CN104736367A - 包括内燃发动机以及安排在封闭发动机舱的下部壳体中的风扇的机动车辆 - Google Patents

包括内燃发动机以及安排在封闭发动机舱的下部壳体中的风扇的机动车辆 Download PDF

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Abstract

一种燃烧式或混合动力机动车辆，该机动车辆包括安排在一个发动机舱(2)中的至少一个内燃发动机(3)、一个旨在围绕该发动机舱(2)下部的下部壳体(4)。该机动车辆包括一个具有竖直轴线(Y)的风扇(5a)、以及用于向该风扇(5a)供应电能的一个电动机(5b)，所述风扇(5a)被大体水平地安排在该内燃发动机舱(2)下方的下部壳体(4)中。

Description

包括内燃发动机以及安排在封闭发动机舱的下部壳体中的风扇的机动车辆
本发明涉及用于对具有燃烧型发动机或混合推进式的机动车辆的发动机进行冷却的装置，该机动车辆包括一个内燃发动机。
更具体地讲，本发明涉及对整个发动机舱的冷却。
一般而言，机动车辆装备有：发动机舱，该发动机舱与一个由下部导流罩封闭的内燃发动机结合；一个热交换器，如散热器，一种冷却剂穿过该热交换器；以及一个风扇，该风扇被放置在该热交换器的上游，用于将空气吹向发动机，由此在车辆运行时对该内燃发动机进行冷却。
任何能够封闭该发动机舱的下部以用于提高车辆空气动力学的部件(通常是开放的)都称为“下部导流罩”。
然而，这种系统仅允许冷却该燃烧型发动机的前部，并且被冷却的空气难以到达该发动机的后部，这意味着发动机的一些部件不能被充分冷却而可能被热量损坏。
另外，当内燃发动机停止或以低怠速运行时，该发动机舱中的部件(尤其是位于发动机顶部的那些部件)经受自然对流现象。所发生的情况是，当车辆不再向前移动时，位于发动机舱的限定区域中的空气会被加热至很高程度，这样使得这些部件受到高热应力而可能被热量损坏。
可以参考文件US 2010/0181050，该文件描述了一种车辆，该车辆包括两个风扇，这两个风扇旨在通过一个热交换器对燃烧型发动机的前部进行冷却。第一风扇由一个电动机供电，并通过一个热交换器排放空气。将该第一风扇排放的空气回收以用于驱动一个第二风扇，该第二风扇能够将机械能转换成电能并且对一个电池组再充电。
然而，这样一个系统难以安装，因为两个风扇的组合导致其体积相当大。另外，一旦车辆停止，这样一个系统不能对位于发动机舱中的所有部件进行冷却。
还可以参考文件US 2010/0244445，该文件描述了一种涡轮机，该涡轮机被设计成可使风扇在大致水平的轴线上转动，旨在通过一个热交换器对燃烧型发动机的前部进行冷却、并且使得受到外部而来的空气流动而转动的风扇所提供的功被转换成电能并且对电池组再充电。
这样一个系统需要涡轮机与风扇组合用以对电池组再充电，而一旦车辆停止，也不能对位于发动机舱中的所有部件进行冷却。
因此，本发明的目的是克服这些缺点。
因此，本发明的目的是提供一种机动车辆，该机动车辆包括一个装置，该装置允许内燃发动机舱被有效冷却、同时具有较小体积。
本发明的另一个目的是提供一种用于对在电能方面可自主操作的内燃发动机舱进行冷却的装置。
本发明的主题是一种具有燃烧型发动机或混合推进式的机动车辆，该机动车辆包括：安排在发动机舱中的至少一个内燃发动机、一个旨在封闭该发动机舱下部的下部导流罩。
该机动车辆包括一个具有竖直轴线的风扇以及一个为该风扇供应电能的电动机，所述风扇被大体水平地安排在内燃发动机舱下方的下部导流罩中，以便在一个大体竖直的方向上朝向该内燃发动机吹送空气。
由此，通过将电机-风扇单元直接结合在该下部导流罩中，有效地冷却了安排在该燃烧发动机舱中的这些部件，甚至是安排在该燃烧型发动机周围的这些部件。
根据一个实施例，由该机动车辆的电网向该电动机提供电能。
根据另一个实施例，由一个自主电能产生和储存器件向该电动机提供电能。
当该机动车辆开动时，由空气流的运动使由该风扇组旋转，这种旋转对该自主电能产生和储存器件再充入电能。
该电动机例如是一台直流电动机，或者包括被安排在该风扇的端部的永磁铁和一个被嵌入在该下部导流罩中的线圈，由风扇旋转产生的磁通量的变化而感应生成的电流使得该自主电能储存器件被再充电。
有利的是，该机动车辆包括一个电子控制单元，该电子控制单元能够将该风扇设置成可根据该燃烧型发动机舱中的一个测量器件所测得的温度进行旋转。
此外，该机动车辆可以包括一个进气阀瓣，该进气阀瓣可由该电子控制单元根据车辆的速度、该自主电能产生和储存器件的电量状态以及该内燃发动机舱中的至少一个测量器件所测得的温度来进行操作。
根据一个实施例，该发动机舱和该下部导流罩被安排在该机动车辆的后部。
由此，通过将该竖直轴线风扇结合在该下导流罩中，易于对安排在车辆后部的内燃发动机进行适当冷却，尽管其小空间不能容纳包括一个热交换器以及一个位于该热交换器的上游的水平轴线风扇的传统冷却装置。
有利的是，该机动车辆包括一个内燃发动机冷却装置，该装置被安排在该内燃发动机的上游并且包括一个热交换器和一个具有水平轴线的第二风扇，一种冷却剂在该热交换器中循环，该第二风扇被安排在该热交换器的上游或下游、旨在通过该热交换器在一个大体水平的方向上朝向该内燃发动机吹送或吸入空气。
通过阅读以下仅仅通过非限制性举例的方式给出的并且参照附图作出的说明，本发明的其他目的、特征和优点将会变得清楚，在附图中：
-图1示意性地展示了根据本发明的一种机动车辆的前部或后部；
-图2描绘了来自图1车辆下方的一个视图；
-图3描绘了根据本发明的一个实施例的一种通风装置；并且
-图4描绘了根据本发明的另一个实施例的一种通风装置。
图1和图2示意性地展示了总体以参考数字1给出的一种具有燃烧型发动机或混合推进式的机动车辆的前部或后部，该机动车辆包括一个旨在容纳该内燃发动机3的发动机舱2。
发动机舱2的下部2a具有一个由下部导流罩4封闭的开口。该下部导流罩4是例如一个附接部件，该附接部件是由例如像聚丙烯或聚酰胺等合成材料制成的。
下部导流罩4具有的作用是可通过减少或者甚至消除进入该内燃发动机3的机舱2的空气流的扰动区域的形成而提高该机动车辆的空气动力学。
下部导流罩4围绕一个电机-风扇单元5，该电机-风扇单元包括一个具有竖直轴线Y的风扇5a、以及一个向该风扇5a供应电能的电动机5b。风扇5a是在大体水平方向X上安排在该内燃发动机3的机舱2下方的下部导流罩4中的，以便在一个大体竖直的方向Y上将新鲜空气吹向该内燃发动机3，尤其是吹向位于该内燃发动机3顶部的这些部件。
在本说明书的其余部分中，术语“电动机”限定了将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的所有机器。
如展示出的，该下部导流罩包括一个新鲜空气进气管4a和一个进气阀瓣4b，该进气阀瓣由一个电子控制单元(ECU)6操作，旨在例如借助于致动器4c、根据由一个或多个温度传感器7测得的该发动机舱2的温度来控制该进气阀瓣4b的打开和关闭。
当该机动车辆运行时，通过该空气进气管4a进入的空气流驱动该风扇5a来对该内燃发动机3进行冷却。
当该机动车辆停止或该燃烧型发动机3以低怠速运行时，空气流不足以驱动该风扇5a的旋转，该燃烧型发动机3的机舱2通过自然对流现象而经受高的热应力。因此，该风扇5a被设置成由该电动机5b旋转，从而使之有可能对该燃烧型发动机3的机舱进行冷却。沿着该竖直轴线Y对由该风扇5a吹送的空气进行引导，并流经位于该燃烧型发动机3的机舱2的一侧的通气窗8。名称“通气窗”是指由倾斜的叶片或板组成的、允许清除该发动机舱2中存在的热空气的任何部件。
如在附图中展示出的，由一个自主电能产生和储存器件9(例如像电池组)对该电动机5b供应电能。
当该机动车辆1开动时，由空气流的运动使该风扇5a旋转，这种旋转对该自主电能产生和储存器件9再充入电能，因此该风扇5a是以“发电机”模式运行的。该阀瓣4b还可根据该机动车辆的速度以及该电池组9的电量状态进行操作。
当该车辆1停止或该内燃发动机3以低怠速运行时，该自主电能产生和储存器件9向该风扇5a的电机5b供应电能以便将其设定为旋转时，则风扇5a然后以“马达”模式运行。
该电动机5b可以例如是一个直流电动机或可以是一个交流电动机。
如果是一个直流电动机，按照定义，可逆地，它是以“发电机”模式和“马达”模式运行。
如图3和图4展示出的，该交流电动机是由位于该风扇5a的外周的磁化器件10与嵌入在该下部导流罩4的材料中的线圈11的组合组成的。
该磁化器件10例如是如图3展示出的一个磁环的形式、或者是如图4展示出的被安排在该风扇5a的各叶片5c端部的永磁铁的形式。
在这样一个交流电动机的情况下，由该风扇5a旋转产生的磁通量的改变来对该自主电能储存器件9再充电。然而，必须具有一个用于对交流电流进行整流的装置(未描绘)。
该电子控制单元6能够根据由该燃烧型发动机3的机舱2中的一个测量器件7所测得的温度来控制“发电机”或“马达”模式的风扇操作。
当该风扇5a是以“马达”模式运行时，该电子控制单元6产生一个旋转电磁场，该旋转电磁场允许该风扇5a通过该磁化器件10与嵌入在该下部导流罩4中的线圈11的协作而进行旋转。
作为一个替代方案，能够通过该机动车辆的电网来对该电动机5b供应电能，无需使用自主电能产生和储存器件9。
该发动机舱2和该下部导流罩4可以安排在该机动车辆1的后部或前部。
该机动车辆1还可包括一个用于对内燃发动机3进行冷却的传统装置(未描绘)，该装置被安排在该内燃发动机3的上游并且包括一个热交换器(未描绘)和一个第二风扇(未描绘)，一种冷却剂在该热交换器中循环，该第二风扇被安排在该热交换器的上游或下游并且旨在通过该热交换器在一个该内燃发动机3的大体水平的方向上吹送或吸入空气。
因为该电机-风扇单元是被直接结合在该下部导流罩中的，有效地冷却了被容纳在该发动机舱中的这些部件，尤其是被安排在该内燃发动机的顶部的部件。
此外，借助于本发明，在该燃烧型发动机运行、以低怠速运行以及停止的各阶段期间都可对该发动机舱冷却。
另外，因为将该竖直轴线风扇结合在该下部导流罩中，易于对安排在车辆后部的内燃发动机提供充分的冷却，尽管其小空间不能容纳包括一个热交换器以及一个位于该热交换器的上游的水平轴线风扇的传统冷却装置。

Claims (10)

1.一种具有燃烧型发动机或混合推进式的机动车辆，该机动车辆包括：安排在一个发动机舱(2)中的至少一个内燃发动机(3)，一个旨在封闭该发动机舱(2)下部的下部导流罩(4)，其特征在于，该下部导流罩包括一个具有竖直轴线(Y)的风扇(5a)、以及向该风扇(5a)供应电能的一个电动机(5b)，所述风扇(5a)被大体水平地安排在该内燃发动机舱(2)下方的下部导流罩(4)中。
2.如权利要求1所述的机动车辆，其中由该机动车辆(1)的电网向该电动机(5b)供应电能。
3.如权利要求1所述的机动车辆，其中由一个自主电能产生和储存器件(9)向该电动机(5b)供应电能。
4.如权利要求3所述的机动车辆，其中当该机动车辆(1)开动时，由空气流的运动使该组风扇(5a)旋转从而对该自主电能产生和储存器件(9)再充入电能。
5.如权利要求3或4所述的机动车辆，其中该电动机(5b)是一个直流电动机。
6.如权利要求3或4所述的机动车辆，该机动车辆包括被安排在该风扇(5a)的端部的永磁铁(10)、以及被嵌入在该下部导流罩(4)中的一个线圈(11)，由该风扇(5a)旋转产生的磁通量的变化而感应生成的电流使得该自主电能储存器件(9)被再充电。
7.如权利要求1至6中任一项所述的机动车辆，该机动车辆包括一个电子控制单元(6)，该电子控制单元能够将该风扇(5a)设置成可根据该燃烧型发动机(3)的机舱(2)中的一个测量器件(7)所测得的温度进行旋转。
8.如权利要求7所述的机动车辆，该机动车辆包括一个进气阀瓣(4a)，由该电子控制单元(6)根据该车辆的速度以及由该内燃发动机(3)的机舱(2)中的至少一个测量器件(7)所测得的温度对该进气阀瓣进行操作。
9.如权利要求1至8中任一项所述的机动车辆，其中该发动机舱(2)和该部下导流罩(4)是安排在该机动车辆(1)的后部。
10.如权利要求1至9中任一项所述的机动车辆，该机动车辆包括一个内燃发动机(3)冷却装置，该装置被安排在该内燃发动机(3)的上游或下游、并且包括一个热交换器和一个具有水平轴线(X)的第二风扇，一种冷却剂在该热交换器中循环，该第二风扇被安排在该热交换器的上游并且旨在通过该热交换器在一个大体上水平的方向上朝向该内燃发动机(3)吹送或吸入空气。
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