DE19506475A1

DE19506475A1 - Verfahren zur Beeinflussung des Kühlluftstromes durch den Motorraum eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE19506475A1
Application number: DE19506475A
Authority: DE
Inventors: Karsten Dipl Ing Michels
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1995-09-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beeinflussung des Kühlluftstromes durch den Motorraum eines Kraftfahrzeuges, bei dem die Kühlluftströmung durch die Fahrgeschwindigkeit und einen Kühlluftventilator bewirkt wird.

Kraftfahrzeuge sind üblicherweise zur Zuführung von Kühlluft an die zu kühlenden Partien des Verbrennungsmotors bzw. seiner Kühleinrichtungen an der Fahrzeugfront mit Lufteintrittsöffnun gen versehen, hinter denen ein Kühler und gegebenenfalls ein Kondensator angeordnet ist. Die Kühlluftströmung wird dabei in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit und gegebenenfalls eines je nach Temperatur des Kühlmittels geschalteten und die Luft strömung unterstützenden Kühlluftventilators bewirkt. Während der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors wird bei dieser Ein richtung der von der Fahrgeschwindigkeit abhängige und bei per manent angetriebenen Kühlluftventilatoren auch vom Ventilator erzeugte Luftstrom ebenfalls über die im Normalbetrieb zu kühlenden Partien des Verbrennungsmotors geleitet, so daß seine Warmlaufphase entsprechend verlängert wird.

Aus den verschiedensten Veröffentlichungen sind Lösungen zur Verkürzung der Warmlaufzeit von Verbrennungsmotoren eines Kraftfahrzeuges bekannt. So beschreibt die Deutsche Offen legungsschrift DE 27 15 568 A1 eine Einrichtung zum Zuführen von Kühlluft über die zu kühlenden Partien eines Verbrennungs motors, bei der die Kühlluft über Luftzutrittsöffnungen an der Fahrzeugfront im Bereich eines durch den Fahrtwind erzeugten Staudruckes zugeführt wird und durch ein nach dem Kühler nach geschaltetes Gebläse unterstützt von einem Kühlluftleitsystem dem Verbrennungsmotor zugeführt wird. Zur Verringerung der Auf wärmzeit ist im Kühlluftleitsystem eine mechanische Sperrvor richtung angeordnet, die in Abhängigkeit der Motortemperatur gesteuert wird. Während der Warmlaufzeit des Verbrennungs motors, das heißt bis zum Erreichen einer vorgegebenen unteren Grenztemperatur bleibt die Sperrvorrichtung geschlossen und der Zutritt der Kühlluft auf den Verbrennungsmotor wird vermieden. Erst nach Erreichen der vorgeschriebenen Betriebstemperatur wird zur Verhinderung von Überhitzungen des Verbrennungsmotors die Sperrvorrichtung voll oder teilweise geöffnet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Kühlluftstrom durch den Motorraum eines Kraftfahrzeuges ohne zusätzliche mechanische Sperrvorrichtungen in den Kühlluftleitsystemen, wie Klappen oder Jalousien, insbesondere während der Warmlaufzeit, aber auch während des normalen Fahrbetriebes, auf einfache Wei se zu beeinflussen.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patenanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen dar gestellt.

Gemäß der Erfindung wird in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges eine der durch die in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit bewirkten Luftströmung entstehenden Druck differenz zwischen dem Luftein- und dem Luftaustritt eine ent gegenstehende zweite Druckdifferenz erzeugt. Vorteilhafterweise wird die Größe der Druckdifferenz in Abhängigkeit der Betriebs parameter des Verbrennungsmotors und/oder der Fahrgeschwindig keit eingestellt. Durch die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahr zeuges entsteht zwischen den Lufteintrittsöffnungen und den Luftaustrittsöffnungen des Motorraums eine Druckdifferenz die eine Kühlluftströmung im Motorraum erzeugt und über entspre chende Leitsysteme an die zu kühlenden Partien des Verbren nungsmotors geführt wird. Wird nun gemäß der Erfindung dieser Druckdifferenz eine zweite Druckdifferenz vor dem Verbrennungs motor entgegengesetzt, kann die Kühlluftströmung im Motorraum reduziert oder bei einer Druckdifferenz gleicher Größe aufgeho ben werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Kühlluftventi lator zur Erzeugung der zweiten Druckdifferenz entgegen der die Luftströmung ansaugenden Drehrichtung angesteuert und damit die ankommende Kühlluftströmung abgebremst.

Vorteilhafterweise kann zur Erzeugung der zweiten Druckdiffe renz der während des Normalbetriebs die Luftströmung durch den Motorraum unterstützende Kühlluftventilator in entgegengesetz ter Richtung angesteuert werden. Es ist jedoch auch denkbar, einen zweiten Ventilator vorzusehen. Die eingesetzten Ventila toren werden nach einer bevorzugten Weiterbildung in Abhängig keit von Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges, wie die Fahr geschwindigkeit und/oder der Betriebstemperatur kontinuierlich gesteuert. Denkbar ist auch eine Regelung der Ventilatoren bei der der Luftstrom im Motorraum sensiert wird und als Eingangs signal für den Regler dient.

Durch die Erfindung kann auf jede Art einer mechanischen Schließklappe oder Jalousie an den Lufteintrittsöffnungen oder im Luftleitsystem für die geregelte Zuführung der durch den Staudruck erzeugten Luftströmung auf den Verbrennungsmotor, deren Bewegungssteuerung oft sehr aufwendig ist, verzichtet werden.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung durch den Motorraum eines Kraftfahrzeuges und

Fig. 2 eine weitere schematische Darstellung des Motorraums.

Das in Fig. 1 teilweise dargestellte Kraftfahrzeug weist an seiner Frontseite Lufteintrittsöffnungen 4 am Grill 6 und unterhalb des Stoßfängers 7 auf, durch die während der Bewegung des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit durch den dynamischen Druck des Fahrtwindes und einer damit entstandenen Druckdifferenz ΔP₁ zwischen den Lufteintritts- und den Luftaustrittsöffnungen 4 und 5 eine Luftströmung V_Luft in den Motorraum 1 eindringt und zur Kühlung des Verbrennungs motors 3 ausgenutzt wird. Nach den Lufteintrittsöffnungen 4 ist ein Kondensator 8 für eine Klimaanlage und ein Kühler 9 für den Verbrennungsmotor 3 angeordnet. Im Luftstrom befindet sich ein Kühlluftventilator 2, der die durch die Luftströmung V_Luft ein tretende Kühlluft während des normalen Fahrbetriebes durch den Kondensator 8 und den Kühler 9 über ein Luftleitsystem 10 auf den Kühler 9 bzw. die zu kühlenden Partien des Verbrennungs motors 3 zieht. Die daran erwärmte Kühlluft strömt als heiße Abluft durch die Luftaustrittsöffnungen 5 an der Unterseite des Motorraums 1 nach unten ab. Beim Kaltstart und während der Warmlaufzeit des Verbrennungsmotors wird der Kühlluftventilator 2 entgegen seiner die Kühlluft ansaugenden Drehrichtung ange steuert und bewirkt durch den Aufbau einer der durch die Luft strömung V_Luft erzeugten Druckdifferenz ΔP₁ entgegenstehenden Druckdifferenz ΔP₂ eine Abbremsung der ankommenden Kühlluft. Durch eine entsprechende Wahl der Ventilatorblätter 2a und ihrer Stellung kann der Kühlluftventilator 2 für beide Dreh richtungen geräusch- und leistungsoptimiert werden.

Der Kühlluftventilator 2 wird durch eine nicht dargestellte Steuereinheit in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors bzw. des Kühlers 9 und der Fahrgeschwindig keit des Kraftfahrzeuges gesteuert, wobei die Feststellung des Endes der Warmlaufzeit in Abhängigkeit der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors 3 oder Kühlers 9 erfolgt, während seine Drehzahl in Abhängigkeit aller im Motorraum 1 sensierbaren Betriebsparameter gesteuert werden kann.

Für die optimale Warmlaufzeit des Verbrennungsmotors 3 sollte die vom Kühlluftventilator 2 aufgebaute Druckdifferenz ΔP₂ gleich der durch die Luftströmung V_Luft erzeugten Druckdiffe renz ΔP₁ sein, wodurch der Luftstrom V_L durch den Motorraum 1 auf ein Minimum reduziert wird.

Der Luftstrom V_L berechnet sich

wobei ΔP₁ die aus der Fahrgeschwindigkeit resultierende Druck differenz, ΔP₂ die vom Kühlluftventilator erzeugte Druckdiffe renz und R_ges der Strömungswiderstand der im Motorraum 1 befindlichen Bauelemente ist.

Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist dem in nur einer Drehrichtung ansteuerbaren Kühlluftventilator 2 zur Abbremsung des durch die Eintrittsöffnungen 4 eintretenden Luftstroms V_Luft ein zweiter, in umgekehrter Drehrichtung arbeitender Ventilator 11 nachgeschaltet, wobei entsprechende Betriebsparameter des Kraftfahrzeuges entweder der eine oder der andere Ventilator 2, 11 angesteuert wird.

Dies hat bei größerem Bauraum jedoch den Vorteil, daß jeder der beiden Ventilatoren für eine Drehrichtung optimiert in seinem Aufbau ausgeführt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Motorraum
2 Kühlluftventilator
2a Ventilatorblätter
3 Verbrennungsmotor
4 Lufteintrittsöffnung
5 Luftaustrittsöffnung
6 Grill
7 Stoßfänger
8 Kondensator
9 Kühler
10 Luftleitsystem
11 Ventilator
V_L Luftstrom
ΔP₁ Druckdifferenz
ΔP₂ Druckdifferenz
V_Luft Luftströmung
R_ges Strömungswiderstand.

Claims

1. Verfahren zur Beeinflussung des Kühlluftstroms durch den Motorraum eines Kraftfahrzeuges, bei dem die Kühlluft strömung durch die Fahrgeschwindigkeit bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges eine der durch die in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit bewirkten Luftströmung (V_Luft) entste henden ersten Druckdifferenz (ΔP₁) zwischen Luftein- und Luftaustrittsöffnungen (4, 5) des Motorraums (1) entgegen stehende zweite Druckdifferenz (ΔP₂) erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte zweite Druckdifferenz (ΔP₂) gleich der ersten von der Luftströmung (V_Luft) bewirkten Druckdifferenz (ΔP₁) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Druckdifferenz (ΔP₂) in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit und/oder des Luftstroms (V_L) im Motor raum (1) gesteuert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Größe der Druckdifferenz (ΔP₂) in Abhän gigkeit der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors (3) gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Kühlluftventilator (2) zur Erzeugung der Druckdifferenz (ΔP₂) in Abhängigkeit der Betriebsparameter des Kraftfahrzeuges entgegen der die Luftströmung (V_Luft) ansaugenden Drehrichtung angesteuert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Kühlluftventilators (2) kontinuierlich gesteu ert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß dem Kühlluftventilator (2) zur Erzeugung der Druckdifferenz (ΔP₂) ein Ventilator (11) nachgeschaltet ist, der entgegen der die Luftströmung (V_Luft) ansaugenden Dreh richtung angesteuert wird.