SE539042C2 - Anordning för motorrumsventilation med självdrag - Google Patents

Description

ANORDNING FÖR MOTORRUMSVENTILATION MED SJÄLVDRAG TEKNISKT OMRÅDE Föreliggande uppfinning avser en ventilationsanordning för kylning av ett fordons motorutrymme, det så kallade drivline-utrymmet, och där ventilationen även påverkas av den naturliga konvektion som uppstår i motorutrymmet när luften värms upp. Uppfinningen är särskilt avsedd att kyla ett inneslutet motorutrymme, separerat från fordonets kylarpaket och kylfläkt, och uppfinningen är speciellt avsedd för tyngre kommersiella fordon såsom bussar med bakmonterade motorer och andra fordon med liknande motorinneslutning. Uppfinningen avser även ett fordon försedd med en sådan ventilationsanordning .

TEKNIKENS BAKGRUND Fordon utrustade med motorer med höga effekter har inte sällan problem att under drift ventilera bort överskottsvärme från motorutrymmet. Vissa delar av motorerna kan bli mycket varma, såsom t.ex. turboaggregat, avgasgrenrör etc. och andra delar som är placerade nära motorn eller i motorutrymmet såsom exempelvis gummidetaljer, packningar, elektriska ledningar etc. kan med tiden skadas av de höga temperaturerna. Speciellt bussar med bakmonterade motorer, där den kylande fartvinden inte direkt kan utnyttjas för att skapa luftflöden genom motorutrymmet, eller genom kylarpaketet, brukar få problem med höga temperaturer. I fordon med frontmonterade motorer kan ett kylande luftflöde lättare åstadkommas och där är problemet med höga temperaturer i motorutrymmet inte lika påtagligt.

Ett problem är att ju större ventilationsintag som används desto större problem uppstår med ljudemissioner från fordonet. Allt större krav ställs på att dessa ljudemissioner måste reduceras. Om luftintagens storlek minskas får man problem med sämre kylning alternativt att större energiförbrukande fläktar måste användas.

Ett idag vanligt förekommande sätt att kyla ett motorutrymme är att den luft som kylfläkten drar in från omgivningen genom kylarpaketet också passerar genom motorutrymmet. Den luften är dock, som lätt inses, redan varm eftersom den tagit upp energi från kylvatten vid passagen genom kylaren och den luften kyler därför motorutrymmet inte tillräckligt effektivt.

Enligt känd teknik finns även andra strategier att ventilera ett motorutrymme. Det vanligaste sättet är alltså att kylfläkten suger in omgivningsluft genom kylarpaketet. Detta skapar ett övertryck i motorutrymmet som sedan ventileras ut genom öppningar i karossen, vanligen via en eller flera högt placerade utloppsöppningar eller ventilationsgaller i fordonets, baktill placerade, motorlucka. Det är naturligtvis även möjligt att anordna en fläkt som tvärtom trycker luften från motorrummet ut genom kylarpaketet. Ett undertryck bildas då i motorutrymmet som får kallare omgivningsluft att sugas in i motorutrymmet via därför anordnade ventilationsgaller. Ett sådant system ger dock mindre kylning i kylarpaketet och leder dessutom ofta till ett smutsigare motorrum eftersom en stor mängd dammig/smutsig luft då sugs direkt in i motorutrymmet. I dessa fall trycks eller sugs alltså fläktluften direkt in i eller ut ur 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 men med sämre kylprestanda i kylarpaketet och tyvärr med ett smutsigare motorutrymme.

För att motverka nämnda problem är det möjligt att separera kylluftsflödet genom kylarpaketet från flödet genom motorutrymmet. 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 vilket ofta förekommer i kommersiell trafik såsom i busstrafik. Väl tilltagna ventilationsöppningar i anslutning till fordonets motorutrymme kan motverka denna oönskade värmeuppbyggnad men effekten av det blir ofta otillräcklig och leder dessutom, som nämnts, till en ofördelaktig ökad emission av ljud och ett smutsigare motorutrymme.

Det är viktigt att dessa nackdelar reduceras. Stigande krav på lägre ljudemissioner leder till att ventilationsöppningarna 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 bibehåller eller förbättrar kylningen av både motorutrymme och kylarpaket utan att för den skull orsaka att mer smuts och damm leds in i motorutrymmet.

GB2045183beskriver exempelvis ett kylsystem för en motor innefattande en radiator och en fläktmotor. Radiatorn och fläkten är separerade från motorrummet och den uppvärmda 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.

SE532810beskriver en anordning för motorrumsventilation som innefattar ett kylarpaket samt en kylfläkt som påverkar luftflödet genom kylarpaketet. Kylarpaketet är avskärmat från motorrummet och kylfläkten suger luft även från motorrummet 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 fläktmotor måste användas så att den kan hantera den större luftmängden. En större fläktmotor kräver mer energi för att drivas.

EP0735252beskriver ytterligare ett kylsystem för en motor i ett kommersiellt fordon. Motorrummet är avskilt från kylsystemet genom en ljudbarriär. Motorrummet och kylsystemet får luft från omgivningen genom olika inlopp. Kylfläkten 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 fläktmotor så att den förmår hantera den större luftmängd som måste flöda genom både kylarpaketet och motorrummet.

US6523520beskriver ytterligare en annan variant av ett kylsystem för en motor som är avgränsad från kylsystemet. En kylfläkt 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 samtidigt bibehåller eller förbättrar kylningen av både motorutrymme och kylarpaket utan att orsaka att mer smuts och damm leds in i motorutrymmet och som dessutom är energisnålt.

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 konstruktionen skall kräva så lite energi som möjligt för sin drift.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att 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 uppfinningen genom en ventilationsanordning definierad av de särdrag som anges i den kännetecknande delen av de själv-ständiga patentkraven 1 och 6.

Uppfinningen är alltså särskilt avsedd för kommersiella fordon såsom bussar men kan självklart användas för andra fordon såsom lastbilar, entreprenadmaskiner eller andra liknande typer av fordon med liknande problem.

Den uppfinningsenliga lösningen gäller speciellt för motor-installationer där kylfläkten och kylarpaketet är placerade i ett separat kylluftsschakt anordnat vid sidan av motor och växellåda. Eftersom kylluftsschaktet är helt separerat från motorutrymmet kommer den varma fläktluften, som passerat kylarpaketet, inte att blanda sig med luften som flödar in i motorutrymmet och fläkten kan därmed inte heller användas direkt för att skapa en ventilation av motorutrymmet.

Uppfinningen uppnås alltså genom att anordna en motorrumsventilation i ett fordon innefattande en ventilationskanal från motorutrymmets övre del och som sträcker sig uppåt och som har sitt ventilationskanalsutlopp anordnat ut genom fordonets bakåt riktade karossyta eller karossdel, företrädesvis upptill ovanför fordonets baklucka och gärna relativt nära fordonets takkant. Vid fordonets framdrift skapas ett undertryck i detta område av fordonet som i sin tur skapar ett undertryck i ventilationskanalen. Därmed skapas ett luftflöde genom ventilationskanalen och motorutrymmet. Undertrycket ökar med ökad fordonshastighet, genom fartvindens inverkan, och detta påverkar luftflödet genom motorutrymmet i ökande grad. Undertrycket vid ventilationskanalsutloppet genererar alltså ett flöde ut ur ventilationskanalen som i sin tur leder till att omgivningsluft sugs in i motorutrymmet förslagsvis via åtminstone en öppning mellan motorutrymmet och fordonets utsida/undersida.

Fördelar med den uppfinningsenliga konstruktionen är att det uppstår en passiv ventilation av motorutrymmet utan att extra fläktar eller större fläktar behöver installeras vilka ju förbrukar energi och därmed skulle göra fordonet mindre energisnålt att driva. En fördel med att ventilationen under-stöds av undertrycket bakom fordonet, och den ejektorverkan detta resulterar i, är att när fordonet startar från exempelvis en hållplats kommer ventilationen att starta upp direkt innan motorutrymmet hunnit värmas upp och alltså innan den naturliga konvektionen i motorutrymmet och ventilationskanalen hinner skapa ett flöde ut genom ventilationskanalen. Kylningen av kylarpaketet påverkas inte heller av denna konstruktion.

En ytterligare fördel med den uppfinningsenliga lösningen är att 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 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 1visar i genomskärning och från sidan, en bakre del av en buss där dess motor/växellåda och deras inneslutning framgår .Figur 2visar samma bild som i figur 1, men där inneslutningen även innefattar ett ytterligare luftintag placerat i fordonets sida.Figur 3visar ett snitt genom en del av fordonets kardanxel och dess genomföring i inneslutningens hölje, och där kardanaxeln försetts med ett ljud- och partikelhinder.Figur 4visar samma bild som i figur 3 men med en alternativ utformning av ljud- och partikelhindret monterat på kardanaxeln .

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Figur 1visar i genomskärning och från sidan, en bakre del av ett fordon, här en buss 1, där dess motor 2 och växellåda 3 är placerade i en inneslutning eller hölje 4 som separerar drivlinan från fordonets 1 övriga delar och dess omgivning och bildar ett väsentligen slutet motorutrymme 5. En kardanaxel 6 överför vridmomentet från motorn 2 och dess växellåda 3 till drivhjulen 7. Höljet 4 kan med fördel vara ljudisolerat med en därför avsedd ljudisolerande matta (ej visad) företrädesvis anordnad vid höljets 4 insida.

Ett luftinloppet 8 till motorutrymmet 5 är med fördel placerat lågt i bussen 1, exempelvis som här nere vid kardanaxeln 6, och är lämpligen utformat så att luft passerar in vid eller nära kardanaxelns 6 genomföring i väggen 9 till höljet 4.

Den inkommande luften flödar runt motorn 2 och när den värms upp av motorns 2 olika delar, såsom av turboaggregat, avgasgrenrör etc (ej visade), stiger den på grund av naturlig konvektion uppåt i motorutrymmet 5 och når höljets 4 tak. I eller nära taket är anordnat ett utlopp till en ventilationskanal 10. Ventilationskanalen 10 sträcker sig från motorutrymmet 5 uppåt och företrädesvis bakåt och mynnar med hjälp av ett ventilationsutlopp 11 ut genom fordonets bakre väggparti 12, företrädesvis i den bakre karossytan men nära fordonets tak 13 där undertrycket under drift/färd vanligen är som störst på grund av fartvinden. Ventilationskanalens öppning 14 i motorutrymmets 5 övre del placeras med fördel så att mycket varm luft från t.ex. turboaggregatet eller grenröret stiger direkt upp i ventilationskanalen 10 utan att först föras runt i motorutrymmet 5 och där värma upp andra värmekänsliga komponenter.

Vid ventilationsutloppet 11 bildas, genom luftflödet kring fordonet, alltså ett undertryck som ökar/minskar i relation till fordonets hastighet. Undertrycket drar med sig luft ut ur ventilationskanalen 10 och därmed ut ur motorutrymmet 5.

Figur 2visar i princip samma bild som figur 1, men där ett ytterligare luftintag 15 är placerat i fordonets karossida.

Detta extra luftintag 15 bidrar till att en större volym luft kan passera in i och flöda genom motorutrymmet 5 och det extra luftintaget 15 kan dessutom placeras nära särskilt känsliga komponenter som behöver svalare omgivning eller bättre kylning för att förlänga livslängden såsom till exempel gummiartiklar i drivlineupphängningen, elkomponenter etc.

På kardanaxeln 6 är här anordnat ett ljud- och partikelhinder 16 i form av en fläns eller krage framför motorutrymmets 5 luftintag 8. Därigenom hindras en del partiklar och föroreningar från att följa med luftströmmen rakt in i motorutrymmet 5.Figur 3visar ett snitt genom en del av fordonets kardanxel 6 och dess passage genom höljets 4 främre vägg 9. Kardanaxeln 6 har här alltså försetts med ett ljud- och partikelhinder 16 som är placerat framför luftintaget 8 och på ett sådant sätt att det åtminstone delvis täcker luftintaget 8 sett i luftflödets riktning. Ljud- och partikelhindret 16 roterar med kardanaxeln 6 och reducerar ljudemissioner från motorutrymmet 5 samtidigt som en del partiklar från vägbana och omgivning hindras att följa med luften in i motorutrymmet 5.Figur 4visar principiellt samma bild som figur 3 men med en alternativ utformning av ljud- och partikelhindret 16. Här har flänsen en konformad flänsyta som även kan förses med vingar 17, vilka åstadkommer en fläktverkan som kastar partiklar radiellt ut från kardanaxeln 6. Därmed minskar mängden partiklar som följer med luften in i motorutrymmet 5. Även höljets 4 främre väggyta 9 kan utformas konformad för att anpassas till ljud- och partikelhindret 16 Fördelar med den beskrivna lösningen är att en passiv ventile-ring av motorutrymmet 5 åstadkommes utan att extra fläktar eller andra anordningar behöver användas som förbrukar energi. En fördel med att ventilationen styrs av ett undertryck utanför fordonet är att när fordonet/bussen 1 startar från en hållplats kommer ventileringen igång innan hela motorutrymmet 5 är uppvärmt och den naturliga konvektionen i ventilationskanalen 10 hinner skapa ett "drag" och därmed en ventilation av motorutrymmet 5.

Lösningen minimerar också kravet på inbyggnadsutrymme i fordonet och håller även ljudemissionerna från fordonet på en acceptabel nivå. Genom den naturliga konvektionen kyler även ventilationssystemet motorutrymmet 5 efter det att motorn stängts av, efter en så kallad "hot shut down".

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 (6)

1. Anordning för ventilation av särskilt ett fordons (1) motorutrymme (5) innefattande ett hölje (4) eller inneslutning som separerar motor (2) och växellåda (3) från fordonets (1) övriga delar såsom från dess kylschakt och till vilket hölje (4) är anslutet en ventilationskanal (10) vilken leder luft från motorutrymmet (5) till fordonets (1) omgivning, varvid ventilationskanalens (10) inlopp (14) är anordnat vid höljets (4) övre del och ventilationskanalens (10) utlopp (11) vid eller genom fordonets (1) bakåt riktade karossida (12), företrädesvis nära men under fordonets tak (13) där undertrycket på grund av fartvind och virvelbildning vanligen är som störst och vilket undertryck påverkar/ökar luftflödet genom ventilationskanalen (10) och därmed ökar luftflödet genom motorutrymmet (5). kännetecknad av att ett ljud- och partikelhinder (16) är anordnat vid fordonets kardanaxel (6) och anordnat att åtminstone delvis täcka motorutrymmets (5) luftinlopp (8), sett i luftströmmens flödesriktning.

2. Anordning enligt patentkrav 1,kännetecknad av att ventilationskanalen (10) är anordnad att underlätta ett luftflöde genom naturlig konvektion när luften i motorutrymmet (5) värms upp.

3. Anordning enligt patentkrav 1,kännetecknad av att ljud- och partikelhindret (16) är anordnat att rotera med fordonets kardanaxel (6).

4. Anordning enligt patentkrav 1 eller 3,kännetecknad av att ljud- och partikelhindret (16) är utformat som en fläns eller krage.

5. Anordning enligt patentkrav 3, kännetecknad av att ljud- och partikelhindret (16) är försett med vingar (17) .

6. Fordon innefattande en anordning enligt något eller några av anordningskraven 1-5.