DE19645091A1 - Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug, an die eine Lüfteranordnung anschließt, wobei die Wärmeübertrageranordnung eine durch die Abmessungen der Lüfteranordnung definierte aktive Wärmeübertragungsfläche in der Flucht der Lüfteranordnung sowie passive Wärmeübertra­ gungsflächen in außerhalb der aktiven Wärmeübertragungsfläche liegenden Flächenbereichen aufweist.

Bei bekannten Wärmeübertragern in Form von Kühlern, wie sie in Kraftfahrzeugen zur Kühlung des Verbrennungsmotors vorge­ sehen sind, schließt an den Wärmeübertrager eine Lüfteranord­ nung an, wobei der Durchmesser des Lüfterrades geringer ist als die Breite des Wärmeübertragers. Im Betrieb der Lüfteran­ ordnung ergibt sich eine aktive Wärmeübertragungsfläche, bei einem Kühler eine aktive Kühlfläche, die durch die Dimensio­ nierung und die daraus resultierende Saug- und Druckwirkung des Lüfterrades im zentralen Bereich des Wärmeübertragers de­ finiert ist. Die nicht aktiv durchströmten seitlichen Berei­ che außerhalb der Flucht des Lüfterrades werden im Betrieb des Lüfters nicht ausreichend genutzt.

Es ist auch bekannt (DE 28 50 579 B2), bei einer mit einem Wärmeübertrager und einer Lüfteranordnung versehenen Kühlan­ lage für ein Kraftfahrzeug unterhalb der Lüfteranordnung ein Luftleitelement vorzusehen, das den nach unten austretenden Kühlluftanteil entgegen der Fahrtrichtung ablenkt. Dadurch werden Kurzschlußströmungen vermieden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmeübertrageranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Wirkungsgrad gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in Durchströmrichtung hinter der Wärmeübertrageranordnung im Bereich der passiven Wärmeübertragungsflächen jeweils wenigstens ein Luftleitkanal vorgesehen ist, der düsenartig eingeschnürt ist und dem be­ nachbart zu der wenigstens einen düsenartigen Einschnürung offene Luftleitbereiche zugeordnet sind. Durch die erfin­ dungsgemäße Lösung wird ein Venturi-Effekt nach Art einer Ejektorwirkung erzielt, der eine erheblich verbesserte Durch­ strömung auch der passiven Wärmeübertragungsflächenbereiche gewährleistet. Dadurch wird die gesamte Wärmeübertragungsflä­ che besser ausgenutzt. Außerdem ist es möglich, insbesondere bei der Ausbildung der Wärmeübertrageranordnung als Kühler die erwärmte Kühlluft durch die Luftleitkanäle verbessert ab­ zuführen. Die Wärmeübertrageranordnung kann aus einem einzel­ nen Wärmeübertrager oder aus mehreren neben- oder übereinan­ der oder auch hintereinander angeordneten Wärmeübertragern - insbesondere aus Kühlern, Ladeluftkühlern, Ölkühlern und dergleichen - aufgebaut sein.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Luftleitkanäle und/oder die Luftleitbereiche in einer Lüfterhaube der Lüfteran­ ordnung integriert. Dadurch wird ein besonders einfacher Auf­ bau erzielt, wobei bei einer Ausführung der Lüfterhaube aus Kunststoff eine einstückige Integration der Luftleitkanäle und Luftleitbereiche möglich ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zu beiden Seiten der aktiven Wärmeübertragungsfläche jeweils ein Luftleitkanal vorgesehen, der sich - auf den im Kraftfahrzeug montierten Zustand der Wärmeübertrageranordnung bezogen - längs der Rückseite der Wärmeübertrageranordnung nach unten erstreckt, und die düsenartige Einschnürung befindet sich in einem unte­ ren Ausgangsbereich jedes Luftleitkanales. Dadurch wird bei einer Ausbildung der Wärmeübertrageranordnung als Kühler eine Abführung der erwärmten Kühlluft unter das Kraftfahrzeug er­ möglicht, wodurch Rückströmungen zum Kühler zuverlässig ver­ mieden werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Wärmeüber­ trageranordnung weiter verbessert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind im Bereich der düsenartigen Einschnürung Luftleitelemente vorgesehen, die in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet und für die Anströmung durch Fahrtwind des Kraftfahrzeugs ausgerichtet sind. Dadurch wird eine weitere Verbesserung des Venturi-Effektes und der Ejektorwirkung erzielt, da der durch die Führung der Luft­ leitelemente im Bereich der düsenartigen Einschnürung ent­ langströmende Fahrtwind die durch den Luftleitkanal geführte Strömung unter Erzielung eines Unterdruckes zusätzlich mit­ reißt und beschleunigt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die an­ hand der Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt schematisch in einer Seitenansicht einen Motor­ raum eines Personenkraftwagens, der mit einer Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen Wärmeübertrageran­ ordnung in Form eines Kühlers versehen ist,

Fig. 2 schematisch eine weitere Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung ähnlich Fig. 1,

Fig. 3 schematisch eine dritte Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung ähnlich Fig. 2,

Fig. 4 eine Rückansicht des Wärmeübertragers nach Fig. 2, und

Fig. 5 schematisch einen Schnitt durch den Wärmeübertrager nach Fig. 4 entlang der Schnittlinie V-V in Fig. 4.

Ein Personenkraftwagen weist gemäß Fig. 1 in einem Frontbe­ reich 1 einen Motorraum auf, in dem ein Verbrennungsmotor 2 angeordnet ist. In Fahrtrichtung vor dem Verbrennungsmotor 2 ist ein Wärmeübertrager in Form eines Kühlers 4 sowie an die­ sen anschließend zwischen dem Kühler 4 und dem Verbrennungs­ motor 2 ein Lüfter 5 angeordnet. Der Lüfter 5 ist mittels einer Lüfterhaube 6 an den Kühler 4 angeschlossen. Der Kühler 4 wird in an sich bekannter Weise von Kühlflüssigkeit durch­ strömt, die in einem Kühlkreislauf zur Kühlung des Ver­ brennungsmotors 2 eingesetzt wird. Die Kühlung der einen Rip­ pen-Rohrblock des Kühlers 4 durchströmenden Kühlflüssigkeit erfolgt durch Luftströmung gemäß der dargestellten Doppel­ pfeile, die die Kühlflächen des Rippen-Rohrblockes in Fahr­ zeuglängsrichtung durchströmt. Die Luftströmung tritt durch Kühlergrillanordnungen 3 an der Fahrzeugfront in den Motor­ raum ein und strömt den Kühler 4 an. Falls der Fahrtwind eine ausreichende Kühlung und damit Umströmung des Rippen-Rohr­ blockes nicht mehr gewährleistet - insbesondere im Stand -, wird der Lüfter 5 zugeschaltet, der zentral hinter dem Kühler 4 angeordnet ist und - wie in Fig. 4 erkennbar ist - eine ge­ ringere Breite aufweist als der Kühler 4. Bei einer Zuschal­ tung des Lüfters 5 ergibt sich im Bereich der durch die Ab­ messungen des Rippen-Rohrblockes definierten Kühlflächen eine aktive Kühlfläche im zentralen Bereich des Rippen-Rohrblockes auf Höhe des Lüfters 5, d. h. in der Flucht des Lüfters 5, die durch die direkt vom Lüfter 5 angesaugte Luftströmung be­ stimmt wird. Die seitlichen Kühlflächen zu beiden Seiten au­ ßerhalb der Flucht des Lüfters 5 stellen passive Kühlflächen dar, da sie durch die Saugströmung des Lüfters nicht direkt beaufschlagt werden.

Im Bereich der passiven Kühlflächen des Rippen-Rohrblockes des Kühlers 4, d. h. zu beiden Seiten neben dem Lüfter 5 ist hinter dem Kühler 4 in der Lüfterhaube 6 jeweils ein Luft­ leitkanal 7 integriert, der zum Kühler 4 hin über die gesamte Höhe des Kühlers 4 offen gestaltet ist und eine geschlossene Rückwand aufweist, die oben an den Kühler 4 anschließt und im weiteren Verlauf in Abstand zur Rückseite des Kühlers 4 etwa vertikal nach unten geführt ist. Im Bereich des unteren Endes des Kühlers 4 wird der Luftleitkanal 7 etwa horizontal nach hinten umgelenkt und verjüngt sich zu einer düsenartigen Ein­ schnürung 8 in seinem Ausgangsbereich. An die düsenartige Einschnürung 8 anschließend ist der Luftleitkanal 7 offen ge­ staltet, so daß die den Luftleitkanal 7 auf jeder Seite des Lüfters 5 durchströmende Luft nach hinten abgeleitet wird. Auf Höhe der düsenartigen Einschnürung 8 beginnt in Abstand oberhalb der düsenartigen Einschnürung 8 unter Belassung ei­ nes offenen Spaltes eine Luftleitplatte 9, die einen Unterbo­ den des Motorraumes bildet. Die aus der düsenförmigen Ein­ schnürung 8 herausströmende Luft wird an der Unterseite die­ ser Luftleitplatte 9 entlanggeleitet. Da die Luftleitplatte 9 im Bereich ihres vorderen Stirnendes unter Belassung eines Abstandes zur Wandung der düsenförmigen Einschnürung 8 ange­ ordnet ist, ergibt sich in diesem Bereich ein Venturi-Effekt nach Art einer Ejektorwirkung, der eine verbesserte Durch­ strömung auch der passiven Kühlflächen des Kühlers 4 ermög­ licht. Der gleiche Effekt ergibt sich auch am Übergang der düsenförmigen Einschnürung 8 zur Luftleitplatte 9, da in die­ sem Bereich auch die durch den Fahrtwind erzeugte Luftströ­ mung entlangströmt und die durch die düsenförmige Ein­ schnürung 8 geleitete Strömung mitreißt.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2, 4 und 5 entspricht in seiner Funktion dem zuvor beschriebenen Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 1, so daß keine nähere Erläuterung notwendig ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die bodenseitige Luftleitplatte mit dem Bezugszeichen 9a, die düsenförmige Einschnürung mit dem Bezugszeichen 8a, der Luftleitkanal auf jeder Seite des Lüfters 5 mit dem Bezugszeichen 7a und die Lüfterhaube mit dem Bezugszeichen 6a bezeichnet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Luftleitkanal 7a ein­ schließlich der düsenartigen Einschnürung 8a in der Lüfter­ haube 6a integriert. Bei anderen, nicht dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen ist es auch möglich, entsprechende Luft­ leitanordnungen in einer Geräuschkapselung des Verbrennungs­ motors anzuordnen. Die Funktionen und Wirkungen dieser Luft­ leitanordnungen ändern sich dadurch nicht.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist unterhalb der düsen­ artigen Einschnürung 8b jedes Luftleitkanales 7b seitlich des Lüfters 5 noch ein spoilerförmiges Luftleitelement 10 vorge­ sehen, das sich in Abstand unterhalb der düsenförmigen Ein­ schnürung 8b etwa horizontal in Fahrzeuglängsrichtung er­ streckt und auch in Abstand unterhalb der Luftleitplatte 9b endet. Durch dieses Luftleitelement 10 wird die Führung des Fahrtwindes entlang der düsenförmigen Einschnürung 8b und entlang der unterbodenseitigen Luftleitplatte 9b gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen weiter verbes­ sert. Dadurch wird auch eine Verbesserung des Venturi- Effektes und damit der Ejektorwirkung erzielt, wodurch sich ein weiter verbesserter Wirkungsgrad des Kühlers 4 ergibt.

Claims (4)

1. Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug, an die eine Lüfteranordnung anschließt, wobei die Wärmeübertrageran­ ordnung eine durch die Abmessungen der Lüfteranordnung defi­ nierte, aktive Wärmeübertragungsfläche in der Flucht der Lüf­ teranordnung sowie passive Wärmeübertragungsflächen in außer­ halb der aktiven Wärmeübertragungsfläche liegenden Flächenbe­ reichen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchströmrichtung hinter der Wärmeübertrageranordnung (4) im Bereich der passiven Wärmeübertragungsflächen jeweils wenigstens ein Luftleitkanal (7, 7a, 7b) vorgesehen ist, der düsenartig eingeschnürt ist und dem benachbart zu der wenig­ stens einen düsenartigen Einschnürung (8, 8a, 8b) offene Luftleitbereiche (9, 9a, 9b, 10) zugeordnet sind.

2. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Luftleitkanäle (7, 7a, 7b) und/oder die Luftleitbereiche in einer Lüfterhaube (6, 6a, 6b) der Lüfter­ anordnung (5) integriert sind.

3. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der aktiven Wärme­ übertragungsfläche jeweils ein Luftleitkanal (7, 7a, 7b) vor­ gesehen ist, der sich - auf den im Kraftfahrzeug montierten Zustand der Wärmeübertrageranordnung (4) bezogen - längs der Rückseite der Wärmeübertrageranordnung (4) nach unten er­ streckt, und daß die düsenartige Einschnürung (8, 8a, 8b) sich in einem unteren Ausgangsbereich jedes Luftleitkanales (7, 7a, 7b) befindet.

4. Wärmeübertrageranordnung nach wenigstens einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der düsenartigen Einschnürung (8, 8a, 8b) Luftleitelemente (9, 9a, 9b, 10) vorgesehen sind, die in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet und für die Anströmung durch Fahrtwind des Kraftfahrzeugs ausgerichtet sind.