SE1450801A1 - Anordning för motorrumsventilation med hjälp av kylluftsfläkt - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en anordning för ventilation av specielltett fordons (1) motorutrymme (2) företrädesvis innefattandeett hölje (7) som innesluter fordonets motor (3) och växel-låda (4), och ett kylluftsschakt (10) vilket leder lufttill/från ett kylarpaket (9). Uppfinningen uppnås genom atten ventilationskanal (13) är anordnad mellan motorutrymmet(2) och kylluftsschaktet (10) och vilken ventilationskanal(13) leder luft från motorutrymmet (2) till kylluftsschaktet(10), och att ventilationskanalens (13) utloppsöppning (14)är anordnad i kylluftsschaktets (10) luftström varvid en ejektorverkan uppnås i utloppsöppningen (14). (Figur l)

Description

15 20 25 30 35 eller liknande (det sitter ju vanligtvis flera värmeväxlare i ett kylarpaket t.ex. för laddluft, vatten, olja etc.) vid passagen genom kylarpaketet och den luften kyler/ventilerar därför motorutrymmet mindre effektivt eller t.o.m. värmer upp områden i utrymmet.

Enligt känd teknik finns även andra strategier att ventilera ett motorutrymme. Det vanligaste sättet är alltså att kyl- luftsfläkten suger in omgivningsluft genom kylarpaketet som sedan bläses/trycks in över drivlinans komponenter. Detta skapar ett övertryck i motorutrymmet som sedan ventileras ut genom utloppsöppningar baktill i fordonets kaross, vanligen via en eller flera högt placerade utloppsöppningar i fordonets baktill placerade motorlucka. Det är naturligtvis även möjligt att anordna en kylluftsfläkt som istället trycker/suger luften från motorrummet genom kylarpaketet. Ett undertryck bildas då i motorutrymmet som får kallare omgivningsluft att sugas in i motorutrymmet via därför anordnade öppningar. Detta ger dock sämre kylprestanda i kylarpaketet då luften som går genom kylarpaket har värmts upp när den flödar genom motorrummet. och leder dessutom till ett smutsigare motorrum eftersom en stor mängd dammig/smutsig luft då sugs in i motorutrymmet. I samtliga fall har alltså fläktluften direkt tryckts in i eller sugits in i motorutrymmet för att kyla detta.

Dagens kända lösningar innebär att man tvingas välja mellan ett varmt motorrum och bättre kylprestanda i kylarpaketet alternativt ett svalare motorrum med sämre kylprestanda i kylarpaketet och med ett smutsigare motorutrymme.

För att motverka dessa problem är det möjligt att separera kylluftsflödet genom kylarpaketet från flödet genom motor- utrymmet. Men detta innebär att luftflödet kring motorn riskerar att minska eller bli mer eller mindre stillastående och oönskade och skadliga värmeansamlingar kan då uppstå.

Detta är särskilt en riskfaktor vid drift i låga hastigheter 10 15 20 25 30 35 vilket ofta förekommer i kommersiell trafik såsom i buss- trafik. Väl tilltagna ventilationsöppningar i anslutning till fordonets motorutrymme kan motverka denna oönskade värmeupp- byggnad men effekten av det blir ofta otillräcklig och leder dessutom till en ofördelaktig ökad emission av ljud och som nämnts ett smutsigare motorutrymme, särskilt om inloppsareorna görs större.

Det är viktigt att dessa nackdelar reduceras. Stigande krav på lägre ljudemissioner leder också till att ventilationsöpp- ningarna i fordonets yttre kaross måste reduceras/minskas.

Problemet är alltså att konstruera ett ventilationssystem som minskar emissionen av störande ljud från fordonet men som samtidigt leder till bättre kylning av både motorutrymme och kylarpaketet och som ändå inte medför att mer smuts och damm leds in i motorutrymmet.

Det har tidigare gjorts en rad försök att lösa dessa problem och att föreslå ett ventilationssystem som minskar emissionen av störande ljud från fordonet men som behåller eller förbätt- rar kylningen av både motorutrymme och kylarpaket utan att för den skull orsaka att mer smuts och damm leds in i motorutrymmet.

GB2045183 beskriver exempelvis ett kylsystem för en motor innefattande en radiator och en kylfläktsmotor. Radiatorn och kylluftsfläkten är separerade från motorrummet och den upp- värmda luften som passerat radiatorn leds ut ur fordonet och till omgivande luft utan att passera motorrummet. Man låter även avgaserna blandas med denna luft och uppnår därmed en reduktion av störande ljud från fordonet. En nackdel med detta system är att motorrummet inte kyls effektivt. Dessutom måste man här använda en del av kylluften till att kyla fordonets avgasrör. 10 15 20 25 30 35 SE532810 beskriver en anordning för motorrumsventilation som innefattar ett kylarpaket samt en kylluftsfläkt som påverkar luftflödet genom kylarpaketet. Kylarpaketet är avskärmat från motorrummet och kylluftsfläkten suger luft även från motor- rummet genom en därför anordnad kanal eller öppning. Genom undertrycket som bildas i motorrummet sugs omgivningsluft in i motorrummet via åtminstone en öppning mellan motorrummet och fordonets utsida, och resulterar i att övertemperaturer i motorrummet undviks. En nackdel med detta system är att en större kylfläktsmotor måste användas så att den kan hantera den större luftmängden. En större motor kräver mer energi för att drivas.

EP0735252 beskriver ytterligare ett kylsystem för en motor i ett kommersiellt fordon. Motorrummet är avskilt från kylsyste- met genom en ljudbarriär. Motorrummet och kylsystemet får luft från omgivningen genom olika inlopp. Kylluftsfläkten är försedd med en diffusor som åstadkommer att luft sugs även från motorrummet och leds ut ur fordonet tillsammans med luften som passerat kylarpaketet. Nackdelen med detta system är att även här krävs en större kylfläktmotor så att den förmår hantera den större luftmängd som måste flöda genom både kylarpaketet och motorrummet.

US6523520 beskriver ytterligare en annan variant av ett kyl- system för en motor som är avgränsad från kylsystemet. En kylluftsfläkt placerad vid fordonets kylare suger luft samtidigt genom kylpaketet och från motorn via ett därför anordnat kanalsystem. Kanalsystemet leder omgivningsluft förbi speciellt varma delar av motorn innan den leds ut genom en utloppsöppning i fordonet.

Känd teknik visar alltså inte något ventilationssystem som minskar emissionen av störande ljud från fordonet och som bibehåller eller förbättrar kylningen av både motorutrymme och 10 15 20 25 30 35 kylarpaket och utan att orsaka att mer smuts och damm leds in i motorutrymmet.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen är alltså att lösa ovan nämnda problem och att påvisa ett ventilationssystem som minskar emissionen av störande ljud från fordonet till omgivningen men som ändå samtidigt bibehåller eller förbättrar kylningen av både motorutrymme och kylarpaket.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att lösningen skall vara självreglerande, dvs. när motorutrymmet blir varmare skall ventilationen automatiskt öka.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att reducera ventilationsöppningarnas storlek och/eller antal i fordonets karossidor.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att ventilations- anordningen skall kräva så lite energi som möjligt för sin drift.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är konstruktionen även skall reducera mängden smuts och damm som leds in i motorutrymmet.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att lösningen skall vara principiellt enkel och delarna enkla och kostnads- effektiva att tillverka.

Dessa och ytterligare ändamål och fördelar uppnås enligt upp- finningen genom en ventilationsanordning definierad av de sär- drag som anges i den kännetecknande delen av de självständiga patentkraven l och 6. 10 15 20 25 30 35 Uppfinningen är alltså särskilt avsedd för kommersiella fordon såsom bussar men kan självklart användas för andra fordon så- som lastbilar, entreprenadmaskiner eller andra typer av fordon där det finns ett behov av en ventilationsanordning som minskar emissionen av störande ljud från fordonet men som ändå behåller eller förbättrar kylningen av både motorutrymme och kylarpaket utan att öka graden av nedsmutsning av motorut- rymmet.

Den uppfinningsenliga lösningen gäller framförallt i fordons- installationer där kylluftsfläkten är placerad i sidan av fordonet/bussen i ett separat kylluftsschakt. I en sådan motorrumslayout där fläktluften från kylarpaketet leds in i ett kylschakt separerat från motorutrymmet/drivlineutrymmet kommer den varma luften inte att blanda sig med luften i motorutrymmet och kylluftsfläkten kan därmed inte heller användas direkt för att skapa en ventilation av motorutrymmet.

Uppfinningen uppnås alltså genom att anordna en motorrums- ventilation i ett fordon innefattande en ventilationskanal, t.ex. ett rör, från motorutrymmets övre del och att ventila- tionskanalens utlopp är placerat i kylluftschaktet så att ett undertryck skapas i ventilationskanalen och därmed i motor- utrymmet. Undertrycket som skaps vid ventilationskanalens utlopp genererar alltså ett flöde ut ur ventilationskanalen och därmed ut ur motorutrymmet som i sin tur resulterar i att omgivningsluft sugs in i motorutrymmet via åtminstone en öppning mellan motorutrymmet och fordonets utsida/undersida.

Luftinloppet till motorutrymmet placeras förslagsvis lågt, t.ex. vid eller nära fordonets kardanaxel. Den av motorn efter hand uppvärmda luften flödar ut genom ventilationskanalen vars inlopp företrädesvis är anordnat i motorutrymmets övre del och dess utlopp är anordnat i kylluftsschaktet, exempelvis så att luften ut ur ventilationskanalen flödar väsentligen parallellt med kylluftsschaktets luftflöde. 10 15 20 25 30 35 Kylluftsfläktens rotationsriktning väljs med fördel så att luften från kylluftsfläkten kastas/trycks på ett optimalt sätt via kylluftsschaktets tak och ut genom kylluftschaktets utloppsöppning/galler anordnat i fordonets yttre kaross.

Luftflödets hastighet blir då som högst och huvudsakligen laminär nära taket och i bakre delen av kylschaktet.

Alternativt kan ventilationskanalen utgöras av en eller flera slitsar/spalter/springor anordnade i kylluftsschaktets inre vägg, utformas var och en exempelvis med en sned yta eller vinge, i den vägg som är placerad mot motorutrymmet. Slitsarna med sin breda yta vänd mot kylluftsschaktets luftström, varvid en öppning skapas bakom denna anordnad i riktning med kyl- luftsschaktets luftström, Kylluftsschaktets luftflöde som passerar med hög hastighet förbi denna slits och vinge skapar ett undertryck nedströms, efter, slitsen och drar då, genom ejektorverkan, med sig luft från motorutrymmet.

Luftens hastighet i kylluftsschaktet, och därmed suget från motorutrymmet, ökar automatiskt då temperaturen i motor och/- eller i motorutrymmet ökar och systemet indikerar att mer kylning behövs.

Fördelar med den uppfinningsenliga konstruktionen är att det uppstår en s.k. aktiv ventilation av motorutrymmet utan att extra kylluftsfläktar behöver installeras. Kyleffekten för kylarpaketet påverkas i huvudsak inte och systemet använder dessutom principiellt ”förbrukad” kylluft för att skapa ett undertryck i ventilationskanalen/slitsen och därmed ett ökat sug från motorutrymmet.

En ytterligare fördel med den uppfinningsenliga lösningen är att det inte kommer att behöva utvecklas någon ytterligare mjukvara för att ventilationen skall kunna styras utifrån motorns kylbehov. När motorn blir varm och via grundsystemet "begär mer fläkt” för att få ned temperaturen på kylvattnet så ökas automatiskt även suget ur ventilationskanalen. Då motorn alstrar som mest värme kommer också luftflödet/suget att vara 10 15 20 25 30 35 som störst. Det spelar heller ingen roll vilken typ av kylluftsfläkt, eller antalet kylluftsfläktar, som finns och används i fordonet.

Lösningen blir driftsäker samtidigt som den kräver ett för- hållandevis litet inbyggnadsutrymme i fordonet. Detta gör lösningen billig att implementera vid exempelvis nyproduktion av fordon.

Ytterligare särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av den följande, mer detaljerade, beskrivningen av uppfinningen samt av bifogade ritningar och övriga patentkrav.

KORTFATTAD RITNINGSFÖRTECKNING Uppfinningen beskrivs närmare nedan i några föredragna utför- ingsexempel med ledning av bifogade ritningar.

Figur 1 visar uppifrån en genomskärning av den bakre delen av en buss där bl.a. motorutrymmet och ett kylluftsschakt framgår och där en ventilationskanal visas.

Figur 2 visar principiellt samma skiss som i figur l men där ventilationskanalen består av en slits eller spalt.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMR Figur 1 visar alltså principiellt en genomskärning, sedd uppi- från, av den bakre delen av ett fordon l, här en buss, där bl.a. motorutrymmet 2 med dess motor 3 och växellåda 4 fram- går. En kardanaxel 5 överför vridmomentet från motorn 3 och dess växellåda 4 till drivhjulen 6.

Motor 3 och växellåda 4 är här inneslutna i ett gemensamt avskärmat hölje 7 som bildar ett väsentligen slutet motor- utrymme 2. Höljet 7 kan med fördel vara ljudisolerat med en 10 15 20 25 30 35 därför avsedd matta (ej visad) företrädesvis anordnad på höljets 7 insida.

Den uppfinningsenliga lösningen gäller speciellt för motor- installationer där en kylluftsfläkt 8 och kylarpaket 9 är placerade i ett separat kylluftsschakt 10 anordnat vid sidan av motorutrymmet 2. Eftersom kylluftsschaktet 10 är helt separerat från motorutrymmet 2 kommer den varma luften, som passerat kylarpaketet 9, inte att blanda sig med luften som leds till motorutrymmet 2.

Luftinloppet 11 till motorutrymmet 2 är med fördel placerat lägt i fordonet 1, exempelvis som här nere vid kardanaxeln 5, och är lämpligen utformat så att luft passerar in vid kardan- axelns 5 genomföring i väggen 12 till motorutrymmets hölje 7.

Den via luftinloppet 11 inströmmande luften flödar runt motorn 3 och när den värms upp av motorns olika komponenter, såsom av turboaggregat, avgasgrenrör etc. (ej visade), stiger den med hjälp av konvektion uppåt i motorutrymmet 2 och når höljets övre del eller tak är anordnat (ej visat). I eller nära taket, en ventilationskanal 13 i form av ett rör. Ventilationskanalen 13 sträcker sig från motorutrymmet 2 och in i kylluftsschaktet 10 och mynnar ut i detta via en utloppsöppning 14.

Utloppsöppningen 14 kan med fördel vara vinklad och riktad sä att dess yttre del är anordnad parallellt med kylluftsschaktets 10 längdriktning och den i kylluftsschaktet 10 strömmande luften.

Vid utloppet av ventilationskanalen 13 bildas, genom luft- flödet från kylluftsfläkten 8, ett undertryck som skapas av den hastighetsökning som orsakas av luften som passerar ventilationskanalens 13 utloppsöppning 14. Detta skapar en ejektorverkan som drar med sig luft ut ur ventilationskanalen 13 och därmed ut ur motorutrymmet 2. 10 15 20 25 30 35 10 Figur 2 visar principiellt samma skiss som i figur 1 men här är ventilationskanalen 13 utformad som minst en slits i form av en urtagning (spalt eller springa) anordnad i kylluftsschaktets 10 inre vägg 15, dvs. i den vägg 15 som är placerad mellan motorutrymmet 2 och kylluftsschaktet 10.

Slitsen kan exempelvis vara försedd med en sned fläns 17 eller vinge som är vinklad ut från väggen 15 och vars ytteryta är vänd mot luftströmmens flödesriktning i kylluftsschaktet 10.

En ventilationskanal 13 skapas därmed bakom denna fläns 17 vilket genom den förbiströmmande luften orsakar en ejektorverkan som drar med sig luft från motorutrymmet 2 in i kylluftsschaktet 10. Slitsens utloppsöppning 14 är därmed anordnat nedströms kylluftsfläkten 8 och kylarpaketet 9. ventilationskanalen 13 kan bestå av flera slitsar med flänsar 17 placerade efter varandra i väggen 15 (ej visat).

En fördel med den beskrivna lösningen är att en aktiv ventile- ring av motorutrymmet 2 åstadkommes utan att extra kyllufts- fläktar 8 behöver installeras. Styrningen av luftflödet sker dessutom automatiskt och luftflödets kyleffekt är direkt kopplad till hur mycket kylluftsfläkten 8 styrs ut av det befintliga motorstyrsystemet. Lösningen minimerar kravet på inbyggnadsutrymme och håller ljudemissionerna från fordonet 1 på en låg nivå.

Beskrivningen ovan är i första hand avsedd att underlätta för- ståelsen för uppfinningen och är naturligtvis inte begränsad till de angivna utföringsformerna utan även andra varianter av uppfinningen är möjliga och tänkbara inom ramen för uppfinn- ingstanken och efterföljande patentkravs skyddsomfång.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 11 PATENTKRAV

1. Anordning för ventilation av speciellt ett fordons (1) företrädesvis innefattande ett hölje (7) (4), (10) vilket leder luft till/från ett kylarpaket motorutrymme (2) som innesluter fordonets motor (3) och växellåda och ett kylluftsschakt (9), kännetecknad av (13) är anordnad mellan motorutrymmet (10) att en ventilationskanal och vilken ventilationskanal till kylluftsschaktet (2) och kylluftsschaktet (13) leder luft från motorutrymmet (2) (10), och att ventilationskanalens är anordnad (10) (13) utloppsöppning (14) i kylluftsschaktets luftström varvid en ejektorverkan uppnås i utloppsöppningen (14).

2. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av är anordnad att ventilationskanalens (13) utloppsöppning (14) nedströms kylarpaketet (9) och/eller kylluftsfläkten (8).

3. Anordning enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att ventilationskanalen (13) utgörs av minst en urtagning eller slits anordnad i kylluftsschaktets (10) vägg (15).

4. Anordning enligt något föregående patentkrav, kännetecknad av att urtagningen/slitsen är försedd med en fläns (17) anordnad uppströms slitsen) (14). så att en ejektorverkan uppnås i utloppsöppningen

5. Anordning enligt något föregående patentkrav, kännetecknad av så att dess att flänsen (17) är vinklad ut från väggen (15) 10 12 ytteryta är anordnad vänd mot luftströmmens flödesriktning i kylluftsschaktet (10)

6. Anordning enligt något föregående patentkrav, kännetecknad av att ventilationskanalens (13) utlopp från motorutrymmet (2) är anordnat vid eller nära höljets (7) övre del.

7. Fordon innefattande en anordning enligt något eller några av anordningskraven l-6.