall 5 is embraced. The circular wall 5 extends in cross-section radially outward in a curved shape, with an end portion 5a the wall 5 is directed at an angle of about 65 ° relative to an axial direction of the main air flow.

In der Öffnung 2b ist ein Lüfter 6 angeordnet, der von einer Wandung 7 nach Art einer Lüfterzarge umfangen ist. Die Lüfterzarge 7 und der Lüfter 6 sind jeweils fest mit einem Verbrennungsmotor 10 des Kraftfahrzeugs verbunden, so dass der Spalt zwischen Lüfter 6 und Wandung 7 klein ausgelegt werden kann.In the opening 2 B is a fan 6 arranged by a wall 7 is embraced in the manner of a fan cowl. The fan cowl 7 and the fan 6 are each firm with an internal combustion engine 10 connected to the motor vehicle, so that the gap between the fan 6 and wall 7 can be designed small.

Die Lüfterzarge oder auch erste Wandung 7 ist ähnlich der Wandung 5 der Lüfterhaube 2 geformt, so dass zwischen den Wandungen 5, 7 ein Spaltkanal 8 ausgebildet ist. Dabei verjüngt sich der Abstand zwischen den Wandungen 5, 7 in Strömungsrichtung der Luft von Strömungsraum 3 in den Außenraum 4.The fan frame or first wall 7 is similar to the wall 5 the fan cover 2 shaped so that between the walls 5 . 7 a split channel 8th is trained. The distance between the walls tapers 5 . 7 in the flow direction of the air flow space 3 in the outside space 4 ,

Der Lüfter 6 ist ein Axiallüfter mit in radialer Richtung offenen Lüfterschaufeln 6a. Die Lüfterschaufeln 6a sind in einer Ebene mit einer außenraumseitigen Berandung der Lüfterzarge bzw. ersten Wandung 7 angeordnet, wobei ein hinteres Ende der Lüfterschaufeln 6a in axialer Richtung etwas über einen hinteren Rand 7a der ersten Wandung 7 hinausragt.The fan 6 is an axial fan with fan blades open in the radial direction 6a , The fan blades 6a are in a plane with an outside space boundary of the fan cowl or first wall 7 arranged, with a rear end of the fan blades 6a in the axial direction something over a rear edge 7a the first wall 7 protrudes.

In der vergrößerten Darstellung nach 2 ist mittels der, die Luftströmungen andeutenden Pfeilen die Funktion der Vorrichtung erläutert. Die radial offenen Lüfterschaufeln des Lüfters 6 bewirken bei Betrieb des Lüfters an ihren radialen Endbereichen eine radiale Abströmung von Luft, die durch die Pfeile A angedeutet ist. Diese radiale Abströmung A ist in einem recht steilen Winkel von 70 bis 80° relativ zu der Lüfterachse 6b gerichtet und strömt an dem Austrittsspalt 8a des Spaltkanals 8 vorbei. Hierdurch wird in dem Spaltkanal 8 nach Art eines Venturi-Effekts ein verminderter Druck erzeugt, so dass eine Saugströmung B aus dem Spaltkanal 8 austritt. Die Saugströmung B hat dabei ebenfalls eine deutlich radiale Komponente, so dass die resultierende Gesamtströmung mit einem Winkel von etwa 65° den Randbereich des Lüfters verlässt.In the enlarged view 2 is explained by means of the, the air currents hinting arrows the function of the device. The radially open fan blades of the fan 6 cause during operation of the fan at its radial end portions a radial outflow of air, which is indicated by the arrows A. This radial outflow A is at a fairly steep angle of 70 to 80 ° relative to the fan axis 6b directed and flows at the exit slit 8a of the splitting channel 8th past. As a result, in the gap channel 8th generates a reduced pressure in the manner of a Venturi effect, so that a suction flow B from the gap channel 8th exit. The suction flow B also has a clearly radial component, so that the resulting total flow leaves the edge region of the fan at an angle of approximately 65 °.

Bei der vorliegenden Anordnung wird durch den Venturi-Effekt des Treibstroms A auf den Spaltkanal 8 und der Erzeugung eines Saugstroms B sichergestellt, dass auch bei ungünstigen Druckverhältnissen von Strömungsraum 3 und Außenraum 4 kein Luftstrom von außen durch den Spaltkanal 8 in den Strömungsraum 3 strömen kann und somit ein aerodynamischer Kurzschluss vermieden ist. Andererseits stellt der Spaltkanal 8 bei gegebe nen Lüftermaßen und gegebener Lüfterdrehzahl eine vergrößerte Austrittsöffnung der Lüfterhaube 2 dar. Bei höheren Fahrtgeschwindigkeiten besteht grundsätzlich die Problematik eines möglichen Überblasens des Lüfters, die durch die zusätzliche Öffnung in der Lüfterhaube mittels des Ringspalts 8 bei gegebener Größe des Lüfters 6 verringert oder vermieden wird.In the present arrangement is due to the Venturi effect of the drive current A on the gap channel 8th and the generation of a suction flow B ensures that even under unfavorable pressure conditions of flow space 3 and outdoor space 4 no air flow from the outside through the gap channel 8th in the flow space 3 can flow and thus an aerodynamic short circuit is avoided. On the other hand, the gap channel 8th given given fan dimensions and given fan speed an enlarged outlet opening of the fan guard 2 At higher speeds there is basically the problem of a possible overblowing of the fan, by the additional opening in the fan cover by means of the annular gap 8th given the size of the fan 6 is reduced or avoided.

Bei gegebener Lüftergröße und Lüfterleistung ist somit durch den Ringspalt der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere in Verbindung mit dem Venturi-Effekt der radial vom Lüfter über den Ringspalt 8 abströmenden Luft, eine Optimierung der Kühlleistung der Vorrichtung bei verschiedenen Betriebszuständen gegeben.For a given fan size and fan performance is thus through the annular gap of the device according to the invention, in particular in conjunction with the Venturi effect of the radial fan from the annular gap 8th outgoing air, given an optimization of the cooling capacity of the device at different operating conditions.

In 3 ist eine zweckmäßige Weiterbildung der in 1 und 2 gezeigten Vorrichtung dargestellt. Dabei ist der Bereich der zweiten Wandung 5 der Lüfterhaube 2 aus einem flexiblen Material ausgebildet wie etwa einer Folie oder Gummi. Die zweite Wandung 5 kann aufgrund ihrer flexiblen Eigenschaften radial nach innen geneigt sein oder radial nach außen. Im ersten Fall wird der Querschnitt des Strömungsspaltes 8 verringert, wobei sogar ein Anliegen der flexiblen Wandung 5 an der ersten Wandung 7 zu einem vollständigen Verschließen des Strömungskanals 8 führen kann. In 3 sind beide Extrempositionen der flexiblen Wandung 5 dargestellt. Die Wandung 5 bildet somit ein bewegliches Abdeckelement zur Veränderung des Querschnitts des Strömungsspalts 8 aus. Vorteilhaft ist hierbei, dass auch bei besonders ungünstigen Druckverhältnissen, bei denen selbst der Venturi-Effekt durch den Lüfter 6 keine korrekte Strömung durch den Spaltkanal 8 vom Strömungsraum 3 in den Außenraum 4 sicherstellt, eine Gegenströmung und somit ein aerodynamischer Kurzschluss vermieden ist. Zudem kann hierdurch die maximal mögliche Öffnung des Spaltes 8 größer ausgelegt werden.In 3 is a functional development of in 1 and 2 shown device shown. Here is the area of the second wall 5 the fan cover 2 formed of a flexible material such as a foil or rubber. The second wall 5 may be radially inwardly inclined due to its flexible properties or radially outward. In the first case, the cross section of Strö tion gap 8th being reduced, being even a concern of the flexible wall 5 on the first wall 7 to completely close the flow channel 8th can lead. In 3 Both are extreme positions of the flexible wall 5 shown. The wall 5 thus forms a movable cover member for changing the cross section of the flow gap 8th out. The advantage here is that even in particularly unfavorable pressure conditions, in which even the Venturi effect by the fan 6 no correct flow through the splitting channel 8th from the flow space 3 in the outside space 4 ensures a counterflow and thus an aerodynamic short circuit is avoided. In addition, thereby the maximum possible opening of the gap 8th be designed larger.

4 und 5 zeigen eine zweckmäßige Weiterbildung des Ausführungsbeispiels aus 3, bei der an der Lüfterhaube 2 stegartige Anschlagmittel 9 vorgesehen sind, so dass das flexible Abdeckmittel 5 in radial innerer Richtung eine Begrenzung hat. Hierdurch kann ein Umstülpen des flexiblen Abdeckmittels 5 in den Strömungsraum 3 hinein verhindert werden. In der vorderseitigen schematischen Draufsicht auf die Lüfterhaube 2 gemäß 5 sind ebenfalls die radial nach innen gerichteten Anschlagstege 9 dargestellt, die nicht bis zur Berührung mit der Lüfterzarge 7 reichen, da aufgrund der Vibrationen des Motors relativ zu dem Kühlmittelkühler 1 ein entsprechender Mindestabstand vorgesehen werden sollte. 4 and 5 show an expedient development of the embodiment 3 , at the fan cover 2 web-like stop means 9 are provided, so that the flexible cover 5 has a boundary in radially inner direction. This can be an everting of the flexible cover 5 in the flow space 3 be prevented. In the front-side schematic plan view of the fan cover 2 according to 5 are also the radially inwardly directed stop webs 9 shown, which are not up to the touch with the fan cowl 7 because of the vibrations of the engine relative to the coolant radiator 1 a corresponding minimum distance should be provided.

6 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der Spaltkanal 8 zwischen einer mit dem Lüfter rotierenden Wandung 7' und einer wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen einstückig mit der Lüfterhaube 2 ausgeformten zweiten Wandung 5 ausgebildet ist. Die rotierende Wandung 7' ist dabei nach Art eines Mantels des Lüfters 6 geformt, der in axialer Richtung die Lüfterschaufeln 6a nur teilweise überdeckt. Ein außenraumseitiger Bereich der Lüfterschaufeln 6c ist nicht von der Ummantelung 7' überdeckt und hat radial freie Endbereiche, so dass hier eine starke radiale Abströmung A von Luft erfolgt, um den Venturi-Effekt im Bereich des Spaltkanals 8 zu bewirken. 6 shows a further embodiment of the device according to the invention, in which the gap channel 8th between a wall rotating with the fan 7 ' and one as in the previous embodiments in one piece with the fan cover 2 shaped second wall 5 is trained. The rotating wall 7 ' is like a jacket of the fan 6 shaped, in the axial direction of the fan blades 6a only partially covered. An outside space side of the fan blades 6c is not from the sheath 7 ' covered and has radially free end portions, so that there is a strong radial outflow A of air to the Venturi effect in the gap channel 8th to effect.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Spaltkanal 8 jeweils als ringförmiger Kanal um den Umfang des Lüfters 6 herum ausgebildet. Die Erfindung ist nicht auf eine solche vollumfängliche kreisringartige Ausformung des Spaltkanals 8 beschränkt. Je nach Auslegung der Lüfterhaube und des Wärmetauschers und der Anordnung des Lüfters relativ zu der Lüfterhaube kann der Spaltkanal 8 auch von der Kreisringform abweichen oder nur in einem Teilsegment des Lüfters vorgesehen sein.In the embodiments described above, the gap channel 8th each as an annular channel around the circumference of the fan 6 trained around. The invention is not limited to such a complete annular shape of the gap channel 8th limited. Depending on the design of the fan guard and the heat exchanger and the arrangement of the fan relative to the fan guard, the gap channel 8th also deviate from the circular ring shape or be provided only in a sub-segment of the fan.

Allgemein vorteilhaft können bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen eine oder mehrere zusätzliche Staudruckklappen in der Lüfterhaube vorgesehen sein.Generally may be advantageous in each of the described embodiments one or more additional dynamic pressure flaps provided in the fan guard be.

Es versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale der einzelnen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele auf sinnvolle Weise miteinander kombiniert werden können.It It is understood that the different characteristics of each before described embodiments in a meaningful way can be combined with each other.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 3937192 [0002]

Claims

Device for cooling an engine, comprising an air-flowable heat exchanger ( 1 ), one in the area of the heat exchanger ( 1 ) arranged fans ( 6 ) with a fan axis ( 6b ), and one on the heat exchanger ( 1 ) arranged fan cover ( 2 ), whereby the fan cowl ( 2 ) a flow space ( 3 ) between the fan ( 6 ) and the heat exchanger ( 1 ) and from an outdoor area ( 4 ), whereby by means of the fan cover ( 2 ) an air-permeable gap ( 8th ) in the region of a radially outer circumference of the fan ( 6 ) is provided, through which a gap flow (B) of the flow space ( 3 ) in the outdoor space ( 4 ), characterized in that the gap flow (B) in one of the fan axis ( 6b ) radially deviating direction in the outer space ( 4 ) flows.

Apparatus according to claim 1, characterized in that an angle between a main direction of the gap flow (B) and the fan axis ( 6 ) is at least about 30 °.

Device according to claim 2, characterized in that that the angle is at least about 45 °, in particular at least about 65 °.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a to the fan ( 6 ) adjacent edge ( 5a ) the fan cover ( 2 ) at an angle to the fan axis ( 6 ) is inclined outwards.

Device according to claim 4, characterized in that the edge ( 5a ) the fan cover ( 5 ) in the axial direction substantially in one plane with the fan ( 6 ) completes.

Device according to claim 5, characterized in that the fan ( 6 ) on the side of the outside space ( 4 ) in the axial direction over the edge ( 5a ) the fan cover ( 2 protrudes).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fan ( 6 ) a plurality of radially directed fan blades ( 6a ) having at least partially open ends, wherein over the open ends substantially radially outwardly flowing air (A) at the gap ( 8th ) flowed past.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gap as one of a first, the fan-extending wall ( 7 ) and a second, the first wall ( 7 ) circumferential wall ( 5 ) limited gap channel ( 8th ) is trained.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the gap channel ( 8th ) has a narrowing in the flow direction cross-section.

Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the first wall ( 7 ) fixed to the fan ( 6 ) and that the second wall ( 5 ) fixed to the fan cover ( 2 ) is arranged.

Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the gap channel ( 8th ) a movable cover means ( 5 ), wherein the cross section of the gap channel ( 8th ) depending on the position of the cover ( 5 ) is changeable.

Apparatus according to claim 11, characterized in that the covering means substantially the second wall ( 5 ), wherein the second wall consists in particular of a flexible material.

Device according to one of claims 11 or 12, characterized in that the gap channel ( 8th ) Slings ( 9 ) for the installation of the covering agent ( 5 ) having.

Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the first wall ( 7 ' ) as a revolving jacket of the fan ( 6 ) is trained.

Device according to claim 14, characterized in that the jacket ( 7 ' ) the fan blades ( 6a ) are only partially covered in the axial direction.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the fan cover ( 2 ) At least one dynamic pressure flap is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fan ( 6 ) on the engine ( 10 ) is arranged and driven by this.

Apparatus according to claim 17, characterized in that the rotational speed of the fan relative to the rotational speed of the engine ( 10 ) Is variable, in particular by means of a coupling member.

Motor vehicle comprising a device for cooling An engine according to any one of claims 1 to 18.

Motor vehicle according to claim 19, characterized in that the motor vehicle is a utility vehicle tool, in particular a truck.