DE3110447C2

DE3110447C2 -

Info

Publication number: DE3110447C2
Application number: DE19813110447
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Beantragt Teilnichtnennung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-18
Filing date: 1981-03-18
Publication date: 1991-10-17
Also published as: JPS57160717A; DE3110447A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlluftführung zum Rückkühler einer bevorzugt ölgekühlten Brennkraftmaschine mit durch Brennraumisolierung vermindertem Kühlluftbedarf in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug.

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 Kühlung 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 Ventilationsgebläse versehen, wobei ein solches Gebläse je nach dessen Ausführung in Fahrtrichtung des Fahrzeuges gesehen, vor oder hinter dem Wärmetauscher angebracht sein kann. Ist das Temperieren beispielsweise einer Fahrgastkabine eines solchen Fahrzeuges vorgesehen, werden separate Wärmetauscher oder "Stufen" oder "Kühlbereiche" eines Wärmetauschers, verwendet, welche zwar am Temperierkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen sind, zu diesen aber nur ein Teilstrom des Temperiermittels geführt oder ein Luftteilstrom abgezweigt wird, und zwar nur ein so großer, wie er für die Aufheizung der Fahrgastkabine benötigt wird. Eine derartige Ausführungsform ist z. B. in der DE-PS 8 05 231 gezeigt. 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 anderen eine vielfach gewünschte, aerodynamische Bugform an den Ausmaßen des Wärmetauschers scheitert. GB-PS 8 35 231 zeigt das Bemühen, einen im Bug des Kraftfahrzeuges untergebrachten Wärmetauscher nicht ganz in Gegensatz zu einer guten Aerodynamik geraten zu lassen. Untersuchungen mit Kraftfahrzeugen, insbesondere solchen wie Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, haben ergeben, daß aber eine beachtliche Kraftstoffeinsparung dadurch erzielt werden kann, wenn insbesondere die Stirnpartie eines solchen Fahrzeuges windschüpfriger ausgeführt wird.

Durch die Entwicklung von Brennkraftmaschinen, die nur noch einen sehr geringen Kühlbedarf haben, wie sie beispielsweise in der DE-OS 29 28 441 gezeigt sind, besteht nun erstmals die Möglichkeit, sich neue Gedanken über Größe, Form und Unterbringung des Rückkühlers zu machen. Ausgehend von solchen Überlegungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Luftwiderstand eines Fahrzeuges zu verbessern und bei ausreichender Kühlleistung auch eine ausreichende Heizung der Kabine zu gewährleisten.

Gelöst ist die Aufgabe dadurch, daß nur ein Rückkühler durch eine der Führung der Kühlluft dienenden Trennwand vom Motorraum getrennt nahe der Kabine angeordnet ist und daß die Kühlerabluft durch Steuerorgane sowohl ins Freie als auch in die Kabine leitbar ist.

Bei dieser Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß bei sogenannten Auffahrunfällen der Wärmetauscher der Brennkraftmaschine nicht sogleich beschädigt ist, so daß die Gefahr eines Ausfallens einer solchen Brennkraftmaschine wegen mangelnder Kühlung erheblich vermindert ist. Vorteile ergeben sich aber vor allem durch die größere Freiheit in Gestaltung von Karosserie und fahrtechnischen Eigenschaften.

Untersuchungen mit einem solchen Kraftfahrzeug haben ergeben, daß durch den 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.

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.

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 angesaugte Frischluft durch den Wärmetauscher geführt und diese Frischluft über einen eigenen Leitungsstrang wieder ins Freie ausgeblasen werden kann.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

In der Zeichnung sind 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 vergrößerte Darstellung eines hierfür verwendbaren Wärmetauschers mit hosenrohrartigen Zu- und Abführung der Leitungsstränge und

Fig. 4 einen Schnitt durch den Wärmetauscher in der Ebene V-V in Fig. 3.

Ein Kraftfahrzeug zum Befördern von insbesondere Personen, Gütern, Arbeitsgeräten u. a., wie etwa Personenkraftwagen 1, 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 gegebene 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 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 der Brennkraftmaschine 6 wird dabei die Peripherie der Brennkraftmaschine. Zum Beispiel 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 als solches Umfeld genau definiert und in der Zeichnung durch die Markierungslinie mit den Kreuzen (+) dargestellt werden kann. Der Wärmetauscher 8 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 in den Raum der Fahrgastkabine zu integrieren. Um das Temperiermittel der Brennkraftmaschine 6 im Wärmetauscher 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. 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. 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 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 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.

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 und einer Trennwand 2, die das Umfeld 10 nach oben abdeckt und den übrigen Karosserieteilen, wie Kotflügel 12 und Spritzblech bzw. Bodenwanne 13, gebildet werden, wobei die 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 Umluft 22 auch die Fahrgastkabine aufheizen zu können.

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 Fahrgastkabine 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.

Um die Leistung des Wärmetauschers 8 in bezug auf dessen Wärmetausch 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.

Analog den vorbeschriebenen Anwendungen des Wärmetauschers 8 bei Personenwagen 1 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 Bugs des Kraftfahrzeuges entfallen kann.

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.

Der Wärmetauscher 8 selbst kann, wie in Fig. 4 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.

Claims

1. Kühlluftführung zum Rückkühler einer bevorzugt ölgekühlten Brennkraftmaschine mit durch Brennraumisolierung vermindertem Kühlluftbedarf in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der einzige Rückkühler (8) durch eine der Führung der Kühlluft dienenden Trennwand (2) vom Motorraum getrennt nahe der Kabine (15) angeordnet ist und daß die Kühlerabluft durch Steuerorgane sowohl ins Freie als auch in die Kabine leitbar ist.

2. Kühlluftführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftzuführung (17) zum Rückkühler von in Höhe der Unterkante einer die Kabine gegen Fahrwind abschirmenden Windschutzscheibe liegenden Eintrittsöffnung (19) ausgeht und die Abluftführung (18) vom Rückkühler im Bodenbereich der Kabine ins Freie mündet.

3. Kühlluftführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführung (25) zum Rückkühler durch eine Motorhaube (11) und durch die Trennwand (2) gebildet ist und im Bug des Fahrzeugs beginnt und der Kühlluftaustritt (20) im Bereich der Unterkante einer Windschutzscheibe liegt.

4. Kühlluftführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftzuführung zum und die Abluftführung aus dem Rückkühler in Form eines Hosenrohres ausgebildet ist, wobei je eine Klappe (23, 24) als Steuerorgan vorgesehen ist, die die anteiligen Luftmengen steuert.