EP2494160A1 - Kühlsystem im motorraum eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Kühlsystem im motorraum eines kraftfahrzeugs

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Publication number
EP2494160A1
EP2494160A1 EP10767928A EP10767928A EP2494160A1 EP 2494160 A1 EP2494160 A1 EP 2494160A1 EP 10767928 A EP10767928 A EP 10767928A EP 10767928 A EP10767928 A EP 10767928A EP 2494160 A1 EP2494160 A1 EP 2494160A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
channel
cooling
cooling system
cross
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10767928A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mark Mühlhausen
Sven Baade
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP2494160A1 publication Critical patent/EP2494160A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P1/00—Air cooling
    • F01P1/06—Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P1/00—Air cooling
    • F01P2001/005—Cooling engine rooms

Definitions

  • the invention relates to a cooling system in the engine compartment of a motor vehicle.
  • an electric radiator fan is used, the cooling air through a cooling package pulls or pushes, which contains the engine radiator, ie the radiator for the cooling water of the engine cooling circuit, but in which, among other climate condensers of a vehicle air conditioning system can be arranged.
  • Such cooling packages as well as the cooling fans have a relatively large cross-sectional area, wherein the cooler exhaust air directly behind the cooling pack or the radiator fan over this cross-sectional area can have a highly inhomogeneous temperature distribution. These temperature differences vary from system to system but are constant within a system.
  • the object of the invention is to provide a simple and inexpensive way to keep temperature-sensitive components in the engine compartment at a suitable temperature for this.
  • the inhomogeneity of the temperature distribution of the cooler exhaust air is used for this purpose.
  • a radiator unit is provided with a radiator pack of an engine radiator and a radiator fan, which moves cooling air through the cooling pack, wherein the temperature of the cooling air is inhomogeneous over the cross-sectional area of an outlet of the radiator unit.
  • an air passage having an air inlet at the outlet of the radiator unit having a smaller inlet cross-sectional area than the cross-sectional area of the outlet of the radiator unit is provided, the air inlet being arranged in a region of the cross-sectional area of the outlet of the radiator unit corresponding to a predetermined temperature, and wherein the air duct leads to at least one component to be cooled.
  • the targeted Part filtered out in the air of a certain temperature range from the entire radiator exhaust air and this passed through the air duct to the component to be cooled.
  • This separation is advantageously carried out immediately downstream of the cooler unit, ie upstream of the turbulence, which form after the cooler unit and which lead to an air flow homogenous temperature for an oil mixing of the air components of different temperature.
  • the temperature across the cross-sectional area of the radiator outlet may vary between about 110 ° C and 65 ° C.
  • the air inlet of the air duct is preferably arranged in the region of the lowest temperature in order to be able to achieve a particularly high cooling effect for the temperature-sensitive components in the engine compartment.
  • the invention makes it possible to do without additional fan or fan, since the driving effect of the radiator fan can be exploited to give the exhausted air the necessary speed and to direct them with the desired throughput of the corresponding components. Again, it is advisable to arrange the inlet of the air duct as close to the outlet of the radiator unit.
  • the radiator fan can be arranged upstream of the cooling package, that is, upstream of the cooling pack, or downstream of the cooling pack, that is, downstream of the cooling pack. It has been shown that in both cases, a corresponding temperature inhomogeneity occurs in the exhaust air and a sufficient flow rate is ensured.
  • the air channel is formed so that it has a plurality of substantially juxtaposed channel arms. This design allows to redistribute the air flow and targeted to lead over the channel arms to several components or to different locations of the same component.
  • the right-side and the left-side channel arms may be asymmetrical to each other. This makes it possible to take into account the direction of rotation of the radiator fan, as this gives the air moved by him a twist and this flow direction can be taken into account by the shape and geometry of the channel arms to achieve the largest possible air flow with the lowest possible turbulence and friction losses.
  • each of the channel arms can be designed so that the flow rate (mass flow rate) at the air outlets of all channel arms are the same.
  • the curvature and cross section of the individual channel arms are chosen differently to compensate for the rotational movement of the fan.
  • the pressure drop for each channel arm between the air inlet and the air outlet is the same.
  • individual adjustment of the flow rate or the pressure drop for each channel arm possible, which is also adjustable over the curvature and cross section of the respective channel arm.
  • a first channel arm branch off directly from the air inlet of the air channel, preferably the channel arm on the right side seen in the flow direction in a clockwise running fan.
  • This channel arm is preferably curved to the right.
  • a second channel arm Downstream of the branch of the first channel arm, a second channel arm can branch off, wherein it is preferably curved to the left (in the case of a counterclockwise rotating fan), and its air outlet can be offset by about 180 ° relative to the air outlet of the first channel arm.
  • the air outlets may also have a different arrangement.
  • the first channel arm has a smaller flow cross-section than the second channel arm, since the air velocity in the region of the inlet of the first channel arm is greater.
  • At least a part of the air outlets of the channel arms is arranged so that the air flows to Vorderachslagern the motor vehicle.
  • components in the engine compartment which are particularly sensitive to temperature, supplied with a cooling air component low temperature, so that a targeted separate cooling can be eliminated by other complex measures.
  • the air duct directly downstream of the air inlet has a vertically bent portion, which then extend from this horizontally disposed, mutually parallel channel arms. In this way, the cooling air can easily lead to the Vorderachslagern.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a cooling system according to the invention
  • FIG. 2 shows some components of the cooling system according to the invention
  • FIG. 3 seen the components of Figure 2 from the side; and FIG. 4 shows the components from FIG. 2 seen from above.
  • FIG. 1 shows an inventive cooling system 10 in the engine compartment 12 of a motor vehicle, not shown.
  • An engine 4 of the vehicle is connected to a cooling system to which a cooling package 16 with one or more heat exchangers, including a radiator (not shown in detail) belongs.
  • the cooling package 16 may also include heat exchangers or air conditioners of a vehicle air conditioning system.
  • the cooling package 16 is part of a radiator unit 18, which also includes a radiator fan 20, which moves an air flow L through the cooling pack 16 and which, inter alia, cools the cooling water of the engine radiator of the engine 14.
  • the radiator fan 20 moves the airflow L through the radiator unit 18, the airflow L passing the radiator fan 20.
  • the cooling fan 20 is disposed downstream of the cooling pack 16, but it could also be arranged upstream of the cooling pack 16.
  • the air inlet 22 of an air duct 24 is arranged.
  • the radiator fan 20 and also the outlet 26 of the radiator unit 18 have a relatively large cross-sectional area, which corresponds essentially to the cross-sectional area of the cooling pack 16.
  • the temperature is inhomogeneously distributed over the cross-sectional area of the cooling package 16 and thus also over the cross-sectional area of the air outlet of the radiator fan 20, as indicated by the temperature profile depicted in FIG. In the illustrated case, it is so that in the lower part of the radiator fan 20 in the figure, the temperature at about 65 ° C is significantly lower than in the upper third of the radiator fan 20, where the temperature reaches 110 ° C.
  • This inhomogeneity in temperature is due to the individual structure of the cooling package 16, but is the same for each individual cooling package 16.
  • the air inlet 22 of the air channel 24 is dimensioned smaller from its inlet cross-sectional area than the cross-sectional area of the outlet 26 of the cooler unit 18.
  • the temperature distribution is vertical over the Cross-sectional area of the outlet 26 inhomogeneous, but in the horizontal in each case substantially homogeneous.
  • the shape of the air inlet 22 of the air duct 24 is chosen to be similar to a narrow rectangle extending across the entire width b of the outlet 26 but only over a very small portion of its height, the height h of the air inlet 22 is selected only as high as the height of the air layer leaving the outlet 26 at the desired temperature. In this case, the height of the inlet 22 is approximately one-tenth of the height of the outlet 26.
  • the width b and height h of the air inlet 22 can be adapted entirely to the individual conditions in the respective cooling system 10 and are only given here by way of example.
  • the arrangement immediately downstream of the radiator unit 18 ensures that the air enters the air inlet 22 of the air duct 24 before turbulences occur, which are normally found a little way downstream of a fan, so that in fact the air of the selected temperature range is directed into the air duct 24 becomes.
  • turbulences which are normally found a little way downstream of a fan, so that in fact the air of the selected temperature range is directed into the air duct 24 becomes.
  • Immediately downstream of the radiator unit 18 and the flow velocity is so high and still straight that can be dispensed with further active means for moving the air through the air duct 24 as an additional fan.
  • the air duct 24 branches off from a common chamber 28, which adjoins the air inlet 22 directly, into a plurality of duct arms 30, wherein in the example given, four duct arms 30a-d are provided. Each of the channel arms 30a-d terminates in an air outlet 32.
  • the cross-section and curvature of the individual channel arms 30, the flow rate of air through the individual channel arms 30 can be adjusted, as will be explained below. In this case, it is possible to design all channel arms 30 so that the same amount of air is always conveyed through the air outlets 32 or the pressure drop at each of the air outlets 32 is the same. But it is also possible, the individual air outlets 32 and the individual channel arms 30 designed individually to promote the same or different amounts of air.
  • the radiator fan 20 runs in a clockwise direction (with reference to the illustration in FIG. 1 and counter to the flow direction), which results in the air flow L, as seen in the flow direction, receiving a component of velocity to the right.
  • Right side is thus a larger - 6/9 -
  • the arrangement of the channel arms 30 chosen here takes this into account by providing a first channel arm 30 a, which leads away from the air inlet 22, substantially even before the common chamber 28, to the right, the direction of the channel arm 30 a first of the flow direction of the Radiator fan 20 leaking air follows and thus is directed obliquely to the right outside.
  • the channel arm 30a is then correspondingly curved to the right to reach the location at which the air outlet 32 is to be placed.
  • the common chamber 28 is divided in the course of flow into two sections, one of which forms the second channel arm 30b.
  • the other section is in turn divided into the two channel arms 30c and 30d.
  • the second channel arm 30b describes a U-shaped arc to the left, whose radius of curvature is chosen so that the air flows through as uniformly as possible without turbulence and without friction losses.
  • the first and fourth channel arms 30a, 30d are directed to the right, while the second and third channel arms 30b, 30c are directed to the left.
  • all the air outlets 32 of the channel arms 30 are directed toward front axle bearings 34 of the vehicle (shown only schematically in FIG. 4). In this way, cooling air at about 65 ° C can be directed to these components, allowing thermally sensitive elastomeric bearings to be used.
  • the air duct 24 is bent directly after the air inlet 22 via a portion 36 in the vertical direction in Figure 2, in this case, the common chamber 28 forms. After the vertically bent portion 36 of the air duct 24 is flat, with all the channel arms 30 are arranged in the same plane.
  • the described design achieves active component cooling even when the vehicle is at a standstill, without the need for an additional cooling fan, since the generation of the airflow L depends only on the radiator fan 20, but not on the air flow due to vehicle movement.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

Ein Kühlsystem im Motorraum (12) eines Kraftfahrzeugs weist eine Kühlereinheit (18) mit einem Kühlpaket (16) eines Motorkühlers und einem Kühlerlüfter (20) auf, der Kühlluft durch das Kühlpaket (16) bewegt, wobei die Temperatur der Kühlluft über die Querschnittsfläche eines Auslasses (26) der Kühlereinheit (18) inhomogen ist. Ein Luftkanal (24) mit einem Lufteinlass (22) ist am Auslass (26) der Kühlereinheit (18) angeordnet und hat eine geringere Einlassquerschnittsfläche als die Querschnittsfläche des Auslasses (26) der Kühlereinheit (18). Der Lufteinlass (22) ist in einem Bereich der Querschnittsfläche des Auslasses (26) der Kühlereinheit (18) angeordnet, der einer vorbestimmten Temperatur entspricht, und der Luftkanal (24) führt zu wenigstens einem zu kühlenden Bauteil.

Description

Kühlsystem im Motorraum eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem im otorraum eines Kraftfahrzeugs.
Neben dem Motor, der in der Regel über einen Wasserkühlkreislauf gekühlt wird, liegen im Motorraum weitere Bauteile, die einer Kühlung bedürfen, beispielsweise die Bremsscheiben oder die Gummilager der Vorderachse. Letztere erhitzen sich vor allem durch die Umgebungswärme, gehören aber mit zu den temperaturempfindlichsten Bauteilen im Motorraum.
Meist wird im Motorraum ein elektrischer Kühlerlüfter eingesetzt, der Kühlluft durch ein Kühlpaket zieht oder drückt, das den Motorkühler, also den Kühler für das Kühlwasser des Motorkühlkreislaufes, enthält, in dem aber unter anderem auch Klimakondensatoren einer Fahrzeugklimaanlage angeordnet sein können.
Derartige Kühlpakete sowie auch der Kühlerlüfter haben eine relativ große Querschnittsfläche, wobei die Kühlerabluft direkt hinter dem Kühlpaket oder dem Kühlerlüfter über diese Querschnittsfläche eine stark inhomogene Temperaturverteilung aufweisen kann. Diese Temperaturunterschiede variieren von System zu System, sind aber innerhalb eines Systems konstant.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfachen und kostengünstigen Weg zu schaffen, um temperaturempfindliche Bauteile im Motorraum auf einer für diese geeigneten Temperatur zu halten.
Erfindungsgemäß wird hierzu die Inhomogenität der Temperaturverteilung der Kühlerabluft genutzt. Hierzu ist bei einem Kühlsystem im Motorraum eines Kraftfahrzeugs eine Kühlereinheit mit einem Kühlerpaket eines Motorkühlers und einem Kühlerlüfter vorgesehen, der Kühlluft durch das Kühlpaket bewegt, wobei die Tem- peratur der Kühlluft über die Querschnittsfläche eines Auslasses der Kühlereinheit inhomogen ist. Außerdem ist ein Luftkanäl vorgesehen, der einen Lufteinlass am Auslass der Kühlereinheit mit einer geringeren Einlassquerschnittsfläche als die Querschnittsfläche des Auslasses der Kühlereinheit aufweist, wobei der Lufteinlass in einem Bereich der Querschnittsfläche des Auslasses der Kühlereinheit angeord- net ist, der einer vorbestimmten Temperatur entspricht, und wobei der Luftkanal zu wenigstens einem zu kühlenden Bauteil führt. Auf diese Weise wird gezielt der An- teil an Luft eines bestimmten Temperaturbereichs aus der gesamten Kühlerabluft herausgefiltert und dieser durch den Luftkanal an das zu kühlende Bauteil geleitet.
Diese Separation erfolgt vorteilhaft unmittelbar stromabwärts der Kühlereinheit, also stromaufwärts der Turbulenzen, die sich nach der Kühlereinheit ausbilden und die für eine Öurchmischung der Luftanteile unterschiedlicher Temperatur zu einem Luftstrom homogener Temperatur führen.
Erfahrungsgemäß kann die Temperatur über die Querschnittsfläche des Auslasses der Kühlereinheit zwischen etwa 110 °C und 65 °C schwanken. Vorzugsweise ist der Lufteinlass des Luftkanals im Bereich der geringsten Temperatur an- geordnet, um eine besonders hohe Kühlwirkung für die temperaturempfindlichsten Bauteile im Motorraum erzielen zu können.
Die Erfindung ermöglicht es, ohne zusätzliche Lüfter oder Gebläse auszukommen, da die Antriebswirkung des Kühlerlüfters ausgenutzt werden kann, um der abgeführten Luft die nötige Geschwindigkeit zu verleihen und diese mit dem gewünschten Durchsatz an die entsprechenden Bauteile zu leiten. Auch hierbei empfiehlt es sich, den Einlass des Luftkanals möglichst nah am Auslass der Kühlereinheit anzuordnen.
Der Kühlerlüfter kann dabei vor dem Kühlpaket, also stromaufwärts des Kühlpakets, oder nach dem Kühlpaket, also stromabwärts des Kühlpakets, angeordnet sein. Es hat sich gezeigt, dass in beiden Fällen eine entsprechende Temperaturinhomogenität in der Abluft auftritt und eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet ist.
Vorzugsweise ist der Luftkanal so ausgebildet, dass er mehrere, im Wesentlichen nebeneinander angeordnete Kanalarme aufweist. Diese Gestaltung erlaubt, den Luftstrom nochmals aufzuteilen und über die Kanalarme gezielt zu mehreren Bauteile oder zu unterschiedlichen Stellen desselben Bauteils zu führen.
Dabei können die rechtsseitigen und die linksseitigen Kanalarme asymmetrisch zueinander ausgebildet sein. Dies ermöglicht, der Drehrichtung des Kühlerlüfters Rechnung zu tragen, da dieser der durch ihn bewegten Luft einen Drall verleiht und diese Strömungsrichtung durch die Form und Geometrie der Kanalarme berücksichtigt werden kann, um einen möglichst großen Luftdurchsatz bei möglichst geringen Verwirbelungen und Reibungsverlusten zu erzielen.
Krümmung und Querschnitt jedes der Kanalarme können so ausgebildet sein, dass die Durchströmmenge (Massendurchsatz) an den Luftauslässen aller Kanal- arme gleich ist. Für einen gleichen Luftdurchsatz sind vorzugsweise Krümmung und Querschnitt der einzelnen Kanalarme unterschiedlich gewählt, um die Rotationsbewegung des Lüfters auszugleichen. Auf gleiche Weise kann auch erzielt werden, dass der Druckabfall für jeden Kanalarm zwischen Lufteinlass und Luft- auslass gleich ist. Natürlich ist auch eine . individuelle Anpassung der Durchstrommenge bzw. des Druckabfalls für jeden Kanalarm möglich, was ebenfalls über Krümmung und Querschnitt des jeweiligen Kanalarms einstellbar ist.
Beispielsweise kann ein erster Kanalarm direkt vom Lufteinlass des Luftkanals abzweigen, vorzugsweise der Kanalarm auf der in Strömungsrichtung gesehen rechten Seite bei einem im Uhrzeigersinn laufenden Lüfter. Dieser Kanalarm ist bevorzugt nach rechts gekrümmt.
Stromabwärts des Abzweigs des ersten Kanalarms kann ein zweiter Kanalarm abzweigen, wobei dieser bevorzugt (bei einem entgegen der Strömungsrichtung betrachtet im Uhrzeigersinn drehenden Lüfter) nach links gekrümmt ist und dessen Luftauslass um etwa 180° zu dem Luftauslass des ersten Kanalarms versetzt angeordnet sein kann.
Die Luftauslässe können aber auch eine andere Anordnung haben.
Vorzugsweise hat der erste Kanalarm einen kleineren Strömungsquerschnitt als der zweite Kanalarm, da die Luftgeschwindigkeit im Bereich des Einlasses des ersten Kanalarms größer ist.
In einer möglichen Anwendung ist wenigstens ein Teil der Luftauslässe der Kanalarme so angeordnet, dass die Luft zu Vorderachslagern des Kraftfahrzeugs strömt. Auf diese Weise werden Bauteile im Motorraum, die besonders temperaturempfindlich sind, mit einem Kühlluftanteil geringer Temperatur versorgt, sodass eine gezielte separate Kühlung durch andere aufwendige Maßnahmen entfallen kann.
Um der Geometrie dieses Anwendungszwecks Rechnung zu tragen, ist es möglich, dass der Luftkanal direkt stromabwärts des Lufteinlasses einen vertikal abgeknickten Abschnitt aufweist, wobei sich von diesem dann die waagerecht an- geordneten, parallel zueinander liegenden Kanalarme erstrecken. Auf diese Weise lässt sich die Kühlluft einfach zu den Vorderachslagern führen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen: - Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlsystems
- Figur 2 einige Komponenten des erfindungsgemäßen Kühlsystems;
- Figur 3 die Komponenten aus Figur 2 von der Seite gesehen; und - Figur 4 die Komponenten aus Figur 2 von oben gesehen.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kühlsystem 10 im Motorraum 12 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Ein Motor 4 des Fahrzeugs ist mit einem Kühlsystem verbunden, zu dem ein Kühlpaket 16 mit einem oder mehreren Wärmetauschern, darunter einem Motorkühler (nicht näher dargestellt), gehört. Das Kühlpaket 16 kann auch Wärmetauscher oder Klimakondensatoren einer Fahrzeugklimaanlage enthalten. Das Kühlpaket 16 ist Teil einer Kühlereinheit 18, zu der auch ein Kühlerlüfter 20 gehört, der einen Luftstrom L durch das Kühlpaket 16 bewegt und der unter anderem das Kühlwasser des Motorkühlers des Motors 14 kühlt. Der Kühlerlüfter 20 bewegt den Luftstrom L durch die Kühlereinheit 18, wobei der Luftstrom L dabei den Kühlerlüfter 20 passiert. Im dargestellten Fall ist der Kühlerlüfter 20 stromabwärts des Kühlpakets 16 angeordnet, er könnte aber auch stromaufwärts des Kühlpakets 16 angeordnet sein.
Unmittelbar stromabwärts eines Auslasses 26 der Kühlereinheit 18 für die Küh- lerabluft, also hier unmittelbar stromabwärts des Kühleriüfters 20, ist der Luftein- lass 22 eines Luftkanals 24 angeordnet.
Der Kühlerlüfter 20 und auch der Auslass 26 der Kühlereinheit 18 besitzen eine relativ große Querschnittsfläche, die im Wesentlichen der Querschnittsfläche des Kühlpakets 16 entspricht. Über die Querschnittsfläche des Kühlpakets 16 und so- mit auch über die Querschnittsfläche des Luftauslasses des Kühlerlüfters 20 ist die Temperatur inhomogen verteilt, wie durch den in Figur 2 abgebildeten Temperaturverlauf angedeutet ist. Im dargestellten Fall ist es so, dass im in der Figur unteren Bereich des Kühlerlüfters 20 die Temperatur mit etwa 65 °C deutlich niedriger ist als im oberen Drittel des Kühlerlüfters 20, wo die Temperatur 110 °C erreicht. Die- se Inhomogenität in der Temperatur ist bedingt durch den individuellen Aufbau des Kühlpakets 16, ist aber für jedes individuelle Kühlpaket 16 gleichbleibend.
Der Lufteinlass 22 des Luftkanals 24 ist von seiner Einlassquerschnittsfläche kleiner dimensioniert als die Querschnittsfläche des Auslasses 26 der Kühlereinheit 18. Im hier gezeigten Beispiel ist die Temperaturverteilung vertikal über die Querschnittsfläche des Auslasses 26 inhomogen, aber in der Horizontalen jeweils im Wesentlichen homogen.
Deshalb ist hier die Form des Lufteinlasses 22 des Luftkanals 24 so gewählt, dass sie einem schmälen Rechteck gleicht, das sich über die gesamte Breite b des Auslasses 26 erstreckt, aber nur über einen sehr geringen Anteil von dessen Höhe, wobei die Höhe h des Lufteinlasses 22 nur so hoch gewählt ist wie die Höhe der Luftschicht, die den Auslass 26 mit der gewünschten Temperatur verlässt. In diesem Fall beträgt die Höhe des Einlasses 22 ungefähr ein Zehntel der Höhe des Auslasses 26. Breite b und Höhe h des Lufteinlasses 22 lassen sich natürlich ganz auf die individuellen Gegebenheiten im jeweiligen Kühlsystem 10 abstimmen und sind hier lediglich beispielhaft angegeben.
Durch die Anordnung unmittelbar stromabwärts der Kühlereinheit 18 ist sichergestellt, dass die Luft in den Lufteinlass 22 des Luftkanals 24 gelangt, bevor Verwirbelungen auftreten, die normalerweise ein Stück stromabwärts eines Lüfters zu finden sind, sodass tatsächlich die Luft des gewählten Temperaturbereichs in den Luftkanal 24 geleitet wird. Unmittelbar stromabwärts der Kühlereinheit 18 ist auch die Strömungsgeschwindigkeit so hoch und noch geradlinig, dass auf weitere aktive Mittel zur Bewegung der Luft durch den Luftkanal 24 wie einen zusätzlichen Lüfter verzichtet werden kann.
Der Luftkanal 24 verzweigt sich von einer direkt an den Lufteinlass 22 anschließenden gemeinsamen Kammer 28 in mehrere Kanalarme 30, wobei im gezeugten Beispiel vier Kanalarme 30a - d vorgesehen sind. Jeder der Kanalarme 30a - d endet in einem Luftauslass 32. Über Querschnitt und Krümmung der einzelnen Kanalarme 30 kann die Durchflussmenge der Luft durch die einzelnen Kanalarme 30 eingestellt werden, wie im Folgenden noch erläutert wird. Hierbei ist es möglich, alle Kanalarme 30 so auszulegen, dass durch die Luftauslässe 32 stets die gleiche Menge an Luft gefördert wird bzw. der Druckabfall an jedem der Luftauslässe 32 gleich ist. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Luftauslässe 32 und die einzelnen Kanalarme 30 individuell auszulegen, um gleiche oder unterschiedliche Luftmengen zu fördern.
Im vorliegenden Beispiel läuft der Kühlerlüfter 20 im Uhrzeigersinn (bezogen auf die Darstellung in Figur 1 und entgegen der Strömungsrichtung betrachtet), was dazu führt, dass der Luftstrom L in Strömungsrichtung gesehen eine Ge- schwindiqkeitskomponente nach rechts erhält. Rechtsseitig wird also eine größere - 6/9 -
Luftmenge zur Verfügung stehen als linksseitig. Die hier gewählte Anordnung der Kanalarme 30 trägt dem Rechnung, indem ein erster Kanalarm 30a vorgesehen ist, der direkt vom Lufteinlass 22, im Wesentlichen noch vor der gemeinsamen Kammer 28, nach rechts wegführt, wobei die Richtung des Kanalarms 30a zunächst der Strömungsrichtung der aus dem Kühlerlüfter 20 austretenden Luft folgt und somit schräg nach rechts außen gerichtet ist. In seinem weiteren Verlauf ist der Kanalarm 30a dann entsprechend nach rechts gekrümmt, um den Ort zu erreichen, an dem der Luftauslass 32 platziert sein soll.
Die gemeinsame Kammer 28 teilt sich im Strömungsverlauf in zwei Abschnitte, von denen einer des zweiten Kanalarm 30b bildet. Der andere Abschnitt teilt sich wiederum in die beiden Kanalarme 30c und 30d auf. Der zweite Kanalarm 30b beschreibt einen U-förmigen Bogen nach links, dessen Krümmungsradius so gewählt ist, dass die Luft möglichst gleichmäßig ohne Verwirbelungen und ohne Reibungsverluste hindurchströmt. In diesem Beispiel sind der erste und der vierte Kanalarm 30a, 30d nach rechts gerichtet, während der zweite und der dritte Kanalarm 30b, 30c nach links gerichtet sind.
Im gezeigten Beispiel sind alle Luftauslässe 32 der Kanalarme 30 zu Vorderachslagern 34 des Fahrzeugs gerichtet (nur in Figur 4 schematisch dargestellt). Auf diese Weise kann Kühlluft mit etwa 65 °C zu diesen Bauteilen geleitet werden, was es gestattet, thermisch empfindliche Elastomerlager zu verwenden.
Um den vorhandenen Platz im Motorraum gut auszunutzen und dennoch optimale Strömungsverhältnisse im Luftkanal 24 zu gewährleisten, ist in diesem Beispiel der Luftkanal 24 direkt nach dem Lufteinlass 22 über einen Abschnitt 36 in vertikaler Richtung in Figur 2 abgeknickt, der in diesem Fall auch die gemeinsame Kammer 28 bildet. Nach dem vertikal abgeknickten Abschnitt 36 verläuft der Luftkanal 24 eben, wobei sämtliche Kanalarme 30 in der gleichen Ebene angeordnet sind.
Durch die beschriebene Gestaltung wird eine aktive Komponentenkühlung auch im Stillstand des Fahrzeugs erreicht, ohne dass dafür ein zusätzliches Kühlgebläse erforderlich wäre, da die Erzeugung des Luftstroms L lediglich vom Kühlerlüfter 20, nicht aber von einer Luftströmung aufgrund einer Fahrzeugbewegung abhängig ist.

Claims

Patentansprüche
1. Kühlsystem im Motorraum (12) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kühlereinheit (18) mit einem Kühlpaket (16) eines Motorkühlers und einem Kühlerlüfter (20), der Kühlluft durch das Kühlpaket (16) bewegt, wobei die Temperatur der Kühlluft über die Querschnittsfläche eines Auslasses (26) der Kühlereinheit (18) inhomogen ist, und einem Luftkanal (24), der einen Lufteinlass (22) am Auslass (26) der Kühlereinheit (18) mit einer geringeren Einlassquerschnittsfläche als die Querschnittsfläche des Auslasses (26) der Kühlereinheit (18) aufweist, wobei der Lufteinlass (22) in einem Bereich der Querschnittsfläche des Auslasses (26) der Kühlereinheit (18) angeordnet ist, der einer vorbestimmten Temperatur entspricht, und wobei der Luftkanal (24) zu wenigstens einem zu kühlenden Bauteil führt.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (22) im Bereich der geringsten Temperatur am Auslass (26) angeordnet ist.
3. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Luftkanal (24) mehrere im Wesentlichen nebeneinander angeordnete Kanalarme (30) aufweist.
4. Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die rechtsseitigen und die linksseitigen Kanalarme (30) asymmetrisch zueinander ausgebildet sind.
5. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung und der Querschnitt jedes der Kanalarme (30) so ausgebildet sind, dass die Durchströmmenge an den Luftauslässen (32) aller Kanalarme (30) gleich ist.
6. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kanalarm (30) direkt vom Lufteinlass (22) abzweigt.
7. Kühlsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kanalarm (30) stromabwärts des Abzweigs des ersten Kanalarms (30) abzweigt.
8. Kühlsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanalarm (30) einen kleineren Strömungsquerschnitt aufweist als der zweite Kanalarm (30).
9. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Luftauslässe (32) der Kanalarme (30) so angeordnet sind, dass die Luft zu Vorderachslagern (34) des Kraftfahrzeugs strömt.
10. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (24) direkt stromabwärts des Lufteinlasses (22) einen vertikal abgeknickten Abschnitt (36) aufweist.
EP10767928A 2009-10-30 2010-10-02 Kühlsystem im motorraum eines kraftfahrzeugs Withdrawn EP2494160A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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