SE538321C2 - Anordning för motorrumsventilation med hjälp av fartvind - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG Uppfinningen avser en anordning for ventilation av speciellt ett fordons (1) motorutrymme (2) fOretrddesvis innefattande ett hOlje (V) som innesluter motor (3) och vdxellada (4) och till vilket hOlje (7) dr anslutet en ventilationskanal (12) vars ventilationskanalsutlopp (13) leder luft fran motorutrymmet (2) ut till fordonets (1) omgivning. Uppfinningen dstadkommes genom att ventilationskanalsutloppet (13) dr anordnat vid/genom fordonets tak (14), och att en skyddsanordning (15) är placerad vid ventilationskanalsutloppet (13) och anordnad att skapa ett undertryck genom fartvindens inverkan vilket undertryck pdverkar/Okar luftfladet genom ventilationskanalen (12) och clamed luftflodet fran motorutrymmet (2).

Description

ANORDNING FÖR MDTORRUMSVENTILATION MED HJÄLP AVEARTVIND TEKNI sKT onmÅnE Föreliggande uppfinning avser en hastighetspåverkad ventila- tionsanordning för kylning av ett fordons motorutrymme, det såkallade drivlineutrymmet, och där ventilationen påverkas av fartvinden kring fordonet. Uppfinningen är särskilt avsedd attkyla ett inneslutet motorutrymme, separerat från fordonetskylarpaket och uppfinningen är speciellt avsedd för tyngrekommersiella fordon såsom bussar med bakmonterade motorereller liknande fordon. Uppfinningen avser även ett fordon försedd med en ventilationsanordning enligt uppfinningen.

TEKNIKENS BAKGRUND Fordon utrustade med motorer med höga effekter har inte sällanproblem att ventilera bort överskottsvärme från motorutrymmet.Vissa delar av motorerna kan bli mycket varma, såsom t.ex. turboaggregatet, avgasgrenrör etc. och andra delar som ärplacerade i motorutrymmet såsom exempelvis gummidetaljer,kan med tiden skadas av packningar, elektriska ledningar etc. de höga temperaturerna. Speciellt bussar med bakmonterade motorer, där den kylande fartvinden inte direkt kan utnyttjasför att skapa luftflöden genom motorutrymmet eller genom kylarpaketet brukar få problem med höga temperaturer i driv-lineutrymmet. I fordon med frontmonterade motorer kan ettkylande luftflöde lättare åstadkommas och där är problemet medhöga temperaturer mindre. På något sätt måste alltså ventila-tionen av motorutrymmet lösas. Ett idag vanligt förekommandesätt är att den luft som kylfläkten drar in från omgivningenoch genom kylarpaketet också får passera in i motorutrymmet.Den luften är dock redan varm i sig själv eftersom den tagitfrån kylvatten eller upp energi från kylarpaketet, t.ex. liknande (det sitter ju vanligtvis flera värmeväxlare i ett kylarpaket t.ex. för laddluft, vatten, olja etc.) vid passagengenom kylarpaketet och den luften kyler/ventilerar därförmotorutrymmet mindre effektivt eller t.o.m. värmer upp områden i utrymmet.

Enligt känd teknik finns även andra strategier att ventileraett motorutrymme. Det vanligaste sättet är alltså attkylfläkten suger in omgivningsluft genom kylarpaketet somsedan blåses/trycks in över drivlinans komponenter. Dettaskapar ett övertryck i motorutrymmet som sedan ventileras utgenom utloppsöppningar baktill i fordonets kaross, vanligenvia en eller flera högt placerade utloppsöppningar i fordonetsbaktill placerade motorlucka. Det är naturligtvis även möjligtatt anordna en kylfläkt som istället trycker/suger luften frånmotorrummet genom kylarpaketet. Ett undertryck bildas då imotorutrymmet som får kallare omgivningsluft att sugas in imotorutrymmet via därför anordnade öppningar. Detta ger docksämre kylprestanda i kylarpaketet då luften som går genomkylarpaket har värmts upp när den flödar genom motorrummet.och leder dessutom till ett smutsigare motorrum eftersom enstor mängd dammig/smutsig luft då sugs in i motorutrymmet. Isamtliga fall har alltså kylfläktluften direkt tryckts in i eller sugits in i motorutrymmet för att kyla detta.

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

För att motverka dessa problem är det möjligt att separerakylluftsflödet genom kylarpaketet från flödet genom motor-utrymmet. Men detta innebär att luftflödet kring motornriskerar att minska eller bli stillastående och oönskade ochskadliga värmeansamlingar kan då uppstå. Detta är särskilt en riskfaktor vid drift i låga hastigheter vilket ofta förekommer i kommersiell trafik. Väl tilltagna ventilationsöppningar ianslutning till fordonets motorutrymme kan motverka dennaoönskade värmeuppbyggnad men effekten av detta blir oftaotillräcklig och leder dessutom till ökad emission av ljud ochsom nämnts ett smutsigare motorutrymme särskilt om det ärstörre inloppsareor.

Det är viktigt att dessa nackdelar kan reduceras. Stigandekrav på lägre ljudemissioner leder också till att ventila- tionsöppningarna i fordonets yttre kaross måste reduceras.

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

Det har tidigare gjorts en rad försök att lösa dessa problemoch att föreslå ett ventilationssystem som minskar emissionenav störande ljud från fordonet men som bibehåller ellerförbättrar kylningen av både motorutrymme och kylarpaket utanatt för den skull orsaka att mer smuts och damm leds in i motorutrymmet.

GB2045183 beskriver exempelvis ett kylsystem för en motorinnefattande en radiator och en kylfläktmotor. Radiatorn ochkylfläkten är separerade från motorrummet och den uppvärmdaluften som passerat radiatorn leds ut ur fordonet och tillomgivande luft utan att passera motorrummet. Man låter ävenavgaserna blandas med denna luft och uppnår därmed enreduktion av störande ljud från fordonet. En nackdel med dettasystem är att motorrummet inte kyls effektivt. Dessutom måsteman här använda en del av kylluften till att kyla fordonets avgasrör.

SE532810 beskriver en anordning för motorrumsventilation sominnefattar ett kylarpaket samt en kylfläkt som påverkar luft-flödet genom kylarpaketet. Kylarpaketet är avskärmat frånmotorrummet och kylfläkten suger luft även från motorrummetgenom en därför anordnad kanal eller öppning. Genom under-trycket som bildas i motorrummet sugs omgivningsluft in imotorrummet via åtminstone en öppning mellan motorrummet ochfordonets utsida, och resulterar i att övertemperaturer imotorrummet undviks. En nackdel med detta system är att en större kylfläktmotor måste användas så att den kan hanteraden större luftmängden. En större kylfläktmotor kräver mer energi för att drivas.

EP0735252 beskriver ytterligare ett kylsystem för en motor iett kommersiellt fordon. Motorrummet är avskilt från kylsyste-met genom en ljudbarriär. Motorrummet och kylsystemet får luftfrån omgivningen genom olika inlopp. Kylfläkten är försedd meden diffusor som åstadkommer att luft sugs även från motor-rummet och leds ut ur fordonet tillsammans med luften sompasserat kylarpaketet. Nackdelen med detta system är att ävenhär 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. Enkylfläkt placerad vid fordonets kylare suger luft samtidigtgenom kylpaketet och från motorn via ett därför anordnatkanalsystem. Kanalsystemet leder omgivningsluft förbispeciellt varma delar av motorn innan den leds ut genom en utloppsöppning i fordonet.

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

SAMMRNFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen är alltså att lösa ovan nämndaproblem och att påvisa ett ventilationssystem som minskaremissionen av störande ljud från fordonet till omgivningen mensom 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 reduceraventilationsöppningarnas storlek och/eller antal i fordonets karossidor.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är konstruktionen skall kräva så lite energi som möjligt för fordonets drift.

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

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

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att den skall föranleda minimalt med underhåll och reprationer.

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 3.

Uppfinningen är alltså särskilt avsedd för kommersiella fordonsåsom 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 somminskar emissionen av störande ljud från fordonet men som ändåbibehåller eller förbättrar kylningen av både motorutrymme ochkylarpaket utan att öka graden av nedsmutsning av motorut- rymmet och som dessutom är energisnål.

I en motorrumslayout där kylfläktluften leds ut i ettkylluftschakt separerat från drivlineutrymmet kan intekylfläkten användas för att skapa en ventilation avmotorutrymmet, drivlineutrymmet. Däremot kan fartvindenanvändas för att hjälpa till att ventilera ut motorutrymmet.Denna möjlighet uppkommer genom att det i en sådaninstallation inte skapas ett starkt övertryck, ellerundertyck, med hjälp av en kylfläkt, som måste övervinnas för att åstadkomma ventileringen av motorutrymmet.

Uppfinningen uppnås alltså genom att anordna en motorrums-ventilation i ett fordon innefattande en ventilationskanalfrån motorutrymmets övre del och upp till fordonets tak samtett ventilationskanalsutlopp utformat så att det hjälper tillatt skapa ett undertryck direkt ovanför ventilationskanalenoch därmed ett drag genom motorutrymmet, genom främstfartvindens inverkan, och som därmed påverkar/ökar luftflödetkring motor och växellåda Undertrycket i direkt anslutningtill ventilationskanalsutloppet genererar alltså ett flöde utur ventilationskanalen som i sin tur leder till attomgivningsluft sugs in i motorutrymmet via åtminstone enöppning mellan motorutrymmet och fordonets utsida/undersida.Det är också möjligt att anordna ventilationskanalens inlopp nära motorkomponenter som är särskilt varma.

Den här lösningen är framförallt lämplig för motorinstalla- tioner där kylfläkten är placerad vid/nära kylarpaketet i ett separat/avgränsat kylluftschakt. Om kylluftschaktet heltsepareras från motorutrymmet kommer den uppvärmdakylfläktluften aldrig att blanda sig med luften som går till motorutrymmet.

Luftinloppet till motorrummet placeras förslagsvis lågt, t.ex. vid eller nära kardanaxeln. Den uppvärmda luften flödar ut genom ventilationskanalen. Ventilationskanalens utlopp ärföreträdesvis anordnat genom fordonets tak. Ventilations-kanalens utlopp skyddas mot att regn/snö och liknande tar signed i motorrummet via ventilationskanalen genom en skydds-anordning. Skyddsanordningen är utformad så att en ejektor-verkan uppstår med hjälp av fartvinden varvid ett undertryckskapas som hjälper till att suga ut luft från motorutrymmet när fartvinden passerar ventilationskanalens utloppsöppning.

Skyddsanordningen bidrar alltså i hög grad till att ventileramotorutrymmet särskilt i högre fordonshastigheter. Vid lägrehastigheter assisteras flödet från motorutrymmet av dennaturliga konvektionen som uppstår när varm luft skapas imotorutrymmet och stiger uppåt i inneslutningen och in i ventilationskanalen.

Fördelar med den uppfinningsenliga konstruktionen är att det uppstår en s.k. passiv ventilation av motorutrymmet utanatt extra kylfläktar eller större kylfläktar behöver användasvilka ju förbrukar energi och därmed gör fordonet mindreenergisnålt att driva fram. En fördel med att ventilationenunderstöds av fartvinden är att när fordonet startar frånexempelvis en hållplats kommer ventilationen igång direktinnan motorutrymmet hunnit värmas upp och alltså innan dennaturliga konvektionen i ventilationskanalen hinner skapa ett flöde uppåt genom ventilationskanalen.

En ytterligare fördel med den uppfinningsenliga lösningen äratt den blir mycket driftsäker samtidigt som den kräver ett förhållandevis litet inbyggnadsutrymme. Detta gör lösningen billig att implementera vid exempelvis nyproduktion av fordon.

Ytterligare särdrag och fördelar med uppfinningen framgår avden 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 en principiell skiss från sidan, engenomskärning, av den bakre delen av en buss där bl.a. motorutrymmet framgår.

CTri'(P4}_.J (T MW*O'UCMW BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Figur 1 visar alltså principiell en genomskärning av den bakre delen av en buss l där bl.a. 3 och växellåda 4 framgår. En kardanaxel 5 överför vridmoment- et från motorn 3 och dess växellåda 4 till fordonets drivhjul6.

Motor 3 och växellåda 4 är här inneslutna i ett hölje 7 som bildar ett väsentligen slutet motorutrymme 2. Höljet 7 kan med fördel vara ljudisolerat med en därför avsedd ljuddämpande matta (ej visad) företrädesvis anordnad vid höljets 7 insida.

Den uppfinningsenliga lösningen gäller speciellt för motorin- stallationer där en kylfläkt (ej visad) är placerad i ett separat kylluftschakt (ej visat) anordnat vid sidan avmotorutrymmet 2. Eftersom kylluftschaktet är helt separerat från motorutrymmet 2 kommer den varma kylfläktluften, som ett motorutrymme 2 och dess motor passerat kylarpaketet, inte att blanda sig med luften som leds till motorutrymmet 2.

Ett luftinlopp 9 till motorutrymmet 2 är med fördel placeratlågt i fordonet, exempelvis som här nere vid kardanaxeln 5,och är lämpligen utformat så att luft passerar in vidkardanaxelns 5 genomföring i väggen 10 till motorutrymmets hölje 7.

Den genom luftinloppet 9 inkommande luften flödar kring motorn3 och när den värmts upp av motorns 3 och dess olikakomponenter, såsom av turboaggregat, avgasgrenrör etc. (ejvisade), stiger den uppåt i motorutrymmet genom naturligkonvektion och når höljets 7 tak.

I motorutrymmets 2 övre del, lämpligtvis i dess tak, äranordnat ett utlopp 11 till en ventilationskanal 12.Ventilationskanalen 12 är väsentligen anordnad vertikalt ifordonet 1 och sträcker sig från höljet 7 upp till, och mynnarmed hjälp av ett ventilationskanalsutlopp 13 lämpligtvis utvid/genom, fordonets tak 14.Vid ventilationskanalsutloppet 13 av ventilationskanalen 12 ärplacerat en skyddsanordning 15 som hindrar regn, snö, smutsoch liknande från att ta sig ned i motorutrymmet 2 viaventilationskanalen 12. Skyddsanordningen 15 är exempelvisutformad med en uppvinklad/uppvikt främre kant eller fläns 16för att skapa en hastighetsökning av luftflödet som passerar ventilationskanalsutloppet 13 vilket orsakar en ejektorverkan.

Fartvinden skapar alltså ett undertryck vidventilationskanalsutloppet 13 som suger ut luft frånmotorutrymmet 2 via ventilationskanalen 12 när fartvindenpasserar skyddsanordningen 15 och ventilationskanalsutloppet13. Detta åstadkommer, särskilt i högre fordonshastigheter, att motorutrymmet 2 ventileras effektivt och vid lägre fordonshastigheter assisteras ventilationen av den naturligakonvektionen i ventilationskanalen 12, genom att varm luftstiger, och detta medverkar till att ventilationen i motorutrymmet 2 kommer igång snabbare.

Skyddsanordningen 15 vid ventilationskanalsutloppet 13 kansjälvklart utformas på olika sätt för att skapa ett undertryckmed hjälp av fartvindens inverkan. Exempelvis kanventilationskanalen 12 sticka ut ett stycke ovanför ellergenom taket 14 och förses med en bakåtriktad böj (ej visat),sett i fordonets normala färdriktning, vilket också leder tillen ejektorverkan och att luft sugs ut ur ventilationskanalen12 samtidigt som regn, snö och föroreningar inte så lätt kan tränga ned i ventilationskanalen 12.

'IF-ifran Ö rån-www ofw-rnmn n-1 r- m -F-Émmv 'I m n “hä-w jlhlmn-i-v- v~ n n _lw+-¿..L\5u.L I. luui 011111111101 1 »J 111 limit/m. 1. 111 11. 11c1r .Liiu-.Jpr .LL/LU 11 _1__1_1,\,-wnrx v~111wr~1fi 11+? vmfw/Å nl x nlnlofww vnlvwånrv F v*011111 1_1u11\,1u uprx/.Lnmnu .J1yp1uuu11 .1_\,111111\j 1 1LLQn-b-ÄÜ-w-Fw' c-lflvxfiïnnk-ï n +- 1,2 -1 F vxl ¥ø +11 'l/l11L,1_LL,LL,_L. ._11 u11u1uup1 fx 1. .LJ 1 furu 11 un) LL11 1.1. p fw n 'IR än» lfxäv nn al? vmflß] 1111 -1- 3w<~+fir41^vn~rn v mn y xj 11 Lu UJ. 11011 1 ut! 1; _1_111L,1u _1__L1 p; uupupu 11L111p.1_ \,11Fwwr~+jfwh +r~°'1fi~1r\rv vv l11-F+ vx n vn wffinn vn-w -r w nlxznl/Än vw vvšlvwwnrv vw11ugt,_r_\j11 1.1) 1\.11111\j u 11,11. L,\,11 ~_1\_/111 Ruin.) .LL/Li. 1. »_31 uuuu11vru11m11xjp11'IC xflïl +- mlr-xn-xv -i--F ilnršl v-Fvull /Jww 1-1- lfxfil m nlxf-J/Jnfx-n v/Jvuwnrw n1J 111 pt, »41 utJL/LL ut, uïlu .1_1,.1__y\/1 U1.1_1_ 1 L, Mum 111 qmyuxruu11 .tp111111xj 11 T"v~/{| "I-wv vw Å m1 n ln nl v-Éfnfxfx '1"r~n1'nrv w. 'fšv fi++- -n vwflnn-Én- w1 »fx-Fil.L .Lu .tur 111 v. \,1\,11 kzpqmrit 11<_,1 1.\/.)11111\j 11 ut upp 11 hJu-.Jum V\,11L,,1__1_ njcflrx *vf-+-upu11 upp k, wànnf a m + wmflmmmm + ^ ° fq/JI mm nLilly LÅ lltk/L, JculpLjll LL k, L/l». L,(,l\J.I \J.LLL1LL\_,>1J cJ) n+~ 'vw 1 11F1>~11 + u» ln VVW v n f-ånmlwv f- m -211 F"v1f\v~111 11» m vJL, .LL Jy_\_.LcLb{J\L,L/L.L x 11 V _L (Jtll C/LllQQJ »._)\JIII JLA .LOLL/LLAJ L/LJ. .UL J.,n vnfå En F"v~f4 'I m n] ++ w n+w'“ 1--1 n n ní-xww fiw Fnv+w4 nn! n nv-11. Lgl; .Lill .L\JL\.A .L LLL \J. L/LLL, 11\,_L_L,KJL,cL 11911 »JLJLQ CA. CJ..LL,VILLÅ\J. ll (JJ.31+ n n F mA f/nnnn n n+««v+«1n +fnån mn ïmmn n nåíínïa+nL/LLK. llblL J. LQKJ k/l, L/L/LQQ 11 QLL/LLLLÅL *LL/lll .LLLtJ iLk) k/Ll llbliLldb/ALCILÉJ, mm v w n1-41 vän/Y n àflfmnf» ännnn L '1 m f wfl-w mm + f) 'avI\ LLLLLL J_ LllLLlk/.pilillgk/ll 4133118 _Ll11LL,{ll 11 JiLA LLL L Lk/lpLylLLlllk/k, l_. CÅLnnnffwnma- nn inn-mn n; n n-vfnnïänfq 1 nn 1f+1 n n 1 f n+«1¶+à nn KJILILLK, ll iLllilL/LLL k). IL llšJpkJLJilgïÅ I llV I LJ. lik/ll J. llpoLnLšláïJik/llu.) Jin 1 n 1") känn y- ol mn -1-+ ”riva/w” I C/ll1LÅJ_\/ll LL J..L_Llll.l\_,.L JJ (JLÉJLÅ *LL QLQÜ n 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 11 uppfinningen är möjliga och tänkbara inom ramen för uppfinn- ingstanken och efterföljande patentkravs skyddsomfång.

Claims (5)

PATENTKRAV

1. Anordning for ventilation av speciellt ett fordons (1) motorutrymme (2) innefattande ett holje (7) som innesluter motor (3) och vaxelldda (4) och till vilket holje (7) är anslutet en ventilationskanal (12) vars ventilationskanalsutlopp (13) leder luft fran motorutrymmet (2) ut till fordonets (1) omgivning varvid ventilationskanalsutloppet (13) är anordnat vid/genom fordonets tak (14), och en skyddsanordning (15) är placerad vid ventilationskanalsutloppet (13) och anordnad att skapa ett undertryck genom fartvindens inverkan vilket undertryck paverkar/okar luftflodet genom ventilationskanalen (12) och darmed luftflodet frdn motorutrymmet (2), kannetecknad av att skyddsanordningen (15) är forsedd med en uppvinklad framre kant eller flans (16) anordnad att styra fartvinden och Oka luftflodet forbi ventilationskanalsutloppet (13) och darmed skapa en ejektorverkan som suger luft fran motorutrymmet (2).

2. Anordning enligt patentkrav 1,kannetecknad av att ventilationskanalen (12) är anordnad vasentligen vertikalt fran motorutrymmet (2) till och genom fordonets tak (14) for att understodja luftflodet i ventilationskanalen (12) genom naturlig konvektion.

3. Fordon innefattande en anordning enligt ndgot av anordningskraven 1 eller 2. 11 1/1 t x t # I I I

4. Il .....

5. I ilEM .M■1 c., WM'