CN105270134A - 用于控制车辆中的气流的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制车辆中的气流的系统和方法，用于控制车辆中的气流的系统可包括：前部空气引入装置，其安装在发动机前方；冷凝器，其设置至前部空气引入装置；中冷器，其设置在冷凝器后方；散热器，其设置在中冷器与发动机之间；主动风门，其用于控制引导至前部空气引入装置的气流；侧部空气引入装置，其安装至发动机室的侧部用于将空气传送至发动机；连接管路，其连接在侧部空气引入装置与前部空气引入装置之间；控制阀，其用于控制穿过连接管路的气流；多个传感器，其用于测量车辆的运行状态；以及控制单元，其用于基于多个传感器信号确定车辆的运行状态且控制控制阀的运行。

Description

用于控制车辆中的气流的系统和方法
与相关申请的交叉引用
本申请要求2014年5月27日提交的韩国专利申请第10-2014-0063874号的优先权，上述申请的全部内容结合于此用于这种引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆中的气流的系统和方法。更特别地，本发明涉及这样一种用于控制车辆中的气流的系统和方法，其可以改进冷却效率和空气动力学特性。
背景技术
车辆主体是形成包括发动机的车辆的外观的一部分，其中，一般来说，发动机室包括安装于其中的发动机、传动装置、冷却单元，以及各件辅助机构。
在发动机前方，具有连续布置的散热器、中冷器和冷凝器，用于利用室外空气冷却发动机、进气或进气与排气的混合气体以及空气调节器的制冷剂。
同时，通过冷凝器的空气上升约20℃且通过中冷器的空气上升约10℃。因此，空气以比室外温度热约30℃的状态引入到散热器。
因此，发生一个问题，即连续布置在冷凝器后方的中冷器和散热器的冷却效率变得较差。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面针对提供一种用于控制车辆中的气流的系统和方法，所述系统和方法具有改进冷却效率和空气动力学特性的优点。
本发明的各个方面针对提供一种用于控制车辆中的气流的系统和方法，所述系统和方法可改进冷却效率和空气动力学特性。
根据本发明的各个方面，一种用于控制车辆中的气流的系统可包括：前部空气引入装置，所述：前部空气引入装置安装在发动机前方；冷凝器，所述冷凝器设置至所述前部空气引入装置；中冷器，所述中冷器设置在冷凝器后方；散热器，所述散热器设置在中冷器与发动机之间；主动风门，所述主动风门设置在冷凝器前方以用于控制引导至前部空气引入装置的气流；侧部空气引入装置，所述侧部空气引入装置安装至发动机室的侧部以用于将空气传送至发动机；连接管路，所述连接管路连接在所述侧部空气引入装置与所述前部空气引入装置之间；控制阀，所述控制阀用于控制穿过所述连接管路的气流；多个传感器，所述多个传感器用于测量车辆的运行状态；以及控制单元，所述控制单元用于基于多个传感器信号确定车辆的运行状态且控制所述控制阀的运行。
控制单元可根据车辆的运行状态控制所述控制阀的操作，以阻挡连接管路，完全开放连接管路，使空气在冷凝器与中冷器之间流动，或使空气在中冷器与散热器之间流动。
多个传感器可包括：车辆速度传感器，所述车辆速度传感器用于测量车辆速度且将其信号传送至控制单元；空气温度传感器，所述空气温度传感器用于测量外部空气的温度且将其信号传送至控制单元；制冷剂温度传感器，所述制冷剂温度传感器用于测量流经冷凝器的制冷剂的温度且将其信号传送至控制单元；中冷器温度传感器，所述中冷器温度传感器用于测量流经中冷器的空气的温度且将其信号传送至控制单元；冷却水温度传感器，所述冷却水温度传感器用于测量流经散热器的冷却水的温度且将其信号传送至控制单元；以及发动机转速传感器，所述发动机转速传感器用于测量发动机转速且将其信号传送至控制单元。
所述系统可进一步包括设置在散热器与发动机之间的冷却扇，其中控制单元可基于所述多个传感器信号控制冷却扇和主动风门。
根据本发明的各个方面，一种用来控制系统(该系统用于控制车辆中的气流)的方法可包括：当车辆的运行状态属于高速度和高负载条件时，控制单元可进行控制以打开主动风门，运行冷却扇，且可控制控制阀以使流经控制阀的空气在冷凝器与中冷器之间流动；当车辆的运行状态属于低速度和高负载条件时，控制单元可进行控制以打开主动风门，运行冷却扇，且可控制控制阀以使流经控制阀的空气在中冷器与散热器之间流动；当车辆的运行状态属于空气动力学运行条件时，控制单元可进行控制以关闭主动风门，切断冷却扇的运行，且可控制控制阀以阻挡流经控制阀的空气；当车辆的运行状态属于自然冷却条件时，控制单元可进行控制以打开主动风门且操作冷却扇，且可将控制阀控制为打开，其中所述系统可包括：前部空气引入装置，其安装在发动机前方；所述冷凝器，其设置至所述前部空气引入装置；所述中冷器，其设置在冷凝器后方；所述散热器，其设置在中冷器与发动机之间；所述主动风门，其设置在冷凝器前方以用于控制引导至前部空气引入装置的气流；所述冷却扇，其设置在散热器与发动机之间；侧部空气引入装置，其安装至发动机室的侧部以用于将空气传送至发动机；连接管路，其连接在侧部空气引入装置与前部空气引入装置之间；所述控制阀，其用于控制穿过连接管路的气流；车辆速度传感器，其用于测量车辆速度且将其信号传送至控制单元；空气温度传感器，其用于测量外部空气的温度且将其信号传送至控制单元；制冷剂温度传感器，其用于测量流经冷凝器的制冷剂的温度且将其信号传送至控制单元；中冷器温度传感器，其用于测量流经中冷器的空气的温度且将其信号传送至控制单元；冷却水温度传感器，其用于测量流经散热器的冷却水的温度且将其信号传送至控制单元；发动机RPM传感器，其用于测量发动机RPM且将其信号传送至控制单元；以及控制单元，其用于基于来自传感器的信号确定车辆的运行状态且控制冷却扇、主动风门和控制阀的运行。
根据本发明的各个实施方式的用于控制车辆中的气流的系统和方法可增加冷却效率，因为外部空气可直接传送至中冷器和散热器。
此外，根据本发明的各个实施方式的用于控制车辆中的气流的系统和方法可改进车辆的空气动力学特性，因为可选择性地阻挡外部空气的引入。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
附图说明
图1为示出了根据本发明用于控制车辆中的气流的示例性系统的框图。
图2、图3、图4和图5为示出了显示根据本发明的用于控制车辆中的气流的示例性系统的运行状态的示意图。
图6为示出了根据本发明的用于控制车辆中的气流的示例性系统的变型的示意图。
应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
现在将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。
图1为示出了根据本发明的示例性实施方式的用于控制车辆中的气流的系统的框图。
参考图1，用于控制车辆中的气流的系统包括：车辆速度传感器101，所述车辆速度传感器101用于测量车辆速度且将其信号传送到控制单元100；空气温度传感器102，所述空气温度传感器102用于测量外部空气的温度且将其信号传送到控制单元100；制冷剂温度传感器103，所述制冷剂温度传感器103用于测量流经冷凝器的制冷剂的温度且将其信号传送到控制单元100；中冷器温度传感器104，所述中冷器温度传感器104用于测量流经中冷器的空气的温度且将其信号传送到控制单元100；冷却水温度传感器105，所述冷却水温度传感器105用于测量流经散热器的冷却水的温度且将其信号传送到控制单元100；以及发动机RPM传感器106，所述发动机RPM传感器106用于测量发动机RPM且将其信号传送到控制单元100。
控制单元100从传感器101-106接收信号以确定车辆的运行状态，且控制主动风门10、冷却扇20和控制阀30的运行。
图2、图3、图4和图5为示出了显示根据本发明的各个实施方式的用于控制车辆中的气流的系统的运行状态的示意图。
参考图1、图2、图3、图4和图5，用于控制车辆中的气流的系统包括：前部空气引入单元50，所述前部空气引入单元50安装在发动机40的前方；冷凝器80，所述冷凝器80设置至前部空气引入单元50；中冷器82，所述中冷器82设置在冷凝器80的后方；散热器84，所述散热器84设置在中冷器82与发动机40之间；主动风门10，所述主动风门10设置在冷凝器80的前方用于控制被引入至前部空气引入单元50的气流；侧部空气引入单元60，所述侧部空气引入单元60安装至发动机室的侧部以用于将空气输送至发动机40；连接管路70，所述连接管路70连接在侧部空气引入单元60与前部空气引入单元50之间；以及控制阀20，所属控制阀20用于控制穿过连接管路70的气流。
侧部空气引入单元60从主动风门10的前方接收外部空气，且经由空气滤清器42和进气软管44而将外部空气供应至发动机40。控制阀30设置在连接管路70中，用于使得直接将外部空气选择性地输送至中冷器82和散热器84而不通过冷凝器80。
控制单元100可以从传感器101-106接收信号，确定车辆的运行状态，且根据车辆的运行状态控制控制阀30的运行，以阻挡连接管路70、完全开放连接管路70、使空气在冷凝器80与中冷器82之间流动，或使空气在中冷器82与散热器84之间流动。
此外，控制单元100可以从传感器101-106接收信号以参考来自多个所述传感器101-106的信号确定车辆的运行状态并控制冷却扇20和主动活门10的运行。
在此情况下，为了关闭冷却扇20，或在控制单元100的控制下控制冷却扇20的RPM，冷却扇20可由旋转速度为可控的马达旋转。
主动风门10根据来自控制单元100的信号控制从车辆外部引入的气流，从而使得当主动风门10打开时，外部空气经由前部空气引入单元50引入以用于使散热片84等冷却，且当主动活门10关闭时，阻挡外部空气以使发动机40的暖机变得容易，或当不需要冷却时，用于改进车辆的空气动力学特性。
下文中，将参考附图对根据本发明的各个实施方式的用于控制车辆中的气流的系统和方法进行描述。
参考图1和图2，如果控制单元100从传感器101-106接收信号且确定车辆的运行状态属于高速度和高负载条件，那么控制单元100进行控制以打开主动风门10，运行冷却扇20，且控制控制阀30以使流经控制阀30的空气在冷凝器80与中冷器82之间流动。
高速度和高负载条件是(作为一实例)其中车辆速度约为90-110kph且发动机RPM为2000-4000的状态，其可界定为如下状态，其中流经中冷器82的空气或空气与排气的混合气体需要更多冷却。高速度和高负载条件还可界定为包括流经中冷器82的空气或混合气体的温度条件。
在高速度和高负载条件中，由于外部空气经由连接管路70引导至中冷器82前方，所以中冷器82的冷却效率可得到增加。
参考图1、图2和图3，如果控制单元100从传感器101-106接收信号且确定车辆的运行状态属于低速度和高负载条件，那么控制单元100进行控制以打开主动风门10，运行冷却扇20，且控制控制阀30以使流经控制阀30的空气在中冷器82与散热器84之间流动。
预设的低速度和高负载条件可为(作为一实例)其中车辆速度约为30-40kph且发动机RPM为2000-4000的状态，其可界定为如下状态，其中需要流经散热器84的冷却水的更多冷却。
在低速度和高负载条件中，由于外部空气经由连接管路70引导至散热器84前方，所以散热器84的冷却效率可得到增加。
参考图1和图4，如果控制单元100从传感器101-106接收信号且确定车辆的运行状态属于空气动力学运行条件，那么控制单元100进行控制以关闭主动风门10，切断冷却扇20的运行，且控制控制阀30以阻挡流经控制阀30的空气。
空气动力学运行条件可界定为其中不需要利用外部空气进行冷却的状态，其可界定为如下状态(作为一实例)：当前冷却要求相对低，需要通过借助关闭主动风门10和控制阀30阻挡外部空气流动至发动机室来减少阻力从而改进运行性能，或需要发动机的暖机。此外，还可包括其中外部空气温度在预定温度以下的情况。
参考图1和图5，如果控制单元100从传感器101-106接收信号且确定车辆的运行状态属于自然冷却条件，那么控制单元100进行控制以打开主动风门10且运行冷却扇20，且将控制阀30控制为打开。
自然冷却条件可界定为以下状态，其中外部空气具有比需要利用外部空气进行冷却的预定温度高的温度，或需要中冷器82和散热器84的同时冷却。
在自然冷却条件中，冷却扇20的运行和RPM可根据外部空气温度确定。
图6示出了根据本发明的各个实施方式的用于控制车辆中的气流的系统的变型的示意图。
参考图6，尽管根据本发明的各个实施方式的用于控制车辆中的气流的系统显示为如下实例，其中侧部空气引入单元60、连接管路70、空气滤清器42、进气软管44等等安装至车辆的右侧和左侧，但侧部空气引入单元60、连接管路70、空气滤清器42、进气软管44等等可仅安装至车辆的一侧。
如先前描述，根据本发明的各个实施方式的用于控制车辆中的气流的系统和方法可通过根据车辆的运行状态将用于使中冷器和散热器冷却的空气直接供应至中冷器和散热器而增加冷却效率，且可以通过控制引导至车辆的空气而改进空气动力学性能。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (5)

1.一种用于控制车辆中的气流的系统，其包括：
前部空气引入装置，所述前部空气引入装置安装在发动机前方；
冷凝器，所述冷凝器设置至所述前部空气引入装置；
中冷器，所述中冷器设置在所述冷凝器后方；
散热器，所述散热器设置在所述中冷器与所述发动机之间；
主动风门，所述主动风门设置在所述冷凝器前方以用于控制引导至所述前部空气引入装置的气流；
侧部空气引入装置，所述侧部空气引入装置安装至发动机室的侧部以用于将空气传送至所述发动机；
连接管路，所述连接管路连接在所述侧部空气引入装置与所述前部空气引入装置之间；
控制阀，所述控制阀用于控制穿过所述连接管路的气流；
多个传感器，所述多个传感器用于测量所述车辆的运行状态；以及
控制单元，所述控制单元用于基于多个传感器信号确定车辆的运行状态且控制所述控制阀的运行。
2.根据权利要求1所述的用于控制车辆中的气流的系统，其中所述控制单元根据所述车辆的运行状态控制所述控制阀的运行，以阻挡所述连接管路，完全开放所述连接管路，使空气在所述冷凝器与所述中冷器之间流动，或使空气在所述中冷器与所述散热器之间流动。
3.根据权利要求2所述的用于控制车辆中的气流的系统，其中所述多个传感器包括：
车辆速度传感器，所述车辆速度传感器用于测量车辆速度且将其信号传送至所述控制单元；
空气温度传感器，所述空气温度传感器用于测量外部空气的温度且将其信号传送至所述控制单元；
制冷剂温度传感器，所述制冷剂温度传感器用于测量流经所述冷凝器的制冷剂的温度且将其信号传送至所述控制单元；
中冷器温度传感器，所述中冷器温度传感器用于测量流经所述中冷器的空气的温度且将其信号传送至所述控制单元；
冷却水温度传感器，所述冷却水温度传感器用于测量流经所述散热器的冷却水的温度且将其信号传送至所述控制单元；以及
发动机RPM传感器，所述发动机RPM传感器用于测量发动机RPM且将其信号传送至所述控制单元。
4.根据权利要求1所述的用于控制车辆中的气流的系统，其进一步包括提供在所述散热器与所述发动机之间的冷却扇，
其中所述控制单元基于所述多个传感器信号控制所述冷却扇和所述主动风门。
5.一种用来控制用于控制车辆中的气流的系统的方法，所述方法包括：
当所述车辆的运行状态属于高速度和高负载条件时，控制单元进行控制以打开主动风门，运行冷却扇，且控制控制阀以使流经所述控制阀的空气在冷凝器与中冷器之间流动；
当所述车辆的所述运行状态属于低速度和高负载条件时，所述控制单元进行控制以打开所述主动风门，运行所述冷却扇，且控制所述控制阀以使流经所述控制阀的空气在所述中冷器与散热器之间流动；
当所述车辆的所述运行状态属于空气动力学运行条件时，所述控制单元进行控制以关闭所述主动风门，切断所述冷却扇的运行，且控制所述控制阀以阻挡流经所述控制阀的空气；并且
当所述车辆的所述运行状态属于自然冷却条件时，所述控制单元进行控制以打开所述主动风门并运行所述冷却扇，且将所述控制阀控制为打开，其中所述系统包括：
前部空气引入装置，其安装在发动机前方；冷凝器，其设置至所述前部空气引入装置；中冷器，其设置在所述冷凝器的后方；散热器，其设置在所述中冷器与所述发动机之间；主动风门，其设置在所述冷凝器前方以用于控制引导至所述前部空气引入装置的气流；冷却扇，其设置在所述散热器与所述发动机之间；侧部空气引入装置，其安装至发动机室的侧部以用于将空气传送至所述发动机；连接管路，其连接在所述侧部空气引入装置与所述前部空气引入装置之间；控制阀，其用于控制穿过所述连接管路的气流；车辆速度传感器，其用于测量所述车辆的速度且将其信号传送至所述控制单元；空气温度传感器，其用于测量外部空气的温度且将其信号传送至所述控制单元；制冷剂温度传感器，其用于测量流经所述冷凝器的制冷剂的温度且将其信号传送至所述控制单元；中冷器温度传感器，其用于测量流经所述中冷器的空气的温度且将其信号传送至所述控制单元；冷却水温度传感器，其用于测量流经所述散热器的冷却水的温度且将其信号传送至所述控制单元；发动机RPM传感器，其用于测量发动机RPM且将其信号传送至所述控制单元；以及控制单元，其用于基于来自所述传感器的信号确定所述车辆的运行状态且控制所述冷却扇、所述主动风门和所述控制阀的运行。
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