DE19754174A1 - Kraftfahrzeug mit einer Fahrgastzelle oder Fahrerkabine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrgastzelle oder Fahrerkabine und mehreren Wärmetauschern.

Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art mit mehreren Wärmetauschern sind bereits aus einer Reihe von Druckschriften bekannt, beispielsweise aus der DE-OS 36 04 229, der US- PS 2,247,962 und der US PS 3 770 049.

Bei dem in der US PS 2,247,962 beschriebenen, als Lkw mit einem Hauptmotor und einem Hilfsmotor ausgebildeten Kraftfahrzeug ist einer von insgesamt zwei Wärmetauschern als Hauptkühler im Frontbereich und der andere als Neben- oder Zusatzkühler auf dem Dach des Kraftfahrzeugs angeordnet, und beide Kühler werden mit Frischluft beaufschlagt, um die von den Motoren erzeugte Wärme abzuführen. Infolge der Anströmung verhältnismäßig großer Kühlerflächen durch den Fahrtwind vergrößert sowohl die Kühleranordnung im Front­ bereich als auch die Kühleranordnung auf dem Dach des Kraftfahrzeugs den Luftwiderstand oder cw-Wert des Kraftfahrzeugs und damit auch den Kraftstoffverbrauch in erheblichem Maße, so daß eine derartige Anordnung heute selbst bei Lkws kaum mehr gewählt werden würde.

Die DE OS 36 04 229 zeigt einen moderneren Personenkraftwagen, der zwei mit Frischluft beaufschlagte, im Frontbereich des Fahrzeugs angeordnete Wärmetauscher aufweist, von denen einer als Haupt- und einer als Nebenkühler ausgebildet ist. Auch hier wird der Luft­ widerstand des Fahrzeugs durch die Wärmetauscher vergrößert, deren Lufteintritts­ öffnungen beide stirnseitig angeordnet sind. Außerdem wird durch den Einbau des Neben­ kühlers in einer Ecke des Motorraums die Einbauenge in diesem Bereich vergrößert, die aufgrund einer zunehmenden Anzahl von Nebenaggregaten ohnehin genug Probleme bereitet.

Bei dem in der US PS 3,770,049 offenbarten Kraftfahrzeug ist neben einem Hauptkühler jeweils ein weiterer Wärmetauscher hinter den Rädern im Bereich der Kotflügel angeordnet und erstreckt sich nach hinten bis unter den Boden des Kraftfahrzeugs. Diese Wärme­ tauscher sollen verhindern, daß es dort im Winter zu Eisanbackungen kommt und dienen gleichzeitig zum Abführen von Motorwärme. Die Wärmetauscher werden ebenso wie der Hauptkühler mit Frischluft beaufschlagt, wobei sie aufgrund ihrer Lage im Radgehäuse bzw. im Windschatten hinter den Rädern den Luftwiderstand des Fahrzeugs kaum vergrößern, jedoch andererseits bei hohen Außentemperaturen keine sehr große Kühlleistung besitzen, da sie selbst bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten nur wenig vom Fahrtwind angeströmt werden.

Während bei den Kraftfahrzeugen in den bisher genannten Druckschriften sämtlichen Wärmetauschern des Kraftfahrzeugs Frischluft zugeführt wird, die ggf. nach ihrer Er­ wärmung zum Teil zur Beheizung der Fahrgastzelle oder Fahrerkabine dienen kann, ist in der DE OS 2 158408 ein Kraftfahrzeug offenbart, das neben einem ausschließlich zum Abführen von Motorwärme dienenden Wärmetauscher zwei weitere, in ein Heiz- und Kühl­ system des Fahrzeugs integrierte Wärmetauscher aufweist, die im Inneren des Fahrzeugs in einem der Fahrgastzelle zugeführten Frischluftstrom angeordnet sind, wobei einer der Wärmetauscher vom Kühlwasser durchströmt wird und zur Aufheizung der Frischluft dient, während der andere von einem Kältemittel durchströmt wird und zur Kühlung der Frischluft dient. Die beiden vom Kühlwasser durchströmten Wärmetauscher sind in der Nachbarschaft des Motors angeordnet und vergrößern daher ebenfalls die Einbauenge im Motorraum.

Darüber hinaus ist es beispielsweise aus der DE OS 31 10 447 bei einem Kraftfahrzeug mit einem einzigen, außerhalb des Umfelds des Verbrennungsmotors angeordneten und gleich­ zeitig zur Beheizung der Fahrgastzelle dienenden und als Kühler zum Abführen der Motor­ wärme ausgebildeten Wärmetauscher weiter bekannt, dem Wärmetauscher neben der Frischluft wahlweise auch Luft aus der Fahrgastzelle zuzuführen, um diese Luft im Wärme­ tauscher zu erwärmen und anschließend zur Beheizung wieder in die Fahrgastzelle zurück­ zufördern. Der Wärmetauscher ist bei Personenkraftwagen vorzugsweise zwischen der Fahrgastzelle und dem Motorraum angeordnet, wobei er jedoch wegen seiner unmittelbaren Nachbarschaft zum Motorraum die Einbauenge in diesem nicht wesentlich entspannt.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei Kraftfahrzeugen der eingangs genannten Art und insbesondere bei hoch motorisierten Personenkraftwagen die durch eine große Anzahl von Nebenaggregaten im Motorraum verursachte Einbauenge zu entspannen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens einer der Wärme­ tauscher außerhalb des Motorraums in einem aus der Fahrgastzelle oder Fahrerkabine in die Umgebung austretenden Abluftstrom angeordnet ist. Die Anordnung des Wärme­ tauschers, vorzugsweise eines Zusatzkühlers zum Abführen von Motorwärme und/oder eines Kondensators einer Klimaanlage außerhalb des Motorraums ermöglicht es, den Hauptkühler kleiner zu dimensionieren und/oder den Platzbedarf der Klimaanlage zu verringern, um dadurch im Motorraum selbst mehr Platz zu schaffen. Außerdem hat die Anordnung des Wärmetauschers in dem aus der Fahrgastzelle oder Fahrerkabine austre­ tenden Abluftstrom den Vorteil, daß im Gegensatz zu einer Anordnung des Wärmetauschers im Frischluftstrom der Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs nicht vergrößert wird, sondern im Gegenteil aufgrund der kleineren Dimensionierung des Hauptkühlers und einer ent­ sprechenden Verringerung der Abmessungen seiner Lufteintrittsöffnungen eine wind­ schlüpfrigere Gestaltung des Frontbereichs des Kraftfahrzeugs gestattet.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Abluft aus der Fahrgastzelle oder Fahrerkabine angesaugt und dann am Wärmetauscher vorbeigeleitet wird. Ein Ab­ saugen von verbrauchter Luft aus der Fahrgastzelle oder Fahrerkabine an Stelle einer zwangsweisen Zufuhr von Frischluft durch den Fahrtwind oder ein Gebläse hat zum einen den Vorteil, daß sich nachströmende Frischluft gleichmäßiger als eingeblasene Frischluft in der Fahrgastzelle oder Fahrerkabine verteilt. Zum anderen kann auch eine von vielen In­ sassen als nachteilig empfundene unmittelbare Anströmung mit einem vom Gebläse in die Fahrgastzelle gedrückten gebündelten Luftstrahl vermieden werden.

Die Ansaugung der Abluft erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Ventilators, kann grund­ sätzlich jedoch auch ganz oder zum Teil dadurch erfolgen, daß an einer Luftaustrittsöffnung eines in Strömungsrichtung der Abluft hinter dem Wärmetauscher angeordneten, zur Außen­ seite des Kraftfahrzeugs führenden Abluftabfuhrkanals durch den am Fahrzeug vorbei­ streichenden Fahrtwind ein Unterdruck erzeugt wird. Eine Klimatisierung der Fahrgastzelle erfolgt, indem man die nachströmende Luft vor dem Eintritt in die Fahrgastzelle zum Aufheizen am Hauptkühler des Motors bzw. zum Abkühlen an einem Verdampfer der Klimaanlage vorbeiführt.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Wärmetauscher auf einer zum Motorraum entgegengesetzten Seite der Fahrgastzelle oder Fahrerkabine ange­ ordnet ist, d. h. bei den zur Zeit gebräuchlichsten Personenkraftwagen mit Frontmotor im Bereich hinter der Fahrgastzelle, wo im allgemeinen sehr viel mehr Einbauraum zur Ver­ fügung steht, insbesondere in der Nähe eines oder beider Radhäuser eines Hinterrades des Personenkraftwagens, wo einerseits der Platz als Stauraum nur schlecht genutzt werden kann und wo andererseits in geringer Entfernung hinter dem Wärmetauscher Luftaustritts­ öffnungen von außen unsichtbar angeordnet werden können, beispielsweise entlang den Außenseiten einer Rückleuchte und/oder hinter einer Stoßstange.

Bei Personenkraftwagen mit Frontmotor und einem erfindungsgemäßen Zusatzkühler zum Abführen von Motorwärme im Heck des Wagens können gleichzeitig auch noch die Kühl­ mittelleitungen zwischen dem Frontmotor und dem Zusatzkühler zum Kühlen des Kühlmittels verwendet werden, wenn man sie gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung unter dem Boden der Fahrgastzelle verlegt und vorzugsweise mit Kühlrippen versieht, die von dem zwischen Straße und Boden nach hinten strömenden Fahrtwind bestrichen werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Personenkraftwagens mit einem durch Abluft aus der Fahrgastzelle beaufschlagten Zusatzkühler;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Rückseitenansicht des Personenkraftwagens;

Der in der Zeichnung dargestellte Personenkraftwagen 1 weist hier einen Frontmotor auf, der seine Abwärme an Kühlwasser abgibt, welches über Kühlwasserzuführleitungen zu einem hinter einem Kühlergrill des Personenkraftwagens angeordneten Frontkühler (nicht dargestellt) und zu einem hinter der Fahrgastzelle 2 angeordneten Zusatzkühler 3 geleitet wird, wo es durch den Wärmetausch mit einem an den Kühlern vorbeigeführten Luftstrom abgekühlt und über Kühlwasserrückführleitungen wieder zum Motor zurückgeführt wird.

Während der Frontkühler in üblicher Weise durch den Kühlergrill hindurch mit einem Frisch­ luftstrom beaufschlagt wird, welcher vom Fahrtwind und/oder einem dem Frontkühler nach­ geschalteten Ventilator (nicht dargestellt) erzeugt wird, wird dem Zusatzkühler 3 Abluft aus der Fahrgastzelle 2 zugeführt, die vor ihrem Austritt am Heck des Wagens 1 nach hinten durch den Zusatzkühler 3 strömt und bei herkömmlichen Personenkraftwagen bisher ungenutzt bleibt.

Während der Frontkühler den überwiegenden Anteil der erforderlichen Kühlleistung für den Motor deckt und eine solche Baugröße aufweist, daß er im Normalbetrieb zum Abführen der Motorwärme ausreicht, dient der Zusatzkühler 3 zur Absicherung von Spitzenlastfällen, wie beispielsweise langsame Bergauffahrt oder Stop-and-Go-Verkehr bei höheren Außentempe­ raturen, so daß der Frontkühler nicht für diese Fälle ausgelegt und somit entsprechend kleiner dimensioniert werden kann, um die Einbauenge im Motorraum etwas zu entspannen.

Der Zusatzkühler ist in einem der beiden hinteren Radhäuser zwischen Hinterrad 4 und benachbarter Schlußleuchte 5 angeordnet, und zwar auf derjenigen Seite des Personen­ kraftwagens 1, welche einem Einfüllstutzen eines im Heck des Wagens angeordneten Kraft­ stofftanks gegenüberliegt. Der als Lamellen- oder Röhrenkühler ausgebildete Zusatzkühler 3 ist so eingebaut, daß die von einem dem Kühler vorgeschalteten Ventilator 6 durch mehrere Abluftansaugkanäle 7, 8 aus der Fahrgastzelle 2 angesaugte Abluft im wesentlichen in Fahrtrichtung durch den Zusatzkühler 3 hindurchtritt, bevor sie durch einen Abluftabfuhr­ kanal 9 am Heck des Wagens 1 nach hinten ausströmt.

Um einen möglichst gleichförmigen Luftaustausch in der Fahrgastzelle 2 zu gewährleisten, verlaufen die Abluftansaugkanäle 7, 8 von einer in Strömungsrichtung unmittelbar vor dem Zusatzkühler 3 angeordneten Luftsammelhaube 10 mit einer die Flügel 11 des Ventilators 6 umschließenden kreisförmigen Öffnung zwischen einer Innenverkleidung der Fahrgastzelle 2 und dem äußeren Karrosserieblech 12 durch die Seitenwände der Fahrgastzelle 2 zu jeweils mehreren Luftansaugöffnungen 13, 14 (nur zum Teil dargestellt), die in der Nähe des Bodens, in halber Höhe und in der Nähe des Dachhimmels in die Fahrgastzelle 2 münden. Während die Abluftansaugkanäle 7, 8 in der dem Zusatzkühler 3 benachbarten Seitenwand unmittelbar vor der Luftsammelhaube 10 zusammenlaufen, münden die Abluftansaugkanäle in der entgegengesetzten Seitenwand des Wagens 1 in einen Sammelkanal 15, der den Personenkraftwagen 1 unmittelbar vor einem Scharnier einer Heckklappe 16 im Bereich des Dachhimmels durchquert.

Der Abluftabfuhrkanal 9 wird von einer hinter dem Zusatzkühler 3 angeordneten Luftver­ teilerhaube 17 umschlossen, die hinter dem Radhaus gegen die Schlußleuchte 5 und das Karosserieblech des Fahrzeughecks anliegt und die durch den Zusatzkühler 3 hindurch­ getretene erwärmte Abluft zu einem die Schlußleuchte 5 teilweise umgebenden, an ihrer Außenseite entlang verlaufenden und zwischen Heckklappe 16 und Karosserie mündenden verdeckten Luftaustrittsschlitz 20 und mehreren hinter der Stoßstange 27 ebenfalls verdeckt angeordneten waagerechten Luftaustrittsschlitzen 21 führt.

Eine Kühlwasserzuführleitung 22 und eine Kühlwasserrückführleitung 23 zwischen dem Frontmotor und dem Zusatzkühler 3 sind nebeneinander unterhalb des Bodens 25 der Fahrgastzelle 2 verlegt und münden in einen am unteren Ende des Zusatzkühlers angeord­ neten Wasserkasten 24. Die Kühlwasserzuführleitung 22 und die Kühlwasserrückführleitung 23 dienen als zusätzlicher Unterflurkühler, in dem das zwischen dem Frontmotor und dem Zusatzkühler 3 zirkulierende Kühlwasser von dem zwischen Straße und Boden 25 hindurch­ strömenden Fahrtwind gekühlt wird.

In der Luftsammelhaube 10 ist vor dem Zusatzkühler 3 noch ein Kondensator 26 einer Klimaanlage des Personenkraftwagens 1 angeordnet, dessen Kondensatorleistung kleiner als die eines hinter einem Frontkühler angeordneten Kondensators sein kann, da die Tem­ peratur des aus der Fahrgastzelle 2 angesaugten Abluftstroms statt bis zu 50°C nur 20 bis 25°C beträgt.

Claims (17)

1. Kraftfahrzeug mit einer Fahrgastzelle oder Fahrerkabine und mehreren Wärmetauschern dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Wärmetauscher (3, 26) außerhalb eines Motorraums in einem aus der Fahrgastzelle oder Fahrerkabine in die Umgebung austretenden Abluftstrom angeordnet ist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher als Zusatzkühler (3) zum Abführen eines Teils der von einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs (1) erzeugten Wärme an die Umgebung dient.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher als Kondensator (26) einer Klimaanlage dient.

4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft aus der Fahrgastzelle (2) oder Fahrerkabine angesaugt und am Wärmetauscher (3, 26) vorbeigeleitet wird.

5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen in Strömungsrichtung der Abluft vor oder hinter dem Wärmetauscher (3, 26) angeord­ neten Ventilator (6).

6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3, 26) auf einer zum Motorraum entgegengesetzten Seite der Fahrgastzelle (2) oder Fahrerkabine angeordnet ist.

7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3, 26) hinter der Fahrgastzelle (2) oder Fahrerkabine angeordnet ist.

8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3, 26) in einem Radhaus eines Hinterrades (4) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist.

9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3, 26) zwischen dem Hinterrad (4) und einer Schlußleuchte (5) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist.

10. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch mindestens einen von der Fahrgastzelle (2) oder Fahrerkabine zum Wärmetauscher (3, 26) führenden Abluftansaugkanal (7, 8).

11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftan­ saugkanal (7, 8) mindestens eine im Bereich eines Dachhimmels der Fahrgastzelle (2) oder Fahrerkabine angeordnete Luftansaugöffnung aufweist.

12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluft­ ansaugkanal (7) mindestens eine im Bereich einer Seitenwand der Fahrgastzelle (2) oder Fahrerkabine angeordnete Luftansaugöffnung (13) aufweist.

13. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftansaugkanal (8) mindestens eine in der Nähe eines Bodens (25) der Fahr­ gastzelle (2) oder Fahrerkabine angeordnete Luftansaugöffnung (14) aufweist.

14. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch mindestens einen in Strömungsrichtung der Abluft hinter dem Wärmetauscher (3, 26) angeord­ neten, zur Außenseite des Kraftfahrzeugs (1) führenden Abluftabfuhrkanal (9).

15. Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftab­ fuhrkanal (9) am Heck des Kraftfahrzeugs (1) nach außen mündet.

16. Kraftfahrzeug nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftab­ fuhrkanal (9) mindestens eine im Bereich einer Rückleuchte (5) und/oder hinter einer Stoßstange (27) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnete Abluftaustrittsöffnung (20, 21) aufweist.

17. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einem Verbrennungsmotor oder Kühlmittelverdampfer des Kraftfahrzeugs (1) zum Wärmetauscher (3) verlaufende Kühlmittelleitung (22, 23) unterhalb eines Bodens (25) der Fahrgastzelle (2) oder Fahrerkabine verlegt ist.