DE102016108294A1 - Air Cooling System - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem zur Luftkühlung einer Bremsanlage und eines Motors eines Fahrzeugs mit einem Kühlpaket, dass von einem Kühlluftstrom durchströmbar ist. Um die Aerodynamik eines Fahrzeugs zu verbessern und den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren wird erfindungsgemäß eine Bremskühleinrichtung mit mindestens einer Öffnung der Radhausschale vorgeschlagen, die derart ausgerichtet ist, dass der Kühlluftstrom zumindest teilweise zu der Bremsanlage geführt wird nachdem der Kühlluftstrom das Kühlpaket durchströmt hat.The invention relates to a cooling system for air cooling a brake system and an engine of a vehicle with a cooling package that can be flowed through by a cooling air flow. In order to improve the aerodynamics of a vehicle and to reduce fuel consumption, a brake cooling device with at least one opening of the wheel housing shell is proposed according to the invention, which is oriented such that the cooling air flow is at least partially guided to the brake system after the cooling air flow has flowed through the cooling pack.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem zur Luftkühlung einer Bremsanlage und eines Motors eines Fahrzeugs mit einem Kühlpaket, das von einem Kühlluftstrom durchströmbar ist. The present invention relates to a cooling system for air cooling a brake system and an engine of a vehicle with a cooling package, which is flowed through by a cooling air flow.
In Fahrzeugen, insbesondere in Personenkraftwagen (PKW), muss nicht nur der Motor im laufenden Betrieb mittels eines Kühlpaketes gekühlt werden, das hierzu von einem Kühlluftstrom durchströmt wird, um die Motorwärme abzuführen, sondern auch die Bremsanlage, die eine Bremsscheibe und einen Bremssattel umfasst, weil die gesamte Bewegungsenergie des Fahrzeugs beim Bremsvorgang in Form von Wärmeenergie abgegeben wird. Insbesondere die Vorderradbremsen werden beim üblichen Gebrauch von Fahrzeugen stark beansprucht, was eine effiziente Kühlung der Bremsanlage erfordert. In vehicles, especially in passenger cars (PKW), not only the engine must be cooled during operation by means of a cooling package, which is flowed through by a cooling air flow to dissipate the engine heat, but also the brake system comprising a brake disc and a caliper, because the entire kinetic energy of the vehicle is released during the braking process in the form of heat energy. In particular, the front brakes are heavily stressed in the usual use of vehicles, which requires efficient cooling of the brake system.
In herkömmlichen Fahrzeugen sind zur Kühlung der Bremsanlage Bremskühlkanäle angeordnet, die Kühlluft aus der Umströmung des Fahrzeugs abzweigen und zu der Bremsanlage leiten. Das Kühlpaket des Motors wird unabhängig von den Bremskühlkanälen von einem Kühlluftstrom durchströmt, der an einer anderen Stelle des Fahrzeugs aus der Umströmung abgezweigt wird. In conventional vehicles, brake cooling channels are arranged for cooling the brake system, the cooling air branch off from the flow around the vehicle and lead to the brake system. The cooling package of the engine is flowed through by a cooling air flow independently of the brake cooling channels, which is branched off at another point of the vehicle from the flow around.
Beispielsweise offenbart
Nachteiliger Weise wirkt sich ein Eingriff in die Umströmung des Fahrzeugs negativ auf die Aerodynamik des Fahrzeugs aus, womit der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs steigt und ein Einfluss auf die Achsentlastung (Auftriebsverteilung) vorgenommen wird. Bei Fahrzeugen mit einem verschließbaren Bremskühlkanal haben Vergleichsmessungen z. B. eine Differenz von ca. 4–10 cw-Punkten ergeben. Disadvantageously, an intervention in the flow around the vehicle has a negative effect on the aerodynamics of the vehicle, thus increasing the fuel consumption of the vehicle and influencing the axle unloading (lift distribution). For vehicles with a lockable brake cooling channel comparative measurements z. B. result in a difference of about 4-10 cw points.
Es ist daher die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlsystem zur Luftkühlung einer Bremsanlage und eines Motors zu schaffen, das eine effiziente Kühlung der Bremsanlage ermöglicht, die Aerodynamik des Fahrzeugs verbessert und den Kraftstoffverbrauch reduziert. It is therefore the primary object of the present invention to provide a cooling system for air cooling a brake system and an engine that enables efficient cooling of the brake system, improves the aerodynamics of the vehicle and reduces fuel consumption.
Diese Aufgabe wird durch das Kühlsystem nach Anspruch 1 gelöst, das erfindungsgemäß eine Bremskühleinrichtung mit mindestens einer Öffnung der Radhausschale besitzt, die derart ausgerichtet ist, dass der Kühlluftstrom zumindest teilweise zu der Bremsanlage geführt wird, nachdem der Kühlluftstrom das Kühlpaket durchströmt hat. Im einfachsten Fall der Erfindung ist die Bremskühleinrichtung ausschließlich durch die Öffnung der Radhausschale gegeben, die das Radhaus zum Motorraum hin öffnet. Der Luftaustritt erfolgt in diesem Fall ohne eine zusätzliche Luftführung im Motorraum und ergibt sich aus den wirkenden Druckunterschieden. Die konkrete Positionierung der Öffnung der Radhausschale ist von dem Fahrzeug abhängig und entsprechend anpassbar. This object is achieved by the cooling system according to
Die vorliegende Erfindung nutzt zur Kühlung der Bremsanlage keine zusätzliche Luft aus der Umströmung des Fahrzeugs, sondern die Kühlluft, die ohnehin das Kühlpaket des Motors durchströmt hat und die der Umströmung des Fahrzeugs bereits entzogen wurde. Die Temperatur der Kühlluft aus dem Motorraum, die das Kühlpaket zuvor durchströmt hat, ist in Bezug auf die Temperatur der Bremsanlage noch so gering, dass eine ausreichende und effiziente Kühlung der Bremsanlage erfolgt. Die Aerodynamik des Fahrzeugs wird durch dieses Kühlsystem nicht negativ beeinflusst, so dass sich eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs im Vergleich zu solchen Fahrzeugen ergibt, bei denen ein zusätzlicher Bremskühlkanal vorgesehen ist, der einen Teil der Umströmung als Kühlluft abzweigt. Ferner ist durch diese Maßnahme ein gezielter Auslass der Kühlluft aus dem Motorraum möglich, was sich ebenfalls positiv auf die Aerodynamik und mithin den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges auswirkt. The present invention uses for cooling the brake system no additional air from the flow around the vehicle, but the cooling air, which has already flowed through the cooling package of the engine and the flow around the vehicle has already been withdrawn. The temperature of the cooling air from the engine compartment, which has previously flowed through the cooling package is still so low in relation to the temperature of the brake system that a sufficient and efficient cooling of the brake system takes place. The aerodynamics of the vehicle is not adversely affected by this cooling system, so that there is a reduction in fuel consumption compared to those vehicles in which an additional brake cooling channel is provided, which branches off part of the flow as cooling air. Furthermore, a targeted outlet of the cooling air from the engine compartment is possible by this measure, which also has a positive effect on the aerodynamics and thus the fuel consumption of the vehicle.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich für den Fall, dass der Motor einen Motorlüfter aufweist, der üblicherweise im Kühlpaket integriert ist und mit dem der Kühlluftmassenstrom erhöht werden kann. Durch Einschalten des Lüfters wird bei geringer Geschwindigkeit und beim Stillstand des Fahrzeugs der Kühlluftstrom zur Bremsanlage aufrechterhalten und sichergestellt. Hierdurch ergeben sich bei geringen Geschwindigkeiten und beim Stillstand des Fahrzeugs gegenüber Kühlsystemen nach dem Stand der Technik durch eine erhöhte Kühlleistung Vorteile. Another essential advantage of the invention results in the event that the engine has a motor fan, which is usually integrated in the cooling package and with which the cooling air mass flow can be increased. By turning on the fan, the cooling air flow to the brake system is maintained and ensured at low speed and at standstill of the vehicle. This results in low speeds and at standstill of the vehicle over cooling systems according to the prior art by increased cooling benefits.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden und in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous embodiments of the present invention are given below and in the subclaims.
Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bremskühleinrichtung einen ersten Bremskühlkanal mit einem Einlass und einem Auslass aufweist, der in die Öffnung der Radhausschale übergeht. Die Anordnung eines Bremskühlkanals bewirkt eine gezielte Umleitung der Kühlluft, womit sich der Wirkungsgrad der Kühlung erhöht. Der Einlass des ersten Bremskühlkanals ist auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs bezogen hinter dem Kühlpaket des Motors angeordnet. According to a first preferred embodiment of the invention it is provided that the brake cooling device has a first brake cooling channel with an inlet and an outlet, which merges into the opening of the wheel housing shell. The arrangement of a brake cooling channel causes a targeted diversion of the cooling air, which increases the efficiency of the cooling. The inlet of the first brake cooling channel is in the direction of travel of the vehicle arranged behind the cooling pack of the engine.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kühlsystem innerhalb eines Motorraums eines Fahrzeugs angeordnet ist, der eine Kühllufteinlassöffnung aufweist. Üblicherweise sind solche Kühllufteinlassöffnungen an der Stirnwand am vorderen Ende eines Fahrzeugs angeordnet. Hinter der Kühllufteinlassöffnung ist vorzugsweise das Kühlpaket in Form eines Wärmetauschers angeordnet, so dass der Kühlluftstrom passiv durch den Fahrtwind gebildet ist und mithin geschwindigkeitsabhängig ist. Alternativ und/oder additiv ist ein Lüfter vorgesehen, der den Kühlluftstrom aktiv erzeugt und der in Fahrtrichtung gesehen vor oder hinter dem Kühlpaket angeordnet ist. Insbesondere bei langsamen Bergabfahrten, wo der Fahrtwind geschwindigkeitsbedingt gering ist und die Bremsleistung und mithin die abzuführende Wärme vergleichsweise hoch ist, oder auch im Stand der Fahrzeugs, hat sich die Verwendung des Lüfters als besonders vorteilhaft und effizient erwiesen. According to a further preferred embodiment of the invention it is provided that the cooling system is arranged within an engine compartment of a vehicle having a cooling air inlet opening. Typically, such cooling air inlet openings are arranged on the end wall at the front end of a vehicle. Behind the cooling air inlet opening, the cooling package is preferably arranged in the form of a heat exchanger, so that the cooling air flow is passively formed by the airstream and is therefore speed-dependent. Alternatively and / or additively, a fan is provided which actively generates the cooling air flow and which, viewed in the direction of travel, is arranged in front of or behind the cooling package. In particular, in slow downhills, where the airflow is low due to speed and the braking power and therefore the dissipated heat is relatively high, or in the state of the vehicle, the use of the fan has proven to be particularly advantageous and efficient.
Um für alle Fahrsituationen eine optimale Kühlung der Bremsanlage zu ermöglichen, ist nach einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ein zweiter Bremskühlkanal mit einem Einlass vorgesehen, der derart angeordnet ist, dass der Kühlluftstrom zu der Bremsanlage geleitet wird, ohne dass der Kühlluftstrom das Kühlpaket durchströmt hat. Der zweite Bremskühlkanal weist vorzugsweise eine Einlassöffnung auf, die zum Unterboden des Fahrzeugs hin geöffnet ist. Vorzugsweise sind Verschlusselemente angeordnet, die ein wahlweises Verschließen des ersten und/oder des zweiten Bremskühlkanals erlauben. Mischzustände, bei denen beide Kanäle teilweise oder vollständig geöffnet sind, sind möglich. Durch diese Ausgestaltung kann die Kühlleistung an die gegebene Fahrsituation optimal angepasst werden. In order to enable optimal cooling of the brake system for all driving situations, according to a further preferred embodiment of the invention, a second brake cooling channel is provided with an inlet which is arranged such that the cooling air flow is passed to the brake system without the cooling air flow has flowed through the cooling pack , The second brake cooling channel preferably has an inlet opening, which is open to the underbody of the vehicle. Preferably, closure elements are arranged, which allow an optional closing of the first and / or the second brake cooling channel. Mixed states where both channels are partially or fully opened are possible. With this configuration, the cooling power can be optimally adapted to the given driving situation.
Konkrete Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend und in den Zeichnungen angegeben. Es zeigen: Concrete embodiments of the present invention are given below and in the drawings. Show it:
Die
Ergänzend zu dem ersten Bremskühlkanal
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Fahrzeug vehicle
- 2 2
- Kühlpaket cooling package
- 3 3
- Kühllufteinlassöffnung Cooling air inlet port
- 4 4
- Kühlluftstrom Cooling air flow
- 5 5
- Lüfter Fan
- 6 6
- Einlass inlet
- 7 7
- Bremskühlkanal Brake cooling duct
- 8 8th
- Pfeil arrow
- 9 9
- Bremsanlage braking system
- 10 10
- Öffnung opening
- 11 11
- Radhausschale wheelhouse
- 12 12
- Radhaus wheelhouse
- 13 13
- Motorraum engine compartment
- 21 21
- Einlassöffnung inlet port
- 22 22
- erster Bremskühlkanal first brake cooling channel
- 23 23
- Fahrtrichtung direction of travel
- 24 24
- zweiter Bremskühlkanal second brake cooling channel
- 25 25
- Einlass inlet
- 26 26
- Verschlusselement closure element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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