CN107436103A - 用于机动车的冷却器机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷却器机组，其具有冷却空气通道(13)和布置在所述冷却空气通道(13)中的、不完全占据空气通道(13)的横截面的第一热交换器(14)和第二热交换器(17)，所述第二热交换器至少占据横截面未被所述第一热交换器(14)占据的部分，所述冷却器机组还具有对通过热交换器(14、17)的冷却空气流配量的节气门装置(1)。所述节气门装置(1)的第一部分(10)至少大部分与所述第一热交换器(14)在流体技术上重叠，所述节气门装置(1)的第二部分(6)至少大部分与横截面未被第一热交换器(14)占据的部分在流体技术上重叠，并且第一部分(10)和第二部分(6)的节气门(3、2)围绕平行于所述两部分(6、10)之间的界限(12)的轴线(8)方向相反地能摆动地耦连。

Description

用于机动车的冷却器机组
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的冷却器机组。
背景技术
这种冷却器机组包括多个热交换器，多个热交换器用于不同的目的，并且因为多个热交换器设计用于不同的功率，所以其具有不同的边棱长度。这种冷却器机组由专利文献US 2015 016 7532A1已知。
当较小的冷却器不能完全占据空气通道的横截面时，适宜的就是不把该冷却器居中地安装，而是安装在空气通道的一侧。
为了配量冷却空气流，已知具有多个节气门的节气门装置，其可以从打开的、不限制冷却空气流流量的位置耦连式地摆动移出。活门从打开位置向外摆动越大，对空气流的节流就越大，但是同时也把空气流导向至侧面。当在该侧面上安装有第一热交换器，则被节流的空气流就聚集在第一热交换器上，并且节流大部分作用在第二热交换器上；若该侧面与安装有第一热交换器的侧面对置，则通过第一热交换器的空气流比通过第二热交换器的空气流减小得明显更强烈。在两种情况中，冷却功率在热交换器上的分布明显取决于节气门的位置变化。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，对于具有多个热交换器、其中至少一个热交换器不完全占据空气通道的横截面的冷却器机组，实现冷却空气流的配量并且同时把冷却功率在热交换器上的分布与节气门位置的关联最小化。
上述技术问题通过本发明的设计方案解决的方式是，冷却器机组具有冷却空气通道和布置在冷却空气通道中的、不完全占据空气通道的横截面的第一热交换器和第二热交换器，第二热交换器至少占据横截面未被第一热交换器占据的部分，冷却器机组还具有对通过热交换器的冷却空气流配量的节气门装置，在所述冷却器机组中，节气门装置的第一部分至少大部分与第一热交换器在流体技术上重叠，节气门装置的第二部分至少大部分与横截面未被第一热交换器占据的部分在流体技术上重叠，并且第一部分和第二部分的节气门围绕平行于所述两部分之间的界限的轴线方向相反地能摆动地耦连。
两个物体在流体技术上重叠指的是，流过第一物体的气流接着也流过第二物体，而所述气流为此不必通过壁或类似物与绕流一个或者两个物体的第二气流分离。
在打开位置中冷却空气流未转向地经过节气门装置，并且流经节气门装置的第一部分的部分冷却空气流基本上也流经第一热交换器，而流经节气门装置的第二部分的部分冷却空气流从第一热交换器旁导引经过，当节气门从打开位置向外摆动，两部分冷却空气流沿相反的方向偏转、即或者两部分朝向两部分之间的界限，或者两部分离开该界限。以此不改变部分空气流在热交换器上在数量上的分布，因此热交换器的功率的关系基本保持相同，即使在冷却空气流作为整体被节流时。
优选地，节气门装置的第一部分和第二部分之间的界限与第一热交换器和空气通道的横截面未被第一热交换器占据的部分之间的界限对齐，以便实现经过节气门装置的第一部分的空气流和经过第一热交换器的空气流之间尽可能精确的一致。
根据一种优选的设计方案，在第一和第二部分之间的界限水平地定向，或者空气通道的横截面具有短尺寸和长尺寸，并且所述在第一和第二部分之间的界限沿长尺寸的方向延伸。
在大多数现代客车中，空气通道在水平面中的横截面尺寸大于在垂直面中的横截面尺寸，使得对于这种车辆来说上述两种表述具有相同含义。
在这种车辆中，第二热交换器可以是横流冷却器，其上部分和下部分分别被冷却流体沿相反的方向流过。在此适宜的是，上部分和下部分之间的界限与第一热交换器的界限重合。
当节气门装置的横截面积与第一热交换器和第二热交换器的共同的横截面积大小不同时，节气门装置和热交换器的所有界限不能相互对齐。然而在此情况中，节气门装置的第一部分和第一热交换器至少应当邻接在冷却空气通道的相同的边缘上，并且节气门装置的第一和第二部分的横截面积的比例应当相当于第一热交换器的横截面积和冷却空气通道的横截面未被第一热交换器占据的部分的横截面积的比例。
当空气通道的横截面具有短尺寸和长尺寸并且节气门的摆动轴线沿长尺寸的方向延伸时，节气门就应当为其稳定性而通过支承件纵向地划分。
为了节省空间地安装驱动节气门装置的第一部分和第二部分的节气门的耦连的运动的驱动装置，第一部分和第二部分的节气门可以通过驱动装置的壳体纵向地划分。适宜的是壳体也构成上述支承件。
第二热交换器应当完全占据空气通道的横截面。
为了使得在运行中第一热交换器不只承受已经在第二热交换器中预热的空气流，第一热交换器应当参照冷却空气流布置在第二热交换器的上游。
因为第一热交换器不占据冷却空气通道的横截面，所以当第一热交换器布置在第二热交换器上游时，第二热交换器的一部分也就不承受被第一热交换器预热的冷却空气流。尽管冷却空气流被部分预热，但为了实现在第二热交换器中冷却流体尽可能强的冷却，第二热交换器应当参照冷却流体的循环方向具有上游的和下游的区域并且第一热交换器置于所述上游的区域之前。
为了使节气门装置的空间需求无关于其节气门位置地被最小化，节气门优选地构造为蝶式活门。
为了能把冷却空气流的流量限制为实际上的零，可以规定，在节气门装置的闭合位置中，节气门的边缘相互接触。例如为了把发动机在冷启动之后快速地升至工作温度和把废气催化器快速地升至工作温度就会期望这种节流。
第二热交换器优选是发动机冷却器；第一热交换器尤其可以是增压空气冷却器。
附图说明
本发明的其他特征和优点由下面参照附图对实施例的说明中得出。附图中：
图1示出沿车辆纵向剖切按照本发明的冷却器机组的剖面图，其节气门装置打开；
图2示出剖切图1的冷却器机组的剖面图，其节气门装置在部分关闭的位置中；
图3示出按照本发明的冷却器机组的节气门装置的前视图；
图4示出剖切冷却器机组的剖面图，其具有图3的在打开位置中的节气门装置；
图5示出图4的冷却器机组，其节气门装置关闭。
具体实施方式
图1以示意性剖切面示出按照本发明的冷却器机组。剖切面沿安装有冷却器机组的机动车的纵向延伸。
占据附图左部的节气门装置1可以布置在车辆的发动机舱的前部区域中并且在图中未示出的散热器格栅之后；节气门装置1由节气门2、3组成，但节气门2、3也可以是散热器格栅自身的部件并且在车辆前侧可见。
节气门2、3构造为蝶式活门，其具有轴4，从轴4上各有两个翼部5沿两个在直径上相反对置的方向突出。构成节气门装置1的上部分6的这些节气门2可以同向地例如通过辐条7耦连地从图1所示打开位置沿逆时针方向围绕垂直于剖切面的轴线8摆动到关闭位置中。在下部节气门2的轴4上抗扭地安装有齿轮或者如图所示的齿轮段9。节气门3构成节气门装置的下部分10。下部分10的上部节气门3配设有与齿轮段9成镜像的齿轮段11。在上部分6和下部分10之间的界限12上齿轮段9、11相互嵌接，使得节气门3与节气门2方向相反地转动并且通过沿顺时针方向的摆动转变为关闭位置。
冷却空气通道13在此以不变的横截面从节气门装置延伸至两个热交换器的装置。参照空气的循环方向在冷却空气通道13中位于上游的热交换器是增压空气冷却器14。增压空气冷却器14直接接在冷却空气通道13的下壁16上；增压空气冷却器14的管路15相互平行地横向于图1的剖切面从在冷却空气通道13的侧壁上的水箱入口延伸至在对置的壁上的水箱出口。
增压空气冷却器14的上边棱位于在此直线式水平定向的界限12的高度，使得当冷却空气直线式通过冷却空气通道13流动时，冷却空气经过节气门装置1的下部分10的那部分也流过增压空气冷却器14。
参照冷却空气流的方向在增压空气冷却器14下游布置有发动机冷却器17。发动机冷却器17完全占据冷却空气通道13的横截面，直至上壁18。发动机冷却器17在此与增压空气冷却器14一样作为横流冷却器，其铺设有横向于剖切面定向的管路19、20，管路19、20把在冷却空气通道13的侧向的边缘上的两个水箱连接。其中一个水箱在此可以沿界限12划分并且在界限12的不同侧上分别具有入口和出口，以便在管路19、20中的冷却流体在界限之上或者说之下分别沿相反的方向循环。优选地，用于冷却流体的入口位于划分的水箱的下部中，出口位于划分的水箱的上部中，以便参照冷却流体的循环方向管路20构成发动机冷却器17的上游区域21，管路19构成发动机冷却器17的下游区域22。
图2示出一样的冷却器机组，其节气门装置1在部分关闭的位置中。节气门2、3在此围绕轴线8相对于其在图1中示出的位置分别摆动30°。直接相邻的节气门2、3的界限12之间的通道23的自由横截面以此被减半，并且流过通道23下游的冷却器14、17的气流也相应地减小。上部节气门2和上壁18之间或者说下部节气门3和下壁16之间的通道25的横截面同样被减半。在同向摆动的节气门2或者说3之间的通道24中，通道横截面的减小量比在通道23、25中的更小，然而在此空气流的转向助于通过量的减小。因此，通过冷却器14、17的空气流分别从边界12向壁16、18偏移，然而相对的减小量对于两个冷却器14、17基本是相同的。
节气门2、3总共能摆动90°至完全关闭的位置，在关闭位置中节气门2、3位于相同的通过其摆动轴线8延伸的平面中。彼此相邻的节气门2或者3的相互靠近的翼部5分别带有横向于剖切面伸长的凸缘26，该凸缘26在完全关闭的位置中密封地接触相邻的翼部5。上壁和下壁18、16具有横向于剖切方向伸长的连接片27，在完全关闭的位置中同样分别有翼部5密封地贴靠在连接片27上。
大多数机动车具有用于减小其风阻和用于保护行人的向前向下倾斜的前盖，该前盖至少在冷却器格栅附近限制冷却空气通道13可用的高度。图3示出具有减小的结构高度h的节气门装置1的前视图。节气门装置1的上部分6和下部分10在此分别仅包括一个唯一的节气门2以及节气门3。节气门装置1的宽度b可以为高度h的数倍。为了防止节气门2、3被行驶时包围节气门的空气流激励产生振动，节气门2、3沿宽度b的方向划分并且在其端部和在中部都固持在支承件28中。
中部的支承件28在此同时是壳体29的侧壁，壳体29容纳相互嵌接的齿轮段9、11和驱动节气门2、3摆动运动的驱动装置。作为示例，在图3中示出具有电机30、安装在电机30的从动轴上的蜗杆31和在轴4之一上与蜗杆31啮合的齿轮32的驱动装置；同样可以考虑其他形式的驱动装置。节气门2的轴4可以连续地延伸通过壳体或者由两个在壳体29中固定接合在一起的部件构成。节气门3的轴4在此是中断的，以便为驱动装置提供空间；作为替代的是配设两对相互嵌接的齿轮段9、11，以便使得节气门3的两半本身耦连在节气门2上。
前盖的从冷却器格栅向后升高的曲线实现了空气通道13在冷却器14、17的周围具有比在节气门装置1处更大的高度h‘并且以此使得冷却空气体积流更均匀地分布在冷却器14、17上。相应地，在经过节气门装置1的上部分6的冷却空气流部分和经过下部分10的部分之间的界限12的高度沿空气通道13垂直地移动。为了使得经过下部分10的冷却空气流部分基本上完全击中增压空气冷却器14或者说经过上部分6的冷却空气流部分基本完全从增压空气冷却器14旁经过并且被转向发动机冷却器17的在下游的部分22，整个节气门装置1和其下部分10之间的横截面比例正好与空气通道13在冷却器14、17的高度上的总横截面与增压空气冷却器14的横截面比例相同。
在图5的视图中，节气门装置1处于完全关闭的位置中。通过冷却器14、17的空气流被中断。节气门2、3位于相同的通过其摆动轴线延伸的平面中；节气门3的凸缘26覆盖节气门2的靠近界限12的边缘；两个节气门2、3的远离界限12的边缘与上壁18以及下壁16的连接片27重叠。
壁16、18不必非具有图4、5中所示外表、即连续地从节气门装置1延伸至冷却器14、17，而是也可以具有台阶部或者中断部。
要清楚的是，以上详细的说明和附图尽管展示了本发明确定的示例性的设计，但它们仅被考虑用于说明并且不应该限制地视为本发明的范围。只要不脱离下面的权利要求和其等效范围，所述设计的各种各样的变型是可行的。尤其是，权利要求中未提及的实施例的特征也基于本说明书和附图。这些特征也可以以不同于此处特别披露的组合方式出现。多个这样的特征在相同的句子中或者以另外的上下文关联方式相互被提及，因此这一事实不能证明结论：它们只能以特殊披露的组合方式出现；而是原则上认为也可以从多个这样的特征中去掉或改变几个特征，只要其不使本发明的功能受到影响。
附图标记列表
1 节气门装置
2 节气门
3 节气门
4 轴
5 翼部
6 (节气门装置的)上部分
7 辐条
8 轴线
9 齿轮段
10 (节气门装置的)下部分
11 齿轮段
12 界限
13 冷却空气通道
14 增压空气冷却器
15 管路
16 (冷却空气通道的)下壁
17 发动机冷却器
18 (冷却空气通道的)上壁
19 管路
20 管路
21 (发动机冷却器的)上游区域
22 (发动机冷却器的)下游区域
23 通道
24 通道
25 通道
26 凸缘
27 连接片
28 支承件
29 壳体
30 电机
31 涡杆
32 齿轮

Claims (14)

1.一种冷却器机组，其具有冷却空气通道(13)和布置在所述冷却空气通道(13)中的、不完全占据空气通道(13)的横截面的第一热交换器(14)和第二热交换器(17)，所述第二热交换器至少占据横截面未被所述第一热交换器(14)占据的部分，所述冷却器机组还具有对通过热交换器(14、17)的冷却空气流配量的节气门装置(1)，其中，所述节气门装置(1)的第一部分(10)至少大部分与所述第一热交换器(14)在流体技术上重叠，所述节气门装置(1)的第二部分(6)至少大部分与横截面未被第一热交换器(14)占据的部分在流体技术上重叠，并且第一部分(10)和第二部分(6)的节气门(3、2)围绕平行于所述两部分(6、10)之间的界限(12)的轴线(8)方向相反地能摆动地耦连。
2.按照权利要求1所述的冷却器机组，其中，所述节气门装置(1)的第一部分(10)和第二部分(6)之间的界限(12)与所述第一热交换器(14)和空气通道(13)的横截面未被所述第一热交换器(14)占据的部分之间的界限对齐。
3.按照权利要求1或者2所述的冷却器机组，其中，所述节气门装置(1)的第一部分(10)和所述第一热交换器(10)邻接在冷却空气通道(13)的相同的边缘(16)上，并且所述节气门装置(1)的第一部分(10)和第二部分(6)的横截面积的比例相当于所述第一热交换器(14)的横截面积和冷却空气通道(13)的横截面未被第一热交换器(14)占据的部分的横截面积的比例。
4.按照权利要求1、2或者3所述的冷却器机组，其中，在第一部分(10)和第二部分(6)之间的界限(12)水平地定向。
5.按照上述权利要求之一所述的冷却器机组，其中，冷却空气通道(13)的横截面具有短尺寸和长尺寸(h、b)，并且在第一部分(10)和第二部分(6)之间的所述界限(12)沿所述长尺寸(b)的方向延伸。
6.按照上述权利要求之一所述的冷却器机组，其中，冷却空气通道(13)的横截面具有短尺寸和长尺寸(h、b)，节气门(2、3)的摆动轴线(8)沿长尺寸(b)的方向延伸并且节气门(2、3)通过支承件(28)沿纵向划分。
7.按照上述权利要求之一所述的冷却器机组，其中，第一部分(10)和第二部分(6)的节气门(2、3)通过控制摆动运动的驱动装置的共同的壳体(29)沿纵向划分。
8.按照上述权利要求之一所述的冷却器机组，其中，所述第二热交换器(17)完全占据空气通道(13)的横截面。
9.按照上述权利要求之一所述的冷却器机组，其中，所述第一热交换器(14)参照冷却空气流布置在所述第二热交换器(17)的上游。
10.按照权利要求9所述的冷却器机组，其中，所述第二热交换器(17)参照冷却流体的循环方向具有上游的区域(21)和下游的区域(22)并且所述第一热交换器(14)置于所述上游的区域(21)之前。
11.按照上述权利要求之一所述的冷却器机组，其中，所述节气门(2、3)构造为蝶式活门。
12.按照上述权利要求之一所述的冷却器机组，其中，在所述节气门装置(1)的闭合位置中，所述节气门(2、3)的边缘相互接触。
13.按照上述权利要求之一所述的冷却器机组，其中，所述第二热交换器(17)是发动机冷却器。
14.按照上述权利要求之一所述的冷却器机组，其中，所述第一热交换器(14)是增压空气冷却器。
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