DE3839009C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für eine in einem Motorraum angeordnete Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem der Brennkraftmaschine vorgelagerten Kühler und einem der Förderung von Kühlluft durch den Kühler hindurch in den Motorraum dienenden Axial-Radial-Gebläse, wobei das Axial-Radial-Gebläse zwischen Kühler und Brennkraftmaschine in einem Gehäuse angeordnet ist.

Es ist bei brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugen mit Wasserkühlung allgemeiner Stand der Technik, zur Unterstützung der Motorkühlung vor oder hinter dem Wasserkühler ein Gebläse anzuordnen, welches in der Regel als Axialgebläse ausgebildet ist. Der Antrieb des Gebläses erfolgt über einen Elektromotor (z. B. bei quer eingebauter Brennkraftmaschine), kann aber auch direkt durch die Brennkraftmaschine (z. B. bei Längseinbau derselben) bewirkt werden. Zur Ansteuerung des Gebläses dient üblicherweise ein Thermoschalter mit Temperaturfühler im Kühler. Die Ansteuerung kann auch über eine auf die Lufttemperatur hinter dem Kühler reagierende Viskokupplung erfolgen. Aufgrund der im Bereich des (frontal angeordneten) Motorraumes bzw. Motorblocks eines Kraftfahrzeugs herrschenden Gegebenheiten kann jedoch die durch den Kühler geströmte Luft nicht mehr zusätzlich zur Motorraum- bzw. Bauteilkühlung genutzt werden. Die von dem Axialgebläse geförderte Luft streift den Motorblock lediglich. Bei entsprechender Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der dadurch bedingten Anströmverhältnisse (Fahrtwind) bildet sich unterhalb des Motorblockes ein Unterdruck aus, der ein rasches Nach-unten-Wegströmen der durch das Gebläse geförderten Luft bewirkt. Diese für die Motorkühlung nachteiligen Druckverhältnisse am Motorblock werden durch die heute üblichen Frontspoiler noch verstärkt. Die vom Axialgebläse geförderte Kühlluft kommt also in der Praxis mit dem Motorblock kaum in Berührung, wodurch der angestrebte sekundäre Kühleffekt naturgemäß weitgehend entfällt.

Eine Kühlvorrichtung der eingangs bezeichneten Art ist durch die DE-AS 25 40 040 bekannt geworden. Um den Motorraum zu belüften und zu kühlen kommt hier ein Axial-Radial-Gebläse zur Anwendung, welches im Sinne der Kühlstromrichtung vor einem als Ringkühler konzipierten Wasserkühler liegt. Der Ringkühler befindet sich also auf der Druckseite des Gebläses, was eine gezielte Luftführung auf besonders erhitzte Motorpartien (wie z. B. die Auspuffkrümmer) stark erschwert.

Außerdem wird bei der bekannten Kühlvorrichtung nach DE-AS 25 40 040 ein bis auf eine Lufteintritts- und eine Luftaustrittsöffnung vollkommen geschlossener Motorraum vorausgesetzt. Bei Kraftfahrzeugen herkömmlicher Bauart, vornehmlich bei Personenkraftwagen, ist es aber üblich, den Motorraum nach unten offen zu lassen oder ihn allenfalls teilweise durch eine motorferne Motorraumabdeckung aus Geräuschgründen abzuschotten. Bei einer derartigen Motorraumkonzeption wäre die Kühlvorrichtung nach DE-AS 25 40 040 wenig wirksam, zumal der durch sie bewirkte Luftaustausch hinsichtlich der Durchströmrichtung eher zufällig ist und nur durch die Druckunterschiede zwischen Lufteintritts- und -austrittsöffnung hervorgerufen wird.

Weitere Nachteile der bekannten Kühlvorrichtung nach DE-AS 25 40 040 sind darin zu sehen, daß ein Teil der Abluft direkt nach außen geht und daß die Kühlung nur bei laufendem Ventilator funktioniert.

Aus der DE-OS 20 62 765 ist eine Einrichtung zur Kühlung von Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen Gebläse bekannt, welches zwischen Kühler und Brennkraftmaschine angeordnet ist.

Das halbaxiale Gebläse mit einer sich zum Motor hin vergrößernden konischen Nabe läuft in einem am Kühler bzw. Kühlerträger befestigten äußeren Mantelring. Eine gezielte Kühlung von wärmekritischen Partien der Brennkraftmaschine ist damit nicht möglich.

Aus der DE-OS 23 62 014 ist ein Kühlluftgebläse für einen luftgekühlten Boxermotor bekannt, bei dem das Gebläse in Trommelläuferbauart mit einem mit vorwärts gekrümmten Schaufeln versehenen Laufrad in einem Spiralgehäuse umläuft, das zwei jeweils einer Motorseite angeordnete, diffusorartig sich erweiternde Anschlußstutzen aufweist.

Ferner ist aus der DE-OS 37 22 105 eine Kühlanordnung für Verbrennungsmotoren bekannt, die einen flachen Kühler und einen axialen Lüfter einschließt. Hinter dem Lüfter ist ein Ablenkblech angeordnet, das eine Wand im Weg des axialen Luftstromes auf der Druckseite des Lüfters bildet und den Luftstrom in eine im wesentlichen radiale Richtung ablenkt, indem das Ablenkblech die Form einer Spirale aufweist und zumindest einen im wesentlichen tangential gerichteten Auslaßkanal besitzt. Zwischen dem Gebläserad und den tangential gerichteten Auslaßkanälen des Ablenkbleches ist keine die gesamte Peripherie des Ablenkblechs umgebende in die Umwandung des Gebläserades integrierte Ummantelung vorhanden, so daß Teilluftströme nicht abgelenkt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gezielte und wirksame Kühlung des Motorblockes, vornehmlich dessen besonders temperaturgefährdeter und hoch erhitzter Bereiche, zu ermöglichen, bei der die gesamte vom Gebläse geförderte Kühlluft verwendbar ist und welche auch bei den üblichen, durch beengte Platzverhältnisse gekennzeichneten und nach unten offenen Motorräumen heutiger Frontmotorfahrzeuge ihre volle Wirkung entfaltet.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Kühlvorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung dadurch gelöst, daß sich an die untere Hälfte des Gehäuses des Axial-Radial-Gebläses ein Luftsammelgehäuse mit in den oberen Bereich des Motorraumes gerichtetem Luftauslaß anschließt, welches spiralförmig ausgebildet ist und in Drehrichtung stetig vergrößernde Querschnitte aufweist.

Durch die DE-OS 18 04 607 ist es zwar an sich bekannt, den Kühler auf der Saugseite des Gebläses, d.h. das Gebläse zwischen Kühler und Brennkraftmaschine, anzuordnen. Jedoch wird bei dieser bekannten, aber gattungsfremden Kühlvorrich­ tung eine Teilmenge der Kühlerabluft vom Kühlgebläse durch den Maschinenraum hindurch angesaugt. Die Kühlvorrichtung nach DE-OS 18 04 607 vermag daher die der vorliegenden An­ meldung gestellte spezielle Aufgabe in keiner Weise zu lösen.

Durch die Erfindung wird eine Überhitzung von temperatur­ empfindlichen Teilen, insbesondere im oberen und hinteren Motorraumbereich, wirksam vermieden, weil nicht nur die im oberen Teil des Gebläses, sondern auch die in der unteren Hälf­ te desselben geförderte Kühlluft komplett zur Motorblock- und Bauteilkühlung herangezogen wird. Durch das erfindungsgemäße Luftsammelgehäuse wird hierbei vorteilhafterweise ein geziel­ tes Anblasen der wärmeintensiven Motorpartien ermöglicht.

Vorteilhaft wirkt sich hierbei auch die Verwendung eines Axial-Radial-Gebläses (anstelle des üblichen Axialgebläses) und dessen Anordnung zwischen Kühler und Brennkraftmaschine (d. h. Kühleranordnung auf der Saugseite des Gebläses) aus. Denn ein Axial-Radial-Gebläse ist - im Gegensatz zu einem Axialgebläse - auch für höhere Druckdifferenzen geeignet, so daß die bei Axialgebläsen gegebene Beschränkung hinsicht­ lich Gesamtluftwiderstand der Fahrzeugfront, des Kühlerkernes und der Verblockung durch den vollgepackten Motorraum entfällt. Auch wird durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung eine, wenn auch geringe, wirksame Motorblockbelüftung und -kühlung durch die Stauluft (d.h. durch den Fahrtwind bei in Bewegung befind­ lichem Fahrzeug) gewährleistet. Wenn die Kühlwassertemperatur einen vorgegebenen noch zulässigen Wert übersteigt, d.h. wenn die Fahrgeschwindigkeit allein für eine wirksame Kühlung nicht mehr ausreicht und/oder über längere Betriebsdauer maximale Mo­ torleistung verlangt wird, schaltet sich das Gebläse ein und sorgt neben einer verstärkten Kühlwasserkühlung für die Zwangs­ kühlung von Motorraum und temperaturgefährdeten Bauteilen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Luftsammelgehäuse an die untere Hälfte des Axial- Radial-Gebläses angeschlossen und spiralförmig ausgebildet ist und einen sich in Drehrichtung des Axial-Radial-Gebläses kontinuierlich vergrößernden Querschnitt aufweist.

Diese Ausführungsform trägt dem Umstand im Sinne eines möglichst geringen Bauaufwandes Rechnung, daß die im oberen Bereich des Axial-Radial-Gebläses geförderte Luft ohnehin auf die Motor­ blockoberfläche gelangt, so daß es dort einer speziellen Luft­ führung nicht unbedingt bedarf. Dagegen wird die in der unteren Hälfte des Axial-Radial-Gebläses geförderte, ansonsten ohne Kühlwirkung nach unten wegströmende Abluft des Gebläses durch das erfindungsgemäße Luftsammelgehäuse voll erfaßt und gezielt auf die temperaturintensiven Motorblockpartien gerichtet.

Da die Auspuffkrümmer eine besonderes intensive Wärmequelle für die im Motorraum entstehende Temperaturbelastung darstel­ len, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, den Luftauslaß des Luftsammelgehäuses auf den bzw. die Aus­ puffkrümmer der Brennkraftmaschine zu richten.

In der Zeichnung ist ein nachstehend näher erläutertes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 - schematisch - einen vertikalen Längsschnitt durch den Vorderbau eines Personenkraftwagens,

Fig. 2 ein Gebläse zur Motorkühlung und -belüftung, in Fron­ talansicht (Pfeilrichtung A in Fig. 3)

Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie III-III in Fig. 2, und

Fig. 4 Kühler und Gebläse nach Fig. 1 bis 3, in perspektivischer Darstellung, schräg vom Inneren des Motorraumes aus betrachtet.

In Fig. 1 bezeichnet 10 den Fahrgastraum, 11 den Motorraum und 12 die Windschutzscheibe eines Personenkraftwagens. Fahrgast­ raum 10 und Motorraum 11 sind durch eine Spritzwand 13, an deren oberem Ende ein sogenannter Wasserkasten 14 ausgebildet ist, räumlich voneinander getrennt. Das Fahrzeug wird von einer im Motorraum 11 quer angeordneten Brennkraftmaschine 15, an die ein kombiniertes Schalt-/Ausgleichsgetriebe 16 angeflanscht ist, angetrieben. Es handelt sich also um einen Personenkraftwagen mit Frontantrieb. Eines der beiden angetriebenen Vorderräder ist gestrichelt angedeutet und mit 17 bezeichnet. Oberhalb der Brennkraftmaschine 15 ist ein Luftansaugrohr 18 mit anschließen­ dem Luftfilter 19 erkennbar. Ein Auspuffkrümmer ist mit 20 be­ ziffert.

Der Motorraum 11 ist - wie üblich - von einer Motorraumhaube 21 überdeckt. Den vorderen Abschluß des Motorraums 11 bildet ein Kühlergrill 22, hinter dem ein kühlwasserdurchströmter Kühler 23 angeordnet ist. Im Betriebszustand des Fahrzeugs wird dieses, wie durch Pfeile 24-27 angedeutet, vom Fahrtwind angeströmt. Ein Teil der auf die Fahrzeugfront auftreffenden Luft durch­ strömt den Kühlergrill 22, wie Pfeile 28, 29 und 30 deutlich machen, und gelangt so auf die Kühllamellen des Wasserkühlers 23, wo sie die Kühlung der vom Motor erhitzten Kühlflüssigkeit bewirkt.

Zwischen Kühler 23 und Brennkraftmaschine 15 ist ein insgesamt mit 31 bezeichnetes Axial-Radial-Gebläse angeordnet, welches aus Fig. 2 und 3 (in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung) in seinen Einzelheiten hervorgeht. Das Axial-Radial-Gebläse 31 hat allgemein die Aufgabe, für eine Intensivierung der Luft­ strömung 28-30 und damit der Kühlleistung des Kühlers 23 zu sorgen, und zwar vornehmlich bei hohen Außentemperaturen und/oder dann, wenn sich das Fahrzeug nur mit geringer Geschwindigkeit fortbewegt oder im Stillstand befindet. Außerdem dient das Axial-Radial-Gebläse 31 dem Ziel, die zur Rückkühlung des Kühlwassers eingesetzte Luft nach Durchströmen der Kühler­ lamellen ein weiteres Mal zu Kühlzwecken zu verwenden, und zwar zur Kühlung des Motorblockes der Brennkraftmaschine 15, und/oder zur Kühlung von thermisch besonders stark belasteten Bereichen bzw. Bauteilen, wie z.B. dem Auspuffkrümmer 20.

Aufbau und Funktionsweise des Axial-Radial-Gebläses 31 sind im einzelnen insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich. So weist das Axial-Radial-Gebläse 31 ein Gehäuse 32 auf, innerhalb des­ sen ein Läufer 33 mit im wesentlichen radial angeordneten Schaufeln 34 drehbar gelagert ist. Die Drehrichtung ist je­ weils durch einen Pfeil 35 kenntlich gemacht. Durch das sich drehende Axial-Radial-Gebläse 31 wird die (vom Kühler 23 kom­ mende) Luft in Pfeilrichtung 36 (Fig. 3) angesaugt bzw. ge­ fördert. Wie Fig. 2 und 3 des weiteren erkennen lassen, ist an das Axial-Radial-Gebläse 31, im unteren Bereich der Druck­ seite desselben, ein Luftsammelgehäuse 37 angeschlossen, welches spiralförmig ausgebildet ist und sich in Drehrichtung 35 (vgl. Fig. 2) stetig vergrößernde Querschnitte aufweist. In Fig. 2 und 3 sind beispielsweise drei in etwa gleichen Abständen voneinander liegende Querschnitte herausgegriffen und mit I, II und III beziffert worden. Bei dem Querschnitt I handelt es sich um den Minimalquerschnitt am Eingang 38 des Luftsammel­ gehäuses 37, während II den Maximalquerschnitt am Austritt 39 des Luftsammelgehäuses 37 kennzeichnet. Die Förderrichtung der Luft innerhalb des Luftsammelgehäuses 37 ist durch Pfeile 40-42 verdeutlicht.

Im oberen Bereich des Axial-Radial-Gebläses 31 bedarf es keines Luftsammelgehäuses auf der Druckseite. Die geförderte Luft gelangt hier ohnehin in den oberen Bereich des Motorraums 11 (vgl. Pfeil 43 in Fig. 1). Durch die im vorstehenden be­ schriebene Anordnung und Ausbildung des Luftsammelgehäuses 37 gelangt aber auch die in der unteren Hälfte des Axial-Radial- Gebläses 31 geförderte Luft in den oberen Bereich des Motor­ raums 11, etwa so, wie dies in Fig. 1 durch Pfeile 43-46 kenntlich gemacht ist.

Es gelingt somit, die gesamte vom Axial-Radial-Gebläse 31 geförderte Luftmenge zu Kühlzwecken bezüglich des Motorblockes der Brennkraftmaschine 15 bzw. thermisch besonders belasteter Aggregate derselben nutzbar zu machen. So ist es z.B. ohne weiteres möglich, den Luftauslaß 39 des Luftsammelgehäuses 37 gezielt auf die eine Hauptwärmequelle innerhalb des Motor­ raumes 11 darstellenden Auspuffkrümmer zu richten.

Die Temperatur- und Strömungsverhältnisse im Bereich des Motorraumes 11 mögen durch das nachstehende Zahlenbeispiel deutlich werden:

Lufteintrittstemperatur vor dem Kühler 23: ca. 30°C.
Luftaustrittstemperatur hinter dem Kühler 23: ca. 70°C.
Luftvolumenstrom durch den Kühler 23: ca. 20 Kubikmeter pro Minute.
Temperatur gefährdeter Bauteile im Motorraum 11: ca.130°C.

Claims (2)

1. Kühlvorrichtung für eine in einem Motorraum angeordnete Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem der Brennkraftmaschine vorgelagerten Kühler und einem der Förderung von Kühlluft durch den Kühler hindurch in den Motorraum dienenden Axial-Radial-Gebläse, wobei das Axial-Radial-Gebläse (31) zwischen Kühler (23) und Brennkraftmaschine (15) in einem Gehäuse (32) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die untere Hälfte des Gehäuses (32) des Axial-Radial-Gebläses (31) ein Luftsammelgehäuse (37) mit in den oberen Bereich des Motorraumes (11) gerichtetem Luftauslaß (39) anschließt, welches spiralförmig ausgebildet ist und in Drehrichtung (35) stetig vergrößernde Querschnitte auf­ weist.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftauslaß (39) des Luftsammelgehäuses (37) auf den bzw. die Auspuffkrümmer (20) der Brennkraftmaschine (15) bzw. über den Motor hinweg gerichtet ist.