EP2430296A1 - Kraftfahrzeug-kühleinrichtung und kühlsystem - Google Patents

Kraftfahrzeug-kühleinrichtung und kühlsystem

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Publication number
EP2430296A1
EP2430296A1 EP10717119A EP10717119A EP2430296A1 EP 2430296 A1 EP2430296 A1 EP 2430296A1 EP 10717119 A EP10717119 A EP 10717119A EP 10717119 A EP10717119 A EP 10717119A EP 2430296 A1 EP2430296 A1 EP 2430296A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
motor vehicle
heat exchanger
fan
cooling device
cross
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10717119A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Kopf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2430296A1 publication Critical patent/EP2430296A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/06Guiding or ducting air to, or from, ducted fans
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • B60K11/04Arrangement or mounting of radiators, radiator shutters, or radiator blinds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/10Guiding or ducting cooling-air, to, or from, liquid-to-air heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P1/00Air cooling
    • F01P2001/005Cooling engine rooms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P5/00Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P2005/025Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers using two or more air pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/02Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal
    • F04D17/04Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal of transverse-flow type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/16Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
    • F04D25/166Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows using fans

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle cooling device for an internal combustion engine arranged in an engine compartment. Furthermore, the invention comprises a cooling system, in particular a water cooling system, for an internal combustion engine L 5 of a motor vehicle.
  • an axial fan uses a flat radiator for supplying it with cooling air, the axial fan becomes more and more blocked with an increasing component density in an engine compartment of the motor vehicle, with the result that an exhaust air flow of the axial fan does not pull off sufficiently well.
  • the cooling capacity of the radiator decreases and must be compensated by a higher power of the axial fan, which in turn costs energy.
  • a large blockage in the engine compartment also prevents the exhaust air flow of the axial fan can be used for cooling the engine block sides and other heat sources in the engine compartment.
  • EP 0 919 705 A2 discloses a cooling system for an internal combustion engine of a motor vehicle with a water cooler. In a downstream direction behind the radiator, this has an air guide box, which catches a part of a cooling air passing through the radiator and to laterally au-
  • the respective radial fan is provided without overlap with respect to the water cooler and has right 5 angle away from this, so that the radial fan hinders a flow resistance through the heat exchanger as little as possible.
  • the problem here is that an air cooling of the engine without the air duct box and the exhaust ducts is not possible.
  • the object of the invention is by means of a motor vehicle cooling device for a 5 arranged in an engine compartment internal combustion engine, according to claim
  • the motor vehicle cooling device according to the invention or the cooling system according to the invention has a heat exchanger designed in particular as a water cooler and one or a fan or fan interacting with the heat exchanger in a fluid or gas mechanical manner.
  • the blower or fan comprises a cross-flow fan, which can be installed in a built-in
  • blower 35 stood with its extending in a longitudinal direction fan at least partially along the heat exchanger extends.
  • the blower have the cross-flow fan in addition to a Axialstromllibraryer or be assigned to the heat exchanger instead of a Axialstromlformater.
  • a number of the cross-flow fans are arbitrary, but one, two or three cross-flow fans are preferred for a single heat exchanger.
  • the longitudinal extent of the cross-flow fan or its fan wheel at least partially overlaps with the flow cross-section. Ie. a longitudinal extent of the cross-flow fan or the fan
  • L O rads is adjacent to one of the two major longitudinal extensions of the
  • Heat exchanger wherein a distance of an elongated overlap region of fan to the heat exchanger is preferably substantially constant or changes only slightly.
  • the fan of the cross-flow fan z. B. at least partially at a height of the heat exchanger to
  • the cross-flow fan or its fan wheel in an installed state of the motor vehicle cooling device, may be outside or at least partially within a region of the flow cross-section.
  • the region of the throughflow cross section refers to that region of space downstream of the heat exchanger which extends substantially perpendicularly away from the throughflow cross section of the heat exchanger.
  • the cross-flow fan in question is preferably at an edge region at least partially inside or outside of the
  • the cross-flow fan or its fan wheel can be essentially parallel to a comparatively flat extent of the heat exchanger.
  • the cross-flow fan or its fan wheel is arranged substantially in a vertical position or substantially lying opposite the heat exchanger, which relates to a later installation position within the engine compartment of the motor vehicle.
  • Cross-flow fan or its fan is of course applicable.
  • the motor vehicle cooling device is a Heilleitgebliuse the cross-flow I divers with the air inlet with an exhaust air region of the heat exchanger in fluid communication.
  • an air outlet of the air duct By means of an air outlet of the air duct
  • the air guide housing can be designed such that a splitting of an exhaust air flow of the heat exchanger that can be flowed through the crossflow fan is realized.
  • These resulting cooling air streams can, for. B. by means of a plurality of air outlets of Lucasleitge-
  • L O reheatuses be directed to facilities or devices within the engine compartment.
  • For mounting the cross-flow fan relative to the heat exchanger can, for. B. a free longitudinal end portion of a fan shaft of the cross-flow fan in a Vor-
  • z. B a frame of a Axialstromlrangeers stored. In this case, it is possible to insert this free longitudinal end section into the relevant device or device; It can also be a warehouse, z. B. a ball bearing can be provided. Furthermore, it is possible, a respective end of the air guide, in particular a housing cover of the air guide
  • the cross-flow fan preferably has a drive motor already connected to it, in particular an electric motor.
  • Other drive motors are of course applicable;
  • the cross-flow fan can also be driven by the internal combustion engine.
  • the drive motor preferably has a fastening device, by means of which the cross-flow fan can be fastened opposite to its movable bearing in the engine compartment.
  • This attachment 30 or the bearing of the fan shaft then forms a fixed bearing of the fan shaft or the fan. Preference is a screwing or caulking of the drive motor in the engine compartment.
  • a 35 cross-flow fan preferably on a Zargen- or a heat exchanger side in
  • Exhaust air from the cross-flow fan can be direct or indirect z. B. on the edge sides of the engine compartment to heat sources, such. B. be directed laterally to the engine or an exhaust manifold. According to the invention less vortex and / or less blocking losses occur in a cooling air power, since the blocking is bypassed, which is not feasible only with a 5 Axialstromlformater.
  • the invention is applicable to any motor vehicle, but in particular a motor vehicle with a high blocking of an air flow from an axial flow fan and a consequent high demand for cooling air power.
  • cooling air can be passed directly to the longitudinal sides of an internal combustion engine to z.
  • Such air cooling is by means of a conventional Axialstromliffers
  • FIG. 1 shows a plan view of an embodiment of a motor vehicle cooling device according to the invention in an installed state in a two-dimensional schematic illustration
  • Fig. 2 is a perspective schematic side view of a cross-flow fan used according to the invention.
  • FIG. 3 shows a perspective schematic partial view of a further embodiment of a cross-flow fan used in accordance with the invention.
  • FIGS. 4-7 in a respective two-dimensional schematic front view (FIG.
  • Embodiments of the invention are 35 Embodiments of the motor vehicle cooling device according to the invention. Embodiments of the invention
  • FIG. 1 shows, in a broken-away plan view, a front section of a motor compartment 2 of a motor vehicle, wherein a forward direction of travel of the motor vehicle is shown with an arrow at the top in FIG.
  • the front section shows a heat exchanger 10, in particular a water cooler 10, for a cooling device 1 of an internal combustion engine 3 of the motor vehicle, which is only partially shown.
  • the cooling device 1 with lines to the engine 3 and bores z. B. within a cylinder head of the engine 3, then form a cooling system of the engine 3.
  • Other z. B. operated with oil as a coolant cooling devices 1 are of course L 5 applicable.
  • an axial flow fan 40 in particular when the vehicle is stationary but stationary and when driving the vehicle, if necessary cooling air 14 through the heat exchanger 10th sucks.
  • At least one cross-flow 20 or radial fan 20 is used according to the invention. This can instead (not shown in the drawing) of the axial flow 40 or in addition (see Fig. 1) to the axial flow fan 40 may be provided.
  • An advantage of the cross-flow fan 20 is that it does not distribute the exhaust air of the heat exchanger 10 downstream distributed, but comparatively focused, which may vary depending on an outlet geometry of the cross-flow fan 20. D.
  • the cooling air flow 14 can be increased through the heat exchanger 10 and / or an exhaust air flow 24 of the crossflow fan 20 can be applied to a heat source.
  • L 0 are directed within the engine compartment 2.
  • the cross-flow fan 20 is adjacent thereto, wherein a fan wheel 25 or a fan shaft 27, that is to say a longitudinal direction L of the cross-flow fan 20, is preferably substantially vertical
  • Known cross-flow fans 20 are catalog products and usually have a> 5 rectangular air duct by means of a Heilleitgeophuses 22. According to the invention to be able to respond to individual engine block shapes or individual circumstances in the engine compartment 2, it makes sense a cross 24 or cooling air flow 24 of the cross-flow fan 20 to redirect to other angles.
  • the respective deflection angle for the cooling air flow 24 may be a variable of the application 30.
  • the frame 41 is used to make an aerodynamic shape at an input region of the cross-flow fan 20, which makes loss of suction of an exhaust air stream 24 of the heat exchanger 10 loss.
  • an air inlet 21 and / or an air outlet 23 of the air guide 22 are integrated into the frame 41 of the Axialstromlrangeers 35 40.
  • Fig. 1 shows approximately such an embodiment.
  • two cross-flow fans 20 are provided right and left (with reference to FIG. 1) next to the axial flow fan 40 on the frame 41, wherein the respective Heilleitgephinuse 22 is integrated with its air inlet 21 into the frame 41.
  • cross-flow fan 20 sucks in his operation from an exhaust air area 1 1 of the
  • Heat exchanger 10 a part of the cooling air flow 14 through the heat exchanger 10 via its air inlet 21, transports the respective cooling air stream 24 via its fan 25 through the cross-flow fan 20 through its Heilaus- outlet 23, which the cooling air flow 24 on the blocking over preferably on
  • L 5 an exhaust manifold, etc. in the engine compartment 2 can be addressed.
  • An attachment of the cross-flow fan 20 can in a variety of ways, eg. B. via a screw, a Verclipsung, caulking, pressing, plugging in rubber damper elements, etc. done. It is important
  • Bearing 33 connected to the cross-flow fan 20 drive motor 30, in particular an electric motor 30 has.
  • This drives the fan shaft 25 and the fan 27 and is preferably formed in a structural unit with the actual cross-flow fan 20.
  • the drive motor 30 is thereby
  • the fastening device 31 is a screw lug 31 and the fastening device 32 is a locking tab 32, which is formed in each case on a housing of the drive motor 30 or alternatively on a housing of the crossflow fan 20.
  • a non-locating side of the fan 25 is designed as follows. Thus, it is possible to allow the fan shaft 27 to protrude at a free end of the fan wheel 25 (FIG. 2, air guide housing 22 not shown) and into a guide end.
  • the fixed bearing side should preferably lie on one side of the drive motor 30. However, it is possible to reverse this kinematic. A secure connection of the cross-flow I wholesomeers 20 with drive motor 30 is effected by screws. It is in
  • FIGS. 4, 5 in particular embodiments in which the fan 25 parallel overlapping (overlap region 29) to a of both
  • the fan 25 is also arranged parallel to a flow cross-section 12 of the heat exchanger 10; However, this can also be carried out analogously to FIG. 7. Further, it is possible to arrange the fan 25 or the cross-flow fan 20 angled with respect to one of the sides of the heat exchanger 10,
  • Fig. 7 shows a relation to the fürströmquerrough 12 inclined arrangement of the cross-flow fan 20 and the fan 25. It is of course possible, depending on a given in the engine compartment 3, which are shown in FIGS. 4-7.
  • the overlap area 29 of the cross-flow fan 20 or of the fan wheel 25 with the heat exchanger 10 is shown in each case.
  • the overlapping region 29 is a vertical parallel projection onto a side of the transverse flow fan 20 or the fan impeller 25 directly adjacent to it
  • Der Mathde- Range 29 is about 25-100%, preferably 50-60%, in particular 65-75%, particularly preferably 70-85% and most preferably 90-100%.
  • An angle between the cross-flow fan 20 or the fan wheel 25 and one side of the heat exchanger 10 (FIG. 6) and / or the flow cross-section 12 of the heat exchanger 10 (FIG. 7) is less than 60 °, preferably 35-45 °, in particular 20 -30 °, more preferably 10-15 ° and most preferably 0-5 °.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung (1) für einen in einem Motorraum (2) angeordneten Verbrennungsmotor (3),mit einem insbesondere als einen Wasserkühler (10) ausgebildeten Wärmetauscher (10) und einem mit dem Wärmetauscher (10) fluidmechanisch zusammenwirkenden Gebläse, wobei das Gebläse einen sich in Längsrichtung (L) mit seinem Lüfterrad (25) wenigstens teilweise entlang des Wärmetauschers (10) erstreckenden Querstromlüfter (20) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kühlsystem, insbesondere ein Wasser-Kühlsystem, für einen Verbrennungsmotor (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kühlsystem eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung (1) aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung und Kühlsystem
L O
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung für einen in einem Motorraum angeordneten Verbrennungsmotor. Ferner umfasst die Erfindung ein Kühlsystem, insbesondere ein Wasser-Kühlsystem, für einen Verbrennungsmotor L 5 eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
In der Kraftfahrzeugtechnik wird ein Wärmetauscher eines wassergekühlten Ver-
> 0 brennungsmotors von einem Axialgebläse mit Kühlluft versorgt. Ein Axialgebläse nutzt einen sich flächig erstreckenden Wasserkühler für dessen Versorgung mit Kühlluft zwar gut aus, aber bei einer zunehmenden Bauteiledichte in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs wird das Axialgebläse immer mehr verblockt, was zur Folge hat, dass ein Abluftstrom des Axialgebläses nicht mehr gut genug abzie-
?5 hen kann. Hierdurch nimmt die Kühlleistung des Wasserkühlers ab und muss durch eine höhere Leistung des Axialgebläses ausgeglichen werden, was wiederum Energie kostet. Eine große Verblockung im Motorraum verhindert außerdem, dass der Abluftstrom des Axialgebläses für eine Kühlung der Motorblocklängsseiten und anderer Wärmequellen im Motorraum genutzt werden kann.
30
Die EP 0 919 705 A2 offenbart ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs mit einem Wasserkühler. In einer stromabwärtigen Richtung hinter dem Wasserkühler weist dieser einen Luftführungskasten auf, der einen Teil einer den Wasserkühler passierenden Kühlluft auffängt und zu seitlich au-
35 ßerhalb des Wasserkühlers vorgesehenen Radialgebläsen lenkt, die die Abluft des Wärmetauschers einerseits innerhalb des Luftführungskastens ansaugen und andererseits zu sich an den Luftführungskasten anschließenden Abluftkanälen leiten, mittels welchen die Abluft des Wärmetauschers für die Kühlung anderer Wärmequellen im Motorraum nutzbar ist. Das jeweilige Radialgebläse ist dabei überlappungsfrei gegenüber dem Wasserkühler vorgesehen und weist recht- 5 winklig von diesem weg, damit das Radialgebläse einen Strömungswiderstand durch den Wärmetauscher hindurch möglichst wenig behindert. Problematisch ist hierbei, dass eine Luftkühlung des Verbrennungsmotors ohne den Luftführungskasten und die Abluftkanäle nicht möglich ist.
L O Aufgabenstellung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung und ein verbessertes Kühlsystem, insbesondere ein verbessertes Wasser- Kühlsystem, für einen Verbrennungsmotor anzugeben. Gemäß der Erfindung soll
L 5 mittels einem Gebläse auch bei einem verblockten Motorraum einerseits ein wenigstens ausreichender Kühlluftstrom durch den Wärmetauscher hindurch und andererseits vom Wärmetauscher stromabwärts in Richtung Verbrennungsmotor gewährleistet sein. Hierbei soll es insbesondere möglich sein, einen Abluftstrom des Wärmetauschers für weitere Kühlaufgaben innerhalb des Motorraums zu
> 0 nutzen.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird mittels einer Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung für ?5 einen in einem Motorraum angeordneten Verbrennungsmotor, gemäß Anspruch
1 ; und einem Kühlsystem, insbesondere einem Wasser-Kühlsystem, für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
30 Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung bzw. das erfindungsgemäße Kühlsystem weist einen insbesondere als einen Wasserkühler ausgebildeten Wärmetauscher und ein oder einen mit dem Wärmetauscher fluid- bzw. gasmechanisch zusammenwirkendes Gebläse bzw. Lüfter auf. Das Gebläse bzw. der Lüfter umfasst dabei einen Querstromlüfter, der sich in einem eingebauten Zu-
35 stand mit seinem in eine Längsrichtung erstreckenden Lüfterrad wenigstens abschnittsweise längs des Wärmetauschers erstreckt. Hierbei kann das Gebläse den Querstromlüfter zusätzlich zu einem Axialstromlüfter aufweisen oder statt einem Axialstromlüfter dem Wärmetauscher zugeordnet sein. Eine Anzahl der Querstromlüfter ist dabei prinzipiell beliebig, bevorzugt sind jedoch ein, zwei oder drei Querstromlüfter für einen einzelnen Wärmetauscher.
5
Erfindungsgemäß überdeckt sich in einer Parallelprojektion senkrecht auf einen Durchströmquerschnitt des Wärmetauschers, die Längserstreckung des Querstromlüfters bzw. dessen Lüfterrads wenigstens teilweise mit dem Durchströmquerschnitt. D. h. eine Längserstreckung des Querstromlüfters bzw. des Lüfter-
L O rads liegt benachbart zu einer der beiden größeren Längserstreckungen des
Wärmetauschers, wobei ein Abstand eines länglichen Überdeckungsbereichs von Lüfterrad zum Wärmetauscher bevorzugt im Wesentlichen konstant ist oder sich nur geringfügig ändert. Gemäß der Erfindung ist das Lüfterrad des Querstromlüfters z. B. wenigstens teilweise auf einer Höhe des Wärmetauschers an-
L 5 geordnet.
In Ausführungsformen der Erfindung kann in einem eingebauten Zustand der Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung der Querstromlüfter bzw. dessen Lüfterrad außerhalb oder wenigstens teilweise innerhalb eines Bereichs des Durchströmquer-
> 0 Schnitts des Wärmetauschers angeordnet sein. Mit Bereich des Durchströmquerschnitts ist hierbei derjenige Raumbereich stromabwärts des Wärmetauschers gemeint, welcher sich im Wesentlichen senkrecht vom Durchströmquerschnitt des Wärmetauschers wegerstreckt. Hierbei ist der betreffende Querstromlüfter bevorzugt an einem Randbereich wenigstens teilweise inner- oder außerhalb des
?5 Bereich des Durchströmquerschnitts des Wärmetauschers vorgesehen und dabei bevorzugt stromabwärts des Wärmetauschers angeordnet.
Gemäß der Erfindung kann der Querstromlüfter bzw. dessen Lüfterrad im Wesentlichen parallel zu einer vergleichsweise flächigen Erstreckung des Wärme-
30 tauschers angeordnet sein. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Querstromlüfter bzw. dessen Lüfterrad im Wesentlichen stehend oder im Wesentlichen liegend gegenüber dem Wärmetauscher angeordnet ist, was sich auf eine spätere Einbaulage innerhalb des Motorraums des Kraftfahrzeugs bezieht. Eine diagonale, eine bezüglich einer der Seiten des Wärmetauschers gewinkelte und/oder eine
35 gegenüber einer Fläche des Durchströmquerschnitts geneigte Anordnung des
Querstromlüfters bzw. dessen Lüfterrads ist natürlich anwendbar. In Ausführungsformen der Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung steht ein Luftleitgehäuse des Querstrom I üfters mit dessen Lufteinlass mit einen Abluftbereich des Wärmetauschers in Fluidkommunikation. Mittels eines Luftauslass des Luftleitgehäu-
5 ses kann ein direktes oder indirektes Anblasen, also Kühlen von Wärmequellen im Motorraum realisiert werden. Ferner kann das Luftleitgehäuse derart ausgelegt sein, dass ein Aufteilen eines durch den Querstromlüfter hindurch strömbaren Abluftstroms des Wärmetauschers realisiert wird. Diese entstandenen Kühlluftströme können z. B. mittels einer Mehrzahl von Luftauslässen des Luftleitge-
L O häuses auf Einrichtungen oder Vorrichtungen innerhalb des Motorraums gerichtet werden.
Für eine Montage des Querstromlüfters relativ zum Wärmetauscher kann z. B. ein freier Längsendabschnitt einer Lüfterwelle des Querstromlüfters in einer Vor-
L 5 oder Einrichtung im Motorraum, z. B. einer Zarge eines Axialstromlüfters, gelagert werden. Hierbei ist es möglich, diesen freien Längsendabschnitt in die betreffende Vor- oder Einrichtung einzustecken; es kann hierfür auch ein Lager, z. B. ein Kugellager, vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, ein betreffendes Ende des Luftleitgehäuses, insbesondere einen Gehäusedeckel des Luftleitge-
10 häuses, ggf. mit einem darin integrierten Lager an der Vor- oder Einrichtung im
Motorraum, z. B. der Zarge, zu befestigen. Dieses Lager bildet dann bevorzugt ein Loslager der Lüfterwelle bzw. des Lüfterrads.
Ferner weist der Querstromlüfter bevorzugt einen damit schon verbundenen An- ?5 triebsmotor, insbesondere einen Elektromotor, auf. Andere Antriebsmotoren sind natürlich anwendbar; darüber hinaus kann der Querstromlüfter auch vom Verbrennungsmotor angetrieben sein. Der Antriebsmotor weist dabei bevorzugt eine Befestigungseinrichtung auf, mittels welcher der Querstromlüfter gegenüberliegend zu seinem Loslager im Motorraum befestigbar ist. Diese Befestigungs- 30 stelle bzw. die Lagerung der Lüfterwelle bildet dann ein Festlager der Lüfterwelle bzw. des Lüfterrads. Bevorzugt ist ein Verschrauben oder ein Verstemmen des Antriebsmotors im Motorraum.
Gemäß der Erfindung wird anstatt oder zusätzlich zu einem Axialstromlüfter ein 35 Querstromlüfter bevorzugt an einer Zargen- oder einer Wärmetauscherseite im
Motorraum angesetzt. Eine Abluft des Querstromlüfters kann direkt oder indirekt z. B. an Randseiten des Motorraums an Wärmequellen, wie z. B. seitlich an den Verbrennungsmotor oder einen Auspuffkrümmer gerichtet werden. Gemäß der Erfindung entstehen weniger Wirbel- und/oder weniger Verblockungsverluste in einer Kühlluftleistung, da die Verblockung umgangen wird, was ausschließlich mit 5 einem Axialstromlüfter nicht realisierbar ist. Die Erfindung ist bei einem beliebigen Kraftfahrzeug, insbesondere jedoch einem Kraftfahrzeug mit einer hohen Verblockung eines Luftstroms von einem Axialstromlüfter und einem dadurch bedingten hohen Bedarf an Kühlluftleistung anwendbar.
L 0 Insbesondere kann gemäß der Erfindung Kühlluft direkt auf die Längsseiten eines Verbrennungsmotors geleitet werden, um z. B. bei einem längs eingebauten Verbrennungsmotor auch bei den hinteren Zylindern einen zusätzlichen Kühleffekt zu erzielen, was eine Lebensdauer des betreffenden Verbrennungsmotors erhöht. Eine solche Luftkühlung ist mittels eines herkömmlichen Axialstromlüfters
L 5 nicht möglich. Durch eine Anordnung des Querstromlüfters an/in einem Randbereich des Wärmetauschers wird ein durch den Wärmetauscher hindurch strömender Kühlluftstrom gar nicht oder nur geringfügig behindert, was insbesondere bei hohen Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs von Vorteil ist.
> 0 Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: .5
Fig. 1 in einer zweidimensionalen schematischen Darstellung eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug- Kühleinrichtung in einem eingebauten Zustand;
Fig. 2 in einer perspektivischen schematischen Seitenansicht einen gemäß 30 der Erfindung verwendeten Querstromlüfter;
Fig. 3 eine perspektivische schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäß verwendeten Querstromlüfters; und Fig. 4-7 in einer betreffenden zweidimensionalen schematischen Stirn- (Fig. A-
6) oder Seitenansicht (Fig. 7) jeweils eine Mehrzahl von möglichen
35 Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung. Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt in einer weggebrochenen Draufsicht einen Frontabschnitt eines Mo- 5 torraums 2 eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs mit einem Pfeil oben in Fig. 1 dargestellt ist. Der Frontabschnitt zeigt einen Wärmetauscher 10, insbesondere einen Wasserkühler 10, für eine Kühleinrichtung 1 eines Verbrennungsmotors 3 des Kraftfahrzeugs, der nur teilweise dargestellt ist. Die Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung 1 , im Folgenden nur als Kühleinrich- L O tung 1 bezeichnet, kühlt über in der Zeichnung nicht dargestellte Leitungen den
Verbrennungsmotor 1 mit Wasser. Die Kühleinrichtung 1 mit Leitungen zum Verbrennungsmotor 3 und Bohrungen z. B. innerhalb eines Zylinderkopfs des Verbrennungsmotors 3, bilden dann ein Kühlsystem des Verbrennungsmotors 3. Andere z. B. mit Öl als Kühlmittel betriebene Kühleinrichtungen 1 sind natürlich L 5 anwendbar.
In Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs hinter dem Wärmetauscher 10 befindet sich der zu kühlende Verbrennungsmotor 3, wobei durch den Wärmetauscher 10 hindurch tretende Kühlluft 14 (siehe Pfeile) auf den Verbrennungsmotor s tref-
> 0 fen kann, um diesen zu kühlen. Für eine Verbesserung des Kühlluftstroms 14 durch den Wärmetauscher 10 hindurch, befindet sich zwischen den Wärmetauscher 10 und einer Frontseite des Verbrennungsmotors 3, ein Axialstromlüfter 40, der insbesondere bei laufendem aber stillstehendem Fahrzeug sowie bei einer Fahrt des Fahrzeugs ggf. Kühlluft 14 durch den Wärmetauscher 10 saugt. Hier-
?5 durch erhält der Wärmetauscher Kühlluft 14, die anschließend für Kühlaufgaben innerhalb des Motorraums 2 verwendbar ist. Mit zunehmender Verblockung des Motorraums 2 verpufft jedoch die Wirkung des den Wärmetauscher 10 verlassenden Kühlluftstroms 14, welcher dadurch nicht mehr adäquat nutzbar ist. Ferner kann es aufgrund der Verblockung dazu kommen, das kaum bzw. keine Kühl-
30 luft 14 mehr in die relevanten Bereiche innerhalb des Motorrums 2 gelangen kann.
Um trotz zunehmender Verbockung des Motorraums 2 eine Abluft des Wärmetauschers 10 zur Kühlung von Wärmequellen im Motorraum 2 zu nutzen, wird 35 gemäß der Erfindung wenigstens ein Querstrom- 20 bzw. Radiallüfter 20 angewendet. Dieser kann anstatt (in der Zeichnung nicht dargestellt) des Axialstrom- lüfters 40 oder zusätzlich (siehe Fig. 1 ) zum Axialstromlüfter 40 vorgesehen sein. Vorteilhaft beim Querstromlüfter 20 ist, dass er die Abluft des Wärmetauschers 10 stromabwärts nicht flächig verteilt abgibt, sondern vergleichsweise fokussiert, was je nach einer Auslassgeometrie des Querstromlüfters 20 variieren kann. D.
5 h. gemäß der Erfindung wird wenigstens ein Teil der Abluft des Wärmetauschers
10 vom Querstromlüfter 20 angesaugt und stromabwärts weiter hinten in den Motorraum 2 abgegeben. Hierbei wird die Verblockung des Motorraums 2 umgangen, es kann der Kühlluftstrom 14 durch den Wärmetauscher 10 hindurch erhöht und/oder ein Abluftstrom 24 des Querstromlüfters 20 auf eine Wärmequelle in-
L 0 nerhalb des Motorraums 2 gerichtet werden.
Ist ein Axialstromlüfter 40 vorgesehen, so befindet sich der Querstromlüfter 20 benachbart dazu, wobei ein Lüfterrad 25 bzw. eine Lüfterwelle 27, also eine Längsrichtung L des Querstromlüfters 20 bevorzugt im Wesentlichen senkrecht
L 5 zu einer Welle 42 bzw. Propellerwelle 42 des Axialstromlüfters 40 angeordnet ist.
Gewisse vom rechten Winkel abweichende Winkel sind z. B. analog den Fig. 6 und 7 anwendbar (siehe unten). Bevorzugt ist, wie in der Fig. 1 dargestellt ist, ein im Motorraum 2 im Wesentlichen vertikal stehender Querstromlüfter 20, der an einer Zarge 41 oder einem Rahmen 41 des Axialstromlüfters 40, oder seitlich
> 0 bzw. an einem Rand des Wärmetauschers 10 montiert ist. Im Wesentlichen horizontal liegende oder schräg angeordnete Querstromlüfter 20 sind ebenfalls für die Kühleinrichtung 1 anwendbar (siehe unten und die Fig. 4-7).
Bekannte Querstromlüfter 20 sind Katalogprodukte und besitzen meist eine >5 rechtwinklige Luftführung mittels eines Luftleitgehäuses 22. Um gemäß der Erfindung auf individuelle Motorblockformen bzw. individuelle Gegebenheiten im Motorraum 2 eingehen zu können, ist es sinnvoll, einen Quer- 24 bzw. Kühlluftstrom 24 des Querstromlüfters 20 auch in andere Winkel umzulenken. Der jeweilige Umlenkwinkel für den Kühlluftstrom 24 kann dabei eine Variable der Applikation 30 sein. Bevorzugt wird die Zarge 41 dazu genutzt, um an einem Eingangsbereich des Querstromlüfters 20 eine aerodynamische Form zu gestalten, die ein Ansaugen eines Abluftstroms 24 des Wärmetauschers 10 verlustarm macht. Um zusätzliche Bauteile zu vermeiden, werden bevorzugt ein Lufteinlass 21 und/oder ein Luftauslass 23 des Luftleitgehäuses 22 in die Zarge 41 des Axialstromlüfters 35 40 integriert. Fig. 1 zeigt näherungsweise eine solche Ausführungsform. Hierbei sind zwei Querstromlüfter 20 rechts und links (mit Bezug auf die Fig. 1 ) neben dem Axialstromlüfter 40 an dessen Zarge 41 vorgesehen, wobei das jeweilige Luftleitgehäuse 22 mit seinem Lufteinlass 21 in die Zarge 41 integriert ist. Der betreffende
5 Querstromlüfter 20 saugt in seinem Betrieb aus einem Abluftbereich 1 1 des
Wärmetauschers 10 einen Teil des Kühlluftstroms 14 durch den Wärmetauscher 10 über seinen Lufteinlass 21 ein, transportiert den betreffenden Kühlluftstrom 24 über sein Lüfterrad 25 durch den Querstromlüfter 20 hindurch zu seinem Luftaus- lass 23, welcher den Kühlluftstrom 24 an der Verblockung vorbei bevorzugt auf
L O eine Wärmequelle im Motorraum 2 richtet; vorliegend sind dies die beiden
Längsseiten des Verbrennungsmotors 3. Ein Zusatznutzen entsteht, wenn die Ausgangsseite des Querstromlüfters 20 bzw. dessen Luftleitgehäuse 22 eine derartige Formgebung erhält, dass der Kühlluftstrom 24 aufgeteilt wird und auf zwei oder mehr separate Wärmequellen, wie Stellen am Verbrennungsmotor 3,
L 5 einem Auspuffkrümmer, etc. im Motorraum 2 gerichtet werden kann.
Eine Befestigung des Querstromlüfters 20 kann auf vielfältige Art und Weise, z. B. über eine Verschraubung, eine Verclipsung, ein Verstemmen, ein Einpressen, ein Einstecken in Gummi-Dämpfer-Elemente etc. erfolgen. Hierbei ist es bevor-
? 0 zugt, dass eine Festlagerseite des Querstromlüfters 20 bzw. eines Lüfterrads 25
(Lager 33) einen mit dem Querstromlüfter 20 verbundenen Antriebsmotor 30, insbesondere einen Elektromotor 30 aufweist. Dieser treibt die Lüfterwelle 25 bzw. das Lüfterrad 27 an und ist bevorzugt in einer baulichen Einheit mit dem eigentlichen Querstromlüfter 20 ausgebildet. Der Antriebsmotor 30 wird dabei in-
>5 nerhalb des Motorraums 2 festgelegt, was exemplarisch in der Fig. 2 mit den Befestigungseinrichtungen 31 , 32 dargestellt ist. Hierbei ist die Befestigungseinrichtung 31 eine Schraublasche 31 und die Befestigungseinrichtung 32 eine Ver- stemmlasche 32, welche jeweils an einem Gehäuse des Antriebsmotors 30 oder wahlweise einem Gehäuse des Querstromlüfters 20 ausgebildet ist.
30
In bevorzugten und in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung wird eine Loslagerseite des Lüfterrads 25 folgendermaßen gestaltet. So ist es möglich, die Lüfterwelle 27 an einem freien Ende des Lüfterrads 25 überstehen zu lassen (Fig. 2, Luftleitgehäuse 22 nicht dargestellt) und in eine Füh-
35 rungsbuchse der Zarge 41 einzustecken. Sollte dies für das Lager zu empfindlich sein, so ist es möglich, ein Kugellager auf einem freien Längsendabschnitt der Lüfterwelle 27 zu montieren und mit dessen Außenring in die Zarge 41 einzusetzen. Ferner ist es möglich, den freien Längsendabschnitt der Lüfterwelle 27 über ein Lager 26 in einem Gehäusedeckel 28 oder dem Luftleitgehäuse 22 zu lagern, wobei der Gehäusedeckel 28 oder das Luftleitgehäuse 22 an der Zarge 41 oder 5 einem anderen Bauteil innerhalb des Motorraums 2 befestigt wird.
Die Festlagerseite soll bevorzugt auf einer Seite des Antriebsmotors 30 liegen. Es ist jedoch möglich, dies kinematisch umzukehren. Eine sichere Anbindung des Querstrom I üfters 20 mit Antriebsmotor 30 erfolgt durch Schrauben. Es ist in
L O einer anderen Ausführungsform jedoch möglich, nach einem Einstecken der Lüfterwelle 27 bzw. des Lüfterrads 25 in die Zarge 41 oder ein anderes Bauteil, die Festlagerseite z. B. mittels eines Blechs im Motorraum 2 zu verstemmen oder zu verclipsen, wobei letzteres z. B. mittels eines Kunststoffbügels an der Zarge 41 , einem anderen Bauteil oder dem Verbrennungsmotor s erfolgen kann.
L 5
Die Fig. 4-7 zeigen jeweils eine Mehrzahl von möglichen Positionen des Lüfterrads 25 bzw. des Querstromlüfters 20 gegenüber dem Wärmetauscher 10. Hierbei zeigen die Fig. 4, 5 insbesondere Ausführungsformen, bei welchen das Lüfterrad 25 parallel überdeckend (Überdeckungsbereich 29) zu einer der beiden
> 0 längeren (von drei) Seiten des Wärmetauschers 10 angeordnet ist. Hierbei ist es bevorzugt, dass das Lüfterrad 25 auch parallel zu einem Durchströmquerschnitt 12 des Wärmetauschers 10 angeordnet ist; dies kann jedoch auch analog Fig. 7 ausgeführt sein. Ferner ist es möglich, das Lüfterrad 25 bzw. den Querstromlüfter 20 gewinkelt gegenüber einer der Seiten des Wärmetauschers 10 anzuordnen,
?5 was exemplarisch in der Fig. 5 dargestellt ist; hierbei kann wiederum das Lüfterrad 25 parallel zum Durchströmquerschnitt 12 angeordnet sein oder analog Fig. 7. Schließlich zeigt Fig. 7 eine gegenüber dem Durchströmquerschnitt 12 geneigte Anordnung des Querstromlüfters 20 bzw. dessen Lüfterrads 25. Es ist natürlich möglich, je nach einer Gegebenheit im Motorraum 3, die in den Fig. 4-7 darge-
30 stellten Ausführungsformen zu kombinieren.
In den Fig. 4-7 ist jeweils der Überdeckungsbereich 29 des Querstromlüfters 20 bzw. des Lüfterrads 25 mit dem Wärmetauscher 10 dargestellt. Der Überdeckungsbereich 29 ist dabei eine senkrechte Parallelprojektion auf eine dem jewei- 35 ligen Querstromlüfter 20 bzw. dem Lüfterrad 25 direkt benachbarte Seite des
Wärmetauschers 10 oder auf dessen Durchströmquerschnitt 12. Der Überde- ckungsbereich 29 beträgt ca. 25-100%, bevorzugt 50-60%, insbesondere 65- 75%, insbesondere bevorzugt 70-85% und insbesondere besonders bevorzugt 90-100%. Ein Winkel zwischen dem Querstromlüfter 20 bzw. dem Lüfterrad 25 und einer Seite des Wärmetauschers 10 (Fig. 6) und/oder dem Durchströmquerschnitt 12 des Wärmetauschers 10 (Fig. 7) beträgt weniger als 60°, bevorzugt 35-45°, insbesondere 20-30°, insbesondere bevorzugt 10-15° und insbesondere besonders bevorzugt 0-5°.

Claims

5 Ansprüche
1. Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung für einen in einem Motorraum (2) angeordneten Verbrennungsmotor (3), mit einem insbesondere als einen Wasserkühler (10) ausgebildeten Wärmetauscher (10) und einem mit dem Wärmetauscher (10) flu- L O idmechanisch zusammenwirkenden Gebläse, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse einen sich in Längsrichtung (L) mit seinem Lüfterrad (25) wenigstens teilweise entlang des Wärmetauschers (10) erstreckenden Querstromlüfter (20) aufweist.
L 5 2. Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Querstromlüfter (20) bzw. das Lüfterrad (25) wenigstens teilweise außerhalb oder innerhalb eines Bereichs eines Durchströmquerschnitts (12) des Wärmetauschers (10) angeordnet ist.
> 0 3. Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Querstromlüfter (20) an einem Randbereich des Wärmetauschers (10) und/oder stromabwärts des Wärmetauschers (10) angeordnet ist.
>5 4. Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (25) im Wesentlichen parallel zum Wärmetauscher (10) angeordnet ist, und/oder im Wesentlichen vertikal stehend oder im Wesentlichen horizontal liegend anordenbar ist.
30 5. Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lufteinlass (21 ) eines Luftleitgehäuses (22) des Querstromlüfters (20) mit einen Abluftbereich (11 ) des Wärmetauschers (10) in Fluid- kommunikation steht.
6. Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Luftauslass (23) des Luftleitgehäuses (22) ein gerichtetes Anblasen von Wärmequellen im Motorraum (2) realisierbar ist.
5 7. Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitgehäuse (22) derart ausgelegt ist, dass ein Aufteilen eines durch den Querstromlüfter (20) hindurch strömbaren Abluftstroms (24) des Wärmetauschers (10) realisiert ist, und diese Kühlluftströme, ggf. mittels wenigstens zweier Luftauslässe (23), auf Einrichtungen innerhalb des Motorraum
L O (2) richtbar sind.
8. Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse ferner einen Axialstromlüfter (40) aufweist und die Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung (1 ) bevorzugt keinen Luftführungskasten
L 5 besitzt.
9. Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein freier Längsendabschnitt einer Lüfterwelle (27) des Querstromlüfters (20) in einer Zarge (41 ), insbesondere einer Zarge (41 ) des
> 0 Axialstromlüfters (40) lagerbar ist, oder das Luftleitgehäuse (22), insbesondere mit einem Gehäusedeckel (28) des Luftleitgehäuses (22), an der Zarge (41 ) befestigbar ist.
10. Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ?5 gekennzeichnet, dass der Querstromlüfter (20) einen Antriebsmotor (30), insbesondere einen Elektromotor (30), aufweist, wobei der Antriebsmotor (30) eine Befestigungseinrichtung (31 , 32) umfasst, mittels welcher der Querstromlüfter (20) im Motorraum (2) befestigbar ist.
30 1 1. Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung (1 ) derart eingerichtet ist, dass der Abluftstrom (24) des Wärmetauschers (10) stromabwärts hinter dem Luftauslass (23) des Querstromlüfters (20) vollständig oder teilweise am Verbrennungsmotor (3) vorbei strömbar ist.
35
12. Kühlsystem, insbesondere Wasser-Kühlsystem, für einen Verbrennungsmotor (3) eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem eine Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
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