CN116265271A - 机动车辆空气调节系统和用于操作机动车辆空气调节系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机动车辆空气调节系统和用于操作机动车辆空气调节系统的方法，前者包括：导引空气流的壳体，在其中形成向机动车辆内部供气的空气出口；可由空气流贯通流动的蒸发器和布置在壳体中、可由蒸发器下游的空气流贯通流动的热交换器，其中，从蒸发器开始，绕过热交换器的冷空气路径和延伸通过热交换器的暖空气路径向下游通向连接至空气出口的混合空间；至少一个分隔壁，其延伸通过壳体使得其将壳体分成沿着冷空气路径、暖空气路径、混合空间和空气出口的空气流的至少两个流动区域，后者代表能够被空气调节并在空间上彼此分隔的两个温度区，这两个温度区具有向机动车辆内部的相应不同区域供气的空气出口区域，其中，空气出口区域可以借助操作挡板关闭和打开；以及可以关闭和打开以用于至少两个温度区之间的直接流体连接的空气旁路。

Description

机动车辆空气调节系统和用于操作机动车辆空气调节系统的 方法
技术领域
本发明涉及机动车辆空气调节系统和用于操作这种机动车辆空气调节系统的方法。
背景技术
现代机动车辆设计成节省内部空气调节的能量。这通常通过节流或断开用于未使用座椅的空气供应来实现。因此，关闭空气调节系统的对应的操作挡板是常见的解决方案。
构建到机动车辆空气调节系统中的常用的热交换器比如蒸发器、冷却剂加热器或冷凝器是单区装置并且当空气流被区回路部分阻挡时在热传递期间损失功率和效率。第二方面是在空气供应部分停用的情况下，没有有效利用空气调节系统的内部横截面来导引空气。
发明内容
本发明基于的目的是，在进入到车辆中的单独空气供应的暂时部分停用的阶段期间，例如对于车辆中未被占用的座椅，保持使用热交换器和流动横截面来导引空气调节系统内的空气。
本发明的目的通过具有权利要求1的特征的机动车辆空气调节系统来实现。其他改进方案在从属权利要求中指出。
根据本发明的机动车辆空气调节系统包括：
Figure BDA0004000651080000011
壳体，该壳体用于导引空气流，在该壳体中形成有用于向机动车辆内部供应空气的空气出口，
Figure BDA0004000651080000012
蒸发器和热交换器，蒸发器能够由空气流贯通流动，热交换器布置在壳体中，能够由蒸发器下游的空气流贯通流动，其中，从蒸发器开始，绕过热交换器的冷空气路径和延伸通过热交换器的暖空气路径向下游通向连接至空气出口的混合空间，
Figure BDA0004000651080000021
至少一个分隔壁，该分隔壁延伸通过壳体，使得该分隔壁将壳体分成用于沿着冷空气路径、暖空气路径、混合空间和空气出口的空气流的至少两个流动区域，所述至少两个流动区域代表可以被空气调节并且在空间上彼此分隔的两个温度区，所述两个温度区具有用于向机动车辆内部的相应不同区域供应空气的空气出口区域，其中，所述空气出口区域可以借助于操作挡板来关闭和打开，以及
Figure BDA0004000651080000022
空气旁路，该空气旁路可以关闭和打开，以用于至少两个温度区之间的直接流体连接。
本发明的构思是在空气调节系统的区分隔内增加空气旁路，例如从乘客侧到驾驶员侧的空气旁路。这使得能够在其他温度区通过到机动车辆内部的空气供应的停用功能而被停用的情况下使用完整的主动热交换器表面对剩余温度区进行空气调节。通过使用空气旁路，空气调节系统的热效率增加并且空气压降减小，因为与不存在空气旁路的空气供应的停用功能的情况相比，更有效地利用了机动车辆空气调节系统的空气供应的内部横截面。与此同时，可以预期由空气的流动引起的噪音水平降低、空气风扇处的能量需求降低以及热交换器的、热交换器和蒸发器二者的操作效率提高。
在本发明的实施方式中，空气旁路被设计成在分隔壁内呈贯通开口的形状，该贯通开口可以关闭和打开并且从一个温度区通向另一个温度区。
有利地，空气旁路位于混合空间的冷空气路径和暖空气路径相遇的区域中。
根据本发明的优选实施方式，在空气旁路上布置有旁路挡板，空气旁路可以通过该旁路挡板来关闭和打开。为此，机动车辆空气调节系统可以具有挡板调节驱动器，旁路挡板可以通过该挡板调节驱动器在关闭位置与至少一个打开位置之间进行调节。这种挡板调节驱动器通常包括驱动发动机和驱动轴。旁路挡板优选地具有围绕旁路挡板的边缘延伸以便于在旁路挡板的关闭位置中密封空气旁路的密封件。
根据本发明的特别有利的实施方式，在从温度区到机动车辆内部的空气供应的启用和停用功能与空气旁路的启用和停用功能之间存在操作性连接，因为空气旁路根据来自该温度区的空气供应的启用或停用而关闭或打开。优选地，操作性连接位于温度区的至少一个操作挡板与空气旁路的旁路挡板之间，温度区可以借助于所述至少一个操作挡板通过打开用于向机动车辆内部供应空气的空气出口区域而被启用或者通过关闭该空气出口区域而被停用，空气旁路可以借助于旁路挡板而打开或关闭。
本发明的优选实施方式是，在至少两个温度区中，第一温度区作为驾驶员区位于机动车辆空气调节系统的驾驶员侧并连接至可以关闭和打开以用于为驾驶员座椅供应空气的空气出口，并且通过分隔壁与第一温度区分隔的第二温度区作为乘客区位于机动车辆空气调节系统的乘客侧并连接至可以关闭和打开以用于为乘客座椅供应空气的空气出口区域。
本发明的另一个方面涉及用于操作根据上述实施方式中的任何实施方式中的本发明的机动车辆空气调节系统的方法，在该机动车辆空气调节系统中，空气旁路根据来自温度区的至少一个温度区的空气供应的启用或停用而关闭或打开。优选地，当从温度区到机动车辆内部的空气供应被停用时，在该温度区中流动的部分空气流通过打开的空气旁路被重新引导到相邻的温度区中，该部分空气流到机动车辆内部的空气供应被启用并且与所述相邻的温度区的部分空气流一起经由所述相邻的温度区的空气出口区域排出到机动车辆内部中。
本发明的实施方式的其他细节、特征和优点从以下参照附图对示例实施方式的描述得出。
附图说明
附图示出如下：
图1：根据现有技术的在两个温度区之间具有封闭的分隔壁的机动车辆空气调节系统的结构，
图2：在单独的空气供应没有部分停用的情况下的作为用于本发明的示例实施方式的机动车辆空气调节系统，
图3：在单独的空气供应被部分停用的情况下的同一机动车辆空气调节系统，
图4：具有所需部件的机动车辆空气调节系统的截面侧视图，以及
图5：分隔壁的侧视图以及具有驱动发动机和驱动轴的旁路挡板的详细视图。
具体实施方式
图1包含作为平面图的根据现有技术的机动车辆空气调节系统1的示意图。这种机动车辆空气调节系统1包括壳体2和布置在壳体2中的风扇3、蒸发器4和热交换器5。风扇3用于将空气通过机动车辆空气调节系统1输送到机动车辆内部中，其中，在图1的左上部分中，以立体图示出了机动车辆内部6的具有驾驶员座椅7.1和乘客座椅7.2的部分区域。因此产生的空气流8在机动车辆空气调节系统1的平面图中以箭头的形状勾勒出来。壳体2提供了空气调节系统的用于导引空气流8的内部横截面。空气流8首先经过蒸发器4并且由此被冷却。随后，空气流8经由通过定位在蒸发器的下游的热交换器5的暖空气路径或者经由不通过热交换器5的冷空气路径被导引到混合空间中。空气流8从混合空间经由空气出口进入到机动车辆内部6中。在图1中，机动车辆空气调节系统1被表示为呈具有两个温度区的空气调节系统的形式的示例，在所述两个温度区中，对用于驾驶员座椅7.1的区域的驾驶员区9.1以及乘客座椅7.2的区域中的乘客区9.2进行空气调节。为了温度区分隔，机动车辆空气调节系统1具有分隔壁10，该分隔壁10用于将空气流8分成在驾驶员区9.1内被导引的部分空气流8.1和在乘客区9.2内被导引的部分空气流8.2，并且该分隔壁10用于将部分空气流8.1、8.2二者彼此分隔。当驾驶员区9.1被启用时，存在从部分空气流8.1中被导引的空气经由驾驶员座椅7.1的一侧即驾驶员侧11.1上的对应空气出口到机动车辆内部6的空气供应。相应地，当乘客区9.2被启用时，存在从乘客区9.2中的部分空气流8.2中被导引的空气经由乘客座椅7.2的一侧即乘客侧11.2上的空气出口到机动车辆内部6的空气供应。当乘客区9.2被停用时，不存在从乘客区9.2中的部分空气流8.2中被导引的空气经由乘客侧11.2上的空气出口到机动车辆内部的空气供应，并且因此不存在用于乘客座椅7.2的空气供应。
在图1的图示中，机动车辆空气调节系统1处于操作状态，在该操作状态下，两个温度区9.1、9.2中的仅一者即驾驶员区9.1被启用，并且因此到机动车辆内部6的空气供应仅经由驾驶员侧11.1上的空气出口来用于驾驶员座椅7.1。相反，乘客区9.2被停用，并且因此经由乘客侧11.2上的空气出口以用于乘客座椅7.2的空气供应同样被停用。这样的话，例如，当驾驶员座椅7.1被占用时，在图示的左上部分中由具有复选标记的圆圈指示，另一方面，乘客座椅7.2保持为空，在图示的左上部分中由被划掉的圆圈指示。机动车辆空气调节系统1的这种设置也被称为用于驾驶员侧的操作模式。对用于乘客座椅7.2的空气供应的停用导致乘客区9.2内的完全的部分空气流8.2被阻止，乘客区9.2在图1的图示中位于分隔壁10的右侧。与在其中构建有蒸发器4和热交换器5的机动车辆空气调节系统1——该机动车辆空气调节系统1是具有两个区的空气调节系统——相比，所示的蒸发器4和热交换器5是具有一个区的典型装置并且在空气流8通过用于座椅的空气流的停用而被部分阻挡时在热传递期间损失性能和效率。此外，也如图1中示意性地示出的，在部分空气停用的情况下，没有有效利用空气调节系统的内部横截面来导引空气。根据该图示，蒸发器4的横截面的大约50％和蒸发器4的热交换器表面的大约50％或热交换器5的热交换器表面的大约50％被阻挡，表示为区域B。这意味着，例如热交换器5的与乘客区9.2相关联的部分由于乘客区9.2内的部分空气流8.2被阻挡而不能用于从热交换器5到为机动车辆内部6确定的空气流8的热传递。
图2示意性地示出了根据本发明的机动车辆空气调节系统12，其中，空气调节系统的示例具有两个区。该机动车辆空气调节系统12也包括壳体2和布置在壳体2中的风扇3、蒸发器4以及热交换器5。风扇3用于将空气通过机动车辆空气调节系统12输送到机动车辆内部6中，其中，在图2的左上部分中，以立体图示出了机动车辆内部6的具有驾驶员座椅7.1和乘客座椅7.2的部分区域。因此产生的空气流8在图2中以箭头的形状勾勒出来。空气流8首先经过蒸发器4并且由此被冷却。随后，空气流8经由通过定位在蒸发器的下游的热交换器5的暖空气路径或者经由不通过热交换器5的冷空气路径被导引到混合空间中并经过该混合空间。空气流从混合空间经由空气出口进入到机动车辆内部6中。在图1中，机动车辆空气调节系统1表示为呈具有两个温度区的空气调节系统的形式的示例，在所述两个温度区中，用于驾驶员座椅7.1的区域的驾驶员区9.1作为第一温度区9.1被空气调节，并且用于乘客座椅7.2的区域的乘客区9.2作为第二温度区9.2被空气调节。为了温度区分隔，机动车辆空气调节系统12具有分隔壁13，该分隔壁13用于将空气流8分成在驾驶员区9.1内被导引的部分空气流8.1和在乘客区9.2内被导引的部分空气流8.2，并且该分隔壁13用于将部分空气流8.1、8.2二者彼此分隔。另外，在分隔壁13的区域中形成能够打开和关闭的空气旁路14，以用于驾驶员区9.1与乘客区9.2之间的连接。根据图2中的图示，空气旁路14以贯通开口的形状形成在分隔壁13内，空气旁路14能够通过旁路挡板16打开和关闭，旁路挡板16由挡板调节驱动器15驱动并且具有密封性。空气旁路14设置在蒸发器4和热交换器5的下游。
当驾驶员区9.1被启用时，存在从驾驶员区9.1中的部分空气流8.1中被导引的空气经由驾驶员侧11.1上的对应空气出口到机动车辆内部6的空气供应。当乘客区9.2被启用时，存在从乘客区9.2中的部分空气流8.2中被导引的空气经由乘客侧11.2上的对应空气出口到机动车辆内部6的空气供应。在图2的图示中，机动车辆空气调节系统12处于“正常操作”设置，这意味着驾驶员区9.1和乘客区9.2二者都被启用并且因此存在都经由驾驶员侧11.1和乘客侧11.2上的空气出口到机动车辆内部6的空气供应。因此，不存在空气供应的部分停用，并且空气旁路14被旁路挡板16关闭。“正常操作”设置通常用于驾驶员座椅7.1和乘客座椅7.2都被占用的情况下，如在图示的左上部分中由具有相应的复选标记的两个圆圈所指示的。
图3示出了与图2中相同的处于驾驶员侧的操作模式的机动车辆空气调节系统12，如已经提及的，该操作模式在驾驶员座椅7.1被占用而乘客座椅7.2未被占用时使用。同样在图3的左上部分中，以立体图示出了机动车辆内部6的具有由带有复选标记的圆圈指示的被占用的驾驶员座椅7.1和由被划掉的圆圈指示的空闲的乘客座椅7.2的部分区域。在用于驾驶员侧的操作模式下，用于乘客区9.2的区停用功能是激活的。这意味着乘客侧11.2上的空气出口被关闭并且用于乘客座椅7.2的空气供应因此被停用。然而，在所示设置中，旁路挡板16借助于挡板调节驱动器15被放置到打开位置中，并且因此形成通过分隔壁13的贯通开口的空气旁路14被打开。在此，乘客侧11.2上的空气供应的停用不会导致位于分隔壁13的右侧的乘客区9.2内的完全的部分空气流8.2被阻止，因为部分空气流8.2在经过蒸发器4并且可选地经过热交换器5之后通过空气旁路14被重新导引到位于分隔壁13的左侧的驾驶员区9.1中，并且在驾驶员区9.1中，部分空气流8.2可以与对应的部分空气流8.1一起经由驾驶员侧11.1上的空气出口排出到机动车辆内部6中。对于图2和图3中所示的机动车辆空气调节系统12，同样在用于驾驶侧的操作模式下，可以分别使用蒸发器4的横截面的100％和热交换器5的横截面的100％，这导致更好的热传递性能。打开旁路挡板16不仅能够进一步使用完整的热交换器5，即在同样不再被阻挡的流动区域B中使用热交换器5，而且扩大了用于在机动车辆空气调节系统12内导引空气的流动横截面。额外获得的热传递性能和未被阻止但被重新引导的部分空气流8.2可以用于支持驾驶员侧11.1的空气调节。与上面所述的现有技术相比，这导致了在用于驾驶员侧的操作模式期间的效率提高、能量消耗降低以及噪音水平降低。
图4以横截面示出了机动车辆空气调节系统12的示意性侧视图，其中，沿着驱动轴线x的横截平面除此之外延伸通过蒸发器4、热交换器5、布置在热交换器5下游的附加的电加热器17、混合空间18和用于向机动车辆内部供应空气的空气出口即通过具有蒸发出口挡板20的蒸发出口19和具有脚部空间出口挡板22的脚部空间出口21，蒸发出口挡板20和脚部空间出口挡板22面向驾驶员区与乘客区之间的分隔壁13，如从驾驶员侧11.1所观察到的。图4示意性地示出了所需的部件和/或它们在机动车辆空气调节系统12内的位置。图4概述了空气旁路在机动车辆空气调节系统12的分隔壁13中的可能安装区域13a，正如挡板调节驱动器15的可能设置和安装区域一样，挡板调节驱动器15包括驱动发动机23和将驱动发动机23和旁路挡板16彼此连接的驱动轴24。这样做时，旁路挡板16位于布置在蒸发器4和热交换器5的下游的混合空间18中，来自蒸发器4并避开热交换器5的冷空气路径和延伸通过热交换器5和附加的电加热器17的暖空气路径在混合空间18中相遇。
图5示出了分隔壁13的侧视图，该分隔壁13通常设置有用于导引部件通过分隔壁13的不同的凹部，例如在底部处敞开的用于热交换器的凹部25、用于电加热器的矩形闭合的凹部26以及在底部处敞开的用于将定位在脚部空间出口的前面的暖空气路径的壁导引通过的通常非常窄的凹部27。作为另一个凹部，存在用于旁路挡板16的安装开口28，其中，旁路挡板16在图5的右侧部分中详细示出。图5示出了旁路挡板16在边缘处具有周向密封件29。此外，在图5的右侧部分中，详细示出了旁路挡板16与驱动发动机23和驱动轴24的组件，其中，该组件实现了主动旁路功能。
附图标记列表
1 机动车辆空气调节系统，现有技术
2 壳体
3 风扇
4 蒸发器
5 热交换器
6 机动车辆内部
7.1 驾驶员座椅
7.2 乘客座椅
8 空气流
8.1 驾驶员侧的部分空气流
8.2 乘客侧的部分空气流
9.1 驾驶员区，第一温度区
9.2 乘客区，第二温度区
10 分隔壁，现有技术
11.1 驾驶员侧
11.2 乘客侧
12 机动车辆空气调节系统
13 分隔壁
13a 空气旁路在分隔壁中的安装区域
14 空气旁路
15 挡板调节驱动器
16 旁路挡板
17 电加热器
18 混合空间
19 通风出口
20 通风出口挡板
21 脚部空间出口
22 脚部空间出口挡板
23 驱动发动机
24 驱动轴
25 用于热交换器的凹部
26 用于电加热器的凹部
27 用于暖空气路径的壁的凹部
28 用于旁路挡板的安装开口
29 旁路挡板的密封件

Claims (11)

1.一种机动车辆的空气调节系统(12)，包括：
壳体(2)，所述壳体(2)用于导引空气流(8)，在所述壳体(2)中形成有用于向机动车辆内部(6)供应空气的空气出口，
蒸发器(4)和热交换器(5)，所述蒸发器(4)能够由所述空气流(8)贯通流动，所述热交换器(5)布置在所述壳体(2)中，能够由所述蒸发器(4)的下游的所述空气流(8)贯通流动，其中，从所述蒸发器(4)开始，绕过所述热交换器(5)的冷空气路径和延伸通过所述热交换器(5)的暖空气路径向下游通向连接至所述空气出口的混合空间(18)，
至少一个分隔壁(13)，所述分隔壁(13)延伸通过所述壳体(2)，使得所述分隔壁(13)将所述壳体(2)分成用于沿着所述冷空气路径、所述暖空气路径、所述混合空间(18)和所述空气出口的所述空气流(8)的至少两个流动区域，所述至少两个流动区域代表能够被空气调节并且在空间上彼此分隔的两个温度区(9.1、9.2)，所述两个温度区(9.1、9.2)具有用于向所述机动车辆内部(6)的相应的不同区域供应空气的空气出口区域，其中，所述空气出口区域能够借助于操作挡板来关闭和打开，以及
空气旁路(14)，所述空气旁路(14)能够关闭和打开，以用于至少所述两个温度区(9.1、9.2)之间的直接流体连接。
2.根据权利要求1所述的空气调节系统(12)，其特征在于，所述空气旁路(14)设计成所述分隔壁(13)内的能够关闭和打开的贯通开口的形状。
3.根据权利要求1或2所述的机动车辆空气调节系统(12)，其特征在于，所述空气旁路(14)位于所述混合空间(18)的区域中。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的机动车辆的空气调节系统(12)，其特征在于，在所述空气旁路(14)上布置有旁路挡板(16)，所述空气旁路(14)能够通过所述旁路挡板(16)而关闭和打开。
5.根据权利要求4所述的机动车辆的空气调节系统(12)，其特征在于，所述机动车辆的空气调节系统(12)具有挡板调节机构(15)，所述旁路挡板(16)能够通过所述挡板调节机构(15)在关闭位置与至少一个打开位置之间进行调节。
6.根据权利要求4或5所述的机动车辆的空气调节系统(12)，其特征在于，所述旁路挡板(16)具有围绕所述旁路挡板(16)的边缘延伸的密封件(29)。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的机动车辆的空气调节系统(12)，其特征在于，在从温度区(9.1、9.2)到所述机动车辆内部(6)的空气供应的启用和停用功能与所述空气旁路(14)的启用和停用功能之间存在操作性连接，所述空气旁路(14)根据来自该温度区(9.1、9.2)的所述空气供应的启用或停用而关闭或打开。
8.根据权利要求7所述的机动车辆空气调节系统(12)，其特征在于，所述操作性连接位于所述温度区(9.1、9.2)的至少一个操作挡板与所述空气旁路(14)的所述旁路挡板(16)之间，所述温度区(9.1、9.2)能够借助于所述至少一个操作挡板通过打开用于向所述机动车辆内部(6)供应空气的所述空气出口区域而被启用或者通过关闭所述空气出口区域而被停用，所述空气旁路(14)能够借助于所述旁路挡板(16)而打开或关闭。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的机动车辆的空气调节系统(12)，其特征在于，在至少两个所述温度区(9.1、9.2)中，第一温度区(9.1)作为驾驶员区(9.1)位于驾驶员侧(11.1)并连接至能够关闭和打开以用于为驾驶员座椅(7.1)供应空气的空气出口，并且通过所述分隔壁(13)与所述第一温度区(9.1)分隔的第二温度区(9.2)作为乘客区(9.2)位于乘客侧(11.2)并连接至能够关闭和打开以用于为乘客座椅(7.2)供应空气的空气出口。
10.一种用于操作根据权利要求1至9中的一项所述的机动车辆的空气调节系统(12)的方法，其中，所述空气旁路(14)根据来自所述温度区(9.1、9.2)中的至少一者的空气供应的启用或停用而关闭或打开。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当从温度区(9.1、9.2)到所述机动车辆内部(6)的空气供应被停用时，在该温度区中流动的部分空气流(8.2、8.1)通过打开的所述空气旁路(14)被重新引导到相邻的温度区(9.1、9.2)中，所述部分空气流(8.2、8.1)到所述机动车辆内部(6)的空气供应被启用并且与所述相邻的温度区(9.1、9.2)的部分空气流(8.2、8.1)一起经由所述相邻的温度区(9.1、9.2)的空气出口区域排出到所述机动车辆内部(6)中。
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