-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die folgende Offenbarung betrifft allgemein Fahrzeug-Kühlsysteme und insbesondere Ausführungsformen eines kraftstoffeffizienten Antriebsstrang-Kühlsystems und eines Kühlermoduls.
-
HINTERGRUND
-
Die meisten modernen Fahrzeuge sind mit einem Flüssigkeits-Kühlsystem ausgestattet (hierin als ein „Antriebsstrang-Kühlsystem“ bezeichnet), das ein Kühlmittelfluid (z.B. ein Frostschutzmittel) kontinuierlich zirkuliert, um überschüssige Wärme zu dissipieren, die durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs erzeugt wird, und um andere Wärmeübertragungsfunktionen zu liefern (z.B. Aufheizen anderer Motorfluide; schnelles Aufwärmen des Motors beim Starten; Aufwärmen eines Heizkerns, der in die Heizung des Fahrzeugs eingebunden ist, eine Ventilation und ein Klimaanlagensystem; usw.). Ein herkömmliches Antriebsstrang-Kühlsystem umfasst typischerweise, neben anderen Komponenten, einen Kühlerblock mit mehreren Kühlrippen, die mit mehreren Metallrohren durchsetzt sind, um eine im Wesentlichen rechteckige Einheit zu bilden, die zwischen dem Grill des Fahrzeugs und dem Motorraum angebracht ist. Während des Motorbetriebs wird das Kühlmittel, das durch das Motorgehäuse aufgeheizt wird (z.B. durch den Motorblock und den Zylinderkopf), durch eine durch den Motor angetriebene Zentrifugalpumpe einem Einlass des Kühlerblocks zugeführt. Das aufgeheizte Kühlmittel strömt durch die Kühlerohre und überträgt Wärme konduktiv an die Kühlrippen, die anschließend konvektiv gekühlt werden, indem sie einer Luftströmung ausgesetzt werden, die durch eine oder mehrere Öffnungen in dem Fahrzeuggrill aufgenommen wird, und/oder durch eine erzwungene Luftströmung, die durch einen benachbarten Ventilator über den Kühlerblock geleitet wird. Die Luftströmung, die durch den Kühlerblock konvektiv aufgeheizt wird, wird anschließend in den Motorraum des Fahrzeugs geleitet, um für eine zusätzliche Kühlung in diesem zu sorgen. Nachdem es durch den Kühlerblock geströmt ist, wird das Kühlmittelfluid wieder durch das Motorgehäuse zirkuliert, um den Kühlzyklus zu wiederholen.
-
Aufgrund der Anwesenheit von Gummischläuchen und anderer wärmeempfindlicher Komponenten in dem Motorraum wurden Antriebsstrang-Kühlsysteme üblicherweise konstruiert, um die maximale Auslasstemperatur des Kühlers zu begrenzen; d.h. die maximale Temperatur, bis zu welcher der Kühler die Luftströmung konvektiv aufheizt, der er ausgesetzt ist. Kühlerblöcke wurden üblicherweise auch konstruiert, um einem einzelnen Kühlerblock zu ermöglichen, einen weiten Bereich von Notwendigkeiten für die Wärmeabfuhr abzudecken. Insbesondere wurden einzelne Kühlerblöcke üblicherweise konstruiert, um sowohl relativ kleine Wärmelasten, die unter alltäglichen Einsatzbedingungen erzeugt werden (z.B. bei moderaten Umgebungstemperaturen, einer leichten Beladung des Fahrzeugs, bei Inaktivität oder geringen Anforderungen, die an das Klimaanlagensystem (A/C-System) des Fahrzeugs gestellt werden, usw.) als auch relativ große Wärmelasten zu dissipieren, die unter extremen Einsatzbedingungen erzeugt werden (z.B. bei hohen Umgebungstemperaturen, einer schweren Beladung des Fahrzeugs, einem Schleppbetrieb des Fahrzeugs, bei hohen Anforderungen, die an das A/C-System des Fahrzeugs gestellt werden, usw.).
-
Um sicherzustellen, dass die Kühlerauslasstemperatur unter extremen Einsatzbedingungen nicht unerwünscht hoch wird, sind herkömmliche Antriebsstrang-Kühlsysteme typischerweise konstruiert, um während einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs ein erhebliches Volumen einer Luftströmung durch den Fahrzeuggrill einzulassen. Indem der Kühlerblock einem solchen großen Volumen der Luftströmung ausgesetzt wird, kann eine erhebliche Wärmemenge abgeführt werden (d.h. von dem Kühlerblock auf die Umgebungsluftströmung übertragen werden), ohne einen signifikanten Anstieg in der Lufttemperatur unmittelbar stromabwärts des Kühlerblocks zu bewirken. Das Einlassen eines solchen großen Volumens der Luftströmung durch den Fahrzeuggrill führt jedoch zu der Ausübung eines signifikanten Luftwiderstands an dem Fahrzeug und zu einer entsprechenden Verringerung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit. Bestimmte Antriebsstrang-Kühlsysteme wurden entwickelt, die ein oder mehrere Luftströmungsventile aufweisen (z.B. Ventilbaugruppen vom Verschlusstyp), die geschlossen werden können, wenn das Fahrzeug unter alltäglichen Einsatzbedingungen betrieben wird, um die Luftströmung durch den Grill des Fahrzeugs zu hemmen und dadurch den Luftwiderstand an dem Fahrzeug zu verringern. Solche Antriebsstrang-Kühlsysteme sind jedoch weiterhin unter bestimmten Gesichtspunkten eingeschränkt und können im Allgemeinen über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen nicht für optimale Verhältnisse der Wärmeabfuhr zum Kraftstoffverbrauch sorgen.
-
Die
DE 103 41 700 A1 beschreibt ein Antriebsstrang-Kühlsystem zur Verwendung an Bord eines Fahrzeugs, welches einen ersten Luftströmungspfad, einen zweiten Luftströmungspfad, einen primären Kühlerblock, der in dem ersten Luftströmungspfad positioniert ist, einen Hilfs-Kühlerblock, der in dem zweiten Luftströmungspfad positioniert ist, und ein Luftströmungsventil umfasst, das in dem zweiten Luftströmungspfad stromaufwärts des Hilfs-Kühlerblocks positioniert ist, wobei das Luftströmungsventil zwischen einer geschlossenen Position, in der das Luftströmungsventil eine Luftströmung zu dem Hilfs-Kühlerblock verhindert, und einer offenen Position bewegbar ist, wobei das Fahrzeug einen Motorraum aufweist und wobei das Antriebsstrang-Kühlsystem ausgebildet ist, um eine Luftströmung, die durch den primären Kühlerblock aufgeheizt wird, um den Motorraum herumzuleiten, und um eine Luftströmung, die durch den Hilfs-Kühlerblock aufgeheizt wird, in den Motorraum zu leiten, um für eine zusätzliche konvektive Kühlung in diesem zu sorgen.
-
Aus der
DE 31 36 673 A1 ist ein ähnliches Antriebsstrang-Kühlsystem bekannt, das einen ersten Luftströmungspfad, einen zweiten Luftströmungspfad, einen primären Kühlerblock, der in dem ersten Luftströmungspfad positioniert ist, einen Hilfs-Kühlerblock, der in dem zweiten Luftströmungspfad positioniert ist, und ein Luftströmungsventil umfasst, das in dem zweiten Luftströmungspfad stromaufwärts des Hilfs-Kühlerblocks positioniert ist, wobei das Luftströmungsventil zwischen einer geschlossenen Position, in der das Luftströmungsventil eine Luftströmung zu dem Hilfs-Kühlerblock verhindert, und einer offenen Position bewegbar ist.
-
Die
DE 10 2006 062 116 A1 beschreibt ein ähnliches Antriebsstrang-Kühlsystem, bei dem eine Luftströmung, die durch den primären Kühlerblock aufgeheizt wird, um einen Motorraum des Fahrzeugs herumgeleitet wird.
-
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kraftstoffeffizientes Antriebsstrang-Kühlsystem und ein Kühlermodul zu schaffen, das ein relativ hohes Verhältnis der Wärmeabfuhr zum Kraftstoffverbrauch erreicht.
-
Idealerweise würden die Ausführungsformen eines solchen kraftstoffeffizienten Kühlermoduls das schnelle Aufwärmen eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs ermöglichen, ohne dass Schleifen zum schnellen Aufwärmen erforderlich sind, die von vielen herkömmlichen Antriebsstrang-Kühlsystemen verwendet werden. Andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Ansprüche offensichtlich werden, die mit den begleitenden Zeichnungen und diesem Hintergrund in Verbindung gebracht werden.
-
KURZZUSAMMENFASSUNG
-
Die vorstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebsstrang-Kühlsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Kühlermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
-
Es sind Ausführungsformen eines Antriebsstrang-Kühlsystems zur Verwendung an Bord eines Fahrzeugs vorgesehen. Bei einer Ausführungsform umfasst das Antriebsstrang-Kühlsystem einen ersten Luftströmungspfad, einen zweiten Luftströmungspfad, einen primären Kühlerblock, der in dem ersten Luftströmungspfad positioniert ist, einen Hilfs-Kühlerblock, der in dem zweiten Luftströmungspfad positioniert ist, und ein erstes Luftströmungsventil, das in dem zweiten Luftströmungspfad stromaufwärts des Hilfs-Kühlerblocks positioniert ist. Das erste Luftströmungsventil ist zwischen einer geschlossenen Position, in der das erste Luftströmungsventil eine Luftströmung zu dem Hilfs-Kühlerblock verhindert, und einer offenen Position bewegbar.
-
Es sind ferner Ausführungsformen eines Kühlermoduls, die eine statische Luftströmungsöffnung und eine variable Luftströmungsöffnung durch dieses aufweisen, zur Verwendung in einem Fahrzeug vorgesehen. Bei einer Ausführungsform weist das Kühlermodul einen primären Kühlerblock und einen Hilfs-Kühlerblock auf, der mit dem primären Kühlerblock gekoppelt ist. Der primäre Kühlerblock ist ausgebildet, um eine Luftströmung von der statischen Luftströmungsöffnung aufzunehmen, wenn das Kühlermodul in dem Fahrzeug verwendet wird, und der Hilfs-Kühlerblock ist ausgebildet, um eine Luftströmung von der ersten variablen Luftströmungsöffnung aufzunehmen, wenn das Kühlermodul in dem Fahrzeug verwendet wird. Der Hilfs-Kühlerblock weist eine Kühlungseffizienz auf, die kleiner als die Kühlungseffizienz des primären Kühlerblocks ist.
-
Figurenliste
-
Zumindest ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den nachfolgenden Figuren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und:
- 1, 2 und 3 Funktionsdiagramme eines Fahrzeugsantriebsstrang-Kühlsystems in einem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus, in einem Modus mit erhöhter Kühlungskapazität / mit ausgeschalteter Klimaanlage bzw. in einem Modus mit erhöhter Kühlungskapazität / mit eingeschalteter Klimaanlage gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform sind;
- 4 und 5 isometrische Ansichten einer ersten bzw. einer zweiten beispielhaften Implementierung einer vorderen Blendenstruktur mit einer statischen Luftströmungsöffnung und zumindest einer variablen Luftströmungsöffnung in dieser sind; und
- 6 und 7 verallgemeinerte Querschnittsansichten eines Antriebsstrang-Kühlsystems in einem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus bzw. in einem Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Die nachfolgende ausführliche Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und soll die Erfindung oder die Anwendungsmöglichkeit und Verwendungen der Erfindung nicht einschränken. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, an irgendeine Theorie gebunden zu sein, die in dem vorstehenden Hintergrund oder in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung dargestellt ist.
-
1, 2 und 3 sind Funktionsdiagramme eines Fahrzeugantriebsstrang-Kühlsystems 10, das ein kraftstoffeffizientes Kühlermodul 12 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. Wie nachstehend vollständiger erläutert wird, ist das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 in zumindest zwei Modi betreibbar: (i) in einem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus, der für eine normale oder „alltägliche“ Verwendung geeignet ist, und (ii) in einem Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität, der für eine Verwendung unter „Extremeinsatz“-Bedingungen geeignet ist, die eine Dissipation von relativ hohen Wärmelasten erfordern. Bei vielen Ausführungsformen wird das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 in einem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus und in einer Anzahl von Kühlungsmodi mit erhöhter Kapazität betreibbar sein. Bei der dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 speziell in einem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus (in 1 gezeigt), in einem Modus mit erhöhter Kühlungskapazität / mit ausgeschalteter Klimaanlage (in 2 gezeigt) und in einem Modus mit erhöhter Kühlungskapazität / mit eingeschalteter Klimaanlage (in 3 gezeigt) betreibbar. Zusätzliche Ausführungsformen des Antriebsstrang-Kühlsystems 10 können ferner in weiteren Kühlungsmodi betreibbar sein, die jeweils für eine Verwendung unter einem variierenden Satz von Bedingungen geeignet sind.
-
Das Fahrzeugantriebsstrang-Kühlsystem 10 wird an Bord eines Fahrzeugs verwendet, das eine vordere Blendenstruktur 14 mit zumindest einer statischen Luftströmungsöffnung und zumindest einer variablen Luftströmungsöffnung in dieser aufweist. Bei der in 1 - 3 dargestellten beispielhaften Ausführungsform sind eine erste variable Luftströmungsöffnung 16, eine zweite variable Luftströmungsöffnung 18 und eine statische Luftströmungsöffnung 20 durch die vordere Blendenstruktur 14 hindurch vorgesehen. Die statische Luftströmungsöffnung 20 ist durch einen unteren Abschnitt der vorderen Blendenstruktur 14 hindurch vorgesehen, und die variablen Luftströmungsöffnungen 16 und 18 sind jeweils durch einen oberen Abschnitt der vorderen Blendenstruktur 14 hindurch gebildet. Eine Wand 21 trennt die statische Luftströmungsöffnung 20 und die variablen Luftströmungsöffnungen 16 und 18. Ungeachtet dieses Beispiels können die Luftströmungsöffnungen nicht getrennt sein, und die relative Positionierung der Luftströmungsöffnungen kann bei alternativen Ausführungsformen des Antriebsstrang-Kühlsystems 10 variieren.
-
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Ausdruck „statische Luftströmungsöffnung“ eine Öffnung, die eine Luftströmung durch diese hindurch aufnimmt, die nicht durch ein Luftströmungsventil, das an Bord des Fahrzeugs verwendet wird, auf eine beliebige wesentliche Weise aktiv moduliert wird. Es wird jedoch angemerkt, dass das Volumen und die Rate einer Luftströmung, die durch die statische Luftströmungsöffnung hindurch aufgenommen wird, durch Faktoren außerhalb des Antriebsstrang-Kühlsystems 10 beeinflusst werden können, wie beispielsweise durch die Geschwindigkeit, die Beschleunigung oder die Verlangsamung des Fahrzeugs, Im Gegensatz dazu bezeichnet der Ausdruck „variable Luftströmungsöffnung“ eine Öffnung, die eine Luftströmung durch diese hindurch aufnimmt, die unter bestimmten Bedingungen durch zumindest ein Luftströmungsventil, das an Bord des Fahrzeugs verwendet wird, aktiv moduliert wird. In den meisten Fällen wird bzw. werden das Luftströmungsventil (oder die Luftströmungsventile), das bzw. die verwendet wird bzw. werden, um eine Luftströmung zu modulieren, die durch die zumindest eine variable Luftströmungsöffnung aufgenommen wird, benachbart zu seiner bzw. ihrer entsprechenden variablen Luftströmungsöffnung (z.B. unmittelbar hinter dieser) angebracht; die Möglichkeit, dass ein Luftströmungsventil weiter stromaufwärts oder stromabwärts seiner entsprechenden variablen Luftströmungsöffnung positioniert sein kann, ist jedoch unter keinen Umständen ausgeschlossen.
-
Die vordere Blendenstruktur 14 kann eine beliebige Anzahl von Strukturelementen aufweisen, wie beispielsweise eine oder mehrere Kühlergrillbaugruppen, vordere Stoßfängerelemente, Kühlerhaubenelemente und dergleichen. Gemäß einer ersten beispielhaften Implementierung des Fahrzeugantriebsstrang-Kühlsystems 10 stellt 4 eine vordere Blendenstruktur 14 dar, wie sie eine Kühlergrillbaugruppe 22 umfasst, die oberhalb eines vorderen Stoßfängerelements 24 positioniert und an diesem befestigt (z.B. angeschraubt) ist. In diesem Fall kann eine statische Luftströmungsöffnung (z.B. die statische Luftströmungsöffnung 20, die in 1 - 3 gezeigt ist) durch einen oberen Zentralabschnitt des vorderen Stoßfängerelements 24 hindurch vorgesehen sein, wie es in 4 durch die gestrichelte Box 28 angezeigt ist; und eine oder mehrere variable Luftströmungsöffnungen (z.B. die variablen Luftströmungsöffnungen 16 und 18, die in 1 - 3 gezeigt sind) können durch die Grillbaugruppe 22 hindurch vorgesehen sein, wie es in 4 durch die gestrichelte Box 26 angezeigt ist. Gemäß einer zweiten beispielhaften Implementierung des Antriebsstrang-Kühlsystems 10 stellt 5 eine vordere Blendenstruktur 14 dar, wie sie eine Kühlergrillbaugruppe 30 und ein vorderes Stoßfängerelement 32 umfasst, die integriert als eine einzige Einheit gebildet sind. In diesem Fall kann die statische Luftströmungsöffnung durch einen unteren Zentralabschnitt der vorderen Stoßfängerbaugruppe 32 hindurch vorgesehen sein, wie es in 5 durch die gestrichelte Box 36 angezeigt ist; und die variable Luftströmungsöffnung oder variablen Luftströmungsöffnungen kann bzw. können durch die Grillbaugruppe 30 hindurch vorgesehen sein, wie es in 5 durch die gestrichelte Box 34 angezeigt ist.
-
Die statische Luftströmungsöffnung ist vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, an dem Staupunkt (d.h. dem Ort, an dem die Geschwindigkeit der Luftströmung über die vordere Blendenstruktur 14 während der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs Null ist) oder in dessen Nähe positioniert, um die Energie der Luftströmung zu maximieren, die durch die statische Luftströmungsöffnung aufgenommen wird, und um den Luftwiderstand an dem Fahrzeug zu minimieren. Die statische Luftströmungsöffnung kann beispielsweise unmittelbar oberhalb oder unterhalb des Staupunkts gebildet sein, und sie ist vorzugsweise näher als die variable Luftströmungsöffnung oder die variablen Luftströmungsöffnungen an dem Staupunkt angeordnet. Unter Bezugnahme auf die beispielhafte Implementierung der vorderen Blendenstruktur 14, die in 5 gezeigt ist, ist die statische Luftströmungsöffnung (gestrichelte Box 36) speziell durch das vordere Stoßfängerelement 32 hindurch unmittelbar unterhalb des Staupunkts gebildet, der in 5 durch die kreisförmige Markierung 38 dargestellt ist.
-
Das kraftstoffeffiziente Kühlermodul 12 weist einen primären Kühlerblock 40, einen Hilfs-Kühlerblock 42, einen Klimaanlagen-Kondensator (A/C-Kondensator) 44 und einen Ventilator 46 auf. Der primäre Kühlerblock 40, der Hilfs-Kühlerblock 42 und der A/C-Kondensator 44 sind positioniert, um eine Luftströmung durch die statische Luftströmungsöffnung 20, durch die variable Luftströmungsöffnung 18 bzw. durch die variable Luftströmungsöffnung 16 hindurch aufzunehmen. Das Kühlermodul 12 kann beispielsweise derart unmittelbar hinter der vorderen Blendenstruktur 14 positioniert sein, dass der primäre Kühlerblock 40, der Hilfs-Kühlerblock 42 und der A/C-Kondensator 44 im Wesentlichen mit der statischen Luftströmungsöffnung 20, der variablen Luftströmungsöffnung 18 bzw. der variablen Luftströmungsöffnung 16 entlang der Längsachse des Fahrzeugs ausgerichtet sind. Bei der in 1 - 3 dargestellten beispielhaften Ausführungsform sind der primäre Kühlerblock 40, der Hilfs-Kühlerblock 42 und der A/C-Kondensator 44 in einer vertikal gestapelten Anordnung positioniert; der primäre Kühlerblock 40, der Hilfs-Kühlerblock 42 und der A/C-Kondensator 44 können jedoch in einer beliebigen relativen Positionierung im dreidimensionalen Raum angeordnet sein, einschließlich beispielsweise einer Anordnung nebeneinander. Obgleich es bevorzugt ist, dass der Ventilator 46 benachbart zu dem Hilfs-Kühlerblock 42 positioniert ist (z.B. unmittelbar hinter diesem), muss dies darüber hinaus nicht immer der Fall sein. Obgleich sie üblicherweise als ein einziges Modul gepackt sind und obgleich sie hierin hauptsächlich derart beschrieben sind, dass sie als ein einziges Modul gepackt sind, können der Kühlerblock 40, der Kühlblock 42, der A/C-Kondensator 44 und der Ventilator 46 bei alternativen Ausführungsformen des Antriebsstrang-Kühlsystems 10 nicht als ein einziges Modul gepackt sein.
-
Wie es in 1 - 3 durch eine Reihe von gestrichelten Linien angezeigt ist, erstreckt sich ein Luftströmungspfad 48 durch die variable Luftströmungsöffnung 16 und den A/C-Kondensator 44; ein zweiter Luftströmungspfad 50 erstreckt sich durch die variable Luftströmungsöffnung 18, den Hilfs-Kühlerblock 42 und den Ventilator 46; und ein weiterer Luftströmungspfad 52 erstreckt sich durch die statische Luftströmungsöffnung 20 und den primären Kühlerblock 40. Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich der A/C-Kondensator 44 in dem Luftströmungspfad 48 und im Wesentlichen außerhalb der Luftströmungspfade 50 und 52; der Hilfs-Kühlerblock 42 und der Ventilator 46 befinden sich in dem Luftströmungspfad 50 und im Wesentlichen außerhalb der Luftströmungspfade 48 und 52; und der primäre Kühlerblock 40 befindet in dem Luftströmungspfad 52 und im Wesentlichen außerhalb der Luftströmungspfade 48 und 50. Ungeachtet dessen können sich der A/C-Kondensator 44, der Hilfs-Kühlerblock 42, der Ventilator 46 und der primäre Kühlerblock 40 bei alternativen Ausführungsformen zumindest teilweise einen oder mehrere Luftströmungspfade teilen. Beispielsweise kann bei Ausführungsformen, bei denen das Fahrzeugantriebsstrang-Kühlsystem 10 eine einzige variable Luftströmungsöffnung aufweist, ein einziger Luftströmungspfad von der variablen Luftströmungsöffnung ausgehen und sich sowohl durch den Hilfs-Kühlerblock 42 und den A/C-Kondensator 44 erstrecken.
-
Der primäre Kühlerblock 40 und der Hilfs-Kühlerblock 42 können als eine einzige, integrierte Einheit oder stattdessen als separate Strukturen gefertigt sein. In beiden Fällen ist der primäre Kühlerblock 40 derart konstruiert, dass er eine höhere Kühlungseffizienz als der Hilfs-Kühlerblock 42 aufweist. Beispielsweise kann der primäre Kühlerblock 40 relativ zu dem Hilfs-Kühlerblock 42 beispielsweise aufgrund einer erhöhten Anzahl von Kühlrippen und/oder einer erhöhten Größe der Kühlrippen eine größere kumulative Kühlungsfläche als der Hilfs-Kühlerblock 42 aufweisen. Eine nicht abschließende Liste anderer Faktoren, die variiert werden können, um die Kühlungseffizienz des primären Kühlerblocks 40 relativ zu derjenigen des Hilfs-Kühlerblocks 42 zu erhöhen, umfasst Veränderungen in der Gesamtgröße des Kühlerblocks, Veränderungen in den Eigenschaften (z.B. der Grö-ße, der Gestalt, der Anordnung, usw.) der Kühlmittel-Strömungskanäle, die in dem Kühlerblock vorgesehen sind, und Veränderungen in den Materialien, aus denen die Kühlerblöcke hergestellt sind.
-
Aufgrund seiner relativ hohen Kühlungseffizienz ist der primäre Kühlerblock 40 in der Lage, eine gegebene Wärmemenge relativ zu dem Hilfs-Kühlerblock 42 und herkömmlichen Kühlerblöcken des vorstehend beschriebenen Typs an ein verringertes Volumen der Luftströmung abzuführen. Infolgedessen ist die Auslasstemperatur des primären Kühlerblocks 40 (d.h. die Temperatur, bis zu welcher der Block 40 die Luftströmung konvektiv aufheizt) notwendigerweise höher als die Auslasstemperatur des Hilfs-Kühlerblocks 42 und herkömmlicher Kühler. Die Luftströmung, die durch den primären Kühlerblock 40 während des Betriebs des Antriebsstrang-Kühlsystems 10 aufgeheizt wird, kann folglich Temperaturen erreichen, die für eine Belüftung des Motorraums ungeeignet sind. Daher ist das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 bei einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildet, um die Luftströmung, die durch den primären Kühlerblock 40 ausgestoßen wird, um den Motorraum des Fahrzeug herumzuleiten; wie beispielsweise in 1 - 3 angegeben ist, kann ein Führungselement 56 stromabwärts des primären Kühlerblocks 40 positioniert sein, um die heiße Luft, die durch den Block 40 ausgestoßen wird, unter die Fahrzeugkarosserie, über die Kühlerhaube des Fahrzeugs oder zu den Seiten des Fahrzeugs zu leiten. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Luftströmung, die durch den Block 40 ausgestoßen wird, zu anderen Komponenten geleitet werden, die während des Betriebs des Fahrzeugs auf noch höhere Temperaturen aufgeheizt werden, wie beispielsweise die Fahrzeugbremsen.
-
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 1 - 3 dargestellte beispielhafte Ausführungsform umfasst der primäre Kühlerblock 40 einen Haupt-Kühlmitteleinlass 60, einen Haupt-Kühlmittelauslass 62 und einen inneren Kühlmittel-Strömungsdurchgang 58 (in 1 - 3 teilweise gestrichelt gezeigt). Der Hilfs-Kühlerblock 42 umfasst auf ähnliche Weise einen inneren Kühlmittel-Strömungsdurchgang 64, der mit dem Kühlmittel-Strömungsdurchgang 58 des primären Kühlerblocks 40 beispielsweise durch verbindende Rohrleitungen 65 fluidisch gekoppelt ist. Ein Kühlmittel-Absperrventil 66 ist zwischen den Kühlmittel-Strömungsdurchgang 58 und den Kühlmittel-Strömungsdurchgang 64 fluidisch dazwischengeschaltet und ermöglicht, dass die Strömung des Kühlmittelfluids von dem primären Kühlerblock 40 zu dem Hilfs-Kühlerblock 42 während des Betriebs des Antriebsstrang-Kühlsystems 10 geregelt wird. Spezieller befindet sich das Kühlmittel-Absperrventil 66 dann, wenn sich das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 in dem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus befindet (1), in einer geschlossenen Position, um eine Kühlmittelströmung von dem primären Kühlerblock 40 zu dem Hilfs-Kühlerblock 42 zu verhindern. Wenn das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 jedoch in einen Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität übergeht (2 und 3), öffnet das Absperrventil 66, um den Austausch von Kühlmittel zwischen den Kühlerblöcken 40 und 42 zu ermöglichen. Die Art und Weise, in der das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 von dem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus (1) in den Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität (2 und 3) übergeht, ist nachstehend im Detail beschrieben.
-
Das Fahrzeugantriebsstrang-Kühlsystem 10 umfasst ferner einen Controller 76, ein erstes Luftströmungsventil 68, das mit einem ersten Eingang des Controllers 76 funktional gekoppelt ist, und ein zweites Luftströmungsventil 70, das mit einem zweiten Eingang des Controllers 76 funktional gekoppelt ist. Das Luftströmungsventil 68 ist zwischen die variable Luftströmungsöffnung 16 und den A/C-Kondensator 44 fluidisch dazwischengeschaltet; das heißt, dass das Luftströmungsventil 68 stromabwärts der variablen Luftströmungsöffnung 16 (z.B. unmittelbar hinter dieser) und stromaufwärts des A/C-Kondensators 44 (z.B. unmittelbar vor diesen) positioniert ist. Auf ähnliche Weise ist das Luftströmungsventil 70 zwischen die variable Luftströmungsöffnung 18 und den Hilfs-Kühlerblock 42 fluidisch dazwischengeschaltet; das heißt, dass das Luftströmungsventil 70 stromabwärts der variablen Luftströmungsöffnung 18 (z.B. unmittelbar hinter dieser) und stromaufwärts des Hilfs-Kühlerblocks 42 (z.B. unmittelbar vor diesem) positioniert ist. Die Luftströmungsventile 68 und 70 können eine beliebige Form annehmen, die zum Modulieren der Luftströmung geeignet ist, die durch den A/C-Kondensator 44 bzw. den Hilfs-Kühlerblock 42 aufgenommen wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, und wie es generisch in 1 - 3 dargestellt ist, nehmen die Luftströmungsventile 68 und 70 jeweils die Form einer Ventilbaugruppe vom Verschlusstyp an (auch allgemein als eine „Ventilbaugruppe vom Lamellentyp“ oder, wenn gemeinsam auf die Verschlusselemente Bezug genommen wird, als „Lamellen“ bezeichnet).
-
Wie vorstehend angemerkt wurde, ist der Controller 76 mit den Luftströmungsventilen 68 und 70 und spezieller mit einem Ventilaktuator funktional gekoppelt, der in jedes Ventil 68 und 70 eingebunden ist (in 1 - 3 wegen der Klarheit nicht gezeigt). Während des Betriebs des Fahrzeugantriebsstrang-Kühlsystems 10 weist der Controller 76 das Luftströmungsventil 68 an, sich zumindest zwischen einer geschlossenen Position (1 und 2) und einer offenen Position (3) zu bewegen. Der Controller 76 weist das Luftströmungsventil 70 auf ähnliche Weise an, sich zumindest zwischen einer geschlossenen Position (1) und einer offenen Position (2 und 3) zu bewegen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Controller 76 die Luftströmungsventile 68 und 70 auch anweisen, sich zwischen mehreren Zwischenpositionen zu bewegen, um für eine noch genauere Regelung der Luftströmung zu dem A/C-Kondensator 44 bzw. zu dem Hilfs-Kühlerblock 42 zu sorgen; dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Der Controller 76 kann eine beliebige geeignete Anzahl von einzelnen Mikroprozessoren, Stromversorgungen, Speichereinrichtungen, Fahrzeugsteuereinheiten und anderen Standardkomponenten umfassen oder diesen zugeordnet sein, von denen in der Technik bekannt ist, dass sie geeignet sind, die Luftströmungsventile 68 und 70 anzuweisen, sich zumindest zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position auf diese Weise zu bewegen und andere Steuerfunktionen auszuführen, die nachstehend beschrieben sind. Darüber hinaus kann der Controller 76 eine beliebige Anzahl von Softwareprogrammen oder Anweisungen umfassen oder mit diesen zusammenwirken, die zum Ausführen der verschiedenen Verfahren, Prozessaufgaben, Berechnungen und der nachstehend beschriebenen Steuerfunktionen ausgestaltet sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nimmt der Controller 76 die Form einer Motorsteuereinheit an.
-
Der Controller 76 ist ausgebildet, um die Luftströmungsventile 68 und 70 anzuweisen, sich von der geschlossenen Position, in der sich jedes Ventil normalerweise befindet, zu einer offenen Position zu bewegen, wenn eine Wärmelast, die in dem Antriebsstrang-Kühlsystem 10 vorhanden ist, über einen vorbestimmten Schwellenwert zunimmt. Um dem Controller 76 zu ermöglichen, die Wärmelast zu überwachen, die in dem Antriebsstrang-Kühlsystem 10 vorhanden ist, ist das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 ferner mit einem oder mehreren Antriebsstrangsensoren 80 ausgestattet, die mit dem Controller 76 funktional gekoppelt sind und Parameter überwachen, welche die Wärmelast angeben, die in dem Kühlsystem 10 vorhanden ist. Die Antriebsstrangsensoren 80 umfassen üblicherweise zumindest einen Sensor, der einen Parameter überwacht, der die Motortemperatur angibt, und sie umfassen vorzugsweise einen Temperatursensor (z.B. einen Temperatursensor am oberen Tank des Kühlers), der die Motorkühlmitteltemperatur überwacht. Die Antriebsstrangsensoren 80 können auch einen Sensor umfassen, der die Temperatur und/oder den Druck des AC-Systems des Fahrzeugs überwacht; beispielsweise können die Antriebsstrangsensoren 80 einen A/C-Kopfdrucksensor umfassen, der den Kopfdruck des A/C-Systems des Fahrzeugs überwacht, um sicherzustellen, dass sich der Druck in dem A/C-System nicht Niveaus annähert, bei denen der A/C-Kompressor (nicht gezeigt) während der Kompression beschädigt werden könnte. Eine nicht abschließende Liste noch weiterer Sensoren, die von den Antriebsstrangsensoren 80 umfasst sein können, umfasst einen Umgebungstemperatursensor, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Turbolader-Temperatursensor und einen A/C-Aktivierungssensor.
-
Das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 arbeitet normalerweise in dem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus, der in 1 gezeigt ist. In dem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus wird eine Luftströmung durch die statische Luftströmungsöffnung 20 aufgenommen, und sie strömt über den primären Kühlerblock 40 (in 1 durch Pfeile 82 dargestellt). Im Gegensatz dazu ist die Luftströmung durch die variablen Luftströmungsöffnungen 16 und 18 und zu dem A/C-Kondensator 44 bzw. zu dem Hilfs-Kühlerblock 42 im Wesentlichen durch die Luftströmungsventile 68 und 70 blockiert, die sich jeweils in einer geschlossenen Position befinden. Wie ferner in 1 durch die Pfeile 84 angezeigt ist, zirkuliert eine Pumpe, wie beispielsweise eine durch den Motor angetriebene Zentrifugalpumpe, das Kühlmittel durch den primären Kühlerblock 40. Das Kühlmittel, das durch den Haupt-Kühlmitteleinlass 60 aufgenommen wird, wurde aufgeheizt, nachdem es durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs geleitet wurde (z.B. durch den Motorblock und den Zylinderkopf). Das aufgeheizte Kühlmittel strömt durch das innere Rohrsystem des primären Kühlerblocks 40, überträgt Wärme konduktiv auf die Kühlrippen, die in dem Kühlerblock 40 eingebunden sind, und verlässt den primären Kühlerblock 40 anschließend über den Haupt-Kühlmittelauslass 62 in einem gekühlten Zustand. Die Luftströmung, die durch die statische Luftströmungsöffnung 20 aufgenommen wird, kühlt die aufgeheizten Kühlrippen des Blocks 40 konvektiv, und sie wird anschließend durch das Führungselement 56 zu den Fahrzeugbremsen oder zur Umgebung geleitet. In dem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus befindet sich das Kühlmittel-Absperrventil 66 vorzugsweise in einer geschlossenen Position; dadurch wird verhindert, dass das Kühlmittel in dem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus durch den Hilfs-Kühlerblock 42 strömt.
-
Die Eigenschaften des Antriebsstrang-Kühlsystems 10 und insbesondere der Strömungsquerschnitt der statischen Luftströmungsöffnung 20 sowie der Effizienzfaktor des primären Kühlerblocks 40 werden vorzugsweise derart gewählt, dass der kraftstoffeffiziente Kühlungsmodus (1) eine ausreichende Kühlungskapazität liefert, um die Notwendigkeiten der Kühlung zu erfüllen, die erzeugt werden, wenn das Fahrzeug unter alltäglichen Einsatzbedingungen des vorstehend beschriebenen Typs arbeitet (z.B., wenn die Umgebungstemperatur niedrig oder moderat ist, wenn das Fahrzeug nur leicht beladen ist, usw.). Aufgrund der hohen Effizienz des primären Kühlerblocks 40 ist das Volumen der Luftströmung, das erforderlich ist, um den Block 40 konvektiv zu kühlen und dadurch die Notwendigkeiten der Wärmeabfuhr während solcher typischer Einsatzbedingungen zu erfüllen, signifikant kleiner als das Volumen der Luftströmung (z.B. ungefähr 1/4 von diesem), das erforderlich ist, um die Notwendigkeiten der Wärmeabfuhr zu erfüllen, die typischerweise unter extremen Einsatzbedingungen notwendig sind, wie nachstehend vollständiger beschrieben ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die statische Luftströmungsöffnung 20 ausgestaltet, um nur das Volumen der Luftströmung einzulassen, das erforderlich ist, um die Notwendigkeiten der Kühlung bei einem typischen Einsatz bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu erfüllen. Somit lässt das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 relativ zu herkömmlichen Antriebsstrang-Kühlsystemen ein signifikant verringertes Volumen der Luftströmung ein, wenn unter alltäglichen Einsatzbedingungen gearbeitet wird. Infolgedessen kann der Luftwidersand an dem Fahrzeug stark verringert werden, und die gesamte Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs kann verbessert werden. Die vorbestimmte Geschwindigkeit kann in Abhängigkeit von dem Gebiet variieren, in dem das mit dem Antriebsstrang-Kühlsystem 10 ausgestattete Fahrzeug verwendet wird; in den Vereinigten Staaten wird die vorbestimmte Geschwindigkeit vorzugsweise derart ausgewählt, dass sie bei einer üblichen Schnellstraßengeschwindigkeit liegt, wie beispielsweise bei 70 Meilen pro Stunde (112,65 km/h).
-
Wenn der kraftstoffeffiziente Kühlungsmodus (1) nicht ausreicht, um die Notwendigkeiten der Wärmedissipation zu erfüllen, die momentan erforderlich sind, geht das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 in einen Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität über. Insbesondere kann der Controller 76 Daten von den Antriebsstrangsensoren 80 empfangen, die angeben, dass eine zusätzliche Kühlung notwendig ist (z.B. aufgrund einer Überhitzung des Motors, wie sie durch eine Zunahme in der Kühlmitteltemperatur angegeben wird), und das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 anschließend in einen Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität bringen. Wenn das A/C-System des Fahrzeugs inaktiv ist, bringt der Controller 76 das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 in den Modus mit erhöhter Kühlungskapazität / mit ausgeschalteter Klimaanlage, der in 2 gezeigt ist; und wenn das A/C-System des Fahrzeugs aktiv ist, bringt der Controller 76 das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 in den Modus mit erhöhter Kühlungskapazität / mit eingeschalteter Klimaanlage, der in 3 gezeigt ist.
-
Um von dem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus (1) in den Modus mit erhöhter Kühlungskapazität / mit ausgeschalteter Klimaanlage (2) überzugehen, führt der Controller 76 die folgenden Funktionen aus. Zuerst weist der Controller 76 das Kühlmittel-Absperrventil 66 an, sich in eine offene Position zu bewegen, um dadurch den Austausch von Kühlmittel zwischen dem Hilfs-Kühlerblock 42 und dem primären Kühlerblock 40 zu ermöglichen. Als zweites weist der Controller 76 das Luftströmungsventil 70 an, sich in eine offene Position zu bewegen. Wie in 2 durch die Pfeile 86 angezeigt ist, ermöglicht das Öffnen des Luftströmungsventils 70, dass Luft durch die variable Luftströmungsöffnung 18 und über den Hilfs-Kühlerblock 42 strömt, um dadurch den Kühlerblock 42 und das durch diesen geleitete Kühlmittel zu kühlen. Auf diese Weise wird der Hilfs-Kühlerblock 42 effektiv aktiviert, und er liefert eine zusätzliche konvektive Kühlung des zirkulierenden Kühlmittelfluids, um die zusätzlichen Anforderungen der Wärmeabfuhr zu erfüllen, die an das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 gestellt werden. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Controller 76 auch den Ventilator 46 einschalten, wenn das Antriebsstrang-Kühlsystem 10 zuerst in den Modus mit erhöhter Kühlungskapazität / mit ausgeschalteter Klimaanlage (2) eintritt, um eine zusätzliche Luftströmung über den Hilfs-Kühlerblock 42 zu erzwingen und die gesamte Kühlungskapazität weiter zu erhöhen. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Controller 76 den Ventilator 46 nicht einschalten, bis zusätzliche Kriterien erfüllt sind (z.B. wenn die Antriebsstrangsensoren 80 angeben, dass eine weitere Kühlungskapazität erforderlich ist); und bei noch weiteren Ausführungsformen kann der Ventilator 46 durch einen temperaturbetätigten Schalter unabhängig gesteuert werden. Nachdem sie durch den Hilfs-Kühlerblock 42 aufgeheizt ist, kann die Luftströmung, die durch den Block 42 ausgestoßen wird, anschließend für eine zusätzliche konvektive Kühlung in den Motorraum geleitet werden.
-
Um von dem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus, der in 1 gezeigt ist, in den Modus mit erhöhter Kühlungskapazität / mit eingeschalteter Klimaanlage, der in 3 gezeigt ist, überzugehen, führt der Controller 76 die Funktionen aus, die vorstehend in Verbindung mit dem Modus mit erhöhter Kühlungskapazität / mit ausgeschalteter Klimaanlage, der in 2 gezeigt ist, beschrieben sind; d.h., der Controller 76 weist das Kühlmittel-Absperrventil 66 an, sich in eine offene Position zu bewegen, er weist das Luftströmungsventil 70 an, sich in eine offene Position zu bewegen, und er schaltet möglicherweise den Ventilator 46 ein. Wie in 3 durch die Pfeile 88 angezeigt ist, weist der Controller 76 zusätzlich das Luftströmungsventil 68 an, sich in eine offene Position zu bewegen, und eine Luftströmung durch die variable Luftströmungsöffnung 16 und zu dem A/C-Kondensator 44 zu ermöglichen. Nun wird auch ein Kältemittel durch den A/C-Kondensator 44 zirkuliert (in 3 durch die Pfeile 90 angezeigt). Dadurch wird der A/C-Kondensator 44 in dem Modus mit erhöhter Kühlungskapazität / mit eingeschalteter Klimaanlage, der in 3 gezeigt ist, effektiv aktiviert, und er kühlt nun das Kältemittel, das durch diesen hindurchströmt, um einen korrekten Betrieb des A/C-Systems des Fahrzeugs zu ermöglichen. Genauso wie die Luftströmung, die durch den Hilfs-Kühlerblock 42 aufgeheizt wird, kann die Luftströmung, die durch den A/C-Kondensator 44 aufgeheizt wird (d.h. die Luftströmung, die entlang des Luftströmungspfades 48 strömt), anschließend in den Motorraum des Fahrzeugs geleitet werden, um für eine weitere Kühlung in diesem zu sorgen.
-
Somit wurde eine verallgemeinerte beispielhafte Ausführungsform eines kraftstoffeffizienten Antriebsstrang-Kühlsystems und eines Kühlermoduls geschaffen, die zur Verwendung in einem Fahrzeug geeignet sind. Insbesondere arbeitet das vorstehend beschriebene beispielhafte Antriebsstrang-Kühlsystem normalerweise in einem kraftstoffeffizienten Modus, in dem ein verringertes Basisvolumen der Luftströmung durch die Vorderseite des Fahrzeugs aufgenommen wird, um den Luftwiderstand an dem Fahrzeug zu verringern, während die Kühlungsanforderungen gleichermaßen erfüllt werden, die für einen normalen oder „alltäglichen“ Einsatz charakteristisch sind. Ferner geht das Antriebsstrang-Kühlsystem bei der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform in zumindest einen Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität über, um für eine zusätzliche Kühlung zu sorgen, wenn die Notwendigkeiten der Wärmeabfuhr des Fahrzeugs zunehmen, wie es beispielsweise durch einen oder mehrere Antriebsstrangsensoren angegeben wird, die an Bord des Fahrzeugs verwendet werden. Als einen weiteren Vorteil können die Ausführungsformen des vorstehend beschriebenen Antriebsstrang-Kühlsystems auch die Schleifen zum schnellen Aufwärmen überflüssig machen, die üblicherweise durch herkömmliche Antriebsstrang-Kühlsysteme verwendet werden, um den Fahrzeugmotor bei einem Start aufzuwärmen. Wieder auf 1 - 3 Bezug nehmend, wärmt sich das Motorkühlmittel (und möglicherweise andere Fluide), das durch den primären Kühlerblock 40 zirkuliert, bei einem Motorstart aufgrund der verringerten thermischen Masse und der erhöhten Effizienz des primären Kühlerblocks 40 im Vergleich zu herkömmlichen Kühlerblöcken relativ schnell auf. Infolgedessen kann ein Fahrzeug, das mit dem Antriebsstrang-Kühlsystem 10 ausgestattet ist, die Vorteile eines effizienten Aufwärmens des Motors erreichen, einschließlich einer Verbesserung der Motoreffizienz und einer Verringerung der Emissionen, ohne dass das zusätzliche Rohrsystem und andere Komponenten erforderlich sind, die typischerweise durch die Schleifen zum schnellen Aufwärmen verwendet werden.
-
6 und 7 sind verallgemeinerte Querschnittsansichten eines Antriebsstrang-Kühlsystems 100 in einem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus bzw. in einem Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. Das Fahrzeugantriebsstrang-Kühlsystem 100 wird an Bord eines Fahrzeugs verwendet und umfasst eine vordere Blendenstruktur 102 mit einem inneren Hohlraum 108 und einem Lufteinlass 101, der sich in eine statische Luftströmungsöffnung 104 und in eine variable Luftströmungsöffnung 106 verzweigt. Das Antriebsstrangsystem 100 umfasst einen A/C-Kondensator 110, einen primären Kühlerblock 112, einen Hilfs-Kühlerblock 114 und einen Ventilator 116. Bei diesem speziellen Beispiel sind der primäre Kühlerblock 112 und der Hilfs-Kühlerblock 114 integriert als eine einzige Einheit gebildet, die stromabwärts des A/C-Kondensators 110 angeordnet ist (z.B. unmittelbar hinter diesem). Wie es zuvor der Fall war, ist der primäre Kühlerblock 112 ausgestaltet, um eine höhere Kühlungseffizienz als der Hilfs-Kühlerblock 114 aufzuweisen. Der Ventilator 116 ist in dem inneren Hohlraum 108 stromabwärts des Hilfs-Kühlerblocks 114 angebracht. Der Ventilator 116 ist somit mit dem Hilfs-Kühlerblock 114 in Reihe und mit dem primären Kühlerblock 112 parallel fluidisch gekoppelt. Eine oder mehrere innere Wände 118 und möglicherweise andere Strukturelemente (z.B. Dichtungen) trennen den inneren Hohlraum 108 in zwei Luftströmungspfade, nämlich einen ersten Luftströmungspfad 120 und einen zweiten Luftströmungspfad 122. Wie in 6 und 7 angezeigt ist, ist ein oberer Abschnitt des A/C-Kondensators 110 und des primären Kühlerblocks 112 in dem Luftströmungspfad 120 und im Wesentlichen außerhalb des Luftströmungspfades 122 positioniert, während ein unterer Abschnitt des A/C-Kondensators 110 und des Hilfs-Kühlerblocks 114 sowie der Ventilator 116 in dem Luftströmungspfad 122 und im Wesentlichen außerhalb des Luftströmungspfades 120 positioniert sind.
-
Das Antriebsstrang-Kühlsystem 100 umfasst ferner ein Luftströmungsventil 124, wie beispielsweise eine Ventilbaugruppe vom Verschlusstyp. Das Luftströmungsventil 124 ist in dem zweiten Luftströmungspfad 122 stromaufwärts des A/C-Kondensators 110, des Hilfs-Kühlerblocks 114 und des Ventilators 116 positioniert. Das Ventil 124 ist zwischen einer geschlossenen Position (6) und einer offenen Position (7) bewegbar, wobei das Ventil 124 eine Luftströmung zu dem unteren Abschnitt des A/C-Kondensators 110 und des Hilfs-Kühlerblocks 114 sowie zu dem Ventilator 116 verhindert. Wie in 6 und 7 durch die Pfeile 126 angezeigt ist, wird eine Luftströmung entlang des Luftströmungspfades 120 und durch die statische Luftströmungsöffnung 104, durch den oberen Abschnitt des A/C-Kondensators 110 und durch den primären Kühlerblock 112 sowohl in dem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus (6) als auch in dem Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität (7) zugelassen. Das Antriebsstrang-Kühlsystem 100 ist vorzugsweise konstruiert (z.B. mittels des Strömungsquerschnitts der statischen Luftströmungsöffnung 104 und der Kühlungseffizienz des primären Kühlerblocks 112), um die typischen Kühlungsanforderungen des Host-Fahrzeugs zu erfüllen. Unter der Voraussetzung der erhöhten Effizienz des primären Kühlerblocks 112 ist insbesondere weniger Luft erforderlich, um die Wärme zu dissipieren, die durch das Kühlmittelfluid aufgenommen wird, das durch den Block 112 zirkuliert wird. Infolgedessen kann der Strömungsquerschnitt der statischen Luftströmungsöffnung 104 bei der Konstruktion verringert werden, der Luftwiderstand an dem Fahrzeug kann verringert werden, und die gesamte Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs kann erhöht werden, wenn das Antriebsstrang-Kühlsystem in dem kraftstoffeffizienten Modus arbeitet (6). Aufgrund seiner erhöhten Effizienz kann der primäre Kühlerblock 112 die Luftströmung jedoch bis zu einer Temperatur aufheizen, die zur Belüftung des Motorraums ungeeignet ist. Wie in 6 und 7 angezeigt ist, kann die Luftströmung, die durch den primären Kühlerblock 112 aufgeheizt wird, daher durch eine Entlüftung 128 über die Kühlerhaube ausgestoßen werden. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Luftströmung, die durch den primären Kühlerblock 112 aufgeheizt wird, auf andere Weisen in die Umgebung geleitet werden (z.B. durch eine Entlüftung unter dem Fahrzeug hindurch) oder zu den Fahrzeugbremsen geführt werden, um für eine zusätzliche Kühlung an diesen zu sorgen.
-
Wenn eine zusätzliche Kühlungskapazität erforderlich ist, geht das Antriebsstrang-Kühlsystem 100 in den Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität über, der in 7 gezeigt ist. Insbesondere weist ein Controller (nicht gezeigt) das Luftströmungsventil 124 an, sich in eine offene Position zu bewegen (7), und es wird folglich eine Luftströmung durch den unteren Abschnitt des A/C-Kondensators 110, durch den Hilfs-Kühlerblock 114 und durch den Ventilator 116 ermöglicht (in 7 durch die Pfeile 130 angezeigt). Wenn es nicht bereits durch den Block 114 zirkuliert wird, wird ein Kühlmittel nun durch den Hilfs-Kühlerblock 114 zirkuliert. Der Hilfs-Kühlerblock 114 sorgt daher für eine zusätzliche Kühlung des zirkulierten Kühlmittelfluids, um erhöhte Anforderungen der Wärmeabfuhr zu erfüllen, die an das Antriebsstrang-Kühlsystem 100 gestellt werden. Der Ventilator 116 kann ebenso eingeschaltet werden, wenn das Antriebsstrang-Kühlsystem 100 erstmalig in den Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität übergeht (7), oder zu einem späteren Zeitpunkt, um die Rate der Luftströmung über den Hilfs-Kühlerblock 114 zu erhöhen und dadurch die konvektive Kühlung durch diesen zu vergrößern. Die Luftströmung, die durch den Hilfs-Kühlerblock 114 aufgeheizt wird, kann anschließend in den Motorraum geleitet werden, um für eine zusätzliche konvektive Kühlung zu sorgen, wie zuvor beschrieben wurde.
-
Somit wurden mehrere beispielhafte Ausführungsformen eines kraftstoffeffizienten Antriebsstrang-Kühlsystems beschrieben, das zumindest ein Luftströmungsventil aufweist. Obgleich das Luftströmungsventil (oder die Luftströmungsventile) in den vorstehend beschriebenen Beispielen derart beschrieben wurde bzw. wurden, dass es bzw. sie zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position bewegbar ist bzw. sind, wird hervorgehoben, dass das Luftströmungsventil (oder die Luftströmungsventile) zwischen mehreren Zwischenpositionen bewegbar sein kann bzw. können, um die Luftströmung zu modulieren, die durch einen oder mehrere Hilfs-Kühlerblöcke, A/C-Kondensatoren oder andere Wärmetauscher aufgenommen wird. Zusätzlich können das Volumen der Luftströmung, dem solche Komponenten ausgesetzt sind, die durch dieses gelieferte Wärmedissipation und der Luftwiderstand, der auf das Fahrzeug ausgeübt wird, ebenso beeinflusst werden, indem die Zeitdauer gesteuert wird, während der das Luftströmungsventil (oder die Luftströmungsventile) in einer offenen Position bleibt bzw. bleiben. Obgleich die vorstehend beschriebenen beispielhaften Antriebsstrang-Kühlsysteme in einer speziellen Anzahl von Kühlungsmodi betreibbar waren (z.B. in zwei bis drei Kühlungsmodi) und eine bestimmte Anzahl von Luftströmungspfaden umfassten (z.B. zwei bis drei Luftströmungspfade), können zusätzliche Ausführungsformen des Antriebsstrang-Kühlsystems in einer größeren Anzahl von Kühlungsmodi betreibbar sein, und sie können eine beliebige geeignete Anzahl von Luftströmungspfaden aufweisen.
-
Obgleich zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, ist einzusehen, dass eine enorme Anzahl von Abwandlungen existiert. Es ist auch einzusehen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Ausbildung der Erfindung in keiner Weise einschränken sollen. Stattdessen wird die vorstehende ausführliche Beschreibung Fachleuten einen bequemen Fahrplan liefern, um eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung zu implementieren. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und der Anordnung der Elemente, die in einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben sind, ausgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist. Numerische Ausdrücke, wie beispielsweise „erster“, „zweiter“ und „dritter“, wurden in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung verwendet, um eine Reihenfolge der Einführung ähnlicher Elemente oder Einrichtungen anzugeben. Solche Ausdrücke können auch in den nachfolgenden Ansprüchen verwendet werden, um die Reihenfolge der Einführung ähnlicher Elemente oder Einrichtungen widerzuspiegeln. Da die Reihenfolge der Einführung ähnlicher Elemente oder Einrichtungen jedoch zwischen der ausführlichen Beschreibung und den Ansprüchen variieren kann, kann dies auch für die Verwendung solcher numerischer Ausdrücke gelten.
-
Ein Antriebsstrang-Kühlsystem kann umfassen: einen ersten Luftströmungspfad; einen zweiten Luftströmungspfad; einen primären Kühlerblock, der in dem ersten Luftströmungspfad und im Wesentlichen außerhalb des zweiten Luftströmungspfades positioniert ist; und einen Hilfs-Kühlerblock, der in dem zweiten Luftströmungspfad und im Wesentlichen außerhalb des ersten Luftströmungspfades positioniert ist, wobei die Kühlungseffizienz des primären Kühlerblocks größer als die Kühlungseffizienz des Hilfs-Kühlerblocks ist und wobei das Antriebsstrang-Kühlsystem insbesondere in einem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus und in zumindest einem Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität betreibbar ist und das Antriebsstrang-Kühlsystem ferner ein Luftströmungsventil umfasst, das in dem zweiten Luftströmungspfad stromaufwärts des Hilfs-Kühlerblocks positioniert ist, wobei sich das Luftströmungsventil befindet: (i) in einer geschlossenen Position, um eine Luftströmung zu dem Hilfs-Kühlerblock in dem kraftstoffeffizienten Kühlungsmodus im Wesentlichen zu blockieren, und (ii) in einer offenen Position, um die Luftströmung zu dem Hilfs-Kühlerblock in dem Kühlungsmodus mit erhöhter Kapazität im Wesentlichen zuzulassen, und/oder wobei das Antriebsstrang-Kühlsystem ausgebildet ist, um an Bord eines Fahrzeugs mit einem Motorraum verwendet zu werden, und wobei das Antriebsstrang-Kühlsystem ausgebildet ist, um eine Luftströmung, die durch den primären Kühlerblock aufgeheizt wird, um den Motorraum herumzuleiten und um eine Luftströmung, die durch den Hilfs-Kühlerblock aufgeheizt wird, in den Motorraum zu leiten.
