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Die
Erfindung betrifft ein Kühlmodul, insbesondere eines Kraftfahrzeuges,
mit wenigstens zwei Kühleinrichtungen, bei welchem die
Kühleinrichtungen hinsichtlich einer Hauptzufuhrrichtung
für Frischluft hintereinander angeordnet sind. Weiter betrifft
die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine sowie
ein Verfahren zum Kühlen einer ersten Kühleinrichtung
eines Kühlmoduls und einer hinsichtlich einer Hauptzufuhrrichtung
für Frischluft hinter der ersten Kühleinrichtung
angeordneten weiteren Kühleinrichtung des Kühlmoduls,
bei welchem beiden Kühleinrichtungen Kühlluft
aus der Hauptzufuhrrichtung zugeführt wird.
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Kühlmodule
mit ein oder mehreren Kühleinrichtungen, mittels welchen
beispielsweise Kühlmittel eines Kühlkreislaufes
einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges oder Kühlmittel
eines Kühlkreislaufes eines Nebenaggregates des Kraftfahrzeuges Wärme
entzogen werden kann, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich
bekannt. Oftmals werden mehrere Kühler in Strömungsrichtung
der Kühlluft hintereinander angeordnet, um so möglichst
viele Kühler unterschiedlicher Kühlkreisläufe
in einem zur Verfügung stehenden Bauraum mit gegebenenfalls geringen
Bauraumquerschnitt anordnen zu können. Bei hintereinander
angeordneten Kühlern besteht aber der Nachteil, dass der
hinten liegende Kühler weniger kühle Luft erhält,
da diese Kühlluft bereits zumindest einen davor angeordneten
Kühler durchströmt hat. Zudem ist eine Ausnutzung
eines Staudrucks an Kühlmodulen mit hintereinander angeordneten
Kühlern relativ gering.
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Beispielsweise
ist aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2006 062 116 A1 eine Kühleranordnung als
Kühlmodul bei einem Kraftfahrzeug bekannt, welche mit mindestens
zwei luftgekühlten Kühlern ausgestattet ist. Damit
sich an den Kühlern ein möglichst optimaler Wirkungsgrad
einstellen kann, werden die Kühler direkt nebeneinander
angeordnet, so dass beide Kühler unmittelbar von der von
außen zugeführten Frischluft durchströmt
werden können. Es wurde erkannt, dass bei einer derartigen
Anordnung eine gegenseitige nachteilige aerodynamische und thermodynamische
Beeinflussung der beiden Kühler vermieden werden kann.
Vorteilhafter Weise kann auch der Luftmassenstrom durch beide Kühler
erhöht werden, da die Kühlluft nur jeweils einen
einzigen Kühler durchdringen muss. Jedoch können
hierbei gegenüber hintereinander angeordneten Kühlern
nur kleiner dimensionierte Kühlerquerschnitte zum Einsatz
kommen, so dass die zur Verfügung stehende effektive Kühlerfläche
hierdurch begrenzt wird. Dies kann jedoch ausgeglichen werden, indem
tiefer bauende Kühler zum Einsatz kommen, wodurch jedoch auch
hierbei der Druckabfall am Kühler unerwünscht hoch
ansteigen kann.
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Es
ist Aufgabe vorliegender Erfindung einen kühlluftseitigen
Druckabfall an gattungsgemäßen Kühlmodulen
zu reduzieren.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird von einem Kühlmodul, insbesondere
eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens zwei Kühleinrichtungen
gelöst, bei welchem die Kühleinrichtungen hinsichtlich
einer Hauptzufuhrrichtung für Frischluft hintereinander
angeordnet sind, wobei das Kühlmodul eine gemeinsame Frischluftzufuhr
aufweist, mittels welcher jedem der Kühleinrichtungen Frischluft
aus der Hauptzufuhrrichtung zuführbar ist.
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Erfindungsgemäß wird
jeder der hintereinander angeordneten Kühleinrichtungen
aus einer vorzugsweise einzigen Hauptzufuhrrichtung Frischluft zugeführt,
wobei sich die Frischluft vorliegend dadurch auszeichnet, dass sie
noch keine Kühleinrichtung durchströmt hat. Dies
bedeutet, dass einer weiter hinten angeordneten Kühleinrichtung
ebenfalls noch Frischluft zugeführt wird, obwohl, in Hauptzufuhrrichtung
der Frischluft gesehen, vor der hinten angeordneten Kühleinrichtung
eine erste Kühleinrichtung platziert ist. Hierdurch unterscheidet
sich der erfindungsgemäße Gegenstand erheblich
von dem bisherigen Stand der Technik, in welchem hintereinander
angeordnete Kühleinrichtungen bisher nacheinander von Kühlluft
durchströmt werden, welche zumindest nach Durchströmen
einer ersten Kühleinrichtung nicht mehr als Frischluft
bezeichnet werden kann.
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Vorteilhafter
Weise kann mittels der vorgeschlagenen gemeinsamen Frischluftzufuhr
ein Druckabfall an dem vorliegenden Kühlmodul reduziert
werden, da jeder der Kühleinrichtungen mit Frischluft versorgt
werden kann.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass
die Frischluftzufuhr parallel zueinander geschaltete Frischluftpfade
aufweist. Vorzugsweise ist jeder der Kühleinrichtungen
des Kühlmoduls ein solcher Frischluft pfad zugeordnet bzw. vorgeschaltet,
so dass eine Frischluftversorgung an jeder der Kühleinrichtungen
gewährleistet werden kann.
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Vorteilhaft
ist es in diesem Zusammenhang, wenn ein erster Frischluftpfad zu
einer ersten Kühleinrichtung und ein weiterer Frischluftpfad
zu einer weiteren Kühleinrichtung führt.
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Das
Kühlmodul kann hierbei alternativ eine Frischluftzufuhröffnung
mit einer Zufuhrquerschnittsfläche aufweisen, durch welche
Kühlluft zu den Kühleinrichtungen gelangen kann,
und bei welchem die Kühleinrichtungen eine Gesamtquerschnittsfläche aufweisen,
welche größer ist als die Zufuhrquerschnittsfläche
der Frischluftzufuhröffnung, wobei das Kühlmodul
wenigstens für zwei Kühleinrichtungen eine gemeinsame
Frischluftleiteinrichtung aufweist, mittels welcher Frischluft an
wenigstens zwei der Kühleinrichtungen gelangen kann.
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Dadurch,
dass wenigstens zwei Kühleinrichtungen des Kühlmoduls
mittels der gemeinsamen Frischluftleiteinrichtung mit Frischluft
versorgt werden können, können Kühleinrichtungen,
in Strömungsrichtung der Frischluft gesehen, hintereinander
in dem Kühlmodul angeordnet sein, ohne einerseits Gefahr
zu laufen, dass die hintere Kühleinrichtung nicht von Frischluft
durchströmt wird, sondern nur von Sekundärkühlluft,
die bereits eine Kühleinrichtung durchströmt hat.
Andererseits kann die Gefahr eines kritischen Druckabfalls an dem
Kühlmodul verringert werden, da die Frischluft idealerweise
nur jeweils eine Kühleinrichtung durchströmt.
Gegebenenfalls können insbesondere weiter hinten angeordnete
Kühleinrichtungen auch mit höheren Netztiefen ausgestattet
werden, wodurch eine Kühlleistungssteigerung erzielt werden
kann. Mit der Umschreibung „weiter hinten” ist
im Wesentlichen eine von der Frischluftzufuhröffnung abgewandte
weitere Kühleinrichtung des Kühlmoduls bezeichnet.
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Insbesondere
in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Kühleinrichtungen
in Bezug auf eine Kühlmodulmittellängsebene hintereinander versetzt
angeordnet sind. Vorzugsweise erstreckt sich diese Kühlmodulmittellängsebene
hierbei beispielsweise in Richtung einer Kraftfahrzeugmittelachse.
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Der
Begriff „Kühlmodul” beschreibt eine Anordnung
aus mindestens zwei Kühleinrichtungen bzw. Kühlern,
die beispielsweise in einem Motorraum eines Kraftfahrzeuges platziert
sein können. Ein solches Kühlmodul kann weiter
vorzugsweise einen Lüfter und eine Lüfterhaube
umfassen. Gegebenenfalls kann das erfindungsgemäße
Kühlmodul zusätzlich eine Frischluftleiteinrichtung
umfassen, wobei die Frischluftleiteinrichtung mit dem Lüftergehäuse
kombiniert sein kann.
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Der
Begriff „Frischluftzufuhröffnung” bezeichnet
hierbei eine Hauptzufuhr für Frischluft, die dem Kühlmodul
und damit den Kühleinrichtungen vorzugsweise von außen
zugeführt werden kann. Idealerweise liegt die Frischluftzufuhröffnung
unmittelbar hinter einem Kühlergrill eines Kraftfahrzeuges, so
dass Frischluft von außen durch den Kühlergrill hindurch
an das Kühlmodul gelangt. Es versteht sich, dass der Frischluftleiteinrichtung
auch durch mehrere Frischluftzufuhröffnungen Frischluft
zugeführt werden kann.
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Unter
dem Begriff „Zufuhrquerschnittsfläche” versteht
man im Wesentlichen diejenige Fläche, welche unmittelbar
an einem Kühlmodul zur Verfügung steht, um die
Frischluftzufuhröffnung zu realisieren. In der Regel entspricht
die Zufuhrquerschnittsfläche in etwa dem Querschnitt, der
durch das Kühlmodul bereit gestellt werden kann.
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In
diesem Zusammenhang beschreibt der Begriff „Gesamtquerschnittsfläche” die
Summe der einzelnen Querschnittsflächen der Kühleinrichtungen,
die mit Frischluft versorgt werden können. Die Gesamtquerschnittsfläche unterscheidet
sich insofern von einer Gesamtkühlfläche, die
von den Kühleinrichtungen gebildet werden kann, da zur
Berechnung der Gesamtkühlfläche nicht nur die
Gesamtquerschnittsfläche der Kühleinrichtungen
sondern darüber hinaus auch noch eine an den Kühleinrichtungen
vorhandene Kühlrippenfläche heran gezogen werden
kann.
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Der
Begriff „Kühleinrichtung” beschreibt
im Wesentlichen Wärmeübertrager, mittels welchen Prozesswärme
aus einem Kühlsystem an die Umgebung abgegeben werden kann.
Beispielsweise ist eine Kühleinrichtung ein Kühlmittelkühler
eines Kühlkreislaufes einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges.
Vorliegend kann eine Kühleinrichtung jedoch vorteilhafter
Weise auch zwei Kühler umfassen, beispielsweise einen Hochtemperaturkühler
und einen Niedertemperaturkühler. Da auch solche Kühleinrichtungen
aus dem Stand der Technik gut bekannt sind, wird hierauf vorliegend
nicht weiter eingegangen.
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Mit
dem Begriff „Kühlluft” wird vorliegend
jegliche eine Kühleinrichtung durchströmende Luft
bezeichnet. Hierbei unterscheidet man zwischen „Frischluft”,
welche idealerweise unmittelbar von außen in das Kühlmodul
bzw. an eine Kühleinrichtung gelangen kann, und „Sekundärluft”,
welche im Wesentlichen bereits eine Kühleinrichtung durchströmt hat.
Die Sekundärluft ist gegenüber der Frischluft
somit im Wesentlichen bereits thermisch vorbelastet. In diesem Zusammenhang
kann die Frischluft auch als Primärluft bezeichnet werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass auch die
Frischluftleiteinrichtung parallel zueinander geschaltete Frischluftpfade
aufweist. Mittels dieser Frischluftpfade kann es besonders leicht gelingen,
selbst hintereinander angeordneten Kühleinrichtungen Frischluft
zuzuführen.
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Gelingt
es allgemein mittels solcher Frischluftpfade, etwa entlang einer
Modulmittellängsebene hintereinander angeordnete Kühleinrichtungen
vorteilhaft mit Frischluft zu versorgen, kann nicht nur kühlere
Luft an diesen Kühleinrichtungen bereit gestellt werden,
sondern auch der Frischluftdurchsatz kann am Kühlmodul
insgesamt erhöht werden.
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Der
Begriff „Frischluftpfade” beschreibt im Wesentlichen
Gebilde, wie Frischluftkanäle, die insbesondere im Bereich
des Kühlmoduls realisiert sein können.
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In
diesem Zusammenhang wird die Aufgabe der Erfindung auch von einem
Verfahren zum Kühlen einer ersten Kühleinrichtung
eines Kühlmoduls und einer hinsichtlich einer Hauptzufuhrrichtung
für Frischluft hinter der ersten Kühleinrichtung
angeordneten weiteren Kühleinrichtung des Kühlmoduls
gelöst, bei welchem beiden Kühleinrichtungen Kühlluft aus
der Hauptzufuhrrichtung zugeführt wird, welches sich dadurch
auszeichnet, dass ein Druckabfall an dem Kühlmodul verringert
wird, indem den beiden Kühleinrichtungen aus der Hauptzufuhrrichtung Frischluft
mittels paralleler Frischluftpfade zugeführt wird.
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Vorteilhafter
Weise kann mittels der parallelen Frischluftpfade ein zu großer
Druckabfall an dem vorliegenden Kühlmodul verhindert werden.
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Eine
vorteilhafte Verfahrensvariante sieht in diesem Zusammenhang vor,
dass ein erstes Frischluftvolumen der dem Kühlmodul zugeführten
Frischluft einer ersten der beiden Kühleinrichtungen und
ein weiteres Frischluftvolumen der dem Kühlmodul zugeführten
Frischluft einer zweiten der Kühleinrichtungen zugeführt
wird.
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Somit
kann zum einen selbst weiter hinten angeordneten Kühleinrichtungen
thermisch unbelastete frische Kühlluft zur Verfügung
gestellt werden, wo durch sich deren Kühlleistung wesentlich
erhöhen kann. Zum anderen kann mit mehreren hintereinander
angeordneten Kühleinrichtungen eine zusätzliche
Kühlleistungserhöhung am Kühlmodul erzielt werden.
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Eine
solche Leistungserhöhung ist besonders im Hinblick darauf
vorteilhaft, dass auf Grund immer strenger formulierter Abgasvorschriften und/oder
weiter steigender Motorleistungen auch die Kühlleistungsanforderungen
steigen werden.
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Darüber
hinaus kann im Hinblick auf einen zu starken Druckabfall am Kühlmodul
auch die Gefahr verringert werden, dass ein Lüfter auf
Grund dieses Druckabfalls kleiner dimensioniert werden muss, um weiter
aerodynamisch stabil laufen zu können.
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Führt
ein erster Frischluftpfad zu einer ersten Kühleinrichtung
und ein weiteren Frischluftpfad zu einer weiteren Kühleinrichtung,
kann die Versorgung der Kühleinrichtungen besonders betriebssicher
gewährleistet werden.
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Vorrichtungstechnisch
ist es somit vorteilhaft, wenn wenigstens zwei Kühleinrichtungen
hinsichtlich der Frischluftzufuhr parallel zueinander geschaltet
angeordnet sind. Hierdurch unterscheidet sich die vorliegende Anordnung
aus wenigstens zwei Kühleinrichtungen auf Grund der insbesondere
zuvor bereits beschriebenen Vorteilen gegenüber bekannten
Kühlmodulen, bei welchen ebenfalls wenigstens zwei Kühleinrichtungen
hintereinander angerordnet sind.
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Eine
weitere Ausführungsvariante sieht vor, dass das Kühlmodul
eine Sekundärluftleiteinrichtung zum Leiten einer von einer
Kühleinrichtung kommenden Kühlluft aufweist. Beispielsweise
gelingt es mittels der Sekundärluftleiteinrichtung, eine
Kühlluft, welche eine erste Kühleinrichtung bereits
durchströmt hat, gezielt an eine weitere Kühleinrichtung
zu leiten.
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In
diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Sekundärluftleiteinrichtung
zwischen zwei Kühleinrichtungen angeordnet ist. Ist die
Sekundärluftleiteinrichtung zwischen zwei Kühleinrichtungen angeordnet,
kann strömungstechnisch eine direkte Verbindung zwischen
einer ersten Kühlleiteinrichtung und einer weiteren Kühleinrichtung
realisiert werden.
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Die
Sekundärluftleiteinrichtung kann hierbei auch zumindest
teilweise von der Frischluftleiteinrichtung bereit gestellt werden.
Beispielsweise dadurch, dass beide Einrichtungen eine gemeinsame Wandung
aufweisen.
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Verbindet
die Sekundärluftleiteinrichtung zumindest einen ersten
Teilbereich einer ersten Kühleinrichtung und einen ersten
Teilbereich einer zweiten Kühleinrichtung miteinander,
kann eine Sekundärluft beispielsweise von einem Niedertemperaturkühler
der ersten Kühleinrichtung an einen Hochtemperaturkühler
der weiteren Kühleinrichtung geleitet werden. Hierdurch
kann die Sekundärluft an der zweiten Kühleinrichtung
wesentlich effektiver verwertet werden.
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Da
eine solche Sekundärluftleiteinrichtung ein herkömmliches
Kühlmodul bereits vorteilhaft weiter entwickelt, sind die
Merkmale im Zusammenhang mit der Sekundärluftkühleinrichtung
auch ohne die übrigen Merkmale vorliegender Erfindung vorteilhaft.
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Wie
eingangs bereits beschrieben, können die hier verwendeten
Kühleinrichtungen vielfältig gestaltet und ausgelegt
sein. Besonders vorteilhaft ist das vorliegende Kühlmodul
einsetzbar, wenn wenigstens eine Kühleinrichtung einen
Hochtemperaturkühler eines Kühlkreislaufes einer
Brennkraftmaschine aufweist.
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Weiter
ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine der Kühleinrichtungen
einen Niedertemperaturkühler einen Ladeluftkühler,
einen Getriebeölkühler und/oder einen Abgaskühler
aufweist.
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Es
versteht sich, dass das vorliegende Kühlmodul vielfältig
eingesetzt werden kann. Besonders vorteilhaft kann das vorliegende
Kühlmodul auch an Nutzkraftwagen eingesetzt werden, wenn
beispielsweise in einem vorhandenen Motorraum anstelle eines Sechs-Zylindermotors
ein Vier-Zylindermotor vorgesehen wird. Deshalb wird die Aufgabe
auch von einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine gelöst,
welches ein Kühlmodul nach einem der erläuterten
Merkmale aufweist.
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Weitere
Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden
anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert,
in welcher beispielhaft verschieden ausgebildete Kühlmodule
und ein Kühlmodul-Druckdifferenzdiagramm dargestellt sind.
Komponenten, welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich
ihrer Funktion übereinstimmen, sind hierbei mit gleichen Bezugsziffern
gekennzeichnet und die Komponenten können deshalb nicht
in allen Figuren beziffert und erläutert sein.
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Es
zeigt
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1 schematisch
eine geschnittene Ansicht entlang einer ersten Kühlmodulmittellängsebene
eines Kühlmoduls mit zwei schräg angeordneten Kühleinrichtungen,
einer gemeinsamen Frischluftzufuhr und einem Lüfter mit
einer Lüfterhaube,
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2 schematisch
eine geschnittene Ansicht entlang einer ersten Kühlmodulmittellängsebene
eines weiteren Kühlmoduls mit zwei parallel angeordneten
Kühleinrichtungen, einer gemeinsamen Frischluftzufuhr und
einem Lüfter mit einer alternativen Lüfterhaube,
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3 schematisch
eine geschnittene Ansicht entlang einer ersten Kühlmodulmittellängsebene
eines weiteren Kühlmoduls mit zwei parallel angeordneten
Kühleinrichtungen, einer Sekundärluftleiteinrichtung
und einem Lüfter mit einer Lüfterhaube,
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4 schematisch
eine geschnittene Ansicht entlang einer ersten Kühlmodulmittellängsebene
eines alternativen Kühlmoduls mit zwei schräg
zueinander angeordneten Kühleinrichtungen und einem Lüfter
mit einer Lüfterhaube,
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5 schematisch
eine geschnittene Ansicht entlang einer zweiten Kühlmodulmittellängsebene
eines alternativen Kühlmoduls mit zwei schräg zueinander
angeordneten Kühleinrichtungen und einem Lüfter
mit einer Lüfterhaube,
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6 schematisch
eine Ansicht entlang einer zweiten Kühlmodulmittellängsebene
eines anderen Kühlmoduls mit zwei gebogen ausgebildeten Kühleinrichtungen
und einem Lüfter mit einer Lüfterhaube, und
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7 schematisch
eine Ansicht eines Diagramms hinsichtlich eines Verhältnisses
einer Druckdifferenz an einem Kühler und einem Kühlluftmassenstrom.
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Das
in der 1 gezeigte Kühlmodul 1 weist eine
gemeinsame Frischluftzufuhr 1A, eine erste Kühleinrichtung 2,
eine zweite Kühleinrichtung 3, einen Lüfter 4,
eine Lüfterhaube 5 und optional eine gemeinsame
Frischluftleiteinrichtung 6 mit einem Leitsteg 7 auf
und ist hinter einem Kühlergrill 8 und vor einem
Motorblock 9 eines hier nicht näher gezeigten Kraftfahrzeugs
platziert.
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Auf
die Frischluftleiteinrichtung 6 mit dem jeweiligen Leitsteg 7 kann
alternativ an allen erläuterten Kühlmodulen 1 verzichtet
werden, der Vollständigkeit halber sind die Frischluftleiteinrichtung 6 und der
jeweilige Leitsteg 7 jedoch als optionale Einrichtungen
immer dargestellt.
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Der
Lüfter 4 kann bei Bedarf über eine Ausgangswelle 10 des
Motorblocks 9 angetrieben werden, wodurch ein zusätzlicher
Luftstrom 11 hinsichtlich des Kühlmoduls 1 bewirkt
werden kann. Dies kann insbesondere dann erforderlich werden, wenn allein
auf Grund einer Kraftfahrzeugbewegung in Fahrtrichtung 13 hinsichtlich
einer einzigen Hauptzufuhrrichtung 14 nicht genügend
Frischluft 14A durch den Kühlergrill 8 hindurch
in die gemeinsame Frischluftzufuhr 1A des Kühlmoduls 1 hinein
gelangt.
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Die
gemeinsame Frischluftzufuhr 1A des Kühlmoduls 1 beginnt
hierbei im Wesentlichen hinter dem Kühlergrill 8,
wobei parallele Frischluftpfade 15 und 16 der
gemeinsamen Frischluftzufuhr 1A bis an die jeweilige Kühleinrichtung 2 bzw. 3 heran
reichen. Um die parallel geschalteten Frischluftpfade 15 und 16 an
den Ausführungsbeispielen deutlicher visualisieren zu können,
werden sie im Wesentlichen im Zusammenhang mit der jeweiligen Frischluftleiteinrichtung 6 und
dem Leitsteg 7 erläutert.
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Die
Frischluftleiteinrichtung 6 kann zusätzlich an
der Lüfterhaube 5 angeschlossen werden, so dass
beide Komponenten einen wesentlichen Gehäusebestandteil
des Kühlmoduls 1 bilden können.
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Insbesondere
mittels des Leitstegs 7, der vorzugsweise zwischen zwei
Kühleinrichtungen 2 und 3 angeordnet
sein kann, teilt die Frischluftleiteinrichtung 6 das Kühlmoduls 1 in
einen ersten Frischluftpfad 15 und einen zweiten Frischluftpfad 16 auf, wobei
der erste Frischluftpfad 15 im Wesentlichen einen ersten
Frischluftkanal 17 zwischen dem Kühlergrill 8 und
der ersten Kühleinrichtung 2 und wobei der zweite
Frischluftpfad 16 im Wesentlichen einen zweiten Frischluftkanal 18 zwischen
dem Kühlergrill 8 und der zweiten Kühleinrichtung 3 bildet.
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Mittels
der so parallel geschalteten Frischluftpfade 15, 16 ist
immer gewährleistet, dass jede der beiden Kühleinrichtungen 2, 3 betriebssicher
mit Frischluft 14A versorgt werden kann. Hierdurch kann sich
einerseits die Kühlleistung der beiden Kühleinrichtungen 2 und 3 gegenüber
herkömmlichen Kühlmodulen erhöhen. Andererseits
kann hierdurch die Druckdifferenz bzw. der Druckabfall zwischen
einem Eingangsbereich 19 und einem Ausgangsbereich 20 des
Kühlmoduls 1 reduziert werden, was sich zusätzlich
insgesamt positiv auf die Kühlleistung des Kühlmoduls 1 auswirken
kann.
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Insbesondere
mittels der Frischluftleiteinrichtung 6 kann eine Frischluftzufuhröffnung 21 der
gemeinsamen Frischluftzufuhr 1A des Kühlmoduls 1 mit
einer Zufuhrquerschnittsfläche 22 gut vorgegeben
werden. Die Zufuhrquerschnittsfläche 22 kann in diesem
Ausführungsbeispiel kleiner als die Gesamtquerschnittsfläche
(hier nicht eingezeichnet) aus der Querschnittsfläche 23 der
ersten Kühleinrichtung 2 und aus der Querschnittsfläche 24 der
zweiten Kühleinrichtung 3 ausgebildet werden.
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Mittels
der gemeinsamen Frischluftzufuhr 1A bzw. der Frischluftleiteinrichtung 6 ist
es weiter gut möglich, die beiden Kühleinrichtungen 2 und 3 entlang
einer Kühlmodulmittellängsebene 25, welche nach
der Darstellung der 1 durch die Papierebene definiert
ist, hintereinander versetzt anzuordnen, wobei die zweite Kühleinrichtung 3 die
hintere der beiden Kühleinrichtungen 2, 3 ist.
Hierdurch kann beispielsweise die Zufuhrquerschnittsfläche 22 verringert
werden, wobei vorteilhafter Weise beide Kühleinrichtungen 2, 3 mit
Frischluft 14A versorgt werden können. Die Kühlmodulmittellängsebene 25 verläuft hierbei
vertikal durch das Kühlmodul 1.
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Verlässt
die Frischluft 14A eine der Kühleinrichtungen 2, 3 nachdem
die Frischluft 14A durch die jeweilige Kühleinrichtung 2 bzw. 3 hindurch
geströmt ist, wird sie vorliegend nur noch als Kühlluft 26 bzw. als
Sekundärluft bezeichnet, da sie dann bereits thermisch
belastet ist.
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Das
in der 2 gezeigte Kühlmodul 1 besteht
ebenfalls im Wesentlichen aus zwei Kühleinrichtungen 2 und 3,
einem Lüfter 4, einer Lüfterhaube 5 und
einer gemeinsamen Frischluftzufuhr 1A bzw. einer gemeinsamen
Frischlufteinrichtung 6 mit einem Leitsteg 7.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach der 1 sind
die beiden Kühleinrichtungen 2 und 3 im
Wesentlichen rechtwinkelig zu einer Fahrtrichtung 13 eines
hier ebenfalls nicht näher gezeigten Kraftfahrzeuges und
parallel zueinander ausgerichtet im Kühlmodul 1 angeordnet.
Auch hier kann eine Zufuhrquerschnittsfläche 22 kleiner
als die Gesamtquerschnittsfläche (hier nicht eingezeichnet) aus
einer Querschnittsfläche 23 der ersten Kühleinrichtung 2 und
aus einer Querschnittsfläche 24 der zweiten Kühleinrichtung 3 ausgebildet
werden, da die beiden Kühleinrichtungen 2 und 3 entlang
einer Kühlmodulmittellängsebene 25, welche
durch die Papierebene definiert ist, hintereinander versetzt angeordnet
werden können, wobei die zweite Kühleinrichtung 3 die
hintere der beiden Kühleinrichtungen 2, 3 ist. Insbesondere
mittels der Frischluftleiteinrichtung 6 kann das Kühlmodul 1 in
einen ersten Frischluftpfad 15 und in einen zweiten Frischluftpfad 16 unterteilt werden,
so dass der ersten Kühleinrichtung 2 ein erstes
Frischluftvolumen 27 einer Frischluft 14A und
der zweiten Kühleinrichtung 3 ein zweites Frischluftvolumen 28 der
Frischluft 14A betriebssicher zugeführt werden
kann. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ergeben sich
alle mit der Erfindung erzielten Vorteile.
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Das
in der 3 gezeigte Kühlmodul 1 unterscheidet
sich hinsichtlich des Kühlmoduls aus der 2 im
Wesentlichen nur durch eine Sekundärluftleiteinrichtung 29,
so dass die übrigen bekannten Komponenten des Kühl moduls 1 des
Ausführungsbeispiels aus der 3 nicht
nochmals explizit erläutert werden.
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Die
Sekundärluftleiteinrichtung 29 ist zwischen den
beiden Kühleinrichtungen 2 und 3 angeordnet
und verbindet so, insbesondere strömungstechnisch, die
erste Kühleinrichtung 2 mit der zweiten Kühleinrichtung 3 derart,
dass ein kühlerer Teilbereich 30 der ersten Kühleinrichtung 2 mit
einem wärmeren Teilbereich 31 der zweiten Kühleinrichtung 3 verbunden
ist. Der kühlere Teilbereich 30 ist hierbei ein
Ablaufbereich der ersten Kühleinrichtung 2 und wird
dementsprechend nicht so heiß, wie die übrige Kühleinrichtung 2.
Somit ist auch die Kühlluft 26, welche von der
Sekundärluftleiteinrichtung 29 zu der zweiten
Kühleinrichtung 3 geleitet wird, weniger stark erwärmt
und kann deshalb den Teilbereich 31 noch ausreichend und
somit vorteilhaft kühlen.
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Mittels
einer gemeinsamen Frischluftzufuhr 1A bzw. einer Frischluftleiteinrichtung 6 werden
darüber hinaus, wie bereits beschrieben, ein erstes Frischluftvolumen 27 der
Frischluft 14A durch einen ersten Frischluftpfad 15 zu
der ersten Kühleinrichtung 2 und ein zweites Frischluftvolumen 28 der Frischluft 14A durch
einen zweiten Frischluftpfad 16 zu der zweiten Kühleinrichtung 3 geleitet.
Der Leitsteg 7 kann hierbei eine gemeinsame Wandung der Frischluftleiteinrichtung 6 und
der Sekundärluftleiteinrichtung 29 bilden.
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Das
alternative Kühlmodul 1 aus der 4 weist
ebenfalls eine erste Kühleinrichtung 2, eine zweite
Kühleinrichtung 3, einen Lüfter 4,
eine Lüfterhaube 5 und eine gemeinsame Frischluftzufuhr 1A bzw.
eine Frischluftleiteinrichtung 6 mit einem Leitsteg 7 auf
und ist auch hinter einem Kühlergrill 8 und vor
einem Motorblock 9 eines hier nicht näher gezeigten
Kraftfahrzeugs platziert. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die beiden Kühleinrichtungen 2 und 3 stark
zueinander geneigt angeordnet, so dass auch hier eine wesentlich
höhere Gesamtkühlerquerschnittsfläche
der beiden Kühleinrichtungen 2 und 3 gegenüber
der Zufuhrquerschnittsfläche 22 des Kühlmoduls 1 erzielt werden
kann. Auch hier gestaltet die gemeinsame Frischluftzufuhr 1A bzw.
die Frischluftleiteinrichtung 6 einen ersten Frischluftpfad 15 für
ein erstes Frischluftvolumen 27 der Frischluft 14A und
einen zweiten Frischluftpfad 16 für ein zweites
Frischluftvolumen 28 der Frischluft 14A, so dass beide
Kühleinrichtungen 2 und 3 trotz ihrer
starken Neigung optimal mit Frischluft 14A versorgt werden können.
Vorteilhafter Weise können durch das starke Neigen der
Kühleinrichtungen 2 und 3 zueinander
andere hier nicht dargestellte Kühlkomponenten, wie beispielsweise
Schlauchleitungen und/oder Verrohrungen, zwischen den Kühleinrichtungen 2 und 3 selbst
und/oder beispielsweise dem Motorblock 9 verkürzt
ausgelegt werden.
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Ein ähnliches
Ausführungsbeispiel eines weiteren Kühlmoduls 1 ist
mittels der 5 illustriert, wobei das Kühlmodul 1 nach
der 5 gemäß einer horizontalen Kühlmodulmittellängsebene 32,
welche in der Papierebene liegt, dargestellt ist, so dass hier die
Bereifung 33 eines hier nicht näher gezeigten Kraftfahrzeuges
sichtbar ist. Die horizontale Kühlmodulmittellängsebene 32 verläuft
im Wesentlichen parallel zu einer Fahrbahn (hier nicht gezeigt).
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Auch
diese Kühlmodul 1 verfügt über
eine erste Kühleinrichtung 2, eine zweite Kühleinrichtung 3,
einen Lüfter 4, eine Lüfterhaube 5 und
eine gemeinsame Frischluftzufuhr 1A bzw. eine Frischluftleiteinrichtung 6 mit
einem Leitsteg 7 und ist hinter einem Kühlergrill 8 und
vor einem Motorblock 9 eines hier nicht näher
gezeigten Kraftfahrzeugs angeordnet. Die beiden Kühleinrichtungen 2 und 3 sind
stark zueinander geneigt angeordnet, so dass auch hier eine wesentlich
höhere Gesamtkühlerquerschnittsfläche
der beiden Kühleinrichtungen 2 und 3 gegenüber
der Zufuhrquerschnittsfläche 22 des Kühlmoduls 1 erzielt
werden kann. Auch hier bildet die Frischluftleiteinrichtung 6 einen
ersten Frischluftpfad 15 für ein erstes Frischluftvolumen 27 der
Frischluft 14A und einen zweiten Frischluftpfad 16 für
ein zweites Frischluftvolumen 28 der Frischluft 14A,
so dass beide Kühleinrichtungen 2 und 3 trotz
ihrer starken Neigung ebenfalls optimal mit Frischluft 14A versorgt
werden können.
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Bei
einem weiteren in der 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
umfasst das Kühlmodul 1 insbesondere eine einzige
Kühleinrichtung 2, die gebogen ist. Die Kühleinrichtung 2 ist
jedoch in einen Hochtemperaturkühler 34 und in
einen Niedertemperaturkühler 35 unterteilt. Der
Hochtemperaturkühler 34 hat eine erste Querschnittsfläche 23,
wobei der Niedertemperaturkühler 35 zweite Querschnittsfläche 24,
die gemeinsam eine Gesamtquerschnittsfläche der Kühleinrichtung 2 bilden,
die auf Grund der gebogenen Kühleinrichtung 2 größer
ausfällt als die Zufuhrquerschnittsfläche 22 des
Kühlmoduls 1. Um dennoch den Hochtemperaturkühler 34 und
den Niedertemperaturkühler 35 besonders gut mit
Frischluft 14A versorgen zu können, umfasst das
Kühlmodul 1 auch wieder eine gemeinsame Frischluftzufuhr 1A bzw.
eine Frischluftleiteinrichtung 6. Auch hier kann die Frischluftleiteinrichtung 6 insbesondere
mittels des Leitstegs 7 einen ersten Frischluftpfad 15 für
ein erstes Frischluftvolumen 27 der Frischluft 14A und
einen zweiten Frischluftpfad 16 für ein zweites
Frischluftvolumen 28 der Frischluft 14A bilden,
so dass der Hochtemperaturkühler 34 und der Niedertemperaturkühler 35 trotz
der gebogenen Kühleinrichtung 2 besonders gut
mit Frischluft 14A versorgt werden können. Die übrigen
Komponenten, wie beispielsweise ein Lüfter 4,
eine Lüfterhaube 5, ein Kühlergrill 8 und ein
Motorblock 9 eines hier nicht näher gezeigten Kraftfahrzeugs,
ergänzen die Anordnung des Kühlmoduls 1 aus
der 6 in bereits beschriebener Weise, so dass hierauf
nicht näher eingegangen wird.
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Das
in der 7 gezeigte Diagramm 36 verdeutlicht die
Zusammenhänge zwischen einem an einem Kühlmodul 1 auftretenden
Druckabfall und einem Frischluftmassenstrom, welcher das Kühlmodul 1 durchströmen
kann. Hierbei ist auf der Abszissenachse 37 der Frischluftmassenstrom
und auf der Ordinatenachse 38 die Druckdifferenz am Kühlmodul 1 abgebildet.
In dem Diagramm 36 ist eine erste Widerstandskennlinie 39 eines
klassischen herkömmlichen Kühlmoduls und eine
zweite Widerstandskennlinie 40 eines Kühlmoduls 1 mit
parallel zueinander geschalteten Frischluftpfaden 15 und 16 eingetragen. An
der Ordinatenachse 38 ist ein unterer Staudruckwert 41 bei
einer niedrigen Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs sowie ein
oberer Staudruckwert 42 bei einer höheren Fahrgeschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs eingetragen.
-
Deutlich
ist zu erkennen, dass sowohl hinsichtlich des unteren Staudruckwertes 41 bei
niedriger Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs sowie des oberen
Staudruckwertes 42 bei der höheren Fahrgeschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs jeweils mehr Frischluft 14A durch das
erfindungsgemäße Kühlmodul 1 durchströmt
als durch das herkömmliche Kühlmodul.
-
So
ergibt sich bei dem unteren Staudruckwert 41 hinsichtlich
der Widerstandskennlinie 39 ein niedrigerer Frischluftmassenstrom 43 und
hinsichtlich der Widerstandskennlinie 40 ein höherer
Frischluftmassenstrom 44. Das gleiche Bild zeichnet sich bei
dem oberen Staudruckwert 42 hinsichtlich der Widerstandskennlinie 39 mit
einem niedrigeren Frischluftmassenstrom 45 und hinsichtlich
der Widerstandskennlinie 40 mit einem demgegenüber
höheren Frischluftmassenstrom 46 ab.
-
Hierdurch
ist klar, dass in jedem Fahrbetrieb mehr Frischluft 14A durch
das vorliegende Kühlmodul 1 hindurch strömen
kann als hinsichtlich eines herkömmlichen Kühlmoduls.
-
- 1
- Kühlmodul
- 1A
- gemeinsame
Frischluftzufuhr
- 2
- erste
Kühleinrichtung
- 3
- zweite
Kühleinrichtung
- 4
- Lüfter
- 5
- Lüfterhaube
- 6
- gemeinsame
Frischluftleiteinrichtung
- 7
- Leitsteg
- 8
- Kühlergrill
- 9
- Motorblock
- 10
- Ausgangswelle
- 11
- Luftstrom
- 13
- Fahrtrichtung
- 14
- Hauptzufuhrrichtung
- 14A
- Frischluft
- 15
- erster
Frischluftpfad
- 16
- zweiter
Frischluftpfad
- 17
- erster
Frischluftkanal
- 18
- zweiter
Frischluftkanal
- 19
- Eingangsbereich
- 20
- Ausgangsbereich
- 21
- Frischluftzufuhröffnung
- 22
- Zufuhrquerschnittsfläche
- 23
- erste
Querschnittsfläche
- 24
- zweite
Querschnittsfläche
- 25
- Kühlmodulmittellängsebene
- 26
- Kühlluft
- 27
- erstes
Frischluftvolumen
- 28
- zweites
Frischluftvolumen
- 29
- Sekundärluftleiteinrichtung
- 30
- erster
Teilbereich der ersten Kühleinrichtung
- 31
- erster
Teilbereich der zweiten Kühleinrichtung
- 32
- horizontalen
Kühlmodulmittellängsebene
- 33
- Bereifung
- 34
- Hochtemperaturkühler
- 35
- Niedertemperaturkühler
- 36
- Diagramm
- 37
- Abszissenachse
- 38
- Ordinatenachse
- 39
- erste
Widerstandskennlinie
- 40
- zweite
Widerstandskennlinie
- 41
- unterer
Staudruckwert
- 42
- oberer
Staudruckwert
- 43
- niedrigerer
Frischluftmassenstrom
- 44
- höherer
Frischluftmassenstrom
- 45
- niedrigerer
Frischluftmassenstrom
- 46
- höherer
Frischluftmassenstrom
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006062116
A1 [0003]