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Die Erfindung betrifft eine Luftführungseinrichtung für einen Motorraum eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie einen Kraftwagen gemäß Patentanspruch 6.
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Derartige Luftführungseinrichtungen für Motorräume von Kraftwagen sind allgemein bekannt. Die
DE 23 40 497 offenbart eine Einrichtung zur Kühlluftführung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei der die Kühlluft durch eine in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine verschließbare Öffnung unterhalb der Brennkraftmaschine zur Fahrbahn abgeleitet wird, wobei sich die Öffnung über den gesamten Bereich der Brennkraftmaschine erstreckt und durch mehrere zusammenwirkende Luftleitelemente abdeckbar ist.
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Aus der
DE 39 42 010 C2 ist eine Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Kühlluft-Klappe an der Frontpartie eines Kraftfahrzeuges bekannt, die abhängig von der an ihr wirkenden Druckdifferenz ab einer definierten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine öffnet, wobei die Klappe in ihrer Schließstellung unmittelbar durch Haftkraft gehalten ist.
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Die bekannten Klappen weisen allesamt den Nachteil auf, dass sie per Fremdenergie einer beispielsweise elektrischen bzw. elektronischen Stelleinrichtung geschlossen werden müssen, was somit einen erhöhten Energiebedarf bewirkt. Daraus resultieren wiederum ein erhöhter Kraftstoffverbrauch und damit erhöhte CO2-Emissionen der korrespondierenden Brennkraftmaschine.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftführungsanordnung der eingangs genannten Art sowie einen Kraftwagen bereitzustellen, welcher einen geringen Kraftstoffverbrauch und damit geringe CO2-Emissionen ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Luftführungseinrichtung für einen Motorraum mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Kraftwagen gemäß dem Patentanspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Luftführungseinrichtung für einen Motorraum eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit zumindest einem Wandungselement, insbesondere einer Schottwand, welches zumindest eine Luftdurchgangsöffnung aufweist, welche mittels zumindest eines zwischen zumindest einer Offenstellung und einer Schließstellung verbringbaren Klappenelements zumindest bereichsweise öffenbar bzw. schließbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass das Klappenelement durch eine fahrbetriebsbedingte Staudruckbeaufschlagung in die Schließstellung verbringbar bzw. haltbar ist. Dies lässt zusätzliche Betätigungseinrichtungen zum Schließen bzw. Halten des Klappenelements in der Schließstellung obsolet werden. Dadurch ist das Klappenelement im geschlossenen Normalbetrieb ohne Zufuhr von Fremdenergie in die Schließstellung verbringbar bzw. haltbar, was einen zusätzlichen Energieaufwand vermeidet.
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Aus dieser Vermeidung des zusätzlichen Energieaufwands resultiert wiederum ein geringerer Kraftstoffverbrauch und damit geringere CO2-Emissionen einer Verbrennungskraftmaschine, welcher die Luftführungseinrichtung zuordenbar ist.
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Eine Unterstützung der Verbringung des Klappenelements in die Schließstellung bzw. der Halterung des Klappenelements in dieser ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dadurch realisiert, dass zumindest ein Federelement vorgesehen ist, mit dessen Federkraft das Klappenelement beaufschlagt ist. Auch das zumindest eine Federelement erfordert keinen zusätzlichen Energieaufwand, wodurch eine schnelle Verbringung sowie eine feste Halterung des Klappenelements in die bzw. in der Schließstellung erreicht ist ohne Erhöhung sowohl des Kraftstoffverbrauchs als auch der CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine.
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Ist das Klappenelement mittels eines Schalters, insbesondere eines Magnetschalters, von der Schließstellung in die Offenstellung verbringbar, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch eine schnelle, bedarfsgerechte Öffnung des Klappenelements realisierbar ist zur Durchströmung der Durchgangsöffnung mit Luft.
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Beispielsweise ist ein Elektromotor vorgesehen, mittels welchem das Klappenelement von der Schließstellung in seine Offenstellung verbringbar ist, was einem schnellen Öffnen des Klappenelements weiterhin zuträglich ist. Zudem ermöglicht der Elektromotor Zwischenstellungen des Klappenelements, wodurch also die Menge der die Durchgangsöffnung durchströmenden Luft nahezu stufenlos einstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Klappenelement in Abhängigkeit eines Betriebszustands eines Motors, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine, zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verbringbar ist. Dadurch ist eine bedarfsgerechte Zuführung bzw. Vermeidung der Zuführung von Luft zu dem Motor ermöglicht. Dies kann einerseits insofern vorteilhaft sein, als eine Zuführung von Luft in einem temperaturmäßig unkritischen Zustand des Motors vermeidbar ist, was die Aerodynamik des Kraftwagens verbessert und damit den Energieverbrauch des Motors, insbesondere den Kraftverbrauch der Verbrennungskraftmaschine sowie deren CO2-Emissionen, gering hält.
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Bei dem besagten Motor kann es sich beispielsweise, wie bereits angedeutet, um eine Verbrennungskraftmaschine oder aber auch um einen elektrischen Motor oder dergleichen handeln.
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Weist der Motor bzw. die Verbrennungskraftmaschine eine Temperatur auf, die beispielsweise außerhalb eines wirkungsgradgünstigen Temperaturbereichs liegt, so ist das Klappenelement öffenbar und die Durchgangsöffnung mit Luft durchströmbar. Die dann die Durchgangsöffnung durchströmende Luft kann dem Motor zu dessen Kühlung zugeführt werden, um wieder in den wirkungsgradoptimalen Temperaturbereich zu gelangen zur Realisierung eines energieaufwandsarmen Betriebs.
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In diesem Zusammenhang umfasst die Luftführungseinrichtung vorteilhafterweise einen Thermostat, welcher die Temperatur des Motors und/oder eines dem Motor zugeordneten Kühlmediums, insbesondere eines Kühlwassers, erfasst, woraufhin in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur und damit von dem erfassten Temperaturwert das Klappenelement geöffnet oder in der Schließstellung mittels des Staudrucks gehalten wird.
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Neben dem Betrieb des Motors in dem wirkungsgradoptimalen Bereich ist dadurch ein Schutz des Motors vor einer thermischen Zerstörung oder Beschädigung realisiert, was zeit- und vor allem kostenaufwendige Reparaturen oder gar ein Austausch des Motors vermeidet.
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Die Erfindung betrifft zudem einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem Motor, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem dem Motor zugeordneten und in Fahrtrichtung des Kraftwagens vor dem Motor angeordneten Kühlmodul, und mit einer erfindungsgemäßen Luftführungseinrichtung, wobei das Wandungselement der Luftführungseinrichtung in Fahrtrichtung zwischen dem Kühlmodul und dem Motor angeordnet ist. Das Kühlmodul, das beispielsweise eine Gebläseeinrichtung umfasst, ist also mit dem Wandungselement und damit mit dem Klappenelement und der Durchgangsöffnung in Reihe geschaltet, was eine schnelle, kostengünstige und bedarfsgerechte Dosierung der die Durchgangsöffnung durchströmenden und dem Motor zuführbaren Luft ermöglicht. Der auf diese Weise dem Motor zuführbare Luftstrom kann dabei durch die genannte Gebläseeinrichtung unterstützt werden, welche also Luft aus der Umgebung ansaugt und in Richtung des Motors bläst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Luftführungseinrichtung sind als vorteilhafte Gestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftwagens und umgekehrt anzusehen.
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In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die Notwendigkeit der Verbringung des Klappenelements in eine Offenstellung auch in Abhängigkeit von der Gebläseeinrichtung oder von einer der Gebläseeinrichtung zugeordneten Regelungseinrichtung erfolgen kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der Figur eine schematische Längsschnittansicht einer Luftführungseinrichtung für einen Personenkraftwagen, die zwischen einem Kühlmodul und einem Motor des Personenkraftwagens angeordnet ist und die eine Schottwand mit einer Luftdurchgangsöffnung umfasst, wobei die Luftdurchgangsöffnung mittels eines Klappenelements verschließbar und öffenbar ist, welches durch eine fahrbetriebsbedingte Staudruckbeaufschlagung in seine Schließstellung verbringbar bzw. haltbar ist.
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Die Figur zeigt eine Luftführungseinrichtung 10 für einen Motorraum 12 eines Personenkraftwagens. In dem Motorraum 12 sind entlang der Fahrtrichtung des Personenkraftwagens gemäß einem Richtungspfeil 14 hintereinander ein Kühlmodul 16 sowie ein Motor in Form einer Verbrennungskraftmaschine 18 angeordnet, wobei das Kühlmodul der Kühlung der Verbrennungskraftmaschine 18 dient, indem mittels eines die Verbrennungskraftmaschine 18 durchströmenden Kühlmediums in Form von Kühlwasser Wärme von der Verbrennungskraftmaschine 18 zum Kühlmodul 16 transportiert wird.
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Das Kühlwasser durchströmt dann eine Kühlmatrix, durch welche ein Wärmeübergang der von der Verbrennungskraftmaschine 18 abtransportierten Wärme von dem Kühlwasser an die entgegen dem Richtungspfeil 14 strömende Luft infolge einer Geradeausfahrt des Personenkraftwagens abgegeben wird, wodurch das Kühlwasser gekühlt wird. Das so gekühlte Kühlwasser wird anschließend zur Komplettierung des Kreislaufs wieder der Verbrennungskraftmaschine 18 zugeführt, wo es wiederum die Wärme dieser aufnehmen kann.
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Des Weiteren ist in dem Motorraum 12 zwischen dem Kühlmodul 16 und der Verbrennungskraftmaschine 18 die Luftführungseinrichtung 10 angeordnet, die eine Schottwand 20 umfasst. In der Schottwand 20 ist eine Luftdurchgangsöffnung 22 vorgesehen, welche mittels eines Klappenelements 24 öffenbar und schließbar ist, wobei das Klappenelement 24 zwischen zumindest einer Offenstellung und einer Schließstellung verbringbar ist.
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In der Figur ist nun die Schließstellung des Klappenelements 24 gezeigt, in welcher sie also die Durchgangsöffnung 22 verschließt. Dies stellt die Normalstellung des Klappenelements 24 dar, in welcher eine Aerodynamik des Personenkraftwagens verbessert ist, da das Klappenelement 24 eine Umströmung der Verbrennungskraftmaschine 18 und damit ein Entstehen von Verwirbelungen vermeidet, welche einen erhöhten Luftwiderstand bedeuten würden. Aufgrund der so verbesserten Aerodynamik weist die Verbrennungskraftmaschine 18 einen geringeren Energieverbrauch zum Betrieb des Personenkraftwagens auf, woraus ein geringerer Kraftstoffverbrauch und damit geringere CO2-Emissionen resultieren.
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Um den Energiebedarf und damit den Kraftstoffverbrauch sowie die CO2-Emissionen des Personenkraftwagens weiter zu reduzieren, ist das Klappenelement 24 mittels einer fahrbetriebsbedingten Staudruckbeaufschlagung in die Schließstellung verbringbar bzw. in dieser haltbar. Zusätzliche, Energie verbrauchende Stelleinrichtungen sind somit obsolet.
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In den meisten Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine 18 reicht dabei die Kühlung derselbigen durch das Kühlmodul 16 aus. Eine zusätzliche Kühlung durch die die Durchgangsöffnung 22 durchströmende Luft infolge des Fahrtwinds ist meistens nicht von Nöten. Es existieren allerdings Betriebspunkte, so z. B. der Volllastbetriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine 18, bei welchen eine zusätzliche Kühlung durch die die Durchgangsöffnung 22 durchströmende und im Anschluss die Verbrennungskraftmaschine 18 umströmende Luft nötig ist. Zur Realisierung dieser zusätzlichen Kühlung ist das Klappenelement 24 in zumindest einer Offenstellung mittels eines Schalters 26 verbringbar, der beispielsweise in Abhängigkeit von einem Thermostat der Luftführungseinrichtung 10 erfassten Temperatur der Verbrennungskraftmaschine 18 ein Verbringen des Klappenelements 24 in eine Offenstellung bewirkt.
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Die Luftführungseinrichtung 10 stellt somit ein effizientes, kostengünstiges und energieaufwandsarmes System dar, welches einerseits die Aerodynamik des Personenkraftwagens verbessert und damit dessen Kraftstoffverbrauch gering hält. Andererseits ermöglicht dieses System die effiziente, bedarfsgerechte Kühlung der Verbrennungskraftmaschine 18 in bestimmten Betriebspunkten, was einen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 18 in einem wirkungsgradoptimalen Temperaturbereich erlaubt sowie eine thermische Beschädigung derselbigen vermeidet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Luftführungseinrichtung
- 12
- Motorraum
- 14
- Richtungspfeil
- 16
- Kühlmodul
- 18
- Verbrennungskraftmaschine
- 20
- Schottwand
- 22
- Luftdurchgangsöffnung
- 24
- Klappenelement
- 26
- Schalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2340497 [0002]
- DE 3942010 C2 [0003]
