CN103358885B - 多区域车辆散热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多区域车辆散热器，包含：壳体；包含于壳体中的第一区域；包含于壳体中的第二区域；第一和第二区域之间的挡板，其位于壳体的出口歧管中；以及区域调节器，其配置成根据预定条件调整冷却液在第一区域和第二区域之间的分配。

Description

多区域车辆散热器

技术领域

本申请涉及车辆动力总成的热量管理系统，尤其是散热器。

背景技术

常规的车辆动力总成装备有热量管理系统以在车辆运行期间控制动力总成组件的温度。例如，车辆一般具有与发动机进行热交换以转移其产生的热量的散热器。在需要时，还具有加热和/或冷却自动变速器油的热交换器。需要使多区域散热器具有多个温度区域，以分别满足不同动力总成组件的热需求（例如一个区域用于发动机，另一区域用于自动变速器油）。

授予古埃（Guay）等人的名称为“具有分离散热器和内部储存室的三轮车辆（Three-Wheeled Vehicle Having a Split Radiator and an Interior StorageCompartment）”的美国第7,464,781号专利提出了利用两个分离的散热器以适应车辆的包装限制。该专利给出了散热器可以串联排列或平行排列的启示。然而，散热器被放置在不同区域并且所述散热器似乎仅能用于冷却机油。

更有益的是，使单个散热器具有为不同冷却温度指定的部分或区域。单个散热器单元通常需要更少的部件、装配时间和包装空间并且可能使车辆更轻。单个散热器的使用同样会带来显著的不期望的结果。例如，区域之间的温度差异会导致散热器壳体不必要的结构应变。通常，当冷却液流经一个区域而不流经邻近区域时，散热器壳体会出现不必要的应变。散热器通道中冷却液流经的区域比冷却液未流经的区域具有更高的热膨胀率。

在汽车产业中一种可行的解决方法是利用划分散热器区域的挡板中的穴（或孔）。孔的存在允许流量从一个区域流向另一区域，只要该区域在流动而其他区域不流动。该方法可以降低热应变但同时会降低具有更低温度区域的多区域散热器的冷却效果。将要变冷的区域趋向于向邻近区域渗漏，其具有提高其温度并且降低供应至下游热交换器的流量的倾向。因此，需要在不影响出口温度以及流至下游热交换器的流量的情况下降低散热器在运行期间不必要的应变的多区域车辆散热器。

发明内容

本申请致力于解决一个或多个上述问题。其他特征和/或有益效果将从以下描述中变得显而易见。

一个示例性实施例涉及一种多区域车辆散热器，包含：壳体；包含在壳体中的第一区域；包含在壳体中的第二区域；第一区域和第二区域之间的挡板，其位于壳体的出口歧管中；以及区域调节器，其配置成根据预定条件调整冷却液在第一区域和第二区域之间的分配。

另一示例性实施例关于一种热量管理系统，包含：多区域散热器；恒温器，其配置成控制冷却液从散热器流至发动机；以及区域调节器，其配置成根据预定条件调整冷却液在第一区域和第二区域之间的分配。

另一示例性实施例涉及一种热量管理系统，包含：多区域散热器；散热器第一区域出口管线和第二区域出口管线之间的跨接线；恒温器，其配置成控制冷却液从散热器流至发动机；以及跨接线中的区域调节器，其配置成根据预定条件调整冷却液在第一区域和第二区域出口管线之间的分配。

本申请的一个有益效果是，其给出了以下启示，即利用区域调节器避免出现一个热量区域与另一区域以明显不同的速率流动的情形，从而有效避免散热器由热量差异引起的不必要的应变，而在各区域均以更相似的速率流动时不降低冷却液流量或升高供应至下游热交换器的冷却液温度。

本发明将通过以下参考附图的例子作更详细的说明，其中附图中相同的附图标记用于相同或本质上相同的元件。上述特征和有益效果以及本发明的其他特征和有益效果结合附图从以下实现本发明的最佳模式的详细说明中变得显而易见。其中：

附图说明

图1为具有示例性动力总成热量管理系统的车辆动力总成的示意图；

图2为与图1所示的热量管理系统匹配的示例性多区域散热器的正视图；

图3为循环3所示的安装在图2中的散热器区域之间的示例性止回阀的剖面图；

图4和图5示出了分别在打开和关闭位置的另一示例性止回阀的剖面图；

图6为具有另一示例性动力总成热量管理系统的车辆动力总成的示意图。

具体实施方式

参考附图，其中同样的特征在几个视图中均表示相同或相应的部分的实例，给出了多种具有包含多个热区域的散热器的动力总成热量管理系统。所述散热器设置有一个以上的热区域，使散热器具有热部和冷部。每个热量管理系统具有区域调节器以选择性地使冷却液在需要时在区域之间流动。例如，如果两个区域之间的压力差超过预定阈值，区域调节器配置成将冷却液从高压区域传输至低压区域。

现在转向附图1，其中给出了具有示例性动力总成热量管理系统10的车辆动力总成的示意图。该动力总成包含气体发动机20（或者内燃机）以及自动变速器30。任何类型的发动机均可与热量管理系统一起使用，包括但不限于：直列发动机、V型发动机、汪克尔发动机（Wankels）或柴油机。同样，任何变速器均可与热量管理系统一起使用，包括但不限于：5至9速变速器、无级变速器、电动可变变速器、双离合自动变速器或者手动变速器。可替换地，可以假定变速器30被利用冷却液冷却的动力传输装置或任何其他装置代替。所图示的实施例包含自动变速器并且所述热量管理系统10配置成控制自动变速器油的温度。

如图1所示，发动机20连接于支持车辆采暖通风冷却系统（或HVAC）的加热器芯40。可使用任何类型的加热器芯。所述发动机20配置成利用车辆散热器50冷却。管线120从发动机释放冷却液至散热器50。散热器50在该实施例中为具有两个区域60、70的多区域散热器。散热器50具有入口歧管65以及出口歧管75。所述入口歧管65将冷却液引流至区域60、70。出口歧管75包含划分区域的挡板80，其中每个区域通过散热器50中的不同出口排出。区域1、60用于冷却发动机，其中冷却液流量应相对高，以改善发动机冷却。区域2、70也向发动机提供冷却液，但其流速在该实施例中低于区域1中的流速以实现更低的出口温度。所述更低的出口温度对冷却其他利用油冷却热交换器的动力传动系统组件来说是有利的。挡板80实质上阻止流体在区域之间流动。挡板80包含选择性地使流体在区域之间分配的区域调节器90。

如图所示，所述发动机20连接至区域1、60，将冷却液通过出口歧管75排至管线95。管线95连接至管线110，使冷却液流回恒温器100。在该实施例中，恒温器100为配置成调整发动机入口温度的双级连续调节阀，其具有在发动机20不需要散热器50冷却的运行情况下关闭的效果。当恒温器100关闭时，区域1、60不向发动机20提供冷却液。同时，因为散热器没有流量，区域1、60接近环境温度。区域2在阀140向热交换器130提供流量时继续以更高的温度运行。在出口歧管75中，区域1、60中的压力升高至高于区域2、70，出现区域调节器90使流量从区域1流至区域2的机会。这种设置使散热器壳体的应变更小。在该实施例中，区域调节器90在恒温器100关闭并且阀140向热交换器130提供冷却液的情况下启动，从而在两个区域60、70之间产生实质上的压力差。区域调节器90最好是止回阀，允许流量在区域1以预定的更高压力运行时从区域1、60流至区域2、70。区域调节器90在无法满足预定压力差时不允许流量从区域2流至区域1。当恒温器刚刚打开时，可实现相似功能。

同样如图1所示，管线85将冷却液从区域2、70引流至阀140。在该实施例中，阀140为双级分流阀。阀140可以根据阀的位置将冷却液引流至管线160或150。管线150将阀140连接至热交换器130。管线180将热交换器130流体连接至加热器芯回路管线，使冷却液返回发动机。当变速器油需要冷却时，阀140通过管线150向变速器热交换器130提供冷却液。当变速器不需要冷却时，阀140直接将区域2、70的冷却液引流至与管线110连接的管线160。在该实施例中，热交换器130为变速箱油冷却器，但也可以是动力传输单元油冷却器。在其他实施例中，热交换器130为发动机油冷却器或者其他可选用途的冷却器。在其他实施例中，热交换器130可以与变速器30或者其他需要利用冷却液冷却的设备结合。

图1所示的热量管理系统10包含微控制器190，其配置成根据动力总成运行情况管理控制阀140。微控制器可以包含在其他车辆控制模块中，包括但不限于：发动机控制单元、变速器控制单元、电池控制模块或车辆控制模块。微控制器可以是任何形式的计算机或控制电路，如具有中央处理器、存储器（如RAM和/或ROM）的计算机以及关联的输入输出总线。所述微控制器可以是专用集成电路或由其他逻辑设备形成。

现在参考图2，其中示出了与如图1所示的热量管理系统10兼容的散热器200。在图2中给出了所述散热器200的局部前视剖视图。所述散热器200包含定义散热器壳体的入口歧管210及出口歧管220。多个通道240在降低冷却液温度的同时将冷却液从入口歧管210传输至出口歧管220。第一区域260被定义为散热器200的下部。第二区域250被定义为散热器200的上部。歧管220包含区域1的出口265和区域2的出口255。挡板270包含在歧管220中并划分出口歧管220。挡板270包含孔280，区域调节器（例如图3描述的300）包含在该孔中。孔280收纳区域调节器（例如分别在图3、4和5中给出的300、400以及500），其在阻止孔作为区域2的第二出口的同时可选择地作为区域1、260的出口栓。在该实施例中，区域2、250以比区域1、260更低的速率流动流体，以降低来自区域2的冷却液的出口温度。在其他实施例中，区域的位置可以互换。

图3示出了与图2中散热器200一起使用的区域调节器300。区域调节器300位于区域1和2之间的挡板270中。图3以横截面形式部分地示出了图2中所示的挡板270。区域调节器300装配于孔280中。当区域2的压力大于区域1时，区域调节器将不允许冷却液在区域之间流动。当区域1的压力大于区域2时，区域调节器将允许流量从区域1流至区域2。如图1所示，一种导致不必要的热应变的情况是，当发动机恒温器100被关闭时或当分流阀140开始将流量从区域2、70引流至热交换器130时显著降低流经区域1、60的流量。这种情况将使区域1和区域2之间产生压力差，从而启动区域调节器300将流量从区域1传输至区域2，增加区域1中的流量，提高区域1中通道的温度至更接近区域2，使热应变最小化。

图3所示的区域调节器300为弹簧加载的止回球阀（或泄压阀）。止回阀300包含保持特征310作为与挡板270中的孔280的界面。在其他实施例中，其他保持特征包含于止回阀中。球320由弹簧330相对于阀的入口侧保持在适当位置。弹簧常数设计或调节成可使止回阀在区域1和区域2之间的压力差超过预定阈值（如3磅/平方英尺（psi））时打开。可选地，如果所需压力差为0磅/平方英尺（psi），则可省掉所述弹簧。

现在参考图4和图5，其中示出了另一可选的用于多区域散热器的区域调节器400。图4示出了处于关闭位置的区域调节器400。挡板410下部的区域1设计成散热器的热部。挡板410上部的区域2设计成散热器的冷部。区域调节器400为摆动式止回阀，包含通过铆钉430固定于挡板410一侧的柔性片或凸缘420。也可使用其他固定方法（如焊接、钉、夹、粘连或者书钉）。片420实质上覆盖形成于两区域之间的挡板410上的孔440。如前所述，止回阀300（或者图4-5所示的区域调节器400）在区域2中的压力大于区域1中的压力时隔离区域1和区域2之间的流量。当区域1中的压力实质上高于区域2时，区域1中的出口油箱压力将推挤通过孔并抬起橡胶片以流至低温箱（或区域2）。如图5的打开位置所示，片420相对于固定点旋转。

该实施例中，片420由橡胶组成。其他实施例中，片420由其他材料组成（如铝、铜或其他聚合物）。片的弹性设计成可使区域调节器400在区域1和区域2之间的压力差超过预定阈值（例如3磅/平方英尺（psi））时打开。在其他实施例中，区域调节器为隔膜式止回阀。

图6中示出并描述了另一可选区域调节器500的实施例。如图所示，区域调节器500不必包含在各部之间的挡板中，而是可以位于散热器的外侧。图6给出了区域调节器500的另一位置。区域调节器500包含止回阀510，该止回阀包含于区域2、520出口端的管线中。T形接头包含在出口管线530中。区域1和2（分别为610和530）的出口管线之间增加跨接线540，止回阀510包含在管线中。

如图6所示，发动机560连接于支持车辆采暖通风冷却系统（或HVAC）的加热器芯570。散热器580在该实施例中为具有两部分的多区域散热器。区域1、550典型地以比区域2、520更高的温度运行。在该实施例中，区域1、550用于冷却发动机；区域2、520如前所述支持变速器油冷却。区域1和2（550和520）被挡板590隔开。如图所示，发动机560连接至散热器580。恒温器600包含在发动机560和散热器580之间的管线610中。恒温器600为连续双级调节阀。

如图6所示的变速器油热交换器575选择性地与散热器580的区域2、520热连通。区域2、520设计成运行时比区域1、550明显更冷。散热器580的区域2和变速器油加热器之间为控制阀620。控制阀620为双级分流阀。当变速器油需要冷却时，阀620通过管线630向变速器热交换器575提供冷却液。当变速器不需要冷却时，阀620将区域2、520的冷却液直接引流至区域1出口管线610。该实施例中，热交换器575为变速器油冷却器，但也可以是动力传输单元油冷却器。在其他实施例中，热交换器575为发动机油冷却器或其他可选用途的冷却器。在其他实施例中，热交换器575可以与变速器或者其他需要利用冷却液冷却的设备结合。

图6所示的热量管理系统605包含微控制器670，其配置成根据动力总成运行情况管理控制阀620。止回阀510可以是之前针对图3所述的止回球阀。止回阀510在其他实施例中为片（如针对图4和5的描述）。

尽管实现本发明的最佳模式已被详细描述，本领域技术人员将认识到在权利要求的范围内实现本发明的各种可选的设计和实施例。

Claims (9)

1.一种多区域车辆散热器，其特征在于，包含：

壳体；

包含于壳体中的第一区域；

包含于壳体中的第二区域；

设置在所述第一区域的出口管线和所述第二区域的出口管线之间的跨接线；

第一和第二区域之间的挡板，其位于壳体的出口歧管中；以及

区域调节器，其配置成根据预定条件调整冷却液在第一区域和第二区域之间的分配；

其中，所述区域调节器包含止回阀，所述止回阀设置在所述跨接线中。

2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述止回阀配置成在第一区域和第二区域之间的压力差超过预定阈值时打开。

3.根据权利要求2所述的散热器，其特征在于，所述预定压力差阈值在0至15磅/平方英尺之间。

4.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述止回阀为止回球阀。

5.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述止回阀为摆动式止回阀。

6.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述散热器配置成使第一区域在比第二区域更高的温度下运行。

7.一种热量管理系统，其特征在于，包含：

如权利要求1所述的多区域散热器；以及

恒温器，配置成控制冷却液从散热器流至发动机。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统配置成使散热器的区域在不同温度下运行。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述区域调节器包含止回阀。