CN111070995A - 车辆hvac系统的空气进入装置 - Google Patents

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Abstract

车辆气候控制系统包括风斗(38)、竖直管道(22)和翼型件(42)。风斗沿车辆地板(30)的底面(28)设置。竖直空气管道从风斗向上延伸，并且被配置为将空气从风斗引导到热交换器(18，20)。翼型件设置在风斗内，并且被设置为将进入风斗的空气向上引导进入竖直空气管道。

Description

车辆HVAC系统的空气进入装置
技术领域
本发明涉及用于车辆的加热、通风和空调(HVAC)系统。
背景技术
车辆可包括配置为将空气输送到车辆客舱的HVAC系统。车辆的HVAC系统还可被配置为控制车辆客舱内的空气的温度。
发明内容
车辆气候控制系统包括风斗(air scoop)、竖直管道和翼型件(airfoil)。风斗沿车辆地板面板的底面设置。竖直空气管道从风斗向上延伸，并且配置成将空气从风斗朝向热交换器引导。翼型件设置在风斗内，并且被设置为将进入风斗的空气向上引导进入所述竖直空气管道。
车辆包括热交换器、风斗、空气管道和翼型件。热交换器被配置为调节被输送到车辆客舱的空气。风斗沿车辆的外部底面设置。空气管道从风斗向上延伸，并且被配置为在风斗与热交换器之间建立流体连通。翼型件设置在风斗内，并且被设置为将进入风斗的空气向上引导进入竖直空气管道。
用于车辆通风系统的空气进入装置包括风斗、竖直延伸的管道和翼型件。风斗与周围的环境空气和竖直延伸的管道流体连通。翼型件设置在风斗内并且被设置为将进入风斗的空气向上引导进入管道。
附图说明
图1是示例性车辆和车辆的示例性HVAC系统的示意图；
图2是车辆的仰视图；
图3是沿图2中的线3-3截取的用于车辆的HVAC系统的空气进入装置的剖视图；
图4是翼型件的俯视透视图；以及
图5是翼型件的仰视透视图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅是示例，并且其他实施例可以采取各种替代形式。这些附图不一定按比例绘制；某些特征可能会被放大或最小化以显示特定组件的详细信息。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以各种方式使用实施例的代表基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或多个其他附图中示出的特征结合以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施，可能期望与本发明的教导一致的特征的各种组合和修改。
通常的做法是将HVAC进气增压装置(intake plenum)容纳在前挡风玻璃底部处的车辆横梁中。HVAC系统通常安装于车辆仪表板(或有时安装于防火墙)。新鲜空气利用十字车架构件(cross-car frame member)例如格栅和新鲜空气增压装置通过防火墙上的孔进入。该十字车架构件通常是槽形的以允许水从HVAC入口流出。通常将水向外排向车辆的防护板(挡泥板)。
随着未来的动力技术(特别是电动汽车)的发展，发动机可能不再被放置在位于车辆乘客前方的车辆发动客舱内。这为开发位于车辆内在仪表板以外的位置处的HVAC系统组件的包装系统提供了新的机会，其中包括专门用于将新鲜空气吸入和输送到车辆HVAC系统中的组件。
参照图1，示出了示例性车辆10和车辆10的示例性HVAC系统12。HVAC系统12的某些组件可以设置在车辆10的仪表板的后面。出于图示的目的，在图1中未示出仪表板。但是，某些组件可以设置在车辆内的其他位置处。HVAC系统12被配置为将空气输送到车辆10的客舱。被输送到车辆客舱的空气由箭头14示出。HVAC系统12可以被配置为在将空气输送到车辆客舱之前调节空气(例如，加热、冷却、干燥等)。
鼓风机或风扇16被配置成将空气吸入HVAC系统12并引导空气穿过一个或多个热交换器，以便在将空气输送到车辆客舱之前调节输送到车辆客舱的空气。风扇16可以是任何类型的风扇。例如，风扇16可以是离心风扇。风扇16可包括被配置为转动风扇16叶片的电动机(未示出)。风扇16的电动机可从车辆10的任何电源汲取功率。例如，风扇16的电动机的可以从电池或车载发电机(例如，交流发电机)汲取功率。
第一热交换器可以是蒸发器18，其被配置为在将空气输送到车辆客舱之前冷却和干燥空气。蒸发器18通过当空气流过蒸发器时将空气中的热量传递给流经蒸发器18的制冷剂来冷却和干燥空气。蒸发器18可以是空调系统的子组件。更具体地，蒸发器18可以是制冷剂回路(refrigerant loop)的子组件，制冷剂回路还包括压缩机、冷凝器和热膨胀阀。
第二热交换器可以是加热器芯20，加热器芯20被配置为在将空气输送到车辆客舱之前对空气进行加热。当空气流过加热器芯20时，加热器芯20通过将来自流经加热器芯20的冷却剂的热量传递到空气中来加热空气。加热器芯20可以是冷却剂回路(coolant loop)的子组件，该冷却剂回路还包括泵以使流体循环通过冷却剂回路和热源，该热源被配置为加热冷却剂回路内的冷却剂。如果车辆10由内燃发动机驱动，则冷却剂回路的热源可以是发动机。如果车辆10不由内燃发动机(例如，由电动机驱动的电动车辆)驱动，则冷却剂回路的热源可以是由车辆10的电池或任何其他电源(例如交流发电机)供能的电加热器。在电动车辆的情况下，加热器可选地是直接电加热器(即，与加热冷却剂回路内的冷却剂的加热器相反，是直接加热被输送到车辆客舱中空气的电加热器)。直接电加热器可以是电线圈或正温度系数(PTC)加热器。其他替代应用可以使用电池热、电动机热或热泵(加热和/或冷却客舱的热交换器)来加热或冷却输送到车辆客舱的空气。
HVAC系统12可包括一系列相互连接的管道，这些管道被配置为将空气引导至蒸发器18、加热器芯20并最终引导至车辆10的客舱。第一管道22被配置为引导车辆10周围的环境空气从空气进入装置24进入HVAC系统12。更具体地，第一管道22被配置为将周围的环境空气引导至蒸发器18、加热器芯20并最终引导至车辆10的客舱。进入HVAC系统12的环境空气由箭头26示出。第一管道22可以被称为新鲜空气管道，并且空气进入装置24可以被称为新鲜空气进入装置。空气进入装置24可以更具体地沿着车辆10的底面28设置。车辆10的底面28可以更具体地是车辆10的地板或地板面板30的底面。
第二管道32被配置为将空气从车辆10的客舱内引导至HVAC系统12。更具体地，第二管道32被配置为将空气从车辆10的客舱内引导至蒸发器18、加热器芯20并最终返回到车辆10的客舱中。从车辆10的客舱引导回到HVAC系统12中的空气可以称为再循环空气。箭头34示出了再循环空气。第二管道32可以被称为再循环空气管道。
进入HVAC系统12的再循环空气和环境空气均可被引导到公共管道或混合室36，在此再循环空气和环境空气被混合。然后，混合的空气被输送到另外的管道或调节室37，在此空气分别通过蒸发器18和/或加热器芯20被冷却和/或加热。然后，空气离开调节室37，通过各种出口(未示出)进入车辆客舱，如箭头14所示。
应该理解的是，图1所示的示意图仅是示例性的，而无意于进行限制。设想了其他HVAC构造，其利用管道将周围空气和/或再循环空气引导到HVAC系统中，在HVAC系统处对空气进行调节，然后将其输送到车辆的客舱。例如，HVAC系统可以包括来自HVAC系统的以不同方向将空气引导到客舱中的多个出口(例如地板出口、仪表板出口、除霜出口)、多个环境空气进入装置、多个再循环空气管道、设置在管道内限制空气流向特定管道、进入装置、出口等的门或隔板。出口可包括限制或引导空气进入客舱的百叶窗或隔板。热交换器的数量可以不同(例如，如果车辆不包括客舱空气冷却系统，则HVAC系统可能不包括蒸发器)，可能重新设置热交换器(例如蒸发器18和加热器芯20)和风扇16的空间位置，或者可以使用其他设备(例如PTC加热器、热泵等)来调节客舱空气。
参照图2和图3，分别示出了车辆10的仰视图和用于HVAC系统12的空气进入装置24的剖视图。空气进入装置包括风斗38。如图所示，风斗38可以是地板面板30的一部分或连接到地板面板30的单独组件。风斗38沿着车辆10的底面28设置。更具体地，风斗38沿着车辆10的地板或地板面板30的底面28设置。
风斗38包括内表面40，内表面40相对于地板面板30向上凹入车辆10。内表面40可以是凹形或“碗形”形状。风斗38可以是美国国家航空咨询委员会(National AdvisoryCommittee for Aeronautics，简称NACA)管道，也可以称为NACA斗或NACA入口。风斗38与周围的环境空气和竖直延伸的管道(即第一管道22)流体连通。第一管道22从风斗38竖直向上延伸，并且被配置为将空气从风斗38引向一个或多个热交换器(即，蒸发器18或加热器芯20)。第一管道22在一个或多个热交换器与风斗38之间建立流体连通。
翼型件42设置在风斗38内，并且被定位和设置成将进入风斗38的空气向上引导进入第一管道22。更具体地，风斗38被配置为在车辆10向前行驶时引导在地板面板30的底面28附近流动的空气向上进入第一管道22。箭头44示出了在地板面板30的底面28附近流动并且随后被向上引导进入第一管道22中的空气。
翼型件42的前缘46朝向车辆10的前端48(即，指向或面向前)。翼型件42的后缘50朝向(即，指向或面向)车辆10的后端52。翼型件42可横向延伸并且跨在风斗38的第一侧面54与风斗38的第二侧面56之间。更具体地说，翼型件42的由前缘46、翼型件42的上表面58、后缘50和翼型件42的下表面60所界定的横截面区域可横向延伸并跨在风斗38的第一侧54与风斗38的第二侧56之间。风斗38的第一侧54和第二侧56可以称为风斗38的相反侧。
翼型件42的前缘46具有距相应道路或地面62的高度H1，该高度H1大约等于地板面板30的底部表面28距道路或地面62的高度。可以在与重力相同的方向上测量H1尺寸。翼型件42纵向地放置在车辆10的前端48与车辆10的后端52之间，使得后缘50相对于重力的方向位于第一管道22内中央开口63的下方。在一个优选实施例中，后缘50可以被纵向定位在精确位于第一管道22中的中央开口63的中点下方的期望可容差范围内(即，从第一管道22中的中央开口63的中点起越过第一管道22的中央开口63达到纵向长度L1的25％的长度内)。不过，后缘50可位于第一管道22内中央开口下方处于沿车辆10的前端48与车辆10的后端52之间方向延伸的第一管道22内中央开口的纵向长度L1内的低于第一管道22内中央开口的任意位置处。
翼型件42可旋转或定向为使得后缘50相对于重力方向相对于前缘46在较高的位置。翼型件42可具有在车辆10的前端48与后端52之间的纵向方向上从前缘46延伸到后缘50的纵向长度L2。翼型件42还可具有从前缘46延伸到后缘50的高度H2。翼型件的高度H2尺寸也可以相对于重力的方向测量。翼型件的纵向长度L2与高度H2之比可以具有在6∶1至1∶1之间的任何值。
参照图3、图4和图5，进一步示出了翼型件42。翼型件42可以是任何类型的翼型件，包括对称和非对称(曲面)型翼型件。在一个优选的实施例中，翼型件42是曲面型翼型件。如果翼型件42是曲面的，则其第一表面可以是凸形的，并且第二表面可以是凸形、凹形或平坦的。在一个优选实施例中，翼型件42是曲面的，其中上表面58是凹形的而下表面60是凸形的。
再次参考图2和图3，风斗38和翼型件42(或更具体地讲，翼型件42的前缘46)沿风斗38的前侧66限定了空气入口64。风斗38和翼型件42(或更具体地讲，翼型件42的后缘50)沿着翼形件38的后侧70限定了碎屑出口68。翼型件42的定位被配置为引导空气通过入口64向上进入第一管道22。但是，较重的材料(例如碎屑、岩石、灰尘、水等)无法克服重力向上流动进入HVAC系统12的其余部分，从而避免较重的材料在此造成损坏。在入口64处流入风斗38的任何较重的材料或碎屑被风斗38内流动的空气推回并流向碎屑出口68，然后从此处将较重的材料或碎屑从风斗38排出并到达周围环境。箭头72示出从风斗38排出的较重物料。
空气入口64可具有宽度W1，宽度W1从翼型件42的前缘46延伸到风斗38的内表面40上最靠近翼型件42的前缘46的一点。碎屑出口68可具有宽度W2，宽度W2从翼型件42的后缘50延伸到风斗38的内表面40上最接近翼型件42的后缘50的一点。碎屑出口68的宽度W2的大小可设定成大于空气入口64的宽度W1的大小，以防止碎屑被夹在风斗38内(即，任何能够在空气入口64处进入风斗38的碎屑也能在碎屑出口68处离开风斗38，因为碎屑出口38大于空气入口64)。
尽管以上描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了权利要求所涵盖的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的词语，并且应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种改变。如前所述，各种实施例的特征可以组合以形成本发明的其他实施例，这些实施例可能没有明确描述或示出。尽管可以将各种实施例描述为相对于一个或多个期望的特性提供优点或优于其他实施例或现有技术的实现方式，但是本领域普通技术人员认识到可以折衷一个或多个特征或特性来实现期望的特性。总体系统属性，具体取决于特定的应用程序和实现。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、易于组装等。因此，就任何实施方式进行了描述。由于就一个或多个特征而言，与其他实施例或现有技术实施方式相比，这些实施例不那么理想，因此这些实施例也不在本公开的范围之外，并且对于特定应用而言可能是理想的。

Claims (20)

1.一种车辆气候控制系统，包括：
沿车辆地板面板(30)的底面(28)设置的风斗(38)；
竖直空气管道(22)，其从所述风斗向上延伸并被配置成将来自所述风斗的空气朝向热交换器(18，20)引导；以及
翼型件(42)，其设置在所述风斗内并被设置为将进入所述风斗的空气向上引导进入所述竖直空气管道。
2.根据权利要求1所述的气候控制系统，其中所述翼型件在所述风斗的相对侧之间横向地延伸。
3.根据权利要求1或2所述的气候控制系统，其中所述风斗和所述翼型件沿所述风斗的前侧限定空气入口(64)。
4.根据权利要求3所述的气候控制系统，其中所述风斗和所述翼型件沿所述风斗的后侧限定碎屑出口(68)。
5.根据权利要求1或2所述的气候控制系统，其中所述翼型件是曲面的翼型件。
6.根据权利要求5所述的气候控制系统，其中所述翼型件的上表面是凹形的。
7.根据权利要求5所述的气候控制系统，其中所述翼型件的下表面是凸形的。
8.一种车辆，包括：
热交换器(18，20)，其被配置为调节被输送到客舱的空气；
沿车辆的外底面(28)设置的风斗(38)；
空气管道(22)，其从所述风斗向上延伸并且被配置成建立所述风斗与所述热交换器之间的流体连通；以及
翼型件(42)，其设置在所述风斗内并被设置为将进入所述风斗的空气向上引导进入所述空气管道。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中所述翼型件在所述风斗的相对侧之间横向地延伸。
10.根据权利要求8或9所述的车辆，其中所述风斗和所述翼型件沿所述风斗的前侧限定空气入口。
11.根据权利要求10所述的车辆，其中所述风斗和所述翼型件沿所述风斗的后侧限定碎屑出口。
12.根据权利要求8或9所述的车辆，其中所述翼型件是曲面的翼型件。
13.根据权利要求12所述的车辆，其中所述翼型件的上表面是凹形的。
14.根据权利要求12所述的车辆，其中所述翼型件的下表面是凸形的。
15.一种用于车辆通风系统的空气进入装置，包括：
与周围环境空气流体连通的风斗(38)和竖直延伸的管道(22)；以及
翼型件(42)，所述翼型件设置在所述风斗内并被设置为将进入所述风斗的空气向上引导进入所述管道。
16.根据权利要求15所述的空气进入装置，其中所述风斗和所述翼型件沿所述风斗的前侧限定空气入口。
17.根据权利要求16所述的空气进入装置，其中所述风斗和所述翼型件沿所述风斗的后侧限定碎屑出口。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的车辆，其中所述翼型件是曲面的翼型件。
19.根据权利要求18所述的车辆，其中所述翼型件的上表面是凹形的。
20.根据权利要求18所述的车辆，其中所述翼型件的下表面是凸形的。
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