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Die
Erfindung betrifft eine Motorraumabschottung eines Kraftfahrzeugs.
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Aus
der
DE 100 19 419
A1 ist ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs mit
einer Verschließeinheit für den Kühlluftstrom
bekannt, wobei die Verschließeinheit einen von einer Steuerung
betätigten Antrieb aufweist und in Richtung des Kühlluftstromes
vor einem Kühler angeordnet ist.
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Aus
der
DE 37 35 921 C1 ist
eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Kühlluftstromes
an einem Kraftfahrzeug bekannt, welche an der vorderen Unterseite
eines Kraftfahrzeuges eine Klappe aufweist, die in Abhängigkeit
von Daten einer Steuereinrichtung bei geringen Geschwindigkeiten
und/oder bei Fahrzeugstillstand zur Fahrbahn hin ausgeschwenkt wird,
so dass heiße Abluft nicht nach vorne in den Bereich des
Kühllufteintritts zurückströmen kann.
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Aus
der
DE 10 2007
036 475 A1 ist ein Kühlmodul bekannt, an welchem
in Richtung der Kühlluftstroms hinter einem Kühler
bereichsweise zur Erhöhung des Kühlluftstroms
Staudruckklappen vorgesehen sind, die bei Schnellfahrt und der damit
verbundenen höheren Staudruckbeaufschlagung einer Lüfterhaube
mehr Luft durch das Kühlmodul strömen lassen.
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Ferner
ist aus der
DE 39 42
010 C1 eine Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Kühlluft-Klappe
bekannt. Die Klappe, die an einem Lüfter-Bypassweg angeordnet
ist, soll durch ihre eigene Schwerkraft geschlossen werden, und
sie soll aufgrund einer Druckdifferenz, die sich bei hohen Geschwindigkeiten
einstellt, unter Überwindung einer Haftkraft, die beispielsweise
durch einen Magneten aufgeprägt wird, in ihre voll geöffnete
Stellung übergehen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Motorraumabschottung
sowie eine Komponente dafür zur Verfügung zu stellen,
durch die der Wirkungsgrad mindestens eines, in dem Motorraum angeordneten
Kühlers verbessert wird.
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Die
Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ist bei einer Motorraumabschottung mit
einer Brennkraftmaschine, einer Motorraumaußenwand, einem Kühlerpaket
und einem Lüfter eine Umluftabschottung vorgesehen. Mit
der gemäß der Erfindung vorgesehenen Umluftabschottung
lässt sich erreichen, dass bei Betrieb eines Lüfters
im Stillstand und/oder bei langsamer Fahrt eines Kraftfahrzeugs,
insbesondere eines Nutzfahrzeuges die nach Durchströmen eines
Motorraums erwärmte Luft den Motorraum in Fahrzeugrichtung
nach hinten und/oder unten verlässt. Damit wird ein Zurückströmen
der erwärmten Luft in den Bereich vor den Kühler
oder vor das Fahrzeug insgesamt bei langsamer Fahrt und/oder langsamer
Fahrt verhindert und eine Überlastung der Motorkühler
und Lüfter wird vermieden.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass in der Umluftabschottung mindestens eine Klappe vorgesehen
ist, die vorzugsweise passiv ausgebildet ist. Durch eine vorzugsweise
passiv ausgebildete Klappe lässt sich erreichen, dass in
Betriebszuständen, in denen ein Druckaufbau innerhalb der
Umluftabschottung nicht zu befürchten ist, auch dieser
Bereich von Kühlluft in einem hohen Maße durchströmt
wird, wodurch das Betriebsverhalten eines mit einer erfindungsgemäßen
Motorraumabschottung versehenen Kraftfahrzeuges weiter gefördert
wird. Diese Ausgestaltung erlaubt es auch, die Umluftabschottung
einfach auszuführen. Dies geschieht beispielsweise dadurch,
dass durch einen Staudruck vor dem Fahrzeug die Klappe geöffnet
wird und Kühlluft in den Motorraum einströmt.
Bei entsprechender Größe und/oder Anzahl der Klappe
kann damit in gewissen Betriebsbereichen auf einen Lüfterbetrieb
verzichtet werden. Die Klappe ist an einem Fahrzeugbereich mit einem
bei Fahrt hohem Staudruck vorgesehen, beispielsweise am vorderen
Fahrzeugbereich unmittelbar hinter einem Abschlussgitter oder Kühlergrill.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die erste Klappe eine Drehachse aufweist, die unter einem Winkel,
vorzugsweise einem Winkel zwischen 2° und 15°,
insbesondere unter einem Winkel von 5° zu einer Vertikalen
derart ausgerichtet ist, dass die Klappe aufgrund der Schwerkraft
schließt, sich jedoch schon bei einem geringen Differenzdruck
in Öffnungsrichtung, insbesondere einem Staudruck weit öffnet. Während
bei aus dem Stand der Technik bekannten Klappen die gesamte Masse
durch die Schwerkraft in Schließrichtung wirkt, wird gemäß dieser
Ausgestaltung nur ein tatsächlich zum Schließen
erforderlicher Kraftanteil der Schwerkraft zur Wirkung gebracht, wodurch
eine gemäß dieser bevorzugten Ausgestaltung ausgebildete
Klappe schon bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten einen sehr großen
Querschnitt freigibt und damit das Betriebsverhalten eines derart
ausgestalteten Kraftfahrzeuges weiter verbessert.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
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Dabei
zeigen:
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1 ein
schweres Nutzfahrzeug mit einer Motorraumabschottung gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in
einer schematischen Darstellung und
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2 eine
Schottklappe gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Darstellung.
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Das
in 1 gezeigte schwere Nutzfahrzeug 10 weist
einen Fahrzeugrahmen 12 auf, an dessen vorderen Ende als
Teil eines Antriebes eine Brennkraftmaschine 14 angeordnet
ist. Die Brennkraftmaschine 14 ist im Bereich eines Fahrerhauses 16 derart
angeordnet, dass Außenwände 18 und Trennwände 20 des
Fahrerhauses 16 als Motorraumaußenwand 22 einer
Motorraumabschottung 24 wirken. Die Trennwand 20 ist
dabei gleichzeitig ein Fahrerhausboden.
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An
einer Fahrzeugvorderseite 26 des Nutzfahrzeuges 10 sind
in der Motorraumaußenwand 22 mehrere Öffnungen 28 angeordnet.
Durch die Motorraumaußenwand 22 wird ein Motorraum 32 begrenzt, in
welchem neben der Brennkraftmaschine 14 auch Brennkraftmaschinen-Nebenaggregate
(nicht gezeigt) sowie ein Kühlerpaket 34 und ein
Lüfter 36 angeordnet sind. Das Kühlerpaket 34 umfasst
beispielsweise einen Wasserkühler, einen Ladeluftkühler
sowie einen Klimakondensator.
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Der
Motorraum 32 ist an seinem hinteren, unteren Ende 38 offen,
so dass Kühlluft – wie durch den Pfeil KL verdeutlicht – von
der Fahrzeugvorderseite 26 in den Motorraum 32 eintreten,
die Brennkraftmaschine und Motorkomponenten kühlen und gemäß dem
Pfeil WL aus dem Motorraum 32 austreten kann. Unter normalen
Fahrtbedingungen erfolgt die Luftdurchströmung aufgrund
des Staudrucks.
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Oberhalb
des Kühlerpakets 34 ist eine Umluftabschottung 40 angeordnet,
innerhalb derer mindestens eine Klappe 44 angeordnet ist.
Die Umluftabschottung 40 schließt den Motorraum 32 seitlich
und oberhalb des Kühlerpakets 34 dicht ab. Bei
normalem Fahrbetrieb vergrößert die sich bei Staudruck öffnende
Klappe 44 die Eintrittsfläche für die
Kühlluft in den Motorraum 32.
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Bei
langsamer Fahrt und/oder hoher Motorlast reicht die durch den Staudruck
geförderte Kühlluft zur Motorraum- und Kühlmittelkühlung
nicht aus und der Lüfter 36 wird zugeschaltet,
wodurch im Motorraum 32 ein Überdruck entsteht.
Um ein Rückströmen der erwärmten Luft
aus dem Motorraum 32 oberhalb des Kühlerpakets 34 vor
das Kühlerpaket und vor das Nutzfahrzeug 10 zu
verhindern und um ein Wiederansaugen dieser erwärmten Luft
zu vermeiden, ist oberhalb des Kühlerpakets 34 die
Umluftabschottung 40 mit mindestens einer Klappe 44 angeordnet,
die bei Überdruck im Motorraum 32 selbsttätig
schließt. Die Klappe 44 wirkt damit wie ein Ventil für
die Kühlluftströmung.
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Die
in 2 gezeigte Klappe 44, die exemplarisch
für alle in der Umluftabschottung 40 angeordneten
Klappen ist, weist ein wandartiges Verschlusselement 46 auf,
welches in einem Rahmen 48, der durch eine Wand der Umluftabschottung 40 gebildet sein
kann, verlagerbar angeordnet ist. Eine Drehachse 50 ist
dabei unter einem Winkel α = 5° zu einer Vertikalen 52 geneigt,
so dass das Verschlusselement 46 wie das Türblatt
einer alten Tür schräg in den Angeln hängt.
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Wird
nun bei einem Betrieb mit hohem Wärmeanfall der Lüfter 36,
dessen Leistungsaufnahme im mittleren zweistelligen kW-Bereich liegen
kann, zugeschaltet, was insbesondere bei Fahrzeugstillstand oder
langsamer Fahrt geschehen kann, wird Kühlluft von der Fahrzeugvorderseite 26 angesaugt und
durch den Lüfterraum 32 zur Fahrzeugunterseite abgeleitet.
Ein sich dabei einstellender Druck im Motorraum 32, der
größer ist als der Druck des Fahrtwindes, schließt
die Klappen 44, so dass Warmluft nicht vor das Kühlerpaket 34 gelangen
kann.
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Wenn
also an den Klappen 44 durch Fahrtwind kein öffnender
Differenzdruck herrscht, bewirkt eine auf das Verschlusselement 46 wirkende
Erdbeschleunigung, dass das Verschlusselement 46 gegen einen
an dem Rahmen 48 umlaufend ausgebildeten Anschlagrand 54 anschlägt
und schließt. Auch ein Überdruck in dem Motorraum 32 bewirkt
ein Schließen des Verschlusselements 46. Herrscht
jedoch insbesondere aufgrund einer Fahrzeugbewegung vor der Umluftabschottung 40 ein
höherer Druck als im hinteren Teil des Motorraums 32,
bewirkt schon ein geringer Differenzdruck in Öffnungsrichtung
des Verschlusselements 46, dass dieses weit aufklappt.
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Zusammenfassend
lässt sich zu der Erfindung sagen, dass die Rückströmung
von warmer Luft aus dem Motorraum oberhalb des Kühlers
vor das Kühlsystem durch eine Umluftabschottung verhindert wird.
Dadurch wird eine Wirkungsgradreduzierung des Gesamtsystems Kühlung
verhindert. Gleichzeitig wird aber auch eine Durchströmung
des Motorraumes ermöglicht, und die heißen Bauteile
des Motors bzw. der Peripherie werden gekühlt. Trotz einer
Verbauung über dem Kühler gelangt ausreichend
Fahrtwind über die Vorbauklappe durch die geöffneten Klappsysteme
in den Motorraum. Damit wird die warme Luft nach hinten gedrückt
und kühle Luft gelangt an heiße Bauteile im Motorraum.
Wenn der Fahrzeuglüfter wegen der steigenden Kühlmitteltemperatur zugeschaltet
wird, steigt das Druckniveau im Lüfterraum, nicht jedoch
im Motorraum. Durch diesen Überdruck, der vom Lüfter
verursacht wird, schließen Klappen in der Umluftabschottung,
die bisher nur über die Gewichtskraft geöffnet
waren. Der warme Luftstrom kann somit nicht oberhalb des Lüfters
vor das Kühlsystem gedrückt werden. Nach Abschalten des
Lüfters werden die Klappen durch den Fahrtwind und die
Schwerkraft wieder geöffnet.
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Durch
ein indirekt gesteuertes passives Klappensystem wird also eine bessere
Durchströmung des Motorraumes in normalen Fahrbetrieb gewährleistet.
Beim Zuschalten des Lüfters verhindern die Klappen eine
Rückströmung der warmen Luft vor den Kühler.
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Die
Erfindung erzielt somit eine bessere Kühlung der heißen
Bauteile im Motorraum eines Fahrzeuges während des Fahrbetriebs.
Der Staudruck wird dazu benutzt, um die Motorbauteiltemperaturen abzusenken
und um die warme Luft im Motorraum nach außen zu verdrängen.
Gleichzeitig wird die Ladelufttemperatur abgesenkt und der Kraftstoffverbrauch
reduziert. Außerdem wird in einer bevorzugten Ausführungsform
der Motorraum nach vorne über den Kühler zur Erhöhung
des Wirkungsgrades des Kühlsystems abgedichtet. Die Zuschaltzeiten
des Lüfters werden reduziert und damit der Kraftstoffverbrauch
gesenkt. Durch die erfindungsgemäße Abschottung
des Motorraumes nach vorne wird auch die Geräuschabstrahlung
des Außengeräusches reduziert.
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- 10
- Nutzfahrzeug
- 12
- Fahrzeugrahmen
- 14
- Brennkraftmaschine
- 16
- Fahrerhaus
- 18
- Außenwände
- 20
- Trennwände
- 22
- Motorraumaußenwand
- 24
- Motorraumabschottung
- 26
- Fahrzeugvorderseite
- 28
- Öffnung
- 32
- Motorraum
- 34
- Kühlerpaket
- 36
- Lüfter
- 38
- hinteres
Ende
- 40
- Umluftabschottung
- 42
- Lüfterraum
- 44
- Klappe
- 46
- Verschlusselement
- 48
- Rahmen
- 50
- Drehachse
- 52
- Vertikale
- 54
- Anschlagrand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10019419
A1 [0002]
- - DE 3735921 C1 [0003]
- - DE 102007036475 A1 [0004]
- - DE 3942010 C1 [0005]