DE10209237B4 - Air-cooled front cooler module - Google Patents
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Abstract
Luftgekühltes Frontkühlermodul
(20) für
ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine,
mit
einem oder mehreren Wärmetauschern
(21, 22, 23) mit Kühlernetzen
(24) mit Rohren (25), die von einem oder mehreren Kühlmedien
(LM) durchströmt und außen von Kühlluft (LA)
angeströmt
werden,
mit einem oder mehreren Fahrzeugelementen (13) im Weg der
Kühlluft
(LA) zum Frontkühlermodul (20), und
mit
einem oder mehreren Lüftern
(30) mit Lüfterantrieb (31),
dadurch
gekennzeichnet,
dass die Rohre (25) mindestens eines der Kühlernetze
(24) den Bereich hinter einem Stoßfänger (13) im Weg der Kühlluft (LA) aussparen.Air-cooled front radiator module (20) for a motor vehicle having an internal combustion engine,
with one or more heat exchangers (21, 22, 23) with cooler networks (24) with tubes (25) through which one or more cooling media (L M ) flows and outside of which cooling air (L A ) flows;
with one or more vehicle elements (13) in the path of the cooling air (L A ) to the front radiator module (20), and
with one or more fans (30) with fan drive (31),
characterized,
that the tubes (25) of at least one of the cooling networks (24) omit the area behind a bumper (13) in the path of the cooling air (L A ).
Description
Die Erfindung betrifft ein luftgekühltes Frontkühlermodul für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine, einem oder mehreren Wärmetauschern mit Kühlernetzen mit Rohren, die von einem oder mehreren Kühlmedien durchströmt und außen von Kühlluft angeströmt werden, mit einem oder mehreren Fahrzeugelementen im Weg der Kühlluft zum Frontkühlermodul, und mit einem oder mehreren Lüftern mit Lüfterantrieb.The The invention relates to an air-cooled Front radiator module for a Motor vehicle with an internal combustion engine, one or more heat exchangers with radiator grids with pipes that flows through one or more cooling media and outside of cooling air flows against be with one or more vehicle elements in the path of the cooling air for Front radiator module, and with one or more fans with fan drive.
Kraftfahrzeuge besitzen üblicherweise Verbrennungskraftmaschinen, die auch gekühlt werden müssen. Dabei geht es um die Kühlung des Kühlmittels selbst, aber auch um die Ladeluft. Zunehmend müssen Kraftfahrzeuge auch mit Klimakondensatoren ausgerüstet werden. Zweckmäßig baut man diese Kühlung in Form von Frontkühlermodulen auf, die direkt hinter der Frontpartie des Fahrzeugs angeordnet sind, wo sie also dem Fahrwind ausgesetzt sind. Man versucht, die Kühler möglichst kompakt und mit geringen Außenabmessungen aufzubauen, weil der Platz im unmittelbar dahinter liegenden Motorraum zunehmend knapper wird, da immer mehr und auch immer größere Aggregate dort mit zunehmender Technologie und zunehmenden Ansprüchen aufgebaut werden müssen.motor vehicles usually own Internal combustion engines, which also have to be cooled. there it's about cooling of the coolant itself, but also about the charge air. Increasingly, motor vehicles also have to Air conditioning condensers equipped become. Expediently builds one this cooling in the form of front radiator modules placed on that just behind the front of the vehicle are where they are exposed to the driving wind. One tries, the cooler preferably compact and with small outer dimensions build up, because the space in the immediately behind engine compartment increasing is becoming scarcer, as more and more and larger units are there with increasing technology and increasing demands must be built.
Bei
Schwerlastkraftfahrzeugen wird in der
Für Personenkraftwagen mit ihren ganz anderen Abmessungen und Anforderungen im Bereich der Frontpartie ist diese Konzeption allerdings nicht geeignet.For passenger cars with their very different dimensions and requirements in the field of Front end, this conception is not suitable.
In
der
Die Frontpartie der Kraftfahrzeuge soll eine bestimmte gewünschte Stabilität aufweisen, um die Insassen im Fall einer Kollision zu schützen. Zugleich soll die Frontpartie des Kraftfahrzeuges aber auch nachgiebig bleiben, um auch das Verletzungsrisiko der Fußgänger im Fall eines Aufpralles möglichst gering zu halten. Es wird versucht, diesem Widerspruch durch Kompromisslösungen zu begegnen. Da die Frontkühlermodule nicht zur Stabilität des Vorderwagens des Kraftfahrzeugs beitragen, die Nachgiebigkeit der Knautschzone jedoch ungünstig beeinflussen, versucht man sie nach Möglichkeit aus dem unmittelbaren Deformationsbereich zu entfernen.The Front end of motor vehicles should have a certain desired stability, to protect the occupants in the event of a collision. At the same time, the front end of the motor vehicle but also remain compliant to the risk of injury of the Pedestrians in the Case of an impact as possible to keep low. It tries to counter this contradiction by compromise solutions to encounter. Because the front cooler modules not for stability contribute to the front end of the motor vehicle, the compliance the crumple zone but unfavorable If possible, you try them out of the immediate Deformation range to remove.
Außerdem möchte man die Öffnungen in der Frontpartie der Kraftfahrzeuge aus aerodynamischen und akustischen Gründen möglichst verkleinern. Sind diese Öffnungen (umgangssprachlich häufig als „Kühlergrill" bezeichnet) relativ groß, so erhöht sich auch der Luftwiderstand (cW-Wert) und auch der Geräuschpegel, der von dem Kraftfahrzeug verursacht wird, nimmt zu. Beide Effekte sind unerwünscht, sodass man diese Öffnungen tendenziell verkleinern möchte. Es werden also immer mehr und immer raum- und flächenschließende Fahrzeugelemente in den Weg der Kühlluft zu dem Frontkühlermodul gestellt, was die Kühlung natürlich beeinträchtigt.In addition, you want to minimize the openings in the front of the car for aerodynamic and acoustic reasons as possible. If these openings (colloquially often referred to as "grille") are relatively large, the air resistance (c W value) also increases and also the noise level caused by the motor vehicle increases, both of which are undesirable, so that these Thus, more and more space and space-closing vehicle elements are placed in the path of the cooling air to the front cooler module, which of course affects the cooling course.
In
der
Beide Tendenzen, einerseits die zunehmende Kompaktierung der Kühler und andererseits das Verstellen der Zuwege für den Fahrwind, erschweren den Aufbau von Kühlern. Zu bedenken ist ja, dass größere Motoren auch eine entsprechende Kühlung benötigen.Both tendencies, on the one hand the increasing compaction of the radiators and on the other hand the adjustment of the ways for the driving wind, make it difficult the construction of coolers. It should be remembered that larger engines also require appropriate cooling.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein luftgekühltes Frontkühlermodul für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, das trotz eines kompakten Aufbaus eine ausreichende Motorkühlung auch bei einem eingeschränkten Strömungsweg der Kühlluft sicherstellt.task The invention is therefore an air-cooled front cooler module for motor vehicles to provide sufficient, despite a compact design engine cooling even with a limited flow the cooling air ensures.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Frontkühlermodul dadurch gelöst, dass die Rohre mindestens eines der Kühlernetze den Bereich hinter einem Stoßfänger im Weg der Kühlluft aussparen.These Task is solved in a generic front cooler module in that the tubes of at least one of the grille nets the area behind a bumper in the Eliminate the path of cooling air.
Ganz besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Lüfterantrieb des Lüfters in wenigstens eines der Kühlernetze hineinragt.All It is particularly preferred if the fan drive of the fan in at least one of the grille nets protrudes.
Herkömmlich ist
bei Kompaktierungsversuchen im Stand der Technik meist versucht
worden, sich auf die äußeren Dimensionen
eines Kühlers
zu konzentrieren, also seine Abmessungen irgendwie zu verkleinern,
ohne seine Funktion dabei zu gefährden.
Die
Erfindungsgemäß wird nun aber nicht an den äußeren Dimensionen etwas geändert, sondern genau das Gegenteil gemacht: Es wird im Regelfall praktisch der zentrale, mittlere Bereich eines Kühlernetzes, zumindest desjenigen Kühlernetzes, das dem Lüfterrad am nächsten liegt, einfach ausgespart. Es entsteht praktisch ein "Kühler mit mittigem Loch". Die äußeren Abmessungen (Breite, Länge, Höhe) bleiben im Wesentlichen unverändert.According to the invention will now but not on the outer dimensions something changed, but just done the opposite: it is usually practical the central, central area of a radiator network, at least of that Radiator network, that the fan wheel the next lies, just omitted. It practically creates a "cooler with a central hole". The outer dimensions (Wide length, Height) remain essentially unchanged.
So kann der Lüfterantrieb, der sich bisher in ungewünschter Form in den Motorraum hineinerstrecken musste, genau in diesen freiwerdenden Bereich praktisch im Inneren des Frontkühlermoduls hineingelegt werden, so dass der Lüfterantrieb nun stark und kostengünstig ausgeführt werden kann, was die Kühlleistung weiter verbessert.So can the fan drive, so far in unwanted Form had to go into the engine compartment, exactly in this released Area practically inside the front cooler module, so the fan drive now strong and inexpensive accomplished can be what the cooling power further improved.
Auch das Lüfterrad selbst kann jetzt sehr nah am Kühlernetz platziert werden. Auf die Lüfterhutze dagegen, die bisher erforderlich war, kann jetzt komplett verzichtet werden, was die bisher stattfindende Behinderung der Abströmung beim Fahrtwindbetrieb vermeidet, und zu einer weiteren Verbesserung der Kühlleistung führt.Also the fan wheel even now can be very close to the radiator network to be placed. On the fan guard, on the other hand, which was previously required, can now be completely dispensed with what the hitherto held obstruction of the outflow at Wind-wind operation avoids, and to further improve the cooling performance leads.
Der Ansatz führt überraschend zum Erfolg: Obwohl jetzt Teilbereiche des Kühlernetzes im Vergleich zum Stand der Technik einfach fortfallen oder nicht mehr so gleichmäßig aufgebaut sind wie bisher, entstehen deutliche Vorteile für die Bautiefe des kompletten Frontkühlermoduls. Mehrere Zentimeter Platz in Richtung der Fahrzeuglängsachse werden gewonnen. Dem stehen durch den Fortfall beziehungsweise die geänderte Führung der Rohre eines Kühlernetzes geringe Verluste an Kapazität des Wärmetauschers entgegen, die insbesondere bei im Folgenden noch erörterten Ausführungsformen zu vernachlässigen sind, verglichen mit den erzielbaren Vorteilen.Of the Approach leads to surprising to success: Although now parts of the radiator network compared to State of the art simply fall away or no longer built so evenly are as before, significant advantages for the overall depth of the complete Front radiator module. Several inches of space in the direction of the vehicle's longitudinal axis be won. The stand by the departure or the modified guide the pipes of a radiator network low Losses in capacity the heat exchanger, in particular in the embodiments discussed below are negligible, compared with the achievable advantages.
In die entstehenden Aussparungen können außerdem noch andere Aggregate integriert werden, die bisher ungünstig geformt innerhalb des Motorraums angeordnet werden mussten.In the resulting recesses can also Other units are integrated, which previously formed unfavorable had to be arranged inside the engine compartment.
Der Kühler wird genau dort außer Funktion gestellt, wo er ohnehin seinen geringsten Wirkungsgrad hat, nämlich in demjenigen Abschnitt des Kühlers, der von dem Stoßfänger oder anderen Fahrzeugelementen völlig verdeckt ist und daher mangels Fahrwind nur durch freie Konvektion zum Kühleffekt beiträgt. Dies geschieht, indem die Aussparung für den Lüfterantrieb im Windschatten eines Stoßfängers oder von anderen Fahrzeugelementen liegt.Of the cooler is exactly there except Function set, where he anyway his lowest efficiency has, namely in that section of the radiator, that of the bumper or completely different vehicle elements is covered and therefore lack of driving wind only by free convection contributes to the cooling effect. This happens by the recess for the fan drive in the lee a bumper or from other vehicle elements.
Insbesondere aber ist der freiwerdende Raum in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besonders sinnvoll zu nutzen.Especially but is the space released in preferred embodiments to use the invention particularly useful.
Auch dann, wenn bei einem Kraftfahrzeug andere Fahrzeugelemente im Weg der Kühlluft zum Frontkühlermodul angeordnet sind, können bevorzugt die Rohre genau den Bereich hinter den Fahrzeugelementen aussparen.Also when in a motor vehicle other vehicle elements in the way the cooling air to the front cooler module are arranged the tubes prefer exactly the area behind the vehicle elements avoiding.
Zu den Fahrzeugelementen im Weg der Kühlluft, die die homogene Anströmung des Frontkühlermoduls beeinträchtigen, also gewissermaßen zu den Vorbauten vor dem Kühler zählt vor allem, aber nicht ausschließlich der Stoßfänger.To the vehicle elements in the path of the cooling air, the homogeneous flow of the Front radiator module affect so to speak the stems in front of the radiator counts everything, but not exclusively the bumper.
Es stellt sich dabei heraus, dass die jetzt homogenere Kühlung die ungünstigen Mischeffekte sonst unterschiedlich gekühlten Kühlmediums in den Sammlern drastisch reduziert und damit den Wirkungsgrad verbessert, zumal ein besserer Wärmestrom trotz der kürzeren Verweildauer des Kühlmediums an den Außenflächen zu beobachten ist.It turns out that the now more homogeneous cooling the unfavorable Mixing effects otherwise differently cooled cooling medium in the collectors drastically reduces and thus improves the efficiency, especially as a better heat flow despite the shorter Dwell time of the cooling medium on the outside surfaces too is watching.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie eine Aussparung für den Lüfterantrieb innerhalb des Kühlers realisiert werden kann. Bevorzugt ist es dabei, wenn bei einem wie sonst üblich aufgebauten Kühlernetz einige nebeneinander liegende der horizontal verlaufenden Rohre weggelassen werden.It There are several ways like a recess for the fan drive realized inside the cooler can be. It is preferred in this case if constructed as usual Cooler network some side by side of the horizontally extending tubes omitted become.
Alternativ
ist es aber auch möglich,
die Rohre in bestimmten mittleren Bereichen zusammenzudrängen, also
vom Rand zur Mitte hin gleichmäßig oder
geeignet in Stufen oder Kurven ansteigen und/oder absteigen zu lassen,
so dass sich in den dadurch größer gewordenen
Abständen
zwischen den Rohren eine Aussparung bildet. Weniger geeignet wäre demgegenüber ein
technischer Aufbau, wie er zu einem ganz anderen Zweck in der
Technisch besteht eine weitere Möglichkeit auch darin, dass eines der Kühlernetze aus zwei Teilnetzen aufgebaut ist, die übereinander angeordnet sind und voneinander einen Abstand aufweisen. Zwischen diesen beiden Teilen des Kühlernetzes befindet sich dann wiederum die Aussparung für den Lüfterantrieb. Die beiden Teile des Kühlernetzes können praktisch unabhängig sein und jeweils für sich ein eigenes Kühlernetz bilden. Die Anschlüsse dieser beiden Teile des Kühlernetzes sollten allerdings geeignet koordiniert werden, damit sie gemeinsam noch die Funktionsfähigkeit dieses Gesamt-Kühlernetzes sicherstellen können.Technically There is another possibility in that one of the grille nets is constructed of two subnetworks, which are arranged one above the other and have a distance from each other. Between these two Split the radiator network then again is the recess for the fan drive. The two parts the radiator network can be practical independently be and for each a private radiator network form. The connections these two parts of the radiator network However, they should be properly coordinated to work together still the functionality make sure of this total radiator network can.
Diese beiden Teilnetze müssen nicht unbedingt gleichgroß sein. Durch verschieden große Teilnetze lässt sich auch eine nicht exakt zentrale, aber noch im mittleren Bereich des Kühlernetzes befindliche Aussparung erzielen.These both subnets need not necessarily the same size. By different sized Subnets leaves also a not exactly central, but still in the middle range the radiator network achieve existing recess.
Die Erfindung ist sowohl bei Frontkühlermodulen anwendbar, die als mehrschichtiger Aufbau aus mehreren Kühlernetzen konzipiert sind, als auch bei Frontkühlermodulen, in denen die einzelnen Kühlernetze zusammengefasst sind, also bei sogenannten Monoblocks.The Invention is both in front cooler modules applicable as a multi-layered construction of several radiator networks are designed as well as in front cooler modules, in which the individual cooling cores are summarized, so in so-called monoblocks.
Bevorzugt werden die Kühlermodule mit ihren Kühlernetzen schichtförmig senkrecht zur Kühlluft angeordnet. Dies bedeutet, dass die Kühlung nach dem Kreuzstromprinzip erfolgt, also die Kühlluft senkrecht zu dem Kühlmedium in den Kühlernetzen strömt. In erster Näherung ist die Strömungsrichtung der Kühlluft parallel zum Fahrwind, es sind aber auch je nach konkretem Aufbau des Kraftfahrzeugs beziehungsweise des Vorderwagens Winkel von etwa 20° abhängig von der Bewegungsrichtung möglich.Prefers become the cooler modules with their radiator grids stratified perpendicular to the cooling air arranged. This means that the cooling according to the cross-flow principle takes place, so the cooling air vertically to the cooling medium flows in the radiator networks. First approximation is the flow direction of cooling air parallel to the driving wind, but it also depends on the concrete structure of the motor vehicle or the front car angle of about 20 ° depending on the direction of movement possible.
Bevorzugt ist es außerdem, wenn der Strömungswiderstand des Frontkühlermoduls für die Kühlluft über die vom Lüfterrad überstrichene Fläche durch den Einsatz einer luftdurchlässigen Blende annähernd konstant bleibt.Prefers it is also if the flow resistance of the front cooler module for the cooling air over the swept by the fan Surface through the use of an air-permeable Approximate aperture remains constant.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further preferred embodiments can be found in the dependent claims.
Im Folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:in the Below is an embodiment of the invention with reference to the drawing described in more detail. Show it:
Die
in
Das
Fahrzeug würde
sich nach links bewegen. Dort ist daher schematisch ein Stoßfänger
Der
Stoßfänger
Diese
Kühlluft
LA strömt
nun auf ein Frontkühlermodul
Nicht jedes Fahrzeug besitzt alle diese Elemente, es können aber auch weitere hinzukommen.Not every vehicle has all these elements, but others can be added as well.
In
der dargestellten Ausführungsform
weist das Frontkühlermodul
Der
Lüfter
Jede
einzelne Schicht, also beispielsweise der Klimakondensator
Für den Ladeluftkühler
Der Wärmetransport zwischen der Kühlluft LA und den Kühlmedien LM geschieht hauptsächlich auf dem Weg der freien und der erzwungenen Konvektion, die Wärmestrahlung hat demgegenüber nur einen geringen Anteil.The heat transfer between the cooling air L A and the cooling media L M takes place mainly on the way of free and forced convection, the heat radiation has in contrast only a small proportion.
Hinter
der Sandwichanordnung der verschiedenen Wärmetauscher
Anders
als im Stand der Technik ist jedoch gerade genau der Bereich hinter
dem Stoßfänger
Dies
sind diejenigen Wärmetauscher,
die dem Lüfter
Natürlich wird
dadurch auf den Kühleffekt
in diesem Bereich in diesen beiden Kühlernetzen
Ein
Blick auf
Ein
erneuter Blick jetzt wieder auf
Hierzu
bietet es sich – wie
auch in der
Bei
einer Anordnung gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung ist aber die Länge
der Antriebseinheit
Durch
den freigewordenen Platz im Inneren der Wärmetauscher kann also gleichzeitig
der Lüfter
Das
Lüfterrad
Um
die Erfindung weiter zu optimieren, wird zur Erzielung einer besseren
Durchströmung
der einzelnen Wärmetauscher
eine Dichtung
Da
der Lüfter
Dies
ermöglicht
auch eine bessere Druckverteilung zwischen dem Kühlernetz und dem Lüfterrad
Ein
relativ nah an das inhomogene Kühlernetz
Die
Blende
Das
Frontkühlermodul
- 1010
- Karosseriebody
- 1111
- Fahrzeugbodenvehicle floor
- 1212
- MotorhaubeEngine Hood
- 1313
- Stoßfängerbumper
- 1414
- Versteifung des Stoßfängersstiffening of the bumper
- 1515
- Spoilerspoiler
- 1616
- Lüftungsgitterventilation grille
- 2020
- FrontkühlermodulFront radiator module
- 2121
- Klimakondensatorair-conditioning condenser
- 2222
- LadeluftkühlerIntercooler
- 2323
- KühlmittelkühlerCoolant radiator
- 2424
- Kühlernetzradiator core
- 2525
- RohreTube
- 2626
- Sammlercollector
- 2727
- Dichtungenseals
- 3030
- LüfterFan
- 3131
- Lüfterantriebfan drive
- 3232
- Lüfterradfan
- 4040
- Blendecover
- LA L A
- Kühlluftcooling air
- LM L M
- Kühlmediumcooling medium
Claims (13)
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
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