[发明专利]用于汽车的大功率采暖热交换器以及具有大功率采暖热交换器的采暖-空调设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于利用液体冷却的驱动装置部件的废热，特别是液体冷却的内燃机的废热对大批量生产的乘用车的车厢进行空气调节的大功率(效能)采暖热交换器，该大功率采暖热交换器具有焊接的传热阵列。此外，本发明还涉及一种具有这种大功率采暖热交换器的采暖-空调设备，以及涉及一种具有这种采暖-空调设备或这种热交换器的汽车的汽车平台。 

背景技术

目前的乘用车的一个普遍的特征在于，专门为柴油机汽车在采暖-空调设备中设置电的PTC(正温系数)加热器，用于进一步加热由采暖热交换器加热的车厢空气。在结构相同的基础-采暖-空调设备中，在这种配置方式下，柴油机变型包含PTC加热器，而具有汽油机的变型不包含。为了节省用于PTC加热器的高昂的费用，对大多数汽车制造商来说，根据汽车市场在柴油机变型中针对批量生产的加热器的装配进行区分或者甚至只作为选装项供应这种加热器。 

此外，采暖-空调设备在乘用车大批量生产应用中的最新的发展的特征在于，使用了越来越紧凑的采暖热交换器。特别可以确认越来越多地转向采用铝制的焊接的热交换器，在这些热交换器中，有意识地容忍了相对于利用“插接”或其它纯机械地方式-即不使用焊接-组装的热交换器的稍微较高的制造费用，以便节省构造空间。 

本领域普遍的估计是，由于采暖热交换器通常处于热饱和，所以采暖热交换器效率的进一步提升在加热功率方面没有带来明显的优点；以 及尤其是电的PTC加热器和传统的采暖热交换器的协同作用在柴油机汽车中最经济地满足了加热功率的目标值，这导致了目前许多乘用车-采暖-空调设备具有基本上相似的结构，即具有标准采暖热交换器、后置的空气侧的PTC加热器和空气侧的供暖调节装置。特别是新的制造技术和铝合金在这个背景下在近几年来主要用于在保持采暖热交换器的效率的同时进一步减小用于采暖热交换器或采暖-空调设备的结构空间。 

在用于乘用车的焊接的全铝制采暖热交换器中，制冷剂侧的传热管以及空气侧的散热片的组装密度目前在许多应用中达到的水平在10年前几乎不可想象的。在这种情况下，当前的3系的BMW的热交换器具有在纯乘用车中目前已知最高的组装密度，即具有约为(3.9+1.3＝5.2mm)的管中心距t_Rohr以及约为0.85mm的(平均)散热片中心距t_Rippe。在本发明的范围内，对于t_Rohr和t_Rippe的定义，图3示出了在焊接的热交换器中的这两个尺寸，该热交换器具有制冷剂入口1和出口2以及制冷剂侧的扁管3和空气侧的散热片4，该扁管和散热片通过焊接形成了传热阵列。在本发明的范围内，在空气流动的方向上，也就是说在图3中垂直于图平面的方向，应该适用的是：在空气流动的方向上，只要空气能够流过的各单个热交换器管组之间空的中间空间都属于阵列体积。这里，为了简化而未示出在大功率乘用车采暖热交换器中通常必不可少的空气侧的散热片切口(Louvres(格栅))。热交换器阵列的体积，即空气流过的热交换器区域的体积在此约为0.98l，阵列在空气流动方向上的结构深度约为27mm。此时水箱将高端(gehoben)的中级车(即已经具有对供暖舒适性的略高的要求)这种典型的汽车代表的采暖热交换器的结构深度最终提高到32mm。 

在相同的汽车等级中，其它主要制造商的采暖热交换器在扁管和散热片的组装密度略小的同时具有仅仅略大的采暖热交换器的阵列体积，但这里倾向于更高的阵列的组装密度或较小的结构体积的趋势仍很明显。直到10年前在Golf级以及在高端的中级中对于焊接的采暖热交换器约1.2至1.5l阵列体积的结构体积仍然是非常常见的，而当前在新的 汽车应用中，相应的值通常是约0.7至1.1l。特别是对于最新的汽车应用，具有大于7mm的扁管中心距的、较不紧凑的焊接的采暖热交换器仅在特殊情况下才能见到。对于这种情况，稍后还要进一步讨论的图4中的表格示出了关于当前在大批量生产中优选使用的常见的乘用车采暖热交换器的尺寸的概况，其中那里额外示出的Honda Odyssee已经归属到厢式货车(Vans)的部分。