CN103029568A - 可重新配置的发动机罩下舱气流底线开口 - Google Patents

Abstract

一种方法，其建立进入配置为容纳动力传动系的机动车辆发动机罩下舱中的底线气流开口，方法包括为发动机罩下舱提供前面板。该前面板包括第一格栅开口和第二格栅开口，它们分别允许来自周围环境的气流的第一部分和第二部分进入发动机罩下舱。前面板包括可选位置的百叶窗组件，其被布置在第二格栅开口中且被配置为在最小值和最大值之间控制第二格栅开口的尺寸。进入发动机罩下舱的底线气流开口是第一格栅开口的尺寸和第二格栅开口的最小尺寸之和。方法还包括确认动力传动系的配置而设置第二格栅开口的最小尺寸来建立底线气流开口。另外公开了采用该方法的系统。

Description

可重新配置的发动机罩下舱气流底线开口

技术领域

本发明涉及一种重新配置气流穿过机动车辆发动机罩下舱的最小或底线开口的系统和方法。

背景技术

在多种其它用途中，机动车辆常常用环境中的气流来冷却安装在发动机罩下舱内的动力传动系部件。环境中的气流常通过位于车身高压区域的格栅开口进入发动机罩下舱。

允许穿过格栅开口进入车辆发动机罩下舱的底线或最小气流一般依据所属动力传动系所需的最小冷却来决定。反之，具体动力传动系所需的最小冷却通常受诸如气动、质量、特定用途、所属车辆的实际负载循环，以及车辆发动轮机的输出功这些因素影响。因此，即使这些动力传动系对相同车辆和相同发动机罩下舱被配置为是可替换的，不同的动力传动系可能需要截然不同水平的底线气流来有效冷却。

发明内容

一种方法，其建立进入配置为容纳动力传动系的机动车辆发动机罩下舱中的底线气流开口，方法包括为发动机罩下舱提供前面板。该前面板包括第一格栅开口和第二格栅开口，它们分别允许来自周围环境的气流的第一部分和第二部分进入发动机罩下舱。前面板包括可选位置的百叶窗组件，其被布置在第二格栅开口中且被配置为在最小值和最大值之间控制第二格栅开口的尺寸。进入发动机罩下舱的底线气流开口是第一格栅开口的尺寸和第二格栅开口的最小尺寸之和。方法还包括确认动力传动系的配置，即动力传动系的设计和布置，例如发动机的大小和输出功。此外，方法包括响应于经确认的动力传动系的配置通过百叶窗组件来设置第二格栅开口的最小尺寸，以建立底线气流开口。

百叶窗组件可包括被配置为在被完全打开和被完全关闭之间并包括被完全打开和被完全关闭在内选择百叶窗组件的位置的机构。根据该方法，可通过机构可选择百叶窗组件的位置。

用于第二格栅开口的经设置最小尺寸的百叶窗组件的位置是其被完全关闭的位置。

车辆还包括被配置为对所述机构进行调节的控制器。根据该方法，可由控制器完成对动力传动系的配置的确认和对第二格栅开口最小尺寸的设置。

该方法还包括监测环境温度并响应于低于预设值的环境温度通过控制器来选择和锁定百叶窗的预设位置。

动力传动系可包括用循环流体来冷却的内燃发动机，而发动机罩下舱可包括配置为在流体冷却发动机后经由气流冷却流体的换热器。

发动机可包括被配置为感测流体温度的传感器。因此，方法可以进一步包括通过根据感测到的温度经由控制器在设置的最小值和最大值之间改变第二格栅开口的尺寸来调节机构。

动力传动系可以被安排为要安装在发动机罩下舱中或目前已经被置于其中。

同时公开了采用以上方法的系统和采用该系统的车辆。

从下文中对实现本发明的最佳模式的有附图的详细描述可知，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势是很明显的。

附图说明

图1是车辆的示意性侧视图，所述车辆具有第一、未遮蔽的格栅开口和第二、可已遮蔽的格栅开口，每个格栅开口位于发动机罩下舱入口处。

图2是图1所示车辆的局部剖面侧视图，第二格栅开口显示为处在部分打开状态。

图3是图1所示车辆的局部剖面侧视图，第二格栅开口显示为处在完全关闭状态。

图4是说明建立进入图1-3所示车辆发动机罩下舱的底线气流开口的方法的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记表示相同的部件。图1展示了车辆10。车辆10包括特征在于第一端14和第二端16的车身12。车辆10还包括发动机罩18，该发动机罩18被配置为覆盖第一端14的部分20，因而限定了发动机罩下舱（under hood compartment）22。车辆10进一步包括系统17，该系统被配置为建立进入发动机罩下舱22的底线气流开口。如下文中详述，响应于车辆10的可选替换构造经由系统17可对进入发动机罩下舱22的底线气流（base line airflow）重构或改变。

如图1-3所示，车身12的第一端14包括置于发动机罩下舱22入口处的前面板（fascia）23。前面板23包括第一格栅开口24和第二格栅开口28。第一格栅开口24被配置为允许气流25的第一部分26从环境进入发动机罩下舱22。第二格栅开口28被配置为允许气流25的第二部分29从环境进入发动机罩下舱22。此外，如将在下文中详述，前面板23的第一和第二格栅开口24、28共同建立了进入发动机罩下舱22的底线气流开口。通常，位于车辆前端的开口（如第一和第二格栅开口24、28）以及车身表面的各种凸出特征部往往影响车辆的空气动力学特性。因此，只要不需要额外的进入发动机罩下舱22的气流时，使得这种开口最小化通常是有利的。尽管示出且描述了两个格栅开口24、28，但是并不排除车辆10具有允许气流25从环境进入发动机罩下舱22的更多开口。

如图2-3所示，车辆10还包括被配置为推动车辆的内燃发动机30和用于冷却发动机30的气-流体换热器32，例如散热器。发动机30通常是车辆动力传动系的一部分，动力传动系通常还包括变速器31，如图所示。尽管示出了单个换热器32，但是并不排除并列或串序配置多个换热器，用于冷却多个车辆系统或部件，例如变速器31。发动机30和换热器32安装在发动机罩下舱22内，在该处它们可以被第一和第二气流部分26、29中之一或二者接触。如图所示，第一和第二气流部分26、29在被允许穿过格栅开口24后经过换热器32。

通过经过换热器32，第一和第二气流部分26、29促进循环流动的流体的冷却，例如水或特别配方的冷却剂，以图中箭头34和36所示，所述流体用于将热量从发动机30携带至换热器。通常，冷却剂通过液体泵（未示出）在发动机30和换热器32之间连续地循环流动。相应地，箭头34代表离开发动机的高温冷却剂而箭头36代表离开换热器的降温后的冷却剂。变速器31通常用油润滑，油在某些高压力车辆实例中可能需要额外的冷却。在这种实例中，也可让变速器油经过换热器32以使其得到所需的冷却。

如图2-3所示，换热器32定位在第一和第二格栅开口24、28后方，所述开口每一个被筛网（未示出)覆盖，用于保护换热器不受各种道路和空气携带的碎物的影响。虽然换热器32被示出为定位在车辆10的前部，即靠近第一端14，但是换热器也可以被定位在不同位置，例如乘客车厢38的后方。例如如果车辆具有后部或中部发动机构造，则将换热器32定位为乘客车厢38的后方是有利的。风扇40可以定位在换热器32后方，用于将第一和第二气流部分26、29抽吸通过换热器32。风扇40可以通过电动机（未示出)被电驱动或通过发动机30被机械地驱动。因而，风扇40能基于发动机30的冷却需要被选择性地打开和关闭。

根据车辆10的路面速度，风扇40被适配为产生或增强从环境穿过第一和第二格栅开口24、28并继而穿过换热器32的气流25。这样由风扇40的作用产生或增强的第一和第二气流部分26、29经过换热器32以在降温后的冷却剂36返回发动机30之前从高温冷却剂34移走热量。车辆10额外包括被配置为在冷却剂离开发动机30时感测高温冷却剂34的温度的冷却剂传感器42。相应地，气流25的第一和第二部分26、29被用来冷却发动机30以及装在发动机罩下舱22中的多种其他部件。

如图2-3所示，在第一和第二气流部分26、29穿过第一和第二格栅开口24、28进入发动机罩下舱22后，第一和第二气流部分可通过分隔件44维持分开的流动。第一和第二气流部分26、29每一个都经过换热器32。另外，分隔件44可被配置为延伸经过风扇40，以在相应的气流部分已经经过换热器32后保持第一气流部分26与第二气流部分29分开。

图2-3还示出了可转动或可选择位置的百叶窗组件46。百叶窗组件（shutter assembly）46位于第二格栅开口28中且被适配为调节进入发动机罩下舱22的第二气流部分29。尽管单个百叶窗组件46被显示和描述为位于第二格栅开口28中，但是并不排除如果车辆10使用两个以上格栅开口时，分开且相似的百叶窗组件安装在另一格栅开口中，以调节气流25。如图所示，百叶窗组件46包括多个百叶窗板，在此显示为具有三个独立的百叶窗板单元48、50和52，但百叶窗板的个数可以更少或更多。百叶窗组件46被配置为在最大和最小尺寸间控制第二格栅开口28，这样可以调节或改变进入发动机罩下舱22的第二气流部分29的流速。每个百叶窗板48、50和52都被配置为在百叶窗组件46运转时绕各自的枢转轴线54、56和58旋转。这样百叶窗板48、50和52的旋转有效地控制第二格栅开口28的尺寸和进入发动机罩下舱22的第二气流部分29的流速。百叶窗组件46允许系统17通过控制第二格栅开口28的尺寸并联合因此变化的第二气流部分29和固定的第一气流部分26来建立进入发动机罩下舱22的底线气流开口。

百叶窗组件46被适配为在完全关闭位置或状态、经过中间或部分打开位置到完全打开位置（包括完全关闭和完全打开位置）之间运转。相应地，当百叶窗板48、50和52位于完全打开位置，图中未示出但本领域技术人员可理解，第二气流部分29不受限制地进入发动机罩下舱22。另外，当百叶窗板48、50和52在部分打开位置（如图2所示）时第二气流部分29可以进入发动机罩下舱22，但其穿过第二格栅开口28被限制。此外，当百叶窗板48、50和52位于完全关闭状态（如图3所示）时第二气流部分29被完全阻止进入发动机罩下舱22。

百叶窗组件46还包括被配置为调整百叶窗板48、50和52的机构60，该机构60因此在被完全打开状态和被完全关闭状态之间（且包含被完全打开状态和被完全关闭状态）选择并锁住所需要的百叶窗组件的位置。机构60被配置为使百叶窗板48-52协同旋转，也就是说，基本一致并允许百叶窗组件46采取任何可达的位置。机构60可被适配为选择百叶窗板48-52的离散中间位置（一个或多个），或在被完全打开状态和被完全关闭状态之间（且包括被完全打开状态和被完全关闭状态在内）无限改变百叶窗板的位置。机构60用于在机构被任意外部器件（例如电动机（未示出））被致动时选择百叶窗组件46期望的位置。相应地，进入发动机罩下舱22的最小底线气流是穿过持续露出的第一格栅开口24提供的第一气流部分26和通过百叶窗组件46控制的第二气流部分29的总和。

系统17还包括控制器64（如图2-3所示），该控制器64可以是发动机控制器或单独的控制单元，被配置为操作机构60来选择百叶窗组件46的期望位置。则控制器64可被配置为操作风扇40（如果风扇是电力驱动）和自动调温器，自动调温器（未示出）被配置为来调节冷却剂的循环流动，本领域技术人员是可以理解的。控制器64被编程为响应于发动机30的载荷或应力的变化并根据传感器42感测到的冷却剂的温度来操作机构60。控制器64还被配置为确认动力传动系的配置，包括其相应的发动机30，所述发动机是安排为（即配置为和计划好）要安装在发动机罩下舱22内的或已经设置在发动机罩下舱22内的。这里所用术语“动力传动系的配置”包括发动机30的实体设计因素，如气缸的数目和它们的布置，发动机的大小，和它的输出功率。

控制器64额外被配置为经由百叶窗组件46响应于确认的动力传动系的配置设置第二格栅开口28的最小尺寸，以建立进入发动机罩下舱22的底线气流开口。在通过控制器64经由设置第二格栅开口28的最小尺寸而建立用于具体动力传动系的底线气流开口时，经选择和设置的百叶窗组件46的位置可以是完全关闭位置或部分打开位置。百叶窗组件46的完全打开位置相应地保存下来，以在任何可替代的动力传动系和他们各自的发动机30的高负荷运转过程中产生进入发动机罩下舱22的最大气流。

高温冷却剂34的温度由于负荷下的发动机30所产生的热量而提高。如本领域技术人员所知，应力增加运行条件（使得发动机的内部温度升高）的一些类型是发动机30推动车辆10爬坡和/或拉动拖车的。反过来，发动机内部温度的提高需要更快的发动机冷却，以达到期望的性能和可靠性。可安装在发动机罩下舱22内的动力传动系的冷却要求通常需要气流25的预设底线或最小量。所需的底线气流25的量首先受发动机30为车辆10提供动力时产生的且必须移走以确保发动机可靠运转的热量影响。所需的底线气流25的量也受一些诸如空气动力学外形、质量和主体车辆的目的用途等因素影响。因此，发动机功率与车辆10的质量之比影响发动机30产生的热量总量，尤其是在增程式车辆的操作过程中，例如拉运载荷和/或爬坡。

如上文所述，车辆10的发动机罩下舱22可被配置为接收多个可替换的不同动力传动系。具体的动力传动系可基于车辆10的目的用途或车辆使用者的一般偏爱来选择。相应地，在车辆10的初始设计中，发动机罩下舱22通常配置为可适应于每一种可替换的动力传动系。因此，尽管可替换的动力传动系的物理尺寸以及相应发动机的功率输出可能相差很大，但是特定发动机罩下舱22的总尺寸和布局保持相对不变。

例如，在低载荷基本发动机运转中，可替换的更小的发动机30可产生第一量的热量，而可替换的更大的发动机30在相似的低载荷基本发动机运转中可产生第二更大量的热量。因此，对于有效冷却每个可替换动力传动系来说，需要显著不同水平的底线气流25进入发动机罩下舱22。因此，典型车辆构造会要求为每个安装在发动机罩下舱22内的替换动力传动系使用单独的前面板23或附加的部件，例如格栅阻挡器。

为了使车辆10提供可替换动力传动系的选择而不必对每个这种动力传动系使用不同的前面板23或附加的部件，系统17设置了第二格栅开口28的最小尺寸来建立合适的底线气流开口。如上文所述，系统17通过响应于动力传动系的具体配置经由百叶窗组件46来改变第二格栅开口28的尺寸来建立进入发动机罩下舱22的底线气流开口。总的来说，由于进入发动机罩下舱22的有效底线气流开口是第一格栅开口24的尺寸和第二格栅开口28的最小尺寸的总和，底线气流是第一气流部分26和受控的第二气流部分29的总和。这样，通过经由百叶窗组件46改变第二格栅开口28的尺寸，基于具体动力传动系和其相应发动机30的冷却要求，允许足够的底线气流进入发动机罩下舱22。

当通过控制器64选择用于百叶窗组件46的完全关闭位置（如图3所示）时，进入发动机罩下舱22的底线气流仅由第一格栅开口24建立。从而，百叶窗组件46的完全关闭位置建立最小底线气流开口并达到对换热器32内的高温冷却剂34冷却的绝对最小水平。也可提供控制器64选择和设置用于百叶窗组件46的中间、部分打开位置（如图2所示）。百叶窗组件46的这种部分打开位置用于产生进入发动机罩下舱22的第二气流部分29的相当的中间流率。因此，百叶窗组件46的部分打开位置与固定的第一格栅开口24共同建立了高效底线气流开口，其足以应对更大和更有力的替换发动机30的增强冷却需求。

接近和低于凝固点的环境温度会带来对车辆10动力传动系冷却的额外考虑。当环境温度低于预设值，也就是接近或低于凝固点，通过部分受限或完全阻挡状态下的第二格栅开口28实现发动机30的充分冷却。同时，百叶窗板48-52和机构60在如此低温下可能冻结并停住不动。因此，为了阻止当环境温度低于预设值时百叶窗组件46不在期望的位置停住不动，可不考虑车速和载荷来选择并锁住百叶窗组件的合适预设位置。取决于车辆10的动力传动系的冷却需求，经由百叶窗组件46的预设位置，第二格栅开口28可被置于完全打开和完全受限状态之间（并包括完全打开和完全受限状态在内）的任何位置。

百叶窗组件46的预设锁定位置或多个离散的锁定位置（这些位置在接近或低于凝固点的环境温度下仍允许动力传动系的充分冷却）可在车辆10的测试和开发过程中经验性地建立。可采用控制器64通过温度传感器（未示出）监测环境温度并通过机构60响应于低于预设值的环境温度来调节和锁定百叶窗组件46的位置。依据车辆负载，可在百叶窗组件46保持在预设锁定位置时经由控制器64打开或关闭风扇40。当环境温度再次上升到高于预设值时恢复对百叶窗组件46可选择的位置的全面控制。

图4示出了通过第一和第二格栅开口24、28建立进入发动机罩下舱22的底线气流开口的方法70。如上文对图1-3的描述，车辆10的发动机罩下舱22被配置为容纳各种配置的具有具体发动机30和/或变速器31的动力传动系。方法开始于图框72，其中其包括为发动机罩下舱22设置前面板23。在原始车辆组装过程中或在维修站（例如在车辆修理过程中）将具有第一和第二格栅开口24、28的前面板23提供给车辆10。

在图框72之后，该方法前进到图框74。在图框74，该方法包括经由控制器46确认用于发动机罩下舱22的动力传动系构造。取决于车辆10是否在制造场被组装或在维修站被修理，具体的动力传动系可以被安排为安装到发动机罩下舱22或已经设置在其中。在动力传动系的构造已经在图框74被确认之后，该方法前进到图框76。

在图框76中，方法包括，响应于确认的动力传动系的配置通过控制器64调节百叶窗组件46，从而设定第二格栅开口28的最小尺寸，以建立底线气流开口。如上文对图1-3的讨论，允许穿过第二格扇开口28的第二气流部分29的量可添加到允许穿过第一格栅开口24的第一气流部分26的量。因此，第一格栅开口24的固定尺寸和经选择并设定的第二格栅开口28的尺寸共同限定了进入发动机罩下舱22的有效底线气流开口。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种重新配置进入机动车辆发动机罩下舱的底线气流开口的系统，该机动车辆配置为容置动力传动系，该系统包括：

用于发动机罩下舱的前面板，其中所述前面板包括：

第一格栅开口和第二格栅开口，配置为分别允许来自环境的气流的第一部分和第二部分进入发动机罩下舱；和

可选位置的百叶窗组件，布置在第二格栅开口中且被配置为在最小值和最大值之间控制第二格栅开口的尺寸，其中进入发动机罩下舱的底线气流开口是第一格栅开口的尺寸和第二格栅开口的最小尺寸之和；

控制器，其置于车辆上且被配置为：

确认动力传动系的配置；和

响应于经确认的动力传动系的配置通过百叶窗组件来设置第二格栅开口的最小尺寸，以建立底线气流开口。

2.如权利要求1所述的系统，其中百叶窗组件包括通过控制器调节的机构，且该机构被配置为在被完全打开和被完全关闭之间并包括被完全打开和被完全关闭在内选择百叶窗组件的位置。

3.如权利要求2所述的系统，其中用于第二格栅开口的经设置最小尺寸的百叶窗组件的位置是其被完全关闭的位置。

4.如权利要求2所述的系统，其中用于第二格栅开口的经设置最小尺寸的百叶窗组件的位置是其被部分打开的位置。

5.如权利要求1所述的系统，其中控制器被额外配置为监测环境温度并响应低于预设值的环境温度而选择和锁定用于百叶窗组件的预设位置。

6.如权利要求1所述的系统，其中动力传动系包括由循环流体冷却的内燃发动机，且发动机罩下舱包括换热器，所述换热器被配置为在流体冷却发动机后经由气流冷却流体。

7.如权利要求6所述的系统，其中发动机包括被配置为感测流体温度的传感器，控制器被配置为对所述机构进行调节，以根据感测的温度在设定的最小和最大值之间改变第二格栅开口的尺寸。

8.如权利要求1所述的系统，其中动力传动系可以是安排为要安装在发动机罩下舱中的或目前位于发动机罩下舱中的。

9.一种车辆包括：

动力传动系，包括通过循环流体冷却的内燃发动机；

换热器，被配置为在流体冷却了发动机后经由环境气流冷却流体；

发动机罩下舱，容纳动力传动系和换热器；

用于发动机罩下舱的前面板，其中所述前面板包括：

第一格栅开口和第二格栅开口，配置为分别允许来自环境的气流的第一部分和第二部分进入发动机罩下舱；和

可选位置的百叶窗组件，布置在第二格栅开口中且被配置为在最小值和最大值之间控制第二格栅开口的尺寸，其中进入发动机罩下舱的底线气流开口是第一格栅开口的尺寸和第二格栅开口的最小尺寸之和；和

被配置为在被完全打开和被完全关闭之间并包括被完全打开和被完全关闭在内选择百叶窗组件位置的机构；和

控制器，其置于车辆上且被配置为：

确认动力传动系的配置；和

响应于经确认的动力传动系的配置通过所述机构通过百叶窗组件设置第二格栅开口的最小尺寸，以建立底线气流开口；

其中所述机构由控制器调节。

10.如权利要求9所述的车辆，其中：

用于第二格栅开口的经设置最小尺寸的百叶窗组件位置是其被完全关闭的位置和被部分打开的位置中的一个；

发动机包括配置为感测流体温度的传感器；和

控制器配置为调节所述机构，以根据感测的温度在经设置的最小和最大值之间改变第二格栅开口的尺寸。

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