汽車的冷卻系統和控制至少一個流過一個散熱器的大量氣流的方法
2023-06-01 09:06:51
專利名稱：汽車的冷卻系統和控制至少一個流過一個散熱器的大量氣流的方法
技術領域：
按照權利要求1，2，3和4的總概念，本發明涉及一個具有至少一個冷卻器的汽車冷卻系統。按照權利要求36，本發明還涉及一個控制至少一個在汽車的不同運作階段流過汽車冷卻器的大量氣流的方法。
背景技術：
在轎車或載重汽車之類的汽車中，為了冷卻，安裝了諸如增壓空氣冷卻器，製冷劑冷卻器和冷凝器之類的液體或氣體的換熱器，這些換熱器往往是按照汽車前向運動方向順序排列以模塊鏈的形式安裝在汽車的前端的。
EP 0 487 098 B1推出一種冷卻系統，其中汽車動力源的製冷劑冷卻器安裝在冷卻組件的末端，就是說在最遠離前端的地方。在汽車行駛的時候，一股通過風滯壓力在汽車前端產生的氣流流過冷卻組件。為了即使在汽車停車或慢速行駛時也能夠把實現必需製冷功率的大量氣流輸送給冷卻組件，在氣流通路中距離製冷劑冷卻器氣流較遠的地方設置一個帶頂蓋的軸流扇來產生一股通過冷卻組件的氣流。從一個一定的行駛速度起汽車前端的風滯壓力足夠大得能夠產生出必需的每股氣流。
不利的是，在已知冷卻系統中，流過冷卻組件的大量氣流是通過汽車前端的風滯壓力產生的行駛狀態下風扇頂蓋的頂板和風扇輪轂起到阻尼作用，這增加了冷卻組件的壓力損失。而且由於風扇頂蓋與冷卻器排齊的緣故蓋住了它的一大部分，使得全部的大量氣流必須通過排氣風扇的孔來流通。這導致製冷劑冷卻器的不均勻氣流，這也對前置的換熱器產生影響；特別是它的製冷能力因此減少。現存的壓力損失由於這個不均勻性而進一步增加。
發明內容
本發明的任務是，建立一個用開始時提到的方法的冷卻系統，其中在所有運作階段都可以按照要求運行，特別能夠在汽車的所有行駛狀態/運作階段保證冷卻器的一個均勻氣流。本發明的又一個目標是給出一個方法，即在所有行駛狀態時能夠精確控制一個流過冷卻器的大量氣流。
為了解決任務，提供一個具有權利要求1的特徵的冷卻系統。這個冷卻系統在第一運作階段被通過第一氣流路徑的第一氣流所冷卻。在第二運作階段中冷卻是通過流過第二氣流路徑的第二氣流來完成的。兩個氣流可以輪換地或同時備用。因為兩個氣流路徑至少在一定範圍互相成角度或交叉設置，第二氣流的氣體傳輸裝置基本上是第一氣流路徑的外面或基本上在其外面的，特別是因為形成了兩條通路，風滯壓力工作狀態和風扇工作狀態是分開的。一條通路最好用於風滯壓力運行。這裡的問題是第一個氣流路徑，它主要是直線形狀的。如果在第二個運作階段中冷卻是藉助於氣體傳輸裝置發生的，於是就利用第二個氣流路徑，它在一定範圍基本上和第一個氣流路徑相同，但在一定範圍和第一個氣流通路有所不同。因此，氣體傳輸裝置處於氣流路徑外面或基本上在氣流路徑外面，就是說，它不構成障礙物，在第一運作階段不造成任何壓力損失。這樣，在所有運行階段都可以有一個符合要求的最佳運行。
按照本發明，兩個氣流路徑至少在一定範圍可以互相分開設置和在冷卻器範圍內交叉和結合。因此，兩個氣流路徑是逐段互相獨立的，就是說總是要向其自身的氣流路徑附加諸如氣體傳輸裝置之類的必要裝置。不至於出現這樣一種情況，就是氣體傳輸裝置用作另外的氣流路徑的障礙物。因為兩個氣流路徑在冷卻器範圍內交叉或結合，它們用來向冷卻器輸送冷卻空氣。
在氣流的方向看，本發明的特點是用於控制流過冷卻器的氣流的裝置，安裝在冷卻器的流出區域內的。因此，在氣流的方向看，冷卻器的，以及必要時安裝在前面的又一個換熱器的均勻的穩定氣流可以通過全部冷卻表面，使得冷卻器和換熱器的製冷能力有了提高。更為有利的是，受制於冷卻器的壓力損失首先在汽車的風滯壓力佔主導地位的行駛狀態中有了減少。因為通過冷卻器和以及必要時安裝在前面的換熱器至少一個只產生相對少量的壓力損失，流過冷卻器和換熱器(或多個換熱器)的大量氣流，以及由此而來的製冷能力就相應增加，使得在給定的所需的製冷能力時冷卻器的面積可以相應減小。
而且換一種方式還可以這樣，在氣流的方向看，控制裝置安裝在冷卻器的流入區域內。
在優選實施例中，冷卻器用作諸如一個內燃機之類的動力源的製冷劑的冷卻。冷卻系統除了冷卻器之外還包括至少一個諸如增壓空氣冷卻器和加熱器或空調器的冷凝器之類的換熱器。在供給的氣流方向看，在這種情況下這個/這些換熱器最好安裝在冷卻器的前面並且和它一起耦合到一個結構單元構成的冷卻組件，其中，每個換熱器/冷卻器彼此獨立工作。
在一個特別有利的冷卻系統實施例中，冷卻器的流出區域沒有產生氣流的裝置。就是說，這個冷卻系統不同於已知的冷卻系統，它沒有帶附屬頂板/輪轂的軸流扇，從而可以實現結構深度較小的冷卻系統。按照本發明的一個改型，冷卻器的流入區域也沒有鼓風機、風扇或這一類裝置來產生流過冷卻器的氣流。既不在前面又不在後面給冷卻器提供產生氣流的裝置也能保證至少冷卻器的均勻氣體流通。
在優選實施例中，冷卻器安裝在汽車的前部。設置在汽車的外壁在汽車行駛過程中通過它把由於風滯壓力產生的氣流供給冷卻器或冷卻組件有至少一個進氣口最好安裝在汽車的前端。在汽車的冷卻器的這種布置下，在汽車的前向運動看，它(進氣口)被安裝在汽車的一個動力源的前面。在另一個實施例中，冷卻器安裝在汽車的尾部區域，因此進氣口可以設置在汽車的側壁。
按照本發明的又一個改型，控制氣流(第一氣流)的裝置是一個開通，特別是基本上開通，部分遮蓋或至少基本上遮蓋，特別是完全遮蓋這個獨立於運作階段而可調的第一氣流路徑的橫截面的遮蓋裝置。在獨立於運作階段的情況下還可以減小第一氣流路徑的橫截面甚至完全關閉或者總是增加直至得到完全的橫截面。這些關閉或開通可以無級或有級地進行。遮蓋裝置可以不管各個所需的運作狀態和各個所需的運作階段而進行控制來達到必要的調整位置。為此這裡提供了一個合適的執行機構。
遮蓋裝置最好至少是一個可以轉動的閥瓣。換一種或附加的方案是採用多個遮蓋裝置，最好是百葉窗式結構的閥瓣。下面來看閥瓣裝置，在多個閥瓣時是平行的旋轉軸，其中旋轉軸設置得如此緊密，使得在關閉位置時相鄰閥瓣的閥瓣末端互相靠在一起和在這種方式方法下一個頂板起到像百葉窗那樣的作用。按照閥瓣的開口位置氣流路徑的橫截面就或大或小地開通。
還有，一個優選的冷卻系統是，它的特點是控制第一氣流的裝置是採用多個安裝在第一氣流路徑的，可以在許多位置移動的，特別是可以轉動的閥瓣。它在第一位置開通第一氣流路徑而在第二位置至少部分地最好是全部關閉閥瓣。這個優選的片狀閥瓣最好在流體技術方面進行優化，使得它們在開通它們的氣流路徑的第一位置實際上不影響或僅僅少量影響流過冷卻器的氣流，使得由此產生壓力損失最小，因此可以忽略不計。閥瓣的布局和它在開通位置的布置是這樣的，使得總的冷卻面積均勻地加載氣流而產生均勻的氣流。
代替已經提到的閥瓣，還可以這樣，遮蓋裝置至少是一個可調整的可捲起的帘子。按照帘子的位置，附著的氣流路徑或多或少地開通/關閉。為了防止帘子被氣體壓擠偏移太大，最好設置一個能夠透氣的託架，特別是一個支撐柵。帘子可以平面地貼在託架上，在較高的氣體壓力下移位到不透氣的狀態。透氣的託架具有足夠的細網格，以致不會或很少影響氣體流通。
本發明的另一個改型可以這樣，遮蓋裝置保留至少形成第二氣流路徑中一部分的自由空間。這個自由空間在第一運作階段也被第一氣流通過，使得第一氣流能夠無阻擋地流過冷卻器表面。如果進入第二運作階段，關閉了遮蓋裝置，使得自由空間被限定。因為遮蓋裝置離開冷卻器有一個距離，第二氣流可以影響冷卻器的製冷，其中在上述的自由空間中的第一氣流的直角方向上它(第二氣流)被吹進和/或從自由空間吸出，比如說在吸入的情況，使得第二氣流的吸入氣體通過冷卻器到達自由空間，現在不是由於關閉的頂板而能夠在垂直於冷卻器表面的方向流出氣流冷卻汽車的內燃機，而是由於關閉的遮蓋裝置而從側面離開自由空間。這個側面離開使得可以安裝一個冷卻器側面的氣體傳輸裝置，使得第一氣流路徑不受阻礙，也就是那裡沒有氣流障礙物。公式「氣體傳輸裝置位於冷卻器的側面」意味著，第一個氣流路徑沒有障礙物，由此當氣體傳輸裝置通過一個相應的供氣管或類似物連結到自由空間的側面或至少一個側面時，它也能夠佔據另一個不在側面的位置。也在這樣一個情況下，有這樣的擔心，就是氣體傳輸裝置不在第一氣流路徑中進行擾動。
特別可以這樣，用一個供氣箱來形成自由空間，這個供氣箱有遮蓋裝置，它的頂板是可以附著到第一氣流的一個氣流橫截面的。特別是在氣流橫截面的側面至少安裝第二氣流的一個進氣口和/或一個出氣口。最好第二氣流的至少一個進氣口和/或一個出氣口與第一氣流的橫截面設置成交叉的特別是直角交叉的。
為了減少在吸出或鼓風時的壓力損失，可以把進氣口和/或出氣口的範圍內的第二氣流路徑的橫截面做得大一些。特別是上述供氣箱可以做成框架。隨著進氣口和/或出氣口的範圍內的橫截面增大，在進氣口和/或出氣口處的深度相對於供氣箱的其它區域就來得大了。因此閥瓣，幾個閥瓣，帘子和/或幾個帘子最好布置在框架上。
在一個優選實施例中，其中至少一個閥瓣和/或至少一個帘子布置在框架上並用它們構成一個結構單元，這個結構單元是這樣成形和布置的在氣流的方向看，使得它們構成冷卻器背面的一個頂板。頂板具有很小的結構深度，它在任何情況都小於在已知的冷卻系統中安裝蓋板的軸流扇的結構深度。
按照本發明的一個改型，至少在框架的一個框架部件中提供了一個到設置在冷卻器的一側來產生第二氣流的聯接端的穿透孔。氣流產生裝置可以是比如說構成為一個產生吸氣流的鼓風機，為了減少冷卻系統或汽車的運轉噪聲這個鼓風機可以用合適的隔音物包圍起來。藉助於氣流產生裝置被冷卻器或冷卻組件加熱的氣體被排出汽車。這特別發生在遮蓋裝置處於閉合/閉鎖位置(第二位置)的時候。很顯然，也許可以裝有多個氣流產生裝置來通過冷卻器或冷卻組件吸出所需的大量氣流，這種情況特別是在汽車的停車或慢速時發生，因為在這種汽車狀態下，通過進氣口提供給冷卻組件的，由於風滯壓力產生的氣流量太小或乾脆沒有，以致不能保證所需的製冷能力。
冷卻系統的更有利的實施例來自其餘的子權利。
為了解決任務，還提供一個控制汽車各種不同運作階段時流過至少一個冷卻器的大量氣流的具有權利要求36的特徵的方法。這個方法中，在汽車的第一風滯壓力佔主導地位的運作階段也即汽車的足夠高速的前向運動時，在汽車的前端有所需的氣體風滯壓力出現，通過至少一個設置在汽車外壁的進氣口提供自由氣流給冷卻器，這個自由氣流從前側流過冷卻器。「自由氣流」是指只是由於前端的風滯壓力而產生的氣流。在這個運作階段流過冷卻組件的溢流或冷卻器的穿流所需的大量氣流都可以提供使用。這個方法還可以這樣，在汽車的第二運作階段，當它處於停車狀態或車速很低時，特別是冷卻器的流出區域內的氣流路徑以適當的方式被阻擋而在汽車的處於氣流路徑外部產生的第二氣流通過冷卻器被吸出。這個方法的特點是在每個汽車的運作階段中都可能對流過冷卻器的大量氣流進行精確控制而無需在冷卻器的流入區域和/或流出區域中安裝鼓風機。
還有一個優選實施例，其中方法的特點是，在汽車的低溫啟動階段時冷卻器的流入區域或流出區域中的氣流路徑是被阻擋的，沒有氣體通過冷卻器被吸出或吹過。由於氣流路徑被阻擋，氣體聚集在冷卻器或不到達冷卻器，使得冷卻器只有最小的製冷能力。這樣就保證了流過冷卻器的致冷劑迅速加熱。
這個方法的更多的有利的實施形式來自其餘的子權利。
下面要參照附圖來詳細闡述本發明。顯示如下圖1是按照本發明的冷卻系統的實施例的斷面示意圖；圖2是在閥瓣處於釋放狀態的冷卻器的具有可轉動閥瓣的頂板或遮蓋裝置的第一實施例的透視圖；圖3是按照圖2的具有在閉鎖/阻塞狀態的閥瓣的頂板的透視圖；
圖4是頂板的第二實施例的透視圖；圖5是按照圖4具有閥瓣裝置的頂板的透視圖；圖6是頂板的第三實施例的透視圖；圖7是通過具有頂板的第四結構形式的冷卻器的第二實施例的橫截面；圖8是通過具有頂板的第五結構形式的冷卻器的第三實施例的橫截面；圖9是又一個遮蓋裝置的透視圖；圖10是按照圖9的遮蓋裝置的透視圖；圖11是圖10的變型結構的遮蓋裝置；圖12是遮蓋裝置的又一個結構變型；圖13也是遮蓋裝置的又一個結構變型；圖14是構築為鼓風機的氣流產生裝置的透視圖；圖15是在冷卻器，特別是冷卻器覆蓋框架和鼓風機之間的氣體傳輸裝置的示意圖；圖16是氣體傳輸裝置的另一個實施例；圖17是按照圖15的沿著縱軸裝備了冷卻系統的汽車的氣體傳輸裝置的視圖；圖18是圖17的俯視圖；圖19是按照對應於圖16的另一個實施例的在縱軸方向的氣體傳輸裝置的視圖；圖20是圖19的氣體傳輸裝置的俯視圖。
具體實施例方式
下述冷卻系統1一般地可以使用在以比如內燃機為動力源的諸如轎車(Pkw)，貨車(Lkw)，公共汽車等的汽車3中。冷卻系統1當然也可以用於電動車或混合型汽車中。
圖1顯示一個冷卻系統1的實施例的原理圖，用虛線畫出的汽車3的前端5安裝在一個引擎室7內。在前向運動中汽車3在圖1中如箭頭指出的從右向左移動。冷卻系統1或它的一個組件處於內燃機9和形成在汽車前面的外壁11之間的空間。在外壁11中備有一個構成進氣口12的壁孔13，其中安裝了一個通風裝置15用來在汽車3行駛時按照箭頭指出水平方向流過的第一氣流53沿著第一氣流路徑57提供給冷卻系統1，對此下面還要詳細深入闡述。
冷卻系統1包括一個由一個用來冷卻內燃機9的(比如說水的致冷劑的)冷卻器19組成的第一換熱器17。冷卻器19具有一個被致冷劑作為到達冷卻器19的通路的連接管21，和至少還有一個圖1中沒有畫出的被致冷劑作為再到達內燃機9的通路的第二連接管。冷卻器19的構造和功能一般是已知的，因此這裡不作深入探討。要記住的是通過進氣口12供向冷卻器19的第一氣流53能夠如第一氣流路徑57的箭頭所示方向流過冷卻器，接著，第一氣流53進入冷卻器19的正面23並且就在冷卻器的背面25出去了，沒有在冷卻器中掉頭。就是說，以水平方向流入冷卻器19的和實際上以垂直於冷卻器正面23出現的第一氣流53直線地流過冷卻器19，和在保持它的水平方向一致的狀態下在冷卻器的背面25流出。
在對立於內燃機9的一側，在進氣口12和第一氣流路徑57之間的區域內安裝了又一個換熱器26，比如說一個增壓空氣冷卻器或一個空調器的冷凝器，通過它通過進氣口12提供給引擎室7的第一氣流53被導出，比如說在換熱器26的實施例中流過引擎室，如圖1中箭頭所示。換熱器26和冷卻器19可以耦合在一個預先安裝的冷卻組件中(沒有畫出)。冷卻系統1除了圖1所示的換熱器之外，必要時還可有另一個最好安裝在外壁11和冷卻器19之間的換熱器。在優選實施例中可以這樣，冷卻器19和內燃機9之間的空間內沒有產生流過冷卻器19(比如說通過冷卻組件的氣流的裝置和沒有冷卻系統1)的換熱器，因此從冷卻器背面25流出的氣流不受自由的流出氣流的阻礙。
冷卻系統1還有一個控制流過冷卻器19的氣流的裝置28，它有一個安裝在冷卻器背面25的頂板/遮蓋裝置27。最好是遮蓋裝置27和冷卻器19裝配成一個結構單元。
遮蓋裝置27包括一個框架29，如圖2(它顯示圖1的遮蓋裝置27的透視圖)所示，在這個實施例中它是一個在大小和形式方面對應於它的背面25的冷卻器表面的矩形。框架29由框架部件29.1，29.2，29.3和29.4構成，其中在框架部件29.1，29.2中各設置兩個(長的，最好是經過流體技術優化的)穿透孔，它們構成出氣口的橫截面63並在它們上面連接一個這裡沒有畫出的，在汽車的前向運動看，安裝在冷卻器19旁邊的用來產生氣流的裝置。此外，氣流產生裝置至少包括一個鼓風機，特別是吸風機比如徑向通風器。各連接一個吸氣管道到穿透孔31，在圖中只畫出了其中一個。通過吸氣管道33可以把目標氣體，特別是通過冷卻器19的氣體，從引擎室7排出。各個吸氣管道33可以用比如軟管，特別是柔性軟管，或帶剛性側壁的管道來做。
遮蓋裝置27還包括許多安置在框架29上的閥瓣35，它們互相平行並且總是可以環繞一個垂直於圖1畫面的軸而轉動。此外，閥瓣35在它的末端有各自的端軸頸/軸頸，它們處於側面的框架部件29.1和29.2的相應的孔中，在此，附著在各自閥瓣35上的穿透孔31要互相對齊。閥瓣35附著在冷卻器19的流出區域之內並且可以在多個位置轉動。
在一個圖中沒有畫出的實施例中閥瓣35的轉動軸37與框架部件29.1和29.2平行對齊。基本上閥瓣35在頂板27上可以任意安裝。重要的是，流出區域最好是完全可以閉鎖的。
在圖1和圖2中閥瓣35轉動到第一位置，在這個位置它們開通冷卻器19的流出區域中的氣流路徑，這樣，使得均勻地流過冷卻器19的第一氣流53不受影響，就是說不被阻塞或折返。因此保證遮蓋裝置27實際上沒有產生氣流的壓力損失而總冷卻器表面被均勻地加載氣流，從而基本上氣流得以均勻地流過冷卻器表面。
圖3中顯示轉動到第二位置的閥瓣，其中冷卻器19的流出區域中的第一氣流路徑57完全被閉鎖比如說阻塞。就是說，在第一氣流53的流動方向看，第一氣流53由於遮蓋裝置27而聚集在冷卻器19的後面，不再能夠自由流出。
如圖1到3所示，在轉動的閥瓣35的閉鎖位置(圖3)時限定一個遮蓋裝置/頂板和冷卻器背面之間的自由空間39，它被框架部件29.1，29.2，29.3和29.4合著引擎室7完全地封閉起來。在結合範圍內的冷卻器19和框架29之間的縫隙如有必要時可以用合適的在圖上沒有畫出的填料來填充，這樣可以防止從引擎室7到自由空間39的氣體流入。
在框架部件29.1和29.2中的穿透孔31安裝在閥瓣35和冷卻器背面25之間的區域內，使得自由空間39可以藉助於氣流產生裝置加載一個低壓，由此在閥瓣35關閉時通過冷卻組件，就是換熱器26和冷卻器19，沿著第二氣流路徑吸出一個界定的，最好是可調整的第二氣流55，如圖2箭頭41所指。
在圖1到3顯示的頂板27的實施例中，安裝得可以轉動的閥瓣35以適當的方式強制耦合併藉助於沒有畫出的定位裝置使其可以自動操作。此外，定位裝置有一個適合的傳動器或者耦合到汽車3另一個裝置的傳動器。通過沒有畫出的冷卻系統1的控制/調節裝置來進行閥瓣操作的控制。閥瓣35都可以轉動到閉塞位置和開通位置。按照一個優選實施例的變型可以這樣定位裝置藉助傳動器轉動閥瓣35到閉塞位置(圖3)，由此，在開通位置的復位是通過至少一個彈簧元件獨立進行的，也就是說在一個第一氣流53的一定的風滯壓力下降的時候進行的。當然也可能，所有閥瓣35藉助於定位裝置的傳動器既可轉動到閉塞位置又可轉動到開通位置。
圖1到3所說的頂板27隻有一個很小的節省地方的結構深度。仍然要記住的是，在頂板27和內燃機9之間不存在影響通過冷卻器10的氣流的物體，所以從冷卻器背面25流出的氣流出現在內燃機9，並且也許產生環流。
從圖1到3的說明得出按照本發明的在不同汽車運作階段或行駛狀態時控制流過冷卻器19的大量氣流的方法。可以在汽車3的第一運作階段，就是在前向行駛和從一個規定的行駛速度起，通過進氣口12向冷卻器19提供一個由風滯壓力產生的第一自由氣流53，它從汽車的前端23流過冷卻器19。此外，在第一氣流路徑內安裝在冷卻器的流出區域中的閥瓣35轉動到它的開通位置(圖1和2)，在這個位置中閥瓣以其窄邊朝著流動方向處於第一氣流路徑中，因此實際上對於流過冷卻器19的第一氣流53沒有阻力，以致氣流均勻地穿過。更有利的是，由於流出區域中的第一氣流路徑57沒有物體阻礙，在汽車3的相對低速時流過冷卻器19的大量氣流已經很大，使得每個所需的製冷能力都能實現。在汽車3的第二運作階段，其中汽車處於停車或慢速前向運動，閥瓣35轉動到它們的閉塞位置，在這個位置閥瓣完全阻擋了冷卻器19的流出區域中的第一氣流路徑57。藉助於安裝在第一氣流路徑之外的氣流產生裝置，第二個可調整的氣流55通過冷卻器19沿著第二氣流路徑59被吸出，使得在風滯壓力不佔主導地位的行駛狀態下，為了完成所需的製冷能力必需的大量氣流也流過冷卻器19。在冷卻器19的流入區域中形成兩個至少逐段相等的氣流路徑57和59；在冷卻器19的流出區域中存在兩個氣流路徑57和59的不同通路。
由於冷卻器19和內燃機9之間安裝了頂板27，可以有這樣的好處在汽車啟動階段流過冷卻器19的致冷劑的加熱被加速了。此外閥瓣35轉動到閉塞/關閉位置，因此第一氣流路徑57被關閉。在冷啟動階段也不發生自由空間39的吸出。因此氣體聚集在冷卻器19，這對應於較小的製冷能力。由此致冷劑很快加熱。
圖4顯示頂板27的兩個實施例，其中閥瓣35沒有畫出，這個頂板和圖1到圖3這所說的頂板27不同之處在於，在構成頂板27的側壁的框架部件29.1和29.1之間還設置了平行於框架部件29.1和29.2的框架部件29.5和29.6。如圖5所示，在框架部件29.1和29.6上有第一組為數不少的閥瓣35.1，在框架部件29.6和29.5上有第二組為數不少的閥瓣35.2以及在框架部件29.5和29.2上有第三組為數不少的閥瓣。分別附著到冷卻器表面的分區域的各個閥瓣35.1到35.3是獨立地轉動的，使得只有頂板27的分區域可以關閉，由此氣流路徑只是部分被阻擋。因此使得通過冷卻組件輸送的大量氣流可以在風滯壓力流動和吸出的組合的情況下通過穿透孔31送出。
在圖5中安裝在氣流路徑的中間區域的閥瓣35.2轉動到它們的開通位置，而外側的閥瓣35.1和35.3是關閉的，在這些區域的氣流路徑被阻擋。在這個實施例中可以這樣，被閥瓣35.2遮蓋的冷卻器表面大於被35.1和35.3遮蓋的冷卻器表面。閥瓣35.3在這方面是相應較長的。當所有的閥瓣35.1到35.3都轉動到它們的關閉位置時，氣流路徑完全被阻擋。當然閥瓣35.1到35.3也可以有不同於如圖所示的其他的長度安排。如圖4所示，在框架部件29.5和29.6中各自集成了一個吸氣通道43，它穿過上面的框架部件29.3，在它旁邊有產生吸氣流的裝置。吸氣通道43通過孔45與自由空間39組合。附加的框架部件29.5和29.6也改善了頂板27的剛性。
圖6顯示頂板27的又一個實施例，其中閥瓣35沒有畫出。這個頂板27不同於圖4和5所說的頂板27的地方是在框架部件29.1和29.2之間的中央只有一個框架部件29.5，它有一個吸氣通道43。在框架部件29.1和29.5之間有第一組為數不少的可以轉動的閥瓣和在29.5和29.2之間有第二組為數不少的可以轉動的閥瓣，如圖5中實施例所示，它們是各自獨立可以轉動的，使得可以根據需要來關閉頂板27的一部分。
要記住，頂板27當然也可以這樣構成，多達3個分區可以獨立地關閉和開通。在圖4到6的實施例中的分區，在氣流方向看，是並排安裝的並在氣流路徑的整個高度上伸展。當然也可以這樣，頂板27這樣構造，使得在至少一個分區中安裝的閥瓣35是這樣轉動的，使得分區的一角關閉，而安裝在其它部分的閥瓣處於開通位置。
只要在圖4到6所示的頂板27的實施例中的閥瓣35的轉動軸37設置得平行於框架部件29.1和29.2，就可以省去附加的框架部件29.5或29.5和29.6。當然也可以這樣閥瓣35的部件是獨立移動的，使得只有流出區域的一定區域關閉，而另一個是這樣安排氣流路徑的使得閥瓣35之間的氣流可以穿流而過。這個頂板27的實施例的部件數目少於上述的實施例。
圖7顯示冷卻器19和頂板27的實施例的橫截面示意圖。相同的部件標以相同的參考符號，使得可以參照圖1到6的說明。冷卻器19形狀是彎曲的，而且彎曲到汽車3的前向運動8的方向。在冷卻器背面25上裝有頂板27，它的框架29適應於冷卻器19的比如說安裝在氣流路徑中被氣流流過的冷卻器表面的形狀。很明顯，冷卻器19的形狀下可以實現一個較小的結構深度，這是在已知的冷卻系統中在冷卻器的流出區域中安裝軸流扇的情況下不能實現的。
不同於圖7所示實施例，也可以實現另一個冷卻器19的彎曲形狀(比如任意的自由形狀)，它可以是一個使得引擎室中冷卻器19成為優化的節省空間的和適配於現有的結構空間的結構。呈現彎曲的冷卻器和適配於冷卻器形狀的頂板也可以與汽車縱向長度交叉地布置。採用其他的結構也是可以的。
圖8顯示冷卻器19和頂板27的第三個實施例的橫截面示意圖。已經在上述圖中說明過的部件用同樣的記號標出。冷卻器19具有楔子狀輪廓，其中楔子的尖端指向汽車3的前向運動方向。裝在冷卻器背面的頂板27的框架29適配於冷卻器19的形狀，也是楔子形狀的，它是通過相應的展開的框架部件29.1和29.2來實現的。這種結構形狀同樣也只有較小的結構深度。冷卻器和頂板的一致也可以這樣選擇使得楔子尖端指向對著前向行駛方向，就是說正好是圖8中所示實施例的反方向。
圖7和8中所示的頂板27的閥瓣35環繞一個垂直於圖平面和平行於水平線的軸37旋轉。在圖7和8中它們轉動到開通位置。在閉塞/關閉位置時閥瓣35設置得不垂直於流過冷卻器19的氣流，而是傾斜的，如圖1到3中的實施例所示，由此可以，必要時通過相應的彎曲的閥瓣35，保證第一氣流路徑的完全阻擋。
圖9的實施例顯示一個遮蓋裝置27，它是框架結構形式的，在它的垂直邊65，67的範圍內各有一個帘子箱69，71。帘子73，75可以以一個一個疊加的方式被拉出或藉助於一個合適的動力裝置移出。這可以無級地進行。因此對應於帘子73，75的位置的大小的第一氣流路徑57的氣流橫截面77可以調節。構成自由空間39的帘子73，75到沒有畫出的冷卻器有一個距離，因此在兩個邊65和67的範圍內構成第二氣流路徑59的橫截面79和81。在運行中的工作方式對應於有閥瓣的遮蓋裝置27的工作方式，所以這裡不作深入討論。
圖10的實施例顯示一個也配有帘子73，75的遮蓋裝置27，它與圖9的不同在於，兩個帘子73，75備有一個以支撐柵85的形式出現的透氣的託架83。託架83位於對應的帘子73，75的下遊，使得支撐作用到位，對應的帘子73，75不會由於氣壓而變形或移位。
圖11的實施例顯示一個遮蓋裝置27，它最大程度地對應於圖10的形狀。不同的只是，在邊65，67的範圍內除去遮蓋裝置27的中央部分來使得橫截面79，81擴大，因此達到氣壓的低損失。在通過吸氣產生第二氣流的情況下，在吸氣中的氣壓損失減少了，而且由於在裝置29的側邊的供氣的結構深度較大使得吸氣面擴大。在縱截面看，這個橫截面的擴展可以通過所屬面的相應傾斜位置來產生；然而也可以，比如說插入相應半徑的扇形物來產生。
圖12的實施例考慮新的行人保護條例，條例規定冷卻器19必須做得較低或傾斜放置。結構要做這樣的安排，支撐柵和/或沒有更詳細地畫出的打開的頂板(比如說帘子)處於垂直平面中，而冷卻器19傾斜放置，生成一個自由空間39，它的上面部分深度是狹窄的而往下就越來越大。下面也是構成第二氣流55的第二氣流路徑59的相應的橫截面79。
圖13顯示一個遮蓋裝置27，其中冷卻器19處於第一氣流53方向上相對於遮蓋裝置27的下遊，就是說第一氣流53的流入是這樣發生的只要頂板沒有關閉，它首先遇到自由空間39，再貫穿冷卻器19。如果頂板關閉，最好準備一個氣流產生裝置，它不吸只吹，就是說它在側邊送風到自由空間39中，使得冷卻器19從自由空間39被充以製冷空氣，它穿過冷卻器19，再到達鄰近的內燃機9(沒有畫出)。
圖14顯示一個鼓風機88，它構成氣流產生裝置或氣流產生裝置的多個環節。那裡畫出的鼓風機88構成管式風扇89，它是一個附加連接著導輪的衝動式葉輪。為了簡明起見圖14中沒有畫出一個包圍著上述的齒輪的殼體。
換一種方式，這個設計可以用徑向風扇作為鼓風機88(沒有畫出)。在上述的管狀風扇的情況和上述的徑向風扇的情況下，葉輪直徑都等於冷卻器特別是冷卻器骨架(冷卻器的有效元件)的垂直尺寸的30％到60％。
鼓風機88既可以採用壓入式也可以採用吸氣式風扇。
鼓風機88比如說風扇的安裝地點最好是在冷卻器19的旁邊，其中由此產生的氣流的取向不是平行於就是垂直於具有冷卻系統1的汽車的縱軸。在平行位置和垂直位置之間也可以考慮產生的氣流到汽車縱軸的處於0°～90°中間的角度。
圖15，17和18為一組，和圖16，19和20為另一組顯示各種設計的供氣裝置的結構形狀，其中在圖15，17和18的實施例中氣流正交於汽車縱軸而在圖16，19和20的實施例中供氣裝置平行於汽車縱軸。圖15到20顯示各個只用於冷卻器19的一半部分的鼓風機的具有座子的供氣裝置90。各個供氣裝置90作為特別裝備的通道處於冷卻器19(比如說冷卻器頂板框架)和鼓風機88之間。從圖15到20可以識別各個附著到冷卻器19的頂板27，各個供氣裝置90從這裡出去。從上面的圖可知，各個構成通道的供氣裝置90處於頂板27的下部。換一種方式當然也可以把裝置設置在中央或上部。從上面的圖還可知，一個頂板27隻附加到一個通道上。當然也可以這樣，多個通道通向一個頂板27，而一個鼓風機附著到多個通道或一個鼓風機附著到每一個通道。為了使得通道和汽車的縱軸對齊，在圖16，19和20的實施例中備有一個氣流轉向區。在圖15，17和18的實施例中不需要這個轉向區，因為通道方向垂直於汽車縱軸。
在所有的實施例中關於供氣裝置用的冷卻器頂板和風扇/鼓風機之間的通道可以至少配備一個改善氣流的裝置，特別是導流板。
此外，在鼓風機/風扇中配備一個或多個氣流通道，使得目標氣流可以從汽車的引擎室流出。這個附加的氣流通道或這些附加的氣流通道還可以在風扇/鼓風機的下遊被用來對準在引擎室的特殊組件上的目標氣體。
權利要求
1.至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，在第一運作階段特別是風滯壓力工作階段中通過一個第一氣流路徑把第一氣流輸送到這個冷卻系統，在輪換的或同時的第二運作階段，特別是風扇工作階段中藉助於至少一個氣體傳輸裝置通過第二氣流路徑把第二氣流加載到這個冷卻系統，該冷卻系統的特徵在於，兩個氣流路徑至少在部分區域是這樣互相交叉設置的，使得氣體傳輸裝置處於或實際上處於第一氣流路徑之外。
2.根據權利要求1所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，在第一運作階段特別是風滯壓力工作階段中通過一個第一氣流路徑把第一氣流輸送到這個冷卻系統，在輪換的或同時的第二運作階段，特別是風扇工作階段中藉助於至少一個氣體傳輸裝置通過第二氣流路徑把第二氣流加載到這個冷卻系統，該冷卻系統的特徵在於，兩個氣流路徑至少在部分地區是互相分離的，只在冷卻器的區域內交叉或聯合。
3.根據上述一個或多個權利要求中所述的具有至少一個比如說一個內燃機(9)的冷卻器(19)，其特徵在於，一個氣流通過至少一個設置在汽車(3)的一個外壁(11)的進氣口(12)被輸送到這個冷卻器(19)和一個在氣流的方向看，安裝在冷卻器(19)的流出區域的控制流過冷卻器(19)的氣流的控制裝置(28)。
4.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個比如說一個內燃機(9)的冷卻器(19)，其特徵在於，一個氣流通過至少一個設置在汽車(3)的一個外壁(11)的進氣口(12)被輸送到這個冷卻器(19)和一個在氣流的方向看，安裝在冷卻器(19)的流入區域的控制流過冷卻器(19)的氣流的控制裝置(28)的汽車的冷卻系統(1)。
5.根據上述一個或多個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，冷卻器(19)的流出區域不設氣流產生裝置。
6.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，冷卻器(19)安裝在汽車(3)的前部(5)或尾部。
7.根據權利要求6所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，在汽車(3)的前向運動看，冷卻器(19)安裝在汽車(3)的一個動力源(9)的前面。
8.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，控制氣流的裝置(28)至少是一個不管所需的運作階段都可以調節第一氣流路徑的橫截面為開通，特別是基本開通，部分關閉或至少基本關閉，特別是完全關閉的遮蓋裝置。
9.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，遮蓋裝置至少有一個可轉動的閥瓣。
10.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，遮蓋裝置有多個最好是百葉窗式的閥瓣。
11.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，控制第一氣流的裝置(28)有多個安裝在第一氣流路徑中的可以在多個位置移動的特別是可以轉動的閥瓣(35)，它們在第一位置開通，在第二位置至少部分關閉最好完全關閉第一氣流路徑。
12.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，在閥瓣(35)轉動到第一位置時第一氣流均勻地加載整個冷卻器表面並基本上均勻地流過表面。
13.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，一組第一數目的閥瓣(35)附著到一個第一分區，至少一組第二數目的閥瓣(35)附著到至少冷卻器(19)的一個第二分區，而且第一和第二數目的閥瓣(35)是可以獨立移動/關閉的。
14.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，閥瓣(35)的至少一部分互相平行而且最好可以環繞各自的一個平行於或基本平行於一條想像中的水平線或垂直線的軸(37)而轉動。
15.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，閥瓣(35)的至少一部分附著到一個用來自動地移動閥瓣的定位裝置。
16.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，這個定位裝置至少有一個彈簧元件和/或磁性元件，通過這個裝置閥瓣(35)的至少一部分可以在沒有超過一定的氣流特別是第一氣流的風滯壓力時獨立地移動到閉塞位置。
17.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，遮蓋裝置構造成至少一個可調節的帘子。
18.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，遮蓋裝置構造成至少兩個在關閉時互相可以移動的帘子。
19.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，帘子被附著一個透氣的託架，特別是支撐柵。
20.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，冷卻器的遮蓋裝置保持一個自由空間來構成至少一部分第二氣流路徑。
21.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，備有一個有遮蓋裝置的供氣箱來構成自由空間，遮蓋裝置的頂板附著到第一氣流的氣流橫截面。
22.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，在氣流橫截面旁邊安裝至少一個第二氣流的進氣口和/或至少一個出氣口。
23.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，第二氣流的進氣口和/或出氣口的橫截面交叉特別是正交於第一氣流的氣流橫截面。
24.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，第二氣流路徑的橫截面隨著進氣口和/或出氣口的距離增加而增大。
25.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，在一個框架上安裝了閥瓣(35)，多個閥瓣(35)，帘子和/多個帘子。
26.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，框架(29)和其上安裝的至少一個閥瓣(35)和/或其上安裝的至少一個帘子構成一個結構單元，它的形狀和安裝使得它構成冷卻器背面(25)的一個頂板(27)。
27.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，在閉鎖位置至少一個移位的閥瓣(35)和/或在閉鎖位置至少一個移位的帘子限定一個頂板(27)和冷卻器背面(25)之間的自由空間(39)，這個空間是周圍至少部分最好是完全封閉的。
28.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，框架(29)最好由框架部件(29.1，29.2，29.3，29.4)組成，而在框架上最好是在至少一個框架部件(29.1，29.2，29.3，29.4)上配備至少一個穿透孔(31)來連接一個氣流產生裝置，其中裝置最好安裝在冷卻器旁邊。
29.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，氣流產生裝置至少具有一個鼓風機來用一個低壓或一個高壓加載處於頂板(27)和冷卻器背面(25)之間的自由空間(39)，或在鼓風機壓縮狀態下加載處於頂板(27)和冷卻器正面之間的自由空間(39)。
30.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，在橫截面看，冷卻器(19)呈現彎曲狀。
31.根據權利要求30所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，彎曲部分做成部分圓形。
32.根據權利要求30、31所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，冷卻器(19)的彎曲比如圓形部分指向汽車(3)的前向運動的方向或反方向。
33.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，在橫截面看看，冷卻器(19)呈現楔子狀的輪廓，其中楔子尖峰指向汽車(3)的前向運動的方向或反方向。
34.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，框架的形狀匹配於安裝在冷卻器(19)比如說在第一氣流路徑中的，被第一氣流流過的冷卻器表面。
35.根據上述一個權利要求中所述的至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，其特徵在於，冷卻器(19)是一個由多個換熱器(17，26)組成的冷卻組件的一部分，在汽車(3)的前向運動方向(8)上看，其中其他的/其它一些的換熱器(26)安裝在冷卻器(19)的前面。
36.在汽車的各個不同的運作階段，控制至少一個流過一個冷卻器的大量氣流的方法，其特徵在於，採用下列步驟--在汽車的第一運作階段，通過至少一個最好是設置在汽車的一個外壁的進氣口向冷卻器輸送自由氣流，特別是氣流從它的前端穿過冷卻器；--在汽車的第二運作階段，冷卻器的流出區域中的第一氣流路徑被阻擋，而一個在汽車的第一氣流路徑之外的部分所產生的第二氣流通過冷卻器被吸出和/或吹入。
37.根據權利要求36所述的方法，其特徵在於，在汽車的冷啟動階段冷卻器的流出區域或流入區域中的第一氣流路徑被阻擋，因此沒有氣體通過冷卻器被吸入或吹出。
38.根據上述一個權利要求中所述的方法，其特徵在於，流過冷卻器的第一氣流的體積流量是可以、最好是無級控制的。
全文摘要
本發明涉及一個至少具有一個冷卻器的汽車冷卻系統(1)，在第一運作階段特別是風滯壓力工作階段，通過第一氣流路徑把第一氣流輸送給這個冷卻系統，而在輪換的或同時的第二運作階段特別是風扇工作階段中，藉助於至少一個氣體傳輸裝置通過第二氣流路徑把第二氣流加載到這個冷卻系統。此外還可以兩個氣流路徑至少在部分區域是這樣互相交叉設置的，使得氣體傳輸裝置實際上處於第一氣流路徑之外。此外本發明涉及一個相應的方法。
文檔編號F01P7/10GK1537063SQ02814986
公開日2004年10月13日 申請日期2002年7月26日 優先權日2001年8月1日
發明者弗裡德裡希·布勒茨, 埃伯哈德·潘託, 伯恩哈德·宇, 弗裡德裡希 布勒茨, 德 宇, 德 潘託 申請人:貝洱兩合公司