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Die Erfindung betrifft eine Fahrtwindanlage zum Erzeugen eines künstlichen Fahrtwinds zur Kühlluftanströmung der Kühlermaske, der Reifen und des Antriebsstrangs im Unterbodenbereich um die Temperaturkonditionierung des Kraftfahrzeugs weitgehend ähnlich einer Straßenfahrt zu realisieren, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrtwindanlagen bekannt, mittels welchen die Temperaturkonditionierung eines Kraftfahrzeugbauteils beziehungsweise eines gesamten Kraftfahrzeugs gemessen werden kann. Diese Fahrtwindanlagen sind auch als Windkanäle bekannt. Diese Windkanäle sind oftmals sehr groß ausgestaltet und nur eingeschränkt flexibel bezüglich der Anordnung von unterschiedlichen Kraftfahrzeugbauteilen innerhalb des Windkanals.
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Ferner offenbart die
JP 5844310 B2 einen offenen Windkanal mit kreisförmigem Strom, mit dem eine ausreichende Windkanalleistung sichergestellt werden kann.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2011 054 434 A1 eine Anordnung für einen Windkanal mit einer Windkanaldüse, welche einen Einlassquerschnitt und einen sich von dem Einlassquerschnitt unterscheidenden Auslassquerschnitt aufweist, wobei sich der Einlassquerschnitt mittels eines Übergangsabschnitts bis auf den Auslassquerschnitt verjüngt, und ein Düsenlaufband, welches zumindest abschnittsweise in der Windkanaldüse angeordnet ist, wobei das Düsenlaufband zumindest abschnittsweise den Übergangsabschnitt der Windkanaldüse ausbildet.
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Aus der
DE 10 2009 020 601 A1 ist ein Freistrahl-Rollenprüfstand für ein Kraftfahrzeug mit einem das Fahrzeug frontseitig einer simulierten Fahrgeschwindigkeit entsprechend mit einem Freiluftstrahl beaufschlagenden Fahrtwindgebläse und mit einem im Heckbereich des Fahrzeugs angeordneten Absauggebläse bekannt. Der frontseitige Strömungsschirm ist hierbei auswechselbar am Fahrtwindgebläse angeordnet, um so den Rollenprüfstand problemlos auf je nach Fahrzeugkontur unterschiedlich geformte Strömungsschirme umrüsten zu können. Ferner kann der Strömungsschirm zur feinfühligen Steuerung des Luftstroms mit zumindest einer verstellbaren Leitschaufel versehen sein.
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Die
DE 10 2016 225 277 A1 zeigt einen Windkanal mit einer im Bereich einer Fahrzeugfront angeordneten Luftaustrittsdüse und einem im Bereich des Fahrzeughecks angeordneten Strömungskollektors, wobei zwischen dem Fahrzeugheck und dem Strömungskollektor ein variierbares Luftlenkmittel angeordnet ist. Das Luftlenkmittel dient zum Einstellen beziehungsweise Verändern der Luftströmung an der Fahrzeugfront, einem Unterboden und/oder am Fahrzeugheck.
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Aus der
DE 299 03 255 U1 ist schließlich ein Windkanal, insbesondere für Schienenfahrzeuge bekannt, bei dem die Luft zwangsweise im Kreislauf geführt ist. Durch bewegliche Eckumlenkelemente und bewegliche Trennwände kann ein Umbau, insbesondere einer Unterteilung des Windkanals in Teilstrecken besonders rasch und effizient erfolgen. Derartige Eckumlenkelemente dienen dazu, um eine gerade Einfahrt des Schienenfahrzeugs in den Windkanal zu ermöglichen, wobei hierzu die Eckumlenkelemente aus und in dem Bereich über den Schienen bewegt werden müssen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrtwindanlage sowie ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen vereinfacht eine straßenähnliche Kraftfahrzeugströmung zur Kraftfahrzeugkühlung/-temperierung realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Fahrtwindanlage gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Fahrtwindanlage zur Erzeugung eines künstlichen Fahrtwinds zur Kühlluftanströmung der kühlungsrelevanten Kraftfahrzeugkomponenten, mit einer Fahrtwinderzeugungseinrichtung zum Erzeugen des künstlichen Fahrtwinds, und mit einer Ablufteinrichtung zum Abführen des erzeugten Fahrtwinds hinter dem Kraftfahrzeugbauteil.
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Es ist vorgesehen, dass die Ablufteinrichtung kaminartig ausgebildet ist und der abgeführte Fahrtwind als Abluft zum Erzeugen des Fahrtwinds der Fahrtwinderzeugungseinrichtung zurückgeführt ist.
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Dadurch ist es ermöglicht, dass vereinfacht insbesondere durch den Kamineffekt, das Kraftfahrzeugbauteil bezüglich der Kühlluftanforderung umströmt werden kann. Insbesondere können dadurch komplizierte Ablufteinrichtungen entfallen. Des Weiteren ist es dadurch ermöglicht, dass die abgeführte Abluft wiederum als Grundlage zur Erzeugung des Fahrtwinds genutzt werden kann. Somit entsteht ein Kreislauf während der Erzeugung des Fahrtwinds. Dies ist energiesparend und hoch flexibel einsetzbar.
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Insbesondere kann im nachfolgenden Ausführungsbeispiel das Kraftfahrzeugbauteil auch ein Kraftfahrzeug sein. Mit anderen Worten kann ein Kraftfahrzeug innerhalb der Fahrtwindanlage angeordnet werden, und eine Luftströmung des Kraftfahrzeugs kann realisiert werden.
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Die kaminartige Ablufteinrichtung ist durch ein geschlossenes erstes Tor, welches zusätzlich die Fahrtwindanlage räumlich von einer Umgebung trennt, und einem halbgeschlossenen zweiten Tor, welches räumlich vor dem ersten Tor angeordnet ist, gebildet.
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Weiterhin wird der erzeugte Fahrtwind mit der kaminartigen Ablufteinrichtung über eine Decke der Fahrtwindanlage abgeführt und der Fahrtwinderzeugungseinrichtung zurückgeführt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Fahrtwinderzeugungseinrichtung als adaptive Fahrtwinderzeugungseinrichtung ausgebildet.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Fahrtwindanströmungseinrichtung als schwenkbare Fahrtwinderzeugungseinrichtung ausgebildet ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Fahrtwindanlage sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens anzusehen. Die Fahrtwindanlage weist dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder einer vorteilhaften Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Fahrtwindanlage.
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In der Figur sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Figur zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform einer Fahrtwindanlage 10. Die Fahrtwindanlage 10 ist zur Erzeugung eines künstlichen Fahrtwinds 12 ausgebildet, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere durch die Pfeile dargestellt ist. Mittels des Fahrtwinds 12 kann insbesondere eine Temperaturkonditionierung für zumindest ein Kraftfahrzeugbauteil, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kraftfahrzeug 14 ausgebildet ist, geprüft werden. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Fahrtwindanlage 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Fahrtwindanlage 10 zum Prüfen der Temperaturkonditionierung des Kraftfahrzeugs 14. Die Fahrtwindanlage 10 weist eine Fahrtwinderzeugungseinrichtung 16 auf, welche zum Erzeugen des künstlichen Fahrtwinds 12 ausgebildet ist. Ferner weist die Fahrtwindanlage 10 eine Ablageeinrichtung 34 auf, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere als Prüfstand ausgebildet ist. Auf der Ablageeinrichtung 34 kann das Kraftfahrzeugbauteil abgelegt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kraftfahrzeug 14 somit auf dem Prüfstand angeordnet. Ferner weist die Fahrtwindanlage 10 eine Ablufteinrichtung 18 zum Abführen des erzeugten Fahrtwinds 12 hinter dem Kraftfahrzeugbauteil auf.
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Es ist vorgesehen, dass die Ablufteinrichtung 18 kaminartig ausgebildet ist und der abgeführte Fahrtwind 12 als Abluft zum Erzeugen des Fahrtwinds 12 der Fahrtwinderzeugungseinrichtung 16 zurückgeführt ist.
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Insbesondere zeigt die Figur, dass die kaminartige Ablufteinrichtung 18 durch ein geschlossenes erstes Tor 20, welches zusätzlich die Fahrtwindanlage 10 räumlich von einer Umgebung 22 trennt, und einem halbgeschlossenen zweiten Tor 24, welches räumlich vor dem ersten Tor 20 angeordnet ist, gebildet ist. Insbesondere ist durch diese Ausgestaltungsform des geschlossenen ersten Tors 20 und des halbgeschlossenen zweiten Tors 24 ein Kamineffekt erzeugt.
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Ferner zeigt die Figur, dass der erzeugte Fahrtwind 12 mittels der kaminartigen Ablufteinrichtung 18 über eine Decke 26 der Fahrtwindanlage 10 abgeführt ist und der Fahrtwinderzeugungseinrichtung 16 zurückgeführt ist. Insbesondere zeigt die Figur somit, dass sich das Kraftfahrzeug 14 in einem Prüfraum 28 befindet, in welchen der Fahrtwind 12 eingeblasen wird und der Fahrtwind 12 mittels der kaminartigen Ablufteinrichtung 18 abgeführt wird. Der Prüfraum 28 ist wiederum durch das Deckenelement also der Decke 26 räumlich getrennt zur Fahrtwinderzeugungseinrichtung 16, welche sich insbesondere über der Decke 26 im folgenden Ausführungsbeispiel befindet.
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Insbesondere ist somit unter folgendem Ausführungsbeispiel zu verstehen, dass bei der Fahrtwindanlage 10 die zugeführte Luft, respektive der Fahrtwind 12, neben dem Abgas von einer entsprechenden Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs 14 auch wieder abgeführt werden muss. Durch die vorgeschlagene Fahrtwindanlage 10 kann eine ovale Fahrtwindführung realisiert werden, ohne Umlenkungen. Hierzu werden bereits vorhandene Elemente, insbesondere das erste Tor 20, und seitliche Führungen dazu genutzt, um die ovale Umlenkung durchzuführen. Hierzu wird zusätzlich das halbhohe zweite Tor 24 eingeführt, so dass ein Kamineffekt erzeugt wird, der den Fahrtwind 12 in genau diesem Oval hoch effizient führt und hierbei mit geringem Mitteleinsatz umgesetzt werden kann. Dies dafür erforderliche halbhohe zweite Tor 24 wird automatisiert durch die Prüfstandbedienung geschlossen und geöffnet. Im Ruhezustand ist damit das zweite Tor 24 im Luftkanal eingerollt, und das zweite Tor 24 ist durchfahrbar für Kraftfahrzeuge, insbesondere dem Kraftfahrzeug 14. Mit Beginn der Messung schließt sich das zweite Tor 24, der Kamin entsteht, und an der Stelle, an dem das zweite Tor 24 eingerollt war, ist nun ein offener Kanal, da die Torelemente nun die Kaminvorderseite bilden. Der erforderliche Bauraum für das zweite Tor 24 und der Abluftkanal sind damit doppelt nutzbar. Dadurch entfällt, im Gegensatz zum Stand der Technik, der komplette Aufwand von Bodenklappen, deren Steuerungen und Sicherheitsvorrichtungen sowie deren erforderlicher Bauraum im Prüfstandskeller ausgebildet sein können. Weiterhin ist die Überfahrbarkeit durch einen gewöhnlichen Boden einfach realisiert, da keine Abluftklappen im Boden vorhanden sind. Das Rolltor selbst, insbesondere das erste Tor 20 und das zweite Tor 24, kann beispielsweise aus einem Standardbaukasten kostengünstig beschafft werden, so dass seitliche Führungen in den Stahlbau ohne großen Mehraufwand integrierbar sind. Entsprechende Sicherheitsvorgaben, beispielsweise einer Werksfeuerwehr, können ebenfalls sehr einfach durchgeführt werden, da die Tore 20, 22 mechanisch einen Standard darstellen.
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Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass die Fahrtwinderzeugungseinrichtung 16 als adaptive Fahrtwinderzeugungseinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere kann hierzu die Fahrtwinderzeugungseinrichtung 16 als schwenkbare Fahrtwinderzeugungseinrichtung ausgebildet sein. Insbesondere zeigt hier die Figur, dass die Fahrtwinderzeugungseinrichtung 16 beispielsweise einen schwenkbaren Arm 30 aufweisen kann. Der Schwenkarm 30 wiederum ist mit einer Fahrtwinddüse 32 ausgebildet, welche insbesondere vor dem Kraftfahrzeug 14 angeordnet werden kann und somit einen Auslass für den erzeugten Fahrtwind 12 bildet.
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Dadurch ist es ermöglicht, dass während der Prüfung beziehungsweise Messung der Fahrtwind 12 in einer Art Kreislauf zirkuliert. Abgeführt wird ein konstantes Abgasvolumen. Dieses Volumen wird sensorgesteuert als Frischluft wieder aus einem Obergeschoss vorkonditioniert zurückgeführt, so dass die Solltemperatur für den Fahrtwind 12 nach Durchmischung und Druckaufbereitung mittels dreier Motoren und einer anschließenden Beruhigungskammer korrekt temperiert über einen gesteuerten Klappenmechanismus an der Fahrtwinddüse 32 und/oder an seitlichen Lufttürmen eingesteuert werden kann.
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Neben der bereits erwähnten Sensorik wird für spezielle Prüfabläufe zum Gegenwirken der Luftträgheit in der Zufuhr ein Vorsteuerwert im Prüfstand ermittelt und an die Fahrtwindsteuerung übergeben. Über diese Schnittstelle wird auch die Geschwindigkeitsvorgabe an die Fahrtwindsteuerung übermittelt. Die Steuerungselektronik der Fahrtwindanlage 10 steuert die Drehzahl der Motoren sowie die Verteilung der aufbereiteten Fahrtwindluft über die Klappen nach dem Mischkasten. Über seitliche Lufttürme wird ein permanenter Luftstrom in den Prüfraum 28 gepresst, so dass keine erwärmte Luft zum Beispiel an der Decke 26 zurückfließen und die Temperatur verfälschen kann. Die Lufttürme dienen bei niedrigen Geschwindigkeiten auch als zusätzlicher Abnehmer der Umluft, damit die Luftgeschwindigkeit am Düsenmund der vorgegebenen Geschwindigkeit entspricht.
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Nach den Klappen wird die temperierte Fahrtwindluft nach einem 90°-Richtungswechsel in das angeflanschte Schwenkelement, vorliegend dem Schwenkarm 30, eingeführt. Durch den Schwenkmechanismus kann eine Durchfahrt aus dem Prüfstand hergestellt werden. Die Ausführung der Lamellen im Schwenkstück wurde durch Simulation ermittelt und verbessert. Das Schwenkstück ist über eine variable Kette gesichert an einer überfahrbaren und demontierbaren Bodenöse. Der Schwenkvorgang erfolgt über ein aus dem Theatergrößenbau entlehntes Hebezeug. An dem Schwenkarm 30 wird über einen Hebelmechanismus ein fahrbares Eckstück angeflanscht. Der Hebelmechanismus ist durchgehend derselbe über alle folgenden Elemente hinweg. Die Fahrbarkeit des Eckstücks sowie der nachfolgenden Elemente stellt die Durchfahrbarkeit des Prüfstands sicher. Ebenso wird die Möglichkeit geschaffen, ein mobiles Fahrtwindgebläse anstelle der nachfolgenden Elemente zu nutzen. Die an das Eckstück anschließenden Zwischenelemente ohne Innenlamellen unterschiedlicher Länge können einzeln oder in Kombination den Abstand zwischen der Fahrtwinddüse 32 und die fahrzeugseitig spezifischen sogenannten Überhänge beziehungsweise Vorbauten, beispielsweise Fahrzeugkanten, auf einen mittleren konstanten Abstand ausgleichen. Nach diesen Zwischenelementen folgt ein baugleiches, jedoch längenfixes Beruhigungselement ohne Innenlamellen, das die Homogenität des Luftstroms sicherstellt. Abschließend folgt die Fahrtwinddüse 32 mit über Lamellen gesteuerter Fahrtwindaufteilung und ermittelter Messtechnik und einem abschließenden Gitter. Alle Ausführungen sind Simulationsergebnisse. Das Fahrtwinddüsenendstück ist so ausgeformt, dass der Unterboden des Kraftfahrzeugs 14 realitätsnah umströmt über die gesamte Fahrzeugbreite und die Kühlermaske realitätsnah angeströmt werden können. Zusätzlich ist die Kubatur der Fahrtwinddüse 32 so ausgelegt, dass das Kraftfahrzeug 14 auf dem Prüfstand fesselbar ist. Die Messtechnik des Düsenendstücks, insbesondere der Fahrtwinddüse 32, wird über Kabelstränge mit demontierbaren Kupplungsstecker-Verbindungen mit der Fahrtwindsteuerung verbunden.
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Insgesamt zeigt die Erfindung die Fahrtwindanlage 10 zur gezielten Umströmung von dem Kraftfahrzeug 14 mit optimierter Luftführung und beweglicher Zu- und Abluftanlage.