DE19608109A1 - Cooling air control device for radiator of motor vehicle - Google Patents

Cooling air control device for radiator of motor vehicle

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Abstract

The bellows (7) is contained in a housing in the form of an air duct (4) situated in the downstream of the radiator (3). Two air supply lines (10,18) are connected to the underside of the bellows, one line (10) having an intake (13) at the frontal area of vehicle at the bumper (14) area. The other line (18) has an outlet (20) near the frontal area of the vehicle body. Both lines with their connection with the bellows, and the occurring air pressure, serve to form as sources for the stagnation or vacuum pressure. A third air supply line (15) is also connected to the underside of the bellows, leading to a pressure generator. All air supply lines are equipped with valves (12,16,19).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Kühlluft­ zufuhr bei Kraftfahrzeugkühlern durch Verändern einer Kühlluftdurchtrittsfläche mittels mindestens eines volumenveränderlichen, im Bereich des Kühlers angeordneten, von einem Steuermedium beaufschlagten Körpers, wobei das Steuermedium durch Abgreifen einer anderweitig am Fahrzeug vorhandenen Über- oder Unterdruckquelle bereitgestellt wird.The invention relates to a device for controlling the cooling air supply in motor vehicle coolers by changing one Cooling air passage area by means of at least one variable, in Area of the cooler arranged by a control medium acted body, the control medium by tapping a pressure or vacuum source otherwise present on the vehicle provided.

Mit einer solchen Vorrichtung sind grundsätzliche Vorteile verbunden. Diese bestehen im wesentlichen aus: Luftwiderstandsabsenkung, schnellere Erwärmung des Kühlwassers, Wirkungsgradverbesserung des Motors, schnelleres Ansprechen der Heizung, Verbesserung der Schalldämmung des Motors, kostengünstige Herstellung und im wesentlichen wartungsfreie Betriebsweise.Fundamental advantages are associated with such a device. This essentially consist of: lowering drag, faster Heating of the cooling water, efficiency improvement of the engine, faster response of the heating, improvement of sound insulation of the engine, inexpensive manufacture and essentially maintenance-free Mode of operation.

Eine Kühlluftzufuhrsteuerung der gattungsgemäßen Art ist durch die US-Pa­ tentschrift 4,124,066 bekannt geworden. Als Steuermedium wird dabei die Kühlflüssigkeit, Druckluft oder unter Druck stehendes Öl aus dem Schmiersystem des Motors herangezogen.A cooling air supply control of the generic type is known from US-Pa 4,124,066. The control medium is the Coolant, compressed air or oil under pressure from the Lubrication system of the engine used.

Auch aus der US-PS 3,760,779 ist es bekannt, einen für vergleichbare Zwecke herangezogenen elastischen, aufblasbaren Schlauch an eine Unter- und Überdruckquelle anzuschließen. Als fahrzeugseitige Überdruckquellen werden dabei genannt: Servolenkung, Motorschmiersystem, Automatikge­ triebe. Als geeignete Unterdruckquelle wird vorrangig das Motor-Ansaugsystem angesehen. It is also known from US Pat. No. 3,760,779, one for comparable Used elastic, inflatable tube to a bottom and Connect pressure source. As vehicle-side pressure sources are mentioned: power steering, engine lubrication system, automatic gearbox drives. As a suitable vacuum source, this is primarily Engine intake system viewed.  

Zwar wird es durch das vorstehend beschriebene Verwenden von ohnehin am bzw. im Fahrzeug vorhandenen Unter- und Überdruckquellen entbehr­ lich, zum Bereitstellen des Steuermediums separate Druckquellen vorzusehen. Die im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungsvarianten machen aber dennoch einen beträchtlichen baulichen Aufwand vonnöten und erfordern überdies, daß auf die sonstigen funktionellen Gegebenheiten von z. B. Servolenkung, Motor-Ansaugsystem, Motor-Schmiersystem usw. Rücksicht genommen wird, d. h., deren ordnungsgemäße und bestimmungsgemäße Funktionsweise darf nicht beeinträchtigt werden.It is by using the above described anyway There are no vacuum and overpressure sources on or in the vehicle Lich, to provide the control medium separate pressure sources to provide. The proposed solutions in the prior art but still require a considerable amount of construction work and also require that the other functional conditions from Z. B. Power steering, engine intake system, engine lubrication system, etc. Is taken into account, d. that is, their proper and proper operation must not be impaired.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglich­ keit aufzuzeigen, die es bei geringstmöglichem Aufwand erlaubt, ohne separaten Unter- bzw. Überdruckerzeuger auszukommen.Proceeding from this, the object of the invention is one possible point out that allows it with the least possible effort, without separate vacuum or pressure generator.

Ausgehend von einer gattungsgemäßen Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe in den weiteren Merkmalen nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 zu sehen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beansprucht.Starting from a generic device according to the preamble of Claim 1 is the solution to the problem in the invention further features according to the characterizing part of the claim 1 to see. Advantageous further developments are in the subclaims claimed.

Die Anwendung der Erfindung ist selbstverständlich nicht ausschließlich auf das unmittelbare bauliche Umfeld des Kraftfahrzeugkühlers beschränkt. Der von der Steuerluft beaufschlagte volumenveränderliche Körper könnte beispielsweise auch durch eine Anzahl dehnbarer Schläuche gebildet sein, die die freien Zwischenräume zwischen den Lamellen eines Kühlergrilles ausfüllen (vgl. DE 34 01 021 C2).Of course, the application of the invention is not limited to limits the immediate structural environment of the motor vehicle radiator. Of the variable-volume bodies acted upon by the control air for example, also be formed by a number of expandable hoses, the free spaces between the fins of a grille fill in (see DE 34 01 021 C2).

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt inThe invention is described in more detail below using an exemplary embodiment explained. The associated drawing shows in

Fig. 1 in schematisierter Darstellung ein Kraftfahrzeug mit der im Frontbe­ reich angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung und in Fig. 1 shows a schematic representation of a motor vehicle with the device according to the invention richly arranged in Frontbe and in

Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung, wiederum schematisiert, in per­ spektivischer Darstellung. Fig. 2 shows the device according to the invention, again schematically, in a perspective view.

Wie aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist in bekannter Weise innerhalb eines Motorraumes 1 eines Kraftfahrzeuges 2 ein Wärmetauscher angeordnet, der als Kühler 3 des Motor-Kühlsystemes fungiert. Ihm ist ein im Querschnitt sich verengendes, der Luftführung der durchströmenden Luft 11 dienendes Gehäuse 4 nachgeordnet, an dessen Austrittsöffnung sich ein Ventilator 5 anschließt. Unmittelbar dahinter befindet sich die Brennkraftmaschine 6.As is apparent from the combination of FIGS. 1 and 2, in a known manner inside an engine compartment 1 of a motor vehicle 2 is arranged a heat exchanger that functions as a cooler 3 of the engine cooling system. It is followed by a housing 4 which narrows in cross section and which serves to guide the air through the air 11 flowing through it, to the outlet opening of which a fan 5 is connected. The internal combustion engine 6 is located immediately behind it.

Damit bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 6, z. B. bei niedrigen Außentemperaturen und/oder im Teillastbetrieb in einem ge­ wissen Temperaturbereich von Kühlwasser und/oder Motoröl eine Steuerung der Kühlluftzufuhr durch Verändern einer verfügbaren Kühlluft-Durchtrittsflä­ che möglich ist, ist im Gehäuse 4 an geeigneter Stelle ein Faltenbalg 7 an­ geordnet, dessen Unterseite 8 am Gehäuseboden verankert ist und der je nach Beaufschlagung mit Steuerluft entweder nahezu gänzlich zusammen­ gefaltet sein oder sich bis zur oberen Begrenzungswand 9 des Gehäuses 4 erstrecken kann. Alternativ denkbar wäre selbstverständlich auch eine quergerichtete Entfaltungsbewegung des Faltenbalges 7. Des weiteren wäre eine zweigeteilte Faltenbalgausbildung denkbar, wie dies beispielsweise in der US-Patentschrift 2,660,946 gezeigt ist.So that in certain operating conditions of the internal combustion engine 6 , for. B. at low outside temperatures and / or in partial load operation in a ge temperature range of cooling water and / or engine oil control of the cooling air supply by changing an available cooling air passage surface is possible, a bellows 7 is arranged in a suitable place in the housing 4 , the Underside 8 is anchored to the housing base and, depending on the application of control air, can either be almost completely folded together or can extend to the upper boundary wall 9 of the housing 4 . Alternatively, of course, a transversely unfolding movement of the bellows 7 would also be conceivable. Furthermore, a two-part bellows formation would be conceivable, as is shown, for example, in US Pat. No. 2,660,946.

Zum Entfalten des Faltenbalges 7 und damit zum mehr oder weniger voll­ ständigen Verschließen der Kühlluftdurchtrittsfläche im Gehäuse 4 ist an der Unterseite 8 eine Leitung 10 angeschlossen, die über ein zwischengeschaltetes Ventil 12 in eine Luft-Eintrittsöffnung 13 an der Fahrzeugfront im Bereich des vorderen Stoßfängers 14 mündet. Eine weitere an der Faltenbalg-Unterseite 8 angeschlossene Leitung 15 führt über ein Ventil 16 zu einem Unterdruckerzeuger 17, während eine davon abzweigende weitere Leitung 18 über ein wiederum zwischengeschaltetes Ventil 19 zu einer Luft-Austrittsöffnung 20 im vorderen Bereich des Fahrzeugbodens 22 hinführt.To unfold the bellows 7 and thus to close the cooling air passage surface in the housing 4 more or less completely, a line 10 is connected to the underside 8, which line is connected via an interposed valve 12 into an air inlet opening 13 on the vehicle front in the area of the front bumper 14 flows. Another of the bellows bottom 8 connected line 15 via a valve 16 to a vacuum generator 17, while a branching therefrom further line 18 leads via a turn interposed valve 19 to an air outlet opening 20 in the front region of the vehicle floor 22nd

Die beiden Öffnungen 13, 20 sind insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß dort bei in Fahrt sich befindendem Kraftfahrzeug unterschiedliche Luftdrücke vorherrschen. Während im Bereich der Eintrittsöffnung 13 ein Überdruck (Staudruck) herrscht, liegt im Bereich der Austrittsöffnung 20 ein gewisser Unterdruck vor. Diese Drücke werden charakterisiert durch einen (dimensionslosen) Druckbeiwert cp, der sich ergibt ausThe two openings 13 , 20 are particularly characterized in that different air pressures prevail when the motor vehicle is in motion. While there is an overpressure (dynamic pressure) in the area of the inlet opening 13 , there is a certain negative pressure in the area of the outlet opening 20 . These pressures are characterized by a (dimensionless) pressure coefficient c p , which results from

Dabei ist:
p = Luftdruck an der Öffnung 13, 20
p∞ = Umgebungsluftdruck
ρ = Luftdichte
V∞ = Fahrtgeschwindigkeit des KraftfahrzeugesHere is:
p = air pressure at the opening 13 , 20
p∞ = ambient air pressure
ρ = air density
V∞ = travel speed of the motor vehicle

Bei einem Kraftfahrzeug 2 der in Fig. 1 dargestellten Art gilt für den Druck­ beiwert im Bereich der Eintrittsöffnung 13 etwa cp0,8, während im Bereich der Austrittsöffnung 20 der Druckbeiwert etwa bei cp ≅ -0,4 liegt. Da die Fahrzeugkarosserie 21 einschließlich Fahrzeugboden 22 aufgrund der Umströmung eine Reihe von mehr oder weniger stark ausgeprägten Unter- und Überdruckgebieten aufweist, liegt es auf der Hand, daß die Öffnungen 13, 20 auch in anderen Bereichen der Fahrzeugoberfläche angeordnet sein könnten.In a motor vehicle 2 of the type shown in FIG. 1, the pressure coefficient in the area of the inlet opening 13 is approximately c p 0.8, while in the area of the outlet opening 20 the pressure coefficient is approximately c p ≅ -0.4. Since the vehicle body 21 including the vehicle floor 22 has a number of more or less pronounced negative and positive pressure areas due to the flow around, it is obvious that the openings 13 , 20 could also be arranged in other areas of the vehicle surface.

Somit läßt sich im Ergebnis ein mehr oder weniger vollständiges Entfalten bzw. Zusammenfalten des Faltenbalges 7 durch wechselseitiges und aufeinander abgestimmtes Öffnen und Schließen der Ventile 12 und 19 erreichen. Der Unterdruckerzeuger 17 ist für den Fall vorgesehen, daß bei sehr starkem Abbremsen des Kraftfahrzeuges 2 der Unterdruck in der Leitung 18 zu rasch abgebaut wird, so daß ein vollständiges Zusammenfalten des Faltenbalges 7 ggf. nicht mehr gewährleistet werden kann.As a result, a more or less complete unfolding or folding of the bellows 7 can be achieved by mutual and coordinated opening and closing of the valves 12 and 19 . The vacuum generator 17 is provided in the event that the vacuum in the line 18 is released too quickly when the motor vehicle 2 is braked very rapidly, so that a complete folding of the bellows 7 can no longer be guaranteed.

Hier könnte, wie auch im Stand der Technik bekannt, auf unterdruckerzeugende Funktionseinheiten im Fahrzeug 2 zurückgegriffen werden (z. B. Ansaugsystem der Brennkraftmaschine 6).Here, as is also known in the prior art, vacuum-generating functional units in the vehicle 2 could be used (eg intake system of the internal combustion engine 6 ).

Die eigentliche Ansteuerung der Ventile 12, 19 (und ggf. des Unterdruckerzeugers 17) geschieht mittels hier nicht gezeigter Steuereinheit in einer im Stand der Technik bereits bekannten Abhängigkeit zu verschiedenen Randbedingungen. Berücksichtigte Steuergrößen könnten dabei sein: Außentemperatur, Kühlwassertemperatur, Brennkraftmaschi­ nen-Schmieröltemperatur, Fahrtgeschwindigkeit, Schaltzustand einer Fahrzeug-Klimaanlage.The actual actuation of the valves 12 , 19 (and possibly the vacuum generator 17 ) takes place by means of a control unit (not shown here) in a dependence on various boundary conditions that is already known in the prior art. Control variables that are taken into account could include: outside temperature, cooling water temperature, internal combustion engine lubricating oil temperature, driving speed, switching state of a vehicle air conditioning system.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Kühlluftzufuhr bei Kraftfahrzeugkühlern durch Verändern einer Kühlluftdurchtrittsfläche mittels mindestens eines volumenveränderlichen, im Bereich des Kühlers angeordneten, von einem Steuermedium beaufschlagten Körpers, wobei das Steuermedium durch Abgreifen einer anderweitig am Fahrzeug vorhandenen Über- oder Unter­ druckquelle bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bil­ dung der Über- oder Unterdruckquelle ein bei der Umströmung der Fahr­ zeugoberfläche (21, 22) sich einstellender Luftdruck (Druckbeiwert cp) dient und daß der Körper (7) über Leitungen (10, 18) damit verbunden ist.1. A device for controlling the cooling air supply in motor vehicle radiators, by varying a cooling air passage area, characterized by at least one variable volume, arranged in the region of the cooler by a control medium applied body, wherein the control medium by tapping a is provided elsewhere on the vehicle existing positive or negative pressure source characterized That for the formation of the positive or negative pressure source in the flow around the vehicle surface ( 21 , 22 ) is set air pressure (pressure coefficient c p ) and that the body ( 7 ) via lines ( 10 , 18 ) is connected to it. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Versorgungsleitung (10) für den volumenveränderlichen Körper (7) in eine Eintrittsöffnung (13) an der Fahrzeugfront im Bereich eines Stoßfängers (14) mündet, während eine zweite Versorgungsleitung (18) zu einer Austrittsöffnung (20) im vorderen Bereich des Fahrzeugbodens (22) hinführt.2. Device according to claim 1, characterized in that a first supply line ( 10 ) for the volume-variable body ( 7 ) opens into an inlet opening ( 13 ) on the vehicle front in the region of a bumper ( 14 ), while a second supply line ( 18 ) leads to an outlet opening ( 20 ) in the front region of the vehicle floor ( 22 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Versorgungsleitung (15) mit einem weiteren Unterdruckerzeuger (17) in Verbindung steht.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that a third supply line ( 15 ) is connected to a further vacuum generator ( 17 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (10, 15, 18) mit Ventilen (12, 16, 19) versehen sind.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the lines ( 10 , 15 , 18 ) with valves ( 12 , 16 , 19 ) are provided. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der volumenveränderliche Körper ein Faltenbalg (7) ist, der innerhalb eines dem Kühler (3) nachgeschalteten Luftführungs-Gehäuses (4) angeordnet ist.5. Device according to one of claims 1-4, characterized in that the volume-variable body is a bellows ( 7 ) which is arranged within a cooler ( 3 ) downstream air guide housing ( 4 ).
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