CN109906161A - 车辆的气流循环构造 - Google Patents

Abstract

车辆(1)的气流循环构造具备：前开闭器(50)，该前开闭器使外气吸入口(13)开闭；风扇装置(44)，在前开闭器是开状态时，该风扇装置使空气从外气吸入口通过热交换器而沿着朝向发动机室(10)的方向流动，并且在前开闭器是闭状态时，该风扇装置使空气从发动机室通过热交换器而沿着朝向外气吸入口的方向流动；以及管道部件(60)，在前开闭器是闭状态时，该管道部件将从风扇装置吹送并与前开闭器接触而变化风向的空气向车辆的热源(22)引导。

Description

车辆的气流循环构造

关联申请的相互参照

本申请以2016年11月15日申请的日本国专利申请2016-222176号为基础，主张其优先权的利益，该专利申请的全部内容作为参照引入本说明书。

技术领域

本发明涉及车辆的气流循环构造。

背景技术

以往，已知专利文献1所记载的车辆的前部组件。专利文献1所记载的前部组件具备：具有外气开口的车辆前部要素、将外气开口与车辆的发动机室直接连接的通风路、热交换器、风扇、以及外气风门。热交换器是车辆空调系统的热交换器，并且适当地选择性地作为配置于通风路内的制冷剂冷凝器或者制冷剂蒸发器而使用。

为了向热交换器吹送空气，在通风路内配置有风扇。风扇构成为能够逆旋转，在第一动作模式下从外气开口向发动机室吹送外气，在第二动作模式下从发动机室向外气开口吹送空气。

外气风门使外气开口开闭。当风扇为第一动作模式时，外气风门为开状态。当风扇为第二动作模式时，外气风门为闭状态。

专利文献1所记载的前部组件中，当风扇为第二动作模式时，在发动机室内被加热的高温的空气在因风扇而朝向外气开口时通过热交换器，从而防止热交换器的冻结。并且，由于外气风门为闭状态，通过热交换器并朝向外气开口的外气在与外气风门接触后，回到发动机室内。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-101333号公报

专利文献1所记载的前部组件中，当在第二动作模式下动作时，与外气风门接触而回到发动机室内的环流空气通过风扇的外周外侧。当环流空气通过风扇的外周外侧时，环流空气的一部分可能被引入由风扇的旋转而生成的空气的流动。在这种情况下，与外气风门接触的空气在发动机室内未被加热就向热交换器流动。这样一来当在空气的流动中产生短路时，难以对热交换器赋予热量。因此，当热交换器作为热泵循环的蒸发器使用时，若难以对热交换器赋予热量，其结果导致热泵循环的制热性能降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高热泵循环的制热性能的车辆的气流循环构造。

本发明的一方式的车辆的气流循环构造使空气向配置于外气吸入口与发动机室之间的热泵循环的热交换器循环。气流循环构造具备：前开闭器，该前开闭器使外气吸入口开闭；风扇装置，在前开闭器是开状态时，该风扇装置使空气从外气吸入口通过热交换器而沿着朝向发动机室的方向流动，并且在前开闭器是闭状态时，该风扇装置使空气从发动机室通过热交换器而沿着朝向外气吸入口的方向流动；以及管道部件，在前开闭器是闭状态时，该管道部件将从风扇装置吹送并与前开闭器接触而变化风向的空气向车辆的热源引导。

根据该结构，由于与前开闭器接触的空气通过管道部件被可靠地导入热源，因此在空气的流动中难以产生短路。即，由于能够更可靠地将在热源被加热的空气向热交换器供给，因此提高了热交换器的升温效率。其结果为，能够提高热泵循环的制热性能。

附图说明

图1是示意性地表示实施方式的车辆的前方部分的概略结构的图。

图2是示意性地表示实施方式的车辆的前方部分的概略结构的图。

图3是表示实施方式的下管道的立体构造的立体图。

图4是示意性地表示实施方式的前开闭器和下开闭器的动作例的图。

图5是示意性地表示实施方式的前开闭器和下开闭器的动作例的图。

图6是表示实施方式的车辆的电气结构的框图。

图7是表示由实施方式的ECU执行的处理的步骤的流程图。

图8是示意性地表示其他的实施方式的车辆的前方部分的概略结构的图。

图9是示意性地表示其他的实施方式的前开闭器和下开闭器的动作例的图。

图10是示意性地表示其他的实施方式的前开闭器和下开闭器的动作例的图。

图11是示意性地表示其他的实施方式的车辆的前方部分的概略结构的图。

图12是示意性地表示其他的实施方式的车辆的前方部分的概略结构的图。

图13是表示其他的实施方式的下管道的立体构造的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对车辆的气流循环构造的一实施方式进行说明。为了使说明容易理解，各附图中对相同的结构尽可能地标注相同的符号，省略重复的说明。

如图1所示，本实施方式的车辆1中从前格栅30向车辆后方依次配置有前开闭器50、热交换单元40、以及发动机20。

发动机20配置于发动机室10内。发动机室10的下部被下罩11覆盖。发动机室10的上部被前外壳12开闭自如地覆盖。

在发动机20的车辆后方侧的背面连结有用于排出发动机20的排气的排气管21。在排气管21，朝向排气的流动方向下游依次设有第一排气净化催化剂22和第二排气净化催化剂23。作为第一排气净化催化剂22能够使用例如三元催化剂。作为第二排气净化催化剂23能够使用例如NOx吸藏还原型催化剂。从发动机20排出到排气管21的排气通过第一排气净化催化剂22和第二排气净化催化剂23被净化后，向车辆1的外部排出。

前开闭器50使形成于前格栅30与热交换单元40之间的外气吸入口13开闭。外气吸入口13表示形成于内壁部51与突出壁52之间的开口部分，该内壁部51从前格栅30的车辆上方的端部向车辆后方延伸，该突出壁52从下罩11向车辆上方延伸。如图1所示，当前开闭器50是开状态时，从前格栅30导入的车辆外部的空气即外气通过热交换单元40向发动机室10内流动。如图2所示，当前开闭器50是闭状态时，阻断从前格栅30向发动机室10内导入外气。

热交换单元40具有室外热交换器41、高温散热器42、低温散热器43、风扇装置44、以及护罩45。

高温散热器42和低温散热器43并排配置于车辆上下方向。在高温散热器42流动有用于冷却发动机20的高温冷却水。在高温散热器42中，通过在其内部流动的高温冷却水与在高温散热器42的外部流动的空气之间进行热交换来冷却高温冷却水。在低温散热器43流动有用于对搭载于车辆1的逆变器装置等进行冷却的低温冷却水。在低温散热器43中，通过在其内部流动的低温冷却水与在低温散热器43的外部流动的空气之间进行热交换来冷却低温冷却水。

室外热交换器41相比于高温散热器42和低温散热器43配置于车辆前方。在室外热交换器41中流动有在搭载于车辆1的空调装置的热泵循环中循环的制冷剂。空调装置是通过将空调用空气向车室内吹送而调整车室内的温度的装置。在室外热交换器41中，在其内部流动的制冷剂与在室外热交换器41的外部流动的空气之间进行热交换。热泵循环是公知的结构。热泵循环的动作进行如下简单的说明。

当空调装置对车室内制冷时，热泵循环在制冷模式下动作，该制冷模式对向车室内吹送的空调用空气进行冷却。当热泵循环在制冷模式下动作时，通过在热泵循环的蒸发器与空调用空气之间进行热交换，从而使在蒸发器中流动的制冷剂蒸发，并通过其蒸发潜热来冷却空调用空气。此时，室外热交换器41作为冷凝器发挥作用，该冷凝器通过使在热泵循环中循环的制冷剂与外气之间进行热交换来冷凝制冷剂。

另一方面，当空调装置对车室内制热时，基本上，通过在供发动机20的冷却水流动的加热器芯与空调用空气之间进行热交换来加热空调用空气。然而，例如启动发动机20时等，在发动机20的冷却水的温度较低的情况下，由于加热器芯的温度难以上升，不能充分地加热空调用空气。在这样的情况下，热泵循环在制热模式下动作，该制热模式对在加热器芯中流动的冷却水进行加热。当热泵循环在制热模式下动作时，通过在热泵循环的水制冷剂热交换器与在加热器芯中流动的冷却水之间进行热交换来加热冷却水。由此，由于能够使加热器芯的温度上升，因此能够加热空调用空气。此时，室外热交换器41作为蒸发器发挥作用，该蒸发器通过使在热泵循环中循环的制冷剂与外气之间进行热交换来使制冷剂蒸发。

风扇装置44相比于高温散热器42和低温散热器43配置于车辆后方。风扇装置44能够进行以下动作：将其旋转方向切换为正旋转和逆旋转。当风扇装置44正旋转时，沿从前开闭器50朝向发动机室10的方向吹送空气。当风扇装置44逆旋转时，沿从发动机室10朝向前开闭器50的方向吹送空气。

护罩45以覆盖室外热交换器41、高温散热器42、低温散热器43、以及风扇装置44的周围的方式形成为筒状。护罩45是将由风扇装置44生成的空气的流动向室外热交换器41、高温散热器42、以及低温散热器43引导的部分。在护罩45与下罩11之间设有下管道60。本实施方式中，下管道60相当于管道部件。

下管道60具备主体部61和导风板62。

主体部61由在车辆前后方向上延伸的筒状的部件构成。在主体部61和护罩45的间隙配置有用于确保密封性的密封部件46。主体部61的车辆前方侧的开口部为导入空气的导入口610。主体部61的车辆后方侧的开口部为排出空气的排出口611。如图3所示，主体部61的流路截面积从导入口610越接近排出口611越窄。由此，随着从导入口610导入的空气接近排出口611，其风速增加。

如图1和图2所示，导风板62形成为从主体部61的底壁部612的排出口611侧的端部向车辆后方延伸。如图1～图3所示，导风板62形成为越接近车辆后方越向车辆上方弯曲。导风板62使从主体部61的排出口611排出的空气的风向变化为朝向第一排气净化催化剂22的方向。第一排气净化催化剂22在净化排气时产生热量。因此，由导风板62向第一排气净化催化剂22引导的空气在通过第一排气净化催化剂22时从第一排气净化催化剂22吸收热量而被加热。这样一来，在本实施方式中，第一排气净化催化剂22作为加热空气的热源发挥作用。

在下管道60的主体部61的上壁部613的车辆前方侧的端部与从下罩11向车辆上方突出的突出壁52之间形成有流路63，该流路63与主体部61的导入口610连接。在突出壁52设有开闭该流路63的下开闭器64。下开闭器64通过以设于突出壁52的旋转轴640为中心地旋转来开闭流路63。下开闭器64与前开闭器50联动地进行开闭动作。

具体地，如图4所示，当前开闭器50是开状态时，下开闭器64为闭状态。另一方面，如图5所示，当前开闭器50是闭状态时，下开闭器64为开状态。

接着，对车辆1的电气结构进行说明。

如图6所示，车辆1具备ECU70、水温传感器80、以及制冷剂压力传感器81。水温传感器80对发动机20的冷却水的温度Tw进行检测，并且输出与检测出的发动机冷却水温Tw对应的信号。制冷剂压力传感器81对在热泵循环中循环的制冷剂的压力进行检测，并且输出与检测出的制冷剂压力Pr对应的信号。

ECU70构成为以微型计算机为中心，该微型计算机具有CPU、存储器等。ECU70根据水温传感器80和制冷剂压力传感器81的输出信号，对发动机冷却水温Tw和制冷剂压力Pr进行检测。ECU70根据检测出的发动机冷却水温Tw和制冷剂压力Pr对风扇装置44和致动器装置90进行控制。致动器装置90是使前开闭器50和下开闭器64联动并使其开闭的装置。

接着，对ECU70的动作例进行说明。

如图7所示，作为步骤S10的处理，ECU70首先判断热泵循环是否在制热模式下工作。当在步骤S10的处理中ECU70肯定判断时，即当热泵循环在制热模式下工作时，作为步骤S11和S12的处理，通过驱动致动器装置90，使前开闭器50成为闭状态，并且使下开闭器64成为开状态。并且，作为步骤S13的处理，ECU70使风扇装置44逆旋转。由此，空气像图2中箭头W2表示的那样地流动。

即，通过风扇装置44的逆旋转，沿着从发动机室10朝向前开闭器50的方向吹送空气。因此，在发动机室10内被加热的空气通过室外热交换器41。此时，室外热交换器41在热泵循环中作为蒸发器发挥作用。因此，通过使在室外热交换器41中流动的制冷剂与通过室外热交换器41的空气之间进行热交换，从而使制冷剂蒸发。

通过室外热交换器41后的空气与前开闭器50接触，从而其风向变更为向车辆下方。由此，与前开闭器50接触的空气通过流路63而从下管道60的导入口610向下管道60的内部导入。导入至导下管道60的内部的空气向排出口611流动，其风速增加。风速增加后的空气沿着导风板62流动，从而该风向变化为朝向第一排气净化催化剂22的方向。当该空气通过第一排气净化催化剂22时，通过吸收第一排气净化催化剂22所具有的热量，使空气的温度上升。该空气向发动机室10的上方流动，并且被发动机20所具有的热量进一步加热。在发动机室10内被加热的空气通过风扇装置44的逆旋转向室外热交换器41吹送。

这样一来，在车辆1中，与前开闭器50接触的空气通过下管道60被可靠地向第一排气净化催化剂22和发动机20引导，因此难以在空气的流动中产生短路。即，由于能够将在第一排气净化催化剂22和发动机20中被加热的空气更可靠地向室外热交换器41供给，因此提高室外热交换器41的升温效率。其结果为，能够提高热泵循环的制热性能。

如图7所示，当在步骤S10的处理中ECU70否定判断时，即热泵循环在制冷模式下工作时，作为步骤S14和S15的处理，通过驱动致动器装置90，使前开闭器50成为开状态，并且使下开闭器64成为闭状态。接着，作为步骤S16的处理，ECU70对发动机冷却水温Tw是否在规定温度T1以上且制冷剂压力Pr是否在规定压力P1以上进行判断。当在步骤S16的处理中ECU70肯定判断时，即当发动机冷却水温Tw在规定温度T1以上，且制冷剂压力Pr在规定压力P1以上时，作为步骤S17的处理，使风扇装置44正旋转。通过该风扇装置44的正旋转和车辆的行驶风使空气像图1中箭头W1表示的那样地流动。

即，从前格栅30导入的外气通过前开闭器50而向室外热交换器41流动。此时，室外热交换器41在热泵循环中作为冷凝器发挥作用。因此，通过在室外热交换器41中流动的制冷剂与通过室外热交换器41的外气之间进行热交换，从而使制冷剂冷凝。

如图7所示，当在步骤S16的处理中ECU70否定判断时，即当发动机冷却水温Tw低于规定温度T1或者制冷剂压力Pr低于规定压力P1时，作为步骤S18的处理，使风扇装置44停止。在这种情况下，通过车辆的行驶风使空气像图1中箭头W1表示的那样地流动。

根据以上说明了的本实施方式的车辆1的气流循环构造，能够获得以下的(1)～(5)所示的作用和效果。

(1)作为使空气向室外热交换器41循环的气流循环构造，车辆1具备：前开闭器50，该前开闭器50使外气吸入口13开闭；能够逆旋转的风扇装置44；以及下管道60，该下管道将与前开闭器50接触而变化风向的空气向第一排气净化催化剂22引导。由此，由于能够更可靠地将在发动机20和第一排气净化催化剂22中被加热的空气向室外热交换器41供给，因此能够提高热泵循环的制热性能。

(2)下管道60配置为与车辆1的下罩11相邻。并且，下管道60形成为从导入口610越接近排出口611，流路截面积越窄。由此，由于随着从导入口610接近排出口611，空气的风速增加，因此能够更可靠地使空气与第一排气净化催化剂22接触。因此，由于能够更可靠地加热空气，因此能够进一步提高热泵循环的制热性能。

(3)下管道60具有导风板62，该导风板62使从排出口611排出的空气的风向变化为朝向第一排气净化催化剂22的方向。由此，能够更可靠地使空气与第一排气净化催化剂22接触。因此，由于能够更可靠地加热空气，因此能够进一步地提高热泵循环的制热性能。

(4)作为使空气向室外热交换器41循环的气流循环构造，车辆1具备下开闭器64，该下开闭器64对将与前开闭器50接触的空气向导入口610引导的流路63进行开闭。由此，当热泵循环在制冷模式下动作时，通过使下开闭器64成为闭状态，从外气吸入口13吸入的外气难以向下管道60流动。即，由于从外气吸入口13吸入的外气更可靠地通过室外热交换器41，因此能够抑制室外热交换器41的作为冷凝器的功能降低。其结果为，能够抑制热泵循环的制冷功能降低。

(5)作为使空气向室外热交换器41循环的气流循环构造，车辆1具备致动器装置90，该致动器装置90使前开闭器50的开闭与下开闭器64的开闭联动。由此，与相对于设有使前开闭器50开闭的致动器装置而另外设有使下开闭器64开闭的致动器装置的情况比较时，能够使构造简单化。

另外，上述实施方式也能够在以下的方式中实施。

如图8所示，也可以是，下管道60具有延伸直到前开闭器50的车辆下方为止的底壁部612和从该底壁部612的车辆前方侧的端部向车辆上方延伸的突出壁614。只要使用这样的下管道60，就不需要在下罩11形成突出壁52。

下开闭器64不限定于通过致动器装置90进行开闭动作，也可以是通过从弹簧等弹性部件赋予的作用力来进行开闭动作。例如图9所示，在前开闭器50是闭状态时，下开闭器64被从未图示的弹性部件赋予的作用力保持为开状态。并且，如图10所示，在前开闭器50是开状态时，下开闭器64通过从外气吸入口13吸入的外气的风压来克服弹性部件的作用力，从而保持为闭状态。根据这样的结构，能够通过更简单的构造使下开闭器64开闭。

将与前开闭器50接触而变化风向的空气向第一排气净化催化剂22引导的管道部件的构造不限定于下管道60那样的构造，能够进行适当变更。也能够使用例如图11所示的那样的管道部件100、101。管道部件100相对于护罩45和发动机20配置于车辆右方。管道部件101相对于护罩45和发动机20配置于车辆左方。管道部件100、101配置为从护罩45的附近延伸直到第一排气净化催化剂22的附近。在使用这样的管道部件100、101的情况下，也能够获得与上述实施方式类似的作用和效果。

如图12所示，当发动机20是前方排气发动机时，也可以使用图中所示的那样的管道部件120。管道部件120在护罩45中沿着底壁部450配置，该底壁部450是包围室外热交换器41、高温散热器42、以及低温散热器43的周围的外壁中的配置于车辆下方的结构。管道部件120设为将护罩45的底壁部450向车辆后方延长。由此，如图12中的箭头W3所示，当与前开闭器50接触的空气在护罩45与下罩11之间的间隙中流动时，该空气不短路就被导入作为热源的发动机20的排气管21和第一排气净化催化剂22。因此，由于能够更可靠地对向室外热交换器41供给的空气进行加热，因此能够提高热泵循环的制热性能。

如图13所示，也可以在下管道60的导风板62形成分流部620。分流部620使从下管道60的排出口611排出的空气的流动分流为分别向第一排气净化催化剂22的车辆左右方向的两侧面流动。根据这样的结构，能够减少从下管道60排出的空气在通过第一排气净化催化剂22时的通风阻力。

基于管道部件导入空气的热源不限定于第一排气净化催化剂22、排气管21、发动机20，也可以是例如排气歧管、涡轮增压器、马达、逆变器。

本发明不限定于上述的具体例。只要本领域技术人员对上述的具体例增加的适当变更设计的结构也具备本发明的特征，该结构就包含于本发明的范围。前述的各具体例所具备的各要素及其配置、条件、形状等不限定于例示了的结构就能够适当变更。只要前述的各具体例所具备的各要素不产生技术矛盾，就能够将其适当组合。

Claims (9)

1.一种车辆的气流循环构造，使空气向配置于车辆(1)的外气吸入口(13)与发动机室(10)之间的热泵循环的热交换器(41)循环，该车辆的气流循环构造的特征在于，具备：

前开闭器(50)，该前开闭器使所述外气吸入口开闭；

风扇装置(44)，在所述前开闭器是开状态时，该风扇装置使空气从所述外气吸入口通过所述热交换器而沿着朝向所述发动机室的方向流动，并且在所述前开闭器是闭状态时，该风扇装置使空气从所述发动机室通过所述热交换器而沿着朝向所述外气吸入口的方向流动；以及

管道部件(60、100、101、120)，在所述前开闭器是闭状态时，该管道部件将从所述风扇装置吹送并与所述前开闭器接触而变化风向的空气向所述车辆的热源(20、21、22)引导。

2.如权利要求1所述的车辆的气流循环构造，其特征在于，

所述管道部件配置为与所述车辆的下罩相邻，并且

所述管道部件形成为从导入口越接近排出口，流路截面积越窄，所述导入口导入与所述前开闭器接触而变化风向的空气，所述排出口向所述热源排出空气。

3.如权利要求2所述的车辆的气流循环构造，其特征在于，

所述管道部件具有导风板(62)，该导风板使从所述排出口排出的空气的风向变化为朝向所述热源的方向。

4.如权利要求2或3所述的车辆的气流循环构造，其特征在于，

还具备下开闭器(64)，该下开闭器对将与所述前开闭器接触的空气向所述导入口引导的流路进行开闭。

5.如权利要求4所述的车辆的气流循环构造，其特征在于，

在所述前开闭器是闭状态时，所述下开闭器通过从弹性部件施加的作用力而保持为开状态，并且

在所述前开闭器是开状态时，所述下开闭器由于从所述外气吸入口吸入的空气的风压而成为闭状态。

6.如权利要求4所述的车辆的气流循环构造，其特征在于，

还具备致动器装置(90)，该致动器装置使所述前开闭器的开闭和所述下开闭器的开闭联动。

7.如权利要求1至6中任一项所述的车辆的气流循环构造，其特征在于，

所述热源是所述车辆的排气歧管、涡轮增压器、排气净化催化剂(22)、马达、以及逆变器中的任意一个。

8.如权利要求3所述的车辆的气流循环构造，其特征在于，

在所述导风板具备分流部(620)，该分流部将从所述管道部件的所述排出口排出的空气的流动分流为分别向所述热源的车辆左右方向的两侧面流动。

9.如权利要求1所述的车辆的气流循环构造，其特征在于，

所述管道部件相对于车辆左右方向设有多个。