DE102017200627A1

DE102017200627A1 - Kühleinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Fahrzeug mit einer solchen Kühleinrichtung

Info

Publication number: DE102017200627A1
Application number: DE102017200627.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Friedrich
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2018-07-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung (3) für ein eine Karosserie (12) aufweisendes Fahrzeug (1), mit wenigstens einem Kanalelement (4), durch welches wenigstens ein von Luft durchströmbarer Luftkanal (5) begrenzt ist, welcher wenigstens eine von der Luft durchströmbare Durchströmöffnung (6, 7), über welche der Luftkanal (5) fluidisch mit der Umgebung (8) des Kanalelements (4) verbunden ist, aufweist, und mit wenigstens einem in dem Luftkanal (5) angeordneten, von der Luft umströmbaren und von einem Medium durchströmbaren Wärmetauscher (9), mittels welchem das Medium infolge eines Wärmeübergangs von dem Medium über den Wärmetauscher (9) an die Luft zu kühlen ist, wobei zumindest ein Teil (13) des Kanalelements (4) als ein zumindest einen Teilbereich des Luftkanals (5) begrenzendes Karosserieelement (14) der Karosserie (12) ausgebildet ist, wobei die Durchströmöffnung (6, 7) unmittelbar an den Teil (13) angrenzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer solchen Kühleinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 11.
Derartige Kühleinrichtungen für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, sowie derartige Fahrzeuge mit solchen Kühleinrichtungen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Das jeweilige, beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Fahrzeug umfasst eine Karosserie und die Kühleinrichtung, wobei die Kühleinrichtung wenigstens ein Kanalelement aufweist. Durch das Kanalelement ist wenigstens ein von Luft durchströmbarer Luftkanal begrenzt, welcher wenigstens eine von der Luft durchströmbare Durchströmöffnung aufweist. Über die Durchströmöffnung ist der Luftkanal fluidisch mit der Umgebung des Kanalelements beziehungsweise der Kühleinrichtung, insbesondere des Fahrzeugs insgesamt, verbunden. Bei der von der Luft durchströmbaren Durchströmöffnung handelt es sich beispielsweise um eine Eintrittsöffnung, über welche die Luft in den Luftkanal einströmen kann beziehungsweise einleitbar ist. Ferner ist es denkbar, dass es sich bei der Durchströmöffnung um eine Austrittsöffnung handelt, über welche der Luftkanal in die Umgebung mündet, sodass die den Luftkanal durchströmende Luft über die Austrittsöffnung aus dem Luftkanal ausströmen kann.
Die Kühleinrichtung umfasst ferner wenigstens einen in dem Luftkanal angeordneten, von der Luft umströmbaren und von einem beispielsweise als Fluid, insbesondere als Gas oder Flüssigkeit, ausgebildeten Medium durchströmbaren Wärmetauscher, mittels welchem das Medium infolge eines Wärmeübergangs von dem den Wärmetauscher durchströmenden Medium über den Wärmetauscher an die den Wärmetauscher umströmende Luft zu kühlen ist. Somit wird der Wärmetauscher genutzt, um das beispielsweise als Wärmeträgermedium ausgebildete Medium zu kühlen. Beispielsweise ist der Wärmetauscher ein Kondensator, mittels welchem das Medium gekühlt wird, um dadurch beispielsweise eine Kondensation des Mediums zu bewirken. Ein solcher Kondensator kommt beispielsweise bei einer herkömmlichen Klimaanlage eines Fahrzeugs zum Einsatz. Da der Wärmetauscher dazu ausgebildet ist, das Medium zu kühlen, ist der Wärmetauscher, insbesondere in einem von dem Medium durchströmbaren Kreislauf, eine Wärmesenke und wird üblicherweise auch als Kühler bezeichnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühleinrichtung und ein Fahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Fahrzeugs realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kühleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für ein eine Karosserie aufweisendes Fahrzeug, welches beispielsweise als Kraftfahrzeug, insbesondere als Kraftwagen und dabei vorzugsweise als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Die Kühleinrichtung umfasst wenigstens ein Kanalelement, durch welches wenigstens ein von Luft durchströmbarer Luftkanal begrenzt ist. Der Luftkanal weist wenigstens eine von der Luft durchströmbare Durchströmöffnung auf, über welche der Luftkanal fluidisch mit der Umgebung des Kanalelements, insbesondere der Kühleinrichtung und beispielsweise des Fahrzeugs insgesamt, verbunden ist. Bei der Durchströmöffnung handelt es sich beispielsweise um eine Eintrittsöffnung beziehungsweise um einen Lufteintritt, über die beziehungsweise den die Luft in den Luftkanal einströmen kann. Ferner kann es sich bei der Durchströmöffnung um eine Austrittsöffnung und somit um einen Luftaustritt handeln, über die beziehungsweise den die den Luftkanal durchströmende Luft aus dem Luftkanal ausströmen kann. Somit sind die vorigen und folgenden Ausführungen zur Durchströmöffnung ohne weiteres auf den Lufteintritt sowie auf den Luftaustritt übertragbar und umgekehrt.
Die Kühleinrichtung umfasst ferner wenigstens einen in dem Luftkanal angeordneten, von der den Luftkanal durchströmenden Luft umströmbaren und von einem Medium durchströmbaren Wärmetauscher, mittels welchem das Medium infolge eines Wärmeübergangs von dem den Wärmetauscher durchströmenden Medium über den Wärmetauscher an die den Wärmetauscher umströmende Luft zu kühlen ist. Bei dem Medium handelt es sich beispielsweise um ein Fluid, insbesondere um ein Gas oder eine Flüssigkeit.
Um nun eine besonders vorteilhafte Aerodynamik, insbesondere einen besonders geringen Luftwiderstand, des Fahrzeugs realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Teil des Kanalelements als ein zumindest einen Teilbereich beziehungsweise Längenbereich des Luftkanals begrenzendes Karosserieelement der Karosserie ausgebildet ist, wobei die Durchströmöffnung (Lufteintritt beziehungsweise Luftaustritt) unmittelbar an den Teil, insbesondere an das Karosserieelement, angrenzt.
Durch die Nutzung des ohnehin vorgesehenen Karosserieelements zur zumindest teilweisen Begrenzung des Luftkanals und somit zum Führen der den Luftkanal durchströmenden Luft und durch die beschriebene Anordnung der Durchströmöffnung kann der Bauraumbedarf der Kühleinrichtung besonders gering gehalten werden. Außerdem ist eine hinsichtlich der Aerodynamik des Fahrzeugs vorteilhafte Anordnung der Kühleinrichtung realisierbar, sodass eine besonders vorteilhafte Aerodynamik, insbesondere ein besonders geringer Luftwiderstand, des Fahrzeugs realisiert werden kann. Dadurch kann der Fahrwiderstand gering gehalten werden, sodass das Fahrzeug beispielsweise besonders energieverbrauchsarm und somit mit nur geringen CO₂-Emissionen betrieben, insbesondere angetrieben, werden kann. Darüber hinaus lässt sich eine Funktionsintegration von Kühlluftstrom und aerodynamischer Strömungsführung realisieren. Mit anderen Worten kann dem Luftkanal beziehungsweise der den Luftkanal durchströmenden Luft eine Doppelfunktion zukommen. Zum einen wird der Luftkanal genutzt, um die den Luftkanal durchströmende Luft gezielt dem Wärmetauscher zuzuführen. Dadurch wird die den Luftkanal durchströmende und den Wärmetauscher umströmende Luft als Kühlluft beziehungsweise als Kühlluftstrom genutzt, um eine hinreichende Kühlung des Medium realisieren zu können. Zum anderen kann durch die beschriebene Ausgestaltung der Kühleinrichtung eine aerodynamisch besonders günstige Führung der den Luftkanal durchströmenden Luft realisiert werden, sodass eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Fahrzeugs dargestellt werden kann.
Die Erfindung zielt dabei insbesondere auf den hinsichtlich des Mediums als Kühler und somit als Wärmesenke ausgebildeten beziehungsweise fungierenden Wärmetauscher der Kühleinrichtung ab, welcher auch als Kühlsystem bezeichnet wird, das beispielsweise in Fahrzeugen wie Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Arbeitsfahrmaschinen wie zum Beispiel Baggern, Wasserfahrzeugen und Luftfahrzeugen zum Einsatz kommen kann. Grundsätzlich ist ein solches Kühlsystem auch für eine wenigstens vorübergehend beziehungsweise zeitweise ortsfeste Anwendung wie beispielsweise für eine Arbeitsmaschine, eine Produktionsanlage, eine Gebäudeklimatisierung oder eine Kühlung von industriellen Anlagen verwendbar und kann als Bestandteil eines Energiemanagementsystems, insbesondere eines Wärmemanagementsystems, verwendet werden, um beispielsweise zu Kühlungs- und/oder Trocknungszwecken zum Einsatz zu kommen.
In Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, kommen zum Beispiel konventionelle Kühlsysteme zum Einsatz, welche üblicherweise ein Kühlerpaket umfassen, das an der Front des Fahrzeugs angeordnet ist, und, insbesondere bei einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs, von Luft durch- beziehungsweise umströmt wird. Ferner kann das Kühlerpaket von einem Kühlmittel, insbesondere von einem Kühlfluid, durchströmt werden, sodass das Kühlmittel mittels des Kühlerpakets gekühlt wird. Üblicherweise kann das Kühlmittel wenigstens eine Komponente des Fahrzeugs durchströmen, wobei ein Wärmeübergang von der wenigstens einen Komponente an das Kühlmittel erfolgt. Hierdurch wird die wenigstens eine Komponente gekühlt, und das Kühlmittel wird erwärmt. Mittels des Kühlerpakets kann dann das Kühlmittel wieder gekühlt werden, da beispielsweise ein Wärmeübergang von dem Kühlmittel über das Kühlerpaket an die das Kühlerpaket umbeziehungsweise durchströmende Luft erfolgen kann. Insbesondere wird das Kühlerpaket genutzt, um verbrennungsmotorische und/oder elektromotorische Abwärme und/oder in einer Brennstoffzelle erzeugte beziehungsweise von einer solchen Brennstoffzelle bereitgestellte Abwärme abzuführen, um somit beispielsweise einen Verbrennungsmotor und/oder eine elektrische Maschine und/oder eine Brennstoffzelle des Fahrzeugs zu kühlen. Ebenfalls von Interesse sind solche Kühlsysteme, bei denen in besagtem Kühlerpaket die als Kühlluftstrom fungierende Luft seriell und/oder parallel durch eine Anzahl von Kühlern, insbesondere Lamellenkühlern, geführt wird, um beispielsweise mittels eines 2-Phasen-Kältekreislaufsystems oder bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb z.B. mittels zweier Kühlsysteme Abwärme aus dem jeweiligen Fahrzeug abzuführen. Zumindest einer der Kühler des Kühlpakets kann beispielsweise als Kondensator ausgebildet sein, um beispielsweise das als Kältemittel ausgebildete Kühlmittel zu kühlen und dadurch eine Kondensation und somit beispielsweise einen Phasenübergang des Kältemittels zu bewirken.
Im Stand der Technik stehen somit vor allem luftdurchströmte beziehungsweise luftumströmte Lamellenwärmetauscher im Bereich der Front des jeweiligen Fahrzeugs als Wärmesenken des jeweiligen Kühlsystems zur Verfügung. Ebenfalls bekannt sind längslamellierte Plattenwärmetauscher, die als großflächig längsangeströmte Unterflurkühler wirken.
Die im Stand der Technik zum Einsatz kommenden Kühleinrichtungen sind aufgrund der dort vorgesehenen Anordnung des jeweiligen Wärmetauschers und des Luftkanals aerodynamisch nachteilig, da sie aerodynamisch relevante, große Staulufteinlassquerschnitte erfordern, insbesondere auch zur Durchströmung zusätzlicher, ausgelagerter Kühler im Frontbereich des Fahrzeugs. Dies gilt in verstärktem Maße auch für den Betrieb von Niedertemperatur-Kühlkreisläufen, die beispielsweise zur Kühlung von elektrischen Maschinen, hybriden Antriebssträngen und/oder Brennstoffzellen zum Einsatz kommen.
In Fahrbetriebszuständen mit - gegebenenfalls kurzzeitig dynamisch - hohen Abwärmelasten reicht eine Kühlleistungsreserve eines herkömmlichen Kühlsystems aufgrund einer Begrenzung der als Kühlluftmassenstrom genutzten Luft nicht mehr zur Wärmeabfuhr aus. Somit ist ein solches herkömmliches Kühlsystem wenigstens kurzzeitig überlastet, sodass die Fahrleistung des Fahrzeugs und/oder eine Klimatisierung des Innenraums des Fahrzeugs zumindest eingeschränkt werden muss. Ein zusätzlich erhöhter Abwärmeanfall, insbesondere infolge eines Betriebs von Abwärmenutzungssystemen, mit deren Hilfe beispielsweise vorteilhaft die CO₂-Emissionen reduziert werden können, kann somit nicht mehr in ausreichendem Maße abgeführt werden. Ein solches Abwärmenutzungssystem umfasst beispielsweise eine Adsorptionsanlage, welche mit Abwärme von Abgas, das von einer Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Fahrzeugs bereitgestellt wird, betrieben wird. Die bezüglich des Stands der Technik genannten Probleme und Nachteile können nun mittels der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung vermieden werden, da sich ein besonders geringer Bauraumbedarf sowie eine aerodynamisch vorteilhafte Anordnung und Ausgestaltung der Kühleinrichtung realisieren lassen.
Insbesondere wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, den beispielsweise als Kühler oder Kondensator ausgebildeten Wärmetauscher als einen weiteren, luftdurchströmten beziehungsweise -umströmten Wärmetauscher zu nutzen, welcher beispielsweise außerhalb eines beziehungsweise zusätzlich zu einem herkömmlicherweise vorgesehenen, insbesondere an der Front des Fahrzeugs angeordneten Kühlpaket zum Einsatz kommt und/oder zusätzlich zu einem üblichen Front-Luftmassenstrom von einem eigenen, zusätzlichen Luftstrom durchströmt wird, welcher durch die den Luftkanal durchströmende Luft gebildet wird.
Dabei wird im Rahmen der Erfindung ferner vorgeschlagen, den zuvor genannten, eigenen, beispielsweise zusätzlichen Luftstrom in den dem Luftstrom zugeordneten und somit eigenen Luftkanal zu führen und dabei den Luftkanal für den aerodynamischen Fahrwiderstand des Fahrzeugs günstig in das Fahrzeug, insbesondere in dessen Karosserie, zu integrieren. Hierzu ist es vorzugsweise vorgesehen, dass - wie im Folgenden noch genauer erläutert wird - die Durchströmöffnung beispielsweise in einem vorteilhaften Druckbereich einer Außenkontur des Fahrzeugs, insbesondere der Karosserie, angeordnet ist, sodass in diesem Druckbereich, insbesondere während einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs, ein vorteilhafter Druck herrscht, welcher beispielsweise das Einleiten von Luft in den Luftkanal und/oder das Abführen der Luft aus dem Luftkanal unterstützt beziehungsweise bewirkt.
Ferner wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, den beispielsweise zusätzlich vorgesehenen Luftkanal funktionsintegriert durch die last- beziehungsweise selbsttragende Karosserie, insbesondere durch deren Struktur, und somit mithilfe wenigstens einer bereits existierenden, eine aerodynamische Fahrzeugumströmung ausbildenden Komponente, insbesondere Luftströmungskomponente, zu bilden. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest der Teil des Kanalelements gestaltintegriert als das Karosserieelement ausgebildet ist, sodass zumindest der genannte Teilbereich des Luftkanals durch das Karosserieelement begrenzt ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, wenn zumindest eine in Strömungsrichtung der den Luftkanal durchströmenden Luft verlaufende Längsseite des Kanalelements durch das Karosserieelement gebildet ist, wodurch sich eine besonders bauraumgünstige und aerodynamisch vorteilhafte Führung der Luft realisieren lässt.
Zur Realisierung einer besonders vorteilhaften Aerodynamik ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Durchströmöffnung als die zuvor genannte Eintrittsöffnung ausgebildet ist, über welche die Luft in den Luftkanal einleitbar ist. Somit kann die Luft über die Eintrittsöffnung aus der Umgebung des Kanalelements in den Luftkanal einströmen. Dabei ist die Durchströmöffnung vorzugsweise in einem Überdruckbereich angeordnet, in welchem bei einer Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs ein gegenüber dem Umgebungsdruck höherer Druck, welcher auch als Überdruck bezeichnet wird, entsteht. Dadurch kann beispielsweise eine besonders hohe Luftmenge in den Luftkanal eingebracht werden, sodass sich eine besonders effektive Kühlung realisieren lässt. Darüber hinaus können übermäßig hohe Staudrücke, welche beispielsweise der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs entgegenstehen, vermieden werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Durchströmöffnung als die zuvor genannte Austrittsöffnung ausgebildet, über welche die Luft aus dem Luftkanal ausleitbar ist. Somit kann beispielsweise die den Luftkanal durchströmende Luft über die Austrittsöffnung aus dem Luftkanal ausströmen und an die Umgebung strömen. Dabei ist die Austrittsöffnung vorzugsweise in einem Unterdruckbereich angeordnet, in welchem bei einer Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs ein gegenüber dem Umgebungsdruck geringerer Druck, welcher auch als Unterdruck bezeichnet wird, entsteht. Der entstehende Unterdruckbereich unterstützt das Ausströmen der Luft aus dem Luftkanal, sodass ein besonders hoher Luftmassenstrom durch den Luftkanal hindurchgefördert werden kann. Ferner können übermäßige, der Vorwärtsfahrt entgegenstehende Unterdrücke vermieden werden, sodass sich eine besonders vorteilhafte Aerodynamik realisieren lässt.
Beispielsweise ist das Karosserieelement als integraler Bestandteil der Karosserie, insbesondere eines Rohbaus der Karosserie, ausgebildet. Ferner ist es denkbar, dass das Karosserieelement an dem Rohbau gehalten ist und somit beispielsweise ein an dem Rohbau montiertes Anbauteil ist. Insbesondere ist es denkbar, dass das Karosserieelement ein Kotflügel, eine Tür, insbesondere eine Seitentür, ein Radhaus, ein Dach, eine Heckklappe, ein Seitenheck, eine Heckschürze, eine Bodenverkleidung, ein Spoiler oder ein anderes Karosserieelement ist, sodass beispielsweise der als Kühler fungierende Wärmetauscher als Kotflügel-Kühler, als Tür-Kühler, insbesondere als Seitentür-Kühler, als Radhaus-Kühler, als Dach-Kühler, als Klappen-Kühler, insbesondere als Heckklappen-Kühler, als Seitenheck-Kühler, als Heckschürzen-Kühler, als Bodenverkleidung-Kühler, als Spoiler-Kühler oder als sonstiger Kühler ausgebildet ist.
Als aerodynamisch besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn das Karosserieelement als Fronthaube, insbesondere als Motorhaube, ausgebildet ist. Die Fronthaube ist beispielsweise zumindest mittelbar an dem zuvor genannten Rohbau bewegbar, insbesondere verschwenkbar, gehalten und ist an der Front beziehungsweise in einem Frontbereich des beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Fahrzeugs gehalten.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Luftkanal eine in Fahrzeughochrichtung verlaufende Höhe auf, die kleiner oder gleich einer in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Höhe eines in Fahrzeughochrichtung zwischen der Fronthaube und einem in Fahrzeughochrichtung unterhalb der Fronthaube angeordneten Bauelement des Fahrzeugs angeordneten, zu Fußgängerschutzzwecken vorgesehenen Freiraums ist. Hierbei ist der Luftkanal beispielsweise als flächiger Luftkanal ausgebildet, dessen in Fahrzeughochrichtung verlaufende Höhe, welche auch als Bauhöhe bezeichnet wird, kleiner oder identisch ist mit dem zu Passantenschutzzwecken unter der Fronthaube explizit freigehaltenen Freiraum. Unter dem Freiraum ist ein Luftspalt zu verstehen, dessen Höhe beispielsweise in einem Bereich von einschließlich 50 Millimetern bis einschließlich 70 Millimetern liegt. Ferner ist unter dem Freiraum zu verstehen, dass in diesem Freiraum keine Bauelemente des Fahrzeugs angeordnet sind, sodass sich beispielsweise dann, wenn ein Fußgänger auf die Fronthaube, insbesondere in Fahrzeughochrichtung von oben nach unten, auftrifft, zumindest ein Teil der Fronthaube in Fahrzeughochrichtung nach unten in den Freiraum bewegen kann, ohne dass es zu einer Kollision mit einem Bauelement des Fahrzeugs kommt. Dabei wird die Fronthaube in diesen Freiraum bewegt, da die Fronthaube infolgedessen, dass der Fußgänger auf die Fronthaube prallt, verformt wird. Durch diese Ausgestaltung der Bauhöhe des Luftkanals führen der Luftkanal und somit der bei dieser Ausführungsform als Motorhauben-Kühler ausgebildete Wärmetauscher nicht zu einer unerwünschten Bauraum- beziehungsweise Packagevergrößerung, sondern ein ohnehin vorhandener Bauraum kann zur Unterbringung des Wärmetauschers genutzt werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Luftkanal wenigstens ein, insbesondere elektrisch betreibbarer, Lüfter zum Fördern der Luft durch den Luftkanal angeordnet ist. Dadurch kann auf bauraumgünstige und aerodynamisch vorteilhafte Weise eine besonders hohe Kühlleistung realisiert werden, da beispielsweise ein besonders hoher Luftmassenstrom durch den Luftkanal bewegt werden kann. Der Lüfter ist beispielsweise als Zentrifugal-, Axial- oder Walzenlüfter ausgebildet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Karosserieelement wenigstens ein, insbesondere elektrisch betreibbarer, Aktor zugeordnet, mittels welchem das Karosserieelement relativ zu dem Rohbau der Karosserie bewegbar ist. Dadurch ist es beispielsweise während einer Fahrt des Fahrzeugs möglich, das Karosserieelement relativ zu dem Rohbau zu bewegen und dabei in eine vorteilhafte Position zu bringen, sodass ein besonders hoher Luftmassenstrom in dem Luftkanal erzeugt beziehungsweise eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Fahrzeugs eingestellt werden kann. Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn in dem Luftkanal wenigstens ein Ventilelement angeordnet ist, welches zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere relativ zu dem Karosserieelement beziehungsweise relativ zu dem Kanalelement, bewegbar, insbesondere verschwenkbar, ist. In der Schließstellung versperrt das Ventilelement zumindest einen von der Luft durchströmbaren Teilbereich des Luftkanals, wobei das Ventilelement in der Offenstellung den Teilbereich freigibt, sodass seine Luft durch den freigegebenen Teilbereich hindurchströmen kann. Dadurch kann eine besonders bedarfsgerechte Versorgung des Wärmetauschers mit der Luft realisiert werden. Ferner kann eine besonders vorteilhafte Aerodynamik realisiert werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer Karosserie und mit einer Kühleinrichtung, insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung. Die Kühleinrichtung umfasst wenigstens ein Kanalelement, durch welches wenigstens ein von Luft durchströmbarer Luftkanal begrenzt ist, der wenigstens eine von der Luft durchströmbare Durchströmöffnung aufweist, über die der Luftkanal fluidisch mit der Umgebung des Kanalelements, insbesondere der Kühleinrichtung und vorzugsweise des Fahrzeugs insgesamt, verbunden ist. Außerdem umfasst die Kühleinrichtung wenigstens einen in dem Luftkanal angeordneten, von der Luft umströmbaren und von einem Medium durchströmbaren Wärmetauscher, mittels welchem das Medium infolge eines Wärmeübergangs von dem Medium über den Wärmetauscher an die Luft zu kühlen ist.
Um nun eine besonders vorteilhafte Aerodynamik, insbesondere einen besonders geringen Luftwiderstand, des Fahrzeugs realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Teil des Kanalelements als ein zumindest einen Teilbereich des Luftkanals begrenzendes Karosserieelement der Karosserie ausgebildet ist, wobei die Durchströmöffnung unmittelbar an den Teil, insbesondere an das Karosserieelement, angrenzt. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Der Wärmetauscher ist beispielsweise als Lamellen-Wärmetauscher ausgebildet, welcher eine Mehrzahl von eine jeweilige Längserstreckungsrichtung aufweisenden Lamellen umfasst. Die Lamellen sind dabei beispielsweise von dem Medium, insbesondere entlang ihrer Längserstreckungsrichtung, durchströmbar, und von der Luft umströmbar. Dabei ist beispielsweise der Wärmetauscher als Quer-Lamellen-Wärmetauscher ausgebildet, sodass die Lamellen beziehungsweise die jeweilige Längserstreckungsrichtung zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der den Luftkanal durchströmenden Luft verläuft. Ferner ist es denkbar, dass der Wärmetauscher als Längs-Lamellen-Wärmetauscher ausgebildet ist, sodass die jeweilige Lamelle beziehungsweise die jeweilige Längserstreckungsrichtung zumindest im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung der den Luftkanal durchströmenden Luft verläuft.
Das mittels des Wärmetauschers zu kühlende Medium ist beispielsweise ein Wärmeträgermedium, welches insbesondere als Gemisch ausgebildet sein kann. Beispielsweise umfasst das Medium zumindest Wasser. Insbesondere umfasst das Medium zumindest Wasser und Glykol. Ferner ist es denkbar, dass das Medium Motoröl oder Thermoöl umfasst. Das Medium kann dabei als Flüssigkeit oder aber als Gas, insbesondere als Luft, ausgebildet sein, wobei beispielsweise das Gas zumindest Luft umfasst. Bei der Luft handelt es sich beispielsweise um Ladeluft, welche mittels eines Verdichters, insbesondere eines Abgasturboladers, verdichtet ist und beispielsweise wenigstens einem insbesondere als Zylinder ausgebildeten Brennraum einer beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Fahrzeugs zugeführt ist.
Ferner ist es denkbar, dass es sich bei dem Medium um ein Kältemittel wie beispielsweise R134a, R1234yf, R744 oder Wasser bzw. ein Wasser enthaltendes Gemisch z.B. Wasser-Glykol oder Wasser-Methanol oder Wasser-Ethanol handelt, sodass beispielsweise der Wärmetauscher als Kühler, insbesondere als Gaskühler, oder als Kondensator ausgebildet sein kann. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Eintrittsöffnung und somit der Lufteintritt und/oder die Austrittsöffnung und somit der Luftaustritt unmittelbar an den Teil beziehungsweise an das Karosserieelement angrenzt beziehungsweise in diesem liegt.
Insbesondere ist es beispielsweise möglich, die einen Kühlluftmassenstrom darstellende Luft an einer Stelle der Außenkontur des Fahrzeugs, insbesondere der Karosserie zu entnehmen, an der während der Fahrt aerodynamisch ein vorteilhafter Druckbereich, insbesondere ein Überdruckbereich, ausgebildet ist, und/oder der Kühlluftmassenstrom kann an einer Stelle aus der Kontur beziehungsweise aus dem Luftkanal austreten, an der während der Fahrt aerodynamisch ein vorteilhafter Druckbereich, insbesondere ein Unterdruckbereich, ausgebildet ist. Die als kühlender Luftmassenstrom verwendete Luft stellt sich vorliegend beispielsweise als Druckausgleichsströmung ein, welche beispielsweise infolge eines Druckgefälles zwischen dem Überdruckbereich und dem Unterdruckbereich durch den Luftkanal gefördert wird, was insbesondere bei einer günstigen Anordnung zur Reduktion des aerodynamischen Druckwiderstands des Fahrzeugs genutzt werden kann. Dadurch kann beispielsweise der c_w-Wert des Fahrzeugs besonders gering gehalten werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform, mit einer Kühleinrichtung, deren wenigstens einer Luftkanal zumindest teilweise durch ein Karosserieelement der Karosserie des Fahrzeugs begrenzt ist;
2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des Fahrzeugs;
3 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht der zweiten Ausführungsform des Fahrzeugs;
4 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des Fahrzeugs;
5 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht der dritten Ausführungsform;
6 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer vierten Ausführungsform des Fahrzeugs;
7 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht einer fünften Ausführungsform des Fahrzeugs; und
8 jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer sechsten und siebten Ausführungsform des Fahrzeugs entlang einer in 7 gezeigten Schnittlinie A-A.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes Fahrzeug, welches als Kraftfahrzeug und dabei als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Das Fahrzeug 1, dessen Vorwärtsfahrtrichtung in 1 durch einen Pfeil 2 veranschaulicht ist, umfasst wenigstens einen in 1 nicht erkennbaren Antriebsmotor, mittels welchem das Fahrzeug 1 antreibbar ist. Der Antriebsmotor ist beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine oder aber als Elektromotor ausgebildet. Der Antriebsmotor ist somit eine Komponente des Fahrzeugs 1, welches zumindest den Antriebsmotor und/oder weitere Komponenten umfasst. Das Fahrzeug 1 umfasst dabei eine Kühleinrichtung 3, welche wenigstens ein Kanalelement 4 umfasst. Durch das Kanalelement 4 ist wenigstens ein von Luft durchströmbarer Luftkanal 5 begrenzt, welcher wenigstens eine von der Luft durchströmbare erste Durchströmöffnung in Form einer Eintrittsöffnung 6 und wenigstens eine von der Luft durchströmbare zweite Durchströmöffnung in Form einer Austrittsöffnung 7 aufweist. Über die jeweiligen Durchströmöffnungen ist der Luftkanal 5 fluidisch mit der Umgebung 8 des Kanalelements 4, insbesondere der Kühleinrichtung 3 und vorliegend des Fahrzeugs 1 insgesamt, verbunden, sodass die den Luftkanal 5 durchströmende Luft über die Eintrittsöffnung 6 in den Luftkanal 5 aus der Umgebung 8 einströmen kann. Über die Austrittsöffnung 7 kann die den Luftkanal 5 durchströmende Luft aus dem Luftkanal 5 ausströmen und dabei an beziehungsweise in die Umgebung 8 strömen.
Die Kühleinrichtung 3 umfasst ferner wenigstens einen in dem Luftkanal 5 angeordneten Wärmetauscher 9, welcher - wie im Folgenden noch genauer erläutert wird - als Kühler fungiert. Die über die Eintrittsöffnung 6 in den Luftkanal 5 einströmende Luft ist in 1 durch Pfeile 10 veranschaulicht. Pfeile 11 veranschaulichen in 1 die über die Austrittsöffnung 7 aus dem Luftkanal 5 ausströmende Luft, sodass die den Luftkanal 5 durchströmende Luft, insbesondere deren Luftströmung beziehungsweise Luftmassenstrom, durch die Pfeile 10 und 11 veranschaulicht ist.
Der in dem Luftkanal 5 angeordnete Wärmetauscher 9 ist von der den Luftkanal 5 durchströmenden Luft umströmbar. Ferner ist der Wärmetauscher 9 von einem Medium durchströmbar. Hierzu ist der Wärmetauscher 9 beispielsweise in wenigstens einem in 1 nicht dargestellten Kreislauf der Kühleinrichtung 3 angeordnet, wobei der Kreislauf von dem Medium durchströmbar ist. Das Medium ist ein Fluid, insbesondere ein Gas oder eine Flüssigkeit, und kann den Kreislauf und somit den Wärmetauscher 9 durchströmen.
Beispielsweise weist der Wärmetauscher 9 eine Mehrzahl von Lamellen auf, welche jeweils eine Längserstreckungsrichtung aufweisen. Die jeweilige Lamelle ist dabei z. B. entlang ihrer Längserstreckungsrichtung von dem Medium durchströmbar. Ferner ist die jeweilige Lamelle von der Luft umströmbar, sodass ein Wärmeübergang von dem den Wärmetauscher 9 durchströmenden Medium über den Wärmetauscher 9 an die den Wärmetauscher 9 umströmende Luft erfolgen kann. Dadurch wird das den Wärmetauscher 9 durchströmende Medium mittels des Wärmetauschers 9 gekühlt.
Der Kreislauf kann insbesondere ein Kältemittelkreislauf sein, sodass das Medium beispielsweise ein Kältemittel ist. Dabei ist der Kreislauf beispielsweise Bestandteil einer Klimaanlage, mittels welcher wenigstens ein Phasenübergang, insbesondere wenigstens zwei Phasenübergänge, des Mediums bewirkt wird. Beispielsweise mittels eines Verdampfers wird das Kältemittel verdampft und dadurch beispielsweise erwärmt, wodurch beispielsweise dem Innenraum des Fahrzeugs 1 zuzuführende Luft gekühlt werden kann. Dabei ist der Wärmetauscher 9 beispielsweise ein Kühler, mittels welchem das Kältemittel gekühlt werden kann. Insbesondere kann mittels des Kühlers beispielsweise eine Kondensierung des Kältemittels bewirkt werden, sodass der Wärmetauscher 9 beispielsweise als Kondensator ausgebildet ist.
Ferner kann es sich bei dem Medium beispielsweise um ein Kühlmittel handeln, welches zumindest eine der zuvor genannten Komponenten des Fahrzeugs durchströmen und dadurch kühlen kann. Infolge eines Wärmeübergangs von der Komponente an das Kühlmittel wird das Kühlmittel erwärmt. Dann kann das Kühlmittel auf die beschriebene Weise den Wärmetauscher 9 durchströmen und mittels des Wärmetauschers 9 gekühlt werden. Aus 1 ist ferner erkennbar, dass das Fahrzeug 1 einen Aufbau in Form einer selbsttragenden Karosserie 12 umfasst, durch welche beispielsweise der zuvor genannte Innenraum des Fahrzeugs 1 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt ist.
Um nun eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Fahrzeugs 1 realisieren zu können, ist zumindest ein Teil 13 des Kanalelements 4 als ein zumindest einen Teilbereich des Luftkanals 5 begrenzendes Karosserieelement 14 der Karosserie 12 ausgebildet. Bei einer in 1 veranschaulichten ersten Ausführungsform ist das gesamte Kanalelement 4 durch das Karosserieelement 14 gebildet, sodass beispielsweise der gesamte Luftkanal 5 durch das Karosserieelement 14 begrenzt beziehungsweise gebildet ist. Ferner grenzen die Durchströmöffnungen (Eintrittsöffnung 6 und Austrittsöffnung 7), insbesondere in Strömungsrichtung der den Luftkanal 5 durchströmenden Luft, unmittelbar beziehungsweise direkt an den Teil 13, insbesondere an das Karosserieelement 14, an beziehungsweise liegen in diesem. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass zumindest ein Teilbereich der jeweiligen Durchströmöffnung durch das Karosserieelement 14 begrenzt ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die gesamte Durchströmöffnung durch das Karosserieelement 14 begrenzt ist. Mit anderen Worten ist unter dem Angrenzen zu verstehen, dass die jeweilige Durchströmöffnung unmittelbar beziehungsweise direkt an den Teil 13 angrenzt.
Bei der ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Karosserieelement 14 als eine als Motorhaube ausgebildete Fronthaube ausgebildet ist, die an der Front 15 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Dabei ist die Fronthaube beispielsweise bewegbar, insbesondere verschwenkbar, an einem Rohbau der Karosserie 12 gehalten, wobei beispielsweise ein an der Front 15 angeordneter und beispielsweise als Motorraum ausgebildeter Aufnahmeraum der Karosserie 12 in Fahrzeughochrichtung nach oben hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die Fronthaube überdeckt beziehungsweise abdeckbar ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die strukturelle Steifigkeit, Verformungsfähigkeit und das - insbesondere lokale - Aufnahmevermögen von Verformungsenergie des Kanalelements 4 mitsamt des Wärmetauschers 9 wenigstens dem einer konventionellen Front- beziehungsweise Motorhaube gleicht oder vorzugsweise hinsichtlich der Realisierung eines Fußgänger- beziehungsweise Passantenschutzes sogar verbessert ist. Dadurch erhält oder verbessert die Nutzung eines ursprünglich von Einbauten freien Bauraums unter der Fronthaube den Passantenschutz.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die auch als Lufteintritt bezeichnete Eintrittsöffnung 6 an einer Vorderkante des bei der ersten Ausführungsform als Front- beziehungsweise Motorhauben-Kühler ausgebildeten Wärmetauschers 9 beziehungsweise der Motorhaube angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es beispielsweise vorgesehen, dass die auch als Luftaustritt bezeichnete Austrittsöffnung 7 an einer Hinterkante und/oder an wenigstens einer Seitenkante der Front- beziehungsweise Motorhaube angeordnet ist.
2 und 3 zeigen eine zweite Ausführungsform des Fahrzeugs 1. Bei der ersten Ausführungsform sind das Kanalelement 4 und somit der Luftkanal 5 und der Wärmetauscher 9 an der Front 15 beziehungsweise in einem Frontbereich des Fahrzeugs 1 angeordnet. Bei der zweiten Ausführungsform hingegen sind alternativ oder zusätzlich der Luftkanal 5 und somit der Wärmetauscher 9 beziehungsweise das Kanalelement 4 am Heck 16 beziehungsweise in einem Heckbereich des Fahrzeugs 1 angeordnet. Dabei ist der Wärmetauscher 9 in 2 und 3 nicht dargestellt. Beispielsweise sind das Kanalelement 4 und somit der Luftkanal 5 auf einer in Fahrzeugquerrichtung linken Seite des Fahrzeugs 1 beziehungsweise der Karosserie 12 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist eine beidseitige Anordnung des Kanalelements 4 und somit des Luftkanals 5 angeordnet, sodass auch auf der in Fahrzeugquerrichtung rechten Seite ein entsprechendes Kanalelement 4 mit einem Luftkanal 5 angeordnet ist. Besonders gut aus 3 sind ein Verlauf und somit eine durch den Luftkanal 5 beziehungsweise durch das Kanalelement 4 bewirkte Führung der den Luftkanal 5 durchströmenden Luft erkennbar.
Bei der in 2 und 3 veranschaulichten zweiten Ausführungsform ist das Karosserieelement 14 beispielsweise als ein Radhaus beziehungsweise als eine Seitenwand ausgebildet beziehungsweise durch das Karosserieelement 14 ist ein Radhaus 17 des Fahrzeugs 1 zumindest teilweise begrenzt, wobei in dem Radhaus 17 wenigstens ein Rad 18 des Fahrzeugs 1 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, aufgenommen ist. Wie durch die Pfeile 10 veranschaulicht ist, kann die Luft aus dem Radhaus 17 in den Luftkanal 5 einströmen und dann den Luftkanal 5 durchströmen. Ferner strömt - wie durch die Pfeile 11 veranschaulicht ist - die Luft im Heckbereich aus dem Luftkanal 5 aus.
4 und 5 zeigen eine dritte Ausführungsform des Fahrzeugs 1, wobei auch in 4 und 5 der Wärmetauscher 9 nicht gezeigt ist. Bei der dritten Ausführungsform ist das Karosserieelement 14 als eine Heckschürze ausgebildet beziehungsweise umfasst eine Heckschürze, sodass zumindest der Teil 13 des Kanalelements 4 durch die Heckschürze gebildet ist. Aus 5 ist erkennbar, dass bei der dritten Ausführungsform der Luftkanal 5 beispielsweise wenigstens zwei Eintrittsöffnungen 6 aufweist, welche in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet sind und dabei an jeweiligen Seiten des Fahrzeugs 1, insbesondere der Karosserie 12, angeordnet sind. Ferner umfasst der Luftkanal 5 wenigstens eine oder mehrere Austrittsöffnungen 7, welche beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeughochrichtung voneinander beabstandet sind. Insbesondere ist die wenigstens eine Austrittsöffnung 7 in Fahrzeugquerrichtung weiter innen angeordnet als die Eintrittsöffnungen 6, sodass sich eine besonders vorteilhafte Luftführung und Aerodynamik realisieren lassen.
Insbesondere ist es denkbar, dass die jeweilige Eintrittsöffnung 6 in einem Überdruckbereich angeordnet ist, wobei die jeweilige Austrittsöffnung 7 in einem Unterdruckbereich angeordnet ist. In dem Überdruckbereich herrscht - insbesondere bei einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs 1 - ein höherer Druck als in dem Unterdruckbereich, sodass zwischen dem Überdruckbereich und dem Unterdruckbereich ein Druckgefälle besteht. Mittels dieses Druckgefälles wird die Luft durch den Luftkanal 5 gefördert, so dass ein besonders hoher Luftmassenstrom realisiert werden kann. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Aerodynamik und eine effektive Kühlung dargestellt werden.
6 zeigt eine vierte Ausführungsform. Bei der vierten Ausführungsform ist wenigstens ein Ventilelement 19 vorgesehen, welches relativ zu dem Kanalelement 4 und somit relativ zu dem Karosserieelement 14 zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar, insbesondere verschwenkbar, ist. Beispielsweise ist das Ventilelement 19 als Klappe ausgebildet. Insbesondere können dem Luftkanal 5 mehrere Ventilelemente, insbesondere Klappen, zugeordnet sein, sodass beispielsweise ein Klappengitter gebildet ist. Dadurch, dass das Ventilelement 19 relativ zu dem Kanalelement 4 beziehungsweise relativ zu dem Karosserieelement 14 bewegbar ist, ist das Ventilelement 19 schaltbar und kann zwischen der Schließstellung und der Offenstellung geschaltet beziehungsweise bewegt werden. Insbesondere sind mehrere Ventilelemente 19 vorgesehen, durch welche beispielsweise ein Klappenverbund, ein Klappengitter oder eine Jalousie gebildet ist.
In der Schließstellung versperrt das Ventilelement 19 zumindest einen Teilbereich eines von der Luft durchströmbaren Strömungsquerschnitts des Luftkanals 5, wobei das Ventilelement 19 den Teilbereich in der Offenstellung freigibt, sodass dann Luft durch den freigegebenen Teilbereich strömen kann. Vorzugsweise ist das Ventilelement 19 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Luftkanal 5 angeordnet. Aus 6 ist erkennbar, dass das Ventilelement 19 beispielsweise an dem Lufteintritt (Eintrittsöffnung 6) angeordnet ist.
Ferner ist bei der vierten Ausführungsform nicht nur der Wärmetauscher 9 in dem Luftkanal 5 angeordnet, sondern zusätzlich zum Wärmetauscher 9 sind weitere Wärmetauscher 20 und 21 in dem Luftkanal 5 angeordnet. Gemäß 6 sind die Wärmetauscher 9, 20 und 21 in Strömungsrichtung der den Luftkanal 5 durchströmenden Luft hintereinander angeordnet und somit seriell geschaltet, wobei die Lage beziehungsweise die Anordnung der Wärmetauscher 9, 20 und 21 seriell, parallel, seriellparallel durchströmt sein kann und insbesondere frei gewählt werden kann.
Beispielsweise ist der Wärmetauscher 20 ein Kondensator zum Kondensieren des Mediums, insbesondere des zuvor genannten Kältemittels. Der Wärmetauscher 9 ist beispielsweise ein Kühlmittelkühler und somit zum Kühlen des Kühlmittels ausgebildet. Beispielsweise ist der Wärmetauscher 21 ein Ölkühler, mittels welchem ein Öl gekühlt werden kann. Mittels des Öls wird beispielsweise der zuvor genannte Antriebsmotor und/oder ein Getriebe geschmiert und/oder gekühlt. Ferner ist aus 6 erkennbar, dass das Karosserieelement 14 bei der vierten Ausführungsform als Fronthaube, insbesondere als Motorhaube, ausgebildet ist.
Da die Wärmetauscher 9, 20 und 21 in dem Luftkanal 5 angeordnet sind, ist der jeweilige Wärmetauscher 9, 20 beziehungsweise 21 ein Einbau, sodass die Wärmetauscher 9, 20 und 21 auch als Einbauten bezeichnet werden. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweilige Struktur des Karosserieelements 14 und der Einbauten konform zu Anforderungen an den Passanten- beziehungsweise Fußgängerschutz ist, sodass beispielsweise eine lokal weiche, Verformung beziehungsweise Energie absorbierende Bauweise der Struktur vorgesehen ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zumindest ein Teilbereich des Luftkanals 5 mittels einer beispielsweise an dem Kanalelement 4 vorgesehenen thermischen Isolation 22 thermisch isoliert ist. Vorzugsweise ist der Luftkanal 5 beziehungsweise das Kanalelement 4 an wenigstens einer Seite beziehungsweise in einem Bereich, mit dem der Luftkanal 5 beziehungsweise das Kanalelement 4 eine Kontur des Karosserieelements 14 ausbildet, mit der thermischen Isolation 22 versehen. Durch diese thermische Isolation 22 kann ein Wärmeeintrag, der vor allem bei Exposition des Fahrzeugs 1 zur Sonnenstrahlung über das angestrahlte Karosserieelement 14 in den Luftkanal 5 eingetragen wird und somit der Kühlungsaufgabe entgegenwirkt, signifikant reduziert werden.
Da die Wärmetauscher 9, 20 und 21 in dem Luftkanal 5 angeordnet sind, da bei der vierten Ausführungsform das Karosserieelement 14 als Motorhaube beziehungsweise Fronthaube ausgebildet ist, und da die Wärmetauscher 9, 20 und 21 zur Kühlung genutzt werden, sind die Wärmetauscher 9, 20 und 21 als Motorhauben-Kühler ausgebildet. Da bei der vierten Ausführungsform mehrere Motorhauben-Kühler verwendet werden, kann mittels der Kühleinrichtung 3 mehr als eine Kühlaufgabe realisiert werden. Somit ist es beispielsweise möglich, so das genannte, insbesondere als Motoröl ausgebildete Öl auf ein Öl-Temperaturniveau von bis circa 140 Grad Celsius zu kühlen. Ferner kann auch eine Rückkühlung einer Abwärmenutzungsanlage wie einer Adsorptionsanlage, die mit Abgaswärme zur Klimatisierung des Innenraums betrieben wird, realisiert werden, sodass diese auf ein Adsorptions-Temperaturniveau von unter 100 Grad Celsius gekühlt werden kann.
Beispielsweise wird dem jeweiligen Wärmetauscher 9, 20 beziehungsweise 21 das jeweilige, zu kühlende Medium mittels wenigstens einer Zuleitung, insbesondere mittels mehrerer Zuleitungen, zugeführt. Die jeweilige Zuleitung ist dabei flexibel und/oder mit einem Drehgelenkrohrteil und/oder mit einem Gelenkfitting ausgerüstet.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn dem Karosserieelement 14, insbesondere der Fronthaube, ein beispielsweise als Hebevorrichtung ausgebildeter Aktor zugeordnet ist, mittels welchem das Karosserieelement 14, insbesondere die Fronthaube, relativ zu dem Rohbau bewegt werden kann. Insbesondere ist es beispielsweise denkbar, die Fronthaube mittels des Aktors in Fahrzeughochrichtung nach oben zu bewegen und somit anzuheben. Insbesondere kann die Vorderkante der Motorhaube angehoben werden. Dabei ist der Aktor vorzugsweise ein elektrischer Aktor. Durch die mittels des Aktors bewirkbare Bewegung des Karosserieelements 14 und somit zumindest des Teils 13 des Kanalelements 4 kann beispielsweise bewirkt werden, dass eine besonders hohe Masse beziehungsweise Menge an Luft in den Luftkanal 5 einströmt und den Luftkanal 5 durchströmt, sodass beispielsweise ein besonders hoher Luftmassenstrom durch den Luftkanal 5 eingestellt werden kann. Insbesondere kann so beispielsweise in Hochlastbetriebszuständen mit erhöhtem Kühlleistungsbedarf, insbesondere im Sommer oder in einem Heißland, ein besonders hoher Luftmassenstrom eingestellt werden. Hierzu wird beispielsweise die Fronthaube, insbesondere deren Vorderkante, in deren Bereich die Eintrittsöffnung 6 angeordnet ist, mittels des Aktors in geringem Maße angehoben und somit geöffnet, sodass beispielsweise an der Vorderkante der Fronthaube ein erheblicher Luftmassenstrom in den Luftkanal 5 einströmen kann. Dabei wird beispielsweise zumindest ein, insbesondere die Eintrittsöffnung 6 umfassender, Teilbereich der Fronthaube um 5 bis 50 Millimeter angehoben, sodass beispielsweise die Fronthaube um 5 bis 50 Millimeter geöffnet wird.
Hierbei wirkt die Fronthaube selbst als eigene Einströmklappe, mittels welcher beispielsweise eine Versorgung des Luftkanals 5 mit der Luft bedarfsgerecht eingestellt werden kann. Eine aus der Anhebung der Fronthaube, insbesondere der Vorderkante der Motorhaube, etwaig resultierende aerodynamische Bremswirkung kann betriebspunktadaptiv zum Beispiel priorisiert in Schub- oder Bremsphasen genutzt werden, und zwar so weit, dass die Sicht des Fahrers des Fahrzeugs 1 und/oder das äußere Erscheinungsbild des Fahrzeugs 1 nicht übermäßig eingeschränkt werden. Bei langsamer Fahrt oder im Stand ist die als Einströmklappe fungierende Fronthaube, insbesondere an der Vorderkante, geschlossen und somit optisch nicht auffällig.
Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, einen Bereich, in dem die Eintrittsöffnung 6 angeordnet ist, mittels des Aktors bewegen und dabei insbesondere in Fahrzeughochrichtung nach oben und unten bewegen zu können. Da beispielsweise die Eintrittsöffnung 6 an der genannten Vorderkante angeordnet ist, kann beispielsweise die Vorderkante mittels des Aktors bewegt und dabei insbesondere angehoben und abgesenkt werden.
7 zeigt eine fünfte Ausführungsform, bei welcher - wie bereits in Bezug auf 2 und 3 beschrieben wurde - eine beidseitige Anordnung des Luftkanals 5 vorgesehen ist. Bei der fünften Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der jeweilige Luftkanal 5 an zumindest einer seiner Seiten oder in einem Bereich entlang der Strömungsrichtung der Luft offen ist, und dabei beispielsweise sowohl offen zu einem Bereich innerhalb der Fahrzeugkontur als auch offen zur Umgebung 8 und somit zur Umgebungsströmung hin, sodass beispielsweise der jeweilige Wärmetauscher 9, 20 beziehungsweise 21 als freier Kühler ausgebildet ist. Bei der in 7 veranschaulichten fünften Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der jeweilige Luftkanal 5 beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung nach innen hin durch das Kanalelement 4 beziehungsweise das Karosserieelement 14 begrenzt ist, jedoch in Fahrzeugquerrichtung nach außen hin offen beziehungsweise frei ist. Somit weist der jeweilige Luftkanal 5 beziehungsweise das Kanalelement 4 eine seitliche Öffnung 23 auf. Mittels dieser jeweiligen seitlichen Öffnung 23 kann ein einfacher Aufbau des Luftkanals 5 realisiert werden, ohne die zuvor beschriebene günstige Verknüpfung von aerodynamischer Umströmung und Kühlluftführung aufzugeben.
8 zeigt eine schematische Schnittansicht des Fahrzeugs 1 entlang einer in 7 gezeigten Schnittlinie A-A, wobei auf der bezogen auf die Bildebene in 8 linken Seite von 8 eine sechste Ausführungsform und auf der rechten Seite eine siebte Ausführungsform gezeigt ist.
Bei der sechsten Ausführungsform ist der Wärmetauscher 9 als Längs-Lamellen-Wärmetauscher ausgebildet, dessen beispielsweise von dem zu kühlenden Medium durchströmbare, in 8 mit 24 bezeichnete Lamellen zumindest im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung der den Luftkanal 5 durchströmenden Luft verlaufen. Mit anderen Worten weist die jeweilige Lamelle 24 eine Längserstreckungsrichtung auf, entlang welcher das Medium gegebenenfalls durch die jeweilige Lamelle 24 hindurchströmen kann. Ferner ist es denkbar, dass die Lamellen 24 oder zumindest einige der Lamellen 24 nicht von dem Medium durchströmbar sind, wobei die Lamellen 24 beispielsweise als Wärmeaustauschlamellen, insbesondere als Kühllamellen, ausgebildet sind. Dabei verläuft die Längserstreckungsrichtung zumindest im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung der den Luftkanal 5 durchströmenden Luft.
Demgegenüber ist es bei der siebten Ausführungsform vorgesehen, dass der Wärmetauscher 9 als Quer-Lamellen-Wärmetauscher ausgebildet ist, dessen Lamellen 24 zumindest im Wesentlichen quer beziehungsweise senkrecht zur Strömungsrichtung der den Luftkanal 5 durchströmenden Luft verlaufen.
Insgesamt ist erkennbar, dass sich durch die beschriebene Ausgestaltung des Fahrzeugs 1 und insbesondere der Kühleinrichtung 3 der Bauraumbedarf der Kühleinrichtung 3 besonders gering halten lässt, sodass der Fahrwiderstand des Fahrzeugs 1 besonders gering gehalten werden kann. Somit kann das Fahrzeug 1 besonders energieverbrauchsarm und somit mit nur geringen CO₂-Emissionen angetrieben werden. Ferner ist eine Funktionsintegration vorgesehen, da einerseits die den Luftkanal 5 durchströmende Luft als Kühlluft beziehungsweise als Kühlluftstrom genutzt wird, der mittels des Luftkanals 5 gezielt zu dem Wärmetauscher 9 geführt wird. Andererseits wird eine besonders vorteilhafte aerodynamische Strömungsführung mittels des Luftkanals 5 realisiert. Im Vergleich zu herkömmlichen Kühleinrichtungen kann eine Reduktion des Bauraumbedarfs und der Masse dadurch realisiert werden, dass der als Kühler fungierende Wärmetauscher 9 ortsnah an der insbesondere zu kühlenden Wärmequelle angeordnet werden kann, wodurch die Masse, das Volumen beziehungsweise der Bauraumbedarf und somit die Kosten von das Medium führenden Leitungen reduziert werden können. Dies gilt insbesondere für solche Konfigurationen, bei denen sich ein Antrieb im Heck und ein konventionelles Kühlerpaket in der Front 15 befindet.
Vorzugsweise kommt die Kühleinrichtung 3 zusätzlich zu dem genannten Kühlerpaket zum Einsatz, das beispielsweise in dem genannten Motorraum und somit an der Front 15 angeordnet und somit beispielsweise von einem zumindest im Wesentlichen zentralen Kühlluftmassenstrom umströmbar ist. Ferner gilt die Reduzierung der Masse, des Volumens und der Kosten für solche Konfigurationen, bei denen im Motorraum eine Abgaswärmenutzungsanlage angeordnet ist, die direkt mit dem darüber liegenden, als Motorhauben-Kühler ausgebildeten Wärmetauscher 9 rückgekühlt wird. Der zuvor genannte freie Kühler kann beispielsweise ferner als Funktionselement und dabei als Designelement genutzt werden. Darüber hinaus kann ein besonders vorteilhafter Passanten- beziehungsweise Fußgängerschutz dargestellt werden.
Die den Luftkanal 5 durchströmende Luft bildet einen Luftstrom, welcher zusätzlich zu dem zuvor genannten Kühlluftmassenstrom vorgesehen ist, der das Kühlerpaket umströmt. Mittels der Kühleinrichtung 3 kann dabei eine effektive Kühlung realisiert werden, sodass beispielsweise die Baugröße des Kühlerpakets reduziert werden kann. Insbesondere ist es denkbar, dass das Kühlerpaket an der Fahrzeugfront entfallen kann. Ferner kann das Kühlerpaket als Baukasten verkleinert werden, insbesondere durch Verlagerung der Kühlung von Höchstlastkühlleistungsspitzen in den Wärmetauscher 9. Außerdem lässt sich eine Reduktion der elektrischen Bordnetzlast zum Betrieb konventioneller Lüfter im Kühlerpaket durch Nutzung des zusätzlichen, den Luftkanal 5 durchströmenden Luftstroms realisieren. Schließlich sei angemerkt, dass Kombinationen und/oder Weiterentwicklungen der beschriebenen Merkmale als vom Rahmen der vorliegenden Erfindung mitumfasst anzusehen sind.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Pfeil
3: Kühleinrichtung
4: Kanalelement
5: Luftkanal
6: Eintrittsöffnung
7: Austrittsöffnung
8: Umgebung
9: Wärmetauscher
10: Pfeil
11: Pfeil
12: Karosserie
13: Teil
14: Karosserieelement
15: Front
16: Heck
17: Radhaus
18: Rad
19: Ventilelement
20: Wärmetauscher
21: Wärmetauscher
22: thermische Isolation
23: Öffnung
24: Lamelle

Claims

Kühleinrichtung (3) für ein eine Karosserie (12) aufweisendes Fahrzeug (1), mit wenigstens einem Kanalelement (4), durch welches wenigstens ein von Luft durchströmbarer Luftkanal (5) begrenzt ist, welcher wenigstens eine von der Luft durchströmbare Durchströmöffnung (6, 7), über welche der Luftkanal (5) fluidisch mit der Umgebung (8) des Kanalelements (4) verbunden ist, aufweist, und mit wenigstens einem in dem Luftkanal (5) angeordneten, von der Luft umströmbaren und von einem Medium durchströmbaren Wärmetauscher (9), mittels welchem das Medium infolge eines Wärmeübergangs von dem Medium über den Wärmetauscher (9) an die Luft zu kühlen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil (13) des Kanalelements (4) als ein zumindest einen Teilbereich des Luftkanals (5) begrenzendes Karosserieelement (14) der Karosserie (12) ausgebildet ist, wobei die Durchströmöffnung (6, 7) unmittelbar an den Teil (13) angrenzt.
Kühleinrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine in Strömungsrichtung der den Luftkanal (5) durchströmenden Luft verlaufende Längsseite des Kanalelements (4) durch das Karosserieelement (14) gebildet ist.
Kühleinrichtung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmöffnung (6, 7) als Eintrittsöffnung (6), über welche die Luft in den Luftkanal (5) einleitbar ist, ausgebildet und in einem Überdruckbereich angeordnet ist, in welchem bei einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs (1) ein gegenüber dem Umgebungsdruck höherer Überdruck entsteht.
Kühleinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmöffnung (6, 7) als Austrittsöffnung (7), über welche die Luft aus dem Luftkanal (5) ausleitbar ist, ausgebildet und in einem Unterdruckbereich angeordnet ist, in welchem bei einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs (1) ein gegenüber dem Umgebungsdruck geringerer Unterdruck entsteht.
Kühleinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosserieelement (14) als Fronthaube für das Fahrzeug (1) ausgebildet ist.
Kühleinrichtung (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (5) eine in Fahrzeughochrichtung verlaufende Höhe aufweist, die kleiner oder gleich einer in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Höhe eines in Fahrzeughochrichtung zwischen der Fronthaube und einem in Fahrzeughochrichtung unterhalb der Fronthaube angeordneten Bauelement des Fahrzeugs (1) angeordneten, zu Fußgängerschutzzwecken vorgesehenen Freiraums ist.
Kühleinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Luftkanal (5) wenigstens ein Lüfter zum Fördern der Luft durch den Luftkanal (5) angeordnet ist.
Kühleinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Karosserieelement (14) wenigstens ein Aktor zugeordnet ist, mittels welchem das Karosserieelement (14) relativ zu einem Rohbau der Karosserie (12) bewegbar ist.
Kühleinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Luftkanal (5) wenigstens ein Ventilelement (19) angeordnet ist, welches zwischen wenigstens einer zumindest einen von der Luft durchströmbaren Teilbereich des Luftkanals (5) fluidisch versperrenden Schließstellung und wenigstens einer den Teilbereich freigebenden Offenstellung, insbesondere relativ zu dem Karosserieelement (14), bewegbar ist.
Kühleinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilbereich des Luftkanals (5) mittels einer, insbesondere an dem Kanalelement (4) vorgesehenen, thermischen Isolation (22) thermisch isoliert ist.
Fahrzeug (1), insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Karosserie (12), und mit einer Kühleinrichtung (3), welche umfasst: - wenigstens ein Kanalelement (4), durch welches wenigstens ein von Luft durchströmbarer Luftkanal (5) begrenzt ist, welcher wenigstens eine von der Luft durchströmbare Durchströmöffnung (6, 7), über welche der Luftkanal (5) fluidisch mit der Umgebung (8) des Kanalelements (4) verbunden ist, aufweist; und - wenigstens einen in dem Luftkanal (5) angeordneten, von der Luft umströmbaren und von einem Medium durchströmbaren Wärmetauscher (9), mittels welchem das Medium infolge eines Wärmeübergangs von dem Medium über den Wärmetauscher (9) an die Luft zu kühlen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil (13) des Kanalelements (4) als ein zumindest einen Teilbereich des Luftkanals (5) begrenzendes Karosserieelement (14) der Karosserie (12) ausgebildet ist, wobei die Durchströmöffnung (6, 7) unmittelbar an den Teil (13) angrenzt.