DE102010036595A1

DE102010036595A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010036595A1
Application number: DE102010036595A
Authority: DE
Inventors: Thomas Laube; Michael Wessels; Frank Repphun
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2030-07-24
Also published as: DE102010036595B4

Abstract

Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsaggregat (10), insbesondere mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, in Heckmotoranordnung, und mit einer Kühlvorrichtung (17), insbesondere mit einer Vorrichtung zur Ladeluftkühlung, wobei zur Kühlung, insbesondere zur Ladeluftkühlung, benötigte Kühlluft durch die Kühlvorrichtung (17) und weiterhin als Spülluft durch einen Antriebsaggregatraum, in welchem das Antriebsaggregat (10) positioniert ist, leitbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat, insbesondere mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, in Heckmotoranordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Als wirksame Maßnahme zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs sowie von CO2-Emissionen von Kraftfahrzeugen hat sich die Hubraumreduzierung in Verbindung mit der Aufladung der Brennkraftmaschine herausgestellt, das sogenannte Downsizing. Im Zusammenwirken mit einer Kraftstoffdirekteinspritzung können hierbei erhebliche Potentiale für die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen generiert werden. Erreicht wird dies insbesondere durch eine verminderte innere Reibung, durch eine Verschiebung des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine in höhere Lastbereiche und durch eine Reduzierung des Gewichts der Brennkraftmaschine durch kleinere Hubräume und/oder eine reduzierte Zylinderanzahl. Für eine möglichst effektive Aufladung einer Brennkraftmaschine gehört die sogenannte Ladeluftkühlung zum Stand der Technik.
1 zeigt ein Schema eines Kraftfahrzeugs mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine 10, wobei die Brennkraftmaschine 10 in 1 zwei Zylindergruppen bzw. Zylinderbänke 11 mit jeweils drei Zylindern 12 umfasst. Jeder Zylindergruppe 11 der Brennkraftmaschine 10 ist jeweils ein Abgasturbolader 13 zugeordnet, wobei jeder Abgasturbolader 13 jeweils eine Turbine 14 und jeweils einen Verdichter 15 umfasst. Aus den Zylindern 12 der Zylindergruppen 11 der Brennkraftmaschine 10 abströmendes Abgas wird in den Turbinen 14 der Abgasturbolader 13 entspannt, wobei hier gewonnene Energie zum Antrieb des jeweiligen Verdichters 15 des jeweiligen Abgasturboladers 13 verwendet wird, um Ladeluft, die über einen Luftfilter 16 angesaugt wird, in den Verdichtern 15 der Abgasturbolader 13 zu verdichten und als verdichtete Ladeluft über Ladeluftkühler 17 zu leiten, um so die in den Verdichtern 15 verdichtete Ladeluft in den Ladeluftkühlern 17 abzukühlen. In 1 ist jedem Abgasturbolader 13 ein separater Ladeluftkühler 17 zugeordnet, wobei die Ladeluft, welche nach der Kühlung die Ladeluftkühler 17 verlässt, über eine gemeinsame Drosselklappe 18 und einen gemeinsamen Sammler 19 den Zylindern 12 der Zylinderbänke 11 der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wird. In 1 werden demnach die Ladeluftströme 5 stromabwärts der Ladeluftkühler 17 und stromaufwärts der Drosselklappe 18 zusammengeführt.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es ebenfalls bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, für jede Zylindergruppe 11 einen separaten Sammler bereitzuhalten, wobei dann die Ladeluft, welche die Ladeluftkühler 17 verlasst, über separate Drosselklappen dem jeweiligen Sammler zugeführt wird.
2 zeigt eine konkrete Ausgestaltung und Anordnung von in 1 gezeigten Baugruppen in einem Kraftfahrzeug, nämlich in dem von der Patentanmelderin unter der Typbezeichnung „911 Turbo” der Baureihe 997 vertriebenen Kraftfahrzeug. So zeigt 2 den Luftfilter 16, der zu verdichtende Ladeluft durch Öffnungen in einem Heckdeckel einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs ansaugt, wobei der Luftfilter 16 mittig über dem in 2 nicht gezeigten Antriebsaggregat, nämlich der aufgeladenen Brennkraftmaschine, angeordnet ist. Die über den Luftfilter 16 angesaugte, zu verdichtende Ladeluft strömt über zwei Leitungen 20 zu den Verdichtern 15 der beiden Abgasturbolader 13. In den Verdichtern 15 der Abgasturbolader 13 wird die Ladeluft verdichtet, wobei die verdichtete Ladeluft ausgehend vom jeweiligen Abgasturbolader 13 über Druckleitungen 21 zu den Ladeluftkühlern 17 gelangt. Die Ladeluftkühler 17 sind in einem Heckteil des Kraftfahrzeug hinter den Hinterrädern positioniert und vorzugsweise mit einem Winkel von in etwa 30° zur Fahrbahn geneigt. Die in den Ladeluftkühler 17 abgekühlte Ladeluft gelangt über Druckleitungen 22 zur Drosselklappe 18. Nach dem Stand der Technik wird Kühlluft, die in den Ladeluftkühlern 17 zur Ladeluftkühlung benötigt wird, für jeden Ladeluftkühler 17 separat über jeweils mindestens eine Öffnung in einem Karosserieseitenteil unmittelbar vor dem Hinterrad angesaugt und mittels eines nicht gezeigten Kanals zu den Ladeluftkühlern 17 geleitet. Nach Passieren des Ladeluftkühlers 17 strömt die Ladeluft bei dem aus der Technik bekannten Kraftfahrzeug über weitere Öffnungen aus dem Heckteil aus. Ferner zeigt 2 Baugruppen zur Abgasführung, nämlich den Zylinderbänken 11 der aufgeladenen Brennkraftmaschine zugeordnete Abgaskrümmer 23, über welche aus den Zylindern 12 der Zylindergruppen 11 abströmendes Abgas den Turbinen 14 der Abgasturbolader 13 zugeführt werden kann. In den Turbinen 14 der Abgasturbolader 13 entspanntes Abgas wird anschließend noch über Abgasnachbehandlungseinrichtungen 24 sowie einen gemeinsamen, mittig hinter dem Antriebsaggregat angeordneten Schaltdämpfer 25 geführt, wobei das Abgas nach Passieren des Schalldämpfers 25 über Endrohre ins Freie gelangt.
Um einen ausreichend hohen Wirkungsgrad für die aufgeladene Brennkraftmaschine in Heckmotoranordnung mit Ladeluftkühlung zu gewährleisten, müssen bislang nach dem Stand der Technik die Ladeluftkühler im Heckbereich hinter den Hinterrädern des Kraftfahrzeugs positioniert werden, wodurch gegenüber einem Kraftfahrzeug derselben Baureihe ohne Abgasaufladung eine verbreiterte Karosserie erforderlich ist. Ohne eine derartige Karosserieverbreiterung kann bislang ein ausreichend hoher Wirkungsgrad nicht gewährleistet werden.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde ein neuartiges Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat in Heckmotoranordnung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist zur Kühlung, insbesondere zur Ladeluftkühlung, benötigte Kühlluft durch die Kühlvorrichtung und weiterhin als Spülluft durch einen Antriebsaggregatraum, in welchem das Antriebsaggregat positioniert ist, leitbar.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, in einer Kühlvorrichtung benötigte Kühlluft nicht nur durch die Kühlvorrichtung zu leiten, sondern vielmehr zusätzlich nach Passieren der Kühlvorrichtung weiterhin als Spülluft für den Antriebsaggregatraum zu nutzen. Dadurch ergeben sich Vorteile bei der Integration von Kühlvorrichtungen in Kraftfahrzeugen mit Heckmotoranordnung und begrenztem Raumangebot, sodass auch ohne Karosserieverbreitung ein ausreichend hoher Wirkungsgrad des Antriebsaggregats bereitgestellt werden kann.
Vorzugsweise ist die Kühlluft durch mindestens eine Öffnung in einem unmittelbar vor einem Heckspoiler positionierten Karosserieabschnitt ansaugbar, an welchem während der Fahrt ein Überdruck herrscht, wobei die angesaugte und durch die Kühlvorrichtung geleitete Kühlluft durch mindestens eine Öffnung in einem Abschnitt einer Begrenzung des Antriebsaggregatraums, an welchem während der Fahrt ein Unterdruck herrscht, aus dem Antriebsaggregatraum ableitbar ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung erlaubt eine besonders effektive Ansaugung von Kühlluft für die Ladeluftkühlung und damit eine Wirkungsgradsteigerung für das Antriebsaggregat.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kühlvorrichtung hinter dem Antriebsaggregat und unterhalb des Heckspoilers positioniert, nämlich derart, dass die angesaugte Kühlluft in etwa senkrecht auf die Kühlvorrichtung trifft. Dann, wenn angesaugte Kühlluft nahezu senkrecht auf den oder jeden Ladeluftkühler trifft, wird ein geringer Druckverlust für die Kühlluftströmung gewährleistet, sodass der Wirkungsgrad des Antriebsaggregats weiter gesteigert werden kann.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Struktur für eine aufgeladene Brennkraftmaschine;
2 eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung von in 1 gezeigten Baugruppen in einem Kraftfahrzeug mit Heckmotoranordnung;
3a bis 3d Details eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat, insbesondere mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, in Heckmotoranordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4a bis 4d Details eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat, insbesondere mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, in Heckmotoranordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5a und 5b Details eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat, insbesondere mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, in Heckmotoranordnung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 Details eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat, insbesondere mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, in Heckmotoranordnung nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7a und 7b Details eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat, insbesondere mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, in Heckmotoranordnung nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8a und 8b Details eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat, insbesondere mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, in Heckmotoranordnung nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat in Heckmotoranordnung. Beim Antriebsaggregat handelt es sich insbesondere um eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit Ladeluftkühlung, wobei einer solchen Brennkraftmaschine eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist, nämlich eine Vorrichtung zur Ladeluftkühlung, die mindestens einen Ladeluftkühler umfasst.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun solche Details eines solchen Kraftfahrzeugs, mithilfe derer bei begrenztem Platzangebot für die Baugruppen der aufgeladenen Brennkraftmaschine mit Ladeluftkühlung dennoch ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann, ohne die Notwendigkeit einer Karosserieverbreiterung.
Obwohl die Erfindung bei Anwendung an einem Kraftfahrzeug mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit Ladeluftkühlung bevorzugt ist, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei Kraftfahrzeugen mit anderen Antriebsaggregaten zum Einsatz kommen kann, so zum Beispiel auch bei einem rein elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug. In diesem Fall ist anstelle der Vorrichtung zur Ladeluftkühlung eine andere Kühlvorrichtung vorhanden.
3a bis 3d zeigen Details eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine in Heckmotoranordnung und Ladeluftkühlung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. So ist in 3a die Brennkraftmaschine 10 gezeigt, die in einem Heckbereich 26 des Kraftfahrzeugs positioniert ist. 3c zeigt Zylinder 12 einer Zylindergruppe 11 der Brennkraftmaschine 10.
In 3b sind Baugruppen zur Führung und Kühlung der in den Zylindern 12 der Zylindergruppen 11 der Brennkraftmaschine 10 zuzuführenden Ladeluft gezeigt, die sich auch in 3a, 3c und 3d zumindest teilweise wiederfinden.
Beim erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug wird Kühlluft, die zur Ladeluftkühlung benötigt wird, nicht nur durch die Vorrichtung zur Ladeluftkühlung, also durch den oder jeden Ladeluftkühler 17, geleitet, sondern nach Passieren der Vorrichtung zur Ladeluftkühlung weiterhin als Spülluft durch einen Antriebsaggregatraum geleitet, in welchem die aufgeladene Brennkraftmaschine 10 positioniert ist.
Dabei wird die Kühlluft durch mindestens eine Öffnung 27 in einem unmittelbar vor einem Heckspoiler 28 positionierten Karosserieabschnitt des Heckbereichs 26 des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs angesaugt, wobei an diesem unmittelbar vor dem Heckspoiler 28 positionierten Karosserieabschnitt insbesondere während der Fahrt ein Überdruck herrscht. Beim Heckspoiler 28 handelt es sich vorzugsweise um einen während der Fahrt ausfahrbaren Heckspoiler, wobei durch die Position des Heckspoilers 28 der Überdruck im Bereich der oder jeder Öffnung 27, die der Ansaugung der Kühlluft dient, eingestellt werden kann. Die über die Öffnungen 27 angesaugte Kühlluft ist über Trichter 29 der Vorrichtung zur Ladeluftkühlung zuführbar, wobei im Ausführungsbeispiel der 3a bis 3d für jeden Abgasturbolader ein separater Ladeluftkühler 17 vorhanden ist. Der Heckspoiler 28 kann auch starr bzw. unbeweglich bzw. nicht ausfahrbar sein.
Die über die Öffnungen 27 angesaugte und über die Trichter 29 den Ladeluftkühlern 17 zugeführte Kühlluft wird über die Ladeluftkühler 17 geleitet und gelangt anschließend als Spülluft für den Antriebsaggregatraum in den Antriebsaggregatraum, wobei die als Spülluft in den Antriebsaggregatraum gelangende Kühlluft durch mindestens eine nicht gezeigte Öffnung in einem Abschnitt einer nicht gezeigten Begrenzung des Antriebsaggregatraums, an welchem während der Fahrt ein Unterdruck herrscht, aus dem Antriebsaggregatraum ableitbar ist.
Die Kühlluft durchströmt demnach unter Ausnutzung eines Druckgefälles zwischen den Ansaugöffnungen 27, an welchen ein Überdruck herrscht, und der oder jeden Öffnung in der nicht gezeigten Begrenzung des Antriebsaggregatraums, an welcher ein Unterdruck herrscht, durch die Ladeluftkühler 17 und den Antriebsaggregatraum, wodurch eine besonders effektive Ladeluftkühlung und damit Aufladung der Brennkraftmaschine 10 sowie Spülung des Antriebsaggregatraums und damit Kühlung der Brennkraftmaschine 10 gewährleistet werden kann. Herdruck kann letztendlich der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 10 gesteigert werden.
Wie bereits ausgeführt, kann der während der Fahrt im Bereich des Heckspoilers 28 herrschende Überdruck durch Ausfahren und Einfahren des Heckspoilers 28 z. B. fahrgeschwindigkeitsabhängig und/oder kühlluftbedarfsabhängig eingestellt werden. Um gegebenenfalls im Standfall des Kraftfahrzeugs oder bei geringen Fahrtgeschwindigkeiten ein ausreichendes Druckgefälle zu gewährleisten, kann den Ladeluftkühlern 17 abluftseitig ein Sauggebläse zugeordnet sein, über dessen Drehzahl dann ein entsprechendes Druckgefälle eingestellt werden kann.
3c visualisiert durch Pfeile 30 die Ansaugung der Kühlluft über die Öffnungen 27, das Leiten derselben über die Ladeluftkühler 17 und das anschließende Einleiten der Ladeluft als Spülluft in den Antriebsaggregatraum, in welchem die aufgeladene Brennkraftmaschine 10 positioniert ist.
Wie am besten 3c entnommen werden kann, ist die Kühlvorrichtung zur Ladeluftkühlung, welche die beiden Ladeluftkühler 17 umfasst, hinter dem Antriebsaggregat 10 unterhalb des Heckspoilers 28 positioniert, nämlich derart, dass die angesaugte Kühlluft in etwa senkrecht auf die Kühlvorrichtung, nämlich die Ladeluftkühler 17, trifft. Auf diese Art und Weise wird ein geringer Druckverlust für die Luftströmung der Kühlluft realisiert, wodurch der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine weiter gesteigert werden kann.
Die Vorrichtung zur Ladeluftkühlung, welche die Ladeluftkühler 17 umfasst, ist vorzugsweise außerhalb eines Verformbereichs einer Heckschürze der Kraftfahrzeugkarosserie im Pendeltest positioniert. Dadurch wird die Aufrechterhaltung der Ladeluftkühlung bei leichten Beschädigungen des Kraftfahrzeugs im Heckbereich gewährleistet.
Da es sich beim Heckspoiler 28 vorzugsweise um ein bewegliches Bauteil handelt, muss die durch die Trichter 29 bereitgestellte Führung der Kühlluft teleskopierbar oder auf andere Art und Weise faltbar sein, um die Führung der Kühlluft an die konkrete Position des ausfahrbaren Heckspoilers 28 anzupassen. Hierzu ist vorzugsweise ein Einströmbereich der Trichter 29 am Heckspoiler 28 befestigt, wohingegen ein Ausströmbereich derselben an den Ladeluftkühlern 17 angreift. Die Teleskopierbarkeit kann durch eine ziehharmonikaartige Struktur gewährleistet werden.
In 3a und 3b sind weiterhin Öffnungen 31 des Heckbereichs 26 des Kraftfahrzeugs gezeigt, welche der Ansaugung der in den Abgasturboladern 13 zu verdichtenden Ladeluft dienen. Gemäß 3b gelangt diese angesaugte Ladeluft über Leitungen 32 in einen für jeden Abgasturbolader separaten Luftfilter 33, wobei diese Luftfilter 33 im Unterschied zum Stand der Technik im Heckteil des Kraftfahrzeugs unmittelbar hinter Hinterrädern desselben positioniert sind.
Ausgehend von den Luftfiltern 33 gelangt die zu verdichtende Ladeluft über Leitungen 34 in den Bereich der Abgasturbolader 13, wobei die Ladeluft in den Abgasturboladern 13 verdichtet und im Abschluss über Druckleitungen 35 den Ladeluftkühlern 17 zugeführt wird. Dabei ist, wie bereits ausgeführt, im Ausführungsbeispiel der 3a bis 3d für jeden Abgasturbolader 13 und damit jede Zylinderbank bzw. Zylindergruppe 11 der Brennkraftmaschine 10 ein separater Ladeluftkühler 17 zur Kühlung der verdichteten Ladeluft vorhanden.
Die Ladeluftkühler 17 sind, wie bereits ausgeführt, hinter der Brennkraftmaschine 10 unterhalb des Heckspoilers 18 positioniert und als Modul in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Dieses Gehäuse stellt für jeden Ladeluftkühler 17 eine separate Zuluftkammer 36 bereit, in welche die verdichtete, in dem jeweiligen Ladeluftkühler 17 abzukühlende Ladeluft in das Gehäuse eintreten kann.
Das gemeinsame Gehäuse der beiden Ladeluftkühler 17 stellt weiterhin eine für beide Ladeluftkühler 17 gemeinsame Abluftkammer 37 bereit, in welcher die in den separaten Ladeluftkühler 17 abgekühlte Ladeluft gemischt wird. Über eine Leitung 38 gelangt die in den beiden Ladeluftkühlern 17 abgekühlte und im Bereich der Mischkammer bzw. gemeinsamen Abluftkammer 37 gemischte Ladeluft in den Bereich der Drosselklappe 18.
Über zusätzliche Gebläse 39 kann weitere Spülluft für den Antriebsaggregatraum, in welchem die Brennkraftmaschine 10 positioniert ist, angesaugt werden, um diese zusätzliche Spülluft unmittelbar in den Antriebsaggregatraum einzuleiten und so in demselben zusätzlich zu der Kühlluft, die nach Passieren der Ladeluftkühler 17 in den Antriebsaggregatraum gelangt, eine weitere Motorraumbelüftung bereitzustellen.
Die in den 3a bis 3d gezeigte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich durch eine effektive Ladeluftkühlung mit geringem Druckverlust für die Kühlluft aus. Aufgrund dessen, dass die Kühlluft, ebenso wie die zu verdichtende Ladeluft sowie gegebenenfalls die zusätzliche Spülluft, im Heckbereich 26 angesaugt wird, verfügt die angesaugte Luft über eine geringe Temperatur.
Die Ausführungsform der 3a bis 3d zeichnet sich durch eine kompakte Struktur aus, sodass dieselbe in ein Kraftfahrzeug mit Heckmotoranordnung ohne Karosserieverbreiterung integriert werden kann. Die Ausnutzung eines aerodynamisch bedingten Überdrucks für die Ansaugung der Kühlluft sorgt für eine besonders effektive Ladeluftkühlung. Die die Ladeluftkühler passierende Abluft wird zusätzlich zur Motorraumdurchspülung und damit Motorraumkühlung genutzt.
Eine zweite Variante der Erfindung zeigen 4a bis 4d. Zur Vermeidung von unnötiger Wiederholungen werden nachfolgend für das Ausführungsbeispiel der 4a bis 4d für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet wie im Ausführungsbeispiel der 3a bis 3d und es wird nur auf solche Details eingegangen, durch die sich das Ausführungsbeispiel der 4a bis 4d vom Ausführungsbeispiel der 3a bis 3d unterscheidet.
Das Ausführungsbeispiel der 4a bis 4d unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der 3a bis 3d dadurch, dass im Ausführungsbeispiel der 4a bis 4d für beide Abgasturbolader 13 ein gemeinsamer Ladeluftkühler 17 vorhanden ist. Es sind demnach zur Kühlung der Ladeluft nicht separate Ladeluftkühler vorhanden, vielmehr wird die Kühlung der Ladeluft der beiden Abgasturbolader 13 von einem gemeinsamen Ladeluftkühler 17 übernommen. Dieser Ladeluftkühler 17 ist in einem Gehäuse angeordnet, welches für beide Abgasturbolader 13 eine gemeinsame Zuluftkammer 36 bereitstellt, in welcher die in dem gemeinsamen Ladeluftkühler 17 abzukühlende, verdichtete Ladeluft vor dem Passieren des gemeinsamen Ladeluftkühlers 17 gemischt wird. Ferner stellt das Gehäuse des Ladeluftkühlers 17 eine für beide Zylinderbänke 11 und damit Abgasturbolader 13 gemeinsame Abluftkammer 37 bereit, in welche die abgekühlte Ladeluft gelangt und von welcher aus die abgekühlte Ladeluft über die Leitung 38 der gemeinsamen Drosselklappe 18 zuführbar ist.
Ein weiterer Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispielen der 4a bis 4d und dem Ausführungsbeispiel der 3a bis 3d besteht darin, dass im Ausführungsbeispiel der 3a bis 3d die separaten Ladeluftkühler 17 quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs von der abzukühlenden Ladeluft durchströmt sind, wohingegen im Ausführungsbeispiel der 4a bis 4d der gemeinsame Ladeluftkühler 17 in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs von der abzukühlenden Ladeluft durchströmt ist.
Während demnach in Durchströmungsrichtung der Ladeluft gesehen im Ausführungsbeispiel der 3a bis 3d relativ lange und dafür relativ schmale Ladeluftkühler 17 vorhanden sind, ist im Ausführungsbeispiel der 4a bis 4d in Durchströmungsrichtung der Ladeluft gesehen ein relativ kurzer und dafür breiter Ladeluftkühler 17 vorhanden. Ein solcher relativ kurzer und dafür relativ breiter Ladeluftkühler 17 verfügt über einen besseren Wirkungsgrad, da geringeren Druckverlust, als relativ lange und dafür relativ schmale Ladeluftkühler, sodass mit dem Konzept der 4a bis 4d der Wirkungsgrad weiter gesteigert werden kann. Ferner kann ein Durchsatz des Ladeluftkühlers 17 gesteigert werden.
Eine dritte Variante der Erfindung zeigen 5a und 5b, wobei die Variante der 5a und 5b eine Weiterbildung der Variante der 4a bis 4d ist, und zwar derart, dass der gemeinsame Ladeluftkühler 17 der Variante der 5a bis 5b gegenüber der Variante der 4a bis 4d um eine sich quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Achse um einen definierten Winkel von vorzugsweise in etwa 45° gedreht ist, sodass der gemeinsame Ladeluftkühler 17 derart ausgerichtet ist, dass die Abluftseite und damit Abluftkammer 37 desselben in Richtung auf die gemeinsame Drosselklappe 18 hin zeigt. Hierdurch wird im Bereich der Leitung 38 so gut wie keine Umlenkung für die abgekühlte Ladeluft benötigt, wie einem Vergleich der 4c und 5b entnommen werden kann. Hierdurch kann ein Druckverlust für die abgekühlte Ladeluft minimiert und der Wirkungsgrad für die Brennkraftmaschine 10 weiter gesteigert werden. Ferner kann die Kühlluft, welche den gemeinsamen Ladeluftkühler 17 passiert, besser in den Antriebsaggregatraum zur Kühlung des Antriebsaggregats 10 eingeleitet werden, sodass sich auch die Durchspülung des Antriebsaggregatraums der den Ladeluftkühler 17 passierenden Kühlluft verbessert. Auch hierdurch kann der Wirkungsrad weiter gesteigert werden.
Den Ausführungsbeispielen der 3a bis 5b ist allesamt gemeinsam, dass die Kühlluft, die zur Ladeluftkühlung benötigt wird, durch Öffnungen 27 unmittelbar vor dem Heckspoiler 28 angesaugt wird, wohingegen die zu verdichtende Ladeluft über Öffnungen 31 angesaugt wird, die vor dem Heckspoiler positioniert sind. Die Öffnungen 27 und 31 sind jedoch allesamt im Heckbereich 26 des Kraftfahrzeugs positioniert.
Demgegenüber zeigt 6 eine Variante der Erfindung, in welcher sowohl die Kühlluft als auch die zu verdichtende Ladeluft in einem Karosserieabschnitt unmittelbar vor dem Heckspoiler 28 angesaugt wird. So zeigt 6, dass die Öffnungen 31, die der Ansaugung der zu verdichtenden Ladeluft dienen, seitlich unmittelbar neben der Öffnung 27 positioniert ist, die der Ansaugung der zur Ladeluftkühlung benötigten Kühlluft dient. Die im Bereich des Heckspoilers 28 über die Öffnungen 31 angesaugte, zu verdichtende Ladeluft wird über trichterartige Luftführungen 40 sowie die Leitungen 32 den Luftfiltern 33 zugeführt. In diesem Fall kann der Heckspoiler 28 zusätzlich ladeluftbedarfsabhängig einstellbar sein.
Diese trichterartige Luftführungen 40 für die zu verdichtende Ladeluft und der Trichter 29 für die Kühlluft sind vorzugsweise integraler Bestandteil des Gehäuses des Ladeluftkühlers 17. Durch diese Funktionsintegration ergeben sich Kostenvorteile, Gewichtvorteile und eine Reduzierung der Montagezeit.
Dann, wenn auch die zu verdichtende Ladeluft 31 ebenso wie die Kühlluft im Bereich unmittelbar vor dem Heckspoiler 28 angesaugt wird, kann auch für die Ansaugung der zu verdichtenden Ladeluft ein Überdruck unmittelbar vor dem Heckspoiler 28 genutzt werden, wodurch sich über die Führung der zu verdichtenden Ladeluft ein verbesserter Wirkungsgrad einstellt. Der im Bereich des Heckspoilers 28 anliegende Überdruck kann als zusätzlicher Aufladungseffekt bzw. zur Reduzierung des Druckverlustes genutzt werden. Die Anströmung bzw. Durchströmung der Ladeluftkühler entspricht der Variante der 5a bis 5b bzw. der Variante der 4a bis 4d.
Da die Führung der anzusaugenden Ladeluft über die trichterartigen Führungselemente 40 ebenso wie die Führung der angesaugten Kühlluft über den Trichter 29 zu einem Bauteil zusammengefasst werden kann, reduziert sich der Montageaufwand in der Variante der 6. Weiterhin ergeben sich Gewichts- und Kostenvorteile.
Weitere Varianten der Erfindung zeigten 7a und 7b bzw. 8a und 8b, wobei in den Varianten der 7a, 7b und 8a, 8b die oder jede Öffnung 31 zur Ansaugung der zu verdichtenden Ladeluft in einem Karosserieabschnitt des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, der hinter dem Heckspoiler 28 positioniert ist.
So zeigen 7a und 7b eine Variante der Erfindung, welche zur weiteren Reduzierung des Druckverlusts für die Führung der zu verdichtenden Ladeluft und zur gleichzeitigen seitlichen Verbreiterung des Ladeluftkühlers 17 die Ansaugung der zu verdichtenden Ladeluft über eine Öffnung 31 der Karosseriestruktur des Heckbereichs 26 des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs erfolgt, die hinter dem ausfahrbaren Heckspoiler 28 positioniert ist. Die über die Öffnung 31 angesaugte, zu verdichtende Ladeluft kann über eine gemeinsame Sammelschale 41 und die beiden Leitungen 32 den Luftfiltern 33 zugeführt werden. Die zu verdichtende Ladeluft wird dann in einem Bereich der Karosseriestruktur angesaugt, in dem aerodynamisch bedingt Umgebungsluftdruck oder ein leichter Unterdruck anliegt.
Die Sammelschale 41, über welche die über die Öffnung 31 angesaugte, zu verdichtende Ladeluft in die Leitungen 32 einleitbar ist, kann als integraler Bestandteil des Gehäuses des Ladeluftkühlers 17 ausgebildet sein, sodass sich dann wiederum ein reduzierter Montageaufwand einstellt.
In der Variante der 8a und 8b sind die Öffnungen 31 zur Ansaugung der zu verdichtenden Ladeluft in dem Bereich von nicht gezeigten Heckleuchten des Kraftfahrzeugs verlagert. Hierdurch kann ein Strömungsweg der über die Öffnungen 31 angesaugten, zu verdichtenden Ladeluft zwischen den Öffnungen 31 und den Luftfiltern 33 weiter verkürzt werden, was zu einer weiteren Druckverlustreduzierung in der Führung der zu verdichtenden Ladeluft und damit zu einer weiteren Steigerung des Wirkungsgrads führt. Ferner kann im Vergleich zum Konzept der 7a und 7b der Ladeluftkühler 17 nochmals verbreitert werden, sodass eine noch effektivere Ladeluftkühlung mit Erhöhung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine 10 möglich ist.
Vorzugsweise ist auf dem Gehäuse des oder jedes Ladeluftkühlers 17 ein Niedertemperaturkühler positioniert, der dann von derselben Kühlluft angeströmt bzw. durchströmt wird, wie der im Gehäuse positionierte Ladeluftkühler 17. Ein solcher Niedertemperaturkühler dient insbesondere der Kühlung elektrischer Komponenten und/oder der Kühlung des Kältemittels einer Klimaanlage.
Zur weiteren Erhöhung der Funktionsintegration können an dem Gehäuse des oder jedes Ladeluftkühlers 17 Halter und/oder Befestigungsmittel insbesondere für Kabel, Schläuche oder Rohre ausgebildet sein, wodurch sich weitere Kostenvorteile und Gewichtsvorteilen realisieren lassen.
Bei allen Varianten ist der oder jeder Ladeluftkühler 17 hinter dem Antriebsaggregat 10 und unterhalb des Heckspoilers 28 positioniert. Der oder jeder Ladeluftkühler und gegebenenfalls angrenzende Baugruppen zur Führung der Kühlluft und gegebenenfalls Ladeluft sind vorzugsweise zu einer kompakten, vorgefertigten Einheit bzw. einem Modul zusammenfasst, sodass einerseits ein geringer Bauraum benötigt wird und andererseits sich die Montage vereinfacht. Auch ein Heckspoilerantrieb des Heckspoilers 28 kann in dieses Modul integriert sein.
Bezugszeichenliste

10: Brennkraftmaschine
11: Zylindergruppe/Zylinderbank
12: Zylinder
13: Abgasturbolader
14: Turbine
15: Verdichter
16: Luftfilter
17: Ladeluftkühler/Kühlvorrichtung
18: Drosselklappe
19: Sammler
20: Leitung
21: Druckleitung
22: Leitung
23: Abgaskrümmer
24: Abgasnachbehandlungseinrichtung
25: Schalldämpfer
26: Heckbereich
27: Öffnung
28: Heckspoiler
29: Trichter
30: Pfeil/Strömungsrichtung
31: Öffnung
32: Leitung
33: Luftfilter
34: Leitung
35: Druckleitungen
36: Zuluftkammer
37: Abluftkammer
38: Leitung
39: Gebläse
40: Luftführung
41: Sammelschale

Claims

Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsaggregat, insbesondere mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, in Heckmotoranordnung, und mit einer Kühlvorrichtung, insbesondere mit einer Vorrichtung zur Ladeluftkühlung, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung, insbesondere zur Ladeluftkühlung, benötigte Kühlluft durch die Kühlvorrichtung (17) und weiterhin als Spülluft durch einen Antriebsaggregatraum, in welchem das Antriebsaggregat (10) positioniert ist, leitbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlvorrichtung (17) abluftseitig mindestens ein Sauggebläse zur Ansaugung der zur Kühlung benötigten Kühlluft zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft durch mindestens eine Öffnung (27) in einem unmittelbar vor einem Heckspoiler (28) positionierten Karosserieabschnitt ansaugbar ist, an welchem während der Fahrt ein Überdruck herrscht, und dass die angesaugte und durch die Kühlvorrichtung (17) geleitete Kühlluft durch mindestens eine Öffnung in einem Abschnitt einer Begrenzung des Antriebsaggregatraums, an welchem während der Fahrt ein Unterdruck herrscht, aus dem Antriebsaggregatraum ableitbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (17) hinter dem Antriebsaggregat (10) und unterhalb des Heckspoilers (28) positioniert ist, nämlich derart, dass die angesaugte Kühlluft in etwa senkrecht auf die Kühlvorrichtung trifft.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennkraftmaschine mit zwei Zylindergruppen, denen jeweils ein separater Abgasturbolader (13) und ein separater Ladeluftkühler (17) zugeordnet ist, die zu verdichtende Ladeluft über mindestens eine Öffnung (31) im Heckbereich des Kraftfahrzeugs ansaugbar und für jede Zylindergruppe über einen individuellen Luftfilter (33), der im Heckbereich hinter den Hinterädern positioniert ist, den Abgasturboladern (13) führbar ist, wobei die zur Ladeluftluftkühlung benötigte Kühlluft für jeden Ladeluftkühler (17) separat durch jeweils mindestens eine Öffnung (27) in dem unmittelbar vor dem Heckspoiler (28) positionierten Karosserieabschnitt ansaugbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ladeluftkühler (17) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und als eine gemeinsame Baugruppe hinter dem Antriebsaggregat (10) positioniert sind, wobei das Gehäuse für jeden der Ladeluftkühler (17) eine separate Zuluftkammer (36) für die abzukühlende Ladeluft und für beide Ladeluftkühler (17) eine gemeinsame Abluftkammer (37) für abgekühlte Ladeluft bildet, wobei die abgekühlte Ladeluft ausgehend von der gemeinsamen Abluftkammer (27) den Zylindern der beiden Zylindergruppen über eine gemeinsame Drosselklappe und einen gemeinsamen Sammler zuführbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Ladeluftkühler (17) von der Ladeluft jeweils quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs durchströmt sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennkraftmaschine mit zwei Zylindergruppen, denen jeweils ein separater Abgasturbolader (13) und ein gemeinsamer Ladeluftkühler (17) zugeordnet ist, die zu verdichtende Ladeluft über mindestens eine Öffnung (27) im Heckbereich des Kraftfahrzeugs ansaugbar und für jede Zylindergruppe über einen individuellen Luftfilter (33), der im Heckbereich hinter den Hinterädern positioniert ist, den Abgasturboladern (13) führbar ist, wobei die zur Ladeluftluftkühlung benötigte Kühlluft durch mindestens eine Öffnung (27) in dem unmittelbar vor dem Heckspoiler (28) positionierten Karosserieabschnitt ansaugbar und dem gemeinsamen Ladeluftkühler (17) zuführbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Ladeluftkühler (17) eine für beide Abgasturbolader (13) gemeinsame Zuluftkammer (36) für die abzukühlende Ladeluft und eine gemeinsame Abluftkammer (37) für abgekühlte Ladeluft bildet, wobei die abgekühlte Ladeluft ausgehend von der gemeinsamen Abluftkammer (37) den Zylindern der beiden Zylindergruppen über eine gemeinsame Drosselklappe und einen gemeinsamen Sammler zuführbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Ladeluftkühler (17) von der Ladeluft in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs durchströmt sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Ladeluftkühler (17) derart ausgerichtet ist, dass die Abluftkammer (37) in Richtung auf die gemeinsame Drosselklappe (18) zeigt.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Öffnung (31) des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs, die der Ansaugung der zu verdichtenden Ladeluft dient, vor der oder jeder Öffnung (27), die der Ansaugung der Kühlluft dient, und damit vor dem Heckspoiler (28) positioniert ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Öffnung (31) des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs, die der Ansaugung der zu verdichtenden Ladeluft dient, unmittelbar seitlich benachbart zu der oder jeder Öffnung (27), die der Ansaugung der Kühlluft dient, und damit unmittelbar vor dem Heckspoiler (28) positioniert ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Öffnung (31) des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs, die der Ansaugung der zu verdichtenden Ladeluft dient, hinter der oder jeder Öffnung (27), die der Ansaugung der Kühlluft dient, und damit hinter dem Heckspoiler (28) positioniert ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Heckspoilers (28) kühlluftbedarfsabhängig und/oder ladeluftbedarfsabhängig einstellbar ist.