CN108331655B - 用于温度控制的冷却组件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于温度控制的冷却组件。提供用于冷却组件的方法和系统，该冷却组件被配置成依赖于来自冷却空气流的冷却控制车辆部件的温度。在一个示例中，冷却组件包括固定到冷却装置的表面的多个叶片。冷却组件为双金属的，使得叶片的位置是自动调节的，并且基于热传导自动地调整。

Description

用于温度控制的冷却组件

相关申请的交叉参考

本申请要求2017年1月17日提交的德国专利申请No.102017200684.6的优先权。上述申请的全部内容以引用方式并入本文，用于所有目的。

技术领域

本说明书大体上涉及用于控制车辆部件的温度的方法和系统。

背景技术

控制发动机系统以及包括在车辆中的其它元件的加热和冷却的能力可影响系统或元件的效率和性能。冷却组件可用于控制诸如燃烧发动机、AC部件或车辆电池的车辆部件的温度。冷却组件可包括控制冷却空气流的多个叶片，其中多个叶片控制至少一个空气进口的大小和/或冷却空气流的流动。通过使车辆部件适配有冷却组件，提供用于控制所述温度的方法。

汽缸体/发动机机体(engine block)经常被耦接到散热器，该散热器使冷却剂流过从发动机的燃烧室提取热量的回路。散热器布置在车辆的前隔室中的汽缸体前面，并且散热器通过引导空气流经散热器表面而自身冷却。在涡轮增压发动机系统中，附加热交换器可定位在散热器前面。第二热交换器通常是增压空气冷却器(CAC)，增压空气冷却器(CAC)使由涡轮增压器增压的空气冷却，并且还可依赖于空气-空气冷却以将热量从增压空气传递出去。

气流经常通过将格栅并入车辆的前端中被引导到热交换器，使得冲压空气可在车辆导航期间横穿热交换器。在现代冷却系统中，关断装置用于改变跨越热交换器的表面的气流速率。例如，在低外部温度的情况下或在燃烧发动机的预热阶段期间，可控制或调节跨越发动机散热器的气流。由费舍尔(Fischer)等人在欧洲专利No.2 172 357中示出控制机动车的前面区域中的进气口的空气流量的用于控制温度的装置的一个示例。在其中，描述一种阻挡装置，该阻挡装置具有至少两个不同阻挡元件，该阻挡元件相对于彼此可位移，并且通过此类位移确定阻挡装置的开口宽度的程度。阻挡元件中的一个阻挡元件的电动致动可由双金属变形引起。

由普赖斯(Preiss)在美国专利No.8,091,516中示出和描述控制机动车的前面区域中的进气口的空气流量的装置的另一个示例。包括布置成百叶窗形式的叶片、具有通过另外的叶片可阻挡的旁路通道的装置包括控制布置在散热器前面的所有叶片的致动元件。装置可包括双金属致动器。

然而，本文中的发明人已认识到关于此类系统的潜在问题。作为一个示例，容纳上述装置中的气流的开口可很大，从而导致车辆上的阻力增加。可通过并入主动格栅百叶窗(AGS)减轻该问题，其中格栅的各个百叶窗可在打开位置与闭合位置之间被致动以调节贯穿其中的气流。因此，当冷却需求低时，可通过闭合AGS使阻力最小化。AGS通过致动器打开或闭合，然而，这可增加成本以及需要附加空间以容纳AGS的近侧的致动器的放置。还有，打开AGS以允许最大冷却能力对车辆强加严重阻力。

发明内容

在一个示例中，可通过用于控制车辆部件的温度的装置解决上述问题，该装置包括多个叶片，所述多个叶片耦接到车辆的第一或第二冷却装置且控制冷却空气流，多个叶片控制至少一个空气进口的大小和/或冷却空气流的流动，多个叶片包括双金属叶片，该双金属叶片被配置成使得每个叶片的弯曲和移动随着每个叶片的温度的变化而自动地发生，以便通过改变每个叶片的位置控制冷却空气流。以该方式，装置可借助于车辆的冷却装置，控制车辆部件(诸如燃烧发动机、AC部件或车辆电池)的温度，该冷却装置使用控制冷却空气流的多个叶片，其中叶片控制至少一个空气进口的大小和/或冷却空气流的流动；并且涉及一种用于控制所述温度的方法。

作为一个示例，可使用具有提高的空气动力特性的低成本的紧凑结构的冷却组件替换AGS。冷却组件允许燃烧发动机达到最佳操作温度，在最佳操作温度下，燃烧发动机最有效地工作。由此避免了不必要的发动机磨损和不必要的燃料消耗。例如，通过提供自调节的热交换器关断翻板布置，避免在发动机的预热阶段期间的不期望的冷却。

装置可被配置成与需要用于不同应用(例如，燃烧发动机、AC部件或所谓的“AC冷凝器”、电池冷却布置等)的冷却系统的车辆或机动车一起使用。受环境空气影响的散热发生在热交换器或散热器中，热交换器或散热器优选地布置在车辆的前面区域中。为了实现足够的气流通过热交换器，在车辆的前端处提供合适的开口。

车辆的前端处所需的热交换器和开口针对最不利的情况设定尺寸，最不利的情况例如，高车速、高负载、高挂车负载或高外部温度。叶片可产生足够用于大多数驱动条件的较小开口的效果，并且在不同工况下创造低空气动力阻力，同时提供冷却。这通过本文所公开的主动关断翻板布置实现。

冷却组件还可适应于低温和高温循环系统的组合，例如，增压空气冷却和常规发动机散热器的组合。低温和高温循环系统的热交换器的内部部分之间的现有净空间或距离被叶片所用。叶片可被集成在热交换器中的一个热交换器中，使得热交换器可与预装配叶片作为一个单元被安装，从而使叶片所占据的附加空间的量最小化。

还有，不需要各个致动器来使每个关断翻板旋转。因此，不需要主动控制系统(诸如具有温度传感器的控制电子设备)来改变叶片位置。冷却组件因此被简化，并且与冷却组件的致动相关联的机械退化或电子复杂化的可能性被最小化。

应当理解，上面的概述被提供用于以简化形式介绍在详细描述中另外描述的概念的选择。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附的权利要求书唯一地限定。还有，所要求保护的主题不限于解决上文提及的或在本发明的任何部分中的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1是适配有冷却回路的发动机系统的框图。

图2是示出耦接到汽缸体的热交换器的定位的车辆的示意图。

图3是配置有处于第一位置的冷却组件的热交换器的冷却通道的示例的示意性截面。

图4是配置有处于第二位置的冷却组件的热交换器的冷却通道的示例的示意性截面。

图5是配置有处于第三位置的冷却组件的热交换器的冷却通道的示例的示意性截面。

图6是配置有冷却组件的热交换器的冷却通道的示例的示意性俯视图。

图7是在高温热交换器的冷却通道上的冷却组件的布置的截面。

图8是在高温热交换器的冷却通道上的冷却组件的布置的俯视图。

图9是在低温热交换器的冷却通道上的冷却组件的布置的截面。

图10是在低温热交换器的冷却通道上的冷却组件的布置的俯视图。

图11是用于耦接到热交换器的冷却通道的冷却组件的操作的示例方法的流程图。

具体实施方式

以下描述涉及用于调节诸如汽缸体的车辆部件的温度的冷却组件的系统和方法。在图1处示出耦接到汽缸体的低温和高温冷却回路的框图。在图2处示出低温和高温冷却回路的热交换器在车辆的前端内的定位。在从图3至图5处的侧视图的三个位置中示出耦接到第一热交换器的冷却通道的冷却组件的叶片的布置。与图4的第二位置相比，图3的第一位置允许更大的气流跨越第一热交换器的表面。在图5处所示的第三位置阻碍气流跨越第一热交换器，由此使第一热交换器相对于第一位置和第二位置的冷却最小化。从图6处的俯视图示出且从图7处的侧视图示出将冷却组件耦接到第一热交换器，其中布置还包括相对于第二热交换器连接到第一热交换器的冷却组件的定位。在图8处描绘适配有冷却组件的第一热交换器的俯视图，其中冷却组件被定位在第一热交换器与第二热交换器之间。在图9处，在替代配置中，从侧面示出连接到第二热交换器的冷却组件。在图10处示出将冷却组件耦接到第二热交换器，冷却组件布置在第二热交换器与第一热交换器之间。在图11处提供用于冷却组件的操作的示例方法，图11基于冷却组件所集成到的热交换器(诸如第一热交换器或第二热交换器)的温度，描述在图3至图5处所示的第一位置、第二位置与第三位置之间的冷却组件的致动。

可通过使发动机适配有本公开中所描述的冷却组件，使燃烧发动机达到最佳操作温度，在最佳操作温度下，燃烧发动机最有效地工作。由此避免了不必要的发动机磨损和不必要的燃料消耗。例如，避免了在发动机的预热阶段期间的不期望的冷却。

冷却组件可适合于需要用于不同应用(例如，用于燃烧发动机、AC部件或所谓的“AC冷凝器”、电池冷却布置等)的冷却系统的车辆或机动车。受环境空气影响的散热发生在热交换器或散热器中，热交换器或散热器可布置在车辆的前面区域中。为了实现足够的气流通过热交换器，在车辆的前端处提供合适的开口。

车辆的前端处所需的热交换器和开口针对最不利的情况设定尺寸，最不利的情况例如，高车速、高负载、高挂车负载或高外部温度。冷却组件的叶片可产生足够用于大多数驱动条件的较小开口的效果。大开口增加车辆的空气动力阻力。在不同工况下，小开口可用于低空气动力阻力，而大开口用于足够冷却。这通过冷却组件的主动关断翻板布置实现。

还有，热交换器的流体温度可被优化为主要参数。代替通常布置在散热器模块(radiator block)的前面区域中的关断翻板的单独组件，叶片直接紧固到热交换器的冷却管。叶片以这样的方式旋转，即使得最多的冷却空气以热的内部流体温度流过热交换器，而最少的外部冷却空气可能具有冷的内部流体温度。可通过双金属条实现致动。该条可借助于与导管的外表面的固定接触来检测流体温度，并且可相应地旋转。

可基于热交换器的温度来调整冷却组件的位置。代替通常布置在散热器模块的前面区域中的关断翻板的单独组件，叶片可直接紧固到热交换器的冷却管。叶片可以这样的方式旋转，即使得最多的冷却空气以热的内部流体温度流过热交换器，而最少的外部冷却空气可能具有冷的内部流体温度。可通过双金属条实现致动。该条可通过与导管的外表面的固定接触来检测流体温度，并且可相应地旋转。此外，因为叶片可与冷却管成直线，所以实现来自打开位置侧的空气的较小的减少。

叶片可被配置为条，并且横向于冷却空气流的流动方向布置。由此，可以简单方式控制具有横向设置的冷却管或冷却通道的散热器的空气流量。叶片可各自成对地布置，每对叶片在固定侧向端彼此连接且具有另一个自由侧向端，使得每对叶片根据它们的温度以钳子的方式打开和闭合。由此，各个钳子之间的开口可增加或减小以提供可变的冷却。

叶片可以热和机械方式(thermally and mechanically)连接到冷却装置的冷却通道。这具有以下优点：一方面，不需要用于叶片的附加紧固和支承元件；另一方面，存在对热传递非常小的阻力，使得快速控制是可能的。叶片可附接到冷却装置，诸如流体散热器，特别是水散热器。冷却装置可被配置成使燃烧发动机冷却。由此，可缩短发动机在冬季的预热阶段，通过调整适应于散热器的冷却组件的叶片的位置来减少发动机磨损且节省燃料。

还有，冷却组件可替代地耦接到靠近进入的冷却空气流的低温冷却装置或热交换器，或离进入的冷却空气流较远的高温热交换器，高温热交换器被并入高温回路中，与低温冷却部分并入其中的低温回路中的冷却流体相比，冷却流体在更高温度下流过高温回路。叶片可以节省空间的方式布置在低温热交换器与高温热交换器之间。

在冷却组件的一个示例中，叶片可被紧固到低温热交换器，特别是低温管。在另一个示例中，叶片可被紧固到高温冷却部分，特别是高温管。因此，叶片可布置在低温冷却部分的冷却通道之间或高温冷却部分的冷却通道之间，并且以机械和热方式连接到低温冷却部分的冷却通道或高温冷却部分的冷却通道。

现在转向图1，在图1的框图100中示出耦接到车辆的增压空气冷却路径102和发动机冷却环路112的汽缸体106的示例。车辆可具有由汽油或柴油供以燃料的常规内燃发动机。替代地，车辆可为电动车辆或混合动力车辆，其在至少一些车辆行驶条件期间仅用来自一个或多个电动机的电功率驱动该车辆。

在一个示例中，在发动机操作时以及当发动机在电驱动条件期间停止和停用以使发动机冷却时，本文所描述的用于发动机的冷却系统可操作。在框图100中所示的元件可包含在车辆的前端隔室中。箭头108指示朝向车辆前面的方向，并且箭头110指示朝向车辆后部的方向。框图100包括发动机冷却环路112，发动机冷却环路112还可为高温冷却环路，该高温冷却环路可使例如散热器流体的冷却剂经由通过实线箭头114表示的散热器软管流过汽缸体106的冷却套。冷却剂流通过泵116引导通过发动机冷却环路112，并且可由恒温器118监测冷却剂的温度。流动的方向可用于描述元件相对于彼此的定位。参考点的路径中的元素可被称为参考点下游。相反，在流动路径中的参考点之前的元素可被描述为所述参考点的上游。

发动机冷却环路112被配置成使流体循环通过朝向车辆的前端的前面布置的散热器105，以从跨越散热器105的表面面积的冲压空气得到最大冷却辅助。由箭头101指示冲压气流(还称为冷却空气流)的路径。冷却剂流动到例如汽缸体106的固定部件，以经由与形成汽缸体106的材料相比具有更高热容量的冷却剂将热量从汽缸体106传递出去。在增压空气冷却路径102中实施相反的操作原理。在其中，待冷却的对象是压缩空气，压缩空气流过回路以在固定冷却装置例如增压空气冷却器(CAC)104处被冷却。

环境空气可在进气道120处进入增压空气冷却路径102。空气被吸入涡轮增压器128的压缩机122中。涡轮增压器128可向布置在增压空气冷却路径102的下游端处的汽缸体106提供增压空气充气。压缩机122的旋转可由涡轮增压器128的排气涡轮124驱动，排气涡轮124通过轴126连接到压缩机122。涡轮124可经由排气道125从汽缸体106的汽缸接收排气。热排气的快速膨胀迫使涡轮124的旋转。已用的排气然后通过排气路径127引导到后处理装置，诸如催化转换器。在用于提供增压空气的系统的其它示例中，涡轮124可为电驱动的，或替代涡轮增压器128，可由增压器递送增压空气。

离开压缩机122的空气可由于压缩而经历温度增加。增压空气的温暖的温度可导致减少的燃料效率以及发动机爆震的更高的可能性。为了规避此类问题，增压空气经过CAC104以减少增压空气的温度，并且增加增压空气的密度，由此提高燃烧效率。CAC 104被定位在涡轮增压器128的下游以及汽缸体106的上游。增压空气朝向由箭头108指示的车辆的前面从压缩机122流过增压空气冷却路径102的第一通路130到CAC 104的入口端。在经过CAC104之后，增压空气被冷却且更稠密。增压空气在出口端离开CAC 104，进入增压空气冷却路径102的第二通路132，并且还流动到汽缸体106以与燃料结合点火。

在一个示例中，CAC 104可为空气-空气CAC，空气-空气CAC依赖于CAC 104的前表面与流经前表面的冲压空气之间的热交换。作为另一个示例，CAC 104可为耦接到水回路(图1处未示出)的空气-水CAC 104，水回路利用水对空气的更高的热容量，以从流过CAC104的增压空气提取热量。在两个示例中，CAC 104可类似地布置成与散热器105相邻，并且布置在散热器105的前面。

主动格栅百叶窗(AGS)150可布置在CAC 104的前面。来自车辆外面的环境气流可通过AGS 150进入车辆前端中的发动机室，并且穿越CAC 104，以帮助使增压空气冷却。空气还在CAC 104周围流动，并且流经散热器105的表面以提供来自已从汽缸体106吸收热量的散热器流体的空气-液体热传递。可基于发动机工况调整AGS 150的打开量，以便增加或减小到发动机室的冷却气流。例如，发动机控制器142可响应于发动机冷却剂温度(ECT)，经由耦接到AGS 150(图1中未示出)的马达，命令主动格栅百叶窗位置。马达可然后将AGS 150调整到所命令的位置。

控制器142可为微型计算机，除了接收数据之外，微型计算机可存储信息，该信息诸如温度阈值、压缩机操作映射图、查找表等。控制器142还可为在图1中所示的元件之间传达信号的消息。例如，发动机冷却环路112可被配置成使得控制器142从恒温器118接收输入。恒温器118可为温度调节阀，该温度调节阀适应于在初始车辆启动期间保持闭合且阻挡由实线箭头114指示的冷却剂流，以允许汽缸体106预热。当检测到冷却剂超越可由制造商预设的温度阈值时，恒温器118可打开。控制器142可接收恒温器118被致动到打开位置的信号，并且继续开启泵116以使冷却剂循环且降低汽缸体106的温度。

通过使散热器105或CAC 104适配有冷却组件，可调节通过空气-液体热交换的散热器105的冷却。可调整在图3至图10的描述中进一步详述的冷却组件的叶片的定位，以改变接触散热器105的前表面的冲压空气的量。同样地，在不期望散热器105的冷却且检测到散热器105或CAC 104的温度为低的冷发动机起动期间，叶片可阻挡或减少跨越散热器105的气流。随着散热器105或CAC 104的温度增加，可调整冷却组件的叶片的定位以允许更大的气流跨越散热器105，以增加冷却。以此方式，AGS 150可维持闭合，由此减少在车辆导航期间的阻力。还有，在一些示例中，汽缸体106可被配置成不具有AGS 150以及不具有用于AGS 150的附属致动机构，从而导致车辆前端中更多的自由空间。

图2处示出图1的汽缸体106、散热器105和CAC 104在车辆200的前隔室202内的定位。冲压气流的路径通过箭头101来指示，并且可通过前隔室202的前端中的开口204进入前隔室202。AGS(诸如图1的AGS 150)可布置在开口204中。冲压空气可首先流经CAC 104，CAC104被定位在开口204的近侧且在散热器105的前面。CAC 104与散热器105间隔开，使得冲压空气可在CAC 104周围流动以接触散热器105的表面。散热器105布置在汽缸体106的前面且通过软管206耦接到汽缸体，散热器流体可通过软管循环。

CAC 104与散热器105之间的空间可将冷却组件的布置容纳在其中。冷却组件的叶片可在一端处紧固到要么CAC 104的冷却通道要么散热器105的冷却通道。在图3处的第一截面300、图4处的第二截面400和图5处的第三截面500中示出冷却组件302的示例。冷却组件302包括多个叶片，为了简单起见，描绘了多个叶片中的一组叶片304。由箭头101指示冲压气流的路径。提供一组参考轴线301，该组参考轴线301指示“y”垂直方向、“z”侧向方向和“x”水平方向。

该组叶片304可在固定侧向第一端306处连接到高温热交换器(诸如图1至图2的散热器105)的冷却通道308。该组叶片可通过焊接、钎焊、明确地或非明确地连接或使用导热材料接头附接，而被附接到冷却通道308。第一截面300、第二截面400和第三截面500描绘具有圆形几何形状的冷却通道308的截面。然而，在冷却通道308的其它示例中，冷却通道308的截面可具有不同形状，诸如正方形、矩形或椭圆形。

在该组叶片304的第一端306处，上叶片310和下叶片312固定到冷却通道308的表面且彼此接触。上叶片310和下叶片312沿着侧向方向远离冷却通道308延伸。上叶片310和下叶片312可围绕中心轴线314镜像对称，使得上叶片310和下叶片312具有相反曲率。换句话说，上叶片310可为凸形的，并且下叶片312可相对于中心轴线314为凹形的。

该组叶片304可在第一端306处枢转，使得上叶片310的第二端316和下叶片312的第二端318可类似于钳子摆动穿过一系列位置，上叶片310的第二端316和下叶片312的第二端318两者限定包括上叶片310和下叶片312的叶片对的自由侧向端。在图3处示出第一完全闭合的位置，其中该组叶片304的第二端316和第二端318接触，并且上叶片310和下叶片318的中间部段远离中心轴314成曲线。与示出彼此间隔开的第二端316和第二端318的图3的第一位置相比，该组叶片304在图4处布置在第二更加打开的位置中。在图5处，该组叶片304被示出在第三完全打开位置中，其中上叶片310和下叶片312枢转，使得与在图4的第二位置中相比，第二端316和第二端318分开得更远。第三位置可表示该组叶片304的最大开口。

可通过可形成该组叶片304的材料对冷却通道308的温度的响应，激活该组叶片304在图3至图5所示的第一位置、第二位置和第三位置以及在第一位置与第三位置之间的任何位置之间的调整。冷却组件(诸如图3至图5的冷却组件)的叶片由双金属条形成，该双金属条包括在经历温度变化之后以不同速率膨胀的接合在一起的两个不同金属。在加热之后，不同的膨胀迫使双金属条在第一方向上弯曲，并且在冷却之后，不同的膨胀迫使双金属条在第二方向上弯曲。因此，当附接到将热量传递到叶片的物体时，固定在一端处的叶片可在另一个自由端处弯曲且移动。图6处示出叶片附接到导热物体的示例。

在图6处，在第一端306处附接到冷却通道308的冷却组件302的俯视图600示出上叶片310是矩形和条状的，并且横向于冲压空气的路径布置，使得上叶片的长度与冷却通道308的长度同轴，该长度沿着水平方向限定。上叶片310还相对于由水平和侧向方向形成的平面是弯曲的。上叶片310(和下叶片312)的长度可沿着冷却通道308的整个长度或其一部分延伸。上叶片310和下叶片312两者可由双金属条形成。在第一冷却通道处的温度变化可被传输到该组叶片304的双金属条，并且被转化成该组叶片304的机械位移。

例如，当散热器的冷却通道308的温度由于在高负载下(诸如上坡导航或牵引拖挂到车辆上的拖车)或在高环境温度期间的发动机操作而增加，可期望增加跨越散热器的冷却空气流。将汽缸体处生成的热量传递到流过散热器的冷却剂。从冷却剂通过冷却通道308的表面传导到双金属条的热量使该组叶片304致动到图3的第一位置，从而使对跨越冷却通道308的表面的气流的制约最小化。该组叶片304与上面或下面的另一组叶片之间的距离被增加，从而分别与图4和图5的第二位置或第三位置相比，允许更多空气被递送到冷却通道308。此外，该组叶片304的闭合的第一位置在空气动力学上是有利的，因此节约燃料消耗。

在车辆以低发动机速度操作(例如巡航或怠速(还可被称为标称驱动条件))期间，汽缸体的温度可低于针对图3的第一位置描述的温度。发动机的较冷温度且因此冷却通道308的较冷温度可将该组叶片304的开口激活到图4的第二位置。上叶片310和下叶片312在第二端316和第二端318处舒展开。该组叶片304与上面或下面的另一组叶片之间的空间变窄，从而与图3的第一位置相比减少递送到冷却通道308的表面的气流，并且制约由冲压空气提供的冷却量。

图5处所示的第三位置示出处于完全打开位置的该组叶片304，在完全打开位置处，与在图4的第二位置相比，上叶片310和下叶片312在第二端316和第二端318处甚至更远地舒展开。诸如冷环境温度或冷发动机起动的条件可将该组叶片304致动到第三位置。该组叶片304与上面或下面的另一组叶片之间的空间可被最小化或消除。在一些示例中，上叶片310可与上叶片310上面的一组叶片的下叶片重叠，并且下叶片312可与下叶片312下面的一组叶片的上叶片重叠。可阻挡通过该组叶片304与相邻的另一组叶片之间的空间在该组叶片304周围的气流，使得避免与冲压空气进行热交换的冷却，从而允许热交换器的温度增加。

在图3至图5处所示的第一位置、第二位置和第三位置示出汽缸体处的温度变化可引起冷却组件302的双金属条的致动的示例性配置。然而，应当了解，在图3至图5处所描绘的位置是冷却组件302的布置的非限制性示例，并且可将该组叶片304调整到图3和图5的第一位置与第三位置之间的任何位置。图5示出开口角度320，该开口角度320示出上叶片310与下叶片312之间的分离度。在一个示例中，开口角度320可在10°(当该组叶片304闭合时(诸如图3中所示)，由于该组叶片304的曲率)一直到150°(当该组叶片304完全打开时(诸如图5中所示))之间的范围内。在其它示例中，开口角度可为60°至90°，例如，该组叶片没有闭合，或打开到最大180°。以此方式，高管道温度激活该组叶片304以朝向彼此移动或旋转，如图3所示。在诸如低外部温度、低发动机功率等的较冷条件下，该组叶片304移开，并且在不受外力的情况下这样做。

如上所述，该组叶片304可布置在低温热交换器(诸如图1至图2的CAC104)与高温热交换器(诸如图1至图2的散热器105)之间。通过将冷却组件302的该组叶片304布置在CAC104与散热器105之间，可保护冷却组件免受在车辆导航期间可从道路脱落的异物(诸如石头)的撞击。在图7至图10处示出该组叶片304在CAC 104与散热器104之间的定位。CAC 104相对于冲压气流的路径在散热器105的前面，如由箭头101所指示的。

CAC 104包括沿着垂直方向线性堆叠的冷却管道702。冷却管道702被描绘具有圆形截面，但在其它示例中，可具有正方形、矩形、椭圆形等截面，以及形状上的其它变型。还有，CAC 104被示出具有与图7至图10处的散热器105相似的尺寸，但是可相对于散热器105的尺寸改变大小。例如，与散热器105相比，CAC 104的其它实施例可更高、更短、更窄或更厚等。类似于图3至图6所示出的冷却组件302的配置，冷却组件302的该组叶片304在第一端306处固定到散热器105的冷却通道308，如在图7所示的CAC 104和散热器105的截面700中所示。

该组叶片304具有沿侧向方向限定的长度，该长度允许上叶片310和下叶片312的相应第二端316、第二端318与CAC 104的后表面704间隔开。该组叶片304的长度可跨越CAC104与散热器105之间的空间延伸一定距离，该距离可为空间的30％、50％、90％等。当未将该组叶片304致动到图5的第三打开位置时，CAC 104的后表面704与该组叶片304之间的间隙形成入口706以及用于空气在CAC 104周围流动且流经该组叶片304与相邻组叶片304之间的散热器105的表面的路径。

从图8的俯视图800示出在该组叶片304的上叶片310和下叶片312的相应第二端316、第二端318之间的空间。该组叶片304的上叶片310沿着散热器105(沿着水平方向限定的)的宽度延伸，在第一端306处附接到冷却通道308，并且至少沿着宽度的一部分在散热器105的冷却剂贮器802之间延伸。该组叶片304在第一端306处的枢转可基于从冷却通道308传输到由双金属材料形成的该组叶片304的温度变化。同样地，温度增加可使该组叶片304致动到更加闭合的位置，以允许更多空气接触冷却通道308，而较低温度影响该组叶片304枢转到更加打开的位置。替代地，该组叶片304可在第一端306处紧固到CAC 104的后表面704，如图9至图10所示。

在图9所示出的截面900中，一组叶片904可与图7的布置相反地取向，使得第一端906在CAC 104的冷却管道702中的一个冷却管道702的近侧且连接到CAC 104的冷却管道702中的一个冷却管道702，并且上叶片910和下叶片912的相应第二端916、第二端918沿着侧向方向远离CAC 104延伸。上叶片910和下叶片912的相应第二端916、第二端918与散热器105的前表面902间隔开。该组叶片904的长度可跨越CAC 104与散热器105之间的空间延伸一定距离，该距离是空间的一部分，诸如30％、50％或90％等。在该配置中，进入入口706且通过该组叶片904与散热器105的前表面902之间的间隙的气流允许冲压空气接触散热器105的冷却通道308的表面。冷却组件302的该组叶片904的位置的调整可不影响散热器105的空气-冷却剂冷却。代替地，打开和闭合该组叶片904可控制从CAC 104的冷却管道702到冲压空气的热传递。

相对于CAC 104和散热器105，冷却组件302的布置的图10处所描绘的俯视图1000示出沿着CAC 104的宽度该组叶片904的上叶片910的延伸，该宽度沿着水平方向限定。该组叶片904可沿着CAC 104的整个宽度或其一部分延伸。该组叶片904在图3的第一闭合位置和图5的第三打开位置以及其间的任何位置之间的致动调节流过CAC 104的冷却管道702的增压空气的空气-空气冷却。图9至图10处所示的冷却组件302的实施例可适应在汽缸体通过散热器105冷却之前期望冷却CAC 104中的增压空气的驱动事件。

例如，当闭合该组叶片904时，冲压空气可在冷却管道702中的一个冷却管道702与布置在上面或下面的冷却管道之间自由地流动，从而有效地将热量从冷却管道702中的一个冷却管道702传递到流过的空气。当该组叶片904完全打开(例如，在第三位置中)时，可通过该组叶片904的舒展，大部分或完全阻挡冷却管道702中的一个冷却管道702与相邻的冷却管道之间的间隙。将该组叶片904致动到各个位置可基于将热量从冷却管道702中的一个冷却管道702的表面传导到该组叶片904的双金属材料，其中温度升高导致该组叶片904的更加闭合的位置。相反，冷却管道702中的一个冷却管道702的较冷温度导致该组叶片904的增加的开口。

图7至图10处所示的冷却组件302的两个配置是冷却组件302的非限制性示例。在其它实施例中，如果车辆适配有后置发动机，则冷却组件可被设置在车辆的后隔室中。作为另一个示例，该组叶片304和/或该组叶片904可以交替模式附接到CAC 104和散热器105两者，或固定到CAC 104的前表面，而不是后表面704。还有，冷却组件302可包括该组叶片304和/或该组叶片904的两个群组，其中第一群组连接到CAC 104，并且第二群组连接到散热器105。可通过冷却组件302的此类替代的实施例进一步增强热交换器的冷却。

包括连接到散热器的可调整的双金属叶片组的冷却组件可通过空气-空气热传递调节热交换器的冷却。冷却组件可包括叶片对，其如图3至图5、图7和图9所示进行配置。散热器可布置在车辆的前隔室中、在CAC后面且与CAC间隔开。图11处提供用于操作冷却组件的方法1100的示例操作。方法1100以及本文所包括的其余方法的执行可基于根据温度差的量值将散热器与冷却组件的双金属叶片之间的热传递转化成叶片的机械位移。

现在转向图11，在1102处，可确定热交换装置(诸如图1至图2的散热器105)的通道内的冷却剂的温度是否低于第一温度阈值。第一温度阈值可为最低温度，在该最低温度下，发动机处于足够温暖温度以减少发动机油的粘度，从而允许油有效地使发动机部件润滑。常规内燃机操作可具有在80℃至90℃之间的最佳发动机操作(例如，足够润滑)的下边界。通过布置在发动机中的温度传感器测量到的发动机冷却剂温度(ECT)可用于评估是否已达到第一温度阈值。由于冷却剂对金属的较高热容量，所以第一温度阈值可比用于发动机操作的较低温度边界低一定量。在一个示例中，第一温度阈值可为70℃，这表示80℃的汽缸体温度。在其它示例中，第一温度阈值可为70℃至80℃之间的温度。

如果ECT低于第一阈值，则方法继续到1104，以在散热器中停滞冷却剂的情况下且在冷却组件的叶片对布置成100°至150°之间的角度(例如，更宽地舒展开)使得每个叶片对之间的间隙被大部分或完全阻挡的情况下继续车辆操作。叶片对的位置可类似于图5的第三位置。使散热器的表面与冲压空气之间的接触最小化，以防止汽缸体通过到散热器冷却剂的热传递而冷却。这可在发动机冷起动或在低负载或无负载下的发动机操作期间发生，从而导致冷却剂的低温，例如处于环境温度下。

如果ECT处于第一阈值或高于第一阈值，则泵可被致动接通，并且布置在散热器的冷却剂回路中的恒温器可在1106处打开，以允许冷却剂流过散热器的通道。还有，在1108处，响应于通过通道的壁从散热器通道中的冷却剂传导到叶片的双金属材料的温度增加，叶片对可使叶片枢转。类似于图4所示的叶片对的第二位置，叶片对可以50°至100°之间的角度较少地舒展开，由此增加叶片对之间的间隙的宽度，并且增加散热器的表面与冲压空气之间的接触。

在高于第一温度阈值的温度下，冷却组件的叶片的双金属材料将热吸收转化成相反方向上叶片的移动。在较高发动机负载和速度期间，可发生汽缸体处传递到通过散热器循环的冷却剂的热生成的增加。叶片的闭合量可基于散热器的温度。例如，随着散热器的温度增加，叶片更加闭合。随着散热器的温度减小，叶片更加打开。

将叶片调整到第二位置包括使未附接到散热器的叶片的端部枢转，使得每个叶片对之间的间隙变宽且允许空气流经散热器。气流可从循环通过散热器的冷却剂提取热量，由此增加冷却剂的冷却能力以减小汽缸体的温度。

在方法的1110处，可确定ECT是否到达第二温度阈值。第二温度阈值被设定在比第一温度阈值更高的温度处，并且可基于在部分不退化的情况下用于发动机操作的最高温度。在增加的发动机速度和负载期间，汽缸体的温度可升高。第二温度阈值可为120℃至130℃之间的温度，该温度可低于最高温度20℃至30℃，以保证发动机油的稳定性来提供避免油分解的阈值。由于冷却剂对金属的较高热容量，所以汽缸体的温度可比ECT高20℃至30℃。

如果散热器的传输到冷却组件的叶片的温度未达到第二温度阈值，则车辆操作返回到1106以继续使冷却剂流过散热器，其中叶片对在50°与100°之间成角。然而，如果确定散热器的温度达到或超过第二温度阈值，则方法进行到1112以继续使冷却剂流过散热器。除了发动机和散热器之外，冷却剂流还可行进到其它部件，诸如电池和AC部件。在1114处，在汽缸体处生成的更大的热量被传递到冷却组件的叶片，从而导致使叶片对枢转到完全闭合位置，诸如图3的第一位置。为了最大的冷却效果，叶片对之间的间隙进一步变宽并且跨越散热器表面的气流增加。

以此方式，可有效地使发动机冷却，而无需附加部分占据车辆前端的空间或增加能量消耗。通过使发动机散热器适配有直接附接到散热器的冷却通道的冷却组件且包括被配置成基于热传导打开或闭合的自调节双金属叶片，可控制散热器冷却剂与冲压空气之间的热交换。可基于从散热器传递的热量，调整叶片的位置以在当散热器温度为冷(例如，在环境温度下)时的完全打开位置和当散热器温度增加时的完全闭合位置以及其间的任何位置之间改变。响应于温度变化，叶片对之间的间隙根据叶片的机械位移变窄或变宽，由此调节与散热器的表面接触的冷却空气量且消除用于移动叶片的各个致动器。

替代地，冷却组件的叶片可固定到相对于冲压气流布置在散热器的前面的增压空气冷却器的冷却管道。响应于从流过增压空气冷却器的空气传导到双金属叶片的热量，类似地调整叶片的位置。在该配置中，可调节增压空气冷却器而不是散热器的空气-空气冷却。使热交换器适配有冷却组件的双金属叶片的技术效果在于，可控制耦接到热交换器的车辆部件的温度。

图1至图10示出具有各种部件的相对定位的示例配置。如果被示为彼此直接接触，或直接耦接，则至少在一个示例中此类元件可分别被称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，被示为彼此邻接或相邻的元件可分别彼此邻接或相邻。作为示例，彼此共面接触搁置的部件可称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，仅以元件之间的空间且没有其他部件彼此隔开定位的元件可被称为这样。作为另一个示例，被示为在彼此上面/下面、在彼此的相对侧处或到彼此左边/右边的元件可相对于彼此被称为这样。另外，如图中所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的点可被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的点可被称为部件的“底部”。如本文所使用的“顶部/底部”、“上/下”、“上面/下面”可相对于图的垂直轴，并且用于描述图的元件相对于彼此的定位。同样地，在一个示例中，被示为在其它元件上面的元件被垂直地定位在其它元件上面。作为另一个示例，图中所描绘的元件的形状可被称为具有这些形状(例如，诸如为圆形、直线、平面、弯曲的、倒圆的、斜切的、成角度的等)。另外，在至少一个示例中，被示为彼此相交的元件可被称为相交元件或彼此相交。另外，在一个示例中，被示为在另一个元件内或被示为在另一个元件外面的元件可被称为这样。

在一个示例中，一种用于控制车辆部件的温度的装置，其包括：多个叶片，所述多个叶片耦接到所述车辆的第一冷却装置或第二冷却装置且控制冷却空气流，所述多个叶片控制至少一个空气进口开度的大小和/或所述冷却空气流的流动，所述多个叶片包括双金属叶片，所述双金属叶片被配置成使得每个叶片的弯曲和移动随着每个叶片的温度的变化自动地发生，以便通过改变每个叶片的位置控制所述冷却空气流。在装置的第一示例中，每个叶片是条状的，并且横向于所述冷却空气流的流动方向布置。装置的第二示例任选地包括第一示例并且进一步包括，其中所述多个叶片布置在一组或多组叶片对中，每个叶片对包括两个叶片，所述两个叶片在固定侧向端处彼此连接，并且具有另一个自由侧向端，使得每个叶片对中的所述两个叶片根据叶片温度以钳子的方式打开和闭合。装置的第三示例任选地包括第一和第二示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中所述多个叶片以热和机械方式连接到所述冷却装置的冷却通道。装置的第四示例任选地包括第一至第三示例中的一个或多个，并且进一步包括其中所述冷却装置是液体冷却器的形式。装置的第五示例任选地包括第一至第四示例中的一个或多个，并且进一步包括其中所述冷却装置被配置成冷却所述车辆的燃烧发动机。装置的第六示例任选地包括第一至第五示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中所述冷却装置包括靠近进入的冷却空气流的低温冷却部分，以及位于所述低温冷却部分后面且离所述进入的冷却空气流更远的高温冷却部分，所述高温冷却部分被并入高温回路中，与在其中并入所述低温冷却部分的低温回路中的冷却流体相比，冷却流体在更高温度下流过所述高温回路。装置的第七示例任选地包括第一至第六示例中的一个或多个，并且进一步包括其中所述多个叶片布置在所述低温冷却部分的冷却通道之间或所述高温冷却部分的冷却通道之间，并且以机械和热方式连接到所述低温冷却部分的所述冷却通道或所述高温冷却部分的所述冷却通道。装置的第八示例任选地包括第一至第七示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中所述多个叶片被集成在所述冷却装置中。装置的第九示例任选地包括第一至第八示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中所述多个叶片布置成叶片对，每个叶片对包括两个叶片，并且其中所述叶片对垂直对准，并且布置在低温冷却回路的所述第一冷却装置与高温冷却回路的所述第二冷却装置之间的空间中。装置的第十示例任选地包括第一至第九示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中所述叶片对均包括具有相反弯曲的几何形状的上叶片和下叶片，使得所述上叶片和下叶片在固定侧向端和自由侧向端处具有接触点。装置的第十一示例任选地包括第一至第十示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中所述叶片对在所述固定侧向端处被紧固到所述高温冷却部分的所述冷却装置，并且所述叶片对的所述自由侧向端与所述低温冷却部分的所述冷却装置间隔开。装置的第十二示例任选地包括第一至第十一示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中所述叶片对在所述固定侧向端处被紧固到所述低温冷却部分的所述冷却装置，所述叶片对的所述自由侧向端与所述高温冷却部分的所述冷却装置间隔开。装置的第十三示例任选地包括第一至第十二示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中当所述叶片对被固定到的所述冷却装置的温度处于第一温度下限范围内时，所述叶片对被致动到阻止所述冷却空气流接触所述冷却装置的第一位置范围。装置的第十四示例任选地包括第一至第十三示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中当所述叶片对被固定到的所述冷却装置的所述温度处于第二较高范围内时，所述叶片对被致动到第二位置范围，以增加所述冷却空气流的所述流动以及所述冷却空气流的冷却效果。

在另一示例中，一种用于经由具有多个双金属叶片的冷却装置控制车辆部件温度的方法，所述方法包括：通过使所述叶片弯曲和移动，控制冷却空气流以及空气进口开度的大小和/或经由所述叶片的所述冷却空气流。在方法的第一示例中，使所述空气流越过包括发动机和电池的多个部件。

作为另一示例，一种用于电驱动车辆的方法，其包括：使双金属叶片弯曲和移动以改变到所述车辆的电池的冷却空气流。在方法的第一示例中，所述车辆是具有内燃发动机的混合动力车辆。方法的第二示例任选地包括第一示例并且还包括，其中所述车辆是不具有发动机的电动车辆。

注意，本文中包括的示例控制和估计例程可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和例程可存储为非暂时性存储器中的可执行指令，并且可由控制系统来完成，控制系统包括与各种传感器、致动器和其它发动机硬件组合的控制器。本文中描述的特定例程可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，任何数量的处理策略中的一个或多个诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。同样地，可以所示出的顺序、并行地或在一些情况下省略地实行所示出的各种动作、操作和/或功能。一样地，处理的次序不是实现本文中描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是被提供用于便于说明和描述。可取决于所使用的特定策略重复地实行所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。另外，所描述的动作、操作和/或功能可图形化地地表示将编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中通过执行系统中的指令完成所描述的动作，该系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。

应当了解，本文所公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为具有限制性意义，因为各种变型都是可能的。例如，上面的技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括本文中所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或属性的所有新颖和不明显的组合和子组合。

以下权利要求特别地指出了被视为新颖和不明显的某些组合和子组合。这些权利要求可以是指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应理解为包括一个或多个此类元件的并入，既不要求也不排除两个或更多此类元件。可通过修正本权利要求或通过在本申请或相关申请中呈现新的权利要求要求保护所公开的特征、功能、元件和/或属性的其它组合和子组合。无论与原始权利要求的范围相比更宽、更窄、相同或不同，此类权利要求也都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于控制车辆部件的温度的装置，其包括：

多个叶片，所述多个叶片耦接到所述车辆的第一冷却装置或第二冷却装置且控制冷却空气流，所述多个叶片控制至少一个空气进口开度的大小和/或所述冷却空气流的流动，所述多个叶片包括双金属叶片，所述双金属叶片被配置成使得每个叶片的弯曲和移动随着每个叶片的温度的变化自动地发生，以便通过改变每个叶片的位置控制所述冷却空气流，其中所述多个叶片被布置在所述第一冷却装置与所述第二冷却装置之间的空间中。

2.根据权利要求1所述的装置，其中每个叶片是条状的，并且横向于所述冷却空气流的流动方向布置。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个叶片布置在一组或多组叶片对中，每个叶片对包括两个叶片，所述两个叶片在固定侧向端处彼此连接，并且具有另一个自由侧向端，使得每个叶片对中的所述两个叶片根据叶片温度以钳子的方式打开和闭合。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个叶片以热和机械方式连接到所述冷却装置的冷却通道。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述冷却装置是液体冷却器的形式。

6.根据权利要求4所述的装置，其中所述冷却装置被配置成冷却所述车辆的燃烧发动机。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述冷却装置包括靠近进入的冷却空气流的低温冷却部分，以及位于所述低温冷却部分后面且离所述进入的冷却空气流更远的高温冷却部分，所述高温冷却部分被并入高温回路中，与在其中并入所述低温冷却部分的低温回路中的冷却流体相比，冷却流体在更高温度下流过所述高温回路。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述多个叶片布置在所述低温冷却部分的冷却通道之间或所述高温冷却部分的冷却通道之间，并且以机械和热方式连接到所述低温冷却部分的所述冷却通道或所述高温冷却部分的所述冷却通道。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个叶片被集成在所述冷却装置中。

10.根据权利要求7所述的装置，其中所述多个叶片布置成叶片对，每个叶片对包括两个叶片，并且其中所述叶片对垂直对准，并且所述第一冷却装置在低温冷却回路中，并且所述第二冷却装置在高温冷却回路中。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述叶片对均包括具有相反弯曲的几何形状的上叶片和下叶片，使得所述上叶片和所述下叶片在固定侧向端和自由侧向端处具有接触点。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述叶片对在所述固定侧向端处被紧固到所述高温冷却部分的所述第二冷却装置，并且所述叶片对的所述自由侧向端与所述低温冷却部分的所述第一冷却装置间隔开。

13.根据权利要求11所述的装置，其中所述叶片对在所述固定侧向端处被紧固到所述低温冷却部分的所述第一冷却装置，所述叶片对的所述自由侧向端与所述高温冷却部分的所述第二冷却装置间隔开。

14.根据权利要求10所述的装置，其中当所述叶片对被固定到的所述冷却装置的温度处于第一温度下限范围内时，所述叶片对被致动到阻止所述冷却空气流接触所述冷却装置的第一位置范围。

15.根据权利要求14所述的装置，其中当所述叶片对被固定到的所述冷却装置的所述温度处于第二较高范围内时，所述叶片对被致动到第二位置范围，以增加所述冷却空气流的所述流动以及所述冷却空气流的冷却效果。

16.一种用于控制车辆部件温度的方法，所述方法包括：

经由被定位在增压空气冷却器和散热器之间的具有多个双金属叶片的冷却装置，通过使所述叶片弯曲和移动，控制冷却空气流以及空气进口开度的大小和/或经由所述叶片的所述冷却空气流。

17.根据权利要求16所述的方法，其还包括：使所述冷却空气流越过包括发动机和电池的多个部件。

18.一种用于电驱动车辆的方法，其包括：

使位于增压空气冷却器和散热器之间的双金属叶片弯曲和移动以改变到所述车辆的电池的冷却空气流。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述车辆是具有内燃发动机的混合动力车辆。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述车辆是不具有发动机的电动车辆。

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