-
Kühlvorrichtung für eine ein Kraftfahrzeug antreibende Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Eühlvorrichtung für eine ein Fahrzeug, insbesondere
Kraftfahrzeug, antreibende Brennkraftmaschine mit einem Kühler, einem in Richtung
der Luft strömung hinter diesem liegenden Gebläse sowie einer Regelplatte zur Regelung
des tuftdurchsatzes des Kühlers.
-
Derartige Hühlvorrichtungen sind beispielsweise in der Art bekannt,
daß als Regelplatte eine jalousieartige Vorrichtung dient, die vor dem Kühler liegt
und die Zuströmung der durch den Staudruck sonst einströmenden und von dem Gebläse
geförderten Luft regelt.
-
Wie sich gezeigt hat, besteht häufig die Gefahr, daß Bereiche des
Kühlers von dem Gebläse wirkungsmäßig nicht erfaßt-werden, so daß diese Kühlerbereiche
bezüglich der Wirkung des Gebläses praktisch nicht vorhanden sind. Häufig deckt
man derartige Bereiche auch ab, damit bei kalter Witterung, also vor allem im Winter,
das Kühlmittel
möglichst schnell die erforderliche Betriebstemperatur
erreicht. Auf der anderen Seite kann diese Maßnahme aber bem hohen Außentemperaturen
zu einer unzulässigen Erhitzung des Kühlwassers führen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung der
eingangs angegebenen Art zu schaffen, die es gestattet, einerseits den vorhandenen
Kühler für die Euhlung des Kühlmediums, in der Regel Wasser, voll auszunutzen, andererseits
aber eine automatische Regelung der Kühlung ohne großen zusätzlichen Aufwand vorzunehmen.
-
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühler einen in Richtung der Luftströmung vor dem Gebläse liegenden ersten
Bereich sowie einen zweiten Bereich in Richtung der Luftströmung vor der Regelplatte
aufweist, die mit einem derart ausgelegten Stellglied verbunden ist, daß es ein
Öffnen der Regelplatte nur bei eine Staudruckbelüftung des zweiten Eühlerbereichs
erfordernden Be triebsverhältnis sen von Fahrzeug und/oder Brennkraftmaschine zuläßt.
-
Bei der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung wird also ebenfalls eine
Regelplatte verwendet, die man.im allgemeinen als schwenkbar angelenkte Klappe ausbilden
wird, jedoch ist diese in Richtung der Luftströmung, also bei im Fahrzeug angeordnetem
Kühler in Richtung der Fahrzeuglängsachse, hinter dem Kühler angeordnet, so daß
dieser zwar stets in Berührung mit der gestauten;Luft steht, aber eine Durchströmung
des zweiten Kühlerbereichs und damit e=-ne wirksame Kühlung desselben nur dann vorliegt,
wenn inAclg! Öffnens der Regelplatte eine Luft strömung auch in
diesem
Bereich des Kühlers möglich ist.1 Dabei kann die als schwenkbar angelenkte Klappe
ausgebildete Regelplatte beispielsweise mit zumindest einer Schließfeder solcher
Dimensionierung versehen sein, daß ein Öffnen der Klappe erst bei einem vorgegebenen
Wert des Staudrucks erfolgt. Bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt
dann also auch eine Durchströmung des zweiten Kühlerbereichs, wodurch zusätzlich
zu der im ersten Kühler bereich, hinter dem also das Gebläse angeordnet ist, erfolgenden
Kühlung des Kühlmediums eine solche durch Staudruckbelüftung des zweiten Kühlerbereichs
hinzutritt.
-
Es ist aber auch möglich, die Klappe temperaturabhängig zu betätigen,
beispielsweise so, daß an der Klappe eine temperaturabhängig betätigte Verriegelung
solcher Dimensionierung angreift, daß ein Öffnen der Klappe, beispielsweise durch
den Staudruck in der eben beschriebenen Konstruktionsvariante, erst bei einem vorgegebenen
Temperaturwert erfolgt. Hierzu kann beispielsweise ein Thermostat verwendet werden,
dessen Arbeitsweise durch die Außenlufttemperatur, die Temperatur im Motorraum oder
die Kühlmitteltemperatur bestimmt wird. Erst bei Auf treten eines bestimmten Wertes
einer oder mehrerer dieser Temperaturen läßt diese Verriegelung dann ein Öffnen
der Klappe zu. Dabei kann die Verriegelung zu-isich Öffnungskräfte für die Klappe
erzeugend ausgebildet sein.
-
Im einzelnen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so konstruiert
sein, daß sich zwischen dem zweiten Kühlerbereich, der also normale-rweise in Fahrtrichtung
des Fahrzeuges vor der Regelplatte liegt, und der Regelplatte ein Windfang erstreckt.
Darunter sollen Windleitbleche in einer solchen Anordnung verstanden sein, daß sich
bei geschlossener
Regelplatte, die also einen Bestandteil des Windfanges
bildet, zumindest keine wesentliche Luftströmung durch den zweiten Kühlerbereich
ausbilden kann.
-
Verständlicherweise ist auch möglich, daß sich zwischen dem ersten
Kühlerbereich und dem Eingang des Gebläses ein weiterer Windfang erstreckt. Durch
diese Windfänge hat man also eine geometrisch recht genaue Definition der beiden
Zühlerbereiche, die im übrigen nicht notwendigerweise durch eine bestimmte Konstruktion
des Kühlers, etwa eine räumliche Unterteilung desselben in die beiden Bereiche,
realisiert zu sein brauchen.
-
Den Wimifang zwischen dem zweiten gühlerbereich und der Regelplatte
kann man trichterähnlich ausbilden und in den Bereich eines weiteren Gebläses einmünden
lassen, das von: der Brennkraftmaschine angetrieben ist. Während das erstgenannte
Gebläse als elektrisches Gebläse ausgebildet sein kann, wird also das weitere Gebläse
mechanisch von der Brennkraftmaschine her angetrieben. Zu diesem Zweck kann es mit
einer vom Motor her-angetriebenen Welle, Beispielsweise der Lichtmaschine, der Riemenscheibe
für .xbeken- oder Kurbelwelle oder der Kurbelwelle selbst, in Verbindung stehen.
Dabei braucht diese Verbindung nicht dauernd zu bestehen; vielmehr siehthne zweckmäßige
Ausgestaltung der Erfindung vor, daß zwischen dem weiteren Gebläse und einer von
der Brennkraftmaschine angetriebenen Welle in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen
betätigte Kupplungsmittel angeordnet sind.
-
Die Anordnung von Kupplungsmitteln in dem Antrieb eines gebläses ist
an sich bekannt. Man kann hier beispielsweise dine Ströeungskupplung oder eine Magnetkupplung
verwenden.
-
i1e Einschaltung der Kupplung kann wiederum über Temperatur
-
oder Druckfühler im Kühlmittelkreislauf erfolgen.
-
Gegebenenfalls kann die Betätigung in Abhängigkeit von demsZustand
der Regelplatte erfolgen, etwa so, daß beim Öffnen der Regelplatte, also bei Staudruckbelüftung
des zweiten Kühlerbereichs, die Magnetkupplung über einen Magnetschalter unterbrochen
wird, so daß dann das weitere Gebläse nicht in Betrieb ist. Man kann auch das weitere
Gebläse über eine dann als Kupplungsmittel diewerde Übersetzung mit in Abhängigkeit
von der Motordrehzahl sich änderndem IITi ersetzungsverhältnis mit einer von der
Brennkraftmaschine angetriebenen Welle verbindbar machen. Die letsterwähnte Ausführungsform
bietet den Vorteil, daß die Gebläsedrehzahl und damit die geförderte Luftmenge nicht
linear mit der Motordrehzahl, sondern schwächer ansteigt.
-
Alle diese Ausführungsformen der Erfindung verhalten sich günstig
hinsichtlioB der Verbesserung der Wirkung des Kühlers bzw. der Ausnutzung desselben,
vor allem bei niedrigen Motordrehzahlem und hoher Belastung, also beispielsweise
bei Berganfahrt und Fahrt mit einem Anhänger.
-
Sie können jedoch vor Vorteil sein auch in den Fällen, in -denen der
Kohler und ein Kondensator einer Klimaanlage für das Fahrzeug bezüglich der Richtung
der Luftströmung hintereinander liegen Dann ist in der Regel das erste Gebläse elektrisch
betrieben, da derartige Klimaanlagen mit einem elektrisch betriebenen Gebläse. geliefert
werden. Nach wie vor ist aber das erfindungsgemäß vorgesehene weitere Gebläse von
der Brennkraftmaschine her angetrzilbes, so daß trotz Vorhandenseins eines weiteren
Gebläses eine Vergrößerung der Belastung der Batterie des
Fahrzeuges
vermieden ist. Dabei wird das weitere Gebläse so dimensioniert, daß bereits bei
der niedrigsten Drehzahl der Brennkraftmaschine im Fahrbetrieb, also bei etwa 1500
Umdrehungen je Minute, eine ausreichende Kühlung des Kondensators der Klimaanlage
erreicht wird, bei dem man in Übereinstimmung mit dem Kühler der Brennkraftmaschine
zwei Bereiche definieren kann, von denen der erste in Richtung der Luftströmung
vor dem ersten Gebläse und der zweite ion Richtung der Luftströmung vor der Regelplatte
liegt. Die Regelplatte kann dabei auch mi einem Druckfühler als Stellglied in Verbindung
stehen, der im Kondensator angeordnet ist und zur Betätigung des mit einem elektrischen
Antrieb ausgerüsteten ersten Gebläses dient.
-
Wird das weitere Gebläse über eine Übersetzung mit variablem Übersetz;ungsve
rhältni mit der von der Brennkraftmaschine angetriebenen Welle verbunden, so wird
man dieses weitere Gebläse so auslegen, daß es bereits bei Leerlauf der Brennkraftmaschine
die notwendige Luftmenge fördert.
-
Die Figuren zeigen in Draufsicht schematisch jeweils die Bugpartie
eines Kraftfahrzeuges, das mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung
ausgerüstet ist.
-
Betrachtet man zunächst Figur 1, so sind von dem eigentlichen Fahrzeug
nur die beiden Karosserieseitenwände 1 und 2 im Bereich des Fanrzeugbugs erkennbar.
In Richtung der Zahrzeuglängsachse hinter einem Ausschnitt in der Karosserie 1,
2 liegt der Kühler 3 der Brennkraftmaschine,
die also durch ein
flüssiges Kühlmittel in an sich belr.annter und daher im einzelnen nicht dargestellter
Weise gekühlt wird. Zwischen dem Kühler 3 und der eigentlichen Brennkraftmaschine
4 sind die beiden windfangartig geformten Luftleitbleche 5 und 6 erkennbar, die
so ausgeblldet sind, daß sie jeweils einen Kühlerbnich definieren. Der dem in diesem
Ausführungsbeispiel elektrisch angetriebenen ersten Gebläse 7 zugekehrte erste Kühlerbereich
ist mit 8, der dem Windfang 5 zugeordnete zweite Kuhlerbereich ist mit 9 bezeichnet.
-
In den Windfang 5 ist die als um die Achse 10 schwenkbare Klappe 11
ausgebildete Regelplatte integriert, die in diesem Ausführungsbeispiel nur dann
öffnet, wenn zwei Bedingi;ngen erfüllt sind: Der Thermostat 12 wirkt als Verriegelung
für die Klappe 11, solange eine von ihm überwachte Temperatur, beispielsweise die
äußere Lufttemperatur, die Notorraumtemperatur oder die Kühlmitteltemperatur, unterhalb
eines vorbestimmten Wertes liegen. Dadurch ist sichergestellt, daß die Klappe 11
beispielsweise im Winter nicht geöffnet werden kann, bevor der Betriebswert der
jeweils von dem Thermostaten 12 erfaßten Temperatur sich eingestellt hat. Selbst
wenn sich jedoch der vorgegebene Wert beispielsweise der umgebenden Lufttemeratur
eingestellt hat, erfolgt bei stehendem Fahrzeug noch kein Öffnen der Klappe 11,
da diese mittels einer nicht dargestellten Schließfeder in ihrer ausgezogen dargestellten
geschlossenen Lage gehalten wini, Erst dann, wenn beim Fahrbetrieb des Fahrzeuges
der Staudruck einen genügend hohen Wert erreicht hat, was einen bestimmten Geschwindigkeitswert,
des Fahrzeues zumindest ungefähr anzeigt, wird die Klappe 11 unter
der
Wirkung des Staudrucks nach Erreichen der vorgegeeinen Temperatur geöffnet, wie
bei iia gestrichelt angedeutet.
-
Während also die staudruckabhängige Betätigung der Klappe ii insbesondere
im Hinblick auf den Sommerbetrieb gewählt ist, dient'die temperaturabhängige Regelung
mittels des Temperaturfühlers 12 der einwandfreien Funktion der Brennkraftmaschine
im Winterbetrieb.
-
In dem Au;sführungsbeisXiel nach ,Figur 2 ist angenommen, daß in dem
wiederum durch die seitlichen vorderen Karosseriepartiem 20 und 21 angedeuteten
Bugteil des Kraftfahrzeuges außer der Brennkraftmaschine 22 und dem ihr zugeordneten
kühler 23 auch der Kondensator 24 einer im übrigen nicht dargestellten, da an sich
bekannten Klimaanlage liegt. Das elektrisch angetriebene Gebläse 25 stellt erzen
Bestandteil der Klimaanlage dar. Wiederum erkennt man zwei Windange 27 und 28, von
denen der zuletzt genannte den hintereinander liegenden ersten Bereichen 29?und
30 des Kühlers und des Kondensators zugeordnet ist, währenddem Windfang 27 den zweiten
Bereichen 31 u:'nd 32 dieser Teile in Richtung der Luftanströmung 33 nachgeordnet
ist.
-
Wiederum ist in den Windfang 27 die als Klappe 34, die aus um die
senkrechte Achse 35 schwenkbar gehalten ist,/gebildete Regelplatte integriert. Durch
Öffnen der Klappe 34 ist es also wiederum möglich, zusätzlich zu der Kühlung des
Kühlmittels und des Kondensats durch die eraten Bereich 29 und 30 eine Kühlung durch
Staudruckbelattung der zweiten Teile 31 und 32 von Kühler und Kondensator
vörzunehmen.
In diesem Busführungsbeispiel der Erfindung ist jedoch der Windfang 27 so weit verlängert,
daß er mit seinem einentengeren Querschnitt als der Lufteintritt besitzenden Endbereich
36 in das weitere Gebläse 37 einmündet. Das Gebläserad 38 dieses Zusatzgebläses
ist in diesem Ausführungsbeispiel drehfest mit der Kurbelwelle 39 verbunden. Es
ist demgemäß möglich, im Standbetrieb bei abgeschalteter Brennkraftmaschine 22 allein
durch das elektrisch betriebene erste Gebläse 25 die erforderliche -Kühlung des
Kondensators 24 vorzunehmen, da -gegen' bei laufender Brennkraftmaschine 22 über
das weitere Gebläse 37 eine verstärkte Kühlung auch des Kühlers 23 zu erzielen.
Im Fahrbetrieb bei genügend hohem Staudruck kann dänn automatisch noch die Klappe
34 geöffnet werden, so daß auch eine Kühlung durch Staudruckbelüftung von Kühler
und Kondensator auftritt. Es ist aber auch möglich, die Bereiche 31 und 32 nur durch
Staudruckbelüftung zu kühlen, wenn man in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der
Kurbelwelle 39 und dem Lüfterrad 38 eine Kupplung anordnet, die nur bei bestimmten
Betriebszustanden wirksam wird. Wie bereits oben erläutert, kann dieses beispielsweise
eine Magnetkupplung sein, die so gesteuert wird, daß das weitere Gebläse 37 nur
so lange wirksam ist, wie die Klappe 54 noch nicht geöffnet ist.