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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines durch einen Kraftfahrzeug-Kühler mit wenigstens einem Lüfter strömenden Kühlluftstroms und ein Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Aus der
DE 39 39 099 A1 ist eine Prüfvorrichtung für Front-Kühlerteile eines Kraftfahrzeugs bekannt, die mit unterschiedlichen Luftdurchsätzen durchströmbar sind. Die Prüfvorrichtung umfasst weiter einen dem Kühler vorgesetzten Trichter mit sich zum Kühler hin erweiterndem Querschnitt, dessen – in Strömungsrichtung gesehen – Austrittsöffnung zumindest annähernd bündig mit der Kühllufteintrittsöffnung verläuft und ferner ein steuerbares Gebläse, das in der Nähe der Eintrittsöffnung des Trichter angeordnet ist.
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Die
DE 36 05 603 C2 betrifft ein Verfahren zur aerodynamischen Untersuchung von als maßgeblich verkleinerte Modelle vorliegenden, umströmten und teilweise durchströmten Fahrzeugen mit integrierten Fahrzeugaggregaten in einem Windkanal, wobei zwecks Berücksichtigung des Durchströmungsverhaltens eines integrierten Fahrzeugaggregats, dieses durch ein Simulationsmodell ersetzt wird, wobei beim Simulationsmodell der den tatsächlichen Druckverlust charakterisierende dimensionslose Druckverlust bei einem bestimmten Wert eingestellt wird, der sich aus einer angegebenen Formel ergibt, wobei die Anpassung des Druckverlustbeiwertes des Simulationsmodells an den Druckverlustbeiwert des Aggregats in Originalgröße unter Berücksichtigung von Querschnitts- und Maßstabsrelationen von dem zu ersetzenden Aggregat und Simulationsmodell erfolgt.
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Aus der
DE 40 25 314 A1 ist ein Messverfahren bekannt zum Ermitteln der Strömungsgeschwindigkeitsvektoren und der Temperaturverteilung einer ungleichförmig durchströmten ebenen Fläche mithilfe wenigstens eines umströmten wärmeabgebenden Elements, mehreren Temperatursonden und einer datenverarbeitenden Auswerteeinheit, wobei die Fläche zeilenweise durchgemessen wird, über die Länge des sich geradlinig über die Fläche erstreckenden wärmeabgebenden Elements hin eine zu dem abgegebenen Gesamtwärmestrom proportionale Messgröße gemessen wird, an mehreren längs des wärmeabgebenden Elements verteilten Messpunkten mittels paarweise beidseitig des wärmeabgebenden Elements im Abstand voneinander angeordneter Temperatursonden die Temperaturen in Strömungsrichtung bzw. in Richtung einer Strömungskomponente gemessen werden und die Strömungsgeschwindigkeitsbeträge im Bereich der einzelnen Messsondenpaare jeweils aus der zu dem Gesamtwärmestrom proportionalen Messgröße und den einzelnen gemessenen Temperaturen von der Auswerteeinheit durch Iterieren errechnet werden, um bei geringer Rüst-, Kalibrier- und Versuchszeit sowie geringer Empfindlichkeit gegen Störeinflüsse ausreichend genaue Messergebnisse zu erzielen.
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Außerdem ist aus der
DE 40 25 314 A1 eine Einrichtung bekannt zum Durchführen des derartigen Messverfahrens, aufweisend einen zu einem Hitzdraht parallelen rohrförmigen Messsondenhalter, aus welchem paarweise angeordnete Temperatursonden kragen, deren Messspunkte in gemeinsamer Ebene mit dem Hitzdraht liegen, wobei zu einer Auswerteeinheit führende Temperatur-Messleitungen durch den Messsondenhalter verlaufen, und durch mindestens zwei mit dem Messondenhalter verbundene Hitzdrahthalter, wobei eine Einheit aus Temperatursonden, Messsondenhalter, Hitzdrahthalter und Hitzdraht einen längs einer Messfläche senkrecht zum Hitzdraht verlagerbaren Messrechen bildet, der für ein Verkippen der Temperatursonden um den Hitzdraht drehbar gelagert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Insbesondere soll die Auswirkung von Veränderungen der Außenform und des Unterbodens eines Kraftfahrzeugs auf den Luftstrom durch den Kühler bestimmt werden. Insbesondere soll eine Bestimmung einer Kühlluftstromänderung direkt erfolgen. Insbesondere soll bei einer Bestimmung einer Kühlluftstromänderung eine Bestimmung über ein Kühlluftdelta durch Abdecken eines Kühlluftstromquerschnitts vermieden werden. Insbesondere soll ein Einsatz eines gesonderten Anemometers vermieden werden. Insbesondere soll ein Aufwand bei einer Bestimmung einer Kühlluftstromänderung vereinfacht werden. Insbesondere soll eine Qualität bei einer Bestimmung einer Kühlluftstromänderung erhöht werden. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitgestellt werden.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren zur Bestimmung eines durch einen Kraftfahrzeug-Kühler mit wenigstens einem Lüfter strömenden Kühlluftstroms, wobei für den wenigstens einen Lüfter eine Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie ermittelt und der durch den Kraftfahrzeug-Kühler strömende Kühlluftstrom auf Basis einer Drehzahl des wenigstens einen Lüfters bestimmt wird.
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Der Kraftfahrzeug-Kühler kann ein Wärmetauscher sein. Der Kraftfahrzeug-Kühler kann Teil einer Kühleinrichtung des Kraftfahrzeugs sein. Die Kühleinrichtung kann zum Kühlen einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs dienen. In der Kühleinrichtung kann ein Wärmeübertragungsmittel umlaufen und dabei den Kraftfahrzeug-Kühler durchströmen. Der Kraftfahrzeug-Kühler kann dazu dienen, Wärme von dem Wärmeübertragungsmittel auf den Kühlluftstrom zu übertragen. Der Kraftfahrzeug-Kühler kann von dem Kühlluftstrom durchströmbar sein.
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Der wenigstens eine Lüfter kann einen Antrieb aufweisen. Der Antrieb kann eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, aufweisen. Der Antrieb kann wenigstens einen Magnet aufweisen. Der Antrieb kann wenigstens eine Kohlebürste aufweisen. Der wenigstens eine Lüfter kann eine Lüfterwelle aufweisen. Die Lüfterwelle kann drehbar gelagert sein. Zur Lagerung der Lüfterwelle kann wenigstens ein Gleitlager und/oder wenigstens ein Wälzlager dienen. Der wenigstens eine Lüfter kann ein Laufrad aufweisen. Das Laufrad kann an der Lüfterwelle angeordnet sein. Der wenigstens eine Lüfter kann ein Axiallüfter sein. Der wenigstens eine Lüfter kann ein Gehäuse aufweisen, in dem das Laufrad angeordnet ist. Der wenigstens eine Lüfter kann dazu dienen, einen Kühlluftstrom von einer Saugseite zu einer Druckseite zu fördern. Der wenigstens eine Lüfter kann zur Beaufschlagung des Kraftfahrzeug-Kühlers mit einem Kühlluftstrom dienen.
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Die Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie kann die Werte von zwei voneinander abhängigen physikalischen Größen, nämlich der Drehzahl des Lüfters, insbesondere des Lüfterrads, und dem Volumen des Kühlluftstroms in einer zweidimensionalen Kennlinie darstellen. Mithilfe der Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie kann bei bekannter Drehzahl ein zugehöriger Volumenstrom bestimmt werden. Zur Ermittlung der Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie kann der Lüfter mit unterschiedlichen vorbestimmten Volumenströmen beaufschlagt werden, wobei jeweils eine zugehörige Drehzahl ermittelt wird. Die Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie kann auf einem Prüfstand durch Beaufschlagung des Kraftfahrzeug-Kühlers mit vorgegebenen Volumenströmen ermittelt werden. Zur Ermittlung der Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie können der Kraftfahrzeug-Kühler, eine Lüfterhutze und der Lüfter zusammen auf dem Prüfstand angeordnet werden. Damit ist eine einem realen Fahrzeugbetrieb möglich nahe kommende Anströmung erreicht.
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Der durch den Kraftfahrzeug-Kühler strömende Kühlluftstrom kann während einer Messung in einem Windkanal bestimmt werden. In dem Windkanal kann ein stehendes Kraftfahrzeug mit einem Luftstrom beaufschlagbar sein, um aerodynamische und/oder aeroakustische Eigenschaften des Kraftfahrzeugs zu untersuchen und/oder zu vermessen. In dem Windkanal kann ein Strömungswiderstandskoeffizient, Widerstandsbeiwert oder cw-Wert bestimmt werden. Der durch den Kraftfahrzeug-Kühler strömende Kühlluftstrom kann zeitgleich zur Messung in dem Windkanal bestimmt werden. Damit wird ein Zeitaufwand reduziert. Eine Bestimmung des durch den Kraftfahrzeug-Kühler strömenden Kühlluftstroms und eine Messung in einem Windkanal können synchron durchgeführt werden. Drehzahlwerte des wenigstens einen Lüfters können kabellos erfasst werden. Damit wird eine mechanischer Beeinflussung der Lüfters vermieden.
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Der Lüfter kann eine Funktion eines Anemometers erfüllen. Ein Anemometer kann zur lokalen Messungen einer Geschwindigkeit eines Strömungsfeldes, insbesondere eine Strömungsgeschwindigkeit, dienen.
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Drehzahlwerte des wenigstens einen Lüfters können kabellos übermittelt werden. Damit entfällt das Erfordernis einer Verkabelung. Die Drehzahlwerte können unter Nutzung eines lokalen Funknetzes übermittelt werden. Die Drehzahlwerte können unter Nutzung eines Wireless Local Area Network (deutsch: wörtlich „drahtloses lokales Netzwerk” – Wireless LAN, W-LAN, WLAN) übermittelt werden. Die Drehzahlwerte können mithilfe einer Sendeeinrichtung und einer Empfangseinrichtung übermittelt werden. Die Drehzahlwerte können mithilfe einer Basisstation, wie Wireless Accesspoint, übermittelt werden. Die Drehzahlwerte können zunächst von der Sendeeinrichtung zur Basisstation und nachfolgend zur Empfangseinrichtung übermittelt werden. Die Drehzahlwerte können unmittelbar von der Sendeeinrichtung zur Empfangseinrichtung übermittelt werden. Zur elektrischen Energieversorgung der Sendeeinrichtung kann ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere ein Akku, dienen.
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Außerdem erfolgt die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, aufweisend einen Kraftfahrzeug-Kühler mit wenigstens einem Lüfter, einen Drehzahlsensor zur Erfassung einer Drehzahl des wenigstens einen Lüfters, eine Sendeeinrichtung und eine Empfangseinrichtung zur kabellosen Übermittlung von Drehzahlwerten des wenigstens einen Lüfters und eine Recheneinrichtung zur Bestimmung eines durch den Kraftfahrzeug-Kühler strömenden Kühlluftstroms auf Basis einer Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie.
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Der Drehzahlsensor kann ein optischer Sensor sein. Die Vorrichtung kann ein Messmodul aufweisen. Der Drehzahlsensor kann mit dem Messmodul signalleitend verbunden sein. Die Vorrichtung kann einen elektrischen Energiespeicher aufweisen. Der elektrische Energiespeicher kann ein Akku sein. Der elektrische Energiespeicher kann zur elektrischen Energieversorgung des Messmoduls und/oder der Sendeeinrichtung dienen. Der Drehzahlsensor, das Messmodul die Sendeeinrichtung und/oder der elektrische Energiespeicher können in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs anordenbar sein.
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Die Vorrichtung kann eine Basisstation, wie Wireless Accesspoint, aufweisen. Die Vorrichtung kann eine Recheneinrichtung zum Verarbeiten der Drehzahlwerte aufweisen. Die Vorrichtung kann eine Speichereinrichtung zum Speichern der Drehzahlwerte und/oder darauf basierender Werte aufweisen. Die Vorrichtung kann eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Drehzahlwerte und/oder darauf basierender Werte aufweisen. Die Empfangseinrichtung kann an die Recheneinrichtung, an die Speichereinrichtung und/oder an die Anzeigeeinrichtung angeschlossen sein.
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Der Kraftfahrzeug-Kühler kann eine Lüfterhutze aufweisen. Die Lüfterhutze kann einen Strömungskanal mit einem Einlass und einem Auslass bilden. Die Lüfterhutze kann ein Gehäuse für den wenigstens einen Lüfter bilden. Die Lüfterhutze kann dazu dienen, einen Kühlluftstrom auf den Kraftfahrzeug-Kühler zu kanalisieren.
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Der wenigstens eine Lüfter kann reibungsreduziert sein. Zur Reibungsreduktion können Magnete und/oder Kohlebürsten eines Antriebs des wenigstens einen Lüfters entfernt sein.
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Mit der Erfindung werden die Auswirkung von Veränderungen der Außenform und des Unterbodens eines Kraftfahrzeugs auf den Luftstrom durch den Kühler bestimmt. Eine Bestimmung einer Kühlluftstromänderung erfolgt direkt. Bei einer Bestimmung einer Kühlluftstromänderung wird eine Bestimmung über ein Kühlluftdelta durch Abdecken eines Kühlluftstromquerschnitts vermieden. Ein Einsatz eines gesonderten Anemometers wird vermieden. Ein Aufwand bei einer Bestimmung einer Kühlluftstromänderung wird vereinfacht. Eine Qualität bei einer Bestimmung einer Kühlluftstromänderung wird erhöht. Die Erfindung ermöglicht es, bei einer Entwicklung eines Kraftfahrzeugs auf vereinfachte Weise ein cw-Wert zu optimieren und zugleich einen ausreichenden Kühlluftstrom sicher zu stellen.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt, ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine synchrone Erfassung eines Luftstroms durch einen Kühler bei der Kraftmessung im Windkanal mit kabelloser Übertragung von Daten. In Kraftfahrzeugen können elektrisch antreibbare Kühlerlüfter zum Einsatz kommen. Bei höher motorisierten Kraftfahrzeugen können auch Doppellüfter verbaut werden. Diese Lüfter können nach einer Demontage von Magneten und Kohlebürsten nur noch eine Lagerreibung spüren und können dadurch als Anemometer verwendet werden. An einem Doppelkammerprüfstand kann eine Drehzahl-Volumenstrom-Kennlinie ermittelt werden. Der kalibrierte Lüfter kann im Fahrzeug verbaut werden und mittels Drehzahlerfassung bei einer Kraftmessung in einem Windkanal eine Kühlluft liefern. Durch eine Größe des Lüfters und einer Geometrie einer Lüfterhutze kann sichergestellt sein, dass es sich um einen integralen Wert handelt. Das Verfahren kann eine höchste Reproduzierbarkeit aufweisen. Die Reproduzierbarkeit kann durch Vergleichsmessungen bestätigt sein. Um die Arbeiten am Fahrzeug nicht durch Kabel zu behindern, können erfassten Daten aus einem Motorraum per WLAN übertragen werden. Eine Person kann die Daten online verfolgen und auf eine Unterschreitung von Vorgabewerten reagieren.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
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1 ein Kraftfahrzeug mit einem Kühler und einem Lüfter und einem Kühlluftstrom,
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2 eine Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie eines Kühlers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
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3 die Messanordnung mit einem Drehzahlsignal und einem PC und
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4 ein Kraftfahrzeug mit einem Lüfter und einem Mixmodul sowie einem WLAN-Modul.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Kühler 1, der zwischen Lufteintrittsschlitzen 13 eines Ziergitters einer Karosserie und einem Lüfter 2 angeordnet ist. Zwischen den Lufteintrittsschlitzen 13 und dem Kühler 1 ist in der 1 ein Kondensator 14 abgebildet.
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Der Kühler 1 weist in Fahrtrichtung 15 gesehen an seiner Rückseite eine Lüfterhutze 12 auf, die für den Kühlluftstrom 3 eine Strömungskanal zwischen dem Kühler 1 und dem Lüfter 2 bildet. Der Lüfter 2 ist mit einem Drehzahlsensor 8 ausgestattet, der der Sendeeinrichtung 9 Daten übermittelt, die einer Empfangseinrichtung 10 übermittelt werden. Die Empfangseinrichtung 10 ist im Bereich eines Windkanals 5 angeordnet und ist Teil eines lokalen Funknetzes 6. Die Empfangseinrichtung 10 ist zur Auswertung der Messdaten mit einer Recheneinrichtung 11 verbunden.
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Der Kondensator 14, der Kühler 1 und der Lüfter 2 des Kraftfahrzeugs werden im verbauten Zustand in einer Karosserie 16 des Kraftfahrzeugs von einem Volumenstrom 7 eines Kühlluftstroms 3 beaufschlagt, der in dem Windkanal 5 erzeugt werden kann.
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Die Drehzahlwerte des Lüfters 2, die von Drehzahlsensor 8 ermittelt werden, werden kabellos über eine WLAN-Verbindung von der Sendeeinrichtung 9 des lokalen Funknetzes 6 an die Empfangseinrichtung 10 übermittelt.
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2 zeigt eine Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie 4, bei der auf der Y-Achse Drehzahlwerte eines Lüfters 2 dargestellt sind, die vom Drehzahlsensor 8 ermittelt werden. Die Drehzahlen sind in Umdrehungen pro Minute angegeben. Auf der X-Achse der Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie sind Werte des Volumenstroms Ziffer 7 des Kühlluftstroms 3 in m3/s dargestellt. Messpunkte der Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie 4 sind jeweils mit „x” gekennzeichnet.
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Die Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie zeigt beispielhaft, dass der Lüfter 2 bei einer Drehzahl von ca. 1000 Umdrehungen/min einen Volumenstrom eines Kühlluftstroms von 0,37 m3/s erzeugt. Wird die Drehzahl des Lüfters 2 auf etwa 3000 Umdrehungen/min gesteigert, bringt der Lüfter 2 einen Volumenstrom 7 eines Kühlluftstroms 3 von 1 m3/s hervor. Am Beispiel der 2 wird gezeigt, dass die Steigerung der Drehzahl des Lüfters 2 zu einer proportionalen Zunahme des Volumenstroms 7 des Kühlluftstroms 3 führt.
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3 zeigt den Sensor 8, mit dem die Drehzahl des Lüfters 2 zu einem bestimmten Zeitpunkt oder während einer bestimmten Zeitdauer gemessen werden kann. Innerhalb des lokalen Funknetzes 6 sendet die Sendeeinrichtung 9 kabellos über WLAN die Messdaten der Empfangseinrichtung 10 zu. Die Empfangseinrichtung 10 steht mit der Recheneinrichtung 11 in Verbindung, indem die Auswertungen der Messdaten ausgewertet und weiterverarbeitet werden können. Zur Weiterverarbeitung werden die Messdaten mit der Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie 4 verglichen bzw. die Erkenntnisse aus der Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie 4 auf die vom Drehzahlsensor 8 ermittelten Werte angewandt.
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4 zeigt das Kraftfahrzeug mit der Karosserie 16, die im Windkanal 5 dem Luftstrom 7 ausgesetzt ist. Durch die Lufteintrittsschlitze 13 trifft der Kühlluftstrom 3 des Luftstroms 7 auf den Lüfter 2 des Kraftfahrzeugs. Der Drehzahlsensor 8 ermittelt die Drehzahl des Lüfters 2. Innerhalb des lokalen Funknetzes 6 überträgt die Sendeeinrichtung 9 die Messdaten an die Empfangseinrichtung 10 zur Weiterverarbeitung in der Recheneinrichtung 11.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühler
- 2
- Lüfter
- 3
- Kühlluftstrom
- 4
- Volumenstrom-Drehzahl-Kennlinie
- 5
- Windkanal
- 6
- Funknetz
- 7
- Volumenstrom
- 8
- Drehzahlsensor
- 9
- Sendeeinrichtung
- 10
- Empfangseinrichtung
- 11
- Rechner
- 12
- Lüfterhutze
- 13
- Ziergitter
- 14
- Kondensator
- 15
- Fahrtrichtung
