WO2015173095A1 - Fahrzeug mit einem verbrennungsmotor und einer luftleiteinrichtung - Google Patents

Fahrzeug mit einem verbrennungsmotor und einer luftleiteinrichtung Download PDF

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WO2015173095A1
WO2015173095A1 PCT/EP2015/060010 EP2015060010W WO2015173095A1 WO 2015173095 A1 WO2015173095 A1 WO 2015173095A1 EP 2015060010 W EP2015060010 W EP 2015060010W WO 2015173095 A1 WO2015173095 A1 WO 2015173095A1
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air
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internal combustion
louver
combustion engine
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PCT/EP2015/060010
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Frieder Martin CHRISTEL
Mahmoud-Reza MANESHKARIMI
Carsten Spengler
Ivo Daniel Weese
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • 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
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/12—Turbo charger
    • 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
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/16—Outlet manifold
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle having an internal combustion engine and an air guiding device according to the preamble of patent claim 1 and to a method according to the features of patent claim 13.
  • the object of the invention is to provide a vehicle in which the heat dissipation from the region of the exhaust manifold and / or the adjoining motomahen portion of the exhaust system is improved.
  • the starting point of the invention is a vehicle having an internal combustion engine and an exhaust manifold, via which hot exhaust gas coming from the internal combustion engine is introduced into a section of an exhaust system of the vehicle close to the engine.
  • the essence of the invention consists in an air guiding device and a device which is provided to generate a convection flow in the air guiding device (forced convection), which ensures that the waste heat arising at the exhaust manifold and / or at the portion of the exhaust system close to the engine is dissipated sufficiently well ,
  • at least a part of the exhaust manifold and / or a part of the motomotive portion of the exhaust system is "surrounded" by the guide.
  • louver in this context means that the air guide device either alone or with one or more further components a “flow path" or “flow channel” defined, About the waste heat is dissipated.
  • the louver thus encapsulates in some way at least a portion of the exhaust manifold and / or a portion of the motomahen portion of the exhaust system, which means that the air in the louver by waste heat (in particular by radiant heat) of the exhaust manifold and / or the engine-side portion of Exhaust systems is heated.
  • the louver on at least one Luftein let and at least one air outlet By means of the above-mentioned “device”, a forced flow directed from the air inlet in the direction of the air outlet is generated in the air guiding device.
  • the air guiding device does not necessarily have to be designed as a housing or channel system enclosing the "exhaust manifold" and / or the motomotive section of the exhaust gas system It is also conceivable for the air guiding device to be formed by an air guiding element or several air guiding elements, such as air baffles or similar, is formed.
  • a part of the louver could also be formed by an engine cover, which covers the combustion engine from the top of the engine upwards.
  • the air guiding device can of course also be formed by a more or less complete enclosure of the exhaust manifold and / or the engine-related section of the exhaust system, In particular, the air guiding device can be formed by a closed or substantially closed housing, into the air from the engine compartment enters the vehicle via the air inlet and heated air flows through the air outlet.
  • a generator provided for generating electrical energy (eg "alternator") .
  • the generators installed in vehicles usually already have a fan wheel, by means of which an airflow cooling the generator is generated
  • the generator has at least one air inflow opening and at least one air outflow opening
  • it is now proposed to design the generator in relation to the air directing device Although the air coming from the generator was already heated by the waste heat of the generator, for example to a temperature in the range zwi 120 ° C and 130 e C. However, this temperature level is still well below the temperature level of "Hot-Ends" (exhaust manifold and near-engine section of the exhaust system) of the exhaust system
  • the exhaust air generator is suitable to cool the "hot-end" of the exhaust system.
  • the generator can be mechanically driven by the internal combustion engine via a translation device, in particular via a belt drive.
  • a gear ratio of 5: 1 to 6: 1 between the engine and the generator i. the generator and thus the fan of the generator rotate much faster than the internal combustion engine, whereby an efficient convection flow is generated.
  • an exhaust-gas turbocharger or a turbine-side region of an exhaust-gas turbocharger is arranged inside the housing.
  • exhaust-gas turbochargers it is important from the point of view of thermal operational safety that it be adequately cooled.
  • a particle filter is provided in the section of the exhaust system close to the engine, which is arranged inside the louver or the housing.
  • a catalytic converter of the exhaust system is arranged inside the air guiding device or housing.
  • the catalyst may, for example, be a ⁇ storage catalyst, an SCR catalyst (selective catalytic reduction) or the like. act.
  • the motomotive portion of the exhaust system Ober is a flexible elastic pipe section (so-called "Entkoppel choir"), which may be formed for example by a metal mesh or metal mesh, connected to a motor remote section of the exhaust system extends the louver over the entire length of the motomahen portion of the exhaust system.
  • the air guiding device reaches as far as the "decoupling piece", which permits a relative movement of the internal combustion engine and the associated exhaust manifold and the engine-related section of the exhaust gas system with respect to the remaining exhaust system arranged in particular in the underbody region of the vehicle.
  • the louver is at least partially made of a metal sheet.
  • the louver could also consist of a sufficiently temperature-resistant plastic material or other suitable, temperature-resistant material.
  • thermo cooling air short circuit is understood as meaning that the generator has at least one Sucking back part of the warm or hot exhaust air emitted by it. In the case of a thermal cooling air short circuit, there would be a risk that the generator would not be adequately cooled. This is excluded by the invention conceptually.
  • the hot air effluent from the air outlet of the louver may travel directly down towards the roadway or into the area of a center tunnel of the vehicle, i. be delivered to the underbody area of the vehicle.
  • At least part of the heat contained in the hot air coming from the louver eg for heating the air to be introduced in a passenger compartment of the vehicle, for heating coolant of the internal combustion engine or for heating engine oil of the internal combustion engine.
  • a heat transfer the passenger compartment air could, for example, take place via an air / air heat exchanger.
  • a heat input into the cooling circuit of the internal combustion engine could take place via an air / coolant liquid heat exchanger.
  • Heat transfer to the engine oil of the internal combustion engine could be via an air / engine oil heat exchanger.
  • the air guiding device at a distance of several millimeters, e.g. 10 to 15 mm apart from individual components (such as the exhaust manifold, exhaust gas turbocharger, particulate filter or catalyst).
  • Fig. 1 shows the basic principle of the invention in a schematic representation
  • Fig. 2 the ventilation or cooling principle of a generator with "single-flow ventilation” and a generator with “dual-flow ventilation”.
  • Fig. 1 shows an internal combustion engine 1 of a vehicle not shown here.
  • an exhaust manifold which is likewise not shown explicitly here, is flanged, via which hot exhaust gas coming from the individual cylinders of the internal combustion engine 1 is introduced into an exhaust system 2, in particular into a section 2 a of the exhaust system 2 close to the engine.
  • an exhaust gas turbocharger or a turbine-side region of an exhaust gas turbocharger 3 and a catalyst 4 are arranged in the embodiment shown in FIG.
  • the catalytic converter 4 may be, for example, a NOx storage catalytic converter, an SCR catalytic converter or a different catalytic converter.
  • a soot particle filter can also be arranged in the portion 2 a of the exhaust system 2 close to the engine.
  • the individual components of the near-engine portion 2a of the exhaust system 2 can reach temperatures of several hundred degrees Celsius during operation.
  • an electric generator 5 is arranged.
  • a generator shaft 6 is coupled via a belt drive 7 with a crankshaft 8. Due to the existing between the crankshaft 8 and the generator shaft 6 ratio, the generator shaft 6 rotates much faster than the crankshaft. 8
  • a fan 9 is arranged on the generator shaft 6, a fan 9 is arranged.
  • the fan wheel 9 generates a cooling air flow passing through the generator housing (cf., FIG. 2).
  • air is sucked in from the environment or from the engine compartment of the vehicle in the axial direction, which is indicated by arrows 10a, 10b, 10c.
  • Air heated by the generator 5 is discharged in the radial direction, which is indicated by arrows 11a, 11b, 11c.
  • the engine-side section 2a of the exhaust system 2 and at least part of the generator 5 are “enclosed” by an air guiding device 12.
  • the generator 5 and the individual components of the exhaust system “hot-end” can be enclosed by a closed air guide housing 12 ".
  • the louver 12 has an air inlet 13 and an air outlet 14, through which hot air flows from the louver 12 into the environment, which is indicated by arrows 15, 16.
  • the air inlet 13 of the louver is connected to an air outlet 17. Air flowing out of the generator 5 is thus blown into the air guiding device 12 via the air inlet.
  • the louver 12 generates a forced convection, which cools the individual components of the near-engine portion 2 a of the exhaust system 2.
  • FIG. 2 should be mentioned, which in the left part of the image, the ventilation or cooling principle of a generator with “single-flow ventilation” and in the right part of the image, the ventilation or cooling principle of a generator with "zweiftutiger ventilation".

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Abstract

Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Abgaskrümmer, über den heißes, vom Verbrennungsmotor kommendes Abgas in einen motornahen Abschnitt einer Abgasanlage eingeleitet wird, wobei - zumindest ein Teil des Abgaskrümmers und/oder ein Teil des motornahen Abschnitts der Abgasanlage von einer Luftleiteinrichtung umgeben ist, wobei in der Luftleiteinrichtung befindliche Luft durch Abwärme des Abgaskrümmers und/oder des motorseitigen Abschnitts der Abgasanlage erhitzt wird, - die Luftleiteinrichtung einen Lufteinlass und einen Luftauslass aufweist und - eine Einrichtung vorgesehen ist, welche in der Luftleiteinrichtung eine von dem Lufteinlass in Richtung des Luftauslasses gerichtete Luftströmung erzeugt.

Description

Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer Luftleiteinrichtuna
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer Luftleiteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 13.
Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren wird heißes, vom Verbrennungsmotor kommendes Abgas über einen Abgaskrümmer in die Abgasanlage eingeleitet. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors können im Bereich des Abgaskrümmers sowie im motomahen Abschnitt der Abgasanlage Bauteiltemperaturen von mehreren Hundert Grad Celsius auftreten. Für die thermische Betriebssicherheit des Fahrzeugs ist es daher von zentraler Bedeutung, dass in allen Betriebszuständen des Fahrzeugs die dort entstehende Wärme hinreichend abgeführt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug zu schaffen, bei dem die Wärmeabfuhr aus dem Bereich des Abgaskrümmers und/oder des sich daran anschließenden motomahen Abschnitts der Abgasanlage verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Abgaskrümmer, über den heißes, vom Verbrennungsmotor kommendes Abgas in einen motornahen Abschnitt einer Abgasanlage des Fahrzeugs eingeleitet wird. Der Kern der Erfindung besteht in einer Luftleiteinrichtung sowie einer Einrichtung, welche dazu vorgesehen ist, in der Luftleiteinrichtung eine Konvektionsströmung zu erzeugen (Zwangskonvektion), welche sicherstellt, dass die am Abgaskrümmer und/oder an dem motornahen Abschnitt der Abgasanlage entstehende Abwärme hinreichend gut abgeführt wird. Gemäß der Erfindung ist zumindest ein Teil des Abgaskrümmers und/oder ein Teil des motomahen Abschnitts der Abgasanlage von der Leiteinrichtung „umgeben". „Umgeben" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Luftleiteinrichtung entweder allein oder mit einem oder mehreren weiteren Bauteilen einen„Strömungsweg" bzw.„Strömungskanal" definiert, Über den Abwärme abgeführt wird. Die Luftleiteinrichtung kapselt also in gewisser Weise zumindest einen Teil des Abgaskrümmers und/oder einen Teil des motomahen Abschnitts der Abgasanlage, was dazu führt, dass die in der Luftleiteinrichtung befindliche Luft durch Abwärme (insbesondere durch Strahlungswärme) des Abgaskrümmers und/oder des motorseitigen Abschnitts der Abgasanlagen erhitzt wird.
Gemäß der Erfindung weist die Luftleiteinrichtung mindestens einen Luftein lass und mindestens einen Luftauslass auf. Mittels der oben erwähnten „Einrichtung" wird in der Luftleiteinrichtung eine von dem Lufteinlass in Richtung des Luftauslasses gerichtete Zwangsströmung erzeugt.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Luftleiteinrichtung nicht unbedingt als den„Abgaskrümmer" und/oder den motomahen Abschnitt der Abgasanlage umschließendes Gehäuse- oder Kanalsystem ausgebildet sein muss. Denkbar ist auch, dass die Luftleiteinrichtung durch ein Luftleitelement oder mehrere Luftleitelemente, wie z.B. Luftleitbleche o.ä., gebildet ist.
Ein Teil der Luftleiteinrichtung könnte auch durch eine Motorabdeckung gebildet sein, welche von einer Oberseite des Verbrennungsmotors den Verbrennungsmotor nach oben hin abdeckt. Alternativ dazu kann die Luftleiteinrichtung natürlich auch durch eine mehr oder weniger vollständige„Einhausung" des Abgaskrümmers und/oder des motornahen Abschnitts der Abgasanlage gebildet sein. Insbesondere kann die Luftleiteinrichtung durch ein geschlossenes oder im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse gebildet sein, in das Luft aus dem Motorraum des Fahrzeugs über den Lufteinlass einströmt und erhitzte Luft über den Luftauslass abströmt.
Ein weiterer wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die oben erwähnte „Einrichtung", welche in der Luftleiteinrichtung eine Luftströmung erzeugt nicht durch ein separates bzw. zusätzliches Gebläse gebildet ist, da dies sehr kostenaufwändig wäre. Vielmehr wird vorgeschlagen, als „Einrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Luftströmung'' eine ohnehin bereits im Fahrzeug befindliche elektrische Maschine zu verwenden.
Hierfür in Betracht kommt insbesondere ein zur Erzeugung elektrischer Energie vorgesehener Generator (z.B.„Lichtmaschine"). Die in Fahrzeugen verbauten Generatoren weisen üblicherweise bereits ein Lüfterrad auf, durch welches eine den Generator kühlende Luftströmung erzeugt wird. Bei manchen Generatoren wird durch das Lüfterrad Luft in einer axialen Richtung des Generators in das Generatorgehäuse eingesaugt und in einer radialen Richtung aus dem Generatorgehäuse herausgeblasen. Ganz allgemein gesprochen weist der Generator mindestens eine Lufteinströmöffnung und mindestens eine Luftausströmöffnung auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, den Generator in Bezug auf die Luftleiteinrichtung so anzuordnen, dass die Luftausströmöffnung des Generators in Strömungsverbindung mit dem Lufteinlass der Luftleiteinrichtung steht. Die vom Generator kommende Luft wurde zwar durch die Abwärme des Generators bereits erwärmt, z.B. auf eine Temperatur im Bereich zwischen 120 °C und 130 eC. Dieses Temperaturniveau liegt aber noch deutlich unter dem Temperaturniveau des „Hot-Ends" (Abgaskrümmer und motornaher Abschnitt der Abgasanlage) der Abgasanlage. Somit ist die Generatorabluft geeignet, das „Hot-End" der Abgasanlage zu kühlen.
Der Generator kann über eine Übersetzungseinrichtung, insbesondere über einen Riementrieb mechanisch von dem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Üblicherweise besteht zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Generator ein Übersetzungsverhältnis von 5:1 bis 6:1, d.h. der Generator und somit das Lüfterrad des Generators drehen sich wesentlich schneller als der Verbrennungsmotor, wodurch eine effiziente Konvektionsströmung erzeugt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Abgasturbolader bzw. ein turbinenseitiger Bereich eines Abgasturboladers innerhalb der Einhausung angeordnet ist Gerade bei Abgasturboladern ist es unter dem Gesichtspunkt der thermischen Betriebssicherheit wichtig, dass dieser hinreichend gekühlt wird.
Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass in dem motornahen Abschnitt der Abgasanlage ein Partikelfilter vorgesehen ist, welcher innerhalb der Luftleiteinrichtung bzw. der Einhausung angeordnet ist.
Alternativ oder ergänzend dazu kann auch vorgesehen sein, dass ein Katalysator der Abgasanlage innerhalb der Luftleiteinrichtung bzw. Einhausung angeordnet ist. Bei dem Katalysator kann es sich bspw. um einen ΝΟχ-Speicherkatalysator, einen SCR-Katalysator (selektive katalytische Reduktion) o.ä. handeln.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der motomahe Abschnitt der Abgasanlage Ober ein biegeelastisches Rohrstück (so genanntes „Entkoppelstück"), das z.B. durch ein Metallgewebe oder ein Metallgeflecht gebildet sein kann, mit einem motorfernen Abschnitt der Abgasanlage verbunden. Es kann vorgesehen sein, dass sich die Luftleiteinrichtung über die gesamte Länge des motomahen Abschnitts der Abgasanlage erstreckt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Luftleiteinrichtung bis an das „Entkoppelstück" heranreicht, welches eine Relativbewegung des Verbrennungsmotors und des damit verbundenen Abgaskrümmers und motornahen Abschnitts der Abgasanalage in Bezug auf die übrige, insbesondere im Unterbodenbereich des Fahrzeugs angeordnete Abgasanlage ermöglicht.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Luftleiteinrichtung zumindest teilweise aus einem Metallblech hergestellt. Alternativ dazu könnte die Luftleiteinrichtung auch aus einem hinreichend temperaturbeständigen Kunststoffmaterial oder einem anderen geeigneten, temperaturbeständigen Material bestehen.
Durch Einleiten der Generatorabluft in die Luftleiteinrichtung wird nicht nur die Wärmeabfuhr aus dem Hot-End-Bereich des Verbrennungsmotors verbessert, sondern darüber hinaus ein „thermischer Kühlluftkurzschluss" des Generators ausgeschlossen. Unter dem Begriff „thermischer Kühlluftkurzschluss" wird verstanden, wenn der Generator zumindest einen Teil der von ihm abgegebenen warmen bzw. heißen Abluft wieder ansaugt. Im Falle eines thermischen Kühlluftkurzschlusses bestünde nämlich die Gefahr, dass der Generator nicht hinreichend gekühlt wird. Dies ist durch die Erfindung konzeptbedingt ausgeschlossen.
Die über den Luftauslass der Luftleiteinrichtung abströmende heiße Luft (Temperaturen von bis zu 350 °C) kann unmittelbar nach unten in Richtung zur Fahrbahn hin oder in den Bereich eines Mitteltunnels des Fahrzeugs hinein, d.h. in den Unterbodenbereich des Fahrzeugs abgegeben werden.
Alternativ dazu wäre auch denkbar, zumindest einen Teil der in der aus der Luftleiteinrichtung kommenden, heißen Luft enthaltenen Wärme zu nutzen, z.B. zum Beheizen der in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs einzuleitenden Luft, zum Erwärmen von Kühlflüssigkeit des Verbrennungsmotors oder zum Erwärmen von Motoröl des Verbrennungsmotors. Ein Wärmeübergang an die Fahrgastraumluft könnte bspw. über einen Luft-/Luftwärmetauscher erfolgen. Ein Wärmeeintrag in den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors könnte über einen Luft-/Kühlflüssigkeitswärmetauscher erfolgen. Ein Wärmetransfer an das Motoröl des Verbrennungsmotors könnte über einen Luft-/Motorölwärmetauscher erfolgen.
Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Luftleiteinrichtung in einem Abstand von mehreren Millimetern, z.B. in einem Abstand von 10 bis 15 mm von einzelnen Komponenten (wie z.B. dem Abgaskrümmer, einem Abgasturbolader, einem Partikelfilter oder einem Katalysator) angeordnet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigen:
Fig. 1 das Grundprinzip der Erfindung in schematischer Darstellung; und
Fig. 2 das Belüftungs- bzw. Kühlungsprinzip eines Generators mit „einflutiger Durchlüftung" und eines Generators mit„zweiflutiger Durchlüftung".
Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1 eines hier nicht näher dargestellten Fahrzeugs. An dem Verbrennungsmotor 1 ist ein hier ebenfalls nicht explizit dargestellter Abgaskrümmer angeflanscht, über den aus den einzelnen Zylindern des Verbrennungsmotors 1 kommendes, heißes Abgas in eine Abgasanlage 2, insbesondere in einen motornahen Abschnitt 2a der Abgasanlage 2 eingeleitet wird.
In dem motomahen Abschnitt 2a der Abgasanlage 2 sind bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Abgasturbolader bzw. ein turbinenseitiger Bereich eines Abgasturboladers 3 und ein Katalysator 4 angeordnet. Bei dem Katalysator 4 kann es sich bspw. um einen NOx-Speicherkatalysator, um einen SCR-Katalysator oder um einen andersartigen Katalysator handeln. Alternativ oder ergänzend dazu kann in dem motornahen Abschnitt 2a der Abgasanlage 2 auch ein Rußpartikelfilter angeordnet sein.
Die einzelnen Komponenten des motornahen Abschnitts 2a der Abgasanlage 2 können im Betrieb Temperaturen von mehreren Hundert Grad Celsius erreichen.
Neben dem Verbrennungsmotor 1 ist ein elektrischer Generator 5 angeordnet. Eine Generatorwelle 6 ist über einen Riementrieb 7 mit einer Kurbelwelle 8 gekoppelt. Aufgrund der zwischen der Kurbelwelle 8 und der Generatorwelle 6 bestehenden Übersetzung dreht sich die Generatorwelle 6 wesentlich schneller als die Kurbelwelle 8.
Auf der Generatorwelle 6 ist ein Lüfterrad 9 angeordnet. Das Lüfterrad 9 erzeugt eine das Generatorgehäuse durchsetzende Kühlluftströmung (vgl. Fig. 2). Durch Drehung des Lüfterrads 9 wird Luft aus der Umgebung bzw. aus dem Motorraum des Fahrzeugs in axialer Richtung angesaugt, was durch Pfeile 10a, 10b, 10c angedeutet ist. Durch den Generator 5 erwärmte Luft wird in radialer Richtung abgegeben, was durch Pfeile 11a, 11b, 11c angedeutet ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der motornahe Abschnitt 2a der Abgasaniage 2 und zumindest ein Teil des Generators 5 durch eine Luftleiteinrichtung 12 „gekapselt". Der Generator 5 und die einzelnen Komponenten des„Hot-Ends" der Abgasanlage (Abgaskrümmer, Turbolader 3, Katalysator 4 etc.) können durch ein geschlossenes Luftleitgehäuse 12 „eingehausf sein. Die Luftleiteinrichtung 12 weist einen Lufteinlass 13 und einen Luftauslass 14 auf, über den heiße Luft aus der Luftleiteinrichtung 12 in die Umgebung abströmt, was durch Pfeile 15, 16 angedeutet ist. Der Lufteinlass 13 der Luftleiteinrichtung ist mit einem Luftauslass 17 verbunden. Aus dem Generator 5 abströmende Luft wird also über den Lufteinlass in die Luftleiteinrichtung 12 eingeblasen. Dadurch wird in der Luftleiteinrichtung 12 eine Zwangskonvektion erzeugt, welche die einzelnen Komponenten des motornahen Abschnitts 2a der Abgasanlage 2 kühlt.
Vollständigkeitshalber sei noch Fig. 2 erwähnt, welche im linken Teil des Bildes das Belüftungs- bzw. Kühlungsprinzip eines Generators mit„einflutiger Durchlüftung" und im rechten Teil des Bildes das Belüftungs- bzw. Kühlungsprinzip eines Generators mit„zweiftutiger Durchlüftung" zeigt.

Claims

Patentansprüche 1. Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (1) und einem Abgaskrümmer, über den heißes, vom Verbrennungsmotor (1) kommendes Abgas in einen motornahen Abschnitt (2a) einer Abgasanlage (2) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- zumindest ein Teil des Abgaskrümmers und/oder ein Teil des motornahen Abschnitts (2a) der Abgasanlage (2) von einer Luftleiteinrichtung (12) umgeben ist, wobei in der Luftleiteinrichtung (12) befindliche Luft durch Abwärme des Abgaskrümmers und/oder des motorseitigen Abschnitts (2a) der Abgasaniage (2) erhitzt wird,
- die Luftleiteinrichtung (12) einen Lufteinlass (13) und einen Luftauslass (14) aufweist und
- eine Einrichtung (5) vorgesehen ist, welche in der Luftleiteinrichtung (12) eine von dem Lufteinlass (13) in Richtung des Luftauslasses (14) gerichtete Luftströmung (15, 16) erzeugt.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (12) eine Einhausung ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (12) ein geschlossenes oder im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse ist, welches den Abgaskrümmer und/oder den motornahen Abschnitt (2a) der Abgasanlage umgibt.
4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) durch eine elektrische Maschine, insbesondere eine als Generator arbeitende elektrische Maschine, gebildet ist. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (5) ein Lüfterrad (9) aufweist. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (5) eine Lufteinströmöffnung und mindestens eine Luftausströmöffnung (17) aufweist, weiche in Strömungsverbindung mit dem Lufteinlass (13) der Luftlerteinrichtung (12) steht Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (5) über eine Übersetzungseinrichtung (7), insbesondere über einen Riementrieb, mechanisch mit dem Verbrennungsmotor (1) drehgekoppelt ist, wobei der Generator schneller dreht als der Verbrennungsmotor. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasturbolader (3) oder zumindest ein turbinenseitiger Bereich des Abgasturboladers (3) innerhalb der Luftleiteinrichtung (12) angeordnet ist. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Partikelfilter innerhalb der Luftleiteinrichtung (12) angeordnet ist. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Katalysator (4) der Abgasanlage (2) innerhalb der Luftleiteinrichtung (12) angeordnet ist. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der motornahe Abschnitt (2a) der Abgasanlage (2) über ein biegeelastisches Entkoppelstück mit einem motorfernen Abschnitt der Abgasanlage (2) verbunden ist, wobei sich die Luftleiteinrichtung (12) bis in den Bereich des Entkoppelstücks erstreckt. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet dass die Luftleiteinrichtung zumindest zu einem Teil oder vollständig durch ein Metallblech gebildet ist. Verfahren zum Nutzen eines Teils der von einem Verbrennungsmotor (1) abgegebenen Wärme, wobei mittels einer Luftleiteinrichtung (12), welches zumindest einen Teil eines Abgaskrümmers und/oder einen Teil eines motornahen Abschnitts (2a) einer Abgasanlage (2) des Verbrennungsmotors (1) umgibt, die in der Luftleiteinrichtung (12) befindliche Luft erhitzt, wobei die erhitzte Luft mittels einer Luftfördereinrichtung (5) in Richtung zu einem Luftauslass (14) der Luftleiteinrichtung (12) geblasen wird.
PCT/EP2015/060010 2014-05-16 2015-05-07 Fahrzeug mit einem verbrennungsmotor und einer luftleiteinrichtung WO2015173095A1 (de)

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