-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine geschwindigkeitsbeeinflusste Lüftungsvorrichtung zum Kühlen des Motorraums eines Fahrzeugs, des so genannten Antriebsstrangraums, wobei die Lüftung vom Fahrtwind am Fahrzeug beeinflusst wird. Die Erfindung betrifft insbesondere das Kühlen eines geschlossenen Motorraums, der vom Kühlerpaket des Fahrzeugs getrennt ist, wobei die Erfindung insbesondere schwerere Nutzfahrzeuge wie Busse mit am Heck montierten Motoren oder ähnliche Fahrzeuge betrifft. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein mit einer Lüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattetes Fahrzeug.
-
Technischer Hintergrund
-
Mit Motoren mit hoher Leistung ausgestattete Fahrzeuge haben nicht selten Probleme mit dem Abführen von überschüssiger Wärme aus dem Motorraum. Bestimmte Teile der Motoren wie beispielsweise Turbolader, Abgaskrümmer usw. können sehr warm werden und andere Teile, die im Motorraum angeordnet sind, wie beispielsweise Gummiteile, Dichtungen, Stromleitungen usw. können mit der Zeit durch die hohen Temperaturen beschädigt werden. Insbesondere Busse mit am Heck montierten Motoren, bei denen der kühlende Fahrtwind nicht direkt zum Erzeugen eines Luftstroms durch den Motorraum oder das Kühleraggregat genutzt werden kann, haben üblicherweise Probleme mit hohen Temperaturen im Antriebsstrangraum. Bei Fahrzeugen mit vorne montierten Motoren kann ein kühlender Luftstrom einfacher erzeugt werden und ist das Problem mit hohen Temperaturen geringer. Auf irgendeine Weise muss also die Aufgabe der Lüftung des Motorraums gelöst werden. Ein momentan häufig verwendetes Verfahren besteht darin, dass der Luft, die das Kühlgebläse von der Umgebung und durch das Kühlerpaket ansaugt, auch das Passieren des Motorraums ermöglicht wird. Die Luft ist jedoch bereits warm, da sie Energie vom Kühlerpaket, beispielsweise vom Kühlmittel o. Ä. (in einem Kühlerpaket sind üblicherweise mehrere Wärmetauscher beispielsweise für Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. angeordnet) beim Passieren des Kühlerpakets aufgenommen hat, und die Luft kühlt/lüftet daher den Motorraum weniger wirksam, sondern erwärmt vielmehr den Bereich im Raum.
-
Gemäß dem Stand der Technik sind auch andere Strategien zum Lüften eines Motorraums bekannt. Das am weitesten verbreitete Verfahren besteht darin, dass das Kühlgebläse die Umgebungsluft durch das Kühlerpaket ansaugt, die anschließend über die Komponenten des Antriebsstrangs eingeblasen/-gedrückt wird. Dies schafft einen Überdruck im Motorraum, der anschließend durch die Auslässe heckseitig in der Karosserie des Fahrzeugs entlüftet wird, üblicherweise über eine oder mehrere hoch angeordnete Auslassöffnungen in der heckseitig angeordneten Motorklappe des Fahrzeugs. Natürlich ist es auch möglich, ein Kühlgebläse anzuordnen, das stattdessen die Luft vom Motorraum durch das Kühlerpaket drückt/saugt. Es bildet sich dann ein Unterdruck im Motorraum, der bewirkt, dass kältere Umgebungsluft in den Motorraum durch die hierfür angeordneten Öffnungen eingesaugt wird. Dies führt jedoch zu einer schlechteren Kühlleistung des Kühlerpakets, weil sich die Luft, die das Kühlerpaket passiert, beim Strömen durch den Motorraum erwärmt, und führt ferner zu einem stärker verschmutzten Motorraum, weil eine große Menge staubiger/schmutziger Luft in den Motorraum eingesaugt wird. In allen Fällen wurde also die Kühlgebläseluft direkt in den Motorraum eingesaugt oder -gedrückt, um diesen zu kühlen.
-
Bei den Lösungen gemäß dem Stand der Technik ist man gezwungen, zwischen einem warmen Motorraum und einer besseren Kühlleistung des Kühlerpakets oder einem kühleren Motorraum mit schlechterer Kühlleistung des Kühlerpakets und einem stärker verschmutzten Motorraum zu wählen.
-
Zum Beheben dieses Problems kann der Kühlluftstrom durch das Kühlerpaket vom Strom durch den Motorraum getrennt werden. Dies bedeutet aber, dass der Luftstrom am Motor ggf. verringert wird oder zum Stillstand kommt und unerwünschte und ungünstige Wärmestaus entstehen können. Dies ist insbesondere bei einem Betrieb mit niedrigen Geschwindigkeiten, wie er häufig im gewerblichen Verkehr auftritt, ein Risikofaktor. Ausreichend dimensionierte Lüftungsöffnungen im Anschluss an den Motorraum des Fahrzeugs können diesem unerwünschten Wärmeaufbau entgegenwirken, aber die Wirkung ist häufig unzureichend und es entsteht außerdem eine erhöhte Schallemission sowie wie bereits beschrieben ein stärker verschmutzter Motorraum, insbesondere wenn größere Einlassflächen vorhanden sind.
-
Diese Nachteile müssen verringert werden können. Höhere Anforderungen an niedrigere Schallemissionen führen ebenso dazu, dass die Lüftungsöffnungen in der Außenkarosserie des Fahrzeugs verringert werden müssen.
-
Die Aufgabe besteht somit darin, ein Lüftungssystem zu konstruieren, das die Emission von störendem Schall vom Fahrzeug verringert, aber gleichzeitig zu einer besseren Kühlung von Motorraum sowie Kühlerpaket führt und dennoch nicht bewirkt, dass mehr Schmutz und Staub in den Motorraum gelangen.
-
Es wurden bereits mehrere Versuche unternommen, diese Aufgabe zu lösen und ein Lüftungssystem vorzuschlagen, das die Emission von störendem Schall vom Fahrzeug verringert, aber die Kühlung von Motorraum und Kühlerpaket erhält oder verbessert, ohne dass bewirkt wird, dass mehr Schmutz und Staub in den Motorraum gelangen.
-
GB2045183 beschreibt beispielsweise ein Kühlsystem für einen Motor umfassend einen Kühler und einen Kühlgebläsemotor. Kühler und Kühlgebläse sind vom Motorraum getrennt und die erwärmte Luft, die den Kühler passiert hat, wird aus dem Fahrzeug in die Umgebungsluft geleitet, ohne den Motorraum zu passieren. Auch ein Vermischen der Abgase mit dieser Luft wird ermöglicht, wodurch eine Verringerung von störendem Schall vom Fahrzeug erreicht wird. Ein Nachteil dieses Systems ist, dass der Motorraum nicht wirksam gekühlt wird. Ferner muss hier ein Teil der Kühlluft zum Kühlen des Auspuffrohrs des Fahrzeugs verwendet werden.
-
SE532810 beschreibt eine Vorrichtung zur Motorraumlüftung, die ein Kühlerpaket sowie ein Kühlgebläse, das auf den Luftstrom durch das Kühlerpaket einwirkt, umfasst. Das Kühlerpaket ist vom Motorraum abgeschirmt und das Kühlgebläse saugt Luft auch vom Motorraum durch einen hierfür angeordneten Kanal oder eine hierfür angeordnete Öffnung an. Durch den Unterdruck, der sich im Motorraum bildet, wird Umgebungsluft über wenigstens eine Öffnung zwischen Motorraum und Außenseite des Fahrzeugs in den Motorraum gesaugt, was dazu führt, dass zu hohe Temperaturen im Motorraum vermieden werden. Ein Nachteil dieses Systems ist, dass ein größerer Kühlgebläsemotor verwendet werden muss, um die größere Luftmenge bewältigen zu können. Ein größerer Kühlgebläsemotor braucht mehr Energie für den Betrieb.
-
EP0735252 beschreibt ferner ein Kühlsystem für einen Motor in einem Nutzfahrzeug. Der Motorraum ist vom Kühlsystem durch eine Schalldämmung getrennt. Motorraum und Kühlsystem werden durch verschiedene Einlässe mit Luft aus der Umgebung versorgt. Das Kühlgebläse ist mit einem Diffusor versehen, der bewirkt, dass Luft ebenfalls vom Motorraum angesaugt und aus dem Fahrzeug zusammen mit der Luft, die das Kühlerpaket passiert hat, geleitet wird. Der Nachteil dieses Systems besteht darin, dass auch hier ein größerer Kühlgebläsemotor erforderlich ist, der die größere Luftmenge bewältigen kann, die durch Kühlerpaket und Motorraum strömen muss.
-
US6523520 beschreibt ferner eine andere Variante eines Kühlsystems für einen Motor, der vom Kühlsystem abgetrennt ist. Ein am Kühler des Fahrzeugs angeordnetes Kühlgebläse saugt Luft gleichzeitig durch das Kühlpaket und vom Motor über ein hierfür angeordnetes Kanalsystem. Das Kanalsystem leitet die Umgebungsluft insbesondere an warmen Teilen des Motors vorbei, bevor diese durch einen Auslass im Fahrzeug nach außen geleitet wird.
-
Gemäß dem Stand der Technik ist somit kein Lüftungssystem bekannt, das die Emission von störendem Schall vom Fahrzeug verringert und die Kühlung von Motorraum sowie Kühlerpaket erhält oder verbessert, ohne dass mehr Schmutz und Staub in den Motorraum gelangen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist somit das Lösen der oben genannten Aufgabe und das Nachweisen eines Lüftungssystems, das die Emission von störendem Schall vom Fahrzeug in die Umgebung verringert, aber gleichzeitig die Kühlung von Motorraum sowie Kühlerpaket erhält oder verbessert.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, dass die Lösung selbstregelnd ist, d. h. wenn der Motorraum warmer wird, muss die Lüftung automatisch zunehmen.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, die Größe der Lüftungsöffnungen und/oder deren Anzahl an den Karosserieseiten des Fahrzeugs zu verringern.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, dass die Konstruktion so wenig Energie wie möglich für den Betrieb des Fahrzeugs braucht.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, dass die Konstruktion ebenfalls die Menge an Schmutz und Staub, die in den Motorraum gelangt, verringert.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, dass die Lösung grundsätzlich einfach ist und die Teile einfach und kostengünstig herzustellen sind.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, dass diese möglichst wenig Wartung und Reparaturen benötigt.
-
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile werden gemäß der Erfindung durch eine Lüftungsvorrichtung gelöst, welche die besonderen Merkmale aufweist, die im kennzeichnenden Teil der unabhängigen Patentansprüche 1 und 3 angegeben sind.
-
Die Erfindung betrifft somit insbesondere Nutzfahrzeuge wie Busse, kann aber selbstverständlich auch für andere Fahrzeuge wie Lastkraftwagen, Baumaschinen oder andere Typen von Fahrzeugen verwendet werden, bei denen ein Bedarf einer Lüftungsvorrichtung besteht, welche die Emission von störendem Schall verringert, aber dennoch die Kühlung von Motorraum sowie Kühlerpaket erhält oder verbessert, ohne den Grad der Verschmutzung des Motorraums zu erhöhen.
-
Bei einer Motorraumanordnung, bei dem Kühlgebläseluft in einen vom Antriebsstrangraum getrennten Kühlluftschacht geleitet wird, kann das Kühlgebläse nicht für das Bewirken einer Lüftung des Motorraum/Antriebsstrangraums verwendet werden. Hingegen kann der Fahrtwind genutzt werden, um das Lüften des Motorraums zu unterstützen. Diese Möglichkeit entsteht dadurch, dass in einer solchen Installation kein hoher Überdruck oder Unterdruck mit einem Kühlgebläse erzeugt wird, der zum Bewirken der Lüftung des Motorraums überwunden werden muss.
-
Die Erfindung wird also dadurch erzielt, dass eine Motorraumlüftung in einem Fahrzeug umfassend einen Lüftungskanal vom oberen Teil des Motorraums bis zum Dach des Fahrzeugs sowie einen Lüftungskanalauslass, der so ausgebildet ist, dass er das Erzeugen eines Unterdrucks direkt oberhalb des Lüftungskanals und somit einen Zug durch den Motorraum, vor allem durch Einwirken des Fahrtwinds, unterstützt, und somit auf den Luftstrom um den Motor und das Getriebe einwirkt/diesen erhöht, angeordnet wird. Der Unterdruck in direktem Anschluss an den Lüftungskanalauslass erzeugt somit eine Strömung aus dem Lüftungskanal heraus, die wiederum dazu führt, dass Umgebungsluft in den Motorraum über wenigstens eine Öffnung zwischen dem Motorraum und der Außenseite/Unterseite des Motorraums eingesaugt wird. Der Einlass des Lüftungskanals kann ebenfalls in der Nähe von Motorkomponenten angeordnet sein, die besonders warm sind.
-
Diese Lösung ist vor allem für Motorinstallationen geeignet, bei denen das Kühlgebläse am Kühlerpaket/in dessen Nähe in einem separaten/abgetrennten Kühlluftschacht angeordnet ist. Wenn der Kühlluftschacht vollständig vom Motorraum getrennt ist, vermischt sich die erwärmte Kühlgebläseluft nicht mit der Luft, die zum Motorraum strömt.
-
Der Lufteinlass zum Motorraum ist vorschlagsgemäß niedrig angebracht, beispielsweise an der Kardanwelle oder in deren Nähe. Die erwärmte Luft strömt durch den Lüftungskanal heraus. Der Auslass des Lüftungskanals ist vorzugsweise im Dach des Fahrzeugs angeordnet. Der Auslass des Lüftungskanals ist durch eine Schutzvorrichtung davor geschützt, dass Regen/Schnee u. Ä. über den Lüftungskanal in den Motorraum eindringt. Die Schutzvorrichtung ist so ausgebildet, dass eine Ejektorwirkung mit Hilfe von Fahrtwind entstehen kann, wodurch ein Unterdruck erzeugt wird, der das Saugen von Luft aus dem Motorraum unterstützt, wenn der Fahrtwind die Auslassöffnung des Lüftungskanals passiert.
-
Die Schutzvorrichtung trägt ebenfalls in hohem Maße zum Lüften des Motorraums insbesondere bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten bei. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten wird die Strömung vom Motorraum durch die natürliche Konvektion unterstützt, die entsteht, wenn warme Luft im Motorraum erzeugt wird und im Gehäuse und im Lüftungskanal nach oben steigt.
-
Vorteil dieser erfindungsgemäßen Konstruktion ist, dass eine so genannte passive Lüftung des Motorraums entsteht, ohne dass zusätzliche Kühlgebläse oder größere Kühlgebläse eingesetzt werden müssen, die Energie verbrauchen und somit bewirken, dass das Fahrzeug weniger energiesparsam zu betreiben ist. Ein Vorteil der Unterstützung der Lüftung durch den Fahrtwind ist, dass bei einem Losfahren mit dem Fahrzeug auf beispielsweise einem Halteplatz die Lüftung direkt in Betrieb gesetzt wird, bevor sich der Motorraum erwärmt hat und somit bevor die natürliche Konvektion im Lüftungskanal eine Strömung nach oben durch den Lüftungskanal erzeugen kann.
-
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass diese sehr betriebssicher ist und gleichzeitig einen verhältnismäßigen kleinen Einbauraum benötigt. Dies macht die Implementierung der Lösung beispielsweise bei der Neuproduktion eines Fahrzeugs kostengünstig.
-
Weitere besondere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung sowie aus den beigefügten Zeichnungen und sonstigen Patentansprüchen hervor.
-
Kurzes Zeichnungsverzeichnis
-
Die Erfindung wird nachfolgend näher in einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
-
1 zeigt eine Prinzipskizze von der Seite, einen Schnitt, des Hecks eines Busses, aus der u. a. der Motorraum hervorgeht.
-
2 zeigt die gleiche Ansicht wie 1, aber hier mit einem etwas anders ausgebildeten Schutz für den Lüftungskanalauslass im Dach des Busses.
-
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
1 zeigt also prinzipiell einen Schnitt des Hecks eines Busses 1, aus dem u. a. ein Motorraum 2 und dessen Motor 3 und Getriebe 4 hervorgehen. Eine Kardanwelle 5 überträgt das Drehmoment vom Motor 3 und vom Getriebe 4 auf die Antriebsräder 6 des Fahrzeugs.
-
Motor 3 und Getriebe 4 sind hier in einem Gehäuse 7 eingeschlossen, das einen im Wesentlichen geschlossenen Motorraum 2 bildet. Das Gehäuse 7 kann vorteilhafterweise mit einer hierfür vorgesehenen schalldämmenden Matte (nicht dargestellt) schallgedämmt sein, die vorzugsweise an der Innenseite des Gehäuses 7 angeordnet ist.
-
Die erfindungsgemäße Lösung betrifft insbesondere Motorinstallationen, bei denen ein Kühlgebläse (nicht dargestellt) in einem an der Seite des Motorraums 2 angeordneten separaten Kühlluftschacht (nicht dargestellt) angeordnet ist. Da der Kühlluftschacht vollständig vom Motorraum 2 getrennt ist, vermischt sich die warme Kühlgebläseluft, die das Kühlerpaket passiert hat, nicht mit der Luft, die zum Motorraum 2 geleitet wird.
-
Ein Lufteinlass 9 zum Motorraum 2 ist vorteilhafterweise niedrig im Fahrzeug 1 angeordnet, beispielsweise wie hier unten an der Kardanwelle 5, und ist geeignet ausgebildet, so dass die Luft an der Durchführung der Kardanwelle 5 in der Wand 10 zum Gehäuse 7 des Motorraums passiert.
-
Die über den Lufteinlass 9 einströmende Luft strömt um den Motor 3 und steigt, wenn sie vom Motor 3 und dessen verschiedenen Komponenten wie Turbolader, Abgaskrümmer usw. (nicht dargestellt) erwärmt wird, aufgrund der natürlichen Konvektion im Motorraum nach oben und erreicht das Dach des Gehäuses 7.
-
Im oberen Teil des Motorraums 2, geeigneterweise in dessen Dach, ist ein Auslass 11 zu einem Lüftungskanal 12 angeordnet. Der Lüftungskanal 12 ist im Wesentlichen vertikal im Fahrzeug 1 angeordnet und erstreckt sich vom Gehäuse 7 nach oben und mündet mit einem Lüftungskanalauslass 13 geeigneterweise im Freien am/durch das Dach 14 des Fahrzeugs.
-
Am Lüftungskanalauslass 13 des Lüftungskanals 12 ist eine Schutzvorrichtung 15 angeordnet, die verhindert, dass Regen, Schnee, Schmutz u. Ä. über den Lüftungskanal 12 nach unten in den Motorraum 2 eindringt. Die Schutzvorrichtung 15 ist beispielsweise mit einer nach oben gewinkelten/gebogenen Vorderkante oder einem Rand 16 ausgebildet, um eine Geschwindigkeitserhöhung des Luftstroms, der den Lüftungskanalauslass 13 passiert, zu bewirken, was eine Ejektorwirkung hervorruft.
-
Der Fahrtwind schafft somit einen Unterdruck am Lüftungskanalauslass 13, der Luft aus dem Motorraum 2 über den Lüftungskanal 12 saugt, wenn der Fahrtwind die Schutzvorrichtung 15 und den Lüftungskanalauslass 13 passiert. Dies bewirkt insbesondere bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten, dass der Motorraum 2 wirksam gelüftet wird und bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten die Lüftung durch die natürliche Konvektion im Lüftungskanal 12 dadurch unterstützt wird, dass warme Luft nach oben steigt, was dazu beiträgt, dass die Lüftung im Motorraum 2 schneller in Gang kommt.
-
Die Schutzvorrichtung 15 am Lüftungskanalauslass 13 kann selbstverständlich auf verschiedene Weisen ausgebildet sein, um einen Unterdruck unter Einwirkung des Fahrtwindes zu erzeugen. Beispielsweise kann der Lüftungskanal 12 ein Stück über oder durch das Dach 14 herausragen und mit einem nach hinten gerichteten Krümmer (nicht dargestellt) in der normalen Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen ausgestattet sein, was ebenfalls zu einer Ejektorwirkung führt und bewirkt, dass Luft aus dem Lüftungskanal 12 gesaugt wird und gleichzeitig Regen, Schnee und Verunreinigungen nicht so leicht in den Lüftungskanal 12 eindringen können.
-
2 zeigt die gleiche Ansicht wie 1, aber hier ist eine etwas anders ausgebildete Schutzvorrichtung für den Luftkanalauslass 13 im Dach des Fahrzeugs 14 abgebildet. Die Schutzvorrichtung 15 ist hier kuppelförmig, was eine Geschwindigkeitserhöhung der Luft bewirkt, die über der Schutzvorrichtung 15 passiert, und einen Unterdruck direkt hinter der Schutzvorrichtung 15 erzeugt.
-
Ein Vorteil der beschriebenen Lösung ist, dass eine passive Lüftung des Motorraums 2 bewirkt wird, ohne dass zusätzliche oder größere Kühlgebläse verwendet werden müssen, die mehr Energie brauchen. Ein Vorteil der Steuerung der Lüftung durch den Fahrtwind ist, dass bei einem Losfahren mit dem Fahrzeug/Bus auf beispielsweise einem Halteplatz die Lüftung in Betrieb gesetzt wird, bevor dass sich der gesamte Motorraum 2 erwärmt hat und bevor die natürliche Konvektion im Lüftungskanal 12 einen „Zug” erzeugen kann.
-
Die vorhergehende Beschreibung ist in erster Linie dafür vorgesehen, das Verstehen der Erfindung zu erleichtern, und ist natürlich nicht auf die angegebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind auch andere Varianten der Erfindung im Rahmen des Erfindungsgedankens und des Schutzumfangs der folgenden Patentansprüche möglich und denkbar.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- GB 2045183 [0009]
- SE 532810 [0010]
- EP 0735252 [0011]
- US 6523520 [0012]
