CN107042742A - 用于将通风空气供应给车辆内部的通风装置的装置和方法，以及机动车辆 - Google Patents

Abstract

提供一种用于将通风空气供应给通风装置的装置。该装置包括气腔以及将气腔分成第一子腔和第二子腔的空气引导件。第二子腔中形成的逆流气流被空气引导件供应到第一子腔中，以使逆流气流在大体上与第一子腔中形成的主气流相反的方向上冲击。

Description

用于将通风空气供应给车辆内部的通风装置的装置和方法， 以及机动车辆

技术领域

本发明涉及一种用于将通风空气供应给车辆内部的通风装置的装置 和方法，并且涉及一种具有相应装置的机动车辆。

背景技术

机动车辆通常具有封闭的车辆内部，其通常被设计为用来容纳机动 车辆的乘客的乘客舱，或者供选择地作为与所述舱分离或与其连接的载 货空间。在这种情况下，车辆内部可以通过通风装置供给新鲜空气。加 热和/或空气调节装置通常连接到通风装置，该通风装置通常包含用于主 动地供给空气的通风风扇，并且可以与所述装置形成单元，该单元也被 称为暖通空调单元(HVAC)。

待供应给车辆内部的通风空气通常通过设置在机动车辆的挡风玻璃 的前方并且在机动车辆的横向方向上延伸的进气口接收。从进气口，通 风空气进入气腔，在气腔内空气流动到气腔的出气口，并且通过后者进 入通风装置。通风装置以温度控制或空气调节的形式将通风空气输送到 车辆内部。

进气口可以具有进口格栅，以便防止树叶或其它相对大的物体进入。 另一方面，以作为雨水或喷雾冲击的液滴形式的水可以通过进气口并且， 因此，进入气腔。因此，存在以水被移除并且不进入通风装置这样的方 式设计用于供给空气的装置(特别是气腔)的习惯。此外，以适当的、 均匀的压力使通风空气可用于通风装置并且即使在不同的操作条件下， 例如在通风风扇的不同设置下，具有足够的质量流是期望的。气腔同样 用来保持来自发动机舱的不需要的热量远离通风装置和车辆内部。

在不利的情况下，存在具有已知的供气装置的可能性，即在气腔内 产生的气流具有足够高的速度以拾取可能存在于气腔的底部区域中的分 离的水并且将其以液滴的形式引入到通风装置中。在高驾驶速度下，例 如高于140km/h，并且在具有进气口和出气口之间大的压力梯度的车辆的 情况下，此外可能偶尔存在不受控的气流通过通风装置。避免这种情况 的一种已知方法是采取动态压力补偿的措施，例如，适当的附加装置和/ 或通风装置的适当控制，但是这与高支出相关联。

US 2010/0052364 A1公开了一种车辆中的供气装置，所述装置具有 进气口、出气口、气流路径和流量限制装置。流量限制装置设置在进气 口和出气口之间的气流路径中，并且以为了当通过进气口的气流增加时 自动地减小从进气口到出气口的气流这样的方式设计且设置。

根据US 2014/0017987A1，供气装置包含具有进气口和出气口的壳体 以及壳体内的整流罩(cowl)。该整流罩以气流被分成两个气流部分这 样的方式设置，其中第一气流部分在整流罩和壳体的上部之间流过，并 且第二气流部分在整流罩的下方流过。在通过整流罩之后，第一和第二 气流部分进入出气口。

发明内容

本文献的目的是具体说明一种用于将通风空气供应给车辆内部的通 风装置的装置和方法，并且具体说明一种具有相应装置的机动车辆，其 中尽可能避免上述缺点，其中特别是可以使足够且均匀的空气供应给通 风装置成为可能并且即使在不同的操作条件下也可以以简单的方式避免 液态水的夹带。

该目的通过如本文中具体说明的装置和方法以及机动车辆来实现。

根据本发明的一种用于将通风空气供应给车辆内部的通风装置的装 置——其在下面也被称为供气装置——包含具有第一进气口和出气口的 气腔。该气腔可以具有另外的进气口。出气口可以同时形成或连接到通 风装置的进气口，待供应给车辆内部的通风空气通过该进气口进入通风 装置。用于车辆内部的通风装置优选地被设计为暖通空调单元(HVAC)。 特别地，车辆内部是机动车辆的乘客舱和/或载货空间。气腔被设计为形 成从第一进气口到出气口的主气流。因此，待供应给通风装置的至少一 些空气通过第一进气口且可选地另外的进气口进入气腔，从那里沿着流 动路径作为主气流流过气腔到出气口并且通过后者到通风装置。在该过 程期间，主气流沿着大体上螺旋形的流动路径流动。主气流因此在气腔 中形成螺旋或气旋，从而允许以简单的方式将主气流和水有效地分开。

供气装置包含空气引导件，该空气引导件将气腔分成第一子腔和第 二子腔。第一子腔具有第一进气口和出气口，并且以主气流在第一子腔 内从第一进气口流动到出气口并且在该过程中形成气旋这样的方式设 计。第二子腔同样具有进气口，其在这里被称为第二进气口；第二子腔 可以具有另外的进气口。根据本发明，通过第二进气口和可选地另外的 进气口进入第二子腔的空气形成逆流气流。此外空气引导件被设计为以 第一子腔中的逆流气流在大体上与主气流的流动方向相反的方向上冲击 主气流这样的方式将自第二子腔离开的逆流气流供应到第一子腔中。因 此，空气引导件以形成在适当位置和方向上引导到主气流的流动路径中 的逆流气流以使逆流气流的流动方向大体上与在气流相遇的区域中的主 气流的流动方向相反这样的方式被设计且被配置。特别地，空气引导件 被设计为将逆流气流供应到第一子腔的出口区域中或者到出气口的上游 部分中，所述部分相对于从第一进气口到出气口的主气流的流动路径是 短的，其结果是，逆流气流优选地冲击在出气口的区域中的主气流或者 在所述开口前面很短地冲击主气流。主气流和逆流气流因此在出气口前 面很短地结合并且一起流到通风装置。

提供用于将从第一进气口到出气口的主气流与相对的逆流气流结合 的空气引导件可以使确保流入出气口的通风空气的流速减小并且因此避 免在气腔的底部上的水将被带走且将进入通风装置的风险成为可能。通 过这种方式，也可能以简单的方式实现压力和质量流的波动的减小，并 且以合适的压力为通风装置供应通风空气，并且大大补偿动态压力。同 时，由于空气引导件将气腔分成第一子腔和第二子腔的事实，因此可以 使特别紧凑的结构成为可能，其中主气流在第一子腔中形成且逆流气流 在第二子腔中形成。在该设置中，第一子腔可以具有渐进横截面，以便 将紧凑性最大化。

气腔优选地是细长设计，并且特别地，可以横向于车辆的前向方向 设置，在气腔内车辆内部形成。车辆中气腔的空间节省安装和具有足够 体积的结构可以因此成为可能。此外第二子腔优选地设置在细长气腔的 端部区域中，并且出气口设置在与第二子腔邻接的第一子腔的端部区域 中。在气腔的纵向或横向方向上，第二子腔因此邻接具有出气口的第一 子腔的该端部区域。设置在第一子腔和第二子腔之间的空气引导件因此 邻接第一子腔的出口区域。供气装置的紧凑和简单的结构和逆流气流的 简单且有效的供给由此成为可能。

此外优选的是，相对于车辆内的供气装置设想的安装位置，空气引 导件被设计为在第一和第二子腔之间的竖直、水平或倾斜定向的间壁， 其具有将逆流气流引导到第一子腔中的通道口。间壁因此大大地将第一 和第二子腔彼此分开，但允许以逆流气流形式的限定的气流从第二子腔 经过到第一子腔中。通道口例如可以是槽形设计。通道口的适当结构以 简单的方式成为可能，以在位置、流动横截面和方向方面以这样的方式 配置逆流气流，即，逆流气流在大体上相反的方向上冲击主气流。

间壁优选地至少延伸到位于与出气口相对的第一子腔的区域中或超 出所述区域。这是使逆流气流能够供应到出气口的区域中的主气流的流 动路径中，或者相对于第一子腔中的主气流的总流动路径，实现在出气 口的上游的短的部分的简单方式。同时，逆流气流不直接在出气口处定 向成为可能。这是更均匀地使气流进入通风装置的特别有效的方式。

空气引导件优选地以逆流气流被供给以便至少在切向方向上与主气 流相对这样的方式设计。如果逆流气流不冲击主气流，则逆流气流将因 此在第一子腔中形成与主气流相对的涡流。由于逆流气流以与主气流切 向相对的方式冲击主气流的事实，因此补偿与螺旋流动路径相切的主气 流的速度分量并且因此显着降低流速并且即使在该阶段实现进入出气口 的气流的更大的均匀性是可能的。

此外优选的是，逆流气流也在与主气流相反的方向上在相对于由主 气流的流线形成的螺旋的轴向方向上被供应到第一子腔的出口区域中。 由此使进一步改进的气流的稳定性和更大的均匀性成为可能。

水引导件——在气腔的壁处分离出的水通过该水引导件被引导到一 个或多个排水口——有利地设置在气腔内。特别地，水引导件被设计为 大体上环绕凸缘或从气腔的壁向内突出的环绕珠。例如，水引导件可以 设置在第一子腔内在通道口和出气口之间，即主气流和逆流气流的结合 的下游，并且由此可以在第一子腔中分隔出口区域。排水装置不仅允许 分离的水的改进的排出和额外的防止水进入通风装置中，而且还可以有 助于到达出气口的气流的更大的均匀性且使压力波动最小化。

空气引导件本身优选地被设计用于水分离，例如，通过提供逆流气 流动所围绕的边缘。这是确保包含在逆流气流中的水滴从气流中分离出 的简单方式。作为替代方案或另外，气流可以同样沿着第二子腔内的螺 旋形流动路径流动，其中该流动路径可以被定向以便与主气流的流动轴 向且切向相对。这另外地也允许第二子腔中改进的水分离。

根据一种用于将通风空气供应给车辆内部的通风装置的方法，在具 有用于将通风空气供应给通风装置的出气口和第一进气口的气腔中，形 成从第一进气口到出气口的主气流。该气腔被分成第一子腔和第二子腔， 其中主气流在第一子腔中形成并且沿着大体上螺旋形的流动路径从第一 进气口流动到出气口。此外，逆流气流在第二子腔中形成，并且逆流气 流以所述流在大体上与主气流的流动方向相反的方向上冲击主气流这样 的方式被供应到第一子腔中。特别地，逆流气流被供给，以便在切向方 向上并且优选地在轴向方向上与主气流相对。

根据额外的方面，提供一种具有如上所述设计的供气装置的机动车 辆。特别地，供气装置的气腔横向于机动车辆的前向方向延伸，其中第 一和第二进气口被优选地共同的进口格栅覆盖。第一和第二进气口可以 一起形成连续的进气口，该进气口设置在整流罩的区域中或直接设置在 机动车辆的挡风玻璃的前方并且在其整个宽度上大体上延伸。可以由主 气流的流动路径形成的螺旋的轴线优选地定向在机动车辆的横向方向 上。

附图说明

在下面参照附图通过示例的方式更详细地解释本发明，其中：

图1a至1d示出了用于将通风空气供应给车辆内部的通风装置的装 置的第一说明性实施例的示意剖视图；

图2a和2b示出了供气装置的第二说明性实施例的示意剖视图；

图3示出了通过根据图2a至2b的供气装置的截面的示意形式，其 中示出了在不存在主气流的情况下的气流；

图4a和4b示出了供气装置的第三说明性实施例的透视图；以及

图5示出了供气装置的第四说明性实施例的透视图。

具体实施方式

图1a至1d以示意形式示出了在不同截面中的根据本发明的供气装 置1的说明性实施例。下面参照机动车辆中供气装置1的安装位置来表 示截面；术语“左”和“右”同样指的是机动车辆的前向方向。在附图 中所示的说明性实施例中，供气装置1旨在用于左侧驾驶机动车辆；在 这里，由于空间原因，通风装置设置在车辆内部的前方的右侧上。在右 侧驾驶车辆中，供气装置1可以以相应的镜像方式设计。

图1a示出了横向于机动车辆的前向方向延伸的竖直平面中的截面。 如图1a所示，供气装置1包含细长设计的气腔2，该气腔2在机动车辆 的横向方向上延伸并且由底部3、顶部4、端部处的侧壁5、6和前壁7 以及后壁8(还参见图1b至1d)来限定。后壁8具有出气口9，气流可 通过出气口9流到通风装置10，通风装置10如图1c中象征性地所示。 这里，在左侧驾驶车辆的情况下，出气口9位于气腔2的右侧。在所描 述的说明性实施例中，通风装置10是暖通空调单元，其包含至少一个风 扇通风机和用于加热和空气调节流入通风装置10中通过出气口9并且被 向前引导到车辆内部的通风空气的装置。在顶部4的区域中，在机动车辆的前向方向上在气腔2的前面，存在进气口，该进气口通过进口格栅 11封闭，该进口格栅11同样在图1a中象征性地表示。

水平间壁12在气腔2内的水平方向上延伸，该间壁12将气腔2分 成第一和第二子腔，第一和第二子腔被称为第一或主腔13和第二或次级 腔14。如图所示，在图1b所示截面中，在与机动车辆的前向方向平行的 竖直平面中(在图1a中由A-A表示)，水平间壁12在气腔2的设置有 出气口9的区域中在气腔2的整个宽度上延伸。在邻接区域——其在图 1c中的相应部分(图1a中的B-B)中示出——中，间壁2形成通向主腔 13的通道口15。图1d示出了从机动车辆的左侧看去在机动车辆的另一 个平行的竖直纵向平面(图1a中的C-C)上的供气装置1的截面。

在通风装置10的操作期间，特别是在当机动车辆正在被驾驶时通风 装置10的通风风扇的操作期间，在供气装置1内形成的气流在图1b至 1d中示出。通过进口格栅11和设置在气腔2的上部区域中并且大体上在 气腔2的整个宽度上延伸的进气口，空气各自地流过进气口的相应区域 进入主腔13中且进入次级腔14中。在机动车辆行驶期间产生的动态压 力的影响下，并且由于通风风扇的吸气作用，在主腔13中形成用作用于 水分离的气旋的螺旋形气流。如图1d所示，形成气旋的主气流16的切 向流分量在底部3的区域中与机动车辆的前向方向、在后壁8的区域中 向上、在顶部4的区域中在前向方向上且在前壁7的区域中向下定向。 主气流16的轴向流分量被引向右边，即在出气口9的方向上。气流此外 通过水平间壁12延伸进的进气口的那个部分进入次级腔14。在次级腔 14内，该气流在机动车辆的横向方向上被引导到通道口15，在那里它作 为逆流气流17进入主腔13并且轴向地且切向地冲击主气流16，与所述 流相反。在所示的说明性实施例中，逆流气流17在顶部4的区域中进入 主腔13，但是具有与机动车辆的前向方向相反的且和朝向右边的速度分 量。主气流的切向和轴向流速因此被减小或抵消，其结果是气流在气腔2 的出口区域中，即在出气口9的区域中具有相应较低的流速。因此，实 现更均匀的且可以通过通风装置10的风扇更有效地控制的气流并且实现 在出气口9的区域中在主腔13中的均匀的静压是可能的。

除了用作空气引导件之外，水平间壁12可以同时用作挡水板。在图 1a至1d所示的说明性实施例中，在气腔2中的次级腔14的通道口15的 区域中设置有凸缘18，所述凸缘在机动车辆的竖直纵向平面周围延伸， 从气腔2的壁向内突出并且用作水引导件。由主气流16形成的气旋导致 水滴从气腔2的底部3、顶部4以及前和后壁7、8上的主气流16中分离出。分离的水沿着壁并且沿着在该区域中倾斜的底部3流到排水口19并 且可以从其排出气腔2。环绕凸缘18防止水进入出气口9的区域。进入 次级腔——其中空气进入所述腔-—的水滴在次级腔14的壁上分离出并 且同样地通过凸缘18保持并且被引导到另一个排水口20。因此，引导通 过通道口15进入主腔13中的逆流气流17大部分没有水滴。除了排出水 的功能之外，环绕凸缘18还具有使进入出气口9的区域的气流更均匀的 效果。

在图2a和2b中以相应的方式示出了本发明的另一个实施例，其中 图2b示出了平面A-A中的截面；平面B-B中的截面对应于图1d。在这 种情况下，气腔2的进气口以水滴可以仅轻微地穿透这样的方式设计且 设置，即使在雨中，例如，进气口被发动机罩完全覆盖。在这种情况下， 可以使水平间壁12在机动车辆的前向方向上，即在气腔2的横向方向上 更短是足够的。这里省去任何另外的挡水板是可能的。逆流气流17进入 主腔13所经过的通道口15在气腔2的纵向方向上设置为更靠近出气口9。 单个排水口19对于剩余的任何水来说是足够的。在其它方面，图2a至 2b中所示的说明性实施例是与参照图1a至1d所描述的相同的设计，并 且主气流16的切向和轴向分量通过逆流气流17以相应的方式补偿。

在图3中示意性地示出了在机动车辆的竖直纵向平面中供气装置的 安装，如从机动车辆的左侧看。供气装置安装在车舱的前部区域中，即 在仪表板的区域中，在挡风玻璃22的下方。供气装置1的进气口24设 置在挡风玻璃22的前方，通过发动机罩23的后部区域保护。进气口24 在挡风玻璃22的整个宽度上延伸并且被进口格栅11覆盖。如果不存在 主气流，则通过水平间壁12和通道口15引入主腔13中的逆流气流17 将在其中形成涡流，其中切向流动方向与主气流16的切向流方向相反(参 见图1d、2c)。如上所述，将逆流气流17与主气流16结合导致减小的 涡流形成，并且因此导致在出气口9的区域中更均匀且更有效的可控流。 参照图2a至2c所描述的实施例在图3中示出。在图1a至1d所描述的实 施例中，水平间壁12将在机动车辆的纵向方向上具有相应较长的设计(参 见图1b、1c)。

图4a和4b示出了本质上对应于图1a至1d所示的实施例的供气装 置1。如图4a所示，间壁12大体上水平地设置在气腔2中并且在气腔2 的右侧部分上延伸。设置在水平间壁12的左侧区域中的是通道口15，逆 流气流17通过该通道口被引导到主腔13中。为了避免空气从由间壁12 分成的次级腔14不受控制地转移到主腔13中，次级腔14通过侧壁25 在侧面封闭；侧壁25可以具有开口26以进一步减小压力波动。此外， 挡风玻璃刮水器27在图4a中是可见的。

在图4b中，存在于形成主气流16的主腔13中的气流通过箭头表示。 如图4b中进一步所示，逆流气流17通过在间壁12的后边缘处形成的通 道口15与主气流16的方向切向相反地进入主腔13。流速的减小和主腔 13的出口区域中的压力和流速的波动的减小由此成为可能。

在图5中示出了根据本发明的供气装置1的另一个实施例的透视图。 这里，气腔2通过空气引导件分成主腔13和次级腔14，该空气引导件被 设计为大体上竖直设置的间壁28。竖直间壁28被设计为具有双偏移的挡 板，其限定延伸超过出气口9的区域的次级腔14的区域。在那里，即， 在气腔2内与出气口9的左侧边缘区域相对设置，竖直间壁28具有通道口15，逆流气流17可以通过该通道口15与主气流16的流动方向切向且 轴向相反地进入主腔13。用于水分离的气旋同样可以在次级腔14内形成； 空气引导件或间壁28还可以具有一个或多个边缘，逆流气流17围绕该 边缘被引导，以便另外地实现水分离效果。

为了清楚起见，并非所有附图中都示出了所有的附图标记。参照附 图未解释的附图标记具有与其他附图相同的含义。

Claims (9)

1.一种用于将空气供应给通风装置的装置，包含：

气腔；

空气引导件，所述空气引导件将所述气腔分成第一子腔和第二子腔；

第一进气口和出气口，所述第一进气口和出气口在所述第一子腔中；以及

第二进气口，所述第二进气口在所述第二子腔中；

其中所述空气引导件将所述第二子腔中形成的逆流气流供应到所述第一子腔中，以使所述逆流气流在大体上与所述第一子腔中形成的主气流的流动方向相反的方向上冲击并且从所述第一进气口移动到所述出气口。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述气腔是细长设计，所述第二子腔设置在所述气腔的第一端部区域中，并且所述出气口设置在所述第一子腔中邻接所述第二子腔的第二端部区域中。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述空气引导件被设计为竖直、水平或倾斜定向的间壁，所述间壁具有用来将所述逆流气流引导到所述第一子腔中的通道口。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述间壁至少延伸到所述第一子腔中位于与所述出气口相对的区域中。

5.如权利要求4所述的装置，其中用于引导所述逆流气流的所述空气引导件被定向为在切向方向上与所述主气流相反。

6.如权利要求5所述的装置，其中所述空气引导件被设计为以便被定向为在切向方向和轴向方向上与所述主气流相反。

7.如权利要求6所述的装置，其中用于将分离的水引导到一个或多个排水口的水引导件设置在所述气腔内。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述空气引导件被设计为将水与所述逆流气流分开。

9.一种用于将通风空气供应给通风装置的方法，包含：

将气腔分成第一子腔和第二子腔；

在所述第一子腔中形成沿着大体上螺旋形流动路径流动的主气流；

在所述第二子腔中形成逆流气流；

将所述逆流气流供应到所述第一子腔中，以便在大体上与所述主气流相反的方向上冲击所述主气流。