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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für einen Bus (z.B. einen Omnibus/Autobus) und insbesondere ein Kühlsystem für einen Bus, welches eine Kühlvorrichtung aufweist (eine Wärmeabführplatte oder eine Baugruppe einer Wärmeabführplatte und eines Wärmeabführgebläses), welche auf einem Dachpaneel auf der Oberseite eines Busses angebracht ist und deren Neigungswinkel in Übereinstimmung mit einem Fahrzustand des Fahrzeugs und der Temperatur eines zu kühlenden Fluides geändert wird, um zusätzlich einen Raum für den / im Motorraum sicherzustellen und um eine Kühlleistung und eine aerodynamische Leistung (z.B. des Busses) zu erhöhen.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Große Busse werden im Allgemeinen als ein RR-Typ (engl. „Rear engine Rear drive“, z.B. in Deutsch: Motor-hinten-Antrieb-hinten) angetrieben, um in der Lage zu sein die (z.B. Fahrzeug-)Höhe ausgehend vom Boden zu reduzieren und den Innenraum relativ zu vergrößern, sodass Passagiere einfacher in die Busse einsteigen können. Die RR-Typ Busse haben einen relativ kleinen Leistungsausgabeverlust aufgrund einer kurzen Distanz zwischen der Antriebswelle und dem Motor (z.B. dem Verbrennungsmotor) und können einfach repariert werden, sodass die meisten großen Busse als RR-Typ hergestellt sind.
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In den RR-Typ Bussen ist ein Kühlsystem zum Kühlen des Kühlmittels, welches den Motor kühlt, des Schmieröls, das durch den Motor und das Getriebe hindurch zirkuliert, und der Luft (z.B. verdichteter Verbrennungsmotor-Ansaugluft), die in den Motor hinein strömt, um den Motor herum angebracht, welcher an/in einem hinteren Abschnitt des Busses platziert ist. Eine Pumpe, ein Zwischenkühler (z.B. ein Ladeluftkühler), eine Ölpumpe und ein Wärmeabführgebläse, welche z.B. das Kühlmittel strömen lassen, sind mit dem Motor mittels eines Riemens oder einer Kette verbunden, um ein Drehmoment zu empfangen.
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Wenn jedoch die Spezifikationen des Kühlsystems zusammen mit einer Änderung in den Motorspezifikationen geändert werden, kann das Anbringen des Kühlsystems im Motorraum aufgrund von strikteren Abgasregeln beschränkt sein. Darüber hinaus ist eine Erhöhung der Größe des Kühlsystems zusammen mit einer Leistungserhöhung des Motors nachteilig in Bezug auf die Verwendung von gemeinsamen/herkömmlichen Teilen.
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Dementsprechend hat die Anmelderin die
KR 10 2014 0 133 142 A mit dem Titel „Kühlsystemanbringungsstruktur eines Busses“ eingereicht, um diese Probleme zu lösen. Das Kühlsystem, welches in
KR 10 2014 0 133 142 A offenbart ist, ist aus einer Wärmeabführplatte und einem Wärmeabführgebläse gebildet und ist auf dem Dachpaneel eines Busses angebracht, wobei es mittels externer Luft kühlt (z.B. Kühlmittel, Öl und Ansaugluft).
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Das heißt, wie es in der
1 gezeigt ist (in der Struktur, welche in
KR 10 2014 0 133 142 A offenbart ist), ein Kühlsystem 1 ist auf dem Dachpaneel 101 eines Busses 100 angeordnet, wobei die Rückseite (des Kühlsystems 1) mit einer vorbestimmten Höhe höher angeordnet ist als die Vorderseite (davon), sodass die Wärmeabführplatte von einem Luftstrom (z.B. von Fahrtwind) gekühlt wird. Die Wärmeabführplatte ist bereitgestellt, sodass Kühlmittel, welches durch einen Motor 2 geheizt wird, Ansaugluft, welche komprimiert wird und geheizt wird und z.B. durch einen Zwischenkühler/Ladeluftkühler strömt, und/oder Getriebeöl und/oder Motoröl, welches durch den Motorbetrieb geheizt wird, dadurch gekühlt wird, und ein Wärmeabführgebläse ist zusätzlich vor oder hinter der Wärmeabführplatte angebracht, um die Kühlleistung zu verbessern.
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In dieser Struktur ist es möglich eine Raumnutzbarkeit des Motorraums mittels Änderns der Position des Kühlsystems zu erhöhen und ist es möglich die Kühlleistung zu erhöhen, da die Wärmeabführplatte in direkten Kontakt mit dem Luftstrom (z.B. dem Fahrtwind) gebracht wird.
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Jedoch ist es in dieser Struktur möglich die Kühlleistung zu erhöhen (mittels Erhöhens des Neigungswinkels zwischen dem Kühlsystem und dem Dachpaneel), aber der Luftwiderstand wird proportional erhöht, sodass die Kraftstoffeffizienz schlecht ist (umso höher der Neigungswinkel ist, desto mehr nimmt die aerodynamische Leistung (z.B. des Busses) ab (bzw. nimmt der Luftwiderstand des Busses zu)). Der Luftwiderstand sollte verbessert werden, da sich dieser im Verhältnis zur Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht.
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Beispielsweise ist jeweils aus
DE 10 2006 018 995 A1 sowie
CN 2 06 374 550 U ein Kühlsystem für einen Bus bekannt, welches eine Wärmeabführplatte aufweist, die an einem Dachpaneel einer Oberseite eines Busses angebracht ist und geheiztes Fluid mit einem Luftstrom kühlt.
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Weiter ist aus z.B.
DE 10 2008 004 446 A1 ein Fahrzeug-Wärmetauschersystem mit veränderbarem Luftdurchfluss bekannt.
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Erläuterung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, ein Kühlsystem für einen Bus (z.B. einen Omnibus/Autobus) bereitzustellen, welches einen Neigungswinkel einer Wärmeabführplatte/Wärmetauscherplatte (oder Neigungswinkel von sowohl einer Wärmeabführplatte als auch von einem Wärmeabführgebläse an einer Vorderseite oder einer Rückseite der Wärmeabführplatte) mittels einer vorbestimmten Logik abhängig von der Geschwindigkeit des Busses und der Temperatur eines Kühlmittels (und/oder von Öl und/oder von Ansaugluft, welche durch die Wärmeabführplatte gekühlt werden) variieren kann.
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Hierzu stellt die vorliegende Erfindung ein Kühlsystem für einen Bus mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1 bereit. Weitergehende Ausgestaltungen des Kühlsystems sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Das heißt, ein Kühlsystem für einen Bus weist auf: eine Wärmeabführplatte, welche an/auf einem Dachpaneel einer Oberseite eines Busses angebracht ist und ein geheiztes Fluid / geheizte Fluide (das heißt, Kühlmittel (z.B. Kühlwasser), Motoröl, Getriebeöl und/oder Ansaugluft, welche geheizt wird (z.B. durch Verdichtung) und durch einen Zwischenkühler/Ladeluftkühler strömt (bzw. Ansaugluft, welche durch einen Zwischenkühler/Ladeluftkühler geheizt wird)) mittels eines Luftstroms (z.B. Fahrtwind) kühlt, und einen Aktuator, welcher mit einem Lufttank verbunden ist, selektiv die Wärmeabführplatte betätigt und den Neigungswinkel zwischen der Wärmeabführplatte und dem Dachpaneel einstellt, wobei der Neigungswinkel zwischen der Wärmeabführplatte und dem Dachpaneel in einem Bereich von 0° bis 30° liegt.
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Der Aktuator kann einen Kolben in einem Zylinder der Länge nach hin und her bewegen und der Kolben kann den Neigungswinkel mittels Nach-oben- und/oder Nach-unten-Bewegens einer Rückseite der Wärmeabführplatte einstellen, wobei eine Vorderseite der Wärmeabführplatte auf/an dem Dachpaneel drehbar (z.B. befestigt) ist.
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Der Aktuator kann eine Hin-und-her-Bewegungsdistanz des Kolbens in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Steuerlogik einstellen, welche eine Geschwindigkeit des Busses und eine Temperatur eines Fluides, das in die Wärmeabführplatte hinein strömt (z.B. in die Wärmeabführplatte hinein strömt, darin zirkuliert und wieder heraus strömt), als Variablen erhält.
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Das Fluid, welches mittels der Wärmeabführplatte gekühlt wird, kann eines oder mehr sein aus einer Auswahl von geheiztem Kühlmittel, Ansaugluft, welche durch den Motor verdichtet und geheizt wird, und Öl (z.B. Motoröl und/oder Getriebeöl), welches durch den Motorbetrieb geheizt wird.
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Ein Wärmeabführgebläse (z.B. ein Kühlerlüfter), welches externe Luft zur Wärmeabführplatte leitet/schickt (z.B. strömt), kann zusätzlich bereitgestellt sein, und eine Drehzahl des Wärmeabführgebläses kann ebenfalls mittels der Steuerungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Steuerlogik gesteuert sein, welche die Geschwindigkeit des Busses und die Temperatur des Fluides, das in die Wärmeabführplatte hinein strömt, als Variablen empfängt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, welche die oben beschriebene Konfiguration hat, da sich der Neigungswinkel α der Wärmeabführplatte in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Temperatur des (zu kühlenden) Fluides ändert, ist es möglich sowohl die Kühlleistung als auch die aerodynamische Leistung (z.B. des Busses) zu verbessern, welches Maxima entgegengesetzter (z.B. Auslegungs- oder Gestaltungs-)Bedingungen sind.
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Es ist zu verstehen, dass die Begriffe „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-...“ oder irgendein ähnlicher Begriff, welcher hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen einschließt wie z.B. Personenkraftfahrzeuge, einschließlich sogenannter Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, zahlreiche kommerzielle Fahrzeuge, sowie z.B. Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl an Booten und Schiffen, sowie auch z.B. Flugzeuge und dergleichen, und ferner auch Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge für alternative Treibstoffe (z.B. Treibstoffe, welche aus anderen Ressourcen als Erdöl hergestellt werden). Ein sogenanntes Hybridfahrzeug, auf welches hier Bezug genommen wird, ist ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen hat, z.B. Fahrzeuge, welche sowie mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
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Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht, welche eine Wärmeabführplatte zeigt, die auf einem Dachpaneel eines Busses gemäß der bezogenen Technik angebracht ist.
- 2A bis 2C sind Ansichten, welche eine beispielhafte Wärmeabführplatte auf dem Dachpaneel eines Busses, einen Aktuator, welcher die beispielhafte Wärmeabführplatte nach oben / nach unten bewegt, und eine Gelenkvorrichtung, welche mit dem Vorderende der beispielhaften Wärmeabführplatte verbunden ist, gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
- 3 ist eine Ansicht, welche Leitungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die mit der beispielhaften Wärmeabführplatte verbunden sind und durch die ein Fluid zugeführt/abgeführt wird.
- 4 ist eine Ansicht, welche eine Steuervorrichtung zeigt, die elektrisch verbunden/eingerichtet (z.B. mit dem Aktuator verbunden) ist, um eine Drehzahl eines Wärmeabführgebläses und einen Neigungswinkel der beispielhaften Wärmeabführplatte in Antwort auf Signale einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Kühlmitteltemperatur gemäß der vorliegenden Erfindung zu steuern.
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Durchgehend in den zahlreichen Figuren der Zeichnung bezeichnen Bezugszeichen in den Figuren die gleichen oder wesensgleichen Teile der vorliegenden Erfindung.
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Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Merkmalen darstellen, welche die Grundprinzipien der Erfindung aufzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, unter anderem z.B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken.
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Bezugnehmend auf die 2A bis 2C ist in zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung eine Wärmeabführplatte/Wärmetauscherplatte 10, durch welche ein Fluid / Fluide gekühlt wird/werden und ausgegeben wird/werden, das/die durch den Motorbetrieb geheizt wird/werden, wie beispielsweise (Motor-)Kühlmittel, Motoröl und/oder Getriebeöl und Ansaugluft, die (z.B. durch Verdichtung) geheizt wird und z.B. durch einen Zwischenkühler/Ladeluftkühler strömt (bzw. Ansaugluft, die durch einen Zwischenkühler/Ladeluftkühler geheizt wird), an/auf einem Dachpaneel 40 auf/an einer Oberseite eines Busses angebracht. Die Vorderseite (die rechte Seite in den 2A bis 2C) der Wärmeabführplatte 10 kann mittels einer Gelenkvorrichtung 30 gedreht/geschwenkt werden, und ein Aktuator 20, welcher den Neigungswinkel α zwischen der Wärmeabführplatte 10 und dem Dachpaneel 40 einstellt, ist an der Rückseite (der linken Seite in den 2A bis 2C) der Wärmeabführplatte 10 angebracht.
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Die Gelenkvorrichtung 30 weist auf eine Mehrzahl von Halteteilen 31, welche am Dachpaneel 40 fixiert sind, einen Gelenkstab 32, welcher drehbar in die Halteteilen 31 hinein eingesetzt ist, und Fixierhalteteile 33, welche an beiden Enden des Gelenksstabs 32 mit der Wärmeabführplatte 10 verbunden sind.
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Der Aktuator 20 der vorliegenden Erfindung ist mit einem Lufttank 50 verbunden (welcher eine Luftbremse des Busses betätigt/versorgt), bewegt einen Kolben 21 in einem Zylinder 22 der Länge nach hin und her unter Verwendung von Luftdruck und stellt den Neigungswinkel α mittels Veranlassens des Kolbens 21 ein, die Rückseite der Wärmeabführplatte 10 nach oben / nach unten zu bewegen.
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Das Fluid (z.B. die Fluide), welches mittels der Wärmeabführplatte 10 gekühlt wird, kann eines (oder z.B. mehrere) aus einer Auswahl sein von geheiztem Kühlmittel, Ansaugluft, welche komprimiert und durch den Motor 60 geheizt wird, und/oder Öl, welches durch den Motorbetrieb geheizt wird.
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In zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung sind drei separate Wärmeabführeinheiten in der (z.B. durch die) Wärmeabführplatte 10 bereitgestellt. Die Wärmeabführeinheiten sind Leitungen 13 und 14 (z.B. Wärmeabführleitungen, z.B. Wärmetauscher, in welchen die Leitungen 13 und 14 z.B. mäanderförmig angeordnet sind), durch welche die Ansaugluft hinein/heraus strömt, die geheizt wird und z.B. durch den Zwischenkühler/Ladeluftkühler strömt (bzw. die Ansaugluft, welche durch den Zwischenkühler/Ladeluftkühler geheizt wird), Leitungen 11 und 12 (z.B. Wärmeabführleitungen, z.B. Wärmetauscher, in welchen die Leitungen 11 und 12 z.B. mäanderförmig angeordnet sind), durch welche das (z.B. Motor-)Kühlmittel hinein/heraus strömt, das durch den Motors geheizt wird, und Leitungen 15 und 16 (z.B. Wärmeabführleitungen, z.B. Wärmetauscher, in welchen die Leitungen 15 und 16 z.B. mäanderförmig angeordnet sind), durch welche das Öl mittels einer Ölpumpe P hinein/heraus strömt, das durch den Motor oder das Getriebe geheizt wird, wobei die Leitungen zugehörig (z.B. mit den einzelnen Komponenten wie dem Motor, der Ölpumpe, etc.) verbunden sind.
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Die Steuerungsvorrichtung C, welche den Aktuator 20 steuert, empfängt/erhält Informationen über eine Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Temperatur des Fluides, das in die Wärmeabführplatte 10 hinein strömt, von Sensoren am Fahrzeug und stellt die Hin-und-her-Bewegungsdistanz des Kolbens 21 in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Steuerlogik ein.
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Weiter kann in der vorliegenden Erfindung ein Wärmeabführgebläse zusätzlich bereitgestellt sein, um eine Luftmenge zu erhöhen, welche zur Wärmeabführplatte 10 geleitet/geschickt wird. Die Drehzahl des Wärmeabführgebläses wird ebenfalls mittels der Steuerungsvorrichtung 10 in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Steuerlogik gesteuert, welche die Geschwindigkeit des Busses und die Temperatur des Kühlmittels, welches in die Wärmeabführplatte 10 hinein strömt, als Variablen empfängt. Das Wärmeabführgebläse ist an der Vorderseite oder an der Rückseite der Wärmeabführplatte 10 befestigt, um denselben Neigungswinkel wie den der Wärmeabführplatte 10 in Übereinstimmung mit der Betätigung des Aktuators 20 zu erzeugen/haben.
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Dementsprechend ist die Steuerungsvorrichtung C, wie sie in der
4 gezeigt ist, elektrisch mit dem Wärmeabführgebläse und dem Aktuator 20 verbunden, um die Drehzahl des Wärmeabführgebläses und den Neigungswinkel der Wärmeabführplatte 10 in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Logik einzustellen, wenn die Daten über die Fahrzeuggeschwindigkeit und über eine Kühlmitteltemperatur eingegeben/empfangen werden. Die Steuerlogik (z.B. der Steueralgorithmus), welche in Übereinstimmung mit Spezifikationen des Fahrzeugs und zahlreichen Bedingungen ermittelt werden, ist festgelegt, um eine optimale Kühlleistung und eine optimale aerodynamische Leistung auf Basis der Daten zu erreichen, welche durch einen Test erhalten werden, wie z.B. aus der folgenden Tabelle 1. (Tabelle 1)
| | Neigungswinkel der Wärmeabführplatte (α) | Drehzahl des Wärmeabführgebläses (1/min) |
| Fahrzeuggeschwindigkeit < 40 km/h und Kühlmitteltemperatur < 85°C | 0° | 0 1/min |
| Fahrzeuggeschwindigkeit < 40 km/h und Kühlmitteltemperatur 85 - 95°C | 10° ~ 30° | 450 1/min - |
| Fahrzeuggeschwindigkeit < 40 km/h und Kühlmitteltemperatur > 95°C | ~ 30° | - 900 1/min |
| Fahrzeuggeschwindigkeit > 40 km/h und Kühlmitteltemperatur < 85°C | 20° ~ | 650 1/min - |
| Fahrzeuggeschwindigkeit > 40 km/h und Kühlmitteltemperatur 85 - 95°C | 5° - 20° | 450 1/min - 650 1/min |
| Fahrzeuggeschwindigkeit > 40 km/h und Kühlmitteltemperatur > 95°C | 0° | - 450 1/min |
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Das Kühlsystem der vorliegenden Erfindung, welches die oben beschriebene Konfiguration hat, hat den Effekt in der Lage zu sein sowohl die Kühlleistung als auch die aerodynamische Leistung (z.B. des Busses) zu verbessern, welche in entgegengesetztem Verhältnis zueinander stehen. Das heißt, da das System konfiguriert ist, um den Neigungswinkel der Wärmeabführplatte 10 und die Drehzahl des Wärmeabführgebläses auf der Basis des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und des Temperatursignals des Fluides zu steuern (welches in die Wärmeabführplatte 10 hinein strömt), ist es möglich, die Kühlleistung mittels Erhöhens des Neigungswinkels der Wärmeabführplatte 10 zu verbessern, während das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit gefahren wird, und die aerodynamische Leistung mittels Verringerns des Neigungswinkels der Wärmeabführplatte 10 zu verbessern, während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit gefahren wird. Weiter, da die Drehzahl des Wärmeabführgebläses zusammen mit dem Neigungswinkel der Wärmeabführplatte 10 gesteuert wird, ist es möglich ein System zu erreichen, welches eine optimale Kühlleistung und eine optimale aerodynamische Leistung hat.
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Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden.
