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Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Die
DE 35 01 862 C2 offenbart eine Belüftungsvorrichtung für einen mit einer luftgekühlten Wärmekraftmaschine verbundenen elektrischen Generator, wobei die Welle des elektrischen Generators vorzugsweise durch einen Keilriemen angetrieben wird und eine Kühlturbine oder einen Ventilator für die Kühlung der Wärmekraftmaschine trägt.
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Aufgrund der Tatsache, dass die Welle des elektrischen Generators die Kühlturbine oder den Ventilator trägt, beeinträchtigt dies einen effizienten Betrieb desselbigen, weswegen er im Betrieb einen erhöhten Energiebedarf aufweist.
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Die
DE 40 03 155 A1 offenbart eine elektrische Maschine mit Fremdbelüftung mit einem die Ständerwicklungen tragenden Blechpaket und einem magnetisch damit zusammenwirkenden Läufer, der in einem diesem Teile aufnehmenden Maschinengehäuse gelagert ist, wobei das Maschinengehäuse zur Abführung der in der Maschine erzeugten Verlustwärme mit Öffnungen für den Eintritt und Austritt der von außen zugeführten Luft aufweist. Die elektrische Maschine ist dabei über einen Schlauch mit Kühlluft versorgbar, die durch ein separat angeordnetes Gebläse oder Druckluftaggregat erzeugt wird.
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Auch das Vorsehen dieses separaten Gebläses oder des Druckluftaggregats führt zu einem erhöhten Energiebedarf zur Kühlung der elektrischen Maschine, was ebenso einen erhöhten Energiebedarf zum Betrieb der elektrischen Maschine bedeutet.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlanordnung für einen Kraftwagen bereitzustellen, welche einen geringeren Energiebedarf zum Betrieb eines Aggregats ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kühlanordnung für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Kühlanordnung für einen Kraftwagen mit einem einem Antriebsaggregat des Kraftwagens zugeordneten und von einem Kühlluftstrom umströmbaren Kühleinrichtung, mittels welcher das Antriebsaggregat kühlbar ist, und mit zumindest einem weiteren Aggregat, zeichnet sich dadurch aus, dass der Kühlluftstrom zumindest teilweise mittels einer Luftführungseinrichtung der Kühlanordnung stromauf der Kühleinrichtung an der Kühleinrichtung vorbei führbar und dem weiteren Aggregat zuführbar.
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Bei dem Antriebsaggregat des Kraftwagens kann es sich beispielsweise um eine Verbrennungskraftmaschine oder um eine elektrische Maschine handeln, die den Kraftwagen antreibt und die einer Kühlung bedürfen.
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Zur Kühlung dieses Antriebsaggregats ist nun die Kühleinrichtung der Kühlanordnung vorgesehen, welche beispielsweise einen von dem Kühlluftstrom umströmbare Lamellen aufweisenden Kühler umfasst, welcher von Kühlmittel durchströmbar ist, wobei einerseits ein Wärmeübergang von dem Antriebsaggregat an das Kühlmittel und andererseits ein Wärmeübergang von dem Kühlmittel an die Lamellen umströmende Luft des Kühlluftstroms stattfindet.
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Erfindungsgemäß ist nun mittels einer Luftführungseinrichtung der Kühlanordnung der Kühlluftstrom an der Kühleinrichtung vorbei führbar, ohne dass ein Wärmeübergang an den Kühlluftstrom und damit eine starke Erwärmung der Luft stattfinden kann.
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Weiterhin ist der somit nicht stark erwärmte und damit kühle Kühlluftstrom dem weiteren Aggregat, welches beispielsweise als elektrische Maschine, insbesondere als Generator, ausgebildet ist, zuführbar, wodurch das weitere Aggregat mit dem kalten Kühlluftstrom effizient kühlbar ist.
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Dies bedeutet, dass keine zusätzlichen Kühleinrichtungen, die einen zusätzlichen Energiebedarf aufweisen, vonnöten sind, um das Aggregat zu kühlen, was den gesamten Energiebedarf des Kraftwagens insbesondere zum Betrieb des weiteren Aggregats in einem geringen Rahmen hält.
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Von dem Aggregat separate und/oder in dem Aggregat integrierte Kühleinrichtungen, Lüfter bzw. Gebläse oder auf einer Welle des Aggregats angeordnete Lüfter, Kühlturbinen oder dergleichen oder gar von dem Aggregat angetriebene Kühleinrichtungen für das Aggregat sind obsolet, was einen effizienten und energieaufwandsarmen Betrieb des Aggregats ermöglicht.
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Eine Antriebsleistung eines solchen Lüfters für das Aggregat liegt drehzahlabhängig beispielsweise zwischen 50 und 1200 Watt, wobei diese Antriebsleistung von dem Aggregat bzw. von dem Antriebsaggregat, wie beispielsweise der Verbrennungskraftmaschine, des Kraftwagens aufgebracht werden müsste. Der Entfall der Notwendigkeit des Aufbringens dieser Antriebsleistung führt nun zu einem geringeren Energiebedarf des Aggregats sowie des Antriebsaggregats, was im Falle der Verbrennungskraftmaschine einen geringen Kraftstoffverbrauch und damit geringe CO2-Emissionen derselbigen ermöglicht.
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Das weitere Aggregat ist beispielsweise von dem Antriebsaggregat über eine entsprechende Koppeleinrichtung antreibbar. Ebenso kann vorgesehen sein, dass es sich um eine elektrisch betriebene, zuschaltbare Hilfsleistungseinheit (Auxiliary Power Unit) handelt, welche einer entsprechenden Kühlung bedarf.
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Die Schaffung der Möglichkeit, den Kühlluftstrom stromauf der Kühleinrichtung an dieser vorbeizuführen ist weiterhin insofern vorteilbehaftet, als eine Durchströmung des Kühlluftstroms von hinter der Kühleinrichtung liegenden Bereichen wie beispielsweise einem Motorraum des Kraftwagens, vermieden ist, was zu einer Erwärmung des Kühlluftstroms führen würde. Das Aggregat ist somit mit einem besonders kalten Kühlluftstrom versorgbar, was eine sehr gute Kühlleistung bewirkt, wodurch ein noch effizienterer und damit noch energieaufwandsärmerer Betrieb des Aggregats ermöglicht ist.
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Das Aggregat ist beispielsweise mit einem Kühlluftstrom kühlbar, der beispielsweise eine Temperatur von 20° Celsius bis 40° Celsius aufweist. Würde der Kühlluftstrom beispielsweise den Motorraum durchströmen und gegebenenfalls anderweitige Aggregate umströmen, so würde dessen Temperatur bei ca. 70° Celsius bis 90° Celsius oder gar bei 150° Celsius liegen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Gebläseeinrichtung vorgesehen, mittels welcher das weitere Aggregat mit einem Kühlluftstrom versorgbar ist, wobei die Gebläseeinrichtung in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des weiteren Aggregats zuschaltbar und/oder abschaltbar ist. Die Gebläseeinrichtung ist dabei von dem Aggregat mechanisch entkoppelt, das heißt der Einsatz der Gebläseeinrichtung ist unabhängig von einer aktuellen Drehzahl und/oder einer aktuellen Leistung des Aggregats, wobei also die Gebläseeinrichtung bedarfsgerecht zugeschaltet werden kann.
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Diese bedarfsgerechte Zuschaltung ermöglicht einerseits den zuvor beschriebenen, effizienteren und energieaufwandsärmeren Betrieb des Aggregats, was im Falle des Antriebsaggregats als Verbrennungskraftmaschine den Kraftstoffverbrauch und damit die CO2-Emissionen gering hält, andererseits ist bei Extremsituationen, so zum Beispiel bei sehr heißen Umgebungsbedingungen bei stehendem Kraftwagen das Aggregat dennoch mit einem Kühlluftstrom versorgbar, um dessen Überhitzung zu vermeiden.
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Wie angedeutet, erfolgt dabei die Zuschaltung der Gebläseeinrichtung, welche beispielsweise als elektrischer Lüfter ausgebildet ist, lediglich in extremen Situationen, die nur sehr selten vorkommen, was die zuvor beschriebene Reduzierung des Energiebedarfs zum Betrieb des Aggregats nur sehr geringfügig bis nicht wahrnehmbar beeinflusst.
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Erfindungsgemäß ist das Aggregat weiterhin fast ausschließlich durch die Luftführungseinrichtung mit dem Kühlluftstrom versorgbar und die Zuschaltung der Gebläseeinrichtung nicht bzw. nur äußerst selten vonnöten, woraus die bereits beschriebenen Vorteile resultieren. Die erfindungsgemäße Kühlanordnung erlaubt somit eine Reduzierung des Energiebedarfs zum Betrieb des Antriebsaggregats bei gleich bleibender oder gar erhöhter Leistung desselbigen bzw. einen gleich bleibenden Energieaufwand bei deutlich höheren Leistungen des Antriebsaggregats.
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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 allein 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 Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanordnung für einen Kraftwagen.
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Die Figur zeigt eine Kühlanordnung 10 für einen Kraftwagen, welche eine Kühleinrichtung 14 mit einem Kühler 12 umfasst. Die Kühleinrichtung 14 ist dabei einem Antriebsaggregat in Form einer Verbrennungskraftmaschine 16 des Kraftwagens zugeordnet, wobei die Verbrennungskraftmaschine 16 mittels der Kühleinrichtung 14 kühlbar ist.
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Dazu weist der Kühler 12 der Kühleinrichtung 14 schematisch dargestellte Kühllamellen 18 auf, die von einem von Richtungspfeilen 20 schematisch dargestellten Kühlluftstrom umströmbar sind.
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Die Verbrennungskraftmaschine 16 weist in der Figur nicht dargestellte Kühlkanäle auf, die von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden. Bei der Durchströmung erfolgt ein Wärmeübergang von der Verbrennungskraftmaschine 16 an die Kühlflüssigkeit, die nach Aufnahme der Wärme über entsprechende Verrohrungen 22 zu dem Kühler 12 geleitet wird und den Kühler 12 bzw. dessen Kühllamellen 18 durchströmt.
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Bei der Durchströmung der Kühllamellen 18 erfolgt aufgrund einer Darstellung einer sehr großen Oberfläche eine weiterer Wärmeübergang, dieses Mal von der Kühlflüssigkeit an den Kühlluftstrom, wodurch die Kühlflüssigkeit nach der Erwärmung infolge des Wärmeübergangs von der Verbrennungskraftmaschine 16 an die Kühlflüssigkeit nun gekühlt wird infolge des Wärmeübergangs von der Kühlflüssigkeit an den Kühlluftstrom. Nach erfolgter Kühlung wird die Kühlflüssigkeit wieder durch die entsprechenden Verrohrungen 22 zurück zur Verbrennungskraftmaschine 16 geleitet, wodurch ein Kühlkreislauf dargestellt wird. Die Verrohrungen 22 sind dabei schematisch aufzufassen und können zwei separate Leitungen darstellen, wovon eine die Kühlflüssigkeit zum Kühler 12 hin und eine diese vom Kühler 12 weg leitet.
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Wie der Figur zu entnehmen ist, umfasst die Kühlanordnung 10 des Weiteren ein weiteres Aggregat in Form eines elektrischen Generators 24, welcher sich bei einem Betrieb erwärmt und ebenfalls eine Kühlung benötigt. Bei dem elektrischen Generator 24 kann es sich beispielsweise um eine Lichtmaschine der Verbrennungskraftmaschine 16 oder um einen anderweitigen, elektrische Energie erzeugenden Generator handeln.
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Zur Vermeidung von zusätzlichen, von der Verbrennungskraftmaschine 16 anzutreibenden Gebläse- bzw. Kühleinrichtungen für den elektrischen Generator 24 oder gar von Kühleinrichtungen für diesen, die vom elektrischen Generator 24 selbst beispielsweise durch eine Welle desselbigen, anzutreiben sind, weist die Kühlanordnung 10 zudem eine Luftführungseinrichtung 26 auf, mittels welcher der Kühlluftstrom zumindest teilweise stromauf der Kühleinrichtung 14 an dieser vorbeiführbar und dem elektrischen Generator 24 zuführbar ist.
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Dadurch ist der elektrische Generator mit einem kalten Kühlluftstrom versorgbar und sehr effizient kühlbar, was einen effizienten Betrieb des elektrischen Generators 24 neben dem Entfall zusätzlicher Kühleinrichtungen für diesen positiv beeinflusst.
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Durch das Vorbeiführen des Kühlluftstroms stromauf der Kühleinrichtung 14 weist der Kühlluftstrom eine sehr geringe Temperatur auf, da er noch nicht die Kühleinrichtung 14, die Verbrennungskraftmaschine 16 und/oder weitere, dahinter liegende Aggregate bzw. Bereiche eines Motorraums des Kraftwagens durchströmt hat.
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Die Kühleinrichtung 14 kann beispielsweise eine dem Kühler 12 zugeordnete Gebläseeinrichtung aufweisen, mittels welcher der Kühler 12 mit einem Kühlluftstrom bei bestimmten Bedingungen umströmbar ist, beispielsweise dann, wenn der Kraftwagen steht, also kein Kühlluftstrom in Folge eines Fahrtwinds zur Verfügung steht, die Verbrennungskraftmaschine 16 jedoch eine Temperatur aufweist, die eine Kühlung derselbigen erfordert.
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Weiterhin kann eine dem elektrischen Generator 24 zugeordnete Gebläseeinrichtung mit einem geringen Leistungsbedarf vorgesehen sein, die bei bestimmten Bedingungen, beispielsweise bei hohen Umgebungstemperaturen und bei Stillstand des Kraftwagens, bedarfsgerecht zuschaltbar ist. Die dem elektrischen Generator 24 zugeordnete Gebläseeinrichtung ist dann allerdings mechanisch von dem elektrischen Generator 24 sowie von der Verbrennungskraftmaschine 16 entkoppelt bzw. entkoppelbar und je nach Bedarf einschalt- bzw. zuschaltbar, was den Energiebedarf in einem sehr geringen Rahmen hält. Ohnehin ist die Zuschaltung einer solchen Gebläseeinrichtung nur in Ausnahmefällen vonnöten, wie sie nur sehr selten vorkommen.
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Durch die in der Figur gezeigte Kühlanordnung 10 ist somit ein sehr effizienter Betrieb des elektrischen Generators 24 sowie der Verbrennungskraftmaschine 16 ermöglicht, was einen geringeren Energiebedarf zum Betrieb des elektrischen Generators 24 sowie der Verbrennungskraftmaschine 16 bedeutet. Dies hält den Kraftstoffverbrauch sowie die CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine 16 in einem sehr geringen Rahmen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kühlanordnung
- 12
- Kühler
- 14
- Kühleinrichtung
- 16
- Verbrennungskraftmaschine
- 18
- Kühllamellen
- 20
- Richtungspfeile
- 22
- Verrohrungen
- 24
- elektrischer Generator
- 26
- Luftführungseinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3501862 C2 [0002]
- DE 4003155 A1 [0004]
