CN107000573A - 车辆空调系统的冷却模块，以及用于通过该类型的冷却模块来冷却机动车辆发动机的组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别是用于卡车的车辆空调系统的冷却模块(10)，具有风扇(12)和冷凝器(20)，该风扇具有空气入口(14)和空气出口(16)并且产生从空气入口(14)到空气出口(16)的空气流动方向(18)上的空气流，所述冷凝器可以双向地流过用于液化车辆空调系统的制冷剂，该冷凝器(20)具有空气流横截面(A₁)并且布置成以便与风扇(12)的空气出口(16)相邻，其中空气流横截面(A₁)具有第一部分横截面(22)和与第一部分横截面(22)不同的第二部分横截面(24)，其中风扇(12)的空气出口(16)专门分配给第一部分横截面(22)并在空气流动方向(18)上给第一部分横截面加载所述风扇(12)的整个空气流，以及其中第二部分横截面(24)可以在风扇(12)的操作期间选择性地在风扇(12)的空气流动方向(18)上以及与风扇(12)的空气流动方向(18)相反地流过。此外，本发明还涉及一种用该类型的冷却模块(10)冷却机动车辆发动机(30)的组件(28)。

Description

车辆空调系统的冷却模块，以及用于通过该类型的冷却模块 来冷却机动车辆发动机的组件

技术领域

本发明涉及一种车辆空调单元的冷却模块，特别是用于卡车的车辆空调单元的冷却模块，具有风扇，该风扇具有空气入口和空气出口并且在空气流动方向上产生从空气入口到出气口的空气流，以及空气流通过的冷凝器，用于液化车辆空调单元的制冷剂。此外，本发明还包括用于冷却机动车辆发动机特别是卡车发动机的组件，其具有散热器通风机，该散热器通风机具有通风机入口和通风机出口并且可以在空气流动方向上产生从通风机入口到通风机出口的空气留；空气流通过的发动机散热器，用于冷却机动车辆发动机的冷却剂，所述发动机散热器具有空气流横截面并且邻近所述散热器通风机的通风机入口布置，以及空气流通过的冷凝器，用于液化车辆空调单元的制冷剂。

背景技术

这样的冷却组件例如在KR 10 2013 0101270A中公开，其中车辆空调单元的冷凝器布置在发动机散热器的上游。所述散热器通风机是布置在吸入侧上的轴向通风机并且通常由机动车辆发动机驱动。

在KR 10 2013 0101270A中，冷却组件形成可预组装单元，其中所述发动机散热器和冷凝器的空气流横截面的尺寸是大致相同的。为了确保用于冷却机动车辆发动机所需的冷却功率，例如甚至在货车的满负荷操作(例如负载状态下的上坡))中，发动机散热器的空气流截面必须相当大。然而，具有类似尺寸的空气流横截面的车辆空调单元的冷凝器通常是尺寸过大的，因此是不经济的。

特别地，在卡车的情况下，为了增加乘客的舒适度，即使在停车时，即，当机动车辆发动机关闭时，也努力操作车辆空调单元。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆空调单元的紧凑型冷却模块和用于通过这样的冷却模块来冷却机动车辆发动机的组件，其中，所述冷却模块可根据能量甚至当机动车辆发动机被关闭时也被非常有效地操作，并且组件提供足够的冷却能力以用于冷却机动车辆发动机，甚至在满负载操作期间。

根据本发明，该目的是通过特别是用于卡车的车辆空调单元的冷却模块实现的，具有风扇还有冷凝器，所述风扇具有空气入口和空气出口并且产生在从空气入口到空气出口的空气流动方向上的空气流，所述空气流可以双向地通过该冷凝器，用于液化车辆空调单元的制冷剂，所述冷凝器具有空气流横截面并且布置成邻近所述风扇的空气出口，其中所述空气流横截面具有第一部分横截面和与所述第一部分横截面不同的第二部分横截面，其中所述风扇的空气出口被专门分配给所述第一部分横截面并且在空气流动方向上给后者加载风扇的整个空气流，并且其中在风扇操作期间，所述空气流可以通过第二部分横截面，可选地在风扇的空气流动方向上和与所述风扇的空气流动方向相反地。特别是当车辆停放时，即当机动车辆发动机关闭时，冷凝器的第二部分横截面允许通过风扇在空气流动方向上穿过冷凝器输送的空气流经由第一部分横截面的返回流。与风扇的空气流动方向相反地经由冷凝器的第二部分横截面向回流动的空气可再次从车辆空调单元的制冷剂吸收热能，因此有助于冷却模块的特别节能的操作。

由于在空气流动方向上通过风扇穿过冷凝器输送的空气能够至少部分地再次经由第二部分横截面向回流动的可能性，因此布置在下游的发动机散热器的压力损失也进一步减小，因为在空气流动方向上流过散热器的空气量减少。由于整体压力损失较小，实现了冷却模块的特别节能的操作。

根据冷却模块的一实施例，风扇是由电动机驱动的风扇并且优选地具有最大静压差至多为300Pa。在该能力范围内，风扇的能量需求低且产生的体积流量足以液化车辆空调单元的制冷剂。用于驱动风扇的电动机例如从汽车电池提取其能量，由于能量消耗低，因此其可以确保在机动车辆停放时车辆空调单元的令人满意的操作周期。

冷凝器优选具有在空气流动方向上的尺寸t_K，其中t_K≤20mm，特别是10mm≤t_K≤16mm。空气流动方向上的该小尺寸以有利的方式导致冷凝器的特别低的流动阻力和重量。当机动车辆发动机关闭时，这种冷凝器的冷却能力在某些情况下受到限制，但即使当机动车辆发动机关闭时也足以确保车辆空调单元的令人满意的操作。

根据冷却模块的另一实施例，风扇和冷凝器被容纳在模块框架中并与模块框架形成预组装单元。冷凝器具有例如固定地连接到模块框架的制冷剂收集管线，特别是螺纹连接或夹紧在其上。设计为预组装单元的冷却模块可以用很少的费用被紧固到用于冷却机动车辆发动机的组件上并且当需要时可以以简单的方式进行更换。

在本实施例中，模块框架优选地具有用于将冷却模块安装在发动机散热器上的突起，其中突出部相对于空气流动方向横向地延伸。

此外，模块框架可以具有风扇紧固在其中的空气管道，其中空气管道限定风扇的空气入口和空气出口。

根据冷却模块的优选实施例，模块框架是塑料注塑模制部件。因此，可以以合理的成本制造模块框架，并且可以以简单的方式改变其形状。因此，如果使用尽可能结构相同的风扇和冷凝器并且只有模块框架的形状发生变化，则冷却模块因此以特别低的费用可适于特定车辆系列的不同边界条件。

此外，优选的是，冷凝器具有长度为l和宽度为b的基本矩形的空气流横截面，并且风扇具有至少一个具有直径为D的轴向通风机，其中以下适用：0.75≤D₁/l≤1，特别是0.85≤D_l/l≤0.95，和/或0.75≤D_b/b≤1，特别是0.85≤D_b/b≤0.95，其中D₁和D_b对应于在冷凝器的长度l或宽度b的方向上彼此相邻布置的所有风扇的直径D之和。在这些尺寸比例的情况下，空气流横截面的第一部分横截面显著大于第二部分横截面，其中在第二部分横截面中向回流动的空气流的速度为在风扇的空气流动方向上在第一部分横截面中流动的空气流的速度的大约50％。在这些条件下，冷却模块的特别高的冷却能力以对能量较小的要求得以实现。

例如，风扇的空气进口可以与车辆的散热器格栅相邻，特别是可以紧密连接到散热器格栅。

此外，风扇的空气出口可以与冷凝器相邻，特别是可以紧密地连接到冷凝器。

此外，该目的还可以通过用于冷却机动车辆发动机特别是卡车发动机的组件来实现，具有这样的冷却模块，散热器通风机，该散热器通风机具有通风机入口和通气机出口并产生在从通气机入口到通风机出口的空气流动方向上的空气流，以及空气流可以通过的发动机散热器，用于冷却用于机动车辆发动机的冷却剂，所述发动机散热器具有空气流横截面并且布置成与散热器通风机的通风机入口相邻，其中冷却模块的冷凝器布置在发动机散热器的上游并与其相邻。散热器通风机的吸入侧布置允许借助于机动车辆发动机简单且有利地驱动散热器通风机。由机动车发动机驱动的散热器通风机可以容易地提供体积流量，其甚至在机动车辆的满负载操作期间也能确保发动机散热器的足够的冷却能力。此外，冷凝器也经由散热器通气机装载在空气流动方向上，并且提供足够的体积流量来液化车辆空调单元的制冷剂，因此当机动车辆发动机运行时也可以关闭风扇或用于驱动风扇的电动机。

冷却模块的冷凝器优选在空气流动方向上具有距离发动机散热器的距离d，其中以下适用：d>6mm，特别是8mm≤d≤20mm。该距离足以将在空气流动方向上通过冷凝器的第一部分横截面的空气流分布在冷凝器的下游，并允许与所述空气流动方向相反的经由冷凝器的第二部分横截面的返回流。当机动车辆发动机关闭时，发动机散热器的最终降低的流动阻力有助于冷却模块的特别有效的操作。

根据用于冷却机动车辆发动机的组件的实施例，提供了将散热器通风机连接到发动机散热器的安装元件。特别地，该安装元件围绕发动机散热器的空气流横截面并且以漏斗形方式朝向散热器通风机减缩，使得散热器通风机给吸入侧上的整个空气流横截面加载。

发动机散热器的空气流横截面优选地具有第一部分横截面和与第一部分横截面不同的第二部分横截面，其中第一部分横截面由冷却模块覆盖，第二部分横截面自由地邻近车辆的散热器格栅。经由第一部分横截面由散热器通风机吸入的体积流在此足以使冷凝器中的车辆空调单元的制冷剂液化并以期望的方式对车辆内部进行空气调节。同时，用于机动车辆发动机的冷却剂的一定冷却也经由发动机散热器的空气流横截面的第一部分横截面发生。经由发动机散热器的空气流横截面的第二部分横截面，散热器通风机吸入流过发动机散热器而不是通过冷凝器的另外的体积流，因此构成用于机动车辆发动机的冷却剂的特别有效的冷却。以这样的方式，甚至在机动车辆的满负载操作期间(例如在负载状态下的上坡行驶)，也能够确保机动车辆发动机的充分冷却。

发动机散热器的空气流横截面优选为冷凝器的空气流横截面的至少1.5倍，特别是至少两倍，那么大。如果冷凝器的空气流横截面被选择为使得当机动车辆发动机运行时和车辆空调单元关闭时车辆空调单元的令人满意的冷却能都会出现，则在机动车辆的满负载操作期间所述机动车辆的充分冷却也可以通过示出的空气流横截面尺寸的比例来确保。

附图说明

本发明的其它特征和优点从优选实施例的下面的描述并参考附图而显现，在附图中：

图1示出了根据本发明的冷却模块的示意性透视分解图；

图2示出了根据本发明的用于通过车辆空调单元的根据本发明的冷却模块来冷却机动车辆发动机的组件的示意性剖视图；

图3示出了根据图2的组件的细节III；

图4示出了根据本发明的用于通过图1的冷却模块来冷却机动车辆发动机的组件的视图；以及

图5示出了根据图4的组件的示意性详细截面。

具体实施方式

图1示出了特别是用于卡车的车辆空调单元的冷却模块10，具有风扇12和冷凝器20，所述风扇具有空气入口14和空气出口16并且产生从空气入口14到空气出口16的空气流动方向18上的空气流，该空气流可双向地，即在两个相对的空气流动方向上，穿过所述冷凝器，用于液化车辆空调单元的制冷剂，所述冷凝器具有空气流横截面A₁并且布置成与风扇12下游的空气出口16相邻。在这方面，明确指出，在本申请的上下文中诸如“下游”和“上游”的术语总是指空气流动方向18。

在本示例性实施例中，风扇12包括两个轴向通风机并由电动机驱动，其中风扇12提供至多300Pa的最大静压差。

冷凝器20的空气流横截面A₁具有第一部分横截面22，其被示出为阴影，以及在该阴影区域外部的与第一部分横截面22不同的第二部分横截面24，其中，风扇12的空气出口16被专门分配给第一部分横截面22并且在空气流动方向18上给该第一部分横截面22加载风扇12的整个空气流，其中，在风扇12的操作期间，流可以通过第二部分横截面24，可选择地在风扇12的空气流动方向18上并与风扇12的空气流动方向18相反。

冷凝器20在空气流动方向18上具有尺寸t_K，其中t_K≤20mm，特别是10mm≤t_K≤16mm。已经证明，这个数量级的尺寸构成了最小可能的流阻和最大可能的冷却能力之间的特别好的折中。

根据图1，车辆空调单元的冷却模块10包括模块框架26，其中风扇12和冷凝器20二者都容纳在模块框架26中，并且与模块框架26一起，形成预组装单元。

模块框架26特别是塑料注塑模制部件，其可以以合理的成本生产并且可以适于在不同边界条件下的制造方面的少量支出。

模块框架26具有用于将冷却模块10安装在发动机散热器38上的突起40(也参见图2至图4)，其中突起40相对于空气流动方向18横向地延伸。

此外，模块框架26具有圆筒形空气管道42，风扇12紧固在该空气管道中，其中空气管道42限定风扇12的空气入口14和空气出口16。在本示例性实施例中，风扇12通过风扇环44在模块框架26的空气管道42中以形状配合方式和螺钉连接(也参见图2和图3)紧固。

冷凝器20具有制冷剂收集管线27，所述冷凝器经由该制冷剂收集管线27被固定地连接到模块框架26，特别是螺纹连接或夹紧在其上(也参见图2和图3)。

图2示出了用于冷却机动车辆发动机30特别是卡车发动机的组件28，其具有散热器通风机32，该散热器通风机具有通风机入口34和通风机出口36并且产生在从通风机入口34到通风机出口36的空气流动方向18上的空气流；以及发动机散热器38，所述空气流通过该发动机散热器，用于冷却用于机动车辆发动机30的冷却剂，所述发动机散热器具有空气流横截面A₂并被布置成邻近散热器通风机32上游的通气机入口34。

此外，安装元件52设置成将散热器通风机32连接到发动机散热器38。特别地，安装元件52围绕发动机散热器38的空气流横截面A₂并且以漏斗形方式朝向散热器通风机32减缩，因此散热器通风机32在吸入侧上对整个气流截面A₂加载。

根据图2，散热器通风机32以驱动方式连接到机动车辆发动机30。因此，散热器通风机32以驱动模式(即当机动车辆发动机30运行时)由机动车辆发动机30驱动并且在车辆的停放状态下(即当汽车发动机30关闭时)被停用。

用于冷却机动车辆发动机30的组件28还包括冷却模块10，该冷却模块与根据图1的冷却模块10的不同之处仅在于根据图2的风扇12仅由单个轴向通气机构成。

根据图2，冷却模块10的冷凝器20被布置在发动机散热器38的上游并且直接与发动机散热器38相邻。在驱动模式中的空气流，即散热器通风机32启动和风扇12停用时的空气流，经由箭头54示出。

图3示出了用于冷却根据图2的机动车辆发动机30的组件28的细节III。在具有启动的空调单元的车辆的停放状态下的空气流，即风扇12启动且散热器通风机32停用时的空气流，在此经由箭头56,58,60和62示出。

冷却模块10的冷凝器20在空气流动方向18上具有距离发动机散热器38的距离d，其中以下适用：d>6mm，特别是8mm≤d≤20mm。该距离足以使在空气流动方向18上通过冷凝器20的第一部分横截面22输送的空气流分布在冷凝器20的下游(箭头60)并允许与空气流动方向18相反的经由冷凝器20的第二部分横截面24(箭头62)返回流。当机动车辆发动机30关闭时，冷凝器20的最终降低的流动阻力有助于冷却模块10的特别节能的操作。

通过比较图2和图3，变得清楚的是，所述空气流在根据2的车辆的驱动模式下在空气流动方向18上并且在根据图3的车辆的停放状态下与所述空气流动方向18相反地，穿过冷凝器20的空气流横截面A₁的第二部分横截面24。

图4示出了用于通过根据图1的冷却模块10在空气流动方向18上冷却机动车辆发动机30的组件28的视图。参考该视图变得清楚的是，冷凝器20具有长度为l和宽度为b的矩形空气流横截面A₁以及风扇12具有两个直径为D的轴向通风机，其中以下适用：0.75≤D_b/b≤1，特别是0.85≤D_b/b≤0.95。值D_b在此对应于在冷凝器20的宽度b的方向上彼此相邻布置的风扇12的所有轴向通风机的直径D之和。在本示例性实施例中，值D_b和D是相同的，因为在宽度b的方向上只设置一个轴向通风机。

另外，0.75≤D_l/l≤1，特别是0.85≤D_l/l≤0.95，也适用于根据图4的冷却模块10。值D₁在此对应于在冷凝器20的长度l的方向上彼此相邻布置的风扇12的所有轴向通风机的直径D之和。在本示例性实施例中，以下适用：D₁＝2D，因为两个轴向通风机设置在沿着长度l的方向上。

根据图4，发动机散热器38的空气流横截面A₂具有第一部分横截面46和与该第一部分横截面46不同的第二部分横截面48，其中第一部分横截面46是被冷却模块10覆盖，第二部分横截面48与车辆的散热器格栅50(参见图5)自由相邻。在此的发动机散热器38的空气流横截面A₂为冷凝器20的空气流截面A₁的至少1.5倍，特别是至少两倍，那么大。

如果冷凝器20的空气流横截面A₁被选择为，使得当机动车辆发动机30运行时并且当后者关闭时，车辆空调单元的令人满意的冷却能力出现，则在机动车辆的全负载操作期间所述机动车辆发动机30的足够的冷却也可以通过示出的空气流横截面A₁，A₂的尺寸比来确保。

图5示出了通过根据图4的组件28的示意截面图，其中车辆的散热器格栅50相对于空气流动方向18被示出在风扇12的上游。这里的空气管道42限定风扇12的空气入口14并且在该区域中与车辆的散热器格栅50相邻。特别地，空气管道42在空气入口14的区域中紧密地连接到散热器格栅50。

此外，空气管道42还限定风扇12的空气出口16并且在该区域中与冷凝器20相邻。特别地，空气管道42在空气出口16的区域中被紧密连接到冷凝器20。

Claims (15)

1.一种特别地用于卡车的车辆空调单元的冷却模块，具有：

风扇(12)，该风扇具有空气入口(14)和空气出口(16)并且产生在从空气入口(14)到空气出口(16)的空气流动方向(18)上的空气流；以及

冷凝器(20)，所述空气流能够双向地通过所述冷凝器，用于液化所述车辆空调单元的制冷剂，所述冷凝器具有空气流横截面(A₁)并且布置成与风扇(12)的空气出口(16)相邻，

其中所述空气流横截面(A₁)具有第一部分横截面(22)和与所述第一部分横截面(22)不同的第二部分横截面(24)，

其中风扇(12)的空气出口(16)被专门地分配给第一部分横截面(22)并且在空气流动方向(18)上给所述第一部分横截面加载所述风扇(12)的整个空气流，以及

其中在风扇(12)的操作期间，所述空气流能够可选择地在风扇(12)的空气流动方向(18)上并且与风扇(12)的空气流动方向(18)相反地穿过第二部分横截面(24)。

2.根据权利要求1所述的冷却模块，其特征在于，所述风扇(12)是由电动机驱动的风扇(12)。

3.根据权利要求1或2所述的冷却模块，其特征在于，冷凝器(20)在空气流动方向(18)上具有一尺寸(t_K)，其中t_K≤20毫米，特别地10毫米≤t_K≤16毫米。

4.根据前述权利要求中任一项所述的冷却模块，其特征在于，所述风扇(12)和所述冷凝器(20)被容纳在模块框架(26)中并与所述模块框架(26)形成预组装单元。

5.根据权利要求4所述的冷却模块，其特征在于，所述模块框架(26)具有用于将所述冷却模块(10)安装在发动机散热器(38)上的突起(40)，其中所述突起(40)相对于空气流动方向(18)横向地延伸。

6.根据权利要求4或5所述的冷却模块，其特征在于，所述模块框架(26)具有空气通道(42)，风扇(12)紧固在该空气通道中，其中所述空气通道(42)限定所述风扇(12)的空气入口(14)和空气出口(16)。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的冷却模块，其特征在于，所述模块框架(26)是塑料注塑模制部件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的冷却模块，其特征在于，所述冷凝器(20)具有具有长度(l)和宽度(b)的基本矩形的空气流横截面(A1)，以及所述风扇(12)具有至少一个具有直径(D)的轴向通风机，其中以下适用：0.75≤D₁/l≤1，特别地0.85≤D₁/l≤0.95和/或0.75≤D_b/b≤1，特别地0.85≤D_b/b≤0.95，其中D₁和D_b对应于在冷凝器(20)的长度(l)或宽度(b)的方向上彼此相邻布置的风扇(12)的所有轴向通风机的直径D之和。

9.根据前述权利要求中任一项所述的冷却模块，其特征在于，所述风扇(12)的空气入口(14)与所述车辆的散热器格栅(50)相邻，特别地紧密地连接到所述散热器格栅(50)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的冷却模块，其特征在于，所述风扇(12)的所述空气出口(16)与所述冷凝器(20)相邻，特别地被紧密连接到所述冷凝器(20)。

11.一种组件，用于冷却机动车辆发动机(30)，特别地卡车发动机，具有：

散热器通风机(32)，该散热器通风机具有通风机入口(34)和通风机出口(36)并且产生从通风机入口(34)到通风机出口(36)的空气流动方向上的空气流，

发动机散热器(38)，所述空气流通过该发动机散热器(38)，用于冷却用于机动车辆发动机(30)的冷却剂，所述发动机散热器具有空气流横截面(A₂)并且被布置成与散热器通风机(32)的通气机入口(34)相邻，以及如前述权利要求中任一项所述的冷却模块(10)，其中所述冷却模块(10)的冷凝器(20)被布置在所述发动机散热器(38)的上游并且与其相邻。

12.根据权利要求11所述的组件，其特征在于，所述冷却模块(10)的冷凝器(20)具有在所述空气流动方向(18)上距离所述发动机散热器(38)的距离(d)，其中，以下适用：d>6毫米，特别地8毫米≤d≤20毫米。

13.根据权利要求11或12所述的组件，其特征在于，设置了将所述散热器通风机(32)连接到所述发动机散热器(38)的安装元件(52)。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的组件，其特征在于，所述发动机散热器(38)的空气流横截面(A₂)具有第一部分横截面(46)和与第一部分横截面(46)不同的第二部分横截面(48)，其中第一部分横截面(46)被冷却模块(10)覆盖，第二部分横截面(48)与车辆的散热器格栅(50)自由地相邻。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的组件，其特征在于，所述发动机散热器(38)的空气流横截面(A₂)为冷凝器(20)的空气流横截面(A₁)的至少一倍半，特别地至少两倍。