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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmten Motor- oder Aggregateraum und einer unter dem Motor- oder Aggregateraum, zur Fahrbahn hin weisend, angebrachten Unterbodenverkleidung. Sie betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmten Kühlmodulraum.
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Stand der Technik
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In einem Fahrzeugmotor entstehende Abwärme kann über eine Luft- oder Wasserkühlung abgeführt werden. Im Fall einer Wasserkühlung wird das erwärmte Kühlwasser durch ein Kühlmodul geleitet und mit Fahrtwind und optional mit einem zusätzlichen Luftgebläse gekühlt. Bedingt durch steigende Leistungsdichten in heutigen und künftigen Verbrennungsmotoren und die daraus resultierende steigende Anforderung an die Kühlung, wird angestrebt, die Kühlleistung zu verstärken. Dies kann beispielsweise über eine Vergrößerung der Kühlflächen des Kühlmoduls erreicht werden. Auch ein Einsatz zusätzlicher Kühler ist denkbar.
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Zusätzliche Kühler sind aber in das Fahrzeugdesign einzubeziehen, führen zu einem erhöhten Gewicht des Fahrzeugs und bedingen eine Kostensteigerung sowie einen erhöhten Luftwiderstand. Damit verbraucht das Fahrzeug mehr Kraftstoff mit in der Folge negativem Einfluss auf den CO2 Ausstoß.
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Eine weitere Möglichkeit ist die Steigerung des Luftmassenstroms durch das Kühlmodul, beispielsweise durch Einsatz einer aktiven Motorraumentlüftung. Aktive Maßnahmen besitzen im Gegensatz zu passiven Maßnahmen den Vorteil, dass sie im Fahrzeug nur dann genutzt werden, wenn sie auch benötigt werden. Damit werden negative Einflüsse auf den Verbrauch minimiert.
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Die
DE 10 2008 013 336 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einer aktiven Motorraumentlüftung. Dieses bekannte Kraftfahrzeug weist den Motorraum wenigstens teilweise umschließende äußere Flächen mit wenigstens einer darin zum Kühlen und/oder Belüften vorgesehenen Belüftungsöffnung auf, die in einem vorderen Motorraumbereich frontal, seitlich, oberhalb oder unterhalb und/oder unterhalb der Karosserie und/oder in einem hinteren Bereich der Karosserie angeordnet ist und zum Be- und/oder Entlüften wenigstens eines von zu den Antriebs-, Klimatisierungs- oder Bremseinrichtungen gehörenden Aggregaten durch angesaugte oder hineingeblasene Außenluft oder durch Fahrtwind herausgesaugte Luft vorgesehen ist, wobei wenigstens eine Belüftungsöffnung mit wenigstens einer zum Öffnen und Schließen vorgesehenen Deckelklappe ausgestattet, die die Belüftungsöffnung so verschließt, dass die äußere Fläche der Deckelklappe mit den anliegenden äußeren Flächen des Fahrzeugs oder seiner Teile eine möglichst aerodynamisch günstige Flächengestalt bildet.
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Aus der
US 3 724 232 A ist ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmten Kühlmodulraum bekannt, in dem ein Wärmetauscher einer Klimaanlage untergebracht ist. Dieser Kühlmodulraum weist an der Fahrzeugunterseite eine Lufteintrittsöffnung und eine dahinter gelegene Luftaustrittsöffnung auf.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmten Motor- oder Aggregateraum und einer unter dem Motor- oder Aggregateraum, zur Fahrbahn hin weisend, angebrachten Unterbodenverkleidung sowie ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmten Kühlmodulraum anzugeben, bei dem die Kühlung des Motor- oder Aggregateraums beziehungsweise des Kühlmodulraums verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und besondere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, den Zeichnungen und der vorliegenden Beschreibung.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmten Motor- oder Aggregateraum und einer unter dem Motor- oder Aggregateraum, zur Fahrbahn hin weisend, angebrachten Unterbodenverkleidung bekannt, mit zumindest einer Lufteintrittsöffnung in den Motor- oder Aggregateraum, zumindest einer Luftaustrittsöffnung aus dem Motor- oder Aggregateraum, und zumindest einem im Motor- oder Aggregateraum von der zumindest einen Lufteintrittsöffnung zu der zumindest einen Luftaustrittsöffnung führenden Strömungsweg für die Kühlluft, wobei die zumindest eine Luftaustrittsöffnung in der Unterbodenverkleidung vorgesehen und von einem Verschlusselement verschließbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Verschlusselement von einer Klappe gebildet ist, die um eine Drehachse verschwenkbar ist, um die Luftaustrittsöffnung zu verschließen oder zu öffnen, dass die Drehachse im Bereich der Vorderkante der Luftaustrittsöffnung angeordnet ist, so dass bei unter der Unterbodenverkleidung strömendem Fahrtwind hinter der Klappe im Bereich der Luftaustrittsöffnung ein Unterdruck entsteht, wenn die Luftaustrittsöffnung geöffnet ist, und dass zumindest eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, um die Klappe zu öffnen und/oder zu schließen, um einen Kühlluftstrom durch den Motor- oder Aggregateraum zu steuern.
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Vorzugsweise ist im Strömungsweg für die Kühlluft zumindest ein von einem Wärmetransportmedium durchströmtes Kühlmodul vorgesehen.
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Eine alternative Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmten Kühlmodulraum mit zumindest einem von einem Wärmetransportmedium durchströmten Kühlmodul und einer unter dem Kühlmodulraum, zur Fahrbahn hin weisend, angebrachten Unterbodenverkleidung und mit zumindest einer Lufteintrittsöffnung in den Kühlmodulraum, zumindest einer Luftaustrittsöffnung aus dem Kühlmodulraum, und zumindest einem im Kühlmodulraum von der zumindest einen Lufteintrittsöffnung zu der zumindest einen Luftaustrittsöffnung führenden Strömungsweg für die Kühlluft, wobei das zumindest eine Kühlmodul im Strömungsweg angeordnet ist und wobei die zumindest eine Luftaustrittsöffnung in der Unterbodenverkleidung vorgesehen und von einem Verschlusselement verschließbar ist. Diese Variante der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Verschlusselement von einer Klappe gebildet ist, die um eine Drehachse verschwenkbar ist, um die Luftaustrittsöffnung zu verschließen oder zu öffnen, dass die Drehachse im Bereich der Vorderkante der Luftaustrittsöffnung angeordnet ist, so dass bei unter der Unterbodenverkleidung strömendem Fahrtwind hinter der Klappe im Bereich der Luftaustrittsöffnung ein Unterdruck entsteht, wenn die Luftaustrittsöffnung geöffnet ist, und dass zumindest eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, um die Klappe zu öffnen und/oder zu schließen, um einen Kühlluftstrom durch den Kühlmodulraum zu steuern.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der beiden Varianten des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Teildarstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einer Luftaustrittsöffnung im geschlossenen Zustand,
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2 eine schematische Teildarstellung eines Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform aus 1 mit einer Luftaustrittsöffnung im offenen Zustand,
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3 eine schematische Teildarstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einer Luftaustrittsöffnung im geschlossenen Zustand und
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4 eine schematische Teildarstellung eines Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform aus 3 mit einer Luftaustrittsöffnung im offenen Zustand.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt eine schematische Teildarstellung eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einer Luftaustrittsöffnung im geschlossenen Zustand. 2 zeigt eine schematische Teildarstellung eines Fahrzeugs mit der Luftaustrittsöffnung im offenen Zustand.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einem Motor- oder Aggregateraum 11 und einer Durchlüftungsvorrichtung für den Motor- oder Aggregateraum 11 angegeben. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist innerhalb des Motor- oder Aggregateraums 11 ein Motor 12 angeordnet, der mittels der Durchlüftungsvorrichtung belüftet und/oder gekühlt wird. Die Durchlüftungsvorrichtung umfasst wenigstens eine Lufteintrittsöffnung 13, die an einer Vorderseite oder seitlich am Motor- oder Aggregateraum 11 angeordnet ist. Insbesondere kann mehr als eine Lufteintrittsöffnung 13 vorhanden sein, die beispielsweise als Kühlergrill ausgestaltet sein kann. Zwischen der Lufteintrittsöffnung 13 und dem Motor 12 können weiter eine Luftführung 15, ein Kühlmodul 16 und optional eine Lüfterzarge 17 mit einem oder mehreren Lüftern 17' vorhanden sein.
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Die Durchlüftungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Luftaustrittsöffnung 20, die in einer Unterbodenverkleidung 23, oder einem anderen am Unterboden befindlichem Bauteil hinter dem Kühlmodul 16 vorgesehen ist, und eine Klappe 21, die um eine Drehachse 22 schwenkbar vor der Luftaustrittsöffnung 20 angeordnet ist, um die Luftaustrittsöffnung 20 zu verschließen oder zu öffnen. Typischerweise umfasst die Klappe 21 eine drehbar gelagerte Welle, die die Drehachse 22 bereitstellt oder bildet und die von einer Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) zur Verschwenkung der Klappe 21 antreibbar ist. Die Antriebseinrichtung kann beispielsweise von einem Stellmotor gebildet sein.
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Die Drehachse 22 ist zwischen der in Vorwärts-Fahrtrichtung gelegenen Vorderseite des Motor- oder Aggregateraums 11 und der Luftaustrittsöffnung 20, beispielsweise im Bereich der Vorderkante der Luftaustrittsöffnung 20, angeordnet, so dass der das Fahrzeug unterströmende Teil des Fahrtwinds 14, wenn die Luftaustrittsöffnung 20 geöffnet ist, im Bereich der Luftaustrittsöffnung 20 hinter der Klappe 21 einen Unterdruck erzeugt. Der durch diesen Unterdruck entstehende Sog in der Luftaustrittsöffnung 20 erhöht aktiv die Durchströmung des Kühlmoduls 16 und/oder des Motor- oder Aggregateraums 11. Die Durchlüftungsvorrichtung umfasst weiter eine Steuerungseinrichtung, die eingerichtet ist, um die Klappe 21 aktiv zu öffnen und/oder zu schließen, um einen Kühlluftstrom durch das Kühlmodul 16 und/oder den Motor- oder Aggregateraum 11 bedarfsgerecht zu steuern.
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Gemäß der in den 1 und 2 beispielhaft gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer die Klappe 21 vor der Luftaustrittsöffnung 20 und deren Antrieb umfassenden Entlüftungseinrichtung angegeben, wobei die Entlüftungseinrichtung einen aktiven Mechanismus aufweisen kann, der die Klappe 21 vor der Luftaustrittsöffnung 20 aktiv öffnen und schließen kann. Dies kann beispielsweise rotatorisch oder translatorisch geschehen. Beispielsweise kann die Klappe über einen Stellmotor rotatorisch bewegt werden. Die Entlüftungseinrichtung verbindet strömungsmechanisch aktiv, nämlich bedarfsgerecht den Motor- oder Aggregateraum 11 mit der Umgebung unterhalb der Unterbodenverkleidung 23, senkt lokal das Druckniveau ab und fördert so die Durchlüftung und erhöht damit den Luftmassestrom durch das Kühlmodul 16 und/oder den Motor- oder Aggregateraum 11.
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Durch diese Zwangsentlüftung des Motor- oder Aggregateraums 11 mittels der erfindungsgemäßen Entlüftungseinrichtung wird der Luftmassenstrom durch das Kühlmodul 16 erhöht und damit die Kühlleistung des Kühlmoduls 16 verbessert, das wiederrum den Motor 12 kühlt.
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Während der Fahrt tritt Luft oder Fahrtwind 14 in die Lufteintrittsöffnung 13 ein, und wird zur Kühlung zum Kühlmodul 16 geleitet. Die Luft kann durch die Luftaustrittsöffnung 20 austreten, wenn diese geöffnet ist. In 1 ist die Klappe 21 geschlossen, und die Luft kann nicht durch die Luftaustrittsöffnung 20 aus dem Motor- oder Aggregateraum 11 ausströmen. In diesem Fall ist keine gesteigerte Kühlleistung erforderlich.
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Um die Kühlleistung zu erhöhen, beispielsweise wenn die Temperatur des Motors bzw. des Aggregats ansteigt, kann der Luftmassenstrom durch das Kühlmodul 16 durch Öffnen der Klappe 21 und damit die Kühlleistung erhöht werden. Das Öffnen kann graduell, zum Beispiel schrittweise, erfolgen. Damit kann die Kühlleistung aktiv und bedarfsgerecht eingestellt werden, um durch die verbesserte Entlüftung des Motor- oder Aggregateraums eine optimale Kühlung und Durchströmung des Motor- oder Aggregateraums 11 bereitzustellen und negative Auswirkungen, zum Beispiel auf den Luftwiderstand, zu minimieren.
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Durch das Anordnen der Drehachse 22 an der Vorderkante oder im Bereich der Vorderkante der Luftaustrittsöffnung 20, also in Vorwärts-Fahrtrichtung vor der Luftaustrittsöffnung, entsteht beim Öffnen der Klappe 21 im Bereich der Luftaustrittsöffnung 20 in Strömungsrichtung der Fahrzeugunterströmung hinter der abgesenkten, geöffneten Klappe 21 ein Unterdruck bzw. ein Unterdruckgebiet 26. Hierdurch wird der Kühlluftmassenstrom durch das Kühlmodul 16 und/oder den Motor- oder Aggregateraum 11 erhöht und damit die Kühlleistung gesteigert.
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Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, um die Klappe 21 aktiv basierend auf Sensordaten zu öffnen und/oder zu schließen, um den Kühlluftstrom durch das Kühlmodul 16 und/oder den Motor- oder Aggregateraum 11 zu steuern. Die Sensordaten können beispielsweise Temperaturwerte des Motors 12 und/oder Temperaturwerte innerhalb des Motor- oder Aggregateraums 11 oder zum Beispiel die Umgebungstemperatur und/oder den Fahrzustand umfassen.
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In typischen Ausführungsformen ist die Klappe 21 in zwei oder mehreren Winkelpositionen bezüglich der den Motor- oder Aggregateraum abschirmenden Unterbodenverkleidung 23 des Motor- oder Aggregateraums 11 anstellbar. Beispielsweise ist die Klappe 21 in einem Winkelbereich von 0° bis 90° bezüglich der in diesem Bereich im Wesentlichen horizontal verlaufenden Unterbodenverkleidung 23 des Motor- oder Aggregateraums 11 anstellbar. Durch eine solche stufenweise Einstellung kann der Luftstrom durch das Kühlmodul 16 und/oder den Motor- oder Aggregateraum 11, und damit die Kühlleistung, bedarfsgerecht eingestellt werden.
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Die Klappe 21 kann eine längliche Gestalt aufweisen, wobei die Schwenkachse 22 der Klappe 21 im Wesentlichen horizontal und senkrecht zu einer Längsachse des Fahrzeugs verlaufen kann. Insbesondere kann die Längserstreckung der Klappe 21 zumindest teilweise von der Fahrerseite zur Beifahrerseite verlaufen. In einem solchen Fall kann die Luftaustrittsöffnung 20 als länglicher Schlitz oder Längsschlitz ausgebildet sein.
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Auch wenn die Erfindung hier für einen mit einem Kühler ausgestatteten flüssigkeitsgekühlten Motor gezeigt und beschrieben wird, ist die Durchlüftungsvorrichtung des Motor- oder Aggregateraums mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Entlüftungseinrichtung auch für einen luftgekühlten Motor einsetzbar. Außerdem ist die Erfindung nicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Frontmotor beschränkt, sondern sie kann ebenso gut bei einem Mittelmotor- oder Heckmotor-Kraftfahrzeug zur Durchlüftung des Motor- oder Aggregateraums und/oder zur Durchlüftung eines separat vom Motor- oder Aggregateraum vorgesehenen Kühlmodulraum (3 und 4) angewendet werden.
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Die 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem nicht ein Motor- oder Aggregateraum von der Kühlluft durchströmt wird, sondern ein Kühlmodulraum 111, der beispielsweise in der Fahrzeugfront eines Heckmotor- oder Mittelmotorfahrzeugs vorgesehen ist und zumindest ein Kühlmodul 116 aufweist, das von einem Kühlmedium durchströmt wird. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Bezugszeichen der Bauteile, die auch im ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, gegenüber der Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels um den Wert 100 erhöht. Der Aufbau und die Funktionsweise der aktiven, mit einer schwenkbaren Klappe 121 verschließbaren Luftaustrittsöffnung 120 entsprechen dem Aufbau und der Funktionsweise, wie sie in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind. Daher wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen, die hier analog zutreffen.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bieten eine aktive Maßnahme, die bedarfsgerecht gesteuert werden kann. Beispielsweise ist die Klappe bei wenig erforderlicher Kühlung geschlossen und bei viel erforderlicher Kühlung geöffnet. In Fahrzuständen mit geringem oder normalem Kühlleistungsbedarf erfolgt dabei kein Anstieg der CO2-Emission, im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Stand der Technik. Auch können beispielsweise zusätzliche Kühler ganz entfallen, was einen Kostenvorteil, einen Gewichtsvorteil, einen Luftwiderstandsvorteil und/oder einen CO2-Emissions-Vorteil bewirkt. Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können bei kühlungstechnisch kritischen Varianten (z. B. Motorvarianten) zu einer robusten Kühlung beitragen. Auch können weitere motorseitige CO2-Reduktionsmaßnahmen ermöglicht werden, was ein hohes CO2-Reduktionspotential und Kostensparpotential beinhaltet.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bieten folglich eine aktive Maßnahme, die bedarfsgerecht gesteuert werden kann. Sie ermöglicht insbesondere einen Kostenvorteil, und/oder einen CO2-Emissions-Vorteil resultierend aus einem Gewichts- oder Luftwiderstandsvorteil.
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Es geht bei der Erfindung also darum, den Luftmassenstrom durch den Motor- oder Aggregateraum beziehungsweise durch das Kühlmodul oder den Kühlmodulraum zu erhöhen. Das Ausbilden eines Unterdruckgebietes unterhalb der Luftaustrittsöffnung mit Verbindung zum Motor- oder Aggregateraum (Klappe offen), bewirkt einen Sog an der Luftaustrittsöffnung, der an der Fahrzeugfront, also in der zumindest einen Lufteintrittsöffnung, zu einem gesteigertem Einströmen von Kühlluft in die Lufteintrittsöffnung(en) führt, wodurch mehr Luft durch das Kühlmodul und auch durch den Motor- oder Aggregateraum strömt.
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Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt, die lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dienen. im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.
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Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008013336 A1 [0005]
- US 3724232 A [0006]
