DE102021117804A1

DE102021117804A1 - Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, Verfahren zum Betreiben einer Kühlervorrichtung sowie Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021117804A1
Application number: DE102021117804.5A
Authority: DE
Inventors: Jaume Sanchez
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-07-09
Publication date: 2022-01-13
Also published as: WO2022008189A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlervorrichtung (1) zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kühlergehäuse (19) und einem in dem Kühlergehäuse (19) vorliegenden Luftführungsraum (5), der eine von dem Kühlergehäuse (19) begrenzte Lufteintrittsöffnung zum Einlass von Kühlluft aus einer Außenumgebung (3) der Kühlervorrichtung (1) und eine von dem Kühlergehäuse (19) begrenzte Luftaustrittsöffnung (7) zum Austritt der Kühlluft aufweisenden Luftführungsraum (5), in dem mindestens ein Wärmeübertrager (2) angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Kühlluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit einer Luftfördereinrichtung (11) zur Förderung der Kühlluft durch den Luftführungsraum (5). Dabei ist vorgesehen, dass die Luftfördereinrichtung (11) eine außerhalb des Luftführungsraums (5) angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung (6) separate weitere Lufteintrittsöffnung (12) aufweist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöffnung (12) abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum (5) zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung (17) an den Luftführungsraum (5) strömungstechnisch angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlervorrichtung (1) zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kühlergehäuse und einem in dem Kühlergehäuse vorliegenden Luftführungsraum, der eine von dem Kühlergehäuse begrenzte Lufteintrittsöffnung zum Einlass von Kühlluft aus einer Außenumgebung der Kühlervorrichtung und eine von dem Kühlergehäuse begrenzte Luftaustrittsöffnung zum Austritt der Kühlluft aufweist und in dem mindestens ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Kühlluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftfördereinrichtung zur Förderung der Kühlluft durch den Luftführungsraum. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2013 011 519 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Wärmetauschervorrichtung mit einem ersten Medienkanal für ein erstes Medium und einem zweiten Medienkanal für ein zweites Medium. Dabei ist vorgesehen, dass in zumindest einem Abschnitt der Wärmetauscherrichtung ein dritter Medienkanal für ein Transfermedium zwischen dem ersten mit den Kanal und dem zweiten Medienkanal ausgebildet ist, sodass ein Wärmeübergang von dem ersten Medium auf das zweite Medium über das Transfermedium erfolgt.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift WO 2020/058608 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Kühlervorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Kühlervorrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere mit einem äußerst geringen Bauraumbedarf realisierbar ist.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Luftfördereinrichtung eine außerhalb des Luftführungsraums angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung separate weitere Lufteintrittsöffnung aufweist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöffnung abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung an den Luftführungsraum strömungstechnisch angeschlossen ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Kühlervorrichtung dient dem Kühlen des Kühlmittels, welches beispielsweise zumindest zeitweise in einem Kühlmittelkreislauf umgewälzt wird. Die Kühlervorrichtung ist beispielsweise Bestandteil der Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs, kann jedoch auch von dieser separat vorliegen. Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über ein Antriebsaggregat, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Maschine oder dergleichen.
Während eines Betriebs der Antriebseinrichtung fällt Wärme an, insbesondere an einer zu kühlenden Einrichtung, beispielsweise an dem Antriebsaggregat und/oder einer anderen Einrichtung, welche abgeführt werden muss. Hierzu verfügt die Antriebseinrichtung über den Kühlmittelkreislauf, der zum Kühlen der zu kühlenden Einrichtung vorgesehen und eingerichtet ist. Beispielsweise wird also der zu kühlenden Einrichtung zumindest zeitweise das Kühlmittel zum Kühlen der zu kühlenden Einrichtung zugeführt. Hierbei nimmt das Kühlmittel Wärme von der zu kühlenden Einrichtung auf und führt sie von dieser ab. Die zu kühlende Einrichtung kann zum Beispiel das Antriebsaggregat sein oder eine von dem Antriebsaggregat verschiedene Einrichtung der Antriebseinrichtung, zum Beispiel ein Energiespeicher zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie. Da sich durch die Aufnahme der Wärme eine Temperatur des Kühlmittels erhöht, ist es notwendig, das Kühlmittel nachfolgend zu kühlen, um seine Temperatur wieder abzusenken. Hierzu dient die Kühlervorrichtung, welche entsprechend ausgestaltet ist.
Die Kühlervorrichtung dient dem Kühlen des Kühlmittels mithilfe von Kühlluft. Die Kühlluft ist grundsätzlich beliebige Luft, die zum Kühlen des Kühlmittels herangezogen wird beziehungsweise herangezogen werden kann. Beispielsweise ist unter der Kühlluft Umgebungsluft zu verstehen, also Luft, welche in der Außenumgebung der Kühlervorrichtung beziehungsweise der Antriebseinrichtung oder des Kraftfahrzeugs vorliegt. Unter der Außenumgebung ist insbesondere die Außenumgebung nur der Kühlervorrichtung zu verstehen, also diejenige Umgebung, welche unmittelbar außerhalb des Kühlergehäuses vorliegt. Die Umgebungsluft liegt insoweit ebenfalls unmittelbar außerhalb des Kühlergehäuses vor. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Umgebungsluft Luft in einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung oder sogar des Kraftfahrzeugs ist. In diesem Fall wird die Umgebungsluft aus der Au-ßenumgebung zu der Lufteintrittsöffnung geführt und tritt durch diese in den Luftführungsraum ein.
Die Kühlervorrichtung verfügt über den Luftführungsraum, in welchem der Wärmeübertrager angeordnet ist. Der Wärmeübertrager ist dazu vorgesehen und ausgebildet, sowohl von der Kühlluft als auch von dem Kühlmittel durchströmt zu werden, nämlich derart, dass das Kühlmittel und die Kühlluft strömungstechnisch voneinander getrennt sind. Der Wärmeübertrager kann auch als Kühler beziehungsweise Kraftfahrzeugkühler bezeichnet werden. Als Kühlmittel wird insbesondere ein flüssiges Kühlmittel, beispielsweise ein wasserbasiertes Kühlmittel, verwendet. Alternativ kann der Wärmeübertrager als Kondensator ausgestaltet sein.
Beispielsweise weist der Wärmeübertrager mindestens ein Wärmeübertragungsrohr auf, das während eines Betriebs der Kühlervorrichtung zumindest zeitweise von dem Kühlmittel durchströmt wird. Das Wärmeübertragungsrohr ist derart in dem Luftführungsraum angeordnet, dass es zumindest zeitweise von der Kühlluft umströmt beziehungsweise überströmt wird. Hierdurch kann ein Wärmeaustausch zwischen dem in dem Wärmeübertragungsrohr vorliegenden Kühlmittel und der das Wärmeübertragungsrohr umströmenden Kühlluft ablaufen.
Um die Kühlluft zuverlässig dem Wärmeübertrager zuzuführen beziehungsweise durch ihn hindurch zu führen ist er in dem Luftführungsraum angeordnet. Der Luftführungsraum weist einerseits die Lufteintrittsöffnung und andererseits die Luftaustrittsöffnung auf. Anders ausgedrückt erstreckt sich der Luftführungsraum von der Lufteintrittsöffnung bis hin zu der Luftaustrittsöffnung. Grundsätzlich ist der Luftführungsraum in dem Kühlergehäuse ausgebildet und von diesem begrenzt. Die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnungen sind in dem Kühlergehäuse hergestellte Öffnungen, durch welche die Kühlluft in den Luftführungsraum eintreten und wieder aus ihm austreten kann. Grundsätzlich sind sowohl die Lufteintrittsöffnung als auch die Luftaustrittsöffnung finite Öffnungen.
Vorzugsweise umschließt das Kühlergehäuse den Luftführungsraum abseits der Lufteintrittsöffnung und der Luftaustrittsöffnung vollständig. Das bedeutet insbesondere, dass der Luftführungsraum zunächst ausschließlich über die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung mit der Außenumgebung in Strömungsverbindung steht. Das Kühlergehäuse umgreift die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung vorzugsweise randgeschlossen, also durchgehend. Ein die Lufteintrittsöffnung durchgehend begrenzender Rand ist insoweit von dem Kühlergehäuse gebildet beziehungsweise bildet einen Bestandteil von diesem. Entsprechendes gilt für die Luftaustrittsöffnung und einen diese begrenzenden Rand. Vorzugsweise liegen die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung jeweils vollständig in einer jeweiligen gedachten Ebene, die entsprechend den jeweiligen Rand durchgehend schneidet. Der Rand der Lufteintrittsöffnung ist zum Beispiel rund, oval oder stadionförmig. Unter letzterem ist eine Gestalt der Lufteintrittsöffnung zu verstehen, bei welcher zwei gerade und zueinander parallele Schenkel beidseitig über Bögen miteinander verbunden sind, insbesondere über Teilkreisbögen.
Die Kühlervorrichtung ist derart ausgestaltet, dass durch die Lufteintrittsöffnung Kühlluft in den Luftführungsraum eintreten und durch die Luftaustrittsöffnung aus ihm austreten kann. Die Kühlluft strömt also zumindest zeitweise durch die Lufteintrittsöffnung aus der Außenumgebung in den Luftführungsraum und und durch die Luftaustrittsöffnung aus dem Luftführungsraum in die Außenumgebung ein. Die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung sind über den Luftführungsraum strömungstechnisch miteinander verbunden. Bei dem Durchströmen des Luftführungsraums durch die Kühlluft ausgehend von der Lufteintrittsöffnung bis hin zu der Luftaustrittsöffnung gelangt die Kühlluft insoweit zu dem Wärmeübertrager, um dort mit dem Kühlmittel in Wärmeaustausch zu treten.
Vorzugsweise ist die Kühlervorrichtung Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. Sie ist insbesondere zusammen mit der Antriebseinrichtung in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet. Der Motorraum ist ein in einer Karosserie des Kraftfahrzeugs ausgebildeter Raum. Vorzugsweise ist der Motorraum von einer Motorhaube verschlossen, die insbesondere in unterschiedlichen Stellungen anordenbar und insoweit zur Freigabe des Motorraums für einen Zugriff auf diesen aus der Außenumgebung des Kraftfahrzeugs verlagerbar ist. Der Luftführungsraum ist mittels des Kühlergehäuses von dem Motorraum beziehungsweise von einem weiteren Bereich des Motorraums separiert.
Besonders bevorzugt ist die Kühlervorrichtung derart angeordnet, dass auf das Kraftfahrzeug während eines Fahrbetriebs zuströmende Luft durch die Lufteintrittsöffnung in den Luftführungsraum gedrängt wird. Beispielsweise ist sie hierbei derart angeordnet, dass die Lufteintrittsöffnung sich unmittelbar an die Außenumgebung des Kraftfahrzeugs anschließt oder dass zwischen der Lufteintrittsöffnung und der Außenumgebung lediglich ein Kühlergitter vorliegt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Kühlervorrichtung von einer Front des Kraftfahrzeugs beabstandet angeordnet ist und die Luft aus der Au-ßenumgebung durch den Motorraum zu der Kühlervorrichtung, insbesondere ihrer Lufteintrittsöffnung, geführt wird.
Die Kühlervorrichtung ist bevorzugt also derart ausgestaltet, dass die Kühlluft aufgrund des durch einen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs entstehenden Fahrtwinds durch den Luftführungsraum hindurch gefördert wird. Während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs drängt also der Fahrtwind die Kühlluft durch die Lufteintrittsöffnung hinein, durch den Luftführungsraum hindurch und durch die Luftaustrittsöffnung hinaus. Hierzu ist die Kühlervorrichtung bevorzugt in einer Front des Kraftfahrzeugs angeordnet, nämlich in der Art, dass eine vollständig in der Lufteintrittsöffnung liegende gedachte Ebene senkrecht zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs steht, welche zumindest bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs parallel zu der Fahrtrichtung angeordnet ist oder lediglich einen kleinen Winkel mit ihr einschließt, vorzugsweise höchstens 15°, höchstens 10° oder höchstens 5°. Vorzugsweise ist die Kühlervorrichtung dabei bodennah angeordnet, insbesondere liegt sie bezüglich einer Hochachse des Kraftfahrzeugs in Überdeckung mit Rädern einer Radachse des Kraftfahrzeugs vor. Beispielsweise begrenzt die Kühlervorrichtung hierbei einen Motorraum des Kraftfahrzeugs, in welchem die Antriebseinrichtung angeordnet ist, nach unten.
Um die Kühlluft besonders effektiv durch den Luftführungsraum zu fördern und dem Wärmeübertrager zuzuführen, weist die Kühlervorrichtung die Luftfördereinrichtung auf. Diese dient entsprechend der Förderung der Kühlluft durch den Luftführungsraum. Die Luftfördereinrichtung ist bevorzugt elektrisch betrieben. Mit Hilfe der Luftfördereinrichtung kann auch während eines Stillstands des Kraftfahrzeugs Kühlluft durch den Luftführungsraum gefördert werden. Hierzu ist die Luftfördereinrichtung entsprechend ausgebildet und angeordnet. Beispielsweise könnte es vorgesehen sein, dass die Luftfördereinrichtung zumindest teilweise in dem Luftführungsraum angeordnet ist, insbesondere in der Lufteintrittsöffnung oder stromaufwärts der Lufteintrittsöffnung.
Um jedoch ein besonders effizientes Durchströmen des Luftführungsraums mit der Kühlluft zu ermöglichen, ist die Luftfördereinrichtung außerhalb des Luftführungsraums angeordnet. Zudem liegt sie auch nicht in Strömungsrichtung stromaufwärts der Lufteintrittsöffnung vor. Entsprechend kann während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs, also bei einem geschwindigkeitsinduzierten Fahrtwind, die Kühlluft ungehindert durch die Lufteintrittsöffnung in den Luftführungsraum einströmen und diesen ebenso ungehindert durchströmen. Auch wenn die Lufteinrichtung nicht betrieben wird, ist somit ein effizientes Durchströmen des Luftführungsraums mit der Kühlluft während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs sichergestellt.
Hierzu ist es vorgesehen, dass die Luftfördereinrichtung die von der Lufteintrittsöffnung separate weitere Lufteintrittsöffnung aufweist. Die weitere Lufteintrittsöffnung ist von der Lufteintrittsöffnung verschieden und vorzugsweise beabstandet von dieser angeordnet. Die weitere Lufteintrittsöffnung liegt zudem außerhalb des Luftführungsraums vor, insbesondere gilt dies für die gesamte Luftfördereinrichtung. Der Kühlervorrichtung kann also nicht lediglich über die Lufteintrittsöffnung die Kühlluft zugeführt werden, sondern vielmehr über sowohl die Lufteintrittsöffnung als auch die weitere Lufteintrittsöffnung. Insgesamt ist also der Luftführungsraum über die Lufteintrittsöffnung und die weitere Lufteintrittsöffnung sowie die Luftaustrittsöffnung strömungstechnisch an die Außenumgebung der Kühlervorrichtung angebunden. Hierdurch wird eine Einströmfläche der Kühlervorrichtung vergrößert und entsprechend kann ein grö-ßerer Massenstrom beziehungsweise Volumenstrom der Kühlluft dem Luftführungsraum und mithin dem Wärmeübertrager zugeführt werden. Die Lufteintrittsöffnung kann auch als erste Lufteintrittsöffnung und die weitere Lufteintrittsöffnung als zweite Lufteintrittsöffnung bezeichnet werden.
Die weitere Lufteintrittsöffnung liegt an der Luftfördereinrichtung vor. Die Luftfördereinrichtung ist außerhalb des Kühlergehäuses angeordnet, insbesondere ist sie außen an dem Kühlergehäuse befestigt. Über die Lufteintrittsöffnung und die weitere Lufteintrittsöffnung kann strömungstechnisch parallel Kühlluft aus der Außenumgebung in den Luftführungsraum einströmen, die nachfolgend durch die Luftaustrittsöffnung wieder in die Außenumgebung entweicht. Die Kühlluft, die durch die Lufteintrittsöffnung in den Luftführungsraum gelangt, und die Kühlluft, die durch die weitere Lufteintrittsöffnung in den Luftführungsraum gelangt, durchströmt also den Luftführungsraum zumindest bereichsweise und zumindest zeitweise gemeinsam und tritt gemeinsam durch die Luftaustrittsöffnung aus dem Luftführungsraum in die Außenumgebung aus.
Die weitere Lufteintrittsöffnung ist von einem Rand durchgehend begrenzt, der von der Luftfördereinrichtung gebildet ist. Dieser Rand ist benachbart zu dem die Lufteintrittsöffnung begrenzenden Rand angeordnet, insbesondere beabstandet zu diesem. Es kann vorgesehen sein, dass die Lufteintrittsöffnung oder zumindest der Luftführungsraum in dem Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, insbesondere vollständig, während die weitere Lufteintrittsöffnung außerhalb des Motorraums vorliegt. Hierdurch kann mittels der Luftfördereinrichtung Luft von außerhalb des Motorraums angesaugt und dem Luftführungsraum zugeführt werden, sodass insbesondere auch im Stillstand des Kraftfahrzeugs eine effektive Kühlung des Kühlmittels gewährleistet ist.
Bevorzugt ist die weitere Lufteintrittsöffnung kleiner als die Lufteintrittsöffnung. Insbesondere ist sie in einer ersten Richtung und/oder einer senkrecht auf der zweiten Richtung senkrecht stehenden zweiten Richtung kleiner als die Lufteintrittsöffnung. Die erste Richtung und die zweite Richtung liegen hierbei in einer gedachten Ebene vor, welche die Lufteintrittsöffnung und/oder die weitere Lufteintrittsöffnung jeweils vollständig in sich aufnimmt. Beispielsweise schneidet die gedachte Ebene den die Lufteintrittsöffnung begrenzenden Rand durchgehend, insbesondere mittig.
Um eine möglichst kompakte Ausgestaltung der Kühlervorrichtung zu erzielen weist die weitere Lufteintrittsöffnung in der ersten Richtung Abmessungen auf, die höchstens 20 %, höchstens 10 % oder höchstens 5 % der Abmessungen der Lufteintrittsöffnung ebenfalls in der ersten Richtung betragen. Zusätzlich oder alternativ weist sie in der zweiten Richtung Abmessungen auf, die höchstens 40 %, höchstens 30 % oder höchstens 20 % der Abmessungen der Lufteintrittsöffnung in derselben Richtung betragen.
Beispielsweise sind die Abmessungen der weiteren Lufteintrittsöffnung in beiden Richtung identisch oder weisen zumindest dieselbe Größenordnung auf, wohingegen die Abmessungen der Lufteintrittsöffnung in den beiden Richtungen deutlich voneinander abweichen, beispielsweise um einen Faktor von mindestens 3, mindestens 4 oder mindestens 5. Bevorzugt ist die weitere Lufteintrittsöffnung rund, die Lufteintrittsöffnung oval oder stadionförmig. Hierdurch wird stets ein hinreichend großer Luftdurchsatz sichergestellt.
Um die mithilfe der Luftfördereinrichtung geförderte Kühlluft besonders effektiv dem Luftführungsraum zuzuführen, ist dieser von der Lufteinblasöffnung umgriffen. Anders ausgedrückt ist die Lufteinblasöffnung in dem Kühlergehäuse ausgestaltet, die wiederum dem Luftführungsraum begrenzt. Vorzugsweise ist die Lufteinblasöffnung in dem Rand der Lufteintrittsöffnung hergestellt, umgreift also die Lufteintrittsöffnung zumindest bereichsweise. Über die Lufteinblasöffnung der Luftfördereinrichtung ist der Luftführungsraum schlussendlich strömungstechnisch an die Außenumgebung angeschlossen, nämlich über die weitere Lufteintrittsöffnung. Unter Verwendung der Luftfördereinrichtung und mithin über die weitere Lufteintrittsöffnung aus der Außenumgebung geförderte Luft tritt durch die Lufteinblasöffnung in den Luftführungsraum ein. Die Lufteinblasöffnung weist in wenigstens einer Richtung eine größere Erstreckung auf als in einer senkrecht auf ihr stehenden Richtung. Hierdurch umgreift sie den Luftführungsraum zumindest bereichsweise, insbesondere lediglich teilweise oder vollständig.
Es kann also vorgesehen sein, dass die Lufteinblasöffnung ringförmig ist und den Luftführungsraum in einer Richtung, insbesondere in einer gedachten Ebene, vollständig und/oder durchgehend umgreift. Eine derartige Ausgestaltung der Lufteinblasöffnung ermöglicht das Einbringen eines großen Massenstroms an Kühlluft in den Luftführungsraum mithilfe der Luftfördereinrichtung. Beispielsweise umgreift die Lufteinblasöffnung die Lufteintrittsöffnung beziehungsweise ist entsprechend in dem Kühlergehäuse ausgebildet. In jedem Fall ist sie doch stromaufwärts des Wärmeübertragers angeordnet, sodass mithilfe der Luftfördereinrichtung durch die Lufteinblasöffnung in den Luftführungsraum eingebrachte Kühlluft nachfolgend den Wärmeübertrager anströmt beziehungsweise überströmt und schließlich durch die Luftaustrittsöffnung aus dem Luftführungsraum austritt.
Die beschriebene Ausgestaltung der Kühlervorrichtung ermöglicht zum einen eine besonders effektive Ausnutzung des geschwindigkeitsinduzierten Fahrtwinds, welcher während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs auftritt und die Kühlluft durch den Luftführungsraum hindurch fördert. Zum anderen kann der Massenstrom der Kühlluft mithilfe der Luftfördereinrichtung erhöht werden, insbesondere deutlich erhöht werden, sollte dies notwendig sein. Zumindest zeitweise wird also die Luftfördereinrichtung zum Einbringen von zusätzlicher Kühlluft in den Luftführungsraum betrieben. Eine solche Ausgestaltung der Kühlervorrichtung ermöglicht eine besonders kompakte Bauform, da der Luftführungsraum nicht von der Luftfördereinrichtung versperrt ist, wie dies bei einem herkömmlichen Kühlerventilator beziehungsweise Lüfter der Fall sein kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Luftfördereinrichtung über eine in dem Kühlergehäuse als Ringkammer ausgebildete Luftsammelkammer an die Lufteinblasöffnung strömungstechnisch angeschlossen ist. Die Luftfördereinrichtung ist über ihre weitere Lufteintrittsöffnung an die Außenumgebung strömungstechnisch angeschlossen. Auf der der weiteren Lufteintrittsöffnung abgewandten Seite, also stromabwärts von der weiteren Lufteintrittsöffnung, ist die Luftfahrteinrichtung an die Luftsammelkammer und über diese an die Lufteinblasöffnung strömungstechnisch angeschlossen. Die Luftsammelkammer mündet über die Lufteinblasöffnung in den Luftführungsraum ein. Über die Lufteinblasöffnung strömt somit zumindest zeitweise Kühlluft aus der Luftsammelkammer unmittelbar in den Luftführungsraum ein.
Die Luftsammelkammer ist in dem Kühlergehäuse ausgebildet, beispielsweise - im Schnitt gesehen - durch Umbiegen eines freien Ende eines Blechs, aus welchem das Kühlergehäuse zumindest bereichsweise besteht. Sie liegt in Form der Ringkammer vor, sodass die Luftsammelkammer den Luftführungsraum, insbesondere die Lufteintrittsöffnung, in einer gedachten Ebene zumindest teilweise, insbesondere nur teilweise oder vollständig, umgreift. Besonders bevorzugt umgreift die Ringkammer den Luftführungsraum beziehungsweise die Lufteintrittsöffnung in der gedachten Ebene vollständig und durchgehend.
Besonders bevorzugt sind die Luftsammelkammer und die Lufteinblasöffnung derart ausgestaltet und angeordnet, dass die Kühlluft in einer von der Lufteintrittsöffnung fort gerichteten und auf die Luftaustrittsöffnung zu gerichteten Richtung in den Luftführungsraum eintritt beziehungsweise eingebracht wird. Das Einbringen der Kühlluft durch die Lufteinblasöffnung in den Luftführungsraum erfolgt insoweit bevorzugt gegenüber der die Lufteintrittsöffnung aufnehmenden gedachten Ebene angewinkelt, also unter einem Winkel, der bezüglich der gedachten Ebene größer als 0° und kleiner als 180° ist. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel mindestens 30°, mindestens 45° oder mindestens 60°. Hierdurch wird ein besonders effektives Einbringen der Kühlluft in den Luftführungsraum erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Luftsammelkammer und/oder die Lufteinblasöffnung den Luftführungsraum vollständig und ununterbrochen umgreifen. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Die Luftsammelkammer und die Lufteinblasöffnung sind entsprechend derart ausgestaltet, dass das Einbringen der Kühlluft in den Luftführungsraum in einer gedachten Ebene durchgehend und ununterbrochen erfolgt beziehungsweise zumindest zeitweise erfolgt. Besonders bevorzugt wird das Einbringen der Kühlluft in den Luftführungsraum durch die Lufteinblasöffnung gleichmäßig verteilt vorgenommen, sodass das Einbringen in Form eines Luftvorhangs durchgeführt wird. Hierdurch wird ein besonders effizientes Einbringen der Kühlluft mithilfe der Luftfördereinrichtung erzielt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass nur die Luftsammelkammer den Luftführungsraum vollständig umgreift und lediglich an diskreten Stellen über die Lufteinblasöffnung an den Luftführungsraum strömungstechnisch angebunden ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Luftfördereinrichtung eine Radialfördereinrichtung oder mehrere beabstandet voneinander angeordnete Radialfördereinrichtungen aufweist. Unter der Radialfördereinrichtung ist beispielsweise ein Radialverdichter zu verstehen, welcher beispielsweise einen Radialimpeller aufweist. Der Radialverdichter ist dazu ausgestaltet, in axialer Richtung bezüglich einer Drehachse des Radialimpellers Kühlluft anzusaugen und im Wesentlichen in radialer Richtung abzugeben beziehungsweise in radialer Richtung nach außen zu fördern. Entsprechend ist die Luftfördereinrichtung besonders bevorzugt neben dem Luftführungsraum beziehungsweise der Lufteinblasöffnung angeordnet.
Vorzugsweise ist die Drehachse des Radialimpellers parallel zu einer Hauptströmungsrichtung der Kühlluft durch den Luftführungsraum angeordnet beziehungsweise ist bezüglich einer die Lufteintrittsöffnung vollständig aufnehmenden gedachten Ebene angewinkelt. Die gedachte Ebene schneidet vorzugsweise den die Lufteintrittsöffnung begrenzenden Rand, der von dem Kühlergehäuse gebildet ist, durchgehend mittig. Der Winkel zwischen der Drehachse und der gedachten Ebene beträgt beispielsweise mindesten 45° und höchstens 135°, mindestens 60° und höchstens 120°, mindestens 75° und höchstens 105° oder in etwa oder genau 90°.
Die Lufteinrichtung kann genau eine Radialfördereinrichtung oder mehrere Radialfördereinrichtungen aufweisen. Im Falle der mehreren Radialfördereinrichtungen sind diese beabstandet voneinander bezüglich des Luftführungsraums angeordnet, insbesondere beabstandet voneinander an dem Kühlergehäuse angeordnet und/oder befestigt. Vorzugsweise sind die Radialfördereinrichtungen auf gegenüberliegenden Seiten des Kühlergehäuses angeordnet beziehungsweise befestigt. Jede der Radialfördereinrichtungen weist jeweils eine weitere Lufteintrittsöffnung auf. Diese steht beispielsweise senkrecht auf der Drehachse des jeweiligen Radialimpellers. Vorzugsweise sind die weiteren Lufteintrittsöffnungen in einer gemeinsamen gedachten Ebene angeordnet, also jeweils vollständig in dieser aufgenommen.
Es kann vorgesehen sein, dass jede der Radialfördereinrichtungen die von ihr jeweils angesaugt Kühlluft in denselben Luftführungsraum einbringt beziehungsweise durch dieselbe Lufteinblasöffnung in den Luftführungsraum fördert. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass jede der Radialfördereinrichtungen strömungstechnisch an lediglich einen Teil des Luftführungsraums beziehungsweise der Lufteinblasöffnung angeschlossen ist, welche von wenigstens einem anderen Teil des Luftführungsraums beziehungsweise der Lufteinblasöffnung strömungstechnisch separat vorliegt. Die Verwendung der Radialfördereinrichtung beziehungsweise der mehreren Radialfördereinrichtungen ermöglicht wiederum die besonders platzsparende Ausgestaltung der Kühlervorrichtung und das besonders effiziente Einbringen der Kühlluft in den Luftführungsraum.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lufteintrittsöffnung in einer vertikalen Richtung kleinere Abmessungen aufweist als in einer senkrecht auf der vertikalen Richtung stehenden lateralen Richtung, wobei sowohl die vertikale Richtung als auch die laterale Richtung in einer gedachten Ebene angeordnet sind, in welcher die Lufteintrittsöffnung vollständig angeordnet ist. Für die Kühlervorrichtung werden drei unterschiedliche Richtungen unterschieden, nämlich die vertikale Richtung, die laterale Richtung und eine horizontale Richtung. Die vertikale Richtung verläuft vorzugsweise genau oder zumindest in etwa parallel zu der Hochachse des Kraftfahrzeugs, die laterale Richtung vorzugsweise in etwa oder genau parallel zu einer Querachse des Kraftfahrzeugs. Die horizontale Richtung wiederum verläuft vorzugsweise in etwa oder genau parallel zu der Längsachse des Kraftfahrzeugs. Die vertikale Richtung, die laterale Richtung und die horizontale Richtung stehen jeweils senkrecht aufeinander.
Die vertikale Richtung und die laterale Richtung liegen in der gedachten Ebene, in welcher die Lufteintrittsöffnung vollständig angeordnet ist beziehungsweise welche die Lufteintrittsöffnung vollständig in sich aufnimmt. Beispielsweise schneidet also die gedachte Ebene die Lufteinblasöffnung, insbesondere durchgehend und ununterbrochen. Bevorzugt verläuft die gedachte Ebene durch die Luftsammelkammer, nämlich auf gegenüberliegenden Seiten des Luftführungsraums beziehungsweise der Lufteintrittsöffnung. In jedem Fall ist die Lufteintrittsöffnung von dem Kühlergehäuse begrenzt, nämlich von dem von dem Kühlergehäuse ausgebildeten Rand.
Um die besonders kompakte Ausgestaltung der Kühlervorrichtung zu erzielen, weist die Lufteintrittsöffnung in der vertikalen Richtung kleinere Abmessungen auf als in der lateralen Richtung. In anderen Worten ist eine Breite der Lufteintrittsöffnung größer als eine Höhe der Lufteintrittsöffnung. Beispielsweise erstreckt sich die Lufteintrittsöffnung über mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 % oder mindestens 80 % einer Breite des Kraftfahrzeugs. Die Höhe der Lufteintrittsöffnung entspricht hingegen beispielsweise höchstens 15 %, höchstens 10 %, höchstens 7,5 % oder höchstens 5 % der Höhe des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise ist die Breite der Lufteintrittsöffnung um einen Faktor von mindestens 3, mindestens 4 oder mindestens 5 größer als die Höhe der Lufteintrittsöffnung. Hierdurch wird ein effizientes Zuführen der Kühlluft zu dem Wärmeübertrager bei gleichzeitig kompakter Bauform der Kühlervorrichtung erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Luftführungsraum in einer senkrecht auf der vertikalen Richtung und der lateralen Richtung stehenden horizontalen Richtung Abmessungen aufweist, die größer sind als die Abmessungen der Lufteintrittsöffnung in der vertikalen Richtung. Die Abmessungen in der vertikalen Richtung werden auch als Höhe, die Abmessungen in der lateralen Richtung als Breite und die Abmessungen in der horizontalen Richtung als Länge bezeichnet. Unter der Länge des Luftführungsraums ist beispielsweise seine Erstreckung in horizontaler Richtung ausgehend von der Lufteintrittsöffnung bis hin zu der Luftaustrittsöffnung, insbesondere bis hin zu einem der Lufteintrittsöffnung abgewandten Ende der Luftaustrittsöffnung, zu verstehen.
Beispielsweise entspricht die Länge der größten Länge des Luftführungsraums über seine Höhe und seine Breite hinweg. Die Länge des Luftführungsraums ist zumindest größer als seine Höhe. Zusätzlich kann die Länge des Luftführungsraums kleiner sein als seine Breite. Zusammengefasst bedeutet dies, dass die Breite des Luftführungsraums bevorzugt größer ist als seine Länge, welche wiederum bevorzugt größer ist als seine Höhe. Beispielsweise ist seine Länge um einen Faktor von mindestens 1,25, mindestens 1,5, mindestens 1,75 oder mindestens 2 größer als seine Höhe. Hierdurch wird die Verwendung eines hinreichend großen Wärmeübertragers ermöglicht, sodass das Kühlmittel mithilfe der Kühlluft besonders effektiv gekühlt werden kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Luftführungsraum in der vertikalen Richtung einerseits von einem Bodenelement und andererseits von einem Dachelement begrenzt ist, wobei die Luftaustrittsöffnung auf der der Lufteintrittsöffnung abgewandten Seite des Luftführungsraums von dem Bodenelement und dem Dachelement gemeinsam begrenzt ist. Das Bodenelement und das Dachelement verlaufen im Schnitt gesehen beispielsweise durchgehend gerade und parallel zueinander. Das Bodenelement und das Dachelement sind auf beiden Seiten über Wandelemente miteinander verbunden. Auf jeder Seite des Bodenelement und des Dachelements schließt sich insoweit eines der Wandelemente an sie an. Das Bodenelement, das Dachelement und die Wandelemente sind Bestandteil des Kühlergehäuses. Vorzugsweise sind sie einstückig und materialeinheitlich ausgestaltet.
Die Wandelemente sind voneinander beabstandet angeordnet und liegen auf gegenüberliegenden Seiten des Bodenelements und des Dachelements vor. Die Wandelemente begrenzen den Luftführungsraum auf gegenüberliegenden Seiten, sodass insgesamt der Luftführungsraum von dem Bodenelement, dem Dachelement und den Wandelementen begrenzt ist. Vorzugweise begrenzen das Bodenelement, das Dachelement und die Wandelemente die Lufteintrittsöffnung gemeinsam, wobei das Bodenelement und das Dachelement auf gegenüberliegenden Seiten der Lufteintrittsöffnung vorliegen. Ebenso liegen die Wandelemente auf gegenüberliegenden Seiten der Lufteintrittsöffnung vor.
Die Luftaustrittsöffnung wird von dem Bodenelement und dem Dachelement gemeinsam begrenzt. Beispielsweise weisen das Bodenelement und das Dachelement auf ihrer der Lufteintrittsöffnung abgewandten Seite jeweils ein freies Ende beziehungsweise eine freie Kante auf, wobei die freien Enden beziehungsweise die freien Kanten des Bodenelements und des Dachelements einen Rand der Luftaustrittsöffnung bilden. Zusätzlich kann die Luftaustrittsöffnung von den Wandelementen begrenzt sein. Die Luftaustrittsöffnung ist beispielsweise derart ausgerichtet, dass die Kühlluft in einer Richtung aus dem Luftführungsraum austritt, welche gegenüber einer Richtung, in welcher sie durch die Lufteintrittsöffnung in den Luftführungsraum eingetreten ist, angewinkelt ist. Der zwischen den beiden Richtungen vorliegende Winkel beträgt insoweit mehr als 0° und weniger als 180°. Beispielsweise beträgt er mindestens 15° und höchstens 45°. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Richtungen parallel zueinander ausgerichtet sind, sodass also die Luft parallel zu der Richtung aus dem Lüftungsraum austritt, in welcher es durch die Lufteintrittsöffnung in ihn eingetreten ist. Dies ermöglicht eine einfache und kompakte Ausgestaltung der Kühlervorrichtung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Dachelement in die von der Lufteintrittsöffnung abgewandte Richtung auf das Bodenelement zuläuft. Dies ist zumindest im Querschnitt der Fall. Die den Luftführungsraum durchtretende Kühlluft wird insoweit geodätisch gesehen nach unten umgelenkt, nämlich in Richtung des Bodenelements. Besonders bevorzugt verläuft das Bodenelement plan auf die Luftaustrittsöffnung zu, insbesondere abseits der Lufteintrittsöffnung. Da das Dachelement auf das Bodenelement zuläuft und hierzu in die von der Lufteintrittsöffnung abgewandte Richtung und auf die Lufteintrittsöffnung zugewandte Richtung gekrümmt ist, wird ein verlustarmes Umlenken der Kühlluft in Richtung eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eines Untergrunds erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Wärmeübertrager über mindestens ein Wärmeübertragungsrohr verfügt, das außenseitig zumindest eine Wärmeübertragungslamelle aufweist. Das Wärmeübertragungsrohr dient dem Führen des Kühlmittels und seinem strömungstechnischen Separieren von der Kühlluft. Während eines Betriebs der Kühlervorrichtung wird das Kühlmittel zumindest zeitweise durch das Wärmeübertragungsrohr gefördert, während das Wärmeübertragungsrohr von der Kühlluft umströmt ist. Entsprechend wird Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Kühlluft übertragen.
Zur Oberflächenvergrößerung weist das Wärmeübertragungsrohr die zumindest eine Wärmeübertragungslamelle auf, welche in radialer Richtung über einen Grundkörper des Wärmeübertragungsrohrs übersteht. Die Wärmeübertragungslamelle ist beispielsweise nachträglich auf den Grundkörper aufgebracht, beispielsweise durch 3-D Druck oder dergleichen. Besonders bevorzugt verfügt das Wärmeübertragungsrohr über eine Vielzahl von Wärmeübertragungslamellen, welche in Umfangsrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind. Mittels der Wärmeübertragungslamelle wird eine Oberflächenvergrößerung des Wärmeübertragungsrohrs derart erzielt, sodass bei einem Überströmen des Wärmeübertragungsrohrs und mithin der zumindest einen Wärmeübertragungslamelle durch die Kühlluft ein besonders hoher Wärmeübergangskoeffizient erzielt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Kühlervorrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Kühlervorrichtung ein Kühlergehäuse und einen in dem Kühlergehäuse vorliegenden Luftführungsraum aufweist, der über eine von dem Kühlergehäuse begrenzte Lufteintrittsöffnung zum Einlass von Kühlluft aus einer Außenumgebung der Kühlervorrichtung und eine von dem Kühlergehäuse begrenzte Luftaustrittsöffnung zum Austritt der Kühlluft aufweist und in dem mindestens ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Kühlluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftfördereinrichtung, mittels welcher zumindest zeitweise Kühlluft durch den Luftführungsraum gefördert wird.
Dabei ist vorgesehen, dass die Luftfördereinrichtung eine außerhalb des Luftführungsraums angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung separate weitere Lufteintrittsöffnung aufweist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöffnung abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung an den Luftführungsraum strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei zumindest zeitweise mittels der Luftfördereinrichtung Kühlluft durch die Lufteinblasöffnung in den Luftführungsraum eingebracht wird, insbesondere während Kühlluft durch die Lufteintrittsöffnung in den Luftführungsraum eintritt.
Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Kühlervorrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Kühlervorrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass auf diese verwiesen wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer mittels eines Kühlmittels kühlbaren Einrichtung und einer Kühlervorrichtung zur Kühlung des Kühlmittels, insbesondere einer Kühlervorrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Kühlervorrichtung ein Kühlergehäuse und einen in dem Kühlergehäuse vorliegenden Luftführungsraum aufweist, der über eine von dem Kühlergehäuse begrenzte Lufteintrittsöffnung zum Einlass von Kühlluft aus einer Außenumgebung der Kühlervorrichtung und eine von dem Kühlergehäuse begrenzte Luftaustrittsöffnung zum Austritt der Kühlluft aufweist und in dem mindestens ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Kühlluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftfördereinrichtung zur Förderung der Kühlluft durch den Luftführungsraum.
Dabei ist vorgesehen, dass die Luftfördereinrichtung eine außerhalb des Luftführungsraums angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung separate weitere Lufteintrittsöffnung aufweist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöffnung abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung an den Luftführungsraum strömungstechnisch angeschlossen ist.
Erneut wird hinsichtlich der Vorteile und möglicher vorteilhafter Weiterbildungen auf die weiteren Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung hingewiesen. Die mittels des Kühlmittels kühlbare Einrichtung entspricht der bereits erwähnte zu kühlenden Einrichtung. Sie kann zum Beispiel das Antriebsaggregat oder eine von diesem verschiedene Einrichtung sein, insbesondere ein Energiespeicher oder dergleichen.
Ebenso betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung und/oder einer Kühlervorrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung.
Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

Figur eine schematische Darstellung einer Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Kühlervorrichtung 1 zur Kühlung eines Kühlmittels. Die Kühlervorrichtung 1 ist beispielsweise Bestandteil einer Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise des Kraftfahrzeugs. Die Antriebseinrichtung verfügt zusätzlich zu der Kühlervorrichtung 1 über ein Antriebsaggregat, welchem zum Temperieren zumindest zeitweise das Kühlmittel zugeführt wird. Nachfolgend wird das Kühlmittel mithilfe der Kühlervorrichtung 1 gekühlt. Hierzu wird es einem Wärmeübertrager 2 zugeführt, welcher von Kühlluft aus einer Außenumgebung 3 der Kühlervorrichtung 1 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs angeströmt beziehungsweise durchströmt wird.
Der Wärmeübertrager weist wenigstens ein Wärmeübertragungsrohr 4 auf. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 4 vor, von welchen lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind. Das Wärmeübertragungsrohr 4 ist bevorzugt mit einer außenseitig an ihm angeordneten Wärmeübertragungslamelle versehen, um seine effektive Oberfläche für die Verbesserung des Wärmeübergangs zu erhöhen.
Der Wärmeübertrager 2 ist in einem Luftführungsraum 5 angeordnet, welcher einerseits eine Lufteintrittsöffnung 6 und andererseits eine Luftaustrittsöffnung 7 aufweist. Der Luftführungsraum 5 ist in einem Kühlergehäuse 19 ausgebildet, das auch die Lufteintrittsöffnung 6 und die Luftaustrittsöffnung 7 begrenzt. Hierbei bildet das Kühlergehäuse 19 einen die Lufteintrittsöffnung 6 begrenzenden Rand und einen die Luftaustrittsöffnung 7 begrenzenden Rand. Die Ränder umgreifen beziehungsweise begrenzen die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung 7 vollständig und ununterbrochen. Das Kühlergehäuse 19 verfügt über ein Bodenelement 20 und ein Dachelement 21, die den Luftführungsraum 5 bei bestimmungsgemäßer Anordnung der Kühlervorrichtung 1 nach oben und nach unten begrenzen. Seitlich ist der Luftführungsraum 5 von Wandelementen 22 des Kühlergehäuses 19 begrenzt.
Das Bodenelement 20, das Dachelement 21 und die Wandelemente 22 begrenzen gemeinsam die Lufteintrittsöffnung 6. Die Luftaustrittsöffnung 7 ist zumindest von dem Bodenelement 20 und dem Dachelement 21 begrenzt, zusätzlich können auch die Wandelemente 22 eine Begrenzung der Luftaustrittsöffnung 7 bewirken. Die Wandelemente 22 sind beispielsweise gekrümmt ausgebildet, insbesondere weisen sie eine bogenförmige Gestalt auf. Das Kühlergehäuse 19 separiert den Luftführungsraum 5 von der Außenumgebung 3. Der Luftführungsraum ist hierbei sowohl über die Lufteintrittsöffnung 6 als auch über die Luftaustrittsöffnung 7 an die Außenumgebung 3 strömungstechnisch angeschlossen.
Während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs in Richtung des Pfeils 8 wird ein Fahrtwind induziert, welcher die Kühlluft in Richtung der Pfeile 9 durch die Lufteintrittsöffnung 6 in den Luftführungsraum 5, durch den Luftführungsraum 5 hindurch und durch die Luftaustrittsöffnung 7 aus dem Luftführungsraum 5 herausdrängt. Hierbei wird der Wärmeübertrager 2 von der Kühlluft angeströmt beziehungsweise überströmt. Zusätzlich zu dem Wärmeübertrager 2 kann ein weiterer Wärmeübertrager 10 in dem Luftführungsraum 5 angeordnet sein. Der weitere Wärmeübertrager 10 ist beispielsweise als Kondensator oder dergleichen ausgebildet.
Um zusätzlich zu der durch den Fahrtwind geförderten Kühlluft Kühlluft durch den Luftführungsraum 5 zu fördern, weist die Kühlervorrichtung 1 eine Luftfördereinrichtung 11 auf. Diese verfügt über eine weitere Lufteintrittsöffnung 12, welche von der Lufteintrittsöffnung 6 beabstandet und außerhalb des Luftführungsraums 5 angeordnet ist. Beispielsweise liegt die Lufteintrittsöffnung 12 parallel zu der Lufteintrittsöffnung 6 vor oder ist mit dieser in einer gemeinsamen gedachten Ebene angeordnet. Auch über die weitere Lufteintrittsöffnung 12 ist der Luftführungsraum 5 an die Außenumgebung 3 strömungstechnisch angeschlossen.
Die Luftfördereinrichtung 11 ist als Radialfördereinrichtung ausgestaltet und verfügt insoweit über einen Radialimpeller 13. Mithilfe des Radialimpellers 13, welcher unter Verwendung eines Motors 14 angetrieben wird, wird Kühlluft aus der Außenumgebung 3 unter Umgehung des Luftführungsraums 5 angesaugt, nämlich in Richtung des Pfeils 15. Diese Kühlluft wird einer Luftsammelkammer 16 zugeführt, welche bevorzugt den Luftführungsraum 5 vollständig und durchgehend umgreift, insbesondere in einer gedachten Ebene. Beispielsweise umgreift die Luftsammelkammer 16, wie in dem hier dargestellten Ausgangsbeispiel, die Lufteintrittsöffnung 6.
Die Luftsammelkammer 16 weist eine Lufteinblasöffnung 17 auf, welche schlitzartig ausgebildet ist. Über die Lufteinblasöffnung 17 steht die Luftfördereinrichtung 11 in Strömungsverbindung mit dem Luftführungsraum 5. Während eines Betriebs der Luftfördereinrichtung 11 wird die mit ihrer Hilfe geförderte Kühlluft durch die Luftsammelkammer 16 und die Lufteinblasöffnung 17 in den Luftführungsraum 5 eingebracht, nämlich zusätzlich zu derjenigen Kühlluft, welche bereits durch den Fahrtwind durch die Lufteintrittsöffnung 6 in den Luftführungsraum 5 eingetreten ist. Die Kühlluft durchströmt nachfolgend den Luftführungsraum 5 und tritt durch die Luftaustrittsöffnung 7 wieder aus ihm aus, nämlich nach einem Durchlaufen beziehungsweise Überströmen des Wärmeübertragers 2 und/oder des weiteren Wärmeübertragers 10. Das Einbringen der Kühlluft durch die Lufteinblasöffnung 17 erfolgt gemäß der Pfeile 18, von welchen lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind.
Es ist erkennbar, dass die Lufteintrittsöffnung 6 eine Breite aufweist, welche deutlich größer ist als ihre Höhe. Zudem ist die Breite größer als eine Länge des Luftführungsraums 5. Bevorzugt ist die Länge des Luftführungsraums 5 zudem größer als die Höhe der Lufteintrittsöffnung 6. Dies wird durch die Luftfördereinrichtung 11 ermöglicht, da mittels dieser ein hinreichender Differenzdruck über den Luftführungsraum 5 hinweg aufgebaut werden kann, um die Kühlluft effektiv durch ihn hindurch zu fördern. Entsprechend ist eine äußerst kompakte Ausgestaltung der Kühlervorrichtung 1 realisiert.
Bezugszeichenliste

1: Kühlervorrichtung
2: Wärmeübertrager
3: Außenumgebung
4: Wärmeübertragungsrohr
5: Luftführungsraum
6: Lufteintrittsöffnung
7: Luftaustrittsöffnung
8: Pfeil
9: Pfeil
10: Wärmeübertrager
11: Luftfördereinrichtung
12: Lufteintrittsöffnung
13: Radialimpeller
14: Motor
15: Pfeil
16: Luftsammelkammer
17: Lufteinblasöffnung
18: Pfeil
19: Kühlergehäuse
20: Bodenelement
21: Dachelement
22: Wandelement

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

DE 102013011519 A1 [0002]
WO 2020/058608 A1 [0003]

Claims

Kühlervorrichtung (1) zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kühlergehäuse (19) und einem in dem Kühlergehäuse (19) vorliegenden Luftführungsraum (5), der eine von dem Kühlergehäuse (19) begrenzte Lufteintrittsöffnung zum Einlass von Kühlluft aus einer Außenumgebung (3) der Kühlervorrichtung (1) und eine von dem Kühlergehäuse (19) begrenzte Luftaustrittsöffnung (7) zum Austritt der Kühlluft aufweist und in dem mindestens ein Wärmeübertrager (2) angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Kühlluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftfördereinrichtung (11) zur Förderung der Kühlluft durch den Luftführungsraum (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (11) eine außerhalb des Luftführungsraums (5) angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung (6) separate weitere Lufteintrittsöffnung (12) aufweist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöffnung (12) abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum (5) zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung (17) an den Luftführungsraum (5) strömungstechnisch angeschlossen ist.
Kühlervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (11) über eine in dem Kühlergehäuse (19) als Ringkammer ausgebildete Luftsammelkammer (16) an die Lufteinblasöffnung (17) strömungstechnisch angeschlossen ist.
Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftsammelkammer (16) und/oder die Lufteinblasöffnung (17) den Luftführungsraum (5) vollständig und ununterbrochen umgreifen.
Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (11) eine Radialfördereinrichtung oder mehrere beabstandet voneinander angeordnete Radialfördereinrichtungen aufweist.
Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteintrittsöffnung (6) in einer vertikalen Richtung kleinere Abmessungen aufweist als in einer senkrecht auf der vertikalen Richtung stehenden lateralen Richtung, wobei sowohl die vertikale Richtung als auch die laterale Richtung in einer gedachten Ebene angeordnet sind, in welcher die Lufteintrittsöffnung (6) vollständig angeordnet ist.
Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungsraum (5) in einer senkrecht auf der vertikalen Richtung und der lateralen Richtung stehenden horizontalen Richtung Abmessungen aufweist, die größer sind als die Abmessungen der Lufteintrittsöffnung (6) in der vertikalen Richtung.
Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungsraum (5) in der vertikalen Richtung einerseits von einem Bodenelement (20) und andererseits von einem Dachelement (21) begrenzt ist, wobei die Luftaustrittsöffnung (7) auf der der Lufteintrittsöffnung (6) abgewandten Seite des Luftführungsraums (5) von dem Bodenelement (20) und dem Dachelement (21) gemeinsam begrenzt ist.
Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (2) über mindestens ein Wärmeübertragungsrohr (4) verfügt, das außenseitig zumindest eine Wärmeübertragungslamelle aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer Kühlervorrichtung (1) zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Kühlervorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlervorrichtung (1) ein Kühlergehäuse (19) und einen in dem Kühlergehäuse (19) vorliegenden Luftführungsraum (5) aufweist, der über eine von dem Kühlergehäuse (19) begrenzte Lufteintrittsöffnung (6) zum Einlass von Kühlluft aus einer Au-ßenumgebung (3) der Kühlervorrichtung (1) und eine von dem Kühlergehäuse (19) begrenzte Luftaustrittsöffnung (7) zum Austritt der Kühlluft aufweist und in dem mindestens ein Wärmeübertrager (2) angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Kühlluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftfördereinrichtung (11), mittels welcher zumindest zeitweise Kühlluft durch den Luftführungsraum (5) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (11) eine außerhalb des Luftführungsraums (5) angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung (6) separate weitere Lufteintrittsöffnung (12) aufweist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöffnung (12) abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum (5) zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung (17) an den Luftführungsraum (5) strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei zumindest zeitweise mittels der Luftfördereinrichtung (11) Kühlluft durch die Lufteinblasöffnung (17) in den Luftführungsraum (5) eingebracht wird.
Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer mittels eines Kühlmittels kühlbaren Einrichtung und einer Kühlervorrichtung (1) zur Kühlung des Kühlmittels, insbesondere einer Kühlervorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlervorrichtung (1) ein Kühlergehäuse (19) und einen in dem Kühlergehäuse (19) vorliegenden Luftführungsraum (5) aufweist, der über eine von dem Kühlergehäuse (19) begrenzte Lufteintrittsöffnung (6) zum Einlass von Kühlluft aus einer Außenumgebung (3) der Kühlervorrichtung (1) und eine von dem Kühlergehäuse (19) begrenzte Luftaustrittsöffnung (7) zum Austritt der Kühlluft aufweist und in dem mindestens ein Wärmeübertrager (2) angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Kühlluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftfördereinrichtung (11) zur Förderung der Kühlluft durch den Luftführungsraum (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (11) eine außerhalb des Luftführungsraums (5) angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung (6) separate weitere Lufteintrittsöffnung (12) aufweist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöffnung (12) abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum (5) zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung (17) an den Luftführungsraum (5) strömungstechnisch angeschlossen ist.