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Die
Erfindung betrifft eine Luftführungsanrordnung für
einen Motorraum eines Kraftwagens mit einer Brennkraftmaschine mit
einer schallisolierenden, die Brennkraftmaschine umgebenden Kapsel.
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Eine
derartige Kapselung von Brennkraftmaschine, um so die Schallisolierung
zu verbessern, ist dem Stand der Technik als allgemein bekannt zu
entnehmen. Beispielsweise offenbart die
DE 20 129 15 A1 eine luftgekühlte
Brennkraftmaschine mit schallisolierender Verkleidung. Derartige
Kapselungen verschlechtern in der Regel nachteilig die Kühlluftführung
im Motorraum. Es kommt zu Wärmestauungen, welche durch
die Schallisolierung noch intensiviert werden. Dadurch werden viele
Bauteile im Motorraum über ihre Belastungsgrenzen hinaus
thermisch beansprucht. Dies reduziert nachteilig die Lebensdauer
der genannten Bauteile. Insgesamt besteht ein Zielkonflikt zwischen
optimierter Geräuschdämmung, Aerodynamik und Temperaturabsicherung
im Bereich des Motorraums.
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Es
ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftführungsanordnung
der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass ein optimierter
Kompromiss zwischen Schalldämmung und Kühlung
im Motorraumbereich gewährleistet werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Luftführungsanordnung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Eine
solche Luftführungsanordnung für einen Motorraum
eines Kraftwagens mit einer Brennkraftmaschine mit einer schallisolierenden,
die Brennkraftmaschine umgebenden Kapsel ist erfindungsgemäß dadurch
ausgezeichnet, dass wenigstens eine Wandung der Kapsel als Luftführungskanal ausgebildet
ist. Die Wandung ist mit anderen Worten doppelwandig ausgebildet,
wobei zwischen Innen- und Außenwandung Luft durchströmen kann.
Durch die doppelwandige Ausführung wird zunächst
die Schallisolierung weiter verbessert, durch den Luftstrom im Luftführungskanal
kann zusätzliche Wärme abgebaut werden. Die Erfindung
verbessert somit sowohl die Schalldämmung als auch die
Kühlung der Brennkraftmaschine.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine
obere Wandung der Kapsel durch eine doppelwandige, einen Luftführungskanal
umschließende Motorhaube gebildet. Es ist also kein zusätzliches
Abdeckelement zur vollständigen Kapselung des Motors notwendig,
was gleichzeitig dessen Zugänglichkeit verbessert.
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Bevorzugterweise
ist der Luftführungskanal der Motorhaube mit einer frontseitigen,
durch eine Klappe verschließbaren Einströmöffnung
für Frischluft versehen. Weiterhin ist bevorzugt eine ins
Innere der Kapsel gerichtete Ausströmöffnung im
Luftführungskanal der Motorhaube vorgesehen. Luft kann also
aus Richtung des Fahrzeugbuges bei geöffneter Klappe in
den Luftführungskanal eintreten und in den Motorraum, bevorzugt
in dessen hinteren Bereich geleitet werden, sollte ein zusätzlicher
Kühlluftbedarf bestehen. Beim Start des Kraftwagens mit
kaltem Motor kann dagegen die Klappe verschlossen werden, so dass
der Motor möglichst schnell auf seine Betriebstemperatur
kommt, was den Verbrauch verbessert und Emissionswerte senkt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine untere
Wandung der Kapsel durch einen doppelwandigen, einen Luftführungskanal
umschließenden Unterboden gebildet. Auch hier ist abgesehen
von der zweischaligen Ausführung des Unterbodens kein zusätzliches
Teil zur Ausbildung der Kapsel notwendig. Auch hier ist es vorteilhaft,
eine frontseitige, durch eine Klappe verschließbare Einströmöffnung
für Frischluft vorzusehen, durch welche der Luftführungskanal
des Unterbodens mit Luft vom Fahrzeugbug her versorgt werden kann.
Ebenso ist es vorteilhaft, eine ins Innere der Kapsel gerichtete Ausströmöffnung
vorzusehen, durch welche Luft aus dem Luftführungskanal
des Unterbodens in den Motorraum geleitet werden kann. Auch hier
kann durch die Klappe des Luftführungskanals eine bedarfsgerechte
Beaufschlagung der Brennkraftmaschine und anderer im Motorraum angeordneter
Komponenten mit Kühlluft gewährleistet werden.
Ebenso wie im Falle einer doppelwandigen Motorhaube verbessert der doppelwandige
Unterboden neben der Kühlung des Motorrraumes auch die
Geräuschemission des Fahrzeuges.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich
die schallisolierende Kapsel bis zu einer Stirnwand des Kraftwagens,
welche eine hintere Wandung der Kapsel bildet. Auch hier es somit kein
zusätzliches Bauteil zur Ausbildung der Kapsel notwendig,
wodurch Bauraum und Gewicht eingespart wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine vordere
Wandung der Kapsel durch eine zwischen der Brennkraftmaschine und
einem Kühler-Lüfter-Modul angeordnete Schottwand
gebildet. Der Hauptwasserkühler, der zugeordnete Lüfter
und gegebenenfalls weitere Kühler wie Ladeluft-, Öl-
oder Klimaanlagenkühler befinden sich also außerhalb
der die Brennkraftmaschine umgebenden Kapsel. Durch die Schottwand
wird bevorzugterweise Kühlluft, die bereits das Kühler-Lüfter-Modul
durchströmt hat und daher in der Regel Temperaturen von über
100°C aufweisen wird, nach unten hin abgeleitet und aus dem
Motorraum entfernt. Dadurch wird eine thermische Beaufschlagung
der Brennkraftmaschine durch diese erhitzte Luft vermieden.
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Um
die Temperaturverhältnisse im Innenraum der Kapsel besser
regeln können, ist es vorteilhaft, eine erste Durchtrittsöffnung
in der Schottwand vorzusehen, welche mit einer ersten Klappe verschließbar
ist. Durch eine solche Durchtrittsöffnung ist Luft in einen
auf wenigstens eine Bremse weisenden Luftkanal leitbar. Weiterhin
ist es vorteilhaft, eine zweite Durchtrittsöffnung in der
Schottwand vorzusehen, welche ebenfalls mit einer zweiten Klappe
verschließbar ist. Über diese zweite Durchtrittsöffnung ist
Luft in einen zweiten Luftkanal leitbar, welcher auf einen Abgaskrümmer
weist. Durch die Regelung der ersten und zweiten Klappe der Schottwand
kann somit das Temperaturregime im Bereich von Bremsen und Abgaskrümmern
exakt kontrolliert werden.
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Es
ist dabei weiterhin vorteilhaft, die Luftführungsanordnung
dergestalt auszulegen, dass der zweite Luftkanal in ein den Abgaskrümmer
umschließendes Gehäuse mündet. Die Temperaturregulierung
des Abgaskrümmers und insbesondere die Wärmeabfuhr
aus dem Bereich der Abgasanlage wird somit von der Temperaturregulierung
und der Brennkraftmaschine in ihrer Gesamtheit bzw. der Kapsel getrennt.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, die Brennkraftmaschine zumindest bereichsweise
mit einer schall- und temperaturisolierenden Abdeckung zu umgeben. Diese
ist bevorzugterweise aus Weichschaum ausgebildet. Dadurch wird die
Schallisolierung der Brennkraftmaschine weiter verbessert. Die Abdeckung
verkürzt weiterhin vorteilhaft die Warmlaufzeit der Brennkraftmaschine
von einem Kaltstart ab.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, an wenigstens einer Wandung der Kapsel wenigstens
einseitig eine schalldämmende Beschichtung aufzubringen.
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Im
Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen
anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Kühlluftströme in
einem dem Stand der Technik entsprechenden Motorraum,
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2 eine
schematische Darstellung der Kühlluftströme in
einem Kraftwagen mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Luftführungsanordnung,
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einem Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Luftführungsanordnung,
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4 eine
schematische Darstellung der Luftströme im Frontbereich
eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Luftführungsanordnung,
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5 eine
schematische Darstellung der Luftströme durch eine doppelwandig
ausgeführte Motorhaube eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Luftführungsanordnung,
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6 eine
schematische Darstellung der Luftströme im Bereich des
Unterbodens eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Luftführungsanordnung,
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7 eine
Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Luftführungsanordnung.
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1 veranschaulicht
die Kühlluftströme in einem im Ganzen mit 10 bezeichneten
Kraftwagen mit einem konventionellen Motorraum 12, welcher dem
Stand der Technik entspricht. Kühlluft tritt in Richtung
des Fahrzeugbuges 14 entlang des Pfeiles 16 durch
den Hauptwasserkühler 18 in den Motorraum 12 ein,
wobei der Kühlluftstrom durch einen Lüfter 20 gefördert
wird. Von Außentemperatur wird der Kühlluftstrom
nach Durchtritt durch den Hauptwasserkühler 18 auf
etwa 100°C erwärmt, woraufhin der Kühlluftstrom
entlang des Pfeiles 22 in den eigentlichen Motorraum 12 einströmt
und in Richtung des Pfeiles 24 nach Durchströmen
des Motorraumes nach unten hin wieder austreten kann. Da nahezu
der gesamte in den Motorraum 12 eintretende Luftstrom den
Hauptwasserkühler 18 passieren muss und damit
erhitzt wird, ist die Kühleffizienz niedrig, so dass im
Motorraum 12 angeordnete Komponenten gegebenenfalls über
ihre thermischen Belastungsgrenzen beansprucht werden. Weiterhin
bietet der in 1 dargestellte konventionelle
Motorraum 12 eine nur unzureichende thermische Isolierung.
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2 zeigt
einen Kraftwagen 10 mit einem Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Luftführungsanordnung
im Motorraum 12. Der Motor ist dabei von einer Kapsel 26 umgeben,
welche zunächst schalldämmende Eigenschaften aufweist. Entlang
des Pfeiles 16 tritt wiederum Kühlluft in Richtung
des Fahrzeugbuges 14 ein, passiert den Hauptwasserkühler 18 und
wird von einem Lüfter 20 gefördert. Die
Kapsel 26 weist nun jedoch eine Schottwand 28 auf,
durch welche ein Hauptluftstrom entlang des Pfeiles 30 nach
unten hin abgeleitet wird, bevor er in die Kapsel 26 eintreten
kann. Der Großteil der durch den Hauptwasserkühler 18 erhitzten
Luft tritt somit aus und kann keine Komponenten im Motorraum 12 weiter
erhitzen. Lediglich ein Teilluftstrom wird entlang des Pfeiles 32 in
das Innere der Kapsel 26 geleitet und kann entlang des
Pfeiles 34 schließlich zum Unterboden hin wieder
austreten.
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3 zeigt
die Details der Kapselung 26 in perspektivischer Ansicht.
Der Motor 36 ist nach vorne hin von der Schottwand 28 und
nach hinten hin von der Stirnwand 38 des Kraftwagens abgegrenzt.
Eine seitliche Abgrenzung wird durch Spundwände 40 gewährleistet.
An der Schottwand 28 ist der Lüfter 20 des
Kühlermoduls mittels einer Zarge befestigt. Der Motor 36 ist
mit einer schall- und temperaturisolierenden Weichschaumschicht 42 zusätzlich
isoliert. Dies reduziert zum einen die Geräusche und verbessert zum
anderen die thermische Isolierung des Motors, so dass dieser schneller
seine Betriebstemperatur erreichen kann. Dies führt zu
einem verbesserten Startverhalten des Fahrzeugs sowie zu geringeren Verbrauchs-
und Emissionswerten.
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Der
Abgaskrümmer des Motors 36 ist von einer weiteren
Kapsel 44 umgeben, welche ihn zusätzlich thermisch
und akustisch isoliert. Um die durch austretende heiße
Abgase stark thermisch belastete Kapsel 44 um den Abgaskrümmer
des Motors 36 zu kühlen, ist eine in diese Darstellung
nicht erkennbare Kühlluftführung von der Schottwand 28 her
vorgesehen, durch welche die Kapsel 44 hinterlüftet
wird.
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Die
Luftführung durch die Schottwand 28 ist in 4 detaillierter
dargestellt. Entlang des Pfeiles 16 durch den Hauptwasserkühler 18 und
den Lüfter 20 eintretende Umgebungsluft wird,
nachdem sie vom Hauptwasserkühler 18 erhitzt wurde,
zunächst über die Schottwand 28 nach
unten hin abgeleitet und tritt entlang des Pfeiles 30 wieder
aus, ohne in den eigentlichen Motorraum zu gelangen. In der Schottwand 28 ist
eine erste Durchtrittsöffnung 46 vorgesehen, welche
mit einer ersten Klappe 48 verschließbar ist und
in einen Luftführungskanal 50 mündet. Über
den Luftführungskanal 50 kann den Bremsen des
Kraftwagens in Richtung des Pfeiles 52 Kühlluft
zugeführt werden, sofern hierfür Bedarf besteht.
Der Luftmassenstrom durch den Luftführungskanal 50 kann
dabei über die Klappe 48 geregelt werden. Eine
zweite Durchtrittsöffnung 54 in der Schottwand 28 ist über
eine zweite Klappe 56 verschließbar und mündet
in einen zweiten Luftführungskanal 58, durch welchen
Luft in Richtung des Pfeiles 60 auf den Abgaskrümmer 62 des
Motors 36 geleitet werden kann. Die den Abgaskrümmer 62 umgebende
Kapsel 44 ist hier nicht dargestellt. Durch die Klappen 48 und 56 ist
somit eine präzise Steuerung der auf Bremsen und Abgaskrümmer 62 geleiteten
Luftmenge ermöglicht.
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5 zeigt
den Luftstrom im Bereich der oberen Wandung der Kapsel 26.
Diese wird von der Motorhaube 64 gebildet, welche doppelwandig
ausgeführt ist und einen Luftführungskanal 66 umfasst. Auf
hier tritt Luft in Richtung des Pfeiles 16 vom Bug 14 des
Fahrzeugs her durch eine Eintrittsöffnung 68 in
den Luftkanal 66 ein. Die Einstrittsöffnung 68 ist wiederum
durch eine Klappe 70 verschließbar, so dass der
den Luftkanal 66 durchströmende Luftmassenstrom
präzise geregelt werden kann. Im hinteren Bereich 72 des
Luftführungskanal 66 ist eine Durchtrittsöffnung 74 vorgesehen,
durch welche Luft entlang des Pfeiles 76 in den Motorraum 12 einströmen kann
und dabei den Motor 36 umströmt, um schließlich
entlang des Pfeiles 78 hinten unten aus dem Motorraum 12 wieder
auszutreten. Die doppelwandige Ausführung der Motorhaube 64 ermöglicht
eine zusätzliche Schallisolierung des Motorraumes 12,
wobei gleichzeitig durch die Belüftung über den
Lüftungskanal 66 negative Effekte, wie beispielsweise Wärmestaus,
vermieden werden.
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6 zeigt
die Strömungsverhältnisse in der unteren Wandung
der Kapsel 26, welche durch den Unterboden 80 gebildet
wird. Auch der Unterboden 80 ist doppelwandig aufgeführt
und umschließt einen Luftführungskanal 82.
Auch hier kann Luft aus Richtung des Fahrzeugbuges entlang des Pfeiles 16 durch
eine Eintrittsöffnung 84 in den Luftkanal 82 eintreten.
Die Eintrittsöffnung 84 ist wiederum über
eine Klappe 86 verschließbar. Über Austrittsöffnungen 88 kann
aus dem Luftkanal 82 Kühlluft entlang des Pfeiles 90 in
den Motorraum 12 des Kraftwagens eintreten und den Motor 36 so
von unten her kühlen. Der Unterboden weist weiterhin Durchtrittsöffnungen
auf, durch welche entlang des Pfeiles 30 Luft aus dem Bereich
vor der Schottwand 28 nach unten hin austreten kann sowie
anhand des Pfeiles 90 Luft aus dem hinteren Bereichs des
Motorraumes nach Passieren des Motors 36 ebenfalls nach
unten austreten kann.
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7 zeigt
schließlich eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Luftführungsanordnung.
Auch hier ist zu erkennen, wie Luft in Richtung des Pfeiles 16 vom
Fahrzeugbug 14 her durch den Hauptwasserkühler 18 und
den Lüfter 20 in den Motorraum 12 einströmen
kann. Die Schottwand 28 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei
Durchtrittsöffnungen 54 auf, welche zum Motor hin
gerichtet sind. Die Verschlussklappen sind hier nicht dargestellt.
Durch die Schottwand 28 wird ein Hauptluftstrom nach Passieren
des Lüfters 20 entlang der Pfeile 92 und 94 seitlich
abgelenkt und auf die Austrittsöffnungen 96, welche
zum Boden des Fahrzeugs hin gerichtet sind, umgelenkt. Saugspoiler 98 im
Bereich des Fahrzeugbuges 14 verbessern die Luftströmung
durch die Austrittsöffnungen 96 weiter. Durch
diese Anordnung wird also der Hauptmassenstrom durch den Lüfter 20 vom
Motor 36 und durch die Austrittsöffnung 96 aus
dem Motorraum 12 entfernt, so dass die thermische Beaufschlagung
des Motors durch bereits erhitzte Kühlluft minimiert wird.
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Um
die Schalldämmung der gezeigten Ausführungsformen
zu verbessern, ist es weiterhin möglich, hier nicht gezeigte
schalldimmende Verkleidungen am Rathaus sowie am Unterboden anzubringen. Dies
ist sowohl einseitig als auch beidseitig möglich.
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- 10
- Kraftwagen
- 12
- Motorraum
- 14
- Fahrzeugbug
- 16,
22, 24, 30, 32, 52, 60, 76, 78, 90, 92, 94
- Pfeile
- 18
- Hauptwasserkühler
- 20
- Lüfter
- 26,
44
- Kapseln
- 28
- Schottwand
- 38
- Stirnwand
- 40
- Spundwände
- 42
- Weichschaumschicht
- 46,
52, 74
- Durchtrittsöffnungen
- 48,
56, 70, 86
- Klappen
- 50,
58
- Luftführungskanäle
- 62
- Abgaskrümmer
- 64
- Motorhaube
- 66,
82
- Luftkanäle
- 68,
84
- Eintrittsöffnungen
- 72
- hinterer
Bereich 72 des Luftführungskanals 66
- 80
- Unterboden
- 88,
96
- Austrittsöffnungen
- 98
- Saugspoiler
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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