Kraftfahrzeug mit linear geregeltem Motorgebläse

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (1) mit einem Wasserkreislauf (5,6,7) zum Kühlen seines Verbrennungsmotors (2), wobei der Wasserkreislauf ein elektrisch betriebenes Motorgebläse (5) umfasst und dem Motorgebläse ein Linearregler (8) zugeordnet ist, der thermisch an den Wasserkreislauf angekoppelt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Pkw, mit einem Motorgebläse zum Kühlen eines Verbrennungsmotors. Die Spannung des Motorgebläses wird hierbei von einem gekühlten Linearregler geregelt.

[0002] Der Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs wird von einem Wasserkreislauf gekühlt, zu dem ein Motorgebläse gehört. Das Motorgebläse wird bei laufendem Motor entweder elektrisch oder mechanisch angetrieben. Beim Abstellen des Motors gibt es im Regelfall bei entsprechender Motortemperatur einen Nachlauf des dann elektrisch betriebenen Motorgebläses.

[0003] Das Motorgebläse besitzt einen Elektromotor, dessen Leistung meist stufenweise regelbar ist. In der Praxis erfolgt die Leistungsregelung mit parallelen oder seriellen Schaltern oder Relais. Bei Fahrzeugen der Oberklasse kennt man auch eine stufenlose Regelung mit Reglern auf Basis der Pulsweitenmodulation, den so genannten PWM-Reglern. Die PWM-Regler funktionieren demgemäß im Motorraum mit seinen häufig recht hohen Temperaturen.

[0004] Die US 2003/0058617 A1 beschreibt einen Linearregler für die Drehzahlregelung des Gebläses einer Klimaanlage in einem Pkw. Da die Temperaturen im Fahrzeuginnenraum im Allgemeinen deutlich moderater sind als im Motorraum, genügt es bei der US 2003/0058617 A1, dass der Linearregler zu seiner Kühlung in den Luftstrom der Klimaanlage platziert wird, und hierbei zum Beispiel auch dicht an den Rotorblättern des Gebläses. Ähnliche Anwendungen des Linearreglers für Klimaanlagen offenbaren auch die US 2005/02642253 sowie die EP 1475884 A2.

[0005] Es ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem stufenlos regelbaren Motorgebläse bereitzustellen, dessen Regelung eine gute elektromagnetische Verträglichkeit bei geringen Kosten bietet.

[0006] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und weitere Ausführungsformen ergeben sich mit den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.

[0007] In einer ersten Ausführungsform wird ein Kraftfahrzeug mit einem Wasserkreislauf zum Kühlen seines Verbrennungsmotors vorgeschlagen. Der Wasserkreislauf umfasst ein elektrisch betriebenes Motorgebläse, dem ein Linearregler zugeordnet ist, d. h., die Spannung des Motorgebläses wird vom Linearregler geregelt. Der Linearregler ist thermisch an den Wasserkreislauf angekoppelt.

[0008] Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht dank des Linearreglers eine stufenlose Regelung des Motorgebläses. Durch die stufenlose Regelbarkeit ergibt sich zunächst eine minimale Geräuschentwicklung bei minimaler Belastung der Batterie. Gegenüber einer Regelung mit Relais ergibt sich eine größere Zuverlässigkeit durch weniger elektrische Verbindungen, weniger Kabeln und durch das Vorhandensein eines Überhitzungsschutzes weniger Ausfälle bei geringerer Brandgefahr. Auch führt der Einsatz eines Linearreglers anstelle von Relais zu einem etwa um 50 % reduzierten Gewicht bei einem mindestens 80 % geringeren Platzbedarf bei weniger als der Hälfte des Preises. Weiterhin fallen die Montagekosten geringer aus und ist eine Diagnose im Fehlerfall realisierbar.

[0009] Gegenüber PWM-Reglern hat der Linearregler eine deutlich bessere elektromagnetische Verträglichkeit, da Erstere nachteiligerweise mit 20 kHz getaktet sind. Der PWM-Regler erfordert daher umfangreiche Maßnahmen zur Gewährleistung der elektromagnetischen Verträglichkeit, die den PWM-Regler zu einer Komponente macht, die heutzutage ca. dreimal so teuer ist wie ein Linearregler. Die Lösung erlaubt erstmals eine stufenlose Regelung des Motorgebläses bei Klein- und Mittelklassefahrzeugen zu akzeptablen Preisen, erfordert jedoch im Gegenzug einen Eingriff in das komplexe Kühlsystem des Verbrennungsmotors durch Abführen der Verlustleistung des Linearreglers an den Wasserkreislauf.

[0010] In einer zweiten Ausführungsform steht der Linearregler in thermischen Kontakt mit einer Wasserleitung des Wasserkreislaufs. Dies ermöglicht es, beim Design des Fahrzeugs eine Position des Linearreglers dicht am Motorgebläse zu wählen, um darüber den Verkabelungsaufwand zu verringern.

[0011] In einer dritten Ausführungsform hat die Wasserleitung eine Ausnehmung, in die der Linearregler oder ein dem Linearregler zugeordneter Kühlblock teilweise eingelassen ist. Die Wasserleitung besteht beispielsweise aus Aluminiumdruckguss, in dessen Ausnehmung der Linearregler oder sein Kühlblock eingelassen und entsprechend abgedichtet wird. Damit wird der Linearregler thermisch an die Kühlflüssigkeit des Wasserkreislaufs angekoppelt, was effizienter ist als eine Kühlung über das Medium Luft.

[0012] In einer weiteren Ausführungsform steht der Linearregler in thermischen Kontakt mit einem Kühler, der dem Wasserkreislauf zugeordnet ist und der Kühlflüssigkeit beinhaltet. Der Linearregler kann hierfür direkt auf dem (Wasser-) Kühler aufliegen.

[0013] In einer weiteren Ausführungsform ist der Linearregler im Luftstrom des Motorgebläses angeordnet. Es wird insofern eine Luftkühlung vorgenommen, wobei der Eingriff in den genannten Wasserkühlkreislauf minimal ist.

[0014] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Wasserkühler, der zur lösbaren Verbindung mit einem Linearregler ausgebildet ist, wobei der Linearregler der Regelung des Motorgebläses dient. Der Wasserkühler kann insofern vorbereitet sein, dass der Linearregler in den Wasserkühler eingelassen oder über eine Clip-Verbindung mit diesem befestigt wird. Hierdurch wird die Montage der Komponenten im Motorraum einfacher, wird Montagezeit eingespart, lassen sich die Komponenten kompakter anordnen und ergibt sich dadurch eine größere Freiheit bei der Entwicklung eines neuen Fahrzeugs.

[0015] Eine Ausführungsform des Wasserkühlers weist einen lösbar mit ihm verbundenen Linearregler auf. Bei dieser Einheit Wasserkühler/Linearregler ist das Maß an Vormontage noch größer und die dadurch erzielte Preisersparnis ebenfalls. Der Linearregler kann auf einen der seitlichen Kühlmittelendtanks des Wasserkühlers montiert werden. Wegen der niedrigeren Temperaturen des Kühlmittels wird hierbei bevorzugt der kühlmittelaustrittsseitige Endtank gewählt.

[0016] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein CRFM-Modul mit einem Motorgebläse und einem Wasserkühler wie oben beschrieben. Auch hier ergibt sich durch die vorgenommene Funktionsintegration ein geringerer Platzbedarf für die Komponenten im Motorraum mit einer größeren Freiheit bei der Entwicklung eines neuen Fahrzeugs.

[0017] Weitere Merkmale und Vorteile der beanspruchten Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erkennbar, die nachfolgend als nicht beschränkende Beispiele angegeben sind. Hierbei soll die Benutzung von Bezugszeichen in den Figuren nicht dahingehend verstanden werden, dass die Bezugszeichen den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung einschränken sollen. Es zeigen:

Fig. 1

ein Kraftfahrzeug in der Draufsicht;

Fig. 2

einen Wasserkühler in der Seitenansicht,

Fig. 3

eine Wasserleitung für den Wasserkreislauf mit eingelassenem Linearregler.

[0018] Bei den Figuren, die allgemein mit gleichen Bezugszeichen gleiche Gegenstände bezeichnen, zeigt Figur 1 ein Kraftfahrzeug 1 in der Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 besitzt einen Verbrennungsmotor 2, vor dem der Wasserkühler 3 und der Klimakondensator 4 angeordnet sind. Für den Kühlernachlauf nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs 1 ist ein Motorgebläse 5 vorgesehen.

[0019] Wasserkühler 3, Klimakondensator 4 und Motorgebläse 5 können einzelne Komponenten für die separaten Kühlkreisläufe sein, oder aber Bestandteile eines CRFM-Moduls (englisch: condenser radiator fan module) 6 sein, wie es die gestrichelte Linie andeutet. Das CRFM-Modul 6 kühlt den Verbrennungsmotor 2 auf bekannte Weise über die Wasserleitung 7 mit Kühlflüssigkeit.

[0020] In die Wasserleitung 7 ist ein Linearregler 8 eingelassen. Der Linearregler 8 ist über eine elektrische Leitung 9 mit dem CRFM-Modul 6 verbunden und regelt dessen Lüfter bzw. Motorgebläse 5 stufenlos. Hierdurch wird mit geringen Kosten und EMV-verträglich das Lüftergeräusch beim Nachlauf und auch die Belastung der Batterie (nicht gezeigt) auf ein Minimum reduziert. Dies gelingt trotz der mitunter hohen Temperaturen im Motorraum mit dem Linearregler 8, der von der Kühlflüssigkeit im Wasserkreislauf ausreichend gekühlt werden kann.

[0021] Figur 2 zeigt einen Wasserkühler 3, auf einen Endtank 12, 13 ein Linearregler 8 festgeschraubt ist. Da der Kühlmitteleintritt 13 in Figur 2 rechts und der Kühlmittelauslass 14 rechts ist, wird hierzu wegen der niedrigeren Temperaturen der kühlmittelaustrittsseitige Endtank 12 gewählt. Der Wasserkühler besitzt eine auf die Abmessungen des Linearreglers 8 abgestimmte Vertiefung (nicht gezeigt), die den Linearregler teilweise aufnimmt. Der Wasserkühler 3 kann Teil des CRFM-Moduls 6 der Figur 2 sein.

[0022] Figur 3 zeigt die Wasserleitung 7 für den Wasserkreislauf für den Verbrennungsmotor 2. Diese besitzt eine Ausnehmung 10, in die der Kühlblock 11 des Linearreglers 8 eingelassen ist, damit er direkt von Kühlflüssigkeit des Wasserkreislaufs umströmt wird.

[0023] Obwohl vorstehend eine konkrete Ausführungsform beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass die Beschreibung dieser Ausführungsform nicht zum Zweck hat, die Erfindung in der angegebenen Form zu beschränken. Die Erfindung soll vielmehr alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen umfassen, die in den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung fallen.

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

[0024] 

01

Kraftfahrzeug

02

Verbrennungsmotor

03

Wasserkühler

04

Klimakondensator

05

Motorgebläse

06

CRFM-Modul

07

Wasserleitung

08

Linearregler

09

Leitung

10

Ausnehmung

11

Kühlblock

12

Endtank

13

Kühlmitteleinlass

14

Kühlmittelauslass

Ansprüche

1. Kraftfahrzeug (1) mit einem Wasserkreislauf (5, 6, 7) zum Kühlen seines Verbrennungsmotors (2), wobei der Wasserkreislauf ein elektrisch betriebenes Motorgebläse (5) umfasst und dem Motorgebläse ein Linearregler (8) zugeordnet ist, der thermisch an den Wasserkreislauf angekoppelt ist.

2. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Linearregler in thermischen Kontakt mit einer Wasserleitung (7) des Wasserkreislaufs steht.

3. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Wasserleitung eine Ausnehmung (10) hat, in die der Linearregler oder ein dem Linearregler zugeordneter Kühlblock (11) teilweise eingelassen ist.

4. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Linearregler in thermischen Kontakt mit einem Wasserkühler (3) steht, der dem Wasserkreislauf zugeordnet ist.

5. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Linearregler im Luftstrom des Motorgebläses (5) angeordnet ist.

6. Wasserkühler (3) für einen Wasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs, ausgebildet zur lösbaren Verbindung mit einem Linearregler (8) zur Regelung eines Motorgebläses (5).

7. Wasserkühler nach Anspruch 6, aufweisend einen lösbar mit ihm verbundenen Linearregler.

8. CRFM-Modul (6), umfassend ein Motorgebläse (5) und einen Wasserkühler nach Anspruch 6 oder 7.

Zeichnung