调节机动车冷却空气流的方法与设备技术

本发明专利技术涉及一种调节机动车冷却空气流的方法与设备，在依照发明专利技术所述方法调节汽车冷却空气流，特别是汽车空调外换热器(5)的空气流时，要确定空调负荷参数和汽车行进速度，应用空调负荷参数和汽车行进速度能够确定导流装置(14)的最佳设定，从而调节冷却空气流，以使包括空调功率消耗在内的汽车总能耗最小化，并且导流装置(14)按确定好的最佳设定来控制。本发明专利技术还涉及一种调节汽车冷却空气流的设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及调节机动车冷却空气流的方法与设备。
技术介绍
汽车前部通常都会安置一个或多个换热器，用以向外界排出由于发动机和其他动 力总成工作中产生的热量。为了这个目的，通过汽车在行进过程中形成的动态压力和可能 的情况下散热器风扇产生的气流会流过这一个或多个换热器以及发动机舱。在装有空调的 汽车里，一般情况下会在发动起散热器部分安装空调的外换热器，把驾驶室内的热量向外 界排出。在这里，通过外换热器的气流还会通过动态压力和/或一个或多个风扇来产生。特别是在高速行进中利用动态压力来形成冷却空气流这一做法将会带来的后果 是，提升了空气阻力以及由此提高了燃油消耗，因此，依据EP 0 117 775 Al将不借助动态 压力来产生冷却空气流。为此安装一个散热器风扇，它将不依靠动态压力而为发动机散热 器和可能情况下为空调外换热器产生气流。由此虽然可以克服空气阻力的增大，但是散热 器风扇的功率消耗将会增加汽车的燃油消耗。此外为了保障发动机和可能情况下其他汽车 动力总成的有效冷却所带来的花费也必定很高。另外一种降低因冷却空气流引起的空气阻力的可能方法是，安装一个有效的可控 的百叶窗，只要没有相应的冷却要求，它可中断冷却空气流并因此避免了由其形成摩擦消 耗。在DE 10 2005 034 775 Al中描述了一种汽车冷却体系风扇电动机的有效百叶窗的控 制法，其中百叶窗依据汽车的发动状态开启或关闭。在这里，百叶窗在一般状态下处于关闭 状态，仅在通风装置运行或冷却要求较高时才开启。一般情况下，即百叶窗关闭时，汽车的 空气阻力降低。但并没有考虑到百叶窗开启时油耗的降低方法。DE 197 19 792 Al公开了一种调节汽车发动机冷却水温度的方法，在其方法中， 冷却水泵和为制造冷却空气流应用的通风装置的功率将依据泵和通风装置总能耗最小的 原则来调节。借助百叶窗，动态压力驱动的冷却空气流的通过量可以通过冷却器来调节，可 以通过百叶窗的控制来影响汽车对抗空气阻力在前进中需要的能耗，并且在总能耗方面实 现冷却剂温度的最佳调节。在此并没有考虑到能体现为汽车全部能量需求之中一部分的空 调能量需求，以至于当空调运行时，不可能实现百叶窗的最佳调节。
技术实现思路
本专利技术旨在提供调节汽车冷却空气流的方法和设备，从而能够克服掉上述提到的 缺陷。独立权利要求中的方法以及设备可以完成这项任务。按照本专利技术方法对汽车内冷却空气流的调节中，特别是对汽车空调外换热器冷却 空气流的调节中，至少应确定一个空调的负荷参数以及一个汽车行进速度。在应用这至少 一个空调负荷参数和至少一个测量得出的速度时，依据本专利技术可以确定导流装置的最佳设 定从而通过外换热器实现对冷却空气流的控制，以及将导流装置调节到最佳设定。3导流装置的最佳调节要依照降低汽车能耗的原则。在这里，特别是空调的功率消 耗要最小化，它在一个依靠汽车速度决定的大小范围里受导流装置设定的影响。通过发动 机舱内或者汽车前部排出的热空气的或大或小部分与冷却空气流的混合，导流装置的设定 不但能确定冷却空气流的通过量，而且可以在相当大的范围里影响冷却空气流的温度。两 者均在很大程度上影响空调的效率。导流装置的设定在相当大的大小范围内不仅影响汽车 的空气阻力系数，而且还影响空调的功率消耗和汽车总体能量消耗。导流装置的调节比如可以使冷却空气流毫无阻碍的流过空调的外换热器，当动态 压力足够的时候，外换热器和其中的冷却剂可以实现强化冷却。空调的效率由此提高，从而 在给定空调冷却要求时，例如空调压缩机的功率消耗会降低。另一方面，通过利用动态压力 或者打开散热器百叶窗，汽车的空气阻力会增大，因此要求提高驱动功率来克服空气阻力。 但当行进速度足够高时，部分关闭导流装置仍可有充足的冷却空气流供利用，因此空调的 效率并不会实质上降低。再进一步开启导流装置并不会提高空调效率，如果有这种情况反 而使汽车的空气阻力增大。根据导流装置依照特定的速度关闭，空调效率实际上不会降低， 从而可以实现对导流装置的最佳设定。通过应用空调负荷参数和汽车行进速度，在考虑了运行空调所需功率的前提下， 来为导流装置选择最佳设定，这样根据专利技术就可以在运行空调时使汽车的能耗最小化。由 此专利技术所提的任务被彻底解决。依此方法汽车的总能耗还将进一步降低，而且在确定导流装置的最佳设定时并不 须考虑为克服空气阻力必需的驱动功率。依据本专利技术的最佳实施方式，待最小化的汽车能耗包括汽车为克服空气阻力所必 需的汽车驱动功率。它依赖于汽车的行进速度并体现为汽车总驱动功率的一部分。因为 空气阻力系数依赖于导流装置的设定，所以汽车的这部分驱动功率也依赖于导流装置的设 定。导流装置的设定通过本方法选择，并且通过最小化空调和克服空气阻力的驱动功率的 总和，可以实现汽车总能耗的有效降低。在本专利技术另外一个最佳实施方式中，至少安装一个风扇用来产生或加强通过外换 热器的冷却空气流。这至少一个的风扇可以同时产生通过发动机散热器的气流和/或冷却 其余动力总成。特别是当汽车在没有动态压力的情况下静止时，风扇也能产生冷却空气流。在优选实施方式中，汽车的能耗包括为外换热器而设的至少一个的风扇的功率消 耗。当风扇运行时，依赖于导流装置设定的加强冷却空气流可以提高空调的效率。另一方 面，风扇的功率消耗会增加汽车的总能耗。考虑了至少一个风扇的功率消耗的前提下，导流 装置的最佳设定将进一步使汽车的总能耗最小化。当因为行进速度产出的动态压力足够大时，其特别的好处在于导流装置可以这样 调节，即尽可能大的开启，从而尽可能避免开动风扇。依据本专利技术方法的另一最佳实施方 式，在高速行进中另一方面好处是，可以驱动风扇并使导流装置尽可能处于关闭状态；例 如，当因为利用了从发动机舱排出的再循环热空气，因降低空气摩擦的获益将会过度补偿 给风扇的额外功率消耗。此外最好是能够确定外部空气的温度，并应用在导流装置的最佳设定中。外部空 气温度对空调外换热器的散热效率以及因此对空调的功率消耗起至关重要的作用。考虑并 掌握了外部空气温度后，可以更准确的调节导流装置，并可以在众多驱动条件下使汽车能耗还能做到最小化。专利技术中的速度是指相对于地面的速度，它能够通过测量车轮的转速得到的。速度 还可以指汽车相对于周围空气的速度，它可以通过测量动态压力来确定。两种速度在本发 明的方法中均可应用。空调的功率消耗可以直接作为负荷参数来使用。对于一个拥有冷却剂循环系统并 且靠压缩机输送冷却剂的空调来说，参数就可以是压缩机机械的或者电动的功率消耗或者 由其导出的某个量。描述空调制冷要求或者描述冷却剂循环中的压力和/或流体的测量 值，也可以作为负荷参数来使用。出版物EP 16474^B1中描述了一种评价汽车冷却剂压缩 机功率消耗的方法，这里将参考其中公开的全部内容。还会有很多的空调负荷参数，并应用 在导流装置最佳设定的确定中。冷却剂压缩机产生的压力作为空调的负荷参数时拥有特别的优势。压缩机出口处 的压力很容易测量得到，并且其适合描述空调的功率要求。在确定导流装置最佳设定时，可以应用负荷参数和速度和外部温度(如果有这种 情况的话)的即时值，或者应用平均值，以此来消除测量值的短期振动。还可以应用计算值 或校正值，因此避免了系统误差，以及因此通过考虑到速度对空调制冷要求的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种调节汽车冷却空气流，特别是汽车空调外换热器（５）的空气流的方法，其中，要确定空调的负荷参数和汽车的行进速度，利用负荷参数和速度可以确定导流装置（１４）的最佳设定，用以调节冷却空气流，从而使得包括空调功率消耗在内的汽车能耗最小化，可以依据确定好的最佳设定来控制导流装置（１４）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·马科维茨，詹姆斯·迈克尔·科恩斯，约瑟夫·詹姆斯·盖洛，迪特马尔·费舍尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：US