DE102012112460A1

DE102012112460A1 - Kühlsystem für eine gekapselte Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012112460A1
Application number: DE201210112460
Authority: DE
Inventors: Mihály Bertalan Németh
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft Kühlsystem für eine gekapselte Brennkraftmaschine (1), wobei zwischen der Brennkraftmaschine (1) und einer diese umgebenden Kapselung (2) ein Luftkanal (5) zum Durchleiten von Kühlluft gebildet ist, und dieser Luftkanal (5) in Strömungsverbindung mit einer stromaufwärts angeordneten Luftleitvorrichtung (3) ist, die im Bereich eines einen Ventilator (10) aufweisenden Kühlers (9) für die Brennkraftmaschine (1) eine Eintrittsöffnung für die Kühlluft aufweist. Bei einem solchen Kühlsystem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem Kühler (9) für die Brennkraftmaschine (1) und dem Luftkanal (5) zwischen der Kapselung (2) und der Brennkraftmaschine (1) die Luftleitvorrichtung (3) angeordnet ist, zum Sammeln von Abluft des Kühlers (9) unmittelbar nach dem Kühlerventilator (10) und Weiterleiten der Abluft als Kühlluft in den Luftkanal (5). Eine derartige Kühlung der gekapselten Brennkraftmaschine gewährleistet einen hohen Luftdurchsatz durch den Luftkanal zwischen Kapselung und Brennkraftmaschine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine gekapselte Brennkraftmaschine, wobei zwischen der Brennkraftmaschine und einer diese umgebenden Kapselung ein Luftkanal zum Durchleiten von Kühlluft gebildet ist, und dieser Luftkanal in Strömungsverbindung mit einer stromaufwärts angeordneten Luftleitvorrichtung ist, die im Bereich eines einen Ventilator aufweisenden Kühlers für die Brennkraftmaschine eine Eintrittsöffnung für die Kühlluft aufweist.
Um zu verhindern, dass Brennkraftmaschinen aufgrund der Kapselung thermisch überhitzen, sind diese mit einem Kühlsystem ausgestattet. Hierbei wird Kühlluft durch den Luftkanal zwischen der Brennkraftmaschine und der diesen umgebenden Kapselung geleitet, wobei diese Kühlluft im Sinne einer Spülluft kühlt.
Ein Kühlsystem der eingangs genannten Art ist aus der DE 28 35 032 A1 bekannt. Bei der dort Verwendung findenden Kapselung handelt es sich um eine schalldämmende Verschalung, die die Brennkraftmaschine umgibt. Die Kapselung weist eine mit einer Auskleidung aus schallschluckendem Material versehene Eintrittsöffnung für Kühlluft auf, die schnorchelartig bis zu einem Kühler der Brennkraftmaschine vorgezogen ist. Hierbei ist die Luftleitvorrichtung oberhalb des Kühlers angeordnet, sodass keine vom Kühler erhitzte und von einem Ventilator des Kühlers geförderte Luft in die Eintrittsöffnung gelangen kann. Innerhalb des Luftkanals zwischen Brennkraftmaschine und Kapselung ist ein Gebläse angeordnet, das über eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mittels eines Keilriementriebs angetrieben wird.
Aus der JP 08 326 553 A ist ein Kühlsystem für eine gekapselte Brennkraftmaschine bekannt. Die Kapselung erfolgt auf der Oberseite und der Vorderseite der Brennkraftmaschine. Hierbei ist im Übergang von einem vorderen Kapselteil zu einem oberen Kapselteil eine Durchlassöffnung für Kühlluft gebildet, sodass diese in einen Luftkanal zwischen der Brennkraftmaschine und dem oberen Kapselteil gelangen kann.
Das obere Kapselteil ist nach vorne über das vordere Kapselteil hinaus und von dort nach unten verlängert. Es ist in diesem Bereich trichterförmig ausgebildet, sodass mittels des oberen, verlängerten Kapselteils eine gezielte Zuführung und Umlenkung von Kühlluft in den Luftkanal zwischen der Kapselung und der Brennkraftmaschine erfolgt.
Ein ähnliches Kühlsystem ist in der KR 10-2012-0051244 beschrieben. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlung der gekapselten Brennkraftmaschine bei hohem Luftdurchsatz durch den Luftkanal zwischen Kapselung und Brennkraftmaschine zu gewährleisten.
Gelöst wird die Aufgabe bei einem Kühlsystem der eingangs genannten Art dadurch, dass zwischen dem Kühler für die Brennkraftmaschine und dem Luftkanal zwischen der Kapselung und der Brennkraftmaschine die Luftleitvorrichtung angeordnet ist, zum Sammeln von Abluft des Kühlers unmittelbar nach dem Kühlerventilator und Weiterleiten der Abluft als Kühlluft in den Luftkanal.
Bei diesem Kühlsystem wird somit Luft zum Kühlen der Brennkraftmaschine verwendet, die den Kühler durchströmt hat und somit als Abluft des Kühlers in der Luftleitvorrichtung gesammelt wird. Die Abluft wird als Kühlluft dem Luftkanal zugeführt. Dies ermöglicht es, die Luftführung in den Luftkanal zwischen Kapselung und Brennkraftmaschine genau zu steuern.
Insbesondere ist die Luftleitvorrichtung zwischen einer Zarge des Kühlers und dem Luftkanal angeordnet. Bezüglich dieser Zarge lässt sich die Luftleitvorrichtung einfach und eindeutig platzieren, sodass ein definiertes Einströmen von Abluft bzw. von Kühlluft vom Kühler in die Luftleitvorrichtung sichergestellt ist.
Vorzugsweise ist die Luftleitvorrichtung mit dem Kühler, insbesondere der Kühlerzarge verbunden. Es wird ferner als vorteilhaft angesehen, wenn die Luftleitvorrichtung mit der Kapselung verbunden ist. Die Verbindung mit Kühler bzw. Kühlerzarge erfolgt insbesondere abgedichtet. Die grundsätzliche Verbindung ist beispielsweise eine Steckverbindung, Rastverbindung oder eine Schraubverbindung. Diese Verbindungen können zusätzlich abgedichtet sein oder aber es sind diese Verbindungen bereits aufgrund des Verbindungstyps abdichtend.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftleitvorrichtung als Schnorchel ausgebildet ist. Die Gestaltung des Schnorchels ist hervorragend geeignet, die Abluft des Kühlers zu sammeln und zum Luftkanal zwischen Kapselung und Brennkraftmaschine weiterzuleiten.
Insbesondere weist der Schnorchel einen haubenartigen Gehäuseabschnitt auf, der einen Sammelraum zwischen dem Gehäuseabschnitt und der Kühlerzarge bildet. In diesen Sammelraum strömt die Abluft des Kühlers ein, die die Kühlluft für die gekapselte Brennkraftmaschine bildet.
Bei dieser Ausbildung des Schnorchels erstreckt sich der Gehäuseabschnitt vorzugsweise über einen Bogen, insbesondere einen Teilkreisbogen. Hierdurch ist es auf baulich besonders einfache Art und Weise möglich, über einen Teilkreis des Kühlers, insbesondere einen Teilkreisbogen des Bereiches der Zarge, der dem Ventilator zugeordnet ist, eine gute Verbindung zwischen Luftleitvorrichtung und Kühler bzw. Gehäuseabschnitt und Kühlerzarge zu erzielen.
Dieser teilkreisbogenförmige Gehäuseabschnitt ist insbesondere, von der Kühlerseite gesehen, asymmetrisch angeordnet. Dies ermöglicht, die sich spiralförmig bewegende Abluft des Ventilators optimal zu sammeln, womit ein besonders hoher Luftdurchsatz erreicht wird.
Unter dem Aspekt der Anordnung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Luftleitvorrichtung in einem oberen Bereich des Kühlerventilators angeordnet ist. Dieser obere Bereich ist nicht nur unter Montageaspekten, sondern auch unter der Funktionalität des Kühlsystems von Vorteil. So wird die Kühlluft insbesondere in einen oberen Bereich der Brennkraftmaschine eingeleitet, dort in den Zwischenraum zwischen Brennkraftmaschine und Kapselung. Demzufolge ergibt sich auch eine kurze Führung der Kühlluft vom Kühler zum Luftkanal zwischen Kapselung und Brennkraftmaschine.
Konstruktiv ist der haubenartige Gehäuseabschnitt insbesondere derart gestaltet, dass dieser im Bereich des der Kühlerzarge abgewandten Endes einen Anschlussstutzen aufweist, der mit der Kapselung im Bereich des Luftkanals verbunden ist. Dieser Anschlussstutzen stellt die definierte Führung der Kühlluft von der Luftleitvorrichtung bzw. dem Schnorchel zu dem gekapselten Bereich der Brennkraftmaschine sicher.
Die Brennkraftmaschine ist beispielsweise als V-Motor ausgebildet. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Zuströmbereich der Kühlluft zwischen Kapselung und Brennkraftmaschine zwischen den Zylinderbänken des V-Motors angeordnet ist. Von diesem mittleren, vor der Brennkraftmaschine, aber zwischen den Zylinderbänken angeordneten Bereich kann die Kühlluft auf kurzem Weg in Richtung der beiden Zylinderbänke ausgeleitet werden.
Die Kapselung selbst ist vorzugsweise in der Brennkraftmaschine gelagert. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigt:
1 in seiner Seitenansicht, das erfindungsgemäße Kühlsystem betreffend Kühler, Luftleitvorrichtung und Kapselung der Brennkraftmaschine, somit ohne die Brennkraftmaschine veranschaulicht,
2 eine Ansicht II gemäß 1,
3 eine räumliche Ansicht der Luftleitvorrichtung gemäß 1,
4 eine räumliche Ansicht von Brennkraftmaschine, deren Kapselung und der Luftleitvorrichtung, schräg von vorne gesehen, auf die Einbaulage der Brennkraftmaschine in einem Personenwagen bezogen.
4 veranschaulicht in stark vereinfachter Darstellung eine Brennkraftmaschine 1, die als V-Motor ausgebildet ist, ferner deren im oberen Bereich der Brennkraftmaschine 1 angeordnete Kapselung 2, die dort die Brennkraftmaschine 1 umgibt, schließlich die mit der Kapselung 2 vorne verbundene Luftleitvorrichtung 3. Aufgrund der Anordnung der Kapselung 2 im Bereich der beiden Zylinderbänke ist nur die Zylinderbank 4 in dieser Figur sichtbar. Die Kapselung 2 dichtet zu den Zylinderbänken hin ab. Zwischen der Kapselung 2 und der Brennkraftmaschine 1 ist ein Luftkanal gebildet, der in der 1 mit veranschaulicht und dort mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet ist.
Wie der Darstellung der 4 zu entnehmen ist, ist die Kapselung 2 im vorderen Bereich der Brennkraftmaschine 1 etwas schräg nach vorn und unten gezogen und dort mit der Luftleitvorrichtung 3 verbunden, insbesondere dichtend verbunden.
Wie den 1 bis 4 zu entnehmen ist, ist die Luftleitvorrichtung 3 als Schnorchel ausgebildet. Dieser weist einen haubenartigen Gehäuseabschnitt 6 auf, der einen Sammelraum 7 zwischen dem Gehäuseabschnitt 6 und einer Kühlerzarge 8 eines Kühlers 9 für die Brennkraftmaschine 1 bildet. In dieser Kühlerzarge 8 ist ein Ventilator 10 auf der der Brennkraftmaschine 1 zugewandten Seite der Kühlerzarge 8 gelagert. Der Rotor des Ventilators 10 ist mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet.
Der Gehäuseabschnitt 6 erstreckt sich über einen Teilkreisbogen von ungefähr 180°, wie es insbesondere der 2 zu entnehmen ist. Hierbei ist die Luftleitvorrichtung 3 bzw. der Schnorchel in einem oberen Bereich des Ventilators 10 angeordnet, wie es insbesondere der 2 zu entnehmen ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Gehäuseabschnitt 6, von der Kühlerseite gesehen und bezogen auf eine Vertikale, nicht symmetrisch zu dieser Vertikalen angeordnet, sondern es ist der teilkreisbogenförmige Gehäuseabschnitt 6 asymmetrisch zu dieser Vertikalen angeordnet. Die beiden Enden des teilkreisbogenförmigen Gehäuseabschnitts 6 enden somit nicht auf demselben Niveau, sondern es befinden sich, bezogen auf die Orientierung nach 2, das untere Ende des linken Bereichs des Gehäuseabschnitts 6 auf einem höheren Niveau als das untere Ende des rechten Bereichs des Gehäuseabschnitts 6. Bezogen auf die Orientierung eines Ziffernblattes einer Uhr befindet sich das obere Ende etwa in einer Stellung bei 10 Uhr, das untere Ende etwa in einer Stellung bei 4 Uhr.
Die asymmetrische Anordnung des durch den Gehäuseabschnitt 6 gebildeten Sammelraumes 7 gewährleistet, dass die sich spiralförmig bewegende Abluft des Ventilators optimal gesammelt wird und dadurch ein hoher Luftdurchsatz erreicht wird.
Die Luftleitvorrichtung 3 ist mit der Kühlerzarge 8, insbesondere abgedichtet, verbunden. Die Verbindung erfolgt beispielsweise im Bereich der Kühlerzarge 8 mittels einer Rastverbindung.
Der haubenartige Gehäuseabschnitt 6 weist im Bereich des der Kühlerzarge 8 abgewandten Endes einen Anschlussstutzen 12 auf. Dieser Anschlussstutzen 12 kann in der Kapselung 2 im Bereich des Luftkanals 5 gelagert sein. Wegen der Bewegung der Brennkraftmaschine 1 im Betrieb ist eine flexible Lagerung des Anschlussstutzens 12 in der Kapselung 2 erforderlich. Über nicht näher veranschaulichte Mittel ist die Kapselung 2 in der Brennkraftmaschine 1 gelagert.
Die Anordnung von Brennkraftmaschine 1, Kapselung 2 bezüglich der Brennkraftmaschine 1, mit zwischen Kapselung 2 und Brennkraftmaschine 1 befindlichem Luftkanal 5, ferner die Luftleitvorrichtung 3 zwischen Kapselung 2 und Kühler 9 bilden ein Kühlsystem für die gekapselte Brennkraftmaschine 1. Bei diesem ist zwischen der Brennkraftmaschine 1 und der diese umgebenden Kapselung 2 der Luftkanal 5 zum Durchleiten von Kühlluft gebildet. Dieser Luftkanal 5 ist in Strömungsverbindung mit der stromaufwärts angeordneten Luftleitvorrichtung 3. Diese weist im Bereich des den Ventilator 10 aufnehmenden Kühlers 9 die Eintrittsöffnung für die Kühlluft auf. Diese Eintrittsöffnung ist im Bereich des Sammelraums 7 gebildet. Die zwischen der Kühlerzarge 8 und dem Luftkanal 5 angeordnete Luftleitvorrichtung 3 dient dem Sammeln von Abluft des Kühlers 9 unmittelbar nach dem Ventilator 10 und dem Weiterleiten der Abluft als Kühlluft in den Luftkanal 5.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine
2: Kapselung
3: Luftleitvorrichtung
4: Zylinderbank
5: Luftkanal
6: Gehäuseabschnitt
7: Sammelraum
8: Kühlerzarge
9: Kühler
10: Ventilator
11: Rotor
12: Anschlussstutzen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2835032 A1 [0003]
JP 08326553 A [0004]
KR 10-2012-0051244 [0006]

Claims

Kühlsystem für eine gekapselte Brennkraftmaschine (1), wobei zwischen der Brennkraftmaschine (1) und einer diese umgebenden Kapselung (2) ein Luftkanal (5) zum Durchleiten von Kühlluft gebildet ist, und dieser Luftkanal (5) in Strömungsverbindung mit einer stromaufwärts angeordneten Luftleitvorrichtung (3) ist, die im Bereich eines einen Ventilator (10) aufweisenden Kühlers (9) für die Brennkraftmaschine (1) eine Eintrittsöffnung (7) für die Kühlluft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kühler (9) für die Brennkraftmaschine (1) und dem Luftkanal (5) zwischen der Kapselung (2) und der Brennkraftmaschine (1) die Luftleitvorrichtung (3) angeordnet ist, zum Sammeln von Abluft des Kühlers (9) unmittelbar nach dem Kühlerventilator (10) und Weiterleiten der Abluft als Kühlluft in den Luftkanal (5).
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Zarge (8) des Kühlers (9) und dem Luftkanal (5) die Luftleitvorrichtung (3) angeordnet ist.
Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitvorrichtung (3) mit dem Kühler (9), insbesondere der Kühlerzarge (8) verbunden ist, insbesondere abgedichtet verbunden ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitvorrichtung (3) über eine flexible Anbindung in der Kapselung (2) gelagert ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitvorrichtung (3) als Schnorchel ausgebildet ist.
Kühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnorchel (3) einen haubenartigen Gehäuseabschnitt (6) aufweist, der einen Sammelraum (7) zwischen dem Gehäuseabschnitt (6) und dem Kühler (9) bzw. der Kühlerzarge (8) bildet.
Kühlsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Gehäuseabschnitt (6) über einen Bogen, insbesondere einen Teilkreisbogen erstreckt.
Kühlsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseabschnitt (6), von der Kühlerseite gesehen, asymmetrisch verdreht angeordnet ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitvorrichtung (3) in einem oberen Bereich des Kühlerventilators (10) angeordnet ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der haubenartige Gehäuseabschnitt (6) im Bereich des der Kühlerzarge (8) abgewandten Endes einen Anschlussstutzen (12) aufweist, der über eine flexible Anbindung in der Kapselung (2) gelagert ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) als V-Motor ausgebildet ist.
Kühlsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuströmbereich der Kühlluft zwischen Kapselung (2) und Brennkraftmaschine (1) zwischen den Zylinderbänken des V-Motors angeordnet ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselung (2) in der Brennkraftmaschine (1) gelagert ist.