DE102014219747A1

DE102014219747A1 - Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmbaren Motor- oder Aggregateraum

Info

Publication number: DE102014219747A1
Application number: DE102014219747.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schmidt; Holger Winkelmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-03-31

Abstract

Ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmbaren Motor- oder Aggregateraum (11, 211) und einer unter dem Motor- oder Aggregateraum, zur Fahrbahn hin weisend, angebrachten Unterbodenverkleidung (23, 223) und mit zumindest einer Lufteintrittsöffnung (20, 220) in den Motor- oder Aggregateraum (11, 211), mit zumindest einer Luftaustrittsöffnung (18, 218) aus dem Motor- oder Aggregateraum (11, 211), und mit zumindest einem im Motor- oder Aggregateraum (11, 211) von der zumindest einen Lufteintrittsöffnung (20, 220) zu der zumindest einen Luftaustrittsöffnung (18, 218) führenden Strömungsweg für die Kühlluft, zeichnet sich dadurch aus, dass die zumindest eine Lufteintrittsöffnung (20, 220) in der Unterbodenverkleidung (23, 223) vorgesehen und von einem Verschlusselement verschließbar ist, dass das Verschlusselement von einer Klappe (21, 221) gebildet ist, die um eine Drehachse (22, 222) verschwenkbar ist, um die Lufteintrittsöffnung (20, 220) zu verschließen oder zu öffnen, dass die Drehachse (22, 222) im Bereich der Hinterkante der Lufteintrittsöffnung (20, 220) angeordnet ist, so dass bei unter der Unterbodenverkleidung (23, 223) strömendem Fahrtwind (14, 214) vor der Klappe (21, 221) im Bereich der Lufteintrittsöffnung (20, 220) ein Überdruck (26, 226) entsteht, wenn die Lufteintrittsöffnung (20, 220) geöffnet ist, und dass zumindest eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, um die Klappe (21, 221) zu öffnen und/oder zu schließen, um einen Kühlluftstrom durch den Motor- oder Aggregateraum (11, 211) zu steuern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmbaren 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 durchströmbaren Kühlmodulraum.
Stand der Technik
Ein Fahrzeug ist während seiner Lebenszeit vielen thermischen Belastungen ausgesetzt wie beispielsweise natürliche thermische Belastungen (zum Beispiel Sonneneinstrahlung, extreme Kälte etc.), aber vor allem thermische Lasten die bei der Benutzung des Fahrzeugs auftreten. Ein Motor und dessen Anbauteile werden im Betrieb sehr heiß und geben Wärme in Form von Konvektion, Wärmeleitung und Strahlung an die Umgebung, aber auch an angrenzende oder nahegelegene Bauteile ab. Eine Abgasablage kann Beispielsweise etliche hundert Grad heiß werden, entsprechend können durch die erwärmte Luft, Strahlung und/oder Wärmeleitung auch andere Bauteile thermische Lasten erfahren.
Um die thermische Betriebssicherheit eines Fahrzeugs sicherzustellen, ist es daher notwendig die Eigenschaften der Komponenten eines Fahrzeugs hinsichtlich ihrer thermischen Verträglichkeit zu kennen und zu berücksichtigen. Zudem ist es erforderlich die thermischen Quellen, örtlich, zeitlich und in ihrer Intensität zu kennen. Um Bauteile vor thermischer Belastung zu schützen, gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher technischer Möglichkeiten. Beispielsweise ist es üblich, Bauteile mit geringer thermischer Beständigkeit an entsprechend kühleren Positionen zu platzieren.
Oftmals kommen auch Abschirmungen, wie z. B. Wärmeschutzbleche zum Einsatz, welche hauptsächlich Strahlung abhalten sollen.
Eine weitere Möglichkeit zur Abkühlung eines durch thermische Last beanspruchten Bereichs oder Bauteils ist es, die Temperatur der in diesem Bereich befindlichen oder strömenden Luft herabzusetzen. Ein Anwendungsbeispiel sind am Unterboden des Fahrzeugs angebrachte Rampen. Durch diese Rampen, oftmals auch als NACH Profile ausgeführt, strömt kühle Luft von unterhalb des Fahrzeugs, oder seitlich, oder beispielsweise auch von der Motorhaube kommend, in einen Raum, in dem die Luft eine hohe Temperatur aufweist. Durch die einströmende kühlere Luft können bestimmte Bauteile direkt angeströmt und gekühlt werden oder es kann dadurch auch lokal ein Herabsetzen der durchschnittlichen Temperatur, zum Beispiel in einem Motorraum, erreicht werden.
Rampen, Öffnungen, NACA Profile etc. sind aber nicht immer und an jeder Position in ihrer Funktion ausreichend. Zudem erhöhen diese Maßnahmen regelmäßig den Luftwiderstand des Fahrzeugs und haben damit eine negative Auswirkung auf die CO₂-Bilanz des Fahrzeugs. Diese Nachteile weisen beispielsweise passive Rampen, deren Geometrie unbeweglich ist, selbst dann auf, wenn das Fahrzeug thermisch gering belastet ist.
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.
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.
Viele Belüftungsöffnungen, z. B. NACA-Einlässe/Auslässe, Rampen, Löcher, etc. sind passiv und damit ständig vorhanden. Oftmals haben diese Öffnungen negative Auswirkungen auf den Luftwiderstand. Ein erhöhter Luftwiderstand führt zu einem höheren Verbrauch und zu einem höheren CO₂ Ausstoß.
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.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmbaren Motor- oder Aggregateraum und einer unter dem Motor- oder Aggregateraum, zur Fahrbahn hin weisend, angebrachten Unterbodenverkleidung sowie ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmbaren Kühlmodulraum anzugeben, bei dem die Kühlung des Motor- oder Aggregateraums beziehungsweise des Kühlmodulraums verbessert ist.
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.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in einer ersten Ausführungsform der Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmbaren Motor- oder Aggregateraum und einer unter dem Motor- oder Aggregateraum, zur Fahrbahn hin weisend, angebrachten Unterbodenverkleidung angegeben, 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, welches sich dadurch auszeichnet, dass die zumindest eine Lufteintrittsöffnung in der Unterbodenverkleidung vorgesehen und von einem Verschlusselement verschließbar ist, dass das Verschlusselement von einer Klappe gebildet ist, die um eine Drehachse verschwenkbar ist, um die Lufteintrittsöffnung zu verschließen oder zu öffnen, dass die Drehachse im Bereich der Hinterkante der Lufteintrittsöffnung angeordnet ist, so dass bei unter der Unterbodenverkleidung strömendem Fahrtwind vor der Klappe im Bereich der Lufteintrittsöffnung ein Überdruck entsteht, wenn die Lufteintrittsöffnung 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.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein in einem Kraftfahrzeug gelegener Raum, zum Beispiel ein Motorraum oder ein Aggregateraum oder beispielsweise auch eine Batterieeinhausung, bedarfsgerecht und steuerbar mit kühler Luft versorgt werden. Zum Beispiel kann die aktive Klappe, die sich beispielsweise an einer am Fahrzeugunterboden vorgesehenen Unterbodenverkleidung befindet, im Falle einer erhöhten thermischen Belastung geöffnet werden, oder sie kann, falls keine Anforderung durch eine hohe thermische Last vorliegt, geschlossen bleiben.
Vorzugsweise ist im Strömungsweg für die Kühlluft zumindest ein von einem Wärmetransportmedium durchströmtes Kühlmodul vorgesehen.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmbaren Kühlmodulraum mit zumindest einem von einem Wärmetransportmedium durchströmbaren Kühlmodul und einer unter dem Kühlmodulraum, zur Fahrbahn hin weisend, angebrachten Unterbodenverkleidung und mit zumindest einem von einem Wärmetransportmedium durchströmbaren 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. Dieses alternative erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die zumindest eine Lufteintrittsöffnung in der Unterbodenverkleidung vorgesehen und von einem Verschlusselement verschließbar ist, dass das Verschlusselement von einer Klappe gebildet ist, die um eine Drehachse verschwenkbar ist, um die Lufteintrittsöffnung zu verschließen oder zu öffnen, dass die Drehachse im Bereich der Hinterkante der Lufteintrittsöffnung angeordnet ist, so dass bei unter der Unterbodenverkleidung strömendem Fahrtwind vor der Klappe im Bereich der Lufteintrittsöffnung ein Überdruck entsteht, wenn die Lufteintrittsöffnung 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.
Auch bezüglich dieser alternativen Ausführungsform der Erfindung gelten die gleichen Ausführungen hinsichtlich der erzielbaren Vorteile und der realisierbaren Varianten wie bei der ersten Ausführungsform.
Vorteilhafte Weiterbildungen der beiden Varianten des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weisen der Motor und die Abgasanlage bei langsamer Fahrweise eher gemäßigte Temperaturen auf, so ist die aktive Klappe, die die Lufteintrittsöffnung im Unterboden öffnet oder verschließt, in diesem Betriebszustand geschlossen. Aerodynamische Nachteile, wie sie bei passiven Öffnungen mit oder ohne Rampen im Unterboden, die stets geöffnet sind, auftreten und zu einem erhöhten Luftwiderstand führen, treten bei der erfindungsgemäßen Lösung der aktiven Klappe nicht auf.
Wird der Motor bei hochsommerlichem Wetter hingegen auf einer schnellen Autobahnfahrt stark gefordert, so sind die thermischen Belastungen, im Motorraum besonders hoch. Das Motorsteuergerät, das von Sensoren sowohl die hohe Außentemperatur repräsentierende Daten erhält, als auch über die aktuelle Leistungsabgabe des Motors und die damit verbundene Wärmeabgabe von Motor und Abgasanlage informiert ist, prognostiziert, dass die Bauteile im Motorraum in Kürze sehr warm werden und gibt vorbeugend einen Steuerbefehl aus, der den Antrieb der aktiven Klappe beaufschlagt, um die Klappe zu öffnen. Durch dieses Öffnen der Klappe wird nun zwar der Luftwiderstand erhöht, aber nur während der Bedarf vorliegt, kalte Luft in den Motorraum einzubringen und die darin befindlichen Bauteile vor thermischer Überlastung zu schützen.
Durch das Öffnen der Klappe strömt Luft aus der Fahrzeug-Unterströmung in den Motorraum ein und zwar je nach Öffnungswinkel der Klappe mehr oder weniger viel.
Das gleiche Prinzip ist analog auch bei Elektrofahrzeugen umsetzbar, um beispielsweise die Batterien in deren Aufnahmeraum zu kühlen.
Bei dem mit der erfindungsgemäß vorgesehenen aktiven Klappe ausgestatteten Fahrzeug ist es somit über eine Steuerungseinrichtung möglich, bei hohen thermischen Lasten bedarfsrecht kalte Luft von außen aus der Fahrzeug-Unterströmung in einen Raum mit hoher Temperatur einzubringen und damit die Temperatur selbst innerhalb eines geschlossenen oder teilweise geschlossenen oder schwer zugänglichen Raumes zu senken. Es können durch das Vorsehen von definierten, vorgebbaren Anstellwinkeln der Klappe auch Bauteile in diesem Raum durch gezielte Anströmung direkt gekühlt werden. Es wird also gezielt und bedarfsgerecht ein erhöhtes Einströmen von Kühlluft in einen Raum, zum Beispiel in einen Motorraum, oder sogar gezielt auf ein Bauteil in diesem Raum ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Teildarstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einer Lufteintrittsöffnung im geschlossenen Zustand,
2 eine schematische Teildarstellung eines Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform aus 1 mit einer Lufteintrittsöffnung im offenen Zustand,
3 eine schematische Teildarstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einer Lufteintrittsöffnung im geschlossenen Zustand,
4 eine schematische Teildarstellung eines Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform aus 3 mit einer Lufteintrittsöffnung im offenen Zustand,
5 eine schematische Teildarstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einer driten Ausführungsform der Erfindung mit einer Lufteintrittsöffnung im geschlossenen Zustand und
6 eine schematische Teildarstellung eines Fahrzeugs gemäß der dritten Ausführungsform aus 5 mit einer Lufteintrittsöffnung im offenen Zustand.
Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine schematische Teildarstellung eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einer Lufteintrittsöffnung im geschlossenen Zustand. 2 zeigt eine schematische Teildarstellung dieses Fahrzeugs mit der Lufteintrittsöffnung im offenen Zustand.
Jedes Kraftfahrzeug ist zum Teil erheblichen thermischen Belastungen ausgesetzt. Das betrifft nicht nur unmittelbar die Brennkraftmaschine und deren Zylinderkopf, sondern auch die thermischen Belastungen, die allgemein durch Abwärme entstehen. Ein solcher Abwärmeerzeuger ist beispielsweise die Abgasanlage, die sich vom Motorraum bis zu der Abgasendrohrblende erstreckt, die meistens hinten am Heck angeordnet ist. Diese Abgasanlage kann je nach Messposition bis zu 800°C heiß sein. Um diese Abgasanlage herum und in deren unmittelbarer Nähe können weitere Bauteile untergebracht sein, die einer Wärmestrahlung durch das nebenliegende heiße Abgasrohr und/oder durch konvektive Belastungen ausgesetzt sind oder sein können, die von der Luft um das heiße Abgasrohr ausgehen, und die diese thermische Belastung überstehen müssen.
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 vordere Lufteintrittsöffnung 13, die an einer Vorderseite des Motor- oder Aggregateraums 11 angeordnet ist. insbesondere kann mehr als eine vordere Lufteintrittsöffnung 13 vorhanden sein, die beispielsweise als Kühlergrill ausgestaltet sein kann. Zwischen der vorderen Lufteintrittsöffnung 13 und dem Motor 12 können weiter eine Luftführung 15, ein Kühlmodul 16 und optional eine Lüfterzarge 17 mit zumindest einem Lüfter, beispielsweise einem Axiallüfter, 17' vorhanden sein. Außerdem weist die Durchlüftungsvorrichtung zumindest eine Luftaustrittsöffnung 18 des Motor- oder Aggregateraums 11 auf, durch den die eingeleitete Luft wieder ausströmen kann.
Die Durchlüftungsvorrichtung umfasst weiterhin eine untere Lufteintrittsöffnung 20, die in einer Unterbodenverkleidung 23, oder einem anderen am Unterboden befindlichem Bauteil, vorzugsweise hinter dem Kühlmodul 16, vorgesehen ist, und eine Klappe 21, die um eine Drehachse 22 schwenkbar hinter der unteren Lufteintrittsöffnung 20 angeordnet ist, um die untere Lufteintrittsöffnung 20 zu verschließen oder zu öffnen. Typischerweise umfasst die Klappe 21 eine drehbar gelagerte Welle 25, die die Drehachse 22 bereitstellt oder bildet und die von einem Antrieb 24 zur Verschwenkung der Klappe 21 antreibbar ist. Der Antrieb 24 kann beispielsweise von einem Stellmotor gebildet sein.
Die Drehachse 22 ist im Bereich der Hinterkante der Lufteintrittsöffnung 20, angeordnet, so dass der das Fahrzeug unterströmende Teil des Fahrtwinds 14, wenn die Lufteintrittsöffnung 20 geöffnet ist (2), im Bereich der Lufteintrittsöffnung 20 vor der Klappe 21 einen Überdruck in einem Überdruckgebiet 26 erzeugt, durch den Luft in den Motor- oder Aggregateraum 11 hinein gedrückt wird. Dieser Überdruck vor und in der Lufteintrittsöffnung 20 erhöht aktiv die Durchströmung des Motor- oder Aggregateraums 11. Ist die Lufteintrittsöffnung 20 vor dem Kühlmodul 16 vorgesehen (nicht dargestellt), so wird auch die Durchströmung des Kühlmoduls 16 verbessert.
Die Durchlüftungsvorrichtung umfasst weiter eine (nicht gezeigte) Steuerungseinrichtung, die eingerichtet ist, um die Klappe 21 aktiv zu öffnen und/oder zu schließen, um einen Kühlluftstrom durch des Kühlmodul 16 und/oder den Motor- oder Aggregateraum 11 bedarfsgerecht zu steuern.
Gemäß der in den 1 und 2 beispielhaft gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer die Klappe 21 vor der Lufteintrittsöffnung 20 und deren Antrieb umfassenden Aktivbelüftungseinrichtung angegeben, wobei die Aktivbelüftungseinrichtung einen aktiven Mechanismus aufweist, der die Klappe 21 vor der Lufteintrittsöffnung 20 aktiv öffnen und schließen kann. Dies kann beispielsweise rotatorisch oder translatorisch geschehen. Beispielsweise kann die Klappe über einen Stellmotor rotatorisch bewegt werden. Die Aktivbelüftungseinrichtung verbindet strömungsmechanisch aktiv, nämlich bedarfsgerecht den Motor- oder Aggregateraum 11 mit der Umgebung unterhalb der Unterbodenverkleidung 23, erhöht lokal das Druckniveau und fördert so die Durchlüftung und erhöht damit den Luftmassestrom durch das Kühlmodul 16 und/oder den Motor- oder Aggregateraum 11.
Durch diese Zwangsbelüftung des Motor- oder Aggregateraums 11 mittels der erfindungsgemäßen Aktivbelüftungseinrichtung wird der Luftmassenstrom durch den Motor- oder Aggregateraum erhöht, was wiederum den Motor 12 kühlt.
Während der Fahrt tritt Luft oder Fahrtwind 14 in die vordere(n) Lufteintrittsöffnung(en) 13 ein, und wird zur Kühlung zum Kühlmodul 16 geleitet. Die Luft kann durch die Luftaustrittsöffnung 18 austreten.
In 1 ist die Klappe 21 geschlossen, und zusätzliche Luft kann nicht durch die untere Lufteintrittsöffnung 20 in den Motor- oder Aggregateraum 11 einströmen. In diesem Fall wird keine erhöhte Durchlüftung und somit keine gesteigerte Kühlleistung erzielt.
Um die Kühlleistung zu erhöhen, beispielsweise wenn die Temperatur des Motors bzw. des Aggregats ansteigt, kann der Luftmassenstrom durch den Motor- oder Aggregateraum 11 durch Öffnen der Klappe 21 und damit die Kühlleistung erhöht werden. Das Öffnen kann graduell, zum Beispiel schrittweise, oder auch stufenlos erfolgen. Damit kann die Kühlleistung aktiv und bedarfsgerecht eingestellt werden, um durch die verbesserte Belüftung des Motor- oder Aggregateraums 11 eine optimale Kühlung und Durchströmung des Motor- oder Aggregateraums 11 bereitzustellen und negative Auswirkungen, zum Beispiel auf den Luftwiderstand, zu minimieren.
Durch das Anordnen der Drehachse 22 an der Hinterkante oder im Bereich der Hinterkante der Lufteintrittsöffnung 20, also entgegen der Vorwärts-Fahrtrichtung, entsteht beim Öffnen der Klappe 21 im Bereich der Lufteintrittsöffnung 20 vor der abgesenkten, geöffneten Klappe 21 ein Überdruck bzw. ein Überdruckgebiet 26. Hierdurch wird der Kühlluftmassenstrom durch den Motor- oder Aggregateraum 11 erhöht und damit wird die durchschnittliche Temperatur in diesem Raum abgesenkt, und/oder es werden gezielt bestimmte Teilbereiche angeströmt und gekühlt.
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 den Motor- oder Aggregateraum 11 zu steuern. Die Sensordaten können beispielsweise Temperaturwerte des Motors 12 und/oder Temperaturwerte innerhalb des Motor- oder Aggregateraums 11 umfassen.
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.
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 Lufteintrittsöffnung 20 als länglicher Schlitz oder Längsschlitz ausgebildet sein.
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 zur Durchlüftung eines separat vom Motor- oder Aggregateraum vorgesehenen Kühlmodulraums (3 und 4) und/oder zur Durchlüftung des Motor- oder Aggregateraums bei einem Mittelmotor- oder Heckmotor-Kraftfahrzeug (5 und 6) angewendet werden.
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 Lufteintrittsöffnung 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.
Eine dritte Variante der Erfindung ist in den 5 und 6 gezeigt, in denen ein Fahrzeug mit einem Heckmotor 212 schematisch dargestellt ist. In diesem dritten Ausführungsbeispiel sind die Bezugszeichen der Bauteile, die auch im ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, gegenüber der Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels um den Wert 200 erhöht. Der Aufbau und die Funktionsweise der aktiven, mit einer schwenkbaren Klappe 221 verschließbaren Lufteintrittsöffnung 220 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.
Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Mittelmotorfahrzeugen mit schwer kühlbaren Motorräumen vorteilhaft eingesetzt werden, Die Erfindung ist aber nicht nur auf Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt, sondern sie kann auch bei Elektrofahrzeugen zur Kühlung der Elektromaschinen und/oder der die elektrischen Speichereinrichtungen oder Stromerzeugungseinrichtungen aufnehmenden Aggregateräume eingesetzt werden.
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 geringen oder normalen thermischen Lasten 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.
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.
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 Überdruckgebietes unterhalb der Lufteintrittsöffnung mit Verbindung zum Motor- oder Aggregateraum (Klappe offen), bewirkt einen Überdruck an der Lufteintrittsöffnung vor der offenen Klappe, der zu einem druckbeaufschlagten Einströmen von Kühlluft oder zusätzlicher Kühlluft in die Lufteintrittsöffnung(en) führt, wodurch mehr Luft durch den Motor- oder Aggregateraum strömt.
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.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3724232 A [0010]

Claims

Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmbaren Motor- oder Aggregateraum (11, 211) und einer unter dem Motor- oder Aggregateraum, zur Fahrbahn hin weisend, angebrachten Unterbodenverkleidung (23, 223) und mit – zumindest einer Lufteintrittsöffnung (20, 220) in den Motor- oder Aggregateraum (11, 211); – zumindest einer Luftaustrittsöffnung (18, 218) aus dem Motor- oder Aggregateraum (11, 211), und – zumindest einem im Motor- oder Aggregateraum (11, 211) von der zumindest einen Lufteintrittsöffnung (20, 220) zu der zumindest einen Luftaustrittsöffnung (18, 218) führenden Strömungsweg für die Kühlluft, dadurch gekennzeichnet, – dass die zumindest eine Lufteintrittsöffnung (20, 220) in der Unterbodenverkleidung (23, 223) vorgesehen und von einem Verschlusselement verschließbar ist, – dass das Verschlusselement von einer Klappe (21,221) gebildet ist, die um eine Drehachse (22, 222) verschwenkbar ist, um die Lufteintrittsöffnung (20, 220) zu verschließen oder zu öffnen, dass die Drehachse (22, 222) im Bereich der Hinterkante der Lufteintrittsöffnung (20, 220) angeordnet ist, so dass bei unter der Unterbodenverkleidung (23, 223) strömendem Fahrtwind (14, 214) vor der Klappe (21, 221) im Bereich der Lufteintrittsöffnung (20, 220) ein Überdruck (26, 226) entsteht, wenn die Lufteintrittsöffnung (20, 220) geöffnet ist, und – dass zumindest eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die eingerichtet Ist, um die Klappe (21, 221) zu öffnen und/oder zu schließen, um einen Kühlluftstrom durch den Motor- oder Aggregateraum (11, 211) zu steuern.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg für die Kühlluft zumindest ein von einem Wärmetransportmedium durchströmbares Kühlmodul (16) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug mit einem von Kühlluft durchströmbaren Kühlmodulraum (111) mit zumindest einem von einem Wärmetransportmedium durchströmbaren Kühlmodul (116) und einer unter dem Kühlmodulraum, zur Fahrbahn hin weisend, angebrachten Unterbodenverkleidung (123) und mit – zumindest einer Lufteintrittsöffnung (120) in den Kühlmodulraum (111); – zumindest einer Luftaustrittsöffnung (118) aus dem Kühlmodulraum (111), und – zumindest einem im Kühlmodulraum (111) von der zumindest einen Lufteintrittsöffnung (120) zu der zumindest einen Luftaustrittsöffnung (118) führenden Strömungsweg für die Kühlluft, – wobei das zumindest eine Kühlmodul (116) im Strömungsweg angeordnet ist und dadurch gekennzeichnet, – dass die zumindest eine Lufteintrittsöffnung (120) in der Unterbodenverkleidung (123) vorgesehen und von einem Verschlusselement verschließbar ist, – dass das Verschlusselement von einer Klappe (121) gebildet ist, die um eine Drehachse (122) verschwenkbar ist, um die Lufteintrittsöffnung (120) zu verschließen oder zu öffnen, – dass die Drehachse (122) im Bereich der Hinterkante der Lufteintrittsöffnung (120) angeordnet ist, so dass bei unter der Unterbodenverkleidung (123) strömendem Fahrtwind (114) vor der Klappe (121) im Bereich der Lufteintrittsöffnung (120) ein Überdruck (126) entsteht, wenn die Lufteintrittsöffnung (120) geöffnet ist, und – dass zumindest eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, um die Klappe (121) zu öffnen und/oder zu schließen, um einen Kühlluftstrom durch den Kühlmodulraum (111) zu steuern.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, um die Klappe (21, 121, 221) aktiv basierend auf Sensordaten zu öffnen und/oder zu schließen, um den Kühlluftstrom zu steuern.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (21, 121, 221) in zwei oder mehreren Winkelpositionen bezüglich der Unterbodenverkleidung (23, 123, 223) anstellbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (21, 121, 221) in einem beliebigen Winkel, vorzugsweise in einem Winkelbereich von 0° bis 90°, weiter vorzugsweise stufenlos, bezüglich der Unterbodenverkleidung (23, 123, 223) anstellbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (22, 122, 222) von einer Welle (25, 125, 225) bestimmt ist, die an der Unterbodenverkleidung (23, 123, 223) oder an einem Strukturelement des Kraftfahrzeugs schwenkbar gelagert ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (24, 124, 224) vorgesehen ist, der eingerichtet ist, um die Klappe (21, 121, 221) zu öffnen und/oder zu schließen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (24, 124, 224) einen elektrischen Stellmotor aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb eine pneumatische Antriebseinrichtung, oder eine hydraulische Antriebseinrichtung aufweist.