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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit in einem Frontbereich angeordneten Wärmetauschern, die als Wärmetauscher eines Motorkühlers und als Zusatzwärmetauscher beispielsweise eines Ladeluftkühlers, eines Ölkühlers und/oder als Kondensator einer Klimaanlage ausgebildet sind. Unter einem Kühler wird hier und im folgenden ein Kühlsystem verstanden, das unter anderem Vorlauf- und Rücklaufleitungen sowie Wärmetauscher umfassen kann.
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Der mittlerweile extrem knapp gewordene Platz im Motorraum von Kraftfahrzeugen verlangt eine möglichst baumraumgünstige Anordnung ihrer Komponenten.
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Bei der Anordnung von Komponenten im Motorraum ist jedoch nicht nur der zur Verfügung stehende Platz von Bedeutung, sondern es sind daneben weitere Faktoren zu bedenken wie eine effiziente Wärmeabfuhr, Fragen der Schalldämpfung und zudem der Schutz empfindlicher Komponenten bei einem Unfall.
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Aus der
DE 103 41 700 A1 ist es bekannt, zur Verringerung von Betriebsgeräuschemissionen eine Trennwandeinrichtung im Motorraum vorzusehen. Zudem wird zur Verbesserung der Wärmeabfuhr die Anordnung verschiedener Wärmetauscher neben- oder übereinanderliegend vorgeschlagen.
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Es besteht weiterhin der Bedarf, bei der Anordnung von Komponenten im Motorraum Platz einzusparen. Dieser Platz könnte einerseits zur Verkürzung des gesamten Fahrzeugs oder andererseits zur nach hinten versetzten Anordnung von Komponenten genutzt werden, wodurch geringere Schäden bei Unfällen zu erwarten wären. Eine bessere Versicherungseinstufung der Fahrzeuge wegen der gewonnenen Crash-Länge wäre die Folge.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kraftfahrzeug anzugeben, bei dem durch eine günstige Anordnung der Komponenten im Motorraum Bauraum eingespart werden kann.
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Darüber hinaus ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem in einem Frontbereich angeordneten Wärmetauscher eines Motorkühlers sowie mindestens zwei Zusatzwärmetauschern bereitgestellt, wobei der Wärmetauscher des Motorkühlers in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung mittig im Frontbereich angeordnet ist und die mindestens zwei Zusatzwärmetauscher in Fahrtrichtung vor oder hinter dem Wärmetauscher des Motorkühlers und nebeneinanderliegend angeordnet sind.
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Dabei wird unter einer mittigen Anordnung eine im Wesentlichen mittige Anordnung verstanden, bei der der Wärmetauscher in einem zentralen Bereich des Motorraums untergebracht ist.
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Unter einem Motorkühler wird hier und im folgenden der Kühler verstanden, der zur Kühlung des Fahrzeugantriebs vorgesehen ist. Er kann sowohl als Kühler eines klassischen Verbrennungsmotors als auch bei einem Elektro- oder Hybridfahrzeug als Kühler eines Elektromotors bzw. Generators oder einer Batterie ausgebildet sein.
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Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass nur eine verhältnismäßig wenig umfangreiche Umgestaltung des Fahrzeugfrontbereichs vorgenommen werden muss, wobei trotzdem eine verbesserte Kühlwirkung erzielt wird. Während herkömmlicherweise alle Wärmetauscher hintereinander angeordnet sind, sind in der vorliegenden Ausführungsform die Zusatzwärmetauscher nebeneinander liegend vor oder hinter dem Wärmetauscher des Motorkühlers angeordnet. Damit teilen sich die oftmals kleiner ausführbaren Zusatzwärmetauscher den Platz vor dem Wärmetauscher des Motorkühlers, wodurch Bauraum in der Tiefe des Frontbereichs eingespart werden kann. Hierdurch kann entweder das gesamte Fahrzeug verkürzt werden, oder der als Crash-Länge zur Verfügung stehende Platz wird vergrößert.
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Falls die Zusatzwärmetauscher vor dem Wärmetauscher des Motorkühlers angeordnet sind, wird der Wärmetauscher des Motorkühlers durch den dahinter liegenden Ventilator bevorzugt mit Frischluft versorgt. Am Wärmetauscher des Motorkühlers liegt damit die größte Temperaturdifferenz zwischen Kühlluft und erhitztem Kühlwasser vor, so dass an diesem besonders wichtigen Wärmetauscher eine besonders gute Kühlung erzielt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem in einem Frontbereich angeordneten Wärmetauscher eines Motorkühlers sowie mindestens einem Zusatzwärmetauscher bereitgestellt, wobei der Wärmetauscher des Motorkühlers in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung mittig im Frontbereich angeordnet ist und in Fahrtrichtung seitlich daneben mindestens ein Zusatzwärmetauscher angeordnet ist. Insbesondere kann auch auf jeder Seite des Wärmetauschers des Motorkühlers mindestens ein Zusatzwärmetauscher angeordnet sein, so dass eine möglichst symmetrische Wärmeabfuhr ermöglicht und die gesamte Fläche der Fahrzeugfront zur Kühlung verwendet wird.
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Bei dieser Ausführungsform können die Zusatzwärmetauscher ganz aus dem zentralen Bereich des Frontbereichs herausgehalten werden. Sie werden stattdessen in den seitlichen Bereichen des Frontbereichs neben dem Wärmetauscher des Motorkühlers angeordnet.
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Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die an den einzelnen Wärmetauschern erzielte Kühlwirkung besonders gut ist, da jeder Wärmetauscher für sich angeordnet ist und mit einem eigenen Ventilator ausgestattet sein kann, so dass die ihn durchstreifende Kühlluft eine besonders große Temperaturdifferenz zum erhitzten Kühlwasser aufweist. Hierdurch wird der Einsatz besonders kleiner, leichter und kostengünstiger Wärmetauscher möglich.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem in einem Frontbereich angeordneten Wärmetauscher eines Motorkühlers sowie mindestens einem Zusatzwärmetauscher bereitgestellt, wobei der Wärmetauscher des Motorkühlers zweigeteilt ist und ein erster Teilwärmetauscher seitlich rechts von der Fahrzeugmitte und ein zweiter Teilwärmetauscher seitlich links von der Fahrzeugmitte angeordnet sind, wobei in Fahrtrichtung vor oder hinter zumindest einem der Teilwärmetauscher mindestens ein Zusatzwärmetauscher angeordnet ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform werden alle Wärmetauscher aus dem zentralen Bereich des Frontbereichs herausgehalten, so dass der dort zur Verfügung stehende Platz anderweitig genutzt werden kann.
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Der oder die Zusatzwärmetauscher können insbesondere als Wärmetauscher eines Ladeluftkühlers, eines Ölkühlers oder als Kondensator einer Klimaanlage ausgebildet sein.
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Falls Wärmetauscher in seitlichen Bereichen des Frontbereichs angeordnet werden, ist es zweckmäßig, in einer Verkleidung des Frontbereichs zusätzliche Lufteinlassöffnungen im Bereich vor den seitlich von der Fahrzeugmitte angeordneten Wärmetauschern anzuordnen und dadurch den Kühlergrill gleichsam zu erweitern.
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Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, den zweigeteilten Wärmetauscher des Motorkühlers derart auszubilden, dass die beiden Teilwärmetauscher getrennt voneinander betreibbar sind.
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Insbesondere können die beiden Teilwärmetauscher in getrennte Kühlmittelkreisläufe des Motors integriert sein.
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Die Zweiteilung des Wärmetauschers des Motorkühlers kann insbesondere in Hybridfahrzeugen genutzt werden, in dem der eine Teilwärmetauscher als Motorkühler eines Verbrennungsmotors und der zweite Wärmetauscher als Batteriekühler eines Hybridantriebs ausgebildet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem in einem Frontbereich angeordneten Wärmetauscher eines Motorkühlers bereitgestellt, wobei der Wärmetauscher des Motorkühlers zweigeteilt ist und ein erster Teilwärmetauscher seitlich rechts von der Fahrzeugmitte und ein zweiter Teilwärmetauscher seitlich links von der Fahrzeugmitte angeordnet sind. Der erste Teilwärmetauscher und der zweite Teilwärmetauscher sind getrennt voneinander betreibbar. Sie können entweder in zwei getrennte Kühlmittelkreisläufe des Motorkühlers eines Verbrennungsmotors integriert sein oder es kann in einem Hybridfahrzeug einer der Teilwärmetauscher zur Kühlung des Verbrennungsmotors und einer der Teilwärmetauscher zur Kühlung einer Batterie vorgesehen sein.
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Insgesamt ergibt sich durch die günstige Anordnung der Wärmetauscher eine Effizienzsteigerung bei der Wärmeabfuhr, wodurch die einzelnen Komponenten kleiner und/oder kompakter und damit leichter ausgeführt werden können. Es kann damit Fahrzeuglänge eingespart und insbesondere die Länge des sogenannten Frontüberhangs verkürzt werden, was den zusätzlichen Vorteil hat, dass bei vorgegebenen, durch das Fahrzeug zu bewältigenden Rampenwinkeln die Lufteinlässe im Frontbereich vergrößert werden können. Hierdurch wird eine bessere Frischluftzufuhr und damit wiederum eine bessere Kühlwirkung erzielt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, wobei das Kraftfahrzeug einen in einem Frontbereich angeordneten, zweigeteilten Wärmetauscher eines Motorkühlers mit einem ersten und einem zweiten Teilwärmetauscher aufweist, wobei einer der Teilwärmetauscher erst im Hochlastbetrieb des Motors zugeschaltet wird.
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Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass jeder der beiden Teilwärmetauscher einem Teilkühlkreislauf zugeordnet ist, der kleiner ist als ein voller Kühlkreislauf es wäre. Dies kann genutzt werden, um bei einem Kaltstart den Motor schneller zu erwärmen. Erst bei einem stark erhöhten Kühlbedarf bei extremen Lastzuständen wird der zweite Teilkühlkreislauf mit dem zweiten Teilwärmetauscher zugeschaltet. Es ist damit möglich, optimal auf den aktuellen Kühlbedarf zu reagieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems für ein Kraftfahrzeug mit Hybridmotor bereitgestellt, wobei das Kraftfahrzeug einen in einem Frontbereich angeordneten, zweigeteilten Wärmetauscher eines Motorkühlers mit einem ersten und einem zweiten Teilwärmetauscher aufweist, wobei einer der Teilwärmetauscher zur Kühlung eines Verbrennungsmotors und der andere Teilwärmetauscher zur Kühlung einer Batterie verwendet wird.
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Dieses Verfahren trägt dem geringeren Kühlbedarf des Verbrennungsmotors in Hybridfahrzeugen durch Anpassung des Motorkühlers Rechnung und nutzt den frei gewordenen Platz zur Unterbringung des Batteriekühlers.
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Dabei sind für die beiden Teilwärmetauscher verschiedene Anordnungen möglich. In einer Ausführungsform ist der erste Teilwärmetauscher seitlich rechts von der Fahrzeugmitte und der zweite Teilwärmetauscher seitlich links von der Fahrzeugmitte angeordnet. Alternativ können der erste und der zweite Teilwärmetauscher (9', 9'') in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung mittig im Frontbereich (2) nebeneinanderliegend oder hintereinanderliegend angeordnet sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Frontbereichs eines Fahrzeugs;
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2 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 1 durch den Frontbereich eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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3 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 1 durch den Frontbereich eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
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4 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 1 durch den Frontbereich eines Fahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Frontbereichs 2 eines Fahrzeugs 1. Im Frontbereich 2 sind unter der Motorhaube 3 bei vielen Fahrzeugen 1 der Motor und zahlreiche weitere Komponenten untergebracht, insbesondere das Kühlsystem des Motors und weiterer Einrichtungen.
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Im Frontbereich 2 sind Lufteinlassöffnungen 4 vorgesehen, durch die Frischluft zu Kühlungszwecken einströmen kann.
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2 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 1 durch den Frontbereich 2 des Fahrzeugs 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Hinter der Stoßfängerverkleidung 5 mit den Lufteinlassöffnungen 4, 6 ist mittig der Querträger 7 angeordnet, der bei Auffahrunfällen oder Frontalzusammenstößen einen großen Teil der Energie aufnehmen und die dahinter liegenden empfindlichen Komponenten schützen soll.
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Hinter dem Querträger 7 ist ein CRFM (Cooling Radiation Fan Module, Kühler-Ventilator-Einheit) 8 angeordnet. Es umfasst den Wärmetauscher 9 des Motorkühlers sowie zwei Zusatzwärmetauscher 10, 11, die als Wärmetauscher eines Ladeluftkühlers oder Ölkühlers und als Kondensator einer Klimaanlage ausgebildet sind. Es umfasst ferner einen Ventilator 12, der in Fahrtrichtung hinter den Wärmetauschern 9, 10, 11 angeordnet ist.
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Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Wärmetauscher 9 des Motorkühlers mittig in einem zentralen Bereich 13 des Frontbereichs 2 angeordnet. Die beiden Zusatzwärmetauscher 10, 11 sind vor dem Wärmetauscher 9 nebeneinanderliegend angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist demnach das CRFM insgesamt im zentralen Bereich 13 untergebracht, jedoch sind die drei Wärmetauscher 9, 10 und 11 nicht hintereinanderliegend mittig ausgerichtet, sondern die beiden Zusatzwärmetauscher 10, 11 teilen sich den vor dem Wärmetauscher 9 des Motorkühlers vorhandenen Bauraum.
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3 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 1 durch den Frontbereich 2 des Fahrzeugs 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Anordnung gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen gemäß der ersten dadurch, dass nur der Wärmetauscher 9 des Motorkühlers mittig im zentralen Bereich 13 angeordnet ist. Die beiden Zusatzwärmetauscher 10, 11 sind rechts und links daneben in seitlichen Bereichen 14 des Frontbereichs 2 angeordnet. In der Stoßfängerverkleidung 5 vor den Zusatzwärmetauschern 10, 11 sind zusätzliche Lufteinlassöffnungen 15 zur Frischluftzufuhr vorgesehen.
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Gemäß dieser Ausführungsform werden demnach drei einzelne CRFM 8 eingesetzt, so dass jeder der drei Wärmetauscher 9, 10, 11 einen ihm zugeordneten Ventilator 12 aufweist. Da durch die Ventilator 12 jeweils nur ein Wärmetauscher 9, 10, 11 mit Kühlluft versorgt werden muss, können die einzelnen Ventilatoren kleiner, leichter und kostengünstiger ausgeführt sein als in der ersten Ausführungsform.
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4 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 1 durch den Frontbereich 2 des Fahrzeugs 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Anordnung gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen gemäß der ersten dadurch, dass keiner der Wärmetauscher 9, 10, 11 mittig im zentralen Bereich 13 angeordnet ist. Stattdessen ist der Wärmetauscher des Motorkühlers zweigeteilt in zwei Teilwärmetauscher 9', 9'', die jeweils rechts und links in seitlichen Bereichen 14 des Frontbereichs 2 angeordnet sind. Die Zusatzwärmetauscher 10, 11 sind in Fahrtrichtung vor den Teilwärmetauschern 9', 9'' angeordnet.
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Gemäß dieser Ausführungsform werden demnach zwei CRFM vorgesehen, die jeweils in seitlichen Bereichen 14 des Frontbereichs 2 angeordnet sind.
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In der in 4 gezeigten Ausführungsform sind die beiden Teilwärmetauscher 9', 9'' als „verkleinerte” Wärmetauscher eines Motorkühlsystems ausgebildet, wobei jeder der beiden Teilwärmetauscher 9', 9'' in einen eigenen, unabhängig vom andern betreibbaren Kühlkreislauf eingebunden ist. Dabei wird einer der beiden Teilwärmetauscher 9', 9'' bevorzugt nur im Hochlastbetrieb des Motors zugeschaltet.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform wird einer der beiden Teilwärmetauscher 9', 9'' als Wärmetauscher eines Motorkühlers des Verbrennungsmotors eines Hybridfahrzeugs eingesetzt, während der andere Teilwärmetauscher 9', 9'' als Wärmetauscher eines Batteriekühlers verwendet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Frontbereich
- 3
- Motorhaube
- 4
- Lufteinlassöffnungen
- 5
- Stoßfängerverkleidung
- 7
- Querträger
- 8
- CRFM
- 9,
- Wärmetauscher des Motorkühlers
- 9', 9''
- Teilwärmetauscher
- 10
- Zusatzwärmetauscher
- 11
- Zusatzwärmetauscher
- 12
- Ventilator
- 13
- zentraler Bereich
- 14
- seitlicher Bereich
- 15
- zusätzliche Lufteinlassöffnungen
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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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