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T i t e 1 : Kraftfahrzeug zum Befördern von
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insbesondere Personen, Gütern, Arbeitsgeräten u. a.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug zum Befördern von
insbesondere Personen, Gütern, Arbeitsgeräten u.a., wie etwa Personenkraftwagen,
Lastkraftwagen, Traktor oder Arbeitsmaschine, bestehend aus Aufbauten für die Aufnahme
des zu fördernden Objektes, wie auch diesen Aufbauten zugeordneten Antriebs- und
Fahrmitteln, von denen die Antriebsmittel von mindestens einer Hubkolben-Brennkraftmaschine
mit dieser nachgeschalteten Kraftübertragungsteilen für
den Antrieb
der Fahrmittel und/oder Arbeitsgeräte gebildet werden, und welches Kraftfahrzeug
mit mindestens einer von einem Teil dessen Aufbauten gestalteten Kabine ausgerüstet
ist, wie auch die Brennkraftmaschine, insbesondere wärmedämmend ausgeführt ist,
wobei deren Wärmedämmung mindestens im Bereich des jeweiligen Brennraumes dieser
Maschine vorgesehen und dort von Isolierungen und/oder besonderen, wärmedämmenden
Werkstoffen und/oder besonderen konstruktiven Maßnahmen gebildet wird, und diese
wärmedämmenden Maßnahmen, insbesondere am Kolben und/oder Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
vorgesehen sind sowie dieser Brennkraftmaschine mindestens ein deren Temperierung
übernehmender Wärmetauscher zugeordnet ist.
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Es ist allgemein bekannt, Hubkolben-Brennkraftmaschinen neben einer
Reihe von Peripherieausrüstungsteilen, wie Lichtmaschine, Kraftstoff- und Ölpumpen,
Servogeräten u. a., auch mit mindestens einem Wärmetauscher auszustatten und solche
Wärmetauscher im sogenannten Umfeld der Brennkraftmaschinen als ein solches Peripherieteil
anzuordnen. Die Wärmetauscher, die der Kuhlung eines durch den Block der Brennkraftmaschine
geführten Temperiermediums, wie beispielsweise Wasser, dienen, können als Röhren-
oder Plattenkühler ausgeführt sein, und es können die wärmetauschenden Medien in
einem Kreuzstrom, Gegenstrom oder Gleichstrom zueinander bewegt werden. Um dabei
das Temperiermittel im Wärmetauscher schnell abkühlen zu können, werden solche Wärmetauscher,
bei Anwendung derselben in Kraftfahrzeugen und ähnlichen Fahrgeräten, möglichst
im Bereich des Buges dieser Fahrzeuge angeordnet, und es werden Leitvorrichtungen
vor diesen vorgesehen, um insbesondere einen Fahrtwind über eine möglichst große
Anströmfläche auf den Wärmetauscher einwirken zu lassen. Der besseren Kühlung wegen
werden solche Wärmetauscher zusätzlich auch mit einem Ventilstionsgebläse versehen,
wobei ein solches Gebläse je nach dessen Ausführung in Fahrtrichtung
des
Fahrzeuges gesehen, vor oder hinter dem Wärmetauscher angebracht sein kann. Für
das Temperieren beispiels weise einer Fahrgastkabine eines solchen Fahrzeuges werden
separate Wärmetauscher verwendet, welche zwar am Temperierkreislauf der Brennkraftmaschine
angeschlossen sind, zu diesen aber nur ein Teilstrom des Temperiermittels geführt
wird, und zwar nur ein so großer, wie er für die Aufheizung der Fahrgastkabine benötigt
wird. Die eigentliche Kühlung des Temperiermittels der Brennkraftmaschine erfolgt
nach wie vor über den im Bereich des Buges vorgesehenen Wärmetauscher, der in der
Regel auch an einem Primärkreislauf des Temperiermittels angeschlossen ist. Zwar
kann mit einem solchen Wärmetauscher das entsprechende Temperiermittel den Anforderungen
der Brennkraftmaschine entsprechend abgekühlt werden, indessen ist es vielfach aus
Raumgründen schwierig, den Wärmetauscher im Bereich des Buges eines solchen Fahrzeuges
vorzusehen, da dort zum einen die Einbauverhältnisse beengt und zum andern eine
vielfach gewünschte, aerodynamische Bug form an den Ausmaßen des Wärmetauschers
scheitert. Untersuchungen mit Kraftfahrzeugen, insbesondere solchen wie Personenkraftwagen
und Lastkraftwagen, haben ergeben, daß beispielsweise eine beachtliche Kraftstoffeinsparung
dadurch erzielt werden könnte, wenn insbesondere die Stirnpartie eines solchen Fahrzeuges
windschlüpfriger ausgeführt werden könnte.
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Ausgehend von einer solchen Überlegung liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, den Kühlbedarf der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges erheblich
herabzusenken, und den Wärmetauscher so auszuführen und am Kraftfahrzeug anzuordnen,
daß dessen Bug windschlüpfriger ausgeführt werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Kraftfahrzeug der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß dieser Wärmetauscher weit außerhalb des
Umfeldes der Brennkraftmaschine
angeordnet ist.
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Diese Maßnahme vermag nicht nur die der Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe vorteilhaft zu lösen, sondern sie bietet den weiteren Vorteil, daß das Umfeld
der Brennkraftmaschine einbautenfreier ausgeführt werden kann, wodurch die Wartungsfreudigkeit
des Kraftfahrzeuges verbessert wird. Durch die Verlegung des Wärmetauschers außerhalb
des Umfeldes der Brennkraftmaschine ergibt sich noch ein weiterer Vorteil dadurch,
daß beispielsweise bei sogenannten Auffahrunfällen wichtige Aggregatsteiie der Brennkraftmaschine
nicht beschädigt werden können, so daß die Cefahr eines Ausfallens einer solchen
Brennkraftmaschine erheblich vermindert wird.
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Auch kann ein wesentlicher Vorteil darin gesehen werden, daß durch
die Verlegung des Wärmetauschers außerhalb dieses Umfeldes insbesondere dem Karosseriebauer
eine größere Freiheit in der Gestaltung der Aufbauten gewährt wird, wodurch nicht
nur optische Effekte bei der Karosseriegestaltung ermöglicht, sondern auch fahrtechnische
Eigenschaften des Kraftfahrzeuges durch eine dem Fahrtwind besser angepaßte Karosserieformgebung
erzielt werden.
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In Fällen, in denen das Kraftfahrzeug mit mindestens einem dessen
Kabine temperierenden Wärmetauscher, wobei dieser Wärmetauscher im Bereich der Trennzone
zwischen Umfeld der Brennkraftmaschine und Kabine vorgesehen ist, zeichnet sich
ein weiteres Merkn,al der Erfindung dadurch aus, daß die Brennkraftmaschine nur
an diesem Wärmetauscher über ihren Temperierkreislauf angeschlossen ist.
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Untersuchungen mit einem solchen Kraftfahrzeug haben ergeben, daß
durch den enorm verminderten Kühlbedarf der Brennkraftmaschine es bereits ausreicht,
den Temperierkreislauf der Brennkraftmaschine an der sogenannten Kabinenheizung
anzuschließen und das in diesem Temperierkreislauf sich
befindende
Temperiermittel allein von der Umluft der zu beheizenden Fahrgastkabine abzukühlen.
Die Untersuchungen mit einer solchen Variante haben ferner ergeben, daß durch das
Führen des Temperiermittels der Brennkraftmaschine ausschließlich durch den Wärmetauscher
der Fahrgastkabine eine weitaus bessere Aufheizung derselben möglich ist, als dies
bei sonst üblichen, getrennten Temperierkreisläufen der Fall wäre.
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In Fällen der Anwendung des Wärmetauschers und dessen Anordnung innerhalb
der Fahrgastkabine zeichnet sich ein weiteres Merkmal der Erfindung dadurch aus,
daß der Wärmetauscher in der Kabine angeordnet und neben einem Kühl- und/ oder Heizkreislauf
für die Kabine einen der Kühlung des Wärmetauschers allein dienenden Leitungsstrang
mit Zu- und Abführung einer Kühlluft aufweist.
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Eine solche Maßnahme hat den Vorteil, daß insbesondere zu Zeiten,
an denen die Aufheizung der Fahrgastkabine nicht erwünscht ist, das durch den Wärmetauscher
geführte Temperiermittel der Brennkraftmaschine entsprechend temperiert wird, wobei
in einem solchen Fall eine angesaugte Frischluft durch den Wärmetauscher geführt
und diese Frischluft über einen eigenen Leitungsstrang wieder ins Freie ausgeblasen
werden kann.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können nsbesondere
den verbleibenden Unteransprüchen entnommen werden.
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In der Zeichnung sind einige der möglichen Ausführungsbeispiele der
Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht auf ein als
Personenkraftwagen ausgeführtes Kraftfahrzeug mit einem im Bereich
einer
Trennebene zwischen Umfeld der Brennkraftmaschine und Fahrgastkabine angeordnetem
Wärmetauscher mit einem zu diesem führenden und um das Umfeld der Brennkraftmaschine
geleiteten Leitkanal, Fig. 2 eine gleiche Ansicht auf das Kraftfahrzeug mit einem
innerhalb der Fahrgastkabine angeordneten Wärmetauscher und einem Leitungsstrang
für eine Kühlluft, wobei dessen Zuführung im Bereich der Windschutzscheibe und dessen
Abführung im Bereich des Bodens der Fahrgastkabine vorgesehen ist, Fig. 3 eine Seitenansicht
auf ein als LKW ausgeführtes Kraftfahrzeug mit mindestens einem, sehr weit vom Umfeld
und Bug der Brennkraftmaschine entfernt angeordneten Wärmetauscher, Fig. 4 eine
vergrößerte Darstellung eines hierfür verwendbaren Wärmetauschers mit hosenrohrartigen
Zu- und Abführung der Leitungsstränge und Fig. 5 einen Schnitt durch den Wärmetauscher
in der Ebene V-V in Fig. 4.
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Ein Kraftfahrzeug zum Befördern von insbesondere Personen, Gütern,
Arbeitsgeräten u. a., wie etwa Personenkraftwagen 1, Lastkraftwagen 2, Traktor oder
Arbeitsmaschine, wird im wesentlichen von mindestens einem Aufbau 3, einem sogenannten
Karosserieaufbau, mindestens zwei, Räder aufweisenden Fahrmitteln 4, 5 und mindestens
einer Brennkraftmaschine 6 nebst Antriebsteilen für diese Fahrmittel gebildet. Die
Brennkraftmaschine 6, die als eine Hubkolben-Brennkraftmaschine ausgeführt sein
kann, weist mindestens einen, in der Zeichnung nicht dargestellten, Brennraum und
einen Kurbeltrieb auf, wobei der Kurbeltrieb, wie an sich bekannt,
von
einem in einem Zylinder nebst Brennraum antreibbaren Kolben gebildet wird. Der Brennraum,
der in einem Block der Brennkraftmaschine 6 mit untergebracht ist, ist über dessen
Block an mindestens einem, die Brennkraftmaschine temperierenden Temperierkreislauf
7 angeschlossen, und es ist dieser Kreislauf zu einem Wärmetauscher 8 geführt. Die
Brennkraftmaschine 6, die als ein sogenannter wärmedichter Motor ausgeführt ist,
weist eine Reihe wärmedichtender Maßnahmen im Bereich deren Brennräume auf, so daß
die Verbrennungswärme aus der Verbrennung der Luft- mit den Kraftstoffbestandteilen
überwiegend in diesem Bereich der Brennräume gehalten wird. Die wärmedämmenden Maßnahmen
können dabei entweder als Isolierungen der der Brenngaswärme ausgesetzten Bauteile
der Brennkraftmaschine 6 oder als besondere, wärmedämmende Werkstoffe der einzelnen
konstruktiven Bauteile der Brennkraftmaschine oder aber auch als besondere, konstruktive
Details, wie Wärmedrosseln, beispielsweise am Kolben u. a., sein. Durch diese wärmedämmenden
Maßnahmen und das damit Zurückhalten der Verbrennungswärme im Bereich des Brennraumes,
werden Randbereiche dieser Brennräume an der Brennkraftmaschine 6 kaum aufgeheizt,
so daß infolge dieses verminderten Kühlmittelbedarfes die Brennkraftmaschine mit
einem reduzierten Temperierkreislauf ausgestattet werden kann. Als Temperiermittel
für die Brennkraftmaschine kann dabei ein höher verdampfendes Öl, statt eines bisher
üblichen Wassers, oder auch ein Teil des verwendeten Kraftstoffes, z. B. eines Dieselöles,
verwendet werden. Der Temperierkreislauf 7 der Brennkraftmaschine ist über ein Leitungssystem
9 mit dem Wärmetauscher 8 verbunden, und es ist dieser Wärmetauscher weit abseits
vom Umfeld 10 der Brennkraftmaschine 6 angeordnet. Als Umfeld 10 der Brennkraftmaschine
6 wird dabei die Peripherie der Brennkraftmaschine. z. B. der Motorraum eines Kraftfahrzeuges,
welcher in der Regel nach oben von einer Motorhaube 11 und zur Seite von Kotflügeln
12 wie auch nach unten vielfach von einer Bodenwanne 13 begrenzt ist, verstanden.
Dieser Motorraum
bzw. das Umfeld 10 liegt bei Personenkraftwagen
1 zwischen dem Bug des Kraftwagens und einer im Bereich der Trennebene 14 zwischen
diesem Umfeld und einer Fahrgastkabine 15 liegenden Windschutzscheibe 16, so daß
es al solches Umfeld genau definiert und in der Zeichnung durch die Markierungslinie
mit den Kreuzen (+) dargestellt werden kann. Der Wärmetauscher 8, der außerhalb
dieses Umfeldes 10 vorgesehen sein kann, kann je nach Ausführung des Kraftfahrzeuges
im Bereich dieser Trennebene 14 oder in der Fahrgastkabine 15 selbst angeordnet
sein, wobei es sich vielfach anbieten wird, wegen der besseren Ausnutzung und Aufheizung
der Fahrgastkabine,diesen Wärmetauscher im Raum der Fahrgastkabine zu integrieren.
Um das Temperiermittel der Brennkraftmaschine 6 im Wäremetauscher 8 abkühlen zu
können, ist der Wärmetauscher über das Leitungssystem 9 an einer Zu- und Abführung
17, 18 angeschlossen, wobei die Zuführung 17, z. B.
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als eine Öffnung 19 im Bereich der Unterkante der Windschutzscheibe
16 und die Abführung als eine Öffnung 20, z. B. im Bereich der Bodenwanne 13 des
Aufbaues 3, vorgesehen sein kann. Durch die Zuführung 17 kann ein von außen angesaugtes
Kühlmittel, d. h. eine Luft 21, in den Wärmetauscher 8 geleitet,und es kann diese
Luft nach Abkühlung des Temperiermittels aus dem Wärmetauscher über die Abführung
18 wieder ins Freie entlassen werden. Um die Fahrgastkabine 15 bei Bedarf aufheizen
zu können, kann statt dieser Frischluft 21 eine Umluft 22 durch den Wärmetauscher
8 geleitet werden, welche aus der Fahrgastkabine selbst entnommen wird und im Kreislauf
zwischen Wärmetauscher und Fahrgastkabine umgeleitet wird. Für das entsprechende
Umleiten der Frischluft 21 und/oder Umluft 22 durch den Wärmetauscher 8, ist dieser
mit entsprechenden Klappen 23, 24 in dessen Leitungsstränge bzw. Zu- und Abführungen
17, 18 versehen, und es können diese Klappen beliebig verstellt werden, so daß eine
mehr oder weniger starke Abkühlung des Wärmetauschers durch die Frischluft und/oder
Umluft bewirkt werden kann. Untersuchungen haben ergeben, daß selbst die Leitung
der Umluft 22
durch den Wärmetauscher 8 in vielen Fällen schon
genügt, das Temperiermittel auf eine für die Kühlung der Brennkraftmaschine 6 erforderliche
Temperatur abzukühlen. Insbesondere in Fällen, in denen die Kabinenheizung nicht
benötigt wird, ist es durch einfache Umsteuerung der Klappen 23, 24 möglich, die
Frischluft 21 durch den Wärmetauscher 8 zu führen.
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Wenn aus einem Grund die Unterbringung des Wärmetauschers 8 in der
Fahrgastkabine 15, und hier insbesondere im Bereich der Trennebene 14 zwischen Umfeld
10 der Brennkraftmaschine 6 und Fahrgastkabine, nicht möglich ist, so ist es denkbar,
den Wärmetauscher auch an jede andere, beliebige Stelle vorzusehen. Eine solche
bevorzugte Stelle kann dabei ein Raum z. B. vor der Windschutzscheibe 16, und zwar
im Bereich deren Unterkante, sein. Bei Anordnung des Wärmetauschers 8 in einem solchen
Raum, ist es zweckmäßig, zwischen dem Bug des Kraftfahrzeuges und der Windschutzscheibe
16 einen Leitkanal 25 vorzusehen, so daß eine am Bug in diesen Leitkanal eintretende
Frischluft 21 im Leitkanal geführt und nach Passieren des Wärmetauschers im Bereich
der Unterkante der Windschutzscheibe wieder ins Freie entlassen wird. Der Leitkanal
25 kann dabei von der Motorhaube 11, die das Umfeld 10 nach oben abdeckt und den
übrigen Karosserieteilen, wie Kotflügel 12 und Spritzblech bzw. Bodenwanne 13, gebildet
werden, wobei bei Anordnung des Wärmetauschers 8 an dieser Stelle sich der Effekt
ergibt, daß zum einen die austretende Abluft entlang der Windschutzscheibe 16 streicht
und dort zusätzlich für eine klare Sicht sorgt und zum anderen diese Abluft, die
wärmer als die Frischluft ist, ein schnelleres Enteisen der Windschutzscheibe bewirkt.
Bei Anordnung des Wärmetauschers 8 im Bereich des Auslasses 20 dieses Leitkanales
25, ist es zum Zwecke der Aufheizung der Fahrgastkabine 15 erforderlich, einen Anschluß
vom Wärmetauscher zur Fahrgastkabine herzustellen, um z. B. mittels einer Umluft
22 auch die Fahrgastkabine aufheizen zu können.
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In einem solchen Fall empfiehlt es sich, den Wärmetauscher 8 im Gürtelrohr
eines Hosenrohres vorzusehen und diesen dort so anzubringen, daß je nach Bedarf
eine Warmluft entweder ins Freie abgeblasen oder in die Fhrgastkabine umgeleitet
wird. Zu diesem Zweck sind am Hosenrohr Klappen 23, 24 für das Umsteuern dieser
Luftströme vorgesehen, wobei diese Klappen auf ganze oder teilweise Umlenkung der
Warmluftströme ins Freie bzw. zur Fahrgastkabine umgelegt werden können.
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Bei Anwendung eines solchen Wärmetauschers 8 bei einem als Lastwagen
2 ausgeführten Kraftfahrzeug, kann der Wärmetauscher z. B. an der Rückwand der Fahrgastkabine
15 des mit einer Ladefläche 26 versehenen Lastkraftwagens oder falls dieser auf
dem Dach 27 dessen Fahrgastkabine einen Windabweiser 28 aufweist, an diesem Windabweiser
angebracht sein.
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Auch hier läßt sich durch die beliebige Anordnung des Wärmetauschers
8, auch an einem als Lastkraftwagen 2 ausgeführten Kraftfahrzeug, dessen Aufbau
3 bzw. Karosserie windschlüpfrig ausführen, so daß dessen Aufbau, und insbesondere
dessen Bug, die in Fig. 3 strichpunktiert angedeutete Konfiguration 29 erhalten
kann.
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Um die Leistung des Wärmetauschers 8 in bezug auf dessen Wärmeaustausch
zwischen den Temperiermedien zu verbessern, kann dieser, wie an sich bekannt, mit
mindestens einem Ventilator 30 ausgestattet sein, der je nach Ausbildung des Wärmetauschers
und der am Kraftfahrzeug vorhandenen räumlichen Verhältnisse, in Fahrtrichtung gesehen,
vor oder hinter dem Wärmetauscher angebracht sein kann. Untersuchungen haben ergeben,
daß bedingt durch den geringen Kühlbedarf der Brennkraftmaschine 6 es bereits ausreichend
ist, als Ventilator einen nur wenige Watt verbrauchenden Elektro-Lüfter zu verwenden.
Bei einer Leistung der Brennkraftmaschine 6 von mehr als 200 KW reicht es bereits
aus, dem Elektro-Lüfter für die Kühlung auch der Brennkraftmaschine eine Leistung
von etwa 0,6 KW zuzubilligen.
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Analog den vorbeschriebenen Anwendungen des Wärmetauschers 8 bei Personen-
und Lastkraftwagen 1, 2, läßt sich derselbe auch für in der Zeichnung nicht dargestellte
landwirtschaftliche Fahrzeuge, wie Traktoren oder auch Arbeitsmaschinen, anwenden.
Auch hier ist es unerheblich, wo der Wärmetauscher 8 an solchen Fahrzeugen bzw.
Arbeitsmaschinen angebracht wird, da bedingt durch den geringen Kühlbedarf der Brennkraftmaschine
6 bereits eine geringe Kühlleistung aufgebracht zu werden braucht. Auf den Fahrtwind
zur Kühlung des Wärmetauschers 8 bzw. dessen Temperiermittels ist man ohnehin nicht
immer angewiesen, wodurch auch die Anordnung des Wärmetauschers im Bereich des Buges
des Kraftfahrzeuges entfallen kann.
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Die Ausführung der Brennkraftmaschine 6 mit einem äußerst geringen
Kühlbedarf, erlaubt somit nicht nur die beliebige Anordnung des Wärmetauschers 8
am Kraftfahrzeug bzw. am Aggregat, sondern reduziert auch die Anzahl der Wärmetauscher
auf beispielsweise nur einen, der sowohl die Temperierung der Brennkraftmaschine
als auch die Temperierung der Fahrgastkabine 15 übernimmt. In Fällen, in denen einem
solchen Wärmetauscher 8 auch weitere Aufgaben, wie beispielsweise eine Ladeluftkühlung,
zugemutet werden, ist es durchaus denkbar, auch die Ladeluft über den gleichen,
nur einen Wärmetauscher zu führen.
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Der Wärmetauscher 8 selbst kann, wie in Fig. 5 angedeutet, als Röhren-
oder Plattenwärmetauscher ausgeführt sein, und er kann mehrere voneinander getrennte
Kammern aufweisen, die von den wärmetauschenden Medien im Kreuzstrom, Gegenstrom
oder Gleichstrom passiert werden. Bekanntlich haben sich Kreuzstromwärmetauscher,wegen
des besseren Wärmeüberganges, sehr gut bewährt, und es kann somit der hier verwendete
Wärmetauscher ebenfalls als ein solcher, im Kreuzstrom der wärmetauschenden Medien
betreibbarer Wärmetauscher ausgeführt sein.