CN102312715A - 燃料高效的动力系冷却系统和散热器模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料高效的动力系冷却系统和散热器模块。具体地，提供了用于安置在车辆上的动力系冷却系统的实施例以及散热器模块的实施例。在一个实施例中，所述动力系冷却系统包括：第一空气流路径；第二空气流路径；主散热器芯，所述主散热器芯定位在第一空气流路径中；辅助散热器芯，所述辅助散热器芯定位在第二空气流路径中；以及第一空气流量阀，所述第一空气流量阀在第二空气流路径中定位在辅助散热器芯的上游。第一空气流量阀可在关闭位置和打开位置之间移动，当在所述关闭位置中时所述第一空气流量阀阻碍空气流到达辅助散热器芯。

Description

燃料高效的动力系冷却系统和散热器模块

技术领域

以下公开总体上涉及车辆冷却系统，且更具体地涉及燃料高效的动力系冷却系统和散热器模块的实施例。

背景技术

大多数现代车辆配置有液体冷却系统（在本文称为“动力系冷却系统”），其连续地循环冷却剂流体（例如，防冻剂）以消散由车辆内燃发动机所产生的过量的热量，并且提供了其它热传递功能（例如，加热其它发动机流体；在起动时的发动机快速暖热；暖热被包括在车辆的加热、通风和空调系统中的加热器芯等等）。常规动力系冷却系统除了其它部件之外通常还包括散热器芯，所述散热器芯具有关于多个金属管散布以形成大致矩形单元的多个冷却翅片，所述散热器芯安装在车辆的格栅和发动机舱之间。在发动机操作期间，由发动机壳体（例如，发动机缸体和气缸盖）所加热的冷却剂通过发动机驱动的离心泵被供应到散热器芯的入口。加热的冷却剂流动通过散热器管，并且对流地传输热量到冷却翅片，接着所述冷却翅片通过暴露于经由车辆格栅中的一个或多个开口接收的填充空气流和/或通过由相邻风扇导向到散热器芯上的强制空气流从而被对流地冷却。然后，由散热器芯对流地加热的空气流被引到车辆发动机舱中，以向其提供额外的冷却。在流动通过散热器芯之后，冷却剂流体再次循环通过发动机壳体以重复冷却循环。

由于在发动机舱中存在橡胶软管和其它热敏性部件，所以动力系冷却系统传统上被设计成限制散热器的最大出口温度，即，散热器将其被暴露于的空气流对流加热到的最大温度。散热器芯在传统上还被设计成使得单个散热器芯能够满足宽泛范围的排热需求。具体地，单个散热器芯传统上可设计成消散在日常使用状况下（例如，适中的环境温度、车辆的轻负荷、对车辆空调（A/C）系统的停用或微小需求等）产生的相对小的热负荷，以及消散在极限使用状况下（例如，高的环境温度、车辆的重负荷、车辆正在进行牵引、对车辆A/C系统的大量需求等）产生的相对大的热负荷。

为了确保散热器出口温度不会在极限使用状况下变得不令人期望地那么高，常规的动力系冷却系统通常设计成在车辆的前进运动期间通过车辆格栅吸入大量的空气流。通过将散热器芯暴露于这种大量的空气流，大量的热量被排走（即，从散热器芯传送至环境空气流）而不会使得在紧接散热器芯下游处的空气温度明显升高。然而，通过车辆格栅吸入这样大量的空气流导致在车辆上施加了显著的空气动力学阻力，并且导致了燃料经济性的相应降低。已经开发出一些动力系冷却系统，其包括一个或多个空气流量阀（例如，百叶窗类型的阀组件），所述空气流量阀在车辆操作在日常使用状况时可关闭，以阻止空气流通过车辆格栅，并且藉此减少车辆上的空气动力学阻力。然而，这种动力系冷却系统在一些方面仍然是受限制的，并且通常不能在宽泛范围的操作状况上提供优化的排热-燃料消耗比。

因此，一直以来都存在这样的需求，即：提供实现了相对较高的排热-燃料消耗比的燃料高效的动力系冷却系统和散热器模块的实施例。理想地，这种燃料高效的散热器模块的实施例可使得能够快速暖热车辆的内燃发动机，而不需要许多常规动力系冷却系统所采用的快速暖热循环。从后述详细说明和所附权利要求书并结合附图和该背景技术，本发明的其它期望特征和特性将变得显而易见。

发明内容

提供了用于安置在车辆上的动力系冷却系统的实施例。在一个实施例中，所述动力系冷却系统包括：第一空气流路径；第二空气流路径；主散热器芯，所述主散热器芯定位在第一空气流路径中；辅助散热器芯，所述辅助散热器芯定位在第二空气流路径中；以及第一空气流量阀，所述第一空气流量阀定位在位于辅助散热器芯上游的第二空气流路径中。第一空气流量阀可在关闭位置和打开位置之间移动，当在所述关闭位置中时，所述第一空气流量阀阻止空气流到达辅助散热器芯。

还提供了用于安置在车辆中的散热器模块的实施例，所述散热器模块包括位于其中的静态空气流开口和可变空气流开口。在一个实施例中，散热器模块包括主散热器芯和联接到主散热器芯的辅助散热器芯。所述主散热器芯配置成当散热器模块安置在车辆中时接收来自静态空气流开口的空气流，而所述辅助散热器芯配置成当散热器模块安置在车辆中时接收来自第一可变空气流开口的空气流。辅助散热器芯的冷却效率小于主散热器芯的冷却效率。

本发明还包括以下方案：

方案1. 一种用于安置在车辆上的动力系冷却系统，所述动力系冷却系统包括：

第一空气流路径；

第二空气流路径；

主散热器芯，所述主散热器芯定位在所述第一空气流路径中；

辅助散热器芯，所述辅助散热器芯定位在所述第二空气流路径中；和

第一空气流量阀，所述第一空气流量阀在所述第二空气流路径中定位在所述辅助散热器芯的上游，所述第一空气流量阀能够在关闭位置和打开位置之间移动，当在所述关闭位置中时所述第一空气流量阀阻止空气流到达所述辅助散热器芯。

方案2. 根据方案1所述的动力系冷却系统，其中，所述主散热器芯的冷却效率大于所述辅助散热器芯的冷却效率。

方案3. 根据方案2所述的动力系冷却系统，其中，所述车辆包括发动机舱，并且其中，所述动力系冷却系统配置成将由所述主散热器芯加热的空气流引导至所述发动机舱周围。

方案4. 根据方案2所述的动力系冷却系统，其中，所述第一空气流量阀通常设置在关闭位置中。

方案5. 根据方案4所述的动力系冷却系统，还包括：

控制器，所述控制器可操作地联接到所述第一空气流量阀；和

至少一个动力系传感器，所述至少一个动力系传感器可操作地联接到所述控制器并且配置成向所述控制器提供表示了置于所述车辆上的热负荷的数据，所述控制器配置成在所述至少一个动力系传感器指示所述热负荷超过预定阈值时使所述第一空气流量阀移动到打开位置中。

方案6. 根据方案5所述的动力系冷却系统，其中，所述至少一个动力系传感器配置成监测发动机冷却剂温度。

方案7. 根据方案5所述的动力系冷却系统，其中，所述车辆还包括空调系统，并且其中，所述至少一个动力系传感器配置成监测空气调节系统的压力。

方案8. 根据方案5所述的动力系冷却系统，其中，所述主散热器芯包括第一内部冷却剂流动通道，并且其中，所述辅助散热器芯包括第二内部冷却剂流动通道，所述第二内部冷却剂流动通道流体联接到所述第一内部冷却剂流动通道。

方案9. 根据方案8所述的动力系冷却系统，还包括冷却剂关闭阀，所述冷却剂关闭阀流体联接在所述第一内部冷却剂流动通道和所述第二内部冷却剂流动通道之间，所述冷却剂关闭阀通常设置在关闭位置。

方案10. 根据方案9所述的动力系冷却系统，其中，所述控制器配置成在所述至少一个动力系传感器指示所述热负荷超过所述预定阈值时使所述冷却剂关闭阀移动到打开位置中。

方案11. 根据方案1所述的动力系冷却系统，其中，所述主散热器芯基本上设置在所述第二空气流路径之外，并且其中，所述辅助散热器芯基本上设置在所述第一空气流路径之外。

方案12. 根据方案11所述的动力系冷却系统，还包括风扇，所述风扇定位在所述第二空气流路径内并且基本上在所述第一空气流路径之外。

方案13. 根据方案1所述的动力系冷却系统，还包括空调冷凝器，所述空调冷凝器定位在所述第二空气流路径中靠近所述辅助散热器芯。

方案14. 根据方案1所述的动力系冷却系统，还包括：

第三空气流路径；

空调冷凝器，所述空调冷凝器定位在所述第三空气流路径中；和

第二空气流量阀，所述第二空气流量阀在所述第三空气流路径中定位在所述空调冷凝器上游并且能够在多个位置之间移动，以在所述动力系冷却系统的操作期间调节由所述空调冷凝器所接收的空气流。

方案15. 根据方案1所述的动力系冷却系统，还包括至少一个空气流划分结构，所述至少一个空气流划分结构配置成至少部分地分隔所述第一空气流路径和所述第二空气流路径。

方案16. 一种动力系冷却系统，包括：

第一空气流路径；

第二空气流路径；

主散热器芯，所述主散热器芯定位在第一空气流路径中，并且基本上在所述第二空气流路径之外；和

辅助散热器芯，所述辅助散热器芯定位在所述第二空气流路径中并且基本上在所述第一空气流路径之外，所述主散热器芯的冷却效率大于所述辅助散热器芯的冷却效率。

方案17. 根据方案16所述的动力系冷却系统，其中，所述动力系冷却系统可操作在燃料高效冷却模式和至少一个增加冷却能力模式中，并且其中，所述动力系冷却系统还包括空气流量阀，所述空气流量阀在所述第二空气流路径中定位在所述辅助散热器芯上游，所述空气流量阀设置成：i）处于关闭位置，以在所述燃料高效冷却模式中基本上阻挡空气流到达所述辅助散热器芯；以及ii）处于打开位置，以在所述增加冷却能力模式中大致允许空气流到达所述辅助散热器芯。

方案18. 根据方案16所述的动力系冷却系统，其中，所述动力系冷却系统配置成被安置在具有发动机舱的车辆上，并且其中，所述动力系冷却系统配置成将由所述主散热器芯加热的空气流引导至所述发动机舱周围，并且将由所述辅助散热器芯加热的空气流引导到所述发动机舱中。

方案19. 一种用于安置在车辆中的散热器模块，所述车辆在其中包括静态空气流开口和可变空气流开口，所述散热器模块包括：

主散热器芯，所述主散热器芯配置成当所述散热器模块安置在所述车辆中时接收来自所述静态空气流开口的空气流；和

辅助散热器芯，所述辅助散热器芯联接到所述主散热器芯，并且配置成当所述散热器模块安置在所述车辆中时接收来自所述可变空气流开口的空气流，所述辅助散热器芯的冷却效率小于所述主散热器芯的冷却效率。

方案20. 根据方案19所述的散热器模块，还包括风扇，所述风扇与所述主散热器芯串联地流体联接并且与所述辅助散热器芯并联地流体联接。

附图说明

将在下文结合附图来描述本发明的至少一个示例，在附图中相同的附图标记指代相同的元件，并且：

图1、图2和图3是根据第一示例性实施例的、分别处于燃料高效冷却模式、增加冷却能力/空调关闭模式、以及增加冷却能力/空调启用模式中的车辆动力系冷却系统的功能图；

图4和图5分别是在其中具有静态空气流开口和至少一个可变空气流开口的前罩结构的第一和第二示例性实施方式的立体图；以及

图6和图7是根据其它示例性实施例的、分别处于燃料高效冷却模式和增加冷却能力模式中的动力系冷却系统的概括性剖视图。

具体实施方式

下述详细说明本质上仅仅是示例性的，且不旨在限制本发明、或者本发明的应用和使用。此外，也不旨在受到在前述背景技术或在下述详细说明中提出的任何理论的约束。

图1、图2和图3是根据本发明示例性实施例的包括燃料高效的散热器模块12的车辆动力系冷却系统10的功能图。如将在下文更详细地描述的那样，动力系冷却系统10可操作在至少两个模式中：（i）适合于正常或“日常”使用的燃料高效冷却模式；以及（ii）适合于在需要消散相对高的热负荷的“极限使用”状况下使用的增加冷却能力模式。在许多实施例中，动力系冷却系统10将可操作在燃料高效冷却模式和若干增加冷却能力模式中。具体地，在所描述的示例性实施例中，动力系冷却系统10可操作在燃料高效冷却模式（如图1所示）、增加冷却能力/空调关闭模式（如图2所示）、以及增加冷却能力/空调启动模式（如图3所示）。动力系冷却系统10的另外的实施例还可操作在其它冷却模式中，每个冷却模式均适用于各不相同的一组条件。

车辆动力系冷却系统10安置在车辆上，所述车辆动力系冷却系统10包括在其中具有至少一个静态空气流开口和至少一个可变空气流开口的前罩结构14。在如图1-3所示的示例性实施例中，第一可变空气流开口16、第二可变空气流开口18以及静态空气流开口20被配置成贯通前罩结构14。静态空气流开口20被配置成贯通前罩结构14的下部部分，可变空气流开口16和18均形成为贯通前罩结构14的上部部分。壁21分隔静态空气流开口20和可变空气流开口16、18。虽然在此采用该示例，但是在动力系冷却系统10的替代性实施例中，空气流开口可以不被分隔开，并且空气流开口的相对定位可变化。

如本文所使用的，术语“静态空气流开口”是指这样的开口，所述开口接收的从其中通过的空气流不通过安置于车辆上的空气流量阀以任何实质性方式来主动调节。然而，要注意的是，通过静态空气流开口接收的填充（ram）空气流的体积和速率可受动力系冷却系统10之外的因素影响，例如车辆的速度、加速度或减速度。比较而言，术语“可变空气流开口”是指这样的开口，所述开口接收的从其中通过的空气流在一定条件下由安置在车辆上的至少一个空气流量阀来主动调节。在大多数情形中，用于调节通过至少一个可变空气流开口接收的空气流的空气流量阀（或多个空气流量阀）将安装成邻近于其对应的可变空气流开口，例如，紧邻在其后面；然而，决不排除能够将空气流量阀定位在其对应的可变空气流开口的更加上游或下游处的可能性。

前罩结构14可包括许多结构元件，例如一个或多个散热器格栅组件、前保险杠构件、和发动机罩构件等等。根据车辆动力系冷却系统10的第一示例性实施方式，图4将前罩结构14示出为包括定位在前保险杠构件24上方并且附连（例如，螺接）到前保险杠构件24的散热器格栅组件22。在该情形中，静态空气流开口（例如，如图1-3所示的静态空气流开口20）可配置成贯通前保险杠构件24的上部中心部分，如图4中的虚线框26所示；并且一个或多个可变空气流开口（例如，如图1-3所示的可变空气流开口18和20）可配置成贯通格栅组件22，如图4中所示的虚线框28所示。根据动力系冷却系统10的第二示例性实施方式，图5将前罩结构14示出为包括整体形成为单个单元的散热器格栅组件30和前保险杠构件32。在该情形中，静态空气流开口被配置成贯通前保险杠构件32的下部中心部分，如图5中的虚线框34所示；并且可变空气流开口或多个可变空气流开口可配置成贯通格栅组件30，如图5中的虚线框36所示。

静态空气流开口优选（但非必要地）定位在停滞点处或在停滞点附近（即，在车辆的前进运动期间空气流在前罩结构14上的速度为零的位置），以最大化通过静态空气流开口接收的空气流的能量并且最小化在车辆上的空气动力学阻力。例如，静态空气流开口可形成在停滞点的正好上方或下方，且优选地定位成比可变空气流开口或多个可变空气流开口更接近停滞点。参考如图5所示的前罩结构14的示例性实施方式，具体地，静态空气流开口（虚线框36）正好在停滞点上方形成为贯通前保险杠构件32，所述停滞点在图5中用圆形标记38表示。

燃料高效的散热器模块12包括主散热器芯40、辅助散热器芯42、空调（A/C）冷凝器44以及风扇46。主散热器芯40、辅助散热器芯42和A/C冷凝器44分别定位成接收通过静态空气流开口20、通过可变空气流开口18和通过可变空气流开口16的空气流。例如，沿着车辆的纵轴线看，散热器模块12可定位成在前罩结构14的正好后面，使得主散热器芯40、辅助散热器芯42和A/C冷凝器44分别与静态空气流开口20、可变空气流开口18和可变空气流开口16大致对齐。在如图1-3所示的示例性实施例中，主散热器芯40、辅助散热器芯42和A/C冷凝器44设置成竖直堆叠布置；然而，主散热器芯40、辅助散热器芯42和A/C冷凝器44可在三维空间中以任何相对定位来布置，例如包括并排布置。此外，虽然优选的是风扇46定位成邻近于辅助散热器芯42（例如，正好在其后面），但并不总是需要这样。虽然主散热器芯40、辅助散热器芯42、A/C冷凝器44和风扇46能够便利地封装为单个模块，并且在本文中也主要作为被封装成单个模块来进行描述，但是它们在动力系冷却系统10的替代性实施例中可以不封装成单个模块。

如通过一系列虚线在图1-3所示的那样，第一空气流路径48延伸通过可变空气流开口16和A/C冷凝器44；第二空气流路径50延伸通过可变空气流开口18、辅助散热器芯42和风扇46；以及，第三空气流路径延伸通过静态空气流开口20和主散热器芯40。在优选实施例中，A/C冷凝器44设置在空气流路径48中且基本上在空气流路径50和52之外；辅助散热器芯42和风扇46设置在空气流路径50中且基本上在空气流路径48和52之外；主散热器芯40设置在空气流路径52中且基本上在空气流路径48和50之外。虽然在此采用这种配置，但是在替代性实施例中，A/C冷凝器44、辅助散热器芯42、风扇46和主散热器芯40可至少部分地共用一个或多个空气流路径。例如，在车辆动力系冷却系统10包括单个可变空气流开口的实施例中，单个空气流路径可源自于可变空气流开口，并且延伸通过辅助散热器芯42和A/C冷凝器44两者。

主散热器芯40和辅助散热器芯42可制造为单一的整体单元，或者替代性地可制造为分立结构。在任一情形中，主散热器芯40均被设计成比辅助散热器芯42具有更高的冷却效率。例如，相对于辅助散热器芯42，主散热器芯40可比辅助散热器芯42具有更大的累计冷却表面（或总的冷却表面），例如由于增加数量的冷却翅片和/或增大的冷却翅片尺寸的缘故。可变化以增加主散热器芯40相对于辅助散热器芯42的冷却效率的其它因素的未穷举列表还包括：在总散热器芯尺寸上的变化、在配置于散热器芯内的冷却剂流通道特征（例如，尺寸、形状和布置等等）中的变化、以及在制造散热器芯的材料中的变化。

由于其相对高的冷却效率，主散热器芯40相对于辅助散热器芯42和上述常规散热器芯能够将给定的热量排至减小体积量的空气流。作为必然的结果，主散热器芯40的出口温度（即，芯40将空气流对流加热到的温度）必然高于辅助散热器芯42和常规散热器的出口温度。在动力系冷却系统10的操作期间，由主散热器芯40所加热的空气流可因此达到不适于排到发动机舱的温度。因此，在优选实施例中，动力系冷却系统10配置成将由主散热器芯40所排出的空气流围绕车辆的发动机舱引导；例如，如图1-3所示，导管构件56可定位在主散热器芯40的下游，以将由芯40所排出的热空气引导到车辆车身下方、车辆发动机罩上方、或引导到车辆的侧面。在其它实施例中，在车辆的操作期间（例如车辆制动期间），由芯40所排出的空气流可以被引导到其它被加热到甚至更高温度的部件。

继续参考如图1-3所述的示例性实施例，主散热器芯40包括主冷却剂入口60、主冷却剂出口62和内部冷却剂流动通道58（在图1-3中以假想图部分示出）。辅助散热器芯42类似地包括内部冷却剂流动通道64，其例如通过连接管件65流体联接到主散热器芯40的冷却剂流动通道58。冷却剂关闭阀66流体联接在冷却剂流动通道58与冷却剂流动通道64之间，并且使得在动力系冷却系统10的操作期间能够调节冷却剂流体从主散热器芯40到辅助散热器芯42的流动。更具体地，当动力系冷却系统10处于燃料高效冷却模式（图1）时，冷却剂关闭阀66设置在关闭位置以防止冷却剂从主散热器芯40流至辅助散热器芯42。然而，当动力系冷却系统10转变到增加冷却能力模式（图2和图3）时，关闭阀66打开，以允许在散热器芯40和42之间的冷却剂交换。动力系冷却系统10从燃料高效冷却模式（图1）转变为增加冷却能力模式（图2和图3）的方式在下文被详细描述。

车辆动力系冷却系统10还包括：控制器76、操作性联接到控制器76的第一输入的第一空气流量阀68；以及操作性联接到控制器76的第二输入的第二空气流量阀70。空气流量阀68流体联接在可变空气流开口16和A/C冷凝器44之间；也就是说，空气流量阀68定位在可变空气流开口16的下游（例如，正好后面）以及A/C冷凝器44的上游（例如，正好前面）。类似地，空气流量阀70流体联接在可变空气流开口18与辅助散热器芯42之间；也就是说，空气流量阀70定位在可变空气流开口18的下游（例如，正好后面）以及辅助散热器芯42的上游（例如，正好前面）。空气流量阀68和70可分别采用适于调节由A/C冷凝器44和辅助散热器芯42所接收的空气流的任意形式。在优选实施例中，如图1-3大致所述，空气流量阀68和70均采用百叶窗类型的阀组件的形式（也常见地称为“板片式阀组件”，或当总体地指百叶窗构件时，被称为“板片（lamellae）”）。

如上所述，控制器76操作性联接到空气流量阀68和70，更具体地，操作性联接到被包括在每个阀68和70中的阀致动器（为了清楚起见，在图1-3中未示出）。在车辆动力系冷却系统10的操作期间，控制器76指令空气流量阀68在至少关闭位置（图1和图2）和打开位置（图3）之间移动。控制器76类似地指令空气流量阀70在至少关闭位置（图1）和打开位置（图2和图3）之间移动。在某些实施例中，控制器76还可指令空气流量阀68和70在多个中间位置中移动，以便对分别流至A/C冷凝器44和辅助散热器芯42的空气流提供甚至更大的调节；然而，这并不是必需的。控制器76可包括任何合适数量的单独微处理器、电源、存储装置、车辆控制单元、和本领域已知的适于指令空气流量阀68和70以此方式在至少打开和关闭位置之间移动并且适于执行将在下文描述的其它控制功能的其它标准部件，或者控制器76与任何合适数量的单独微处理器、电源、存储装置、车辆控制单元、和本领域已知的适于指令空气流量阀68和70以此方式在至少打开和关闭位置之间移动并且适于执行将在下文描述的其它控制功能的其它标准部件相关联。此外，控制器76可包括设计成实施各种方法、处理任务、计算和下述控制功能的任何数量的软件程序或命令，或者可以与所述软件程序或命令协作。在优选实施例中，控制器76采用发动机控制单元的形式。

当动力系冷却系统10上的热负荷增加到高于预定阈值时，控制器76配置成指令空气流量阀68和70从每个阀正常处于的关闭位置移动到打开位置。为了允许控制器76监测作用在动力系冷却系统10上的热负荷，动力系冷却系统10还配备有一个或多个动力系传感器80，其操作性地联接到控制器76并且监测指示了作用在冷却系统10上的热负荷的参数。动力系传感器80便利地包括对表示发动机温度的参数进行监测的至少一个传感器，且优选地包括监测发动机冷却剂温度的温度传感器（例如，散热器顶部容器温度传感器）。动力系传感器80还可包括监测车辆A/C系统的温度和/或压力的传感器；例如，动力系传感器80可包括监测车辆A/C系统的压头（head pressure）的压头传感器，以确保在A/C系统中的压力在压缩期间不会达到可能损坏A/C压缩机（未示出）的水平。可以包括在动力系传感器80内的其它传感器的非穷举列表还包括：环境温度传感器、车辆速度传感器、涡轮增压器温度传感器、和A/C启用传感器。

动力系冷却系统10通常操作在燃料高效冷却模式，如图1所示。在燃料高效冷却模式中，空气流通过静态空气流开口20接收，并且流动到主散热器芯40上（在图1中用箭头82表示）。比较而言，分别通过可变空气流开口16和18并到达A/C冷凝器44和辅助散热器芯42的空气流则基本被空气流量阀68和70阻挡，所述空气流量阀68和70均设置在关闭位置。如通过箭头84在图1中进一步示出的那样，泵（例如，发动机驱动的离心泵）将冷却剂流体循环通过主散热器芯40。通过主冷却剂入口60接收的冷却剂在被导向通过车辆的内燃发动机（例如，发动机缸体和气缸盖）之后被加热。被加热的冷却剂流动通过主散热器芯40的内部管道、传导地将热量传输到被包括在散热器芯40中的冷却翅片、并接着经由主冷却剂出口62以经冷却的状态排出主散热器芯40。通过静态空气流开口20接收的空气流对流地冷却芯40中被加热的冷却翅片，并接着通过导管构件56被引导到车辆制动器或环境中。在燃料高效冷却模式中，冷却剂关闭阀66优选地设置在关闭位置；因此，在燃料高效冷却模式中，冷却剂被防止流动通过辅助散热器芯42。

动力系冷却系统10的特征（特别是，静态空气流开口20的流通截面和主散热器芯40的效率因素）优选选择成使得：燃料高效冷却模式（图1）提供了足够的冷却能力，从而满足当车辆操作在上述类型的日常使用状况下时（例如，当环境温度低或适中时，当车辆仅处于轻负荷时，等等）所产生的冷却需求。由于主散热器芯40的高效率，所以在这种典型使用状况下对流冷却芯40且因此满足排热需求所需的空气流体积量显著地小于在极限使用状况下通常需要的满足排热需求所需的空气流体积量（例如，仅为其大约1/4），如将在下文更充分地描述的那样。在优选实施例中，静态空气流开口20被设计成仅吸入在预定速度下满足典型使用的冷却需求所需的空气流体积量。因此，相对于常规动力系冷却系统，动力系冷却系统10在操作在日常使用状况时吸入显著减少的空气流体积量。结果是，可极大地减少作用在车辆上的空气动力学阻力，并且可增加车辆的总燃料效率。取决于配置有动力系冷却系统10的车辆将要被使用的地区，预定速度可变化；在美国，预定速度优选地被选择为常见的高速公路速度，例如70英里每小时。

当燃料高效冷却模式（图1）不足以满足当前所需的散热需求时，动力系冷却系统10转变为增加冷却能力模式。具体地，控制器76可从动力系传感器80接收表示需要额外冷却的数据（例如，由于发动机的过热，其通过冷却剂温度的增加来指示），并接着将动力系气流系统10置于增加冷却能力模式。如果车辆的A/C系统停用，那么控制器76将动力系冷却系统10置于如图2所示的增加冷却能力/空调关闭模式；以及，如果车辆的A/C系统启用，那么控制器76将动力系冷却系统10置于如图3所示的增加冷却能力/空调启用模式。

为了从燃料高效冷却模式（图1）转变为增加冷却能力/空调关闭模式（图2），控制器76执行下述操作。首先，控制器76指令冷却剂关闭阀66移动到打开位置，以藉此允许冷却剂在辅助散热器芯42和主散热器芯40之间交换。其次，控制器76指令空气流量阀70移动到打开位置中。如图2中的箭头86所示，空气流量阀70的打开允许空气流动通过可变空气流开口18并经过辅助散热器芯42，因此冷却散热器芯42和从其通过传导的冷却剂。以这种方式，辅助散热器芯42被有效地启用，并且提供了对循环的冷却剂流体的额外对流冷却，以满足置于动力系冷却系统10上的额外排热要求。在一些实施例中，当动力系冷却系统10首先进入增加冷却能力/空调关闭模式（图2）时控制器76还可以给风扇46赋能，以强制额外的空气流经过辅助散热器芯42并且进一步增加总冷却能力。在其它实施例中，控制器76可以直到满足附加条件（例如，当动力系传感器80指示需要更多冷却能力时）才给风扇46赋能；且在其它实施例中，风扇46可被温度致动开关独立地控制。在被辅助散热器芯42加热之后，由芯42排出的空气流于是可被引至发动机舱，用于额外的对流冷却。

为了从如图1所示的燃料高效冷却模式转变为如图3所示的增加冷却能力/空调启用模式，控制器76执行前面关于如图2所示的增加冷却能力/空调关闭模式所述的功能；即，控制器76指令冷却剂关闭阀66移动到打开位置、指令空气流量阀70移动到打开位置、以及可能给风扇46赋能。此外，如图3中的箭头88所示，控制器76指令空气流量阀68移动到打开位置中，以允许空气流通过可变空气流开口16并到达A/C冷凝器44。现在，制冷剂也循环通过A/C冷凝器44（如图3中的箭头90所示）。因此，在如图3所示的增加冷却能力/空调启用模式中，A/C冷凝器44被有效地启用，并且冷却现在从其中流动通过的制冷剂，以便使得车辆的A/C系统能够正确操作。与通过辅助散热器芯42加热的空气流一样，通过A/C冷凝器44加热的空气流（即，沿着空气流路径48流动的空气流）于是可被引导到车辆的发动机舱中，以进一步向其提供冷却。

因此，提供了适于安置在车辆上的燃料高效的动力系冷却系统和散热器模块的一般化示例性实施例。要注意，上述示例性动力系冷却系统通常操作在燃料高效模式中，其中通过车辆的前部接收减少的基线体积量的空气流，以降低作用在车辆上的空气动力学阻力，同时仍满足正常或“日常”使用的冷却需求特性。此外，在上述示例性实施例中，当车辆的排热需求如同由例如安置在车辆上的一个或多个动力系传感器指示的那样增加时，动力系冷却系统转变到至少一个增加冷却能力模式以提供额外冷却。作为进一步的优势，上述动力系冷却系统的实施例还可以放弃不必要的快速暖热循环，所述快速暖热循环通常由常规动力系冷却系统采用以在起动时暖热车辆的发动机。再次参考图1-3，在发动机起动时，与常规散热器芯相比，循环通过主散热器芯40的发动机冷却剂（以及可能其它流体）由于主散热器芯40减少的热质量和增加的效率将相对快速地暖热。结果是，配备有动力系冷却系统10的车辆可实现有效发动机暖热的益处，包括改进的发动机效率和降低的排放，而不需要由快速暖热循环通常采用额外管道和其它部件。

图6和图7是根据其它示例性实施例的、分别处于燃料高效冷却模式和增加冷却能力模式中的动力系冷却系统100的概括性剖视图。车辆动力系冷却系统100安置在车辆上，该车辆包括具有内腔108和空气进气口101的前罩结构102，所述空气进气口101分支成静态空气流开口104和可变空气流开口106。动力系冷却系统100包括A/C冷凝器110、主散热器芯112、辅助散热器芯114和风扇116。在该具体示例中，主散热器芯112和辅助散热器芯114整体地形成为单个单元，其设置在A/C冷凝器110的下游（例如，定位在正好后面）。如之前所述的情形，主散热器芯112设计成比辅助散热器芯114具有更高的冷却效率。风扇116在内腔108中安装在辅助散热器芯114下游。因此，风扇116与辅助散热器芯114串联地流体联接，并且与主散热器芯112并联地流体联接。一个或多个内壁118和可能的其它结构构件（例如，密封件）将内腔108分隔为两个空气流路径，即，第一空气流路径120和第二空气流路径122。如图6和图7中所示的那样，A/C冷凝器110的上部部分和主散热器芯112都定位在空气流路径120中，并且基本上在空气流路径122之外；而A/C冷凝器110的下部部分、辅助散热器芯114和风扇116都定位在空气流路径112中，并且基本上在空气流路径120之外。

动力系冷却系统100还包括空气流量阀124，例如百叶窗类型的阀组件。空气流量阀124在第二空气流路径122中定位在A/C冷凝器110、辅助散热器芯114和风扇116的上游。阀124可在关闭位置（图6）和打开位置（图7）之间移动，在关闭位置中时阀124阻碍空气流到达A/C冷凝器110的下部部分、辅助散热器芯114和风扇116。如图6和图7中的箭头126所示，在燃料高效冷却模式（图6）和增加冷却能力模式（图7）两者中，空气流被允许沿着空气流路径120通过静态空气流开口104、通过A/C冷凝器110的上部部分、以及通过主散热器芯112。动力系冷却系统100优选地设计（例如，静态空气流开口104的流通截面和主散热器芯112的冷却效率）成满足装机车辆（host vehicle）的通常冷却需求。显然，在给定了增加的主散热器芯112效率的情况下，需要更少的空气来消散由循环通过芯112的冷却剂流体所吸收的热。结果是，静态空气流开口104的流通截面可通过设计减小、作用在车辆上的空气动力学阻力可减少，从而在动力系冷却系统操作在燃料高效模式（图6）中时，车辆的总燃料效率增加。然而，由于主散热器芯112的增加的效率，所以主散热器芯112可能将空气流加热至不适于排到发动机舱的温度。因此，如图6和图7所示，通过主散热器芯112加热的空气流可通过发动机罩上的通风口128排出。在其它实施例中，通过主散热器芯112加热的空气流可以其它方式（例如，通过车辆下方的通风口）被引导到环境中，或者可以被引至车辆制动器中以向其提供额外的冷却。

当需要额外的冷却能力时，动力系冷却系统100转变到如图7所示的增加冷却能力模式。具体地，控制器（未示出）指令空气流量阀124移动到打开位置（图7）中，且空气流因此被允许通过A/C冷凝器110的下部部分、通过辅助散热器芯114以及通过风扇116（如图7中的箭头130所示）。如果冷却剂还未循环通过芯114，那么冷却剂现在循环通过辅助散热器芯114。因此，辅助散热器芯114对循环的冷却剂流体提供了额外的冷却，以满足置于动力系冷却系统100上的增加的排热要求。在动力系冷却系统100首先转变到增加冷却能力模式（图7）中时，或者在随后的时刻，还可以给风扇116赋能，以增加空气流经过辅助散热器芯114的流率，并因而增大对其的对流冷却。于是，通过辅助散热器芯114加热的空气流可以被引至发动机舱，以如前所述那样提供额外的对流冷却。

因此，已经描述了包括至少一个空气流量阀的燃料高效的动力系冷却系统的多个示例性实施例。虽然在上述示例中空气流量阀（或多个阀）被描述为可在关闭位置和打开位置之间移动，但要强调的是，空气流量阀（或多个阀）也能够在多个中间位置之间移动，以调节由一个或多个辅助散热器芯、A/C冷凝器或其它热交换器接收的空气流。此外，这种部件所暴露于的空气流的体积量、藉此提供的散热、以及施加到车辆上的空气动力学阻力还可通过控制空气流量阀（或多个阀）保持在打开位置中的持续时间来加以影响。虽然上述示例性动力系冷却系统可操作在特定数量的冷却模式（例如，两个至三个冷却模式）中并且包括一定数量的空气流路径（例如，两个至三个空气流路径），但是动力系冷却系统的另外实施例可操作在更多数量的冷却模式中并且可包括任何合适数量的空气流路径。

虽然在前述详细说明中已经示出了至少一个示例性实施例，但是应当理解的是存在大量的变型。还应当理解的是，一个或多个示例性实施例都仅是示例，且不旨在以任何方式限制本发明的范围、应用或配置。更确切地说，前述详细说明向本领域技术人员提供了用于实施本发明的示例性实施例的便捷路线图。要理解的是，在不偏离在所附权利要求书中阐述的本发明范围的前提下，可对示例性实施例中所描述的元件的功能和布置进行各种变化。在前述详细说明中使用数字术语（例如，“第一”、“第二”、“第三”）来指示相同元件或装置的介绍顺序。这种术语也可用于随后的权利要求书中，以反映相同元件或装置的介绍顺序。然而，因为从详细说明到权利要求书中相同元件或装置的介绍顺序可以变化，因此这种数字术语的使用也可变化。

Claims (10)

1.一种用于安置在车辆上的动力系冷却系统，所述动力系冷却系统包括：

第一空气流路径；

第二空气流路径；

主散热器芯，所述主散热器芯定位在所述第一空气流路径中；

辅助散热器芯，所述辅助散热器芯定位在所述第二空气流路径中；和

第一空气流量阀，所述第一空气流量阀在所述第二空气流路径中定位在所述辅助散热器芯的上游，所述第一空气流量阀能够在关闭位置和打开位置之间移动，当在所述关闭位置中时所述第一空气流量阀阻止空气流到达所述辅助散热器芯。

2.根据权利要求1所述的动力系冷却系统，其中，所述主散热器芯的冷却效率大于所述辅助散热器芯的冷却效率。

3.根据权利要求2所述的动力系冷却系统，其中，所述车辆包括发动机舱，并且其中，所述动力系冷却系统配置成将由所述主散热器芯加热的空气流引导至所述发动机舱周围。

4.根据权利要求2所述的动力系冷却系统，其中，所述第一空气流量阀通常设置在关闭位置中。

5.根据权利要求4所述的动力系冷却系统，还包括：

控制器，所述控制器可操作地联接到所述第一空气流量阀；和

至少一个动力系传感器，所述至少一个动力系传感器可操作地联接到所述控制器并且配置成向所述控制器提供表示了置于所述车辆上的热负荷的数据，所述控制器配置成在所述至少一个动力系传感器指示所述热负荷超过预定阈值时使所述第一空气流量阀移动到打开位置中。

6.根据权利要求5所述的动力系冷却系统，其中，所述至少一个动力系传感器配置成监测发动机冷却剂温度。

7.根据权利要求5所述的动力系冷却系统，其中，所述车辆还包括空调系统，并且其中，所述至少一个动力系传感器配置成监测空气调节系统的压力。

8.根据权利要求5所述的动力系冷却系统，其中，所述主散热器芯包括第一内部冷却剂流动通道，并且其中，所述辅助散热器芯包括第二内部冷却剂流动通道，所述第二内部冷却剂流动通道流体联接到所述第一内部冷却剂流动通道。

9.一种动力系冷却系统，包括：

第一空气流路径；

第二空气流路径；

主散热器芯，所述主散热器芯定位在第一空气流路径中，并且基本上在所述第二空气流路径之外；和

辅助散热器芯，所述辅助散热器芯定位在所述第二空气流路径中并且基本上在所述第一空气流路径之外，所述主散热器芯的冷却效率大于所述辅助散热器芯的冷却效率。

10.一种用于安置在车辆中的散热器模块，所述车辆在其中包括静态空气流开口和可变空气流开口，所述散热器模块包括：

主散热器芯，所述主散热器芯配置成当所述散热器模块安置在所述车辆中时接收来自所述静态空气流开口的空气流；和

辅助散热器芯，所述辅助散热器芯联接到所述主散热器芯，并且配置成当所述散热器模块安置在所述车辆中时接收来自所述可变空气流开口的空气流，所述辅助散热器芯的冷却效率小于所述主散热器芯的冷却效率。

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