DE102018129371A1 - Durchströmoptimierter Wärmetauscher - Google Patents

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DE102018129371A1
DE102018129371A1 DE102018129371.2A DE102018129371A DE102018129371A1 DE 102018129371 A1 DE102018129371 A1 DE 102018129371A1 DE 102018129371 A DE102018129371 A DE 102018129371A DE 102018129371 A1 DE102018129371 A1 DE 102018129371A1
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Thomas Laube
Frank Repphun
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/08Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zur Kühlung von Komponenten eines Fahrzeugs (10), aufweisend einen Wärmetauscher (3), eine Zuluftöffnung (1), eine zwischen der Zuluftöffnung (1) und einem Lufteingang des Wärmetauschers (3) angeordnete Zuluftführung (2), eine an einem Luftausgang des Wärmetauschers (3) angeordnete Ablufthutze (4), eine erste Abluftöffnung (6), eine zwischen der Ablufthutze (4) und der ersten Abluftöffnung (6) angeordnete erste Abluftführung (5), eine zweite Abluftöffnung (8) und eine zwischen der Ablufthutze (4) und der zweiten Abluftöffnung (8) angeordnete zweite Abluftführung (7), wobei die Zuluftöffnung (2) zum Anordnen an einer Stelle des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (10) ein Luftüberdruck herrscht, wobei die erste Abluftöffnung (6) zum Anordnen an einer Stelle des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (10) ein Luftunterdruck herrscht, wobei die zweite Abluftöffnung (8) zum Anordnen an einer Stelle des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (10) ein Luftunterdruck herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abluftöffnung (8) bezogen auf eine Querachse des Fahrzeugs (10) mittig des Fahrzeugs (10) anzuordnen vorgesehen ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug (10).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von Komponenten eines Fahrzeugs, aufweisend einen Wärmetauscher. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug aufweisend eine Vorrichtung zur Kühlung von Komponenten des Fahrzeugs.
  • Im Zuge der stetigen Optimierungen bei Verbrennungsmotoren hinsichtlich Leistung, Kraftstoffverbrauch und insbesondere bezüglich der Schadstoffemissionen stellt der Turbomotor heute das optimale Konzept in nahezu allen Fahrzeugklassen dar. Zur Steigerung des Wirkungsgrades werden standardmäßig Ladeluftkühlungsvorrichtungen eingesetzt, die die verdichtete Prozessluft an einem Wärmetauscher abkühlen und somit deren Dichte steigern, was im Ergebnis zu einer höheren Füllung und zu reduzierter Klopfneigung des Verbrennungsmotors führt. Beides hat eine gesteigerte spezifische Leistung, also eine effizientere Kraftstoffausnutzung zur Folge.
  • Um weiterhin die Effizienz und Leistung der Motoren zu steigern, können die Oberfläche der Wärmetauscher, die Temperaturdifferenz am Wärmetauscher oder der Durchsatz der kühlenden Luft am Wärmetauscher vergrößert werden.
  • Bei Heck- und Mittelmotorfahrzeugen kommt dieser Aufgabe eine besondere Bedeutung zu. Durch die Motorposition im Fahrzeug ist eine vergleichsweise ungünstigere Anordnung und damit Anströmung der Wärmetauscher möglich, als dies bei konventionellen Frontmotorfahrzeugen möglich ist.
  • Nach dem Stand der Technik bei Mittelmotorfahrzeugen üblich und häufig praktiziert, ist eine Anordnung der Wärmetauscher vor den Hinterrädern, wie es beispielsweise beim Bugatti Veyron der Fall ist. Diese werden in der Regel durch Öffnungen im Fondseitenteil des Fahrzeugs angeströmt und geben Ihrerseits die erwärmte Luft durch Kanäle in Richtung der Hinterräder oder des Unterbodens wieder ab. Der größte Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass die kühlende Umgebungsluft sich mit der aufgeheizten Abluft der Frontkühler und mit der durch die Bremsanlage aufgeheizten Abluft aus den Vorderrädern vermischt und dadurch erwärmt. Die Wärmetauscher können demnach nicht mit der maximal möglichen Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungsluft (Kühlmedium) und der Ladeluft (zu kühlendes Medium) betrieben werden, was sich negativ auf deren Wirkungsgrad auswirkt.
  • Ferner sind bei Heckmotorfahrzeugen Anordnungen bekannt, bei denen sich die Wärmetauscher seitlich neben dem Motor hinter den Hinterrädern befinden. Die Zuströmung erfolgt ebenfalls durch Öffnungen im Bereich des Fondseitenteils und die Abströmung erfolgt mittels Öffnungen im hinteren Stoßfänger. Das zur Verfügung stehende aerodynamische Druckgefälle ist vergleichsweise hoch, was zu hohen Luftdurchsätzen führt. Die grundsätzlichen Nachteile der vorgewärmten Umgebungsluft bestehen auch hier.
  • Ferner reduzieren große Raddurchmesser den zur Verfügung stehenden Bauraum für die Luftführungen zum Wärmetauscher, womit sich eine Drosselstelle und damit ein reduzierter Luftdurchsatz ergeben.
  • Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Lösungen bekannt, die bei gleicher Kühleranordnung hinter den Hinterrädern die Zuströmung im Bereich des Heckdeckels des Fahrzeugs realisieren, während die Abströmung durch den Heckstoßfänger erfolgt. Die durch eine Zuluftöffnung am Heckdeckel einströmende Luft wird mittels Zuluftführungen zu den Wärmetauschern geleitet, passiert diese und strömt durch Abluftöffnungen im Heckstoßfänger ab. Das aerodynamische Druckgefälle ist hier hoch, da durch den Heckspoiler am Heckdeckel ein Luftüberdruck im Bereich der Zuluftöffnung erzeugt wird. Der Vorteil hierbei liegt in der nicht vorgewärmten Zuluft vom Fahrzeugdach her kommend.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Kühlung von Komponenten eines Fahrzeugs bereitzustellen, welche die Verwendung großer Wärmetauscher, drosselfreier Zuluftführungen und drosselfreier Abluftführungen und einen erhöhten Luftdurchsatz ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Kühlung von Komponenten eines Fahrzeugs, aufweisend einen Wärmetauscher, eine Zuluftöffnung, eine zwischen der Zuluftöffnung und einem Lufteingang des Wärmetauschers angeordnete Zuluftführung, eine an einem Luftausgang des Wärmetauschers angeordnete Ablufthutze, eine erste Abluftöffnung, eine zwischen der Ablufthutze und der ersten Abluftöffnung angeordnete erste Abluftführung, eine zweite Abluftöffnung und eine zwischen der Ablufthutze und der zweiten Abluftöffnung angeordnete zweite Abluftführung,
    wobei die Zuluftöffnung zum Anordnen an einer Stelle des Fahrzeugs konfiguriert ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ein Luftüberdruck herrscht, wobei die erste Abluftöffnung zum Anordnen an einer Stelle des Fahrzeugs konfiguriert ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ein Luftunterdruck herrscht, wobei die zweite Abluftöffnung zum Anordnen an einer Stelle des Fahrzeugs konfiguriert ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ein Luftunterdruck herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abluftöffnung bezogen auf eine Querachse des Fahrzeugs mittig des Fahrzeugs anzuordnen vorgesehen ist.
  • Aus der Erfindung geht selbstverständlich auch die Möglichkeit hervor eine Abluftöffnung im Heckbereiche des Fahrzeugs vorzusehen, welche bezogen auf eine Querachse des Fahrzeugs mittig und bezogen auf eine Hochachse des Fahrzeugs unten vorgesehen ist. Dies soll verdeutlichen, dass auch lediglich eine Abluftöffnung vorsehbar ist. Der Fachmann liest selbstverständlich auch das Vorsehen von zwei oder mehr Abluftöffnungen mit.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, vorhandene aerodynamische Über- und Unterdruckgebiete so zu nutzen, dass ein erhöhter Luftdurchsatz stattfindet. Weiterhin ist durch die erste und die zweite Abluftöffnung und die Anordnungen, insbesondere die Anordnung der zweiten Abluftöffnung, ein Abfließen der erwärmten Luft aus dem Wärmetauscher mit reduzierter Drosselung möglich.
  • Längsachse bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung eine durch den Mittelpunkt des Fahrzeugs gehende in Geradeausfahrt zeigende Achse. Querachse bedeutet in Sinne der vorliegenden Erfindung eine die Längsachse im Mittelpunkt des Fahrzeugs schneidende Achse, welche parallel zur Hinterachse des Fahrzeugs ist. Hochachse bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung eine die Längsachse im Mittelpunkt des Fahrzeugs schneidende Achse, welche orthogonal auf einer durch die Längsachse und die Querachse aufgespannte Ebene angeordnet ist.
  • Die Ablufthutze, die Zuluftöffnung, die Zuluftführung, die erste Abluftöffnung, die erste Abluftführung, die zweite Abluftöffnung und/oder die zweite Abluftführung sind vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt. Denkbar ist aber auch, dass die Ablufthutze, die Zuluftöffnung, die Zuluftführung, die erste Abluftöffnung, die erste Abluftführung, die zweite Abluftöffnung und/oder die zweite Abluftführung in weitere Fahrzeugkomponenten integriert sind. Ferner ist denkbar, dass Die Ablufthutze, die Zuluftöffnung, die Zuluftführung, die erste Abluftöffnung, die erste Abluftführung, die zweite Abluftöffnung und die zweite Abluftführung aus Aluminium und/oder Stahlblech hergestellt sind. Denkbar ist, dass die erste Abluftöffnung zur Anordnung an einer Seite des Fahrzeugs, besonders bevorzugt hinter dem Hinterrad des Fahrzeugs, vorgesehen ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine weitere erste Abluftöffnung und eine zwischen der Ablufthutze und der weiteren ersten Abluftöffnung angeordnete weitere erste Abluftführung aufweist, wobei die weitere erste Abluftöffnung zum Anordnen an einer Stelle des Fahrzeugs konfiguriert ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ein Luftunterdruck herrscht, wobei die erste Abluftöffnung bezogen auf die Querachse des Fahrzeugs in Fahrtrichtung links der Mitte des Fahrzeugs anzuordnen vorgesehen ist und die weitere erste Abluftöffnung bezogen auf die Querachse des Fahrzeugs in Fahrtrichtung rechts der Mitte des Fahrzeugs anzuordnen vorgesehen ist. Dies ermöglicht ein symmetrisches Erscheinungsbild der Vorrichtung, eine symmetrische Aerodynamik des Fahrzeugs und eine Vergrößerung des Querschnitts der Abluftöffnungen. Denkbar ist, dass die erste Abluftöffnung und die weitere erste Abluftöffnung an der linken beziehungsweise rechten Seite des hinteren Stoßfängers des Fahrzeugs anzuordnen konfiguriert sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Abluftöffnung zum Ausströmen von Gas in einer Richtung parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs konfiguriert ist. Die zweite Abluftöffnung ist vorzugsweise im Bereich des hinteren Stoßfängers, näherungsweise mittig im Fahrzeug, anzuordnen. In diesem Bereich herrscht ein vergleichsweise hoher Luftunterdruck, da sich diese zweite Abluftöffnung im aerodynamischen Nachlaufgebiet des Fahrzeugs befindet. Ein Teil der durch den Wärmetauscher erwärmten Luft verlässt das Fahrzeug als ein mittiger Kühlabluftstrom. Auf diese Weise wird der nicht unerhebliche Luftunterdruck im Fahrzeugnachlaufgebiet wie beschrieben genutzt um das Druckgefälle am Wärmetauscher zu steigern. Die Folge sind ein erhöhter Kühlluftmassenstrom durch den Wärmetauscher und eine gesteigerte Kühlleistung.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher an seinem Luftausgang ein Gebläse aufweist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise ein gutes Durchströmen des Wärmetauschers auch bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten respektive bei Stillstand.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Ablufthutze eine weitere zweite Abluftführung angeordnet ist, wobei die weitere zweite Abluftführung zum diffusen Ausströmen von Luft konfiguriert ist. Denkbar ist, dass die weitere zweite Abluftführung konfiguriert ist, um Luft von der Ablufthutze aus dem Unterboden des Fahrzeugs zu führen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die weitere zweite Abluftführung eine weitere zweite Abluftöffnung aufweist, wobei die weitere zweite Abluftöffnung konfiguriert ist, Fahrzeugteile mit Luft anzuströmen. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise ein Kühlen von weiteren Komponenten des Fahrzeugs durch die durch die weitere zweite Abluftöffnung geleitete vom Wärmetauscher kommende Luft.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug aufweisend eine Vorrichtung zur Kühlung von Komponenten des Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung einen Wärmetauscher, eine Zuluftöffnung, eine zwischen der Zuluftöffnung und einem Lufteingang des Wärmetauschers angeordnete Zuluftführung, eine an einem Luftausgang des Wärmetauschers angeordnete Ablufthutze, eine erste Abluftöffnung, eine zwischen der Ablufthutze und der ersten Abluftöffnung angeordnete erste Abluftführung, eine zweite Abluftöffnung und eine zwischen der Ablufthutze und der zweiten Abluftöffnung angeordnete zweite Abluftführung aufweist, wobei die Zuluftöffnung an einer Stelle des Fahrzeugs angeordnet ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ein Luftüberdruck herrscht, wobei die erste Abluftöffnung an einer Stelle des Fahrzeugs angeordnet ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ein Luftunterdruck herrscht, wobei die zweite Abluftöffnung an einer Stelle des Fahrzeugs angeordnet ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ein Luftunterdruck herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abluftöffnung bezogen auf eine Querachse des Fahrzeugs mittig des Fahrzeugs angeordnet ist.
  • Das erfindungsgemäße Fahrzeug ermöglicht es, vorhandene aerodynamische Über- und Unterdruckgebiete so zu nutzen, dass ein erhöhter Luftdurchsatz stattfindet. Weiterhin ist durch die erste und die zweite Abluftöffnung und die Anordnungen, insbesondere die Anordnung der zweiten Abluftöffnung, ein Abfließen der erwärmten Luft aus dem Wärmetauscher mit reduzierter Drosselung möglich. Die Ablufthutze, die Zuluftöffnung, die Zuluftführung, die erste Abluftöffnung, die erste Abluftführung, die zweite Abluftöffnung und/oder die zweite Abluftführung sind vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt. Denkbar ist aber auch, dass die Ablufthutze, die Zuluftöffnung, die Zuluftführung, die erste Abluftöffnung, die erste Abluftführung, die zweite Abluftöffnung und/oder die zweite Abluftführung in weitere Fahrzeugkomponenten integriert sind. Ferner ist denkbar, dass die Ablufthutze, die Zuluftöffnung, die Zuluftführung, die erste Abluftöffnung, die erste Abluftführung, die zweite Abluftöffnung und die zweite Abluftführung aus Aluminium und/oder Stahlblech hergestellt sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine weitere erste Abluftöffnung und eine zwischen der Ablufthutze und der weiteren ersten Abluftöffnung angeordnete weitere erste Abluftführung aufweist, wobei die weitere erste Abluftöffnung an einer Stelle des Fahrzeugs angeordnet ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ein Luftunterdruck herrscht, wobei die erste Abluftöffnung bezogen auf die Querachse des Fahrzeugs in Fahrtrichtung links der Mitte des Fahrzeugs angeordnet ist und die weitere erste Abluftöffnung bezogen auf die Querachse des Fahrzeugs in Fahrtrichtung rechts der Mitte des Fahrzeugs angeordnet ist. Dies ermöglicht ein symmetrisches Erscheinungsbild des Fahrzeugs, eine symmetrische Aerodynamik des Fahrzeugs und eine Vergrößerung des Querschnitts der Abluftöffnungen. Denkbar ist, dass die erste Abluftöffnung und die weitere erste Abluftöffnung an der linken beziehungsweise rechten Seite des hinteren Stoßfängers des Fahrzeugs angeordnet sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Abluftöffnung zum Ausströmen von Gas in einer Richtung parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs konfiguriert ist. Die zweite Abluftöffnung ist vorzugsweise im hinteren Stoßfänger näherungsweise mittig im Fahrzeug angeordnet. In diesem Bereich herrscht ein vergleichsweise hoher Luftunterdruck, da sich diese zweite Abluftöffnung im aerodynamischen Nachlaufgebiet des Fahrzeugs befindet. Ein Teil der durch den Wärmetauscher erwärmten Luft verlässt das Fahrzeug als ein mittiger Kühlabluftstrom. Auf diese Weise wird der nicht unerhebliche Luftunterdruck im Fahrzeugnachlaufgebiet wie beschrieben genutzt um das Druckgefälle am Wärmetauscher zu steigern. Die Folge sind ein erhöhter Kühlluftmassenstrom durch den Wärmetauscher und eine gesteigerte Kühlleistung.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher an seinem Luftausgang ein Gebläse aufweist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise ein gutes Durchströmen des Wärmetauschers auch bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten respektive bei Stillstand.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Ablufthutze eine weitere zweite Abluftführung angeordnet ist, wobei die weitere zweite Abluftführung zum diffusen Ausströmen von Luft konfiguriert ist. Denkbar ist, dass die weitere zweite Abluftführung konfiguriert ist, um Luft von der Ablufthutze aus dem Unterboden des Fahrzeugs zu führen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die weitere zweite Abluftführung eine weitere zweite Abluftöffnung aufweist, wobei die weitere zweite Abluftöffnung konfiguriert ist, Fahrzeugteile mit Luft anzuströmen. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise ein Kühlen von weiteren Komponenten des Fahrzeugs durch die durch die weitere zweite Abluftöffnung geleitete vom Wärmetauscher kommende Luft. Denkbar ist beispielsweise, dass die weitere zweite Abluftöffnung zum Einströmen in den Motorraum, und/oder zum Anströmen der Bremsanlage und/oder des Abgassystems konfiguriert ist.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
    • 1 illustriert schematisch einen Teil des Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 illustriert schematisch einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 ist schematisch einen Teil des Fahrzeugs 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform weist das Fahrzeug 10 zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen auf. Der Übersichtlichkeit halber wird an dieser Stelle nur eine die auf der linken Seite angeordnete Vorrichtung beschrieben; die Beschreibung gilt analog auch für die auf der rechten Seite angeordnete Vorrichtung.
  • Die Vorrichtung weist die Zuluftöffnung 1 auf, welche hier der Heckdeckel des Fahrzeugs 10 ist. Weiterhin weist die Vorrichtung die Zuluftführung 2, welche sich von der Zuluftöffnung 1 bis zum Wärmetauscher 3 erstreckt. An dem Wärmetauscher 3 ist die Ablufthutze 4 angeschlossen, welche ausgangsseitig ein oder mehrere Öffnungen aufweist. An die
    Ablufthutze 4 sind die erste Abluftführung 5 sowie die zweite Abluftführung 7 angeschlossen. Die erste Abluftführung 5 mündet in die erste Abluftöffnung 6 hinter dem Hinterrad am Stoßfänger 11. Die zweite Abluftführung 7 mündet in die zweite Abluftöffnung 8 im Bereich der Fahrzeugmitte bezogen auf die Querachse.
  • Die Zuluft A umströmt den Wagenkörper des sich bewegenden Fahrzeugs 10. Aufgrund der Einströmung vom Fahrzeugdach her erfolgt vorteilhafterweise keine Aufheizung der Zuluft A durch Abluft beispielsweise der Frontkühler oder der Vorderradbremsen (nicht gezeigt). Infolge des statischen Luftüberdrucks im Bereich der Zuluftöffnung 1, welcher im Wesentlichen durch einen Heckspoiler (der Übersichtlichkeit halber hier nicht gezeigt) hervorgerufen wird, wird ein Teil der Luftströmung in die Zuluftführung 2 geleitet und gelangt zum Wärmetauscher 3, durchströmt diesen und erwärmt sich dabei. Der erwärmten Kühlerabluft stehen nun mehrere Luftpfade offen. Durch die Ablufthutze 4 und die sich anschließende erste Abluftführung 5 strömt ein Teil der erwärmten Luft zur ersten Abluftöffnung 6 und verlässt das Fahrzeug 10 als erster Kühlabluftstrom B im Bereich seitlich im hinteren Stoßfänger 11 unmittelbar hinter dem Hinterrad (nicht gezeigt). In diesem Bereich des Fahrzeuges 10 herrscht ein signifikanter Unterdruck aufgrund der sich nach hinten verjüngenden Fahrzeugform (Heckeinzug). Durch das hohe statische Druckgefälle zwischen der Zuluftöffnung 1 und der ersten Abluftöffnung 6 liegt ein hohes treibendes Druckgefälle zur Durchströmung des Wärmetauschers 3 an, was die Durchströmung begünstigt. Die zweite Abluftöffnung 8 befindet sich im hinteren Stoßfänger 11 auf die Querachse bezogen näherungsweise mittig im Fahrzeug 10 und erstreckt sich von der Fahrzeugmitte über einen gewisse Breite zur jeweiligen Fahrzeugseite. In diesem Bereich herrscht ebenfalls ein vergleichsweise hoher Unterdruck, da sich diese zweite Abluftöffnung 8 im aerodynamischen Nachlaufgebiet des Fahrzeugs 10 befindet. Mittels der zweiten Abluftführung 7 wird die zweite Abluftöffnung 8 an die Ablufthutze 4 des Wärmetauschers 3 angeschlossen. Ein Teil der durch den Wärmetauscher 3 erwärmten Luft verlässt das Fahrzeug als zweiter Kühlabluftstrom C. Auf diese Weise werden zwei Effekte erzielt. Erstens wird der nicht unerhebliche Überdruck im Fahrzeugnachlaufgebiet wie beschrieben genutzt um das Druckgefälle zwischen Wärmetauscher-Eintritt und -Austritt zu steigern. Die Folge ist ein erhöhter Kühlluftmassenstrom durch den Wärmetauscher 3 und eine gesteigerte Kühlleistung.
    Zweitens wird der gesamte Abluftpfad durch die zusätzliche zweiten Abluftöffnung 8 erheblich entdrosselt.
    Die Zuluft A, die durch die Zuluftöffnung 1 in den Wärmetauscher 3 einströmt, stehen abluftseitig nun zwei Pfade mit insgesamt größerem hydraulischen Querschnitt offen. Die Folge ist eine abgesenkte Strömungsgeschwindigkeit in beiden Abluftpfaden, also in der ersten Abluftführung und in der zweiten Abluftführung, was zur beschriebenen Entdrosselung führt. Dadurch wird im Ergebnis der Kühlluftmassenstrom durch die Vorrichtung weiter erhöht und folglich die Kühlleistung weiter gesteigert. Ein positiver Nebeneffekt dieser Lösung ist, dass das aerodynamische Nachlaufgebiet des Fahrzeuges 10 durch den zweiten Kühlabluftstrom C gewissermaßen teilweise „aufgefüllt“ wird. Die Folge ist ein reduzierter Luftwiderstand des Fahrzeuges 10. Bei vorteilhafter Gestaltung der zweiten Abluftführung 7 und der zweiten Abluftöffnung 8 mit einer Strömungsrichtung näherungsweise entlang der Längsachse des Fahrzeugs 10 erfolgt die Durchströmung nahezu auftriebsneutral.
  • 2 illustriert schematisch einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Schnitt durch die Vorrichtung mit Blickrichtung parallel zur Querachse des Fahrzeugs. Zu sehen ist der Wärmetauscher 3, in welchen durch die Zuluftöffnung 1 und die Zuluftführung 2 Zuluft A strömt. Die Ablufthutze 4 verzweigt sich hin zu der ersten Abluftführung 5, hier durch unterbrochene Linien angedeutet, zur der zweiten Abluftführung 7 und zu der weiteren zweiten Abluftführung 9. Die weitere zweite Abluftführung 9 ist mit einer hier nicht dargestellten weiteren zweiten Abluftöffnung verbunden, aus welcher der weitere zweite Kühlabluftstrom D auf zu kühlende Fahrzeugteile, wie beispielsweise den Motorraum, Bremsen oder die Abgasanlage, strömt (hier nicht dargestellt). Die zweite Abluftführung 7 ist konstruktiv in andere Fahrzeugteile im Motorraum des Fahrzeugs integriert. Die zweite Abluftführung 7 besteht teilweise aus Aluminium und teilweise aus Stahlblech. Der zweite Kühlabluftstrom C strömt parallel zur Längsachse des Fahrzeugs aus der zweiten Abluftöffnung 8, was zu einem verringerten Luftwiderstand des Fahrzeugs führt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Zuluftöffnung
    2
    Zuluftführung
    3
    Wärmetauscher
    4
    Ablufthutze
    5
    erste Abluftführung
    6
    erste Abluftöffnung
    7
    zweite Abluftführung
    8
    zweite Abluftöffnung
    9
    weitere zweite Abluftführung
    10
    Fahrzeug
    11
    Stoßfänger
    100
    Vorrichtung
    A
    Zuluft
    B
    erster Kühlabluftstrom
    C
    zweiter Kühlabluftstrom
    D
    weiterer zweiter Kühlabluftstrom

Claims (12)

  1. Vorrichtung (100) zur Kühlung von Komponenten eines Fahrzeugs (10), aufweisend einen Wärmetauscher (3), eine Zuluftöffnung (1), eine zwischen der Zuluftöffnung (1) und einem Lufteingang des Wärmetauschers (3) angeordnete Zuluftführung (2), eine an einem Luftausgang des Wärmetauschers (3) angeordnete Ablufthutze (4), mindestens eine Abluftöffnung (6, 8), wobei die Zuluftöffnung (1) zum Anordnen an einer Stelle des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (10) ein Luftüberdruck herrscht, wobei die mindestens eine Abluftöffnung (6, 8) zum Anordnen an einer Stelle des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (10) ein Luftunterdruck herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abluftöffnung (6, 8) bezogen auf eine Querachse des Fahrzeugs (10) mittig und bezogen auf die Hochachse des Fahrzeugs (10) unten anzuordnen vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (100) eine weitere erste Abluftöffnung und eine zwischen der Ablufthutze (4) und der weiteren ersten Abluftöffnung angeordnete weitere erste Abluftführung aufweist, wobei die weitere erste Abluftöffnung zum Anordnen an einer Stelle des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (10) ein Luftunterdruck herrscht, wobei eine erste Abluftöffnung (6) bezogen auf die des Fahrzeugs (10) in Fahrtrichtung links der Mitte des Fahrzeugs (10) anzuordnen vorgesehen ist und die weitere erste Abluftöffnung bezogen auf die Querachse des Fahrzeugs (10) in Fahrtrichtung rechts der Mitte des Fahrzeugs (10) anzuordnen vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Abluftöffnung (8) zum Ausströmen von Gas in einer Richtung parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist.
  4. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (3) an seinem Luftausgang ein Gebläse aufweist.
  5. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Ablufthutze (4) eine weitere zweite Abluftführung (9) angeordnet ist, wobei die weitere zweite Abluftführung (9) zum diffusen Ausströmen von Luft konfiguriert ist.
  6. Vorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die weitere zweite Abluftführung (9) eine weitere zweite Abluftöffnung aufweist, wobei die weitere zweite Abluftöffnung konfiguriert ist, Fahrzeugteile mit Luft anzuströmen.
  7. Fahrzeug (10) aufweisend eine Vorrichtung (100) zur Kühlung von Komponenten des Fahrzeugs (10), wobei die Vorrichtung (100) einen Wärmetauscher (3), eine Zuluftöffnung (1), eine zwischen der Zuluftöffnung (1) und einem Lufteingang des Wärmetauschers (3) angeordnete Zuluftführung (2), eine an einem Luftausgang des Wärmetauschers (3) angeordnete Ablufthutze (4), mindestens eine Abluftöffnung (6, 8), wobei die Zuluftöffnung (1) an einer Stelle des Fahrzeugs (10) angeordnet ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (10) ein Luftüberdruck herrscht, wobei die mindestens eine Abluftöffnung (6, 8) an einer Stelle des Fahrzeugs (10) angeordnet ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (10) ein Luftunterdruck herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abluftöffnung (6, 8) bezogen auf eine Querachse des Fahrzeugs (10) mittig und bezogen auf die Hochachse des Fahrzeugs (10) unten anzuordnen vorgesehen ist.
  8. Fahrzeug (10) nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung (100) eine weitere erste Abluftöffnung und eine zwischen der Ablufthutze und der weiteren ersten Abluftöffnung angeordnete weitere erste Abluftführung aufweist, wobei die weitere erste Abluftöffnung an einer Stelle des Fahrzeugs (10) angeordnet ist, an der im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (10) ein Luftunterdruck herrscht, wobei die erste Abluftöffnung (6) bezogen auf die Querachse des Fahrzeugs (10) in Fahrtrichtung links der Mitte des Fahrzeugs (10) angeordnet ist und die weitere erste Abluftöffnung bezogen auf die Querachse des Fahrzeugs (10) in Fahrtrichtung rechts der Mitte des Fahrzeugs (10) angeordnet ist.
  9. Fahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die zweite Abluftöffnung (8) zum Ausströmen von Gas in einer Richtung parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist.
  10. Fahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Wärmetauscher (3) an seinem Luftausgang ein Gebläse aufweist.
  11. Fahrzeug (10) nach einem Ansprüche 7 bis 10, wobei an der Ablufthutze (4) eine weitere zweite Abluftführung (9) angeordnet ist, wobei die weitere zweite Abluftführung zum diffusen Ausströmen von Luft konfiguriert ist.
  12. Fahrzeug (10) nach Anspruch 11, wobei die weitere zweite Abluftführung (9) eine weitere zweite Abluftöffnung aufweist, wobei die weitere zweite Abluftöffnung konfiguriert ist, Fahrzeugteile mit Luft anzuströmen.
DE102018129371.2A 2018-11-22 2018-11-22 Durchströmoptimierter Wärmetauscher Pending DE102018129371A1 (de)

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