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Technisches Gebiet:
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung einer Luftzufuhr zu einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs, die wenigstens einen Sensor zur Erfassung eines Zustandsparameters des Kraftfahrzeugs und ein Regelorgan umfasst, mit dem in Abhängigkeit des erfassten Zustandsparameters ein Querschnitt eines Strömungskanals variierbar ist, durch den ein durch eine Bewegung des Kraftfahrzeugs hervorgerufener Luftstrom in den Motorraum leitbar ist.
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Stand der Technik:
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Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere auch Lastkraftwagen, sind die Kühlaggregate vornehmlich im Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet und werden durch Öffnungen in Karosseriebauteilen, wie etwa Frontklappe oder Stoßfänger, bei Fortbewegung des Fahrzeugs direkt von Luft angeströmt. Durch die Durchbrüche in den Karosseriebauteilen, insbesondere im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs, wird dem wenigstens einen Kühlaggregat eine konstante Anströmfläche bereitgestellt, die unabhängig vom tatsächlichen Kühlbedarf ist.
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Um darüber hinaus die Luftzufuhr zu den im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Kühlaggregaten zu regeln, ist etwa aus der
DE 198 00 055 A1 eine Lamellenwand bekannt, mit der die Kühlluftzuführung zu einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine regelbar ist. In Fahrtrichtung vor dem Fahrzeugkühler ist hierbei eine Lamellenwand angeordnet, die aus einer Vielzahl von senkrecht angeordneten, drehbar gelagerten Lamellen besteht. Mit Hilfe der beschriebenen Lamellen wird die Luftströmung zum Kühler in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der Temperatur des Antriebsmotors oder des Kühlwassers geregelt. Die beschriebene Lamellenwand stellt somit ein direkt vor dem Kühler angeordnetes zusätzliches Regelorgan dar.
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Eine ähnliche technische Lösung ist aus der
DE 103 06 158 A1 bekannt. Bei der in dieser Druckschrift beschriebenen Regelung der Luftanströmung eines Fahrzeugkühlers sind in einem Zwischenbereich zwischen einem Kühlergrill-Ziergitter und dem in Anströmungsrichtung dahinter liegenden Fahrzeugkühler Faltklappenelemente vorgesehen. Mit Hilfe einer Stelltriebeinrichtung werden die Falt- oder Schwenkklappen in Abhängigkeit des ermittelten Kühlluftbedarfs bewegt, so dass auch in diesem Fall die Kühlluftanströmung für den Kühler bedarfsgerecht regelbar ist.
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Die
DE 10 2008 013 336 A1 betrifft ein Kraftfahrzeug mit wenigstens teilweise umschließenden äußeren Flächen mit wenigstens einer darin zum Kühlen und/oder Belüften vorgesehenen Belüftungsöffnung, die in einem vorderen Motorraumbereich frontal, seitlich, oberhalb oder unterhalb und/oder unterhalb der Karosserie und/oder in einem hinteren Bereich der Karosserie angeordnet ist und zum Be- und/oder Entlüften wenigstens eines von zu den Antriebs-, Klimatisierungs- oder Bremseinrichtungen gehörenden Aggregate durch angesaugte oder hineingeblasene Außenluft oder durch Fahrtwind herausgesaugte Luft vorgesehen ist. Es ist vorgesehen, dass wenigstens eine Belüftungsöffnung mit wenigstens einer zum Öffnen und Schließen vorgesehenen Deckelklappe ausgestattet ist und die Belüftungsöffnung so verschließt, dass die äußere Fläche der Deckelklappe mit den anliegenden äußeren Flächen des Fahrzeugs oder seiner Teile eine möglichst aerodynamisch günstige Flächengestalt bildet.
DE 10 2005 001 959 A1 betrifft eine Kühlluftführung für einen in einem Motorraum angeordneten Verbrennungsmotor einer Sattelzugmaschine mit Frontlenkerfahrerhaus, umfassend wenigstens eine im Bereich der Sattelzugmaschinenfront angeordnete Einlassöffnung zur Zuführung von Kühlluft.
DE 10 2005 001 959 A1 sieht vor, dass zur wenigstens teilweisen Durchströmung eines wenigstens den Verbrennungsmotor aufnehmenden Motorraumes mit einem Kühlluftstrom eine erste Strömungsverbindung zwischen der wenigstens einen Einlassöffnung und dem Motorraum und eine zweite Strömungsverbindung zwischen dem Motorraum und wenigstens einer im Bereich einer Rückwand des Fahrerhauses in die Umgebung mündenden Auslassöffnung vorgesehen ist.
US 2006/0095178 A1 ,
DE 699 15 029 T2 ,
KR 1020080019324 A ,
DE 24 22 390 A1 und
DE 24 11 514 A1 offenbaren weiteren technologischen Hintergrund.
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Ausgehend von den aus dem Stand der Technik, insbesondere aus den zuvor zitierten Druckschriften, bekannten technischen Lösungen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Regelung der Kühlluftzufuhr in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die sich konstruktiv einfach realisieren lässt und vergleichsweise wenige Komponenten erfordert. Die anzugebende technische Lösung soll mit einfachen Mitteln eine Integration in die Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs ermöglichen. Dabei soll die Regelung der Kühlluftzufuhr entsprechend den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen möglich sein.
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Eine Vorrichtung zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind darüber hinaus in den abhängigen Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Regelung einer Luftzufuhr zu einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs, die wenigstens einen Sensor zur Erfassung eines Zustandsparameters des Kraftfahrzeugs und ein Regelorgan umfasst, mit dem in Abhängigkeit des erfassten Zustandsparameters ein Querschnitt eines Strömungskanals variierbar ist, durch den ein durch eine Bewegung des Kraftfahrzeugs hervorgerufener Luftstrom in den Motorraum leitbar ist, derart weitergebildet worden, dass das Regelorgan zumindest einen von außen sichtbaren Teil einer Außenhaut und/oder eines Außenhautbauteils des Kraftfahrzeugs bildet.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Regelorgans direkt innerhalb der Außenhaut eines Kraftfahrzeugs ist einerseits eine bedarfsgerechte Steuerung bzw. Regelung des Kühlluftzustroms in den Motorraum realisierbar, andererseits wird eine konstruktiv einfache Gestaltung der Kühlluftzufuhrregelung ermöglicht. In Abhängigkeit gemessener Zustandsparameter des Kraftfahrzeugs wird das Regelorgan derart bewegt, dass der Strömungskanal für den Luftstrom in den Motorraum verschlossen, vollständig geöffnet oder aber teilweise geöffnet ist. Der Querschnitt des Strömungskanals für den Luftzustrom ist vorzugsweise stufenlos veränderbar.
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Das Regelorgan verfügt über dreh- und/oder klappbare Lamellen. Selbstverständlich ist es in diesem Zusammenhang denkbar, eine Vielzahl von Lamellen in Form einer Lamellenwand direkt in die Außenhaut, also die Karosserie eines Fahrzeugs zu integrieren. Hierbei ist es grundsätzlich unerheblich, ob die eine oder die mehreren Lamellen vertikal oder horizontal angeordnet sind. Sofern dies darüber hinaus, beispielsweise aus Designgründen, gewünscht ist, können derartige Lamellen auch diagonal oder in Form eines gewünschten Musters angeordnet werden. Das Öffnen und/oder Schließen der Lamellen erfolgt allerdings stets in Abhängigkeit der gemessenen Zustandsparameter des Kraftfahrzeugs und der benötigten Kühlluftmenge.
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Zur Regelung des Kühlluftzustroms in den Motorraum eignen sich insbesondere die Kühlmitteltemperatur und/oder die Motoröltemperatur des Motors. Vorzugsweise wird zumindest einer der zuvor genannten Zustandsparameter mit Hilfe geeigneter Sensoren erfasst und unter Zugrundelegung der ermittelten Kühlmittel- und/oder Motoröltemperatur die Öffnung des Strömungskanals für die Zuluft mit Hilfe des Regelorgans beeinflusst. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass nach dem Start eines Fahrzeugs, wenn also sowohl die Kühlmittel- als auch die Motoröltemperatur noch vergleichsweise gering ist, das Regelorgan den Strömungskanal der Zuluft zunächst verschließt, um so eine zügige Erwärmung des Motors zu erreichen. Mit fortschreitender Erwärmung des Motors und somit des Kühlmittels bzw. des Motoröls erfolgt eine schrittweise oder kontinuierliche Vergrößerung des Querschnitts des Strömungskanals durch das Regelorgan.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen technischen Lösung sieht vor, dass wenigstens ein Zustandsparameter der von außen in den Zuluftströmungskanal einströmenden Luft erfasst und der Regelung des Querschnitts des Strömungskanals zugrunde gelegt wird. Auf diese Weise wird beispielsweise die Temperatur, die Luftdichte und/oder der Feuchtegehalt der das Kraftfahrzeug umgebenden Luft ermittelt, um diesen und/oder diese Parameter bei der Festlegung des benötigten Kühlluftmengenstroms für eine geeignete Kühlung im Motorraum zu berücksichtigen.
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Das Regelorgan ist zumindest teilweise in einen Frontstoßfänger eines Kraftfahrzeugs integriert oder bildet zumindest einen Teil des Frontstoßfängers. Eine weitere spezielle Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Regelorgan in ein Frontverkleidungselement eines Kraftfahrzeugs integriert ist oder zumindest einen Teil des Frontverkleidungselements bildet. Hierbei ist es auf bevorzugte Weise möglich, einen oder mehrere im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs hinter der Verkleidung vorgesehene Kühler mit einem geregelten Kühlluftstrom zu versorgen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, ist das Regelorgan zumindest teilweise in eine Seitenverkleidung des Kraftfahrzeugs integriert oder bildet selbst einen Teil der Seitenverkleidung. Eine derartige technische Lösung kommt vor allem dann in Betracht, wenn der Fahrzeugmotor bzw. die Kühlaggregate nicht im Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet sind oder durch weitere Fahrzeugkomponenten verdeckt sind, so dass eine seitliche, geregelte Zufuhr von Kühlluft erforderlich ist.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass der durch das in der Außenhaut eines Kraftfahrzeugs vorgesehene Regelorgan geregelte Kühlluftstrom sowohl den Fahrzeugmotor selbst, als auch entsprechenden Wärmeübertragern als Kühlluftstrom zur Verfügung gestellt wird. Auf vorteilhafte Weise wird das Regelorgan beispielsweise in Fahrtrichtung vor einem Fahrzeugkühler, einem Ladeluftkühler und/oder einem Kondensator einer Fahrzeugklimaanlage angeordnet ist. Genauso ist es allerdings denkbar, mit Hilfe des erfindungsgemäßen, in die Außenhaut eines Kraftfahrzeugs integrierten Regelorgans den Kühlluftstrom bedarfsgerecht einem Motorölkühler zur Verfügung zu stellen oder direkt den Motor mit dem geregelten Kühlluftstrom zu kühlen.
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Eine ganz spezielle Weiterbildung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass zusätzlich zu einem in der Außenhaut im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Regelorgan auch an einer Rückseite, in einem Seiten- und/oder in einem Bodenbereich des Motorraums ein weiteres Regelorgan zur Beeinflussung eines den Motorraum durchströmenden Luftstroms vorgesehen ist. Auf diese Weise ist es möglich, einerseits den Zuluftstrom in den Motorraum zu regeln und andererseits auch den Abluftstrom, also den erwärmten Luftstrom, der den Motorraum verlassen soll, zu beeinflussen. Durch ein gezieltes Verschließen, etwa eines an der Rückseite des Motorraums vorgesehenen Regelorgans ist es beispielsweise möglich, wenigstens kurzfristig einen Luftstau innerhalb des Motorraums zu erwirken, um so in Abhängigkeit einer besonderen Betriebsphase eine zu schnelle Abkühlung des Fahrzeugmotors zu verhindern.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Regelorgan über wenigstens zwei Regelelemente verfügt, die unter Zugrundelegung des erfassten Zustandsparameters des Fahrzeugs und/oder der Umgebungsluft unabhängig voneinander bewegbar sind. Mit Hilfe eines derart ausgeführten Regelorgans ist es auf vorteilhafte Weise möglich, den Kühlluftstrom gezielt in bestimmte Bereiche des Motorraums zu leiten und/oder bestimmte Bereiche des Motorraums mit einer unterschiedlichen Menge, an von außen zugeführter Kühlluft zu versorgen.
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Ebenso sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass das erfindungsgemäß ausgeführte Regelorgan alternativ oder zusätzlich zumindest teilweise vor Funktionselementen des Kraftfahrzeugs, die hinter einer Fahrzeugverkleidung angeordnet sind, vorgesehen ist. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass das Regelorgan zumindest teilweise, insbesondere vor einem Fangmaul, einer Kupplungseinrichtung, einem Druckluftanschluss, einem Stromanschluss und/oder einer Abschleppeinrichtung angeordnet ist. Werden die entsprechenden Funktionselemente nicht benötigt, so wird das Regelorgan vor diesen Elementen in einem geschlossenen Zustand überführt, so dass unnötige Strömungswiderstände aufgrund der Anströmung der hinter der Fahrzeugverkleidung liegenden Funktionselemente vermieden werden. Wird dagegen wenigstens eines der zuvor erwähnten Elemente benötigt, so wird das davor befindliche Regelorgan, vorzugsweise durch Betätigen eines im Bereich des Fahrerarbeitsplatzes vorgesehenen Schalters, angesteuert und in eine geöffnete Stellung überführt, so dass es nunmehr zugänglich ist.
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Die beschriebene Integration eines Regelorgans in die Außenhaut eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im Frontbereich, eignet sich auf besondere Weise für den Einsatz in Nutzfahrzeugen wie etwa schweren Lastkraftwagen. Derartige Nutzfahrzeuge zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass sie über große Frontflächen verfügen, die während der Fahrt des Nutzfahrzeugs von Luft angeströmt werden. Das Vorsehen eines Regelorgans, das direkt in die Außenhaut eines Nutzfahrzeugs integriert ist oder einen Teil der Außenhaut bildet, bietet vor allem die Vorteile einer einfachen zuverlässigen Regelung des Kühlluftstromes in den Motorraum sowie einer bedarfsgerechten Optimierung des Strömungswiderstandes, also des cw-Wertes eines Nutzfahrzeugs. Gleichzeitig kann das erfindungsgemäß in der Fahrzeugaußenhaut vorgesehene Regelorgan mit einfachen Mitteln als Designmerkmal verwendet oder auf einfache Weise zumindest in designrelevante Bauteile, wie beispielsweise einen speziellen, herstellertypischen Fahrzeuggrill integriert werden, so dass insgesamt Kosteneinsparpotenziale erschließbar sind.
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Eine alternative Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass ein Regelorgan zur Regelung des Kühlluftzustroms in den Motorinnenraum bevorzugt auch bei Seitenverkleidungsteilen von Omnibussen, insbesondere Reiseomnibussen eingesetzt werden kann. Omnibusse zeichnen sich in diesem Zusammenhang vor allem dadurch aus, dass die Motoren bzw. die Kühlaggregate im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet sind. Die Kühlluftöffnungen sind oftmals im seitlichen Heckbereich vorgesehen, wo entsprechend die Kühlaggregate der Omnibusmotoren vorgesehen sind. Werden in diesen Bereichen gezielt verstellbare Regelorgane vorgesehen, so kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen technischen Lösung sichergestellt werden, dass auch für Omnibusse mit verhältnismäßig einfachen konstruktiven Mitteln eine geregelte Kühlluftzufuhr und/oder -abfuhr in den Motorraum realisierbar ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert. Es zeigen:
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1: Frontansicht eines Nutzfahrzeugfahrerhauses mit regelbarem Lamellengitter in geschlossener Stellung sowie
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2: Frontansicht eines Nutzfahrzeugfahrerhauses mit regelbarem Lamellengitter in geöffneter Stellung.
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In 1 ist die Frontansicht eines Nutzfahrzeugfahrerhauses 1 dargestellt. Zur Regelung des Kühlluftstroms 2 zu einem hinter der einen Teil einer Fahrzeugaußenhaut bildenden Verkleidung 3 gelegenen Kühlers (nicht dargestellt) ist im Bereich des Stoßfängers 4 ein Lamellengitter als Regelorgan 5 vorgesehen. Die einzelnen Lamellen des Lamellengitters 5 sind um eine in horizontale Richtung verlaufende Achse drehbar gelagert.
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Beim Start des Nutzfahrzeugs und damit des Motors ist das Lamellengitter 5 zunächst geschlossen, so dass dem Motorraum 10 von außen keine Kühlluft 2 zugeführt wird. Dies bewirkt eine zügige Erwärmung des Motors auf Betriebstemperatur. In dem dargestellten Fall ist das Lamellengitter 5 in die Außenfläche eines Stoßfängers 4 integriert. Bei geschlossenem Lamellengitter 5 wird die anströmende Luft über das Lamellengitter 5 geleitet, und zwar sowohl in seitlicher Richtung als auch nach oben in Richtung der Frontscheibe 6 des Fahrzeugs. Die Außenfläche des Lamellengitters 5 ist hierbei aerodynamisch günstig geformt und bildet einen Teil der von außen sichtbaren Außenhaut des Nutzfahrzeugs bzw. des Nutzfahrzeugfahrerhauses 1.
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2 zeigt ein Nutzfahrzeugfahrerhaus 1 in einem Betriebszustand, bei dem der Motor bereits seine Betriebstemperatur erreicht hat. Um die Zufuhr eines Kühlluftstroms 2 in den Bereich des Motorraums 10, insbesondere zu einem Fahrzeugkühler, zu gewährleisten, sind die Lamellen des als Regelorgan vorgesehenen Lamellengitters 5 bedarfsgerecht geöffnet. Zwischen den einzelnen Lamellen wird ein Strömungskanal freigegeben, durch den die Zuluft zur Kühlung in den Motorraum 10 strömen kann. Zur Regelung des Zuluftstroms 2 in den Motorraum 10 wird der Querschnitt des Strömungskanals durch eine gezielte Verstellung des als Lamellengitters ausgeführten Regelorgans 5 variiert. Die Regelung der Lamellenposition erfolgt hierbei in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Temperatur der Außenluft. Hierzu ist einerseits im Kühlkreislauf des Fahrzeugs ein Sensor 7 vorgesehen, mit dem kontinuierlich die Kühlmitteltemperatur erfasst wird, und andererseits ist ein Außentemperatursensor 8 vorgesehen, mit dem die Temperatur der Außenluft erfasst wird. Beide Temperaturen werden an eine zentrale Regeleinheit übertragen, in der die Messergebnisse ausgewertet und der Erzeugung von Stellgrößen für das als Lamellengitter ausgeführte Regelorgan 5 zugrunde gelegt werden. Der hinter dem Stoßfänger 4 angeordnete Fahrzeugkühler wird in diesem Falle direkt von der Kühlluft 3 angeströmt.
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Im Bedarfsfall ist es möglich, die unteren beiden Lamellen 5b des dargestellten Lamellengitters 5 unabhängig von den oberen beiden Lamellen 5a zu regeln. Dies bietet sich vor allem an, sofern hinter dem Lamellengitter 5 in vertikaler Richtung versetzt zwei unterschiedliche Fahrzeugkühler oder aber unterschiedliche, zu kühlende Bauteile vorgesehen sind. Insbesondere ist es denkbar, dass in einem oberen Bereich hinter dem Lamellengitter 5 ein Fahrzeughauptkühler zur Kühlung des Motors und in einem unteren Bereich ein Kondensator einer Fahrzeugklimaanlage vorgesehen ist. Durch eine unabhängige, bedarfsgerechte Öffnung der oberen Lamellen 5a sowie der unteren Lamellen 5b wird sichergestellt, dass dem jeweiligen Kühlaggregat und/oder Wärmeübertrager der benötigte Kühlluftstrom zugeleitet wird. Mit einer derartigen Gestaltung des als Regelorgan ausgeführten Lamellengitters 5 ist es somit möglich, den Kühlluftstrom bedarfsgerecht in unterschiedliche Bereiche des Motorraums zu leiten.
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Das Lamellengitter 5 kann in jedem Fall derart ausgeführt werden, dass es über herstellertypische Designmerkmale verfügt. Auf diese Weise wird mit Hilfe eines erfindungsgemäß ausgeführten Lamellengitters 5 auf einfache Weise etwa ein zuvor verwendeter Kühlergrill, der lediglich eine konstante Anströmfläche bzw. Durchströmöffnung für den Kühlluftstrom bot, durch ein Regelorgan, das eine bedarfsgerechte Regelung der Kühlluft zulässt, ersetzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrerhaus
- 2
- Kühlluftstrom
- 3
- Fahrzeugaußenhautbauteil
- 4
- Stoßfänger
- 5
- Regelorgan
- 5a
- obere Lamellen
- 5b
- untere Lamellen
- 6
- Frontscheibe
- 7
- Sensor zur Erfassung eines Fahrzeugzustandsparameters
- 8
- Außentemperatursensor
- 9
- Strömungskanal
- 10
- Motorraum
