DE102017203858A1 - Cooling device for a motor vehicle, fan cowl and an internal combustion engine having the cooling device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, aufweisend: zumindest einen von Frischluft durchströmbaren Wärmetauscher (2), eine in Luftströmungsrichtung hinter oder vor dem zumindest einen Wärmetauscher (2) angeordnete Gebläseeinrichtung (3), und eine Lüfterzarge (100), welche den Wärmetauscher (2) und die Gebläseeinrichtung (3) derart miteinander verbindet, dass durch die Gebläseeinrichtung (3) ein Luftstrom (L) erzeugbar ist, der durch den Wärmetauscher (2) strömt um einen Wärmeaustausch durchzuführen. Die Gebläseeinrichtung (3) so angeordnet ist, dass der erzeugbare Luftstrom (L) in zumindest einer Querrichtung zur Luftströmungsrichtung (RLuft) ansaugbar und/oder absaugbar ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Lüfterzarge (100), eine die Kühlvorrichtung (1) umfassende Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlvorrichtung. The present invention relates to a cooling device (1) for a motor vehicle, in particular a motor vehicle having an internal combustion engine, comprising: at least one heat exchanger (2) through which fresh air can flow, a fan device (3) arranged behind or in front of the at least one heat exchanger (2) in air flow direction. and a fan cowl (100) which connects the heat exchanger (2) and the fan device (3) such that an air flow (L) is generated by the fan device (3) and flows through the heat exchanger (2) for heat exchange perform. The blower device (3) is arranged so that the producible air flow (L) can be sucked in and / or sucked away in at least one transverse direction to the air flow direction (R air ). The present invention further relates to a corresponding fan cowl (100), to an internal combustion engine comprising the cooling device (1) and to a method for operating a cooling device.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, eine Lüfterzarge für eine Kühlvorrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie eine die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung aufweisende Brennkraftmaschine.The present invention relates to a cooling device for a motor vehicle, a fan frame for a cooling device of a motor vehicle and an internal combustion engine according to the invention comprising the cooling device.
Technischer HintergrundTechnical background
In Kraftfahrzeugen werden Kühlvorrichtungen primär zur Kühlung eines Antriebs, insbesondere zur Kühlung einer Brennkraftmaschine, verwendet, optional jedoch auch für die Kühlung eines Kältemittelkreislaufes für eine Klimaanlage. Kühlvorrichtungen für Kraftfahrzeuge umfassen daher im Allgemeinen mehrere Wärmetauscher, wie zum Beispiel einen Kühlmittelkühler, einen Ladeluftkühler, einen Ölkühler sowie einen Kondensator zur Kühlung des Kältemittels der Klimaanlage. Um bei Fahrsituationen mit höherer Antriebslast bei wenig Fahrtwind eine ausreichende Kühlleistung bereitstellen zu können, weist die Kühlvorrichtung ferner einen Lüfter auf, um für einen ausreichenden Wärmeaustausch zu sorgen. Dieser Lüfter ist in der Regel in Strömungsrichtung des Fahrtwindes hinter dem Wärmetauscher angeordnet und saugt somit Frischluft von außerhalb des Kraftfahrzeugs durch den Wärmetauscher an. Damit dieser Lüfter keine Falschluft am Wärmetauscher vorbei ansaugt und somit die Ansaugleistung des Lüfters reduziert wird, wird der meist rechteckige Abströmquerschnitt des Wärmetauschers mit einer Lüfterzarge auf den kreisrunden Ansaugquerschnitt eines Lüfterrads des Lüfters überführt.In motor vehicles, cooling devices are primarily used for cooling a drive, in particular for cooling an internal combustion engine, but optionally also for cooling a refrigerant circuit for an air conditioning system. Cooling devices for motor vehicles therefore generally include a plurality of heat exchangers, such as a coolant radiator, a charge air cooler, an oil cooler and a condenser for cooling the refrigerant of the air conditioning system. In order to be able to provide a sufficient cooling capacity in driving situations with higher drive load with little airstream, the cooling device also has a fan to provide sufficient heat exchange. This fan is usually arranged in the flow direction of the airstream behind the heat exchanger and thus sucks fresh air from outside the motor vehicle through the heat exchanger. So that this fan no false air sucked past the heat exchanger and thus the suction of the fan is reduced, the usually rectangular outflow of the heat exchanger is transferred with a fan cowl on the circular intake cross section of a fan of the fan.
In modernen Kraftfahrzeugen ist aufgrund der hohen Anzahl von Komponenten, die in einem Motorraum untergebracht werden müssen, bei gleichzeitiger Optimierung des Gesamtgewichts des Kraftfahrzeugs, im Allgemeinen der Bauraum äußerst begrenzt, weshalb Lüfterzargen in ihrer axialen Erstreckung, die in etwa der Strömungsrichtung der Frischluft (Fahrtwind) sowie der Fahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht, nur knapp bemessen werden. Hier kommt es oft auf jeden Millimeter an. Ferner besteht oft das Problem, dass nicht ausreichend Platz im Motorraum vorhanden ist, um den Lüfter radial so groß auszubilden, dass er den Abströmquerschnitt des Wärmetauschers vollständig abdeckt.In modern motor vehicles is due to the high number of components that must be accommodated in an engine compartment, while optimizing the total weight of the motor vehicle, generally the space extremely limited, which is why fan door frames in their axial extent, approximately in the direction of flow of fresh air (Fahrtwind ) as well as the direction of travel of the vehicle, are only scarce. It often depends on every millimeter. Furthermore, there is often the problem that there is not enough space in the engine compartment to make the fan radially so large that it completely covers the outflow of the heat exchanger.
In
Wie dargestellt kann die Lüfterzarge 4 strömungstechnisch nicht optimal ausgelegt werden. D.h., aufgrund der flachen Ausbildung der Lüfterzarge 4 kann keine günstige Trichterform realisiert werden, weshalb es insbesondere in dem obig skizzierten Fall, dass der Fahrtwind nicht ausreicht, um den Wärmetauscher 2 ausreichend mit Frischluft zu versorgen und daher der Lüfter genutzt wird, um Frischluft von außen durch den Wärmetauscher 2 anzusaugen, nur bedingt möglich ist, Frischluft von außen derart anzusaugen, dass der Wärmetauscher 2 in seinem kompletten Abströmquerschnitt durchströmt wird. Dies liegt insbesondere daran, dass die Lüfter gewöhnlich als Axiallüfter ausgebildet sind, womit die Frischluft nur axial durch den Wärmetauscher 2 angesaugt werden kann. Aus diesem Grund kann die Lüfterzarge 4 eng anliegend (mit einem geringen Luftspalt) an das Lüfterrad 3 ausgebildet werden, da der Lüfter keine radiale Saugleistung aufweist. Aufgrund der kurzen axialen Länge der Lüfterzarge 4 kann die axiale Ansaugströmung jedoch nicht ausreichend aufgefächert werden, womit nur der direkt vor dem Lüfter angeordnete Bereich des Wärmetauschers 2 mit Frischluft durchströmt wird. D.h., lediglich ein Teil des Wärmetauschers 2 kann in diesem Einsatzfall genutzt werden, womit die Kühlleistung des Wärmetauschers 2 reduziert wird.As shown, the
Um dennoch ausreichend Kühlleistung bereitstellen zu können, ist es somit notwendig, den Lüfter leistungsmäßig größer auszulegen und bei höheren Umdrehungszahlen zu betreiben, was zu einer unerwünschten Erhöhung des Lärmpegels führt. Ferner muss der Lüfter länger betrieben werden. Beides führt zu unerwünschtem Energieverbrauch, insbesondere zu unerwünschtem Brennstoffverbrauch, sowie einer unerwünschten Geräuschbildung.In order to still be able to provide sufficient cooling power, it is thus necessary to make the fan larger in terms of performance and to operate at higher rotational speeds, which leads to an undesirable increase in the noise level. Furthermore, the fan must be operated longer. Both lead to undesirable energy consumption, in particular to undesirable fuel consumption, as well as unwanted noise.
Falls es der Bauraum im Motorraum zulässt, werden daher teilweise mehrere Lüfter verbaut. In
Wie den
Aufgrund der oben genannten Problemstellungen, insbesondere der nicht vollständigen Nutzung der Wärmetauscherfläche, ist es daher bei bekannten Kühlvorrichtungen oftmals notwendig, kostenintensive Maßnahmen wie z.B. CrNi-Abgaskrümmer statt preiswerte Zylinderkopf-Integrierten-Abgaskrümmer und/oder ausgelagerte Kühlmittelkühler einzusetzen.Due to the above-mentioned problems, in particular the incomplete use of the heat exchanger surface, it is therefore often necessary in the case of known cooling devices to carry out cost-intensive measures such as e.g. CrNi exhaust manifold instead of using inexpensive cylinder head integrated exhaust manifold and / or outsourced coolant radiator.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, eine Lüfterzarge für eine Kühlvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, eine die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung aufweisende Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage sind, eine strömungsgünstige Anbindung einer Gebläseeinrichtung an einen Wärmetauscher zu schaffen und gleichzeitig eine möglichst gedrungene axiale Bauweise zu realisieren.The object of the present invention is therefore to provide a cooling device for a motor vehicle, a fan cowl for a cooling device of a motor vehicle, an internal combustion engine having the cooling device according to the invention and a method for operating a cooling device which are capable of providing a flow connection of a fan device to one To create heat exchangers and at the same time to realize a squat as possible axial design.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, eine Kühlerzarge nach Anspruch 9 sowie eine die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung aufweisende Brennkraftmaschine nach Anspruch 14. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.The object is achieved by a cooling device according to
Einer der Kerngedanken der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gebläseeinrichtung einer Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom erzeugen zu können, der durch mindestens einen Wärmetauscher der Kühlvorrichtung strömt um einen Wärmeaustausch durchzuführen, so anzuordnen, dass der erzeugbare Luftstrom nach dem Durchströmen des Wärmetauschers in zumindest einer Querrichtung zu einer Luftströmungsrichtung abführbar ist.One of the central concepts of the present invention is to arrange a fan device of a cooling device for a motor vehicle, which is adapted to generate an air flow, which flows through at least one heat exchanger of the cooling device to carry out a heat exchange, so that the producible air flow after the Flow through the heat exchanger in at least one transverse direction to an air flow direction can be discharged.
Mittels der vorgeschlagenen Kühlvorrichtung ist es auf einfache Weise möglich, anhand der Gebläseeinrichtung, die so angeordnet ist, dass die durch die Gebläseeinrichtung angesaugte Frischluft, die durch den Wärmetauscher strömt bzw. angesaugt wird, in Querrichtung der Luftströmungsrichtung anzusaugen bzw. abzuführen und damit eine möglichst gedrungene axiale Bauweise der Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu erzielen. Ferner kann damit ein Ansaugbereich der Gebläseeinrichtung annährend bis auf einen Abströmquerschnitt des Wärmetauschers, bevorzugt ganz auf den Abströmquerschnitt, ausgeweitet werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Kühlleistung des Wärmetauschers zu erhöhen und dadurch gegebenenfalls den Wärmetauscher und/oder die Gebläseeinrichtung kleiner zu dimensionieren als bei herkömmlichen Kühlvorrichtungen. Andererseits kann dadurch auch die Möglichkeit geschaffen werden, dass seitens einer Brennkraftmaschine, die durch die Kühlvorrichtung gekühlt werden kann, und die somit besser bzw. effizienter gekühlt werden kann, konstruktive Änderungen vorzunehmen, die eine höhere Kühlleistung erfordern. Darunter ist zu verstehen, dass Änderungen vorgenommen werden können, die zwar eine höhere Kühlleistung seitens der Kühlvorrichtung fordern, jedoch mit anderen Vorteilen wie Leistungssteigerung des Antriebs, Kosteneinsparung und dergleichen verbunden sind.By means of the proposed cooling device, it is possible in a simple manner, by means of the blower device, which is arranged so that sucked by the blower fresh air, which is flowed through the heat exchanger or sucked to suck in the transverse direction of the air flow direction or dissipate and thus a possible squat axial design of the cooling device for a motor vehicle to achieve. Furthermore, an intake region of the blower device can thus be extended approximately up to an outflow cross section of the heat exchanger, preferably entirely onto the outflow cross section. In this way, it is possible to increase the cooling capacity of the heat exchanger and thereby possibly to dimension the heat exchanger and / or the blower device smaller than in conventional cooling devices. On the other hand, it can also be created the possibility that an internal combustion engine that can be cooled by the cooling device, and thus can be cooled better or more efficient to make design changes that require a higher cooling capacity. By this is meant that changes can be made which, while requiring a higher cooling capacity from the cooling device, are associated with other benefits, such as power enhancement of the drive, cost savings, and the like.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, auf: zumindest einen von Frischluft in einer Luftströmungsrichtung durchströmbaren Wärmetauscher, eine Gebläseeinrichtung, mittels der ein Luftstrom durch den Wärmetauscher erzeugbar ist, um einen Wärmeaustausch durchzuführen, und eine Lüfterzarge, welche den Wärmetauscher und die Gebläseeinrichtung miteinander verbindet, insbesondere strömungsführend miteinander verbindet, wobei die Gebläseeinrichtung und die Lüfterzarge so angeordnet sind, dass der Luftstrom nach dem Durchströmen des Wärmetauschers in zumindest einer Querrichtung zur Luftströmungsrichtung abführbar ist.According to one embodiment of the present invention, a cooling device for a motor vehicle, in particular a motor vehicle with an internal combustion engine, comprises: at least one heat exchanger through which fresh air can flow in an air flow direction, a fan device, by means of which an air flow through the heat exchanger can be generated in order to carry out a heat exchange, and a fan cowl, which connects the heat exchanger and the fan device to one another, in particular conductively connects to one another, wherein the fan device and the fan cowl are arranged so that the air flow can be dissipated in at least one transverse direction to the air flow direction after flowing through the heat exchanger.
Hierbei ist bevorzugt die Lüfterzarge so ausgebildet bzw. geformt, dass sie das Abführen des Luftstroms in mindestens einer Querrichtung zur Luftströmungsrichtung fördert.Here, the fan cowl is preferably designed or shaped such that it promotes the discharge of the air flow in at least one transverse direction to the air flow direction.
Anhand dieser Kühlvorrichtung ist es wie oben bereits angeführt möglich, trotz Erweiterung des Ansaugbereichs der Gebläseeinrichtung und der damit verbundenen Steigerung der Kühlleistung des Wärmetauschers eine möglichst gedrungene axiale Bauweise der Kühlvorrichtung, insbesondere einer Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, zu erzielen.On the basis of this cooling device, it is possible, as already stated above, to achieve a squat axial design of the cooling device, in particular a cooling device for a motor vehicle, despite the expansion of the intake area of the fan device and the associated increase in the cooling capacity of the heat exchanger.
Ferner ist es bevorzugt, die Gebläseeinrichtung in Form von mindestens einem Querstromlüfter, insbesondere eines walzenförmigen Querstromlüfters, und/oder einer Vielzahl von Axiallüftern, die bevorzugt in mindestens einer Reihe angeordnet sind, auszuführen.Furthermore, it is preferred to carry out the blower device in the form of at least one cross-flow fan, in particular a cylindrical cross-flow fan, and / or a plurality of axial fans, which are preferably arranged in at least one row.
Auf diese Weise ist es mit einfachen Mitteln möglich, eine kompakte Gebläseeinrichtung auszubilden, die eine ausreichend große Saugleistung zur Verfügung stellen kann. Hierbei ist insbesondere der Querstromlüfter vorteilhaft, da dieser einen geringen radialen Bauraum beansprucht und dennoch den Wärmetauscher über die komplette Längsseite kühlen kann. D.h., die durch den Querstromlüfter erzeugbare Strömung kann trotz der geringen Ausmaße einen Abströmquerschnitt des Wärmetauschers vollständig abdecken. Die Vielzahl von Axiallüftern hingegen bietet den Vorteil, dass die Saugleistung der Gebläseeinrichtung über die Gesamtfläche des Wärmetauschers gelichmäßiger ist, da es sich um eine axiale Strömung handelt. Ferner sind die einzelnen Axiallüfter kleiner und somit die Anschaffungskosten geringer, was hinsichtlich der Instandhaltungskosten vorteilhaft ist. In this way, it is possible with simple means to form a compact fan device that can provide a sufficiently large suction power available. In this case, in particular the cross-flow fan is advantageous, since it requires a small radial space and yet can cool the heat exchanger over the entire longitudinal side. That is to say, the flow that can be generated by the crossflow fan can completely cover a flow cross section of the heat exchanger despite the small dimensions. The large number of axial fans, on the other hand, offers the advantage that the suction power of the fan device is more consistent over the total area of the heat exchanger, since it is an axial flow. Furthermore, the individual axial fans are smaller and thus the acquisition costs are lower, which is advantageous in terms of maintenance costs.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass ein Abströmquerschnitt des mindestens einen Wärmetauschers rechteckförmig ist, wobei eine Längsseite des Abströmquerschnitts bevorzugt in etwa rechtwinkelig zur Luftströmungsrichtung und in etwa parallel zu einer Straßenoberfläche verläuft und eine Breitseite (in Höhenrichtung des Wärmetauschers) des Wärmetauschers in etwa rechtwinkelig zur Luftströmungsrichtung und in etwa rechtwinkelig zur Straßenoberfläche verläuft.Furthermore, it is advantageous for an outflow cross section of the at least one heat exchanger to be rectangular, wherein a longitudinal side of the outflow cross section preferably runs approximately at right angles to the air flow direction and approximately parallel to a road surface and a broad side (in the height direction of the heat exchanger) of the heat exchanger approximately at right angles to Air flow direction and approximately perpendicular to the road surface.
Da vorliegende erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gedacht ist, sind als Bezugspunkte die Straßenoberfläche, auf der sich das Kraftfahrzeug in einer Fahrtrichtung vorwärts bzw. rückwärts bewegt und eine Luftströmungsrichtung, die durch einen Fahrtwind während der Fahrt des Kraftfahrzeugs vorgegeben ist, gewählt. D.h., bei der Luftströmungsrichtung handelt es sich um die Richtung der angesaugten Frischluft, die durch den Wärmetauscher strömt, in der Regel senkrecht durch den Wärmetauscher strömt. Entsprechend verläuft die Luftströmungsrichtung in etwa parallel zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs sowie parallel zur Straßenoberfläche.Since present cooling device according to the invention is intended for a motor vehicle, are as reference points, the road surface on which the motor vehicle moves in a direction forward or backward and an air flow direction, which is predetermined by a wind during the travel of the motor vehicle. That is, the air flow direction is the direction of the intake fresh air flowing through the heat exchanger, which normally flows vertically through the heat exchanger. Accordingly, the air flow direction is approximately parallel to a direction of travel of the vehicle and parallel to the road surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Rückwand der Lüfterzarge, die bevorzugt zumindest teilweise eine Projektion eines Abströmquerschnitts des Wärmetauschers abdeckt, zumindest teilweise, bevorzugt annähernd vollständig, mit Stauluftklappen und/oder einer Kühlerjalousie versehen, die insbesondere an großflächigen Bereichen der Rückwand vorgesehen sind.According to a further embodiment of the present invention, a rear wall of the fan casing, which preferably at least partially covers a projection of a discharge cross section of the heat exchanger, at least partially, preferably approximately completely, provided with ram air flaps and / or a radiator shutter, which are provided in particular on large areas of the rear wall ,
Anhand der Stauluftklappen und/oder der Kühlerjalousie wird es ermöglicht, dass während einer Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit, bei der beispielsweise die Stauluftklappen geschlossen sind, die Frischluft, die durch den Wärmetauscher strömt, insbesondere die Frischluft, die durch die Gebläseeinrichtung angesaugt wird, entlang der Lüfterzarge bzw. der Rückwand der Lüfterzarge zu der Gebläseeinrichtung geführt wird, ohne Falschluft anzusaugen. Andererseits, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem Fahrzustand mit hoher Geschwindigkeit befindet, d.h., ein ausreichend hoher Fahrtwind vorhanden ist, sodass die Gebläseeinrichtung nicht betrieben werden muss, die Möglichkeit geschaffen ist, bei zu hohem Staudruck und somit unnötigem Luftwiderstand die Stauluftklappen zu öffnen und damit zumindest einen Teil des Fahrtwinds durch die Stauluftklappen auszulassen, um den Staudruck und damit den Luftwiderstand zu reduzieren. Die Verwendung einer Kühlerjalousie bietet ferner den Vorteil, dass auf die notwendige Gitterstruktur bzw. Stützstruktur, die notwendig ist um die einzelnen Stauluftklappen aufzuhängen, verzichtet werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, den nutzbaren Abströmquerschnitt des Wärmetauschers, weiter zu vergrößern bzw. effektiver zu nutzen.On the basis of the ram air flaps and / or the radiator shutter, it is made possible that, during a low-speed running, for example, the ram air valves are closed, the fresh air flowing through the heat exchanger, in particular the fresh air, which is sucked by the blower, along the Fan frame or the rear wall of the fan frame is guided to the fan device, without sucking false air. On the other hand, if the motor vehicle is in a high-speed driving state, ie, a sufficiently high airstream is present, so that the blower device does not need to be operated, the possibility is created to open the ram air flaps if the dynamic pressure and therefore unnecessary air resistance are too high To omit at least a portion of the airstream through the ram air valves to reduce the dynamic pressure and thus the air resistance. The use of a radiator shutter also offers the advantage that it is possible to dispense with the necessary lattice structure or support structure which is necessary in order to suspend the individual ram air flaps. In this way, it is possible to increase the effective outflow cross section of the heat exchanger, or to use more effectively.
Ferner ist es bevorzugt, dass mindestens ein Querstromlüfter und/oder eine Vielzahl von Axiallüftern in einer Höhenrichtung (bzw. in Richtung der Breitseite des Wärmetauschers) des mindestens einen Wärmetauschers in einem unteren Bereich des Wärmetauschers, insbesondere zumindest teilweise in Luftströmungsrichtung gesehen unterhalb eines Abströmquerschnitts des Wärmetauschers, angeordnet ist, wobei eine Drehachse des Querstromlüfters sich bevorzugt in etwa senkrecht zur Luftströmungsrichtung und in etwa parallel zu der Straßenoberfläche erstreckt.Furthermore, it is preferred that at least one cross-flow fan and / or a plurality of axial fans in a height direction (or in the direction of the broad side of the heat exchanger) of the at least one heat exchanger in a lower region of the heat exchanger, in particular at least partially viewed in the air flow direction below a discharge cross-section of the Heat exchanger is arranged, wherein an axis of rotation of the cross-flow fan preferably extends approximately perpendicular to the air flow direction and approximately parallel to the road surface.
Auf diese Weise ist es möglich, den durch den Wärmetauscher strömenden Fahrtwind bzw. die durch die Gebläseeinrichtung angesaugte Frischluft, die durch den Wärmetauscher geströmt ist, nach unten anzusaugen und in einem unteren Bereich eines Motorraums des Kraftfahrzeugs auszulassen. Damit kann die durch den Wärmeaustausch erwärmte Abluft des Wärmetauschers abgesaugt und in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugs ausgelassen werden, womit die Abluft durch einen Fahrtwind, der unter einem Fahrzeugboden des Kraftfahrzeugs strömt, mitgerissen und abgeführt werden kann. Somit ist es möglich, eine möglichst gedrungene axiale Bauweise der Kühlvorrichtung zu realisieren.In this way, it is possible to suck down the airstream flowing through the heat exchanger or the fresh air taken in by the blower, which has flowed through the heat exchanger, and discharge it in a lower area of an engine compartment of the motor vehicle. Thus, the heated by the heat exchange exhaust air of the heat exchanger can be sucked and discharged in a lower portion of the motor vehicle, whereby the exhaust air can be entrained and removed by a wind which flows under a vehicle floor of the motor vehicle. Thus, it is possible to realize a squat as possible axial design of the cooling device.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, die Lüfterzarge so auszubilden, dass sie in einem Querschnitt, in etwa parallel zur Luftströmungsrichtung und in etwa senkrecht zur Straßenoberfläche gesehen, eine sich erweiternde Form aufweist, insbesondere eine sich nach unten (bzw. zur Straßenoberfläche) hin erweiternde Form aufweist, die bevorzugt keilförmig ist.Furthermore, it is advantageous to design the fan cowl in such a way that it has a widening shape in a cross section, approximately parallel to the air flow direction and approximately perpendicular to the road surface, in particular a shape widening downwards (or towards the road surface) which is preferably wedge-shaped.
Damit ist es möglich, den durch die Gebläseeinrichtung erzeugten Luftstrom in Richtung der Gebläseeinrichtung zu führen und für eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit in den von der Gebläseeinrichtung abgelegenen Bereichen des Wärmetauschers zu sorgen. Ferner ist es dadurch möglich, den durch die Kühleinrichtung, insbesondere durch die Lüfterzarge, beanspruchten Bauraum weiter zu reduzieren und damit die gedrungene axiale Bauweise der Kühleinrichtung zu verbessern.This makes it possible to guide the air flow generated by the blower device in the direction of the blower device and for a to provide a sufficiently high flow rate in the areas of the heat exchanger remote from the blower device. Furthermore, it is thereby possible to further reduce the space occupied by the cooling device, in particular by the fan cowl, and thus to improve the squat axial construction of the cooling device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine Leitstruktur vorgesehen, die sich in einem Bereich zwischen der mindestens einen Gebläseeinrichtung und dem Wärmetauscher erstreckt und den erzeugbaren Luftstrom derart leitet, dass ein Teil des erzeugbaren Luftstroms von der Gebläseeinrichtung in Richtung des Endes des Wärmetauschers, das der Gebläseeinrichtung gegenüberliegend ist, geleitet wird. D.h. zu dem Ende des Wärmetauschers geleitet wird, das von der Gebläseeinrichtung am weitesten entfernt liegt.According to a further embodiment of the present invention, at least one guide structure is provided, which extends in a region between the at least one blower device and the heat exchanger and directs the producible air flow such that a portion of the generatable air flow from the blower device toward the end of the heat exchanger, that is opposite to the blower device. That is directed to the end of the heat exchanger, which is furthest away from the blower device.
Die mindestens eine Leitstruktur kann dabei durch integral mit der Lüfterzarge ausgebildete Führungsrippen, durch an der Lüfterzarge befestigte Leitbleche oder durch Saugrohre ausgebildet sein. Mittels der Leitstruktur bzw. den Leitstrukturen kann die Wirkung der Erweiterung des Saugbereichs der Gebläseeinrichtung weiter verbessert werden. Damit ist es insbesondere möglich, das Ansaugen der Frischluft in den Bereichen zu steigern, die von der Gebläseeinrichtung am weitesten entfernt liegen.The at least one guide structure can be formed by guide ribs formed integrally with the fan cowl, by baffles attached to the fan cowl or by suction tubes. By means of the guide structure or the guide structures, the effect of the expansion of the suction region of the blower device can be further improved. This makes it possible in particular to increase the intake of fresh air in the areas that are furthest away from the blower device.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn mindestens zwei Querstromlüfter, deren Drehachse sich in etwa senkrecht zur Luftströmungsrichtung und in etwa senkrecht zu einer Straßenoberfläche erstreckt, und/oder eine Vielzahl von Axiallüftern, die mindestens in einer Reihe angeordnet sind, die sich in etwa senkrecht zur Luftströmungsrichtung und in etwa senkrecht zur Straßenoberfläche erstreckt, vorgesehen sind, und bevorzugt in einer Höhenrichtung des mindestens einen Wärmetauschers auf gleicher Höhe angeordnet sind wie der Wärmetauscher selbst.Further, it is advantageous if at least two cross-flow fans, whose axis of rotation extends approximately perpendicular to the air flow direction and approximately perpendicular to a road surface, and / or a plurality of axial fans, which are arranged in at least one row, which is approximately perpendicular to the air flow direction and extending approximately perpendicular to the road surface, are provided, and are preferably arranged in a height direction of the at least one heat exchanger at the same height as the heat exchanger itself.
Auf diese Weise ist es möglich, den Abströmquerschnitt des Wärmetauschers durch zwei Gebläseeinrichtungen mit Frischluft zu versorgen bzw. zu kühlen. Damit kann die einzelne Gebläseeinrichtung kompakter und hinsichtlich ihrer Leistung kleiner ausgebildet werden. Das Vorsehen von zwei Gebläseeinrichtungen kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Längsseite des Wärmetauschers besonders lang ist und Querstromlüfter zum Einsatz kommen. Da beim Einsatz eines Querstromlüfters gegebenenfalls keine ausreichend gleichmäßige Verteilung des erzeugten Luftstroms auf die Gesamtfläche des Abströmquerschnitts des Wärmetauschers möglich ist.In this way it is possible to supply or cool the outflow cross section of the heat exchanger by two blower devices with fresh air. Thus, the individual blower device can be made more compact and smaller in terms of their performance. The provision of two blower devices can be particularly advantageous if the longitudinal side of the heat exchanger is particularly long and cross-flow fans are used. Since, when using a cross-flow fan, if necessary, a sufficiently uniform distribution of the generated air flow to the total area of the outflow cross-section of the heat exchanger is not possible.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Lüfterzarge in einem Querschnitt, in etwa senkrecht zur Luftströmungsrichtung und in etwa parallel zur Straßenoberfläche gesehen, eine sich von der Mitte jeweils nach außen erweiternde Form, insbesondere eine sich keilförmig nach außen erweiternde Form, aufweist. Die Mitte bezieht sich hierbei auf die Längsseite des Wärmetauschers bzw. dessen Abströmquerschnitts.Furthermore, it is preferable for the fan cowl to have, in a cross-section, approximately perpendicular to the air flow direction and approximately parallel to the road surface, a shape widening outwards from the middle, in particular a wedge-shaped outwardly widening shape. The center here refers to the longitudinal side of the heat exchanger or its outflow cross section.
Damit ist es möglich, die durch die Gebläseeinrichtungen erzeugten Luftströmungen jeweils in Richtung der entsprechenden Gebläseeinrichtung zu führen und für eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit in den von der jeweiligen Gebläseeinrichtung abgelegenen Bereichen des Wärmetauschers zu sorgen. Ferner ist es dadurch möglich, den durch die Kühleinrichtung, insbesondere durch die Lüfterzarge, beanspruchten Bauraum weiter zu reduzieren und damit die gedrungene axiale Bauweise der Kühleinrichtung zu verbessern.This makes it possible to guide the air flows generated by the blower devices respectively in the direction of the corresponding blower device and to ensure a sufficiently high flow rate in the regions of the heat exchanger remote from the respective blower device. Furthermore, it is thereby possible to further reduce the space occupied by the cooling device, in particular by the fan cowl, and thus to improve the squat axial construction of the cooling device.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Lüfterzarge für eine Kühlvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für die oben beschriebene Kühlvorrichtung, aufweisend: eine Befestigungseinrichtung, mittels der die Lüfterzarge an mindestens einem von Frischluft durchströmbaren Wärmetauscher eines Kraftfahrzeugs befestigbar ist, eine Aufnahmeeinrichtung, mittels der eine Gebläseeinrichtung in Luftströmungsrichtung hinter oder vor dem zumindest einen Wärmetauscher aufnehmbar ist, und die Lüfterzarge den Wärmetauscher und die Gebläseeinrichtung miteinander verbindet, insbesondere strömungsführend miteinander verbindet, wobei die Aufnahmeeinrichtung so eingerichtet ist, dass die Gebläseeinrichtung derart aufnehmbar ist, dass der durch die Gebläseeinrichtung erzeugbare Luftstrom nach dem Durchströmen des Wärmetauschers in zumindest einer Querrichtung zur Luftströmungsrichtung ansaugbar bzw. abführbar ist.Furthermore, the present invention relates to a fan cowl for a cooling device of a motor vehicle, in particular for the above-described cooling device, comprising: a fastening device by means of the fan cowl is fastened to at least one of fresh air flow-through heat exchanger of a motor vehicle, a receiving device, by means of a fan device in the air flow direction behind or in front of the at least one heat exchanger is receivable, and the fan frame connects the heat exchanger and the fan means together, in particular fluidly interconnects, wherein the receiving device is arranged so that the fan means is receivable such that the air flow generated by the fan means after flowing through the heat exchanger can be sucked or discharged in at least one transverse direction to the air flow direction.
Anhand der beschriebenen Lüfterzarge ist es wie oben bereits angeführt möglich, trotz Erweiterung des Ansaugbereichs der Gebläseeinrichtung und der damit verbundenen Steigerung der Kühlleistung des Wärmetauschers eine möglichst gedrungene axiale Bauweise der Lüfterzarge und damit der Kühlvorrichtung, insbesondere einer Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, zu erzielen.Based on the fan cowl described above, it is possible, as stated above, to achieve a squat axial design of the fan cowl and thus of the cooling device, in particular a cooling device for a motor vehicle, despite the expansion of the intake area of the blower device and the associated increase in the cooling capacity of the heat exchanger.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Aufnahmeeinrichtung der Lüfterzarge ferner so eingerichtet, dass sie mindestens einen Querstromlüfter, insbesondere einen walzenförmigen Querstromlüfter, und/oder eine Vielzahl von Axiallüftern, die bevorzugt in mindestens einer Reihe angeordnet sind, aufnehmen kann, wobei der mindestens eine Querstromlüfter und/oder die Vielzahl von Axiallüftern bevorzugt in Höhenrichtung des mindestens einen Wärmetauschers in einem unteren Bereich des Wärmetauschers, insbesondere zumindest teilweise in Luftströmungsrichtung gesehen unterhalb eines Abströmquerschnitts des Wärmetauschers, angeordnet ist.According to a further embodiment of the present invention, the receiving device of the fan frame is further adapted to accommodate at least one cross-flow fan, in particular a cylindrical cross-flow fan, and / or a plurality of axial fans, which are preferably arranged in at least one row, wherein the at least a cross-flow fan and / or the plurality of axial fans preferably in the height direction of the at least one heat exchanger in a lower region of the heat exchanger, in particular at least partially in the air flow direction below a Abströmquerschnitts the heat exchanger is arranged.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Lüfterzarge in einem Querschnitt, in etwa parallel zur Luftströmungsrichtung und in etwa senkrecht zur Straßenoberfläche gesehen, eine sich erweiternde Form aufweist, insbesondere eine sich nach unten hin erweiternde Form aufweist, die bevorzugt keilförmig ist.Furthermore, it is preferred that the fan frame has a widening shape in a cross-section, viewed approximately parallel to the air flow direction and approximately perpendicular to the road surface, in particular has a widening downwards shape, which is preferably wedge-shaped.
Damit ist es möglich, den durch die Lüfterzarge beanspruchten Bauraum weiter zu reduzieren und damit die gedrungene axiale Bauweise der Lüfterzarge und der die Lüfterzarge aufweisenden Kühleinrichtung zu verbessern.This makes it possible to further reduce the space occupied by the fan cowl and thus to improve the squat axial design of the fan cowl and the fan cowl having cooling device.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Lüfterzarge zumindest abschnittsweise aus einem elastischen Material, insbesondere aus einer Gummihaut, ausgebildet ist. Das bietet den Vorteil, dass beim Ein- und Ausbau der Lüfterzarge etwas Spielraum hinsichtlich der Einbautoleranzen vorliegt, sowie eine versehentliche Beschädigung angrenzender Bauteile vermieden werden kann.Furthermore, it is advantageous if the fan frame is at least partially formed of an elastic material, in particular of a rubber skin. This offers the advantage that when installing and removing the fan frame a little margin in terms of installation tolerances, and accidental damage adjacent components can be avoided.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, welche die oben beschriebene Kühlvorrichtung aufweist, wobei die Brennkraftmaschine bevorzugt die ebenfalls oben beschriebene Lüfterzarge aufweist.Furthermore, the present invention relates to an internal combustion engine having the above-described cooling device, wherein the internal combustion engine preferably has the fan cowl also described above.
Figurenlistelist of figures
-
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine bekannte Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem außermittig angeordneten Lüfter zeigt,1 Fig. 3 is a cross-sectional view schematically showing a known cooling device for a motor vehicle with an off-center fan; -
2 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere bekannte Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zwei außermittig angeordneten Lüftern zeigt,2 FIG. 12 is a cross-sectional view showing another known cooling device for a motor vehicle having two eccentric fans; FIG. -
3a ist eine schematische Rückansicht, die eine erste Ausführungsform einer Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,3a FIG. 12 is a schematic rear view showing a first embodiment of a cooling device for a motor vehicle according to the present invention; FIG. -
3b ist eine schematische Seitenansicht der in3a dargestellten ersten Ausführungsform einer Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug der vorliegenden Erfindung von links,3b is a schematic side view of in3a illustrated first embodiment of a cooling device for a motor vehicle of the present invention from the left, -
4a ist eine schematische Rückansicht, die eine Ausführungsform einer Lüfterzarge mit Stauluftklappen zeigt,4a is a schematic rear view showing an embodiment of a fan cowl with ram air valves, -
4b ist eine schematische Rückansicht, die eine Ausführungsform einer Lüfterzarge mit einer Kühlerjalousie zeigt,4b is a schematic rear view showing an embodiment of a fan cowl with a radiator shutter, -
5 ist eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Kühleinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung von links, und5 is a schematic side view of a second embodiment of a cooling device for a motor vehicle according to the present invention from the left, and -
6 ist eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Kühleinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung von oben.6 is a schematic view of an alternative embodiment of a cooling device for a motor vehicle according to the present invention from above.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed Description of the Preferred Embodiments
Nachfolgend werden anhand der beigefügten Figuren bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Modifikationen bestimmter Merkmale können jeweils einzeln miteinander kombiniert werden, um neue Ausführungsformen auszubilden.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Other modifications of certain features mentioned in this context can each be combined individually to form new embodiments.
In
Eine Längsseite des Wärmetauschers
Wie in
Des Weiteren zeigt
In
Die
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