DE102020123241A1

DE102020123241A1 - Durchgängige kühlbaugruppe

Info

Publication number: DE102020123241A1
Application number: DE102020123241.1A
Authority: DE
Inventors: Keith Weston; Matthew Arthur Titus; Trenton Lee Mcmillion; Ryan Orourke; Joshua Walters
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2021-03-11
Also published as: CN112477586A; US11602985B2; US20210070131A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt eine durchgängige Kühlbaugruppe bereit. Es werden Verfahren und Systeme für eine Kühlbaugruppe für ein Fahrzeug bereitgestellt. In einem Beispiel kann die Kühlbaugruppe ein nicht rechteckiger Kühler sein, der in einem vorderen Ende des Fahrzeugs positioniert ist, mit einem Einlasskanal, der mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig ist und stromaufwärts des nicht rechteckigen Kühlers angeordnet ist, und einem Auslasskanal, der ebenfalls mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig ist und stromabwärts des nicht rechteckigen Kühlers angeordnet ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Kühlen von Fahrzeugkomponenten.
Allgemeiner Stand der Technik
Ein Fahrzeug kann mehrere Wärmetauscherbaugruppen aufweisen, die an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs positioniert sind, um eine Temperatur von Fahrzeugkomponenten zu reduzieren. Zum Beispiel können die Wärmetauscherbaugruppen eine Vielzahl von Kühlergrills beinhalten, die entlang eines vorderen Endes des Fahrzeugs angeordnet sind, um einen Luftstrom durch und um das Fahrzeug herum zu leiten. Die Vielzahl von Kühlergrills kann dazu positioniert sein, auf spezifische Fahrzeugkomponenten, wie etwa einen Motor, Bremsen, ein Getriebe, Differentiale usw., abzuzielen, wobei jeder Kühlergrill der Vielzahl von Kühlergrills einströmende Luft dazu leitet, über einen Wärmetauscher zu strömen, der stromabwärts von jedem Kühlergrill und stromaufwärts einer Fahrzeugkomponente positioniert ist. Die eintretende Luft wird somit über einen Wärmeaustausch mit den Wärmetauschern gekühlt und nimmt wiederum Wärme von der stromabwärtigen Fahrzeugkomponente auf, wenn die Luft die Komponente berührt, wodurch eine Temperatur der Fahrzeugkomponente reduziert und ihre Nutzungsdauer verlängert wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel können die Wärmetauscher durch Kanäle an die Vielzahl von Kühlergrills und an die Fahrzeugkomponenten gekoppelt und durch Halterungen an Ort und Stelle gesichert sein, was die Komplexität, das Gewicht und die Kosten der Wärmetauscherbaugruppen erhöht. Darüber hinaus kann eine rechteckige Form der Wärmetauscher, wie sie von herkömmlichen Herstellungsverfahren gefordert wird, zu einer schlechten Kühleffizienz führen. Zusätzlich können Kühlergrillgeometrien, die dazu konfiguriert sind, die rechteckigen Wärmetauscher unterzubringen, ein Ausmaß an Widerstand und Auftrieb, das dem Fahrzeug auferlegt wird, erhöhen.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme zumindest teilweise durch ein Kühlsystem angegangen werden, das einen nicht rechteckigen Kühler umfasst, der in einem vorderen Ende des Fahrzeugs positioniert ist, einen Einlasskanal, der mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig ist und stromaufwärts des nicht rechteckigen Kühlers angeordnet ist, und einen Auslasskanal, der ebenfalls mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig ist und stromabwärts des nicht rechteckigen Kühlers angeordnet ist, wobei der nicht rechteckige Kühler, der Einlasskanal und der Auslasskanal eine durchgängige monolithische Struktur bilden. Auf diese Weise kann eine Anzahl von einzelnen Komponenten des Kühlsystems reduziert werden, wodurch die Baugruppe vereinfacht wird und ermöglicht wird, dass eine Geometrie der Wärmetauscherbaugruppe angepasst werden kann, um die Kühleffizienz zu verbessern.
Als ein Beispiel kann das Kühlsystem eine Kühlbaugruppe beinhalten, die als eine einzelne, monolithische, durchgängige Komponente ausgebildet ist. Die Kühlbaugruppe kann einen Kühlergrill, einen Einlasskanal, einen Wärmetauscher und einen Auslasskanal beinhalten, die zu einer Einheit zusammengefasst und über additive Herstellung hergestellt sind. Eine Geometrie der Kühlbaugruppe kann leicht an Einschränkungen angepasst werden, die durch den Bauraum innerhalb des Fahrzeugs, eine Form der zu kühlenden Fahrzeugkomponente oder einen Luftströmungsweg innerhalb eines spezifischen Bereichs des Fahrzeugs auferlegt sind. Infolgedessen können die mit der Herstellung, dem Testen und der Montage verbundenen Kosten verringert werden, während das Kühlen der Fahrzeugkomponenten erhöht wird.
Es sollte sich verstehen, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugkühlsystems.
2 zeigt ein Beispiel eines vorderen Endes eines Fahrzeugs, in dem eine durchgängige Kühlbaugruppe angeordnet sein kann.
3 zeigt ein erstes, schematisches Beispiel einer durchgängigen Kühlbaugruppe aus einer perspektivischen Ansicht.
4 zeigt einen Querschnitt der durchgängigen Kühlbaugruppe aus 3.
5 zeigt ein zweites Beispiel einer durchgängigen Kühlbaugruppe aus einer ersten Ansicht.
6 zeigt das zweite Beispiel der durchgängigen Kühlbaugruppe aus einer zweiten Ansicht.
7 zeigt das zweite Beispiel der durchgängigen Kühlbaugruppe aus einer dritten Ansicht.
8 zeigt Beispiele für nicht rechteckige Geometrien, die von einem Kühler einer durchgängigen Kühlbaugruppe übernommen werden können.
2 und 5-7 sind ungefähr maßstabsgetreu gezeigt.

Detaillierte Beschreibung
Die nachstehende Beschreibung betrifft eine Kühlbaugruppe für ein Fahrzeug. Das Kühlen von Fahrzeugkomponenten über Wärmetauscher kann eine Nutzungsdauer der Komponenten verlängern, wodurch die mit der Wartung und dem Austausch von Teilen verbundenen Kosten reduziert werden. Zum Beispiel kann ein Wärmetauscher oder Kühler in einem vorderen Ende eines Fahrzeugs angeordnet sein, um einen Fahrzeugmotor zu kühlen. Ein Beispiel für ein Fahrzeugkühlsystem ist in 1 abgebildet, einschließlich eines Kühlers, der sich auf einen Wärmeaustausch mit Umgebungsluft stützt, um den Motor des Fahrzeugs zu kühlen. Wärmetauscher können an verschiedenen Stellen an dem Fahrzeug angeordnet sein, einschließlich entlang einer Frontverkleidung des Fahrzeugs, wie in 2 gezeigt. Um eine Leistung des Wärmetauschers zu verbessern und eine Komplexität einer Kühlbaugruppe, die den Wärmetauscher beinhaltet, zu reduzieren, kann die Kühlbaugruppe als eine einzige durchgängige Einheit ausgebildet sein. Eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für eine durchgängige Kühlbaugruppe ist in 3 und 4 veranschaulicht, die das Positionieren von Kühlbaugruppenkomponenten innerhalb der Einheit veranschaulicht. Ein zweites Beispiel der Kühlbaugruppe ist in Bezug auf eine Radlaufschale eines Fahrzeugs in 5-7 beschrieben. In einem Beispiel kann die Kühlbaugruppe über additive Herstellung gefertigt sein, wodurch die Produktionskosten der durchgängigen Kühlbaugruppe reduziert werden. Die Fertigung der Kühlbaugruppe durch additive Herstellung kann ermöglichen, dass der Wärmetauscher der Kühlbaugruppe eine Vielzahl von Geometrien aufweist, die von einer herkömmlichen rechteckigen Form abweichen. Beispiele für derartige Geometrien sind in 8 gezeigt.
Die 2-7 stellen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten dar. Falls sie als im direkten Kontakt miteinander oder direkt aneinandergekoppelt gezeigt sind, können derartige Elemente in mindestens einem Beispiel als in direktem Kontakt miteinander bzw. direkt aneinandergekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander anliegend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander anliegend bzw. zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in flächenteilendem Kontakt zueinander liegen, als in flächenteilendem Kontakt bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich dazwischen nur ein Zwischenraum befindet und keine anderen Komponenten, in mindestens einem Beispiel derart bezeichnet werden. Als noch ein anderes Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten zueinander oder an der linken/rechten Seite voneinander gezeigt werden, in Bezug aufeinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, kann sich Oberteil/Unterteil, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und verwendet werden, um die Positionierung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Demnach sind in einem Beispiel Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, vertikal über den anderen Elementen positioniert. In einem anderen Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die einander schneidend gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel als einander schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
Der Betrieb eines Fahrzeugs über längere Zeiträume oder bei hohen Geschwindigkeiten kann zu einer Erwärmung von Fahrzeugkomponenten führen. Zum Beispiel können ein Motor, ein Getriebe, Bremsen, Differentiale usw. während des Fahrzeugbetriebs hohen Temperaturen ausgesetzt sein, insbesondere bei Leistungsfahrzeugen. Um die Erwärmung zu mindern und die thermische Beeinträchtigung der Komponenten zu reduzieren, können Wärmetauscher oder Kühler in dem Fahrzeug angeordnet sein, um einen Stauluftstrom über die Zielkomponenten zu leiten, wodurch die Zielkomponenten gekühlt werden, während das Fahrzeug gefahren wird. Zum Beispiel kann ein vorderes Ende des Fahrzeugs eine Vielzahl von Kühlergrills beinhalten, die entlang einer Frontverkleidung und einer Motorhaube des Fahrzeugs positioniert sind und Ansaugluft zu Kühlern leiten, die stromabwärts von den Kühlergrills angeordnet und durch Kanäle an die Kühlergrills gekoppelt sind.
Als ein Beispiel kann ein Wärmetauscher ein Heizkörper sein, der in einem Motorkühlsystem beinhaltet ist. Ein Kühlmittel kann durch das Kühlsystem von dem Motor zu dem Kühler zirkuliert werden, wobei auf Luft zurückgegriffen wird, die über die Oberfläche des Kühlers strömt, um Wärme von dem Kühlmittel zu absorbieren. Das gekühlte Kühlmittel kehrt zum Motor zurück, um Wärme von dem Motor zu absorbieren. Ein Beispiel eines Motors, der mit einem Heizkörper ausgelegt ist, ist in 1 gezeigt.
1 ist eine schematische Abbildung einer beispielhaften Ausführungsform eines Fahrzeugkühlsystems 100 in einem Kraftfahrzeug 102. Das Fahrzeug 102 weist Räder 106, eine Fahrgastzelle 104 und einen Motorraum 103 auf. In dem Motorraum 103 können verschiedene Motorraumkomponenten unter der Motorhaube (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs 102 untergebracht sein. Zum Beispiel kann in dem Motorraum 103 eine Brennkraftmaschine 10 untergebracht sein. Die Brennkraftmaschine 10 weist eine Brennkammer auf, die Ansaugluft über einen Ansaugkanal 44 aufnehmen kann und Verbrennungsgase über einen Abgaskanal 48 ausstoßen kann. In einem Beispiel kann der Ansaugkanal 44 als Staulufteinlass konfiguriert sein, wobei der durch die Bewegung des Fahrzeugs 102 erzeugte Staudruck verwendet werden kann, um einen statischen Luftdruck im Inneren des Ansaugkrümmers des Motors zu erhöhen. Dadurch könnte demzufolge ein größerer Luftmassestrom durch den Motor ermöglicht werden, wodurch die Motorleistung erhöht wird. Bei dem Fahrzeug 102, wie hierin veranschaulicht und beschrieben, kann es sich neben anderen Fahrzeugarten um ein Straßenfahrzeug handeln. Wenngleich die beispielhaften Anwendungen des Motors 10 in Bezug auf das Fahrzeug 102 beschrieben werden, versteht es sich, dass verschiedene Arten von Motoren und Fahrzeugantriebssystemen verwendet werden können, einschließlich Personenkraftwagen, Trucks usw.
In einigen Beispielen kann es sich bei dem Fahrzeug 102 um ein Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV) handeln, bei welchem einem oder mehreren Rädern 106 mehrere Drehmomentquellen zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen kann das Fahrzeug 102 ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor oder ein Elektrofahrzeug nur mit (einer) elektrischen Maschine(n) sein. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 102 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Elektromotor/Generator handeln. Eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 106 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingerückt sind. In dem abgebildeten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen dem Motor 10 (z. B. zwischen der Kurbelwelle des Motors 10) und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Eine Steuerung 12 kann ein Signal an ein Betätigungselement einer jeweiligen Kupplung 56 senden, um die Kupplung ein- oder auszurücken, um so die Kurbelwelle mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln.
Der Antriebsstrang kann auf verschiedenartig konfiguriert sein, darunter als ein Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug. In Ausführungsformen als Elektrofahrzeug kann eine Systembatterie 58 eine Traktionsbatterie sein, die elektrische Leistung an die elektrische Maschine 52 abgibt, um den Fahrzeugrädern 106 Drehmoment bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 52 zudem als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Laden der Systembatterie 58 bereitzustellen. Es versteht sich, dass die Systembatterie 58 in anderen Ausführungsformen, einschließlich Ausführungsformen als Nicht-Elektrofahrzeug, eine typische Anlasser-, Licht- und Zündungsbatterie (starting, lighting, ignition battery - SLI-Batterie) sein kann, die an eine Lichtmaschine 72 gekoppelt ist.
Der Motorraum 103 kann ferner ein Kühlsystem 100 beinhalten, das einen integrierten Heizkörper 80 und einen Kondensator 88 beinhaltet. Der Kondensator 88 kann ferner an ein Klimatisierungs-(air conditioning - AC-)System (nicht gezeigt) gekoppelt sein. Das Kühlmittel wird durch die Brennkraftmaschine 10 zirkuliert, um Abwärme zu absorbieren, und verteilt das erwärmte Kühlmittel über Kühlmittelleitungen 82 bzw. 84 auf den Heizkörper 80 und/oder einen Heizkern 55. In einem Beispiel kann das Kühlsystem 100, wie abgebildet, an den Motor 10 gekoppelt sein und kann Motorkühlmittel von dem Motor 10 über eine von dem Motor angetriebene Wasserpumpe 86 zu dem Heizkörper 80 und über die Kühlmittelleitung 82 zurück zu dem Motor 10 zirkulieren. Die von dem Motor angetriebene Wasserpumpe 86 kann über einen Frontend-Nebenaggregatantrieb (front end accessory drive - FEAD) 36 an den Motor gekoppelt sein und proportional zu der Motordrehzahl über einen Riemen, eine Kette usw. gedreht werden. Insbesondere kann die von dem Motor angetriebene Pumpe 86 Kühlmittel durch Kanäle in dem Motorblock, -kopf usw. zirkulieren, um Motorwärme zu absorbieren, die dann über den Kühler 80 an die Umgebungsluft übertragen wird. In einem Beispiel, in dem die von dem Motor angetriebene Wasserpumpe 86 eine Kreiselpumpe ist, kann der durch die Pumpe erzeugte Druck (und die dadurch entstandene Strömung) proportional zu der Kurbelwellendrehzahl sein, die in dem Beispiel aus 1 direkt proportional zur Motordrehzahl sein kann. Die Temperatur des Kühlmittels kann durch ein Thermostatventil 38 reguliert werden, das sich in der Kühlleitung 82 befindet und geschlossen gehalten werden kann, bis das Kühlmittel eine Schwellenwerttemperatur erreicht.
Kühlmittel kann, wie vorstehend beschrieben, durch die Kühlmittelleitung 82 und/oder durch die Kühlmittelleitung 84 zum Heizkern 55 strömen, wo die Wärme auf die Fahrgastzelle 104 übertragen werden kann, bevor das Kühlmittel zurück zum Motor 10 strömt. Das Kühlmittel kann zusätzlich durch eine Kühlmittelleitung 81 und durch eine oder mehrere von der elektrischen Maschine (z. B. dem Elektromotor) 52 und der Systembatterie 58 strömen, um Wärme von einer oder mehreren von der elektrischen Maschine 52 und der Systembatterie 58 zu absorbieren, insbesondere wenn das Fahrzeug 102 ein HEV oder ein Elektrofahrzeug ist. In einigen Beispielen kann die von dem Motor angetriebene Pumpe 86 betrieben werden, um das Kühlmittel jeweils durch die Kühlmittelleitungen 81, 82 bzw. 84 zu zirkulieren.
Darüber hinaus kann Kühlmittel durch verschiedene Wärmetauscher strömen, die stromaufwärts, z. B. relativ zu dem Luftstrom durch das Fahrzeug 102, wenn das Fahrzeug 102 vorwärtsfährt, von Fahrzeugkomponenten angeordnet sind, die während des Fahrzeugbetriebs hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Zum Beispiel können durchgängige Kühlbaugruppen 110 an einem vorderen Ende des Fahrzeugs 102 angeordnet sein. Die durchgängigen Kühlbaugruppen 110 können Kühlergrills beinhalten, die dem Kühlergrill 112 ähnlich sind und in einer Außenfläche des Fahrzeugs 102 angeordnet sind. In einem Beispiel sind die durchgängigen Kühlbaugruppen 110 stromaufwärts der Räder 106 (z. B. der Vorderräder 106) positioniert, um Stauluft durch Wärmetauscher zu leiten, die in den durchgängigen Kühlbaugruppen 110 beinhaltet sind. Die Wärmetauscher können über zusätzliche Kühlmittelleitungen 114 fluidisch an das Kühlsystem 100 gekoppelt sein. Die Luft wird durch Wärmeaustausch mit Kühlmittel gekühlt, das durch die Wärmetauscher der durchgängigen Kühlbaugruppen 110 strömt, und die gekühlte Luft absorbiert Wärme von Bremsmechanismen, die an den Rädern 106 umgesetzt sind. Beispiele für die durchgängigen Kühlbaugruppen 110 sind nachstehend unter Bezugnahme auf 3-7 beschrieben.
Ein oder mehrere Gebläse (nicht gezeigt) und Kühllüfter können in dem Kühlsystem 100 beinhaltet sein, um Luftstromunterstützung bereitzustellen und einen Kühlluftstrom durch die Motorraumkomponenten zu erhöhen. Zum Beispiel kann der Kühllüfter 91 betrieben werden, um kühlende Luftstromunterstützung durch den Heizkörper 80 bereitzustellen, wenn sich das Fahrzeug bewegt und der Motor läuft. Der Kühllüfter 91 kann an einen batteriebetriebenen Elektromotor 93 gekoppelt sein. Der Elektromotor 93 kann unter Verwendung von Leistung angetrieben werden, die der Systembatterie 58 entnommen wird. Der Kühllüfter 91 kann einen Kühlluftstrom durch eine Öffnung an der Fahrzeugfront 102 in den Motorraum 103 saugen, zum Beispiel durch den Kühlergrill 112. Ein derartiger Kühlluftstrom kann dann von dem Heizkörper 80, dem Kondensator 88 und anderen Motorraumkomponenten (z.B. Kraftstoffsystemkomponenten, Batterien usw.) verwendet werden, um den Motor und/oder das Getriebe kühl zu halten. Außerdem kann der Luftstrom dazu verwendet werden, Wärme aus der Klimaanlage des Fahrzeugs abzusondern, an die der Kondensator 88 gekoppelt ist. Darüber hinaus kann der Luftstrom verwendet werden, um die Leistung eines mit einem Turbolader oder Kompressor aufgeladenen Motors zu verbessern, der mit Zwischenkühlern ausgestattet ist, welche die Temperatur der Luft verringern, die in einen Ansaugkrümmer des Motors einströmt. Wenngleich diese Ausführungsform einen Kühllüfter abbildet, können andere Beispiele mehr als einen Kühllüfter verwenden.
Systemspannung aus der Systembatterie 58 kann zudem verwendet werden, um andere Fahrzeugkomponenten zu betreiben, wie etwa ein Unterhaltungssystem (Radio, Lautsprecher usw.), elektrische Heizgeräte, Elektromotoren für Windschutzscheibenwischer, eine Heckscheibenheizung und Scheinwerfer.
1 zeigt außerdem ein Steuersystem 14. Das Steuersystem 14 kann kommunikativ an verschiedene Komponenten des Motors 10 gekoppelt sein, um die hierin beschriebenen Steuerroutinen und -handlungen auszuführen. Zum Beispiel kann das Steuersystem 14, wie in 1 gezeigt, eine Steuerung 12 beinhalten. Die Steuerung 12 kann ein Mikrocomputer sein, der eine Mikroprozessoreinheit, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, Direktzugriffsspeicher, Keep-Alive-Speicher und einen Datenbus beinhaltet. Wie abgebildet, kann die Steuerung 12 Eingaben von einer Vielzahl von Sensoren 16 empfangen, zu denen Benutzereingaben und/oder -sensoren (wie etwa Getriebegangposition, Gaspedaleingabe, Bremseingabe, Getriebewählhebelposition, Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Motortemperatur, Umgebungstemperatur, Ansauglufttemperatur usw.), Kühlsystemsensoren (wie etwa Kühlmitteltemperatur, Gebläsedrehzahl, Fahrgastzellentemperatur, Umgebungsluftfeuchtigkeit usw.) und andere (wie etwa Hall-Effekt-Stromsensoren von der Lichtmaschine und der Batterie, ein Systemspannungsregler usw.) gehören können. Außerdem kann die Steuerung 12 mit verschiedenen Betätigungselementen 18 kommunizieren, zu denen Motorbetätigungselemente (wie etwa Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, eine elektronisch gesteuerte Ansaugluftdrosselklappe, Zündkerzen usw.), Kühlsystembetätigungselemente (wie etwa Elektromotorbetätigungselemente, Elektromotorschaltungsrelais usw.) und andere gehören können. Als ein Beispiel kann die Steuerung 12 ein Signal an ein Betätigungselement der Kupplung 56 senden, um die Kupplung ein- oder auszurücken, um so die Kurbelwelle des Motors 10 mit dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen. In einigen Beispielen kann das Speichermedium mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von dem Prozessor zur Durchführung der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie anderen Varianten, die vorweggenommen, aber nicht extra aufgeführt sind, ausgeführt werden können.
Wie vorstehend beschrieben, kann ein Luftstrom durch einen vorderen Endraum eines Fahrzeugs das Kühlen verschiedener Fahrzeugkomponenten unterstützen. Der Kühlluftstrom aus Luft, die das Fahrzeug umgibt, ob durch einen Kühllüfter, wie etwa den Kühllüfter 91 aus 1, verstärkt oder direkt zu Wärmetauschern geleitet, die stromaufwärts der Komponenten angeordnet sind, kann durch Kühlergrills geführt sein. Die Kühlergrills können in einem vorderen Ende des Fahrzeugs zusätzlich zu einem zentralen Kühlergrill benachbart zu einem Heizkörper angeordnet sein, wie etwa der Kühlergrill 112 und der Heizkörper 80 aus 1. Als ein Beispiel kann eine Frontverkleidung des Fahrzeugs eine Vielzahl von Kühlergrills aufweisen, um eine gewünschte Menge an Luftstrom durch den vorderen Endraum und unter eine Karosserie des Fahrzeugs zu erzeugen, wie in 2 abgebildet.
2 zeigt ein Beispiel eines Fahrzeugs 202 aus einer perspektivischen Ansicht 200, das ein nicht einschränkendes Beispiel des Fahrzeugs 102 aus 1 sein kann. Ein Satz von Referenzachsen 201 wird zum Vergleich zwischen Ansichten bereitgestellt, die eine y-Achse, eine x-Achse und eine z-Achse angeben. In einigen Beispielen kann die y-Achse parallel zu einer Schwerkraftrichtung sein. Das Fahrzeug 202 weist ein vorderes Ende 204 mit einer Vielzahl von Kühlergrills auf, die in Kühlbaugruppen des Fahrzeugs 202 beinhaltet sind. Die Kühlbaugruppen können ferner Wärmetauscher, Kanäle und Montageteile (in 2 nicht gezeigt) beinhalten. Zum Beispiel kann die Vielzahl von Kühlergrills einen ersten Kühlergrill 206, der in einer Motorhaube 208 des Fahrzeugs 202 angeordnet ist, einen zweiten Kühlergrill 210, der in einem zentralen Bereich einer Frontverkleidung 212 des Fahrzeugs 202 positioniert ist, und einen Satz von angeordneten Seitenkühlergrills 214 beinhalten, die auf jeder Seite des zweiten Kühlergrills 210 entlang der vorderen Verkleidung 212 angeordnet sind. Jeder Seitenkühlergrill des Satzes von Seitenkühlergrills 214 kann vor und stromaufwärts von Rädern 216 des Fahrzeugs 202 positioniert sein. Luft, die in den Satz von Seitenkühlergrills 214 eintritt, wie durch die Pfeile 218 angegeben, während sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, wie durch den Pfeil 220 angegeben, strömt durch Kanäle, die den Satz von Seitenkühlergrills 214 an die Wärmetauscher oder Kühler koppeln. Die Kühler können ein Kühlmittel durch Kühlkanäle der Kühler zirkulieren. Zum Beispiel können die Kühler an ein Motorkühlsystem des Fahrzeugs gekoppelt sein, wobei dasselbe Kühlmittel zwischen einem Motor und einem Heizkörper zirkuliert, um den Motor zu kühlen.
Das Kühlmittel kann Wärme aus der Luft absorbieren, die über Rippen der Kühler strömt, wobei sich die Kühlkanäle durch die Rippen erstrecken. Die Luft wird somit gekühlt, wenn sie durch den Kühler strömt und weiter durch Lüftungsöffnungen in Radlaufschalen strömt, die zwischen dem Satz von Seitenkühlergrills 214 und den Rädern 216 angeordnet sind. Beim Strömen durch die Lüftungsöffnungen strömt die Luft über die Räder 216, wodurch ermöglicht wird, dass die an die Räder 216 gekoppelten Bremsen gekühlt werden.
Der erste Kühlergrill 206 kann ähnlich durch einen Kanal an einen Kühler gekoppelt sein, um Luft über den Kühler zu kühlen, bevor die Luft mit einer anderen Fahrzeugkomponente, wie etwa einem Getriebe, in Kontakt kommt. Es versteht sich, dass andere Beispiele verschiedene Mengen von Kühlbaugruppen beinhalten können, die in verschiedenen Konfigurationen in dem Fahrzeug angeordnet sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Das Umsetzen eines Fahrzeugs mit den Kühlbaugruppen kann dabei helfen, Luftstrom zu den Kühlern und gekühlte Luft zu spezifischen Fahrzeugkomponenten zu leiten. Jedoch führt eine Integration der Vielzahl von Kühlergrills, der Kanäle und der Kühler sowie von Montageteilen, um die Kühler an dem Fahrzeug zu sichern, zu einer großen Anzahl von Einzelteilen, die die Kühlbaugruppen bilden. Herstellungskosten können aufgrund der Anzahl der Teile und der daraus resultierenden Komplexität der Kühlbaugruppen unerwünscht hoch sein. Außerdem kann das Einbauen einzelner Teile der Kühlbaugruppen kleine Abstände zwischen den Teilen einbringen. Zum Beispiel können kleine Zwischenräume zwischen einem Kühlergrill und einem Kanal und/oder zwischen dem Kanal und einem Kühler entlang von Fugen oder Nähten zwischen den Komponenten vorhanden sein. Die Zwischenräume ermöglichen, dass Luft von einer Kühlbaugruppe weggeleitet wird, wodurch eine Kühleffizienz der Kühlbaugruppe verringert wird.
Ein weiteres Problem beinhaltet eine Geometrie der Kühlbaugruppe. Die Verwendung herkömmlicher Herstellungstechniken zum Herstellen des Kühlers führt zu einer rechteckigen Form des Kühlers. Die rechteckige Form ist jedoch möglicherweise nicht gut an einen Bereich des Fahrzeugs angepasst, in dem der Kühler positioniert ist. Zusätzlich kann die rechteckige Geometrie zu Totzonen führen, wie etwa an Ecken des Kühlers, in denen der Luftstrom relativ zu einem zentralen Bereich des Kühlers reduziert ist. Eine Größe des Kühlers kann in einigen Fällen erhöht werden, um die Totzonen zu kompensieren, was bei Fahrzeugen mit wenig Spielraum im verfügbaren Bauraum nicht wünschenswert sein kann.
Darüber hinaus kann die rechteckige Form des Kühlers große Abmessungen des Kühlergrills erfordern, um die Abgabe eines ausreichenden Luftstroms sicherzustellen. Große Kühlergrills in einem vorderen Ende des Fahrzeugs können zu einem erhöhten Auftriebs- und Strömungswiderstandskoeffizienten führen, wenn sich das Fahrzeug bewegt, was die Fahrzeugleistung beeinträchtigt, insbesondere bei Rennfahrzeugen. Zusätzlich sind die Kühler nicht mit Kanälen an die stromabwärtige Fahrzeugkomponente gekoppelt, während die Kühlergrills durch Kanäle, die einen Luftstrom zu den Kühlern leiten, an die Kühler gekoppelt sein können. Somit kann das Strömen durch die Kühler leicht von der Fahrzeugkomponente weggeleitet werden, was eine Kühleffizienz der Kühlbaugruppe reduziert.
Die vorstehend beschriebenen Probleme können zumindest teilweise angegangen werden, indem eine Kühlbaugruppe als eine einzige durchgängige Einheit ohne Nähte hergestellt wird. Zum Beispiel können ein Kühlergrill, ein Einlasskanal, ein Kühler und ein Auslasskanal in die durchgängige Kühlbaugruppe sowie Halterungen zum Montieren der Kühlbaugruppe integriert sein. Die durchgängige Kühlbaugruppe kann durch einen Prozess der additiven Herstellung, wie etwa 3D-Druck, hergestellt sein. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren der einzelnen Teile der durchgängigen Kühlbaugruppe kann die additive Herstellung ermöglichen, dass die durchgängige Kühlbaugruppe mit glatten Wänden und weniger Fugen gebildet wird. Während des Herstellungsprozesses wird weniger Material verschwendet und die Produktionsarbeit ist vergleichsweise gering, was die Kosten reduziert. Des Weiteren kann das 3D-Drucken der Kühlbaugruppe ermöglichen, dass alternative leichte Materialien verwendet werden, die in herkömmlichen Verarbeitungsverfahren schwierig einzusetzen sind, wie etwa Aluminium-Legierungen mit geringer Dichte.
Das Bilden der Kühlbaugruppe über 3D-Druck ermöglicht, dass eine Geometrie des Kühlers optimiert wird, um Totzonen zu beseitigen und die Effizienz zu verbessern. Eine Geometrie der Einlass- und Auslasskanäle kann dazu konfiguriert sein, mit dem Kühler übereinzustimmen, wodurch Luftstromumlenkung und -verlust reduziert werden. Durch Erhöhen einer Effizienz des Kühlers kann eine Größe des Kühlers verringert werden, was zu einer entsprechenden Verringerung einer Größe des Kühlergrills führt. Die reduzierten Abmessungen des Kühlergrills können zu einem verringerten Fahrzeughub und einem niedrigeren Luftwiderstandskoeffizienten führen.
Ein schematisches Beispiel einer durchgängigen Kühlbaugruppe 302 ist in 3 in einer perspektivischen Ansicht 300 und in 4 in einem Querschnitt 400 gezeigt. In einigen Beispielen kann die durchgängige Kühlbaugruppe 302 die durchgängige Kühlbaugruppe 110 aus 1 sein. Der Pfeil 304 gibt eine Vorwärtsrichtung an und der Pfeil 306 gibt eine Rückwärtsrichtung in Bezug auf ein Fahrzeug an, in dem die durchgängige Kühlbaugruppe 302 angeordnet sein kann. Die durchgängige Kühlbaugruppe 302 beinhaltet von einer Vorderseite zu einer Rückseite der durchgängigen Kühlbaugruppe 302 einen Kühlergrill 308, einen Einlasskanal 310, einen Kühler 312 und einen Auslasskanal 314. Jede Komponente der durchgängigen Kühlbaugruppe 302 kann nahtlos und ununterbrochen in eine oder mehrere benachbarte Komponenten übergehen. Es versteht sich, dass die durchgängige Kühlbaugruppe 302 in 3 mit einer rechteckigen Geometrie der Einfachheit halber gezeigt ist, aber wenn sie umgesetzt ist, eine Vielzahl von Geometrien aufweisen kann.
Der Kühlergrill 308 kann in einem vorderen Ende eines Fahrzeugs positioniert sein, wie in 2 gezeigt. Zum Beispiel kann der Kühlergrill 308 ein beliebiger des ersten Kühlergrills 206, des zweiten Kühlergrills 210 oder des Satzes von Seitenkühlergrills 214 aus 2 sein. Der Kühlergrill 308 kann eine Gitterschicht sein, die sich vollständig über eine Vorderseite der durchgängigen Kühlbaugruppe 302 erstreckt, und kann dazu konfiguriert sein, an eine Blende oder einen Rahmen gekoppelt zu sein, die in einem vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordnet sind, wie etwa eine Frontverkleidung. Der Einlasskanal 310 ist hinter dem Kühlergrill 308 positioniert und erstreckt sich zwischen dem Kühlergrill 308 und dem Kühler 312 entlang der z-Achse. Der Einlasskanal 310 kann einströmende Luft, die durch das Gitter des Kühlergrills 308 eintritt, leiten, um über Rippen des Kühlers 312 zu strömen, wobei jede Rippe an einen Kühlkanal gekoppelt ist. Der Einlasskanal 310 kann eine hohle Kammer oder ein hohler Kanal sein, der Luft zu dem Kühler 312 leitet, ohne den Luftstrom zu stören oder zu verringern.
Der Einlasskanal 310 kann sowohl mit dem Kühlergrill 308 als auch dem Kühler 312 durchgängig sein und kann eine Geometrie aufweisen, die einer Außengeometrie des Kühlers 312 an einem Ende des Einlasskanals 310 ähnlich ist, der an den Kühler 312 gekoppelt ist. Zum Beispiel kann ein Querschnitt des Einlasskanals 310 entlang der x-y-Ebene benachbart zu dem Kühler 312 eine ähnliche äußere Form aufweisen wie ein Querschnitt des Kühlers 312, ebenfalls entlang der x-y-Ebene. Der Kühler 312 kann Rippen und Kühlkanäle aufweisen, die entweder mit der y-Achse (wie in 5 gezeigt) oder der x-Achse ausgerichtet sind. Der Kühlmittelstrom durch die Kühlkanäle des Kühlers 312 und die Rippen leiten den Luftstrom über die Flächen der Kühlkanäle, sodass das Kühlmittel Wärme von der vorbeiströmenden Luft absorbiert. Gekühlte Luft, die über die Kühlkanäle des Kühlers 312 strömt, strömt in den Auslasskanal 314.
Der Auslasskanal 314 kann dem Einlasskanal 310 ähnlich sein, z. B. als Hohlkammer oder Durchlass konfiguriert sein, der eine ähnliche Außengeometrie wie der Kühler 312 an einem Ende des Auslasskanals 314 aufweist, der an den Kühler 312 gekoppelt ist. Der Auslasskanal 314 erstreckt sich von einer Rückseite (z. B. relativ zu Pfeil 306) des Kühlers 312 entlang der z-Achse und kann eine Schnittstelle mit einer zu kühlenden Fahrzeugkomponente bilden. Wenn zum Beispiel die durchgängige Kühlbaugruppe 302 in der Frontverkleidung des Fahrzeugs vor dem Rad angeordnet ist, wie etwa in 2 durch den Satz von Seitenkühlergrills 214 gezeigt, kann der Auslasskanal 314 gekühlte Luft von dem Kühler 312 zu einer Radlaufschale kanalisieren, die vor und direkt neben dem Rad angeordnet ist. Der Auslasskanal 314 beschleunigt dadurch den Strom von gekühlter Luft zu dem Rad, indem ein geschlossener Strömungsweg von dem Kühler 312 zu der Radlaufschale bereitgestellt wird, der den Luftverlust aufgrund von Turbulenzen und Konvektion reduziert, die andernfalls den Luftstrom ohne das Vorhandensein des Auslasskanals 314 umleiten würden.
Die durchgängige Kühlbaugruppe 302 kann eine Vielzahl von integrierten Halterungen aufweisen. Zum Beispiel kann die Vielzahl von integrierten Halterungen eine Kühlerhalterung 402 beinhalten, wie im Querschnitt 400 aus 4 gezeigt. Die Kühlerhalterung 402 erstreckt sich relativ zu der y-Achse von einer unteren Fläche 404 des Kühlers 312 nach unten. Die Kühlerhalterung 402 kann eine Vielzahl von Formen aufweisen, die dazu konfiguriert sind, sich mit einer Stützstruktur in dem Fahrzeug zu verbinden, um eine Position des Kühlers 312 zu sichern, zum Beispiel hinter der Frontverkleidung des Fahrzeugs und vor der Radlaufschale.
Die Vielzahl von integrierten Halterungen kann auch Montagehalterungen 316 beinhalten, die an den Einlasskanal gekoppelt sind, wie in 3 und 4 gezeigt. Die Montagehalterungen 316 können an einer oberen Fläche 318 und einer unteren Fläche 320 des Auslasskanals 314 angebracht sein und von dem Auslasskanal 314 nach außen vorstehen. Der Auslasskanal 314 kann durch die Montagehalterungen 316 mit einer Fahrzeugkomponente, wie zum Beispiel der Radlaufschale, verbunden sein. Während die Montagehalterungen 316 in 3 als L-förmige Struktur gezeigt sind, können die Montagehalterungen 316 in anderen Beispielen verschiedene andere Geometrien aufweisen. Es versteht sich, dass die Montagehalterungen 316 und die Kühlerhalterung 402 nicht einschränkende Beispiele sind und andere Beispiele der durchgängigen Kühlbaugruppe 302 andere Mengen integrierter Halterungen aufweisen können, die in einer Vielzahl von Konfigurationen angeordnet sind. Zum Beispiel können Halterungen von Seitenflächen (z. B. Flächen, die parallel zur y-Achse verlaufen) des Auslasskanals 314 hervorstehen, wobei die Kühlerhalterung 402 an andere Flächen des Kühlers 312, wie etwa eine Oberseite oder Seiten des Kühlers 312 gekoppelt sein kann, oder der Kühler 312 mehr als eine Halterung aufweisen kann. Als ein anderes Beispiel können integrierte Halterungen an anderen Komponenten der durchgängigen Kühlbaugruppe 302 angeordnet sein, wie etwa entlang von Flächen des Einlasskanals 310 oder Kanten des Kühlergrills 308. Indem die durchgängige Kühlbaugruppe 302 additiv hergestellt wird, kann eine Geometrie der Baugruppe gemäß einem Bereich des Fahrzeugs eingestellt werden, in dem die durchgängige Kühlbaugruppe 302 positioniert werden soll. Eine äußere Form, eine Länge jeder Komponente, die Länge, die entlang der z-Achse definiert ist, eine Konfiguration von Halterungen usw. können an den spezifischen Bereich angepasst werden, sodass die Kühlung der entsprechenden Fahrzeugkomponente verbessert wird.
Darüber hinaus werden durch das Integrieren des Kühlergrills, der Kanäle und des Kühlers der durchgängigen Kühlbaugruppe in eine einzelne durchgängige Einheit Befestigungselemente zum Koppeln der Komponenten der durchgängigen Kühlbaugruppe aneinander beseitigt. Zum Beispiel können in herkömmlichen Kühlbaugruppen Bolzen, Muttern und andere Befestigungsvorrichtungen verwendet werden, um den Kühlergrill an dem Einlasskanal und den Einlasskanal an dem Kühler zu befestigen. Das Ausschließen dieser Vorrichtungen vereinfacht die Kühlbaugruppe und reduziert sowohl das Gewicht als auch die Kosten der Baugruppe. Zusätzlich kann die additiv gefertigte durchgängige Kühlbaugruppe leicht an einen beliebigen Bereich des Fahrzeugs angepasst werden und kann eine Vereinfachung von Strukturen ermöglichen, die an die durchgängige Kühlbaugruppe gekoppelt werden sollen, wie etwa Radlaufschalen des Fahrzeugs.
Ein zweites Beispiel für eine durchgängige Kühlbaugruppe 502 ist in den 5-7 an eine Radlaufschale 504 gekoppelt aus verschiedenen Perspektiven gezeigt. Eine erste Ansicht 500, eine zweite Ansicht 600 und eine dritte Ansicht 700 der durchgängigen Kühlbaugruppe 502 sind in 5-7 gezeigt und werden gemeinsam beschrieben. Die durchgängige Kühlbaugruppe 502 kann ein nicht einschränkendes Beispiel der durchgängigen Kühlbaugruppe 302 aus 3-4 sein, die dazu konfiguriert ist, vor einem Rad eines Fahrzeugs angeordnet zu sein, wie durch den Satz von Seitenkühlergrills 214 aus 2 gezeigt, und durch Montagehalterungen, wie etwa die in 3-4 gezeigten Montagehalterungen 316, an der Radlaufschale 504 angebracht zu sein. Die Montagehalterungen sind in 5-7 der Kürze halber nicht gezeigt, und ein Einlasskanal 506 und ein Auslasskanal 508 der durchgängigen Kühlbaugruppe 502 sind in 5-7 als durchsichtig gezeigt, um Details eines Kühlers 510 der durchgängigen Kühlbaugruppe 502 zu zeigen.
Wie vorstehend beschrieben, kann die durchgängige Kühlbaugruppe 502 einen Kühlergrill 512 aufweisen, der entlang einer Außenfläche des Fahrzeugs angeordnet ist, um zu ermöglichen, dass einströmende Luft durch ein Gitter des Kühlergrills 512 in die durchgängige Kühlungsbaugruppe 502 eintritt. Der Kühlergrill 512 ist mit einer rechteckigen Geometrie gezeigt, kann jedoch eine beliebige Geometrie aufweisen, die mit einer Öffnung in der Außenfläche des Fahrzeugs übereinstimmt. Der Kühlergrill 512 kann durchgängig an ein erstes, stromaufwärts gelegenes Ende 514 des Einlasskanals 506 gekoppelt sein, z. B. ohne zusätzliche Hardware daran befestigt sein. Das erste Ende 514 des Einlasskanals 506 kann eine äußere Geometrie aufweisen, die mit der Geometrie des Kühlergrills 512 übereinstimmt. Zum Beispiel kann das erste Ende 514 des Einlasskanals 506 rechteckig mit ähnlichen Abmessungen (z. B. einer Höhe entlang der y-Achse und einer Breite entlang der x-Achse) wie der Kühlergrill 512 oder kleineren Abmessungen als der Kühlergrill 512 sein.
Die Geometrie des Kühlergrills 512 kann entlang einer Länge 602 des Einlasskanals 506 nicht einheitlich sein, wie in 6 gezeigt. Die Flächen des Einlasskanals 506 können in Bezug auf die z-Achse gekrümmt und/oder angewinkelt sein, sodass der äußere Geometrieeinlasskanal 506 von ähnlich zu der Geometrie des Kühlergrills 512 zu ähnlich zu der Geometrie des Kühlers 510 übergeht. Zum Beispiel kann eine Länge 604 einer ersten Seitenfläche 606 des Einlasskanals 506 länger sein als eine Länge 608 einer zweiten Seitenfläche 610 des Einlasskanals 506, wie in 6 gezeigt, aufgrund einer Krümmung des Einlasskanals 506 entlang der z-Achse. Darüber hinaus kann ein Querschnitt des Einlasskanals 506 entlang der x-y-Ebene eine asymmetrische, unregelmäßige Außengeometrie aufweisen.
Ein zweites, stromabwärts gelegenes Ende 516 des Einlasskanals 506 kann an den Kühler 510 gekoppelt sein und Außenflächen des Kühlers 510 umgeben. Anders ausgedrückt ist der Kühler 510 innerhalb des zweiten Endes 516 des Einlasskanals 506 angeordnet und kann durchgängig an eine Innenfläche des Einlasskanals 506 an dem zweiten Ende 516 des Einlasskanals 506 gekoppelt sein. Zusätzlich kann das zweite Ende 516 des Einlasskanals 506 nahtlos und durchgängig an ein erstes, stromaufwärtiges Ende 518 des Auslasskanals 508 gekoppelt sein. Als ein Beispiel können der Einlasskanal 506 und der Auslasskanal 508 zusammen einen durchgängigen Kanal bilden, wobei der Kühler 510 innerhalb des durchgängigen Kanals positioniert und an eine Innenfläche des durchgängigen Kanals gekoppelt ist. Das erste Ende 518 des Auslasskanals 508 kann auch die Außenflächen des Kühlers 510 umgeben und ununterbrochen in das zweite Ende 516 des Einlasskanals 506 um den Kühler 510 übergehen. Das erste Ende 518 des Auslasskanals 508 kann eine äußere Geometrie ähnlich der äußeren Geometrie des Kühlers 510 aufweisen.
Der Kühler 510 kann an Innenflächen des Einlasskanals 506 an dem zweiten Ende 516 und Innenflächen des Auslasskanals 508 an dem ersten Ende 518 gekoppelt sein, sodass keine Luft zwischen den Innenflächen der Kanäle und den Außenkanten des Kühlers 510 strömen kann. Anders ausgedrückt kann die durchgängige Kühlbaugruppe 502 derart hergestellt sein, dass die Außenkanten des Kühlers 510 ohne Zwischenräume oder Lücken in die Innenfläche der Kanäle übergehen. Auf diese Weise wird Luft, die durch den Einlasskanal 506 strömt, gezwungen, durch den Kühler 510 und nicht um den Kühler 510 zu strömen, was eine Kühleffizienz der durchgängigen Kühlbaugruppe 502 erhöht.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Kühler 510 der Einfachheit halber mit einer rechteckigen Geometrie in 5-7 gezeigt, können jedoch eine nicht rechteckige Form aufweisen, um eine Kühleffizienz des Kühlers 510 zu erhöhen. Zum Beispiel, wie in 8 gezeigt, kann der Kühler 510 eine äußere Geometrie aufweisen, die einem beliebigen eines ersten Kühlers 800, eines zweiten Kühlers 820 oder eines dritten Kühlers 840 ähnelt, mit einer symmetrischen (z. B. spiegelsymmetrisch über die y-z-Ebene) oder asymmetrischen äußeren Form mit angewinkelten oder gekrümmten Ecken. In einigen Beispielen kann der Kühler 510 keine Ecken aufweisen. Der Kühler 510 kann gekrümmte oder gerade Seiten und/oder ungleichmäßige Höhen und Breiten aufweisen. Anders ausgedrückt kann der Kühler 510 eine beliebige Form aufweisen, die durch additive Herstellung hergestellt sein kann.
Der Kühler 510 weist eine Vielzahl von Rippen 511 auf, wie in 5 gezeigt, die parallel zur y-Achse angeordnet sind und sich über eine gesamte Höhe des Kühlers 510 erstrecken, wobei die Höhe entlang der y-Achse definiert ist. Die Vielzahl von Rippen 511 kann geformt sein, um einen Luftstrom durch Lücken zwischen der Vielzahl von Rippen 511 zu leiten, um eine Vielzahl von Kühlkanälen (in 5-7 nicht gezeigt) zu berühren, die hinter der Vielzahl von Rippen 511 positioniert sind. Als ein Beispiel kann die Vielzahl von Rippen angewinkelt sein oder einen verjüngten Querschnitt entlang der x-z-Ebene aufweisen.
Die Vielzahl von Kühlkanälen kann parallel oder senkrecht zu der Vielzahl von Rippen 511 angeordnet sein, z. B. mit der y-Achse oder mit der x-Achse ausgerichtet sein. Der Kühler 510 kann einen Einlass und einen Auslass aufweisen, die die Vielzahl von Kühlkanälen fluidisch an den Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs koppeln, um Kühlmittel durch die Vielzahl von Kühlkanälen zirkulieren zu lassen. Das Kühlmittel, das durch die Kühlkanäle strömt, absorbiert Wärme von einströmender Luft, wodurch die Luft gekühlt wird, sodass eine Temperatur der Luft in dem Einlasskanal 506 niedriger ist als eine Temperatur der Luft in dem Auslasskanal 508.
In 5-7 ist die Länge 602 des Einlasskanals 506 größer als eine Länge 612 des Auslasskanals 508, wie in 6 gezeigt. In anderen Beispielen können sich die relativen Längen des Einlasskanals 506 und des Auslasskanals 508 jedoch unterscheiden. Zum Beispiel kann der Einlasskanal 506 in Bezug auf den Auslasskanal 508 länger sein als in 5-7 gezeigt, oder alternativ dazu kürzer als der Auslasskanal 508 sein. Die relativen Längen der Kanäle können gemäß dem verfügbaren Bauraum in dem Fahrzeug, einer gewünschten Position des Kühlers 510, einer gewünschten Strömungsweglänge oder -form des Auslasskanals 508 eingestellt werden, um die Erwärmung der Luft zu mindern usw.
Der Auslasskanal 508 erstreckt sich zwischen dem Kühler 510 und der Radlaufschale 504. Eine äußere Geometrie des Auslasskanals 508 kann entlang der Länge 612 des Auslasskanals 508 nicht einheitlich sein, ähnlich wie der Einlasskanal 506. Zum Beispiel kann sich der Auslasskanal 508 entlang der z-Achse krümmen, Flächen unterschiedlicher Längen und Krümmungen aufweisen und von Aufweisen einer Geometrie ähnlich dem Kühler 510 an dem ersten Ende 518 des Auslasskanals 508 zu Aufweisen einer Geometrie übergehen, die dazu ausgelegt ist, die Radlaufschale 504 an einem zweiten, stromabwärtigen Ende 520 des Auslasskanals 508 zu koppeln.
Das zweite Ende 520 des Auslasskanals 508 kann mit einem Bereich der Radlaufschale 504, der mit Lüftungsöffnungen 614 ausgestattet ist, eine Schnittstelle bilden, wie in 6 und 7 gezeigt. Die Lüftungsöffnungen 614 sind einheitliche, rechteckige Öffnungen, z. B. Schlitze, in der Radlaufschale, die es ermöglichen, dass gekühlte Luft aus dem Auslasskanal 508 durch die Radlaufschale 504 und zu einem Rad strömt, das benachbart zu und stromabwärts von der Radverkleidung 504 positioniert ist. Anders ausgedrückt können die Lüftungsöffnungen 614 strömungsführende Bereiche der Radlaufschale 504 sein, die dazu konfiguriert sind, den Strom von gekühlter Luft zu einer stromabwärtigen Fahrzeugkomponente zu leiten. In einem Beispiel können die Lüftungsöffnungen 614 dazu angeordnet sein, dass sie einen rechteckigen Bereich in der Radlaufschale 504 bilden, und das zweite Ende 520 des Auslasskanals 508 kann dazu geformt sein, dass er den rechteckigen Bereich umgibt, wenn er eine Schnittstelle mit der Radlaufschale 504 bildet.
Durch Anpassen der durchgängigen Kühlbaugruppe 502 an den Auslasskanal 508 kann eine Konfiguration der Lüftungsöffnungen 614 vereinfacht werden. Zum Beispiel können die Lüftungsöffnungen 614 in einem Bereich der Radlaufschale 504 konzentriert sein, der einem Bereich entspricht, der von dem zweiten Ende 520 des Auslasskanals 508 umgeben ist. Im Gegensatz dazu können, wenn der Auslasskanal 508 nicht vorhanden ist, mehr Lüftungsöffnungen 614 in der Radlaufschale 504 angeordnet sein, um den Verlust des Luftstroms zu dem Rad auszugleichen, der aus der Ableitung von Luft weg von der Radlaufschale 504 resultiert. Mit anderen Worten kann Luft nach außen weg von der Radlaufschale 504 in einem Bereich zwischen dem Kühler 510 und der Radlaufschale 504 strömen, wenn der Auslasskanal 508 nicht umgesetzt ist. Darüber hinaus kann eine Geometrie jeder der Lüftungsöffnungen 614 komplexer sein, wenn der Auslasskanal 508 nicht vorhanden ist, um den Luftstrom zu dem Rad zu führen und zu leiten. Jede der Lüftungsöffnungen 614 kann eine kompliziertere Form aufweisen, gemäß einer relativen Ausrichtung einer der Lüftungsöffnungen 614 zu dem Rad unterschiedlich angewinkelt sein und/oder nicht einheitliche Abmessungen aufweisen.
Jede Komponente, z. B. der Kühlergrill 512, der Einlasskanal 506, der Kühler 510, der Auslasskanal 508 und die Montagehalterungen, der durchgängigen Kühlbaugruppe 502 können aus demselben Material, wie etwa einer Aluminiumlegierung, gebildet sein. Die additive Herstellung der durchgängigen Kühlbaugruppe 502 ermöglicht, dass die Komponenten gleichzeitig hergestellt werden, wodurch die Geometrien der Komponenten relativ zueinander optimiert werden, um Leckage zu minimieren, was zu einem Effizienzverlust führt. Durch Erhöhen einer Kühleffizienz der durchgängigen Kühlbaugruppe 502 kann eine Gesamtgröße der durchgängigen Kühlbaugruppe 502 verringert werden.
Auf diese Weise kann eine Kühlbaugruppe für ein Fahrzeug Kühlluftstrom für Komponenten des Fahrzeugs bereitstellen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Die Kühlbaugruppe kann durch additive Herstellung als einzelne durchgängige Einheit gebildet werden, die einen Kühlergrill, einen Wärmetauscher oder Kühler, einen Einlasskanal, der sich zwischen dem Kühlergrill und dem Kühler erstreckt, und einen Auslasskanal, der sich zwischen dem Kühler und einer stromabwärtigen Fahrzeugkomponente erstreckt, sowie Halterungen zum Montieren der Kühlbaugruppe beinhalten. Durch Umsetzen der Kühlbaugruppe als eine einzelne Einheit können Geometrien jeder Komponente der Kühlbaugruppe optimiert werden, um mit benachbarten Komponenten eine Schnittstelle zu bilden, wodurch eine Kühleffizienz der Kühlbaugruppe erhöht wird und die Verwendung von Befestigungselementen zum Koppeln der Komponenten aneinander ausgeschlossen wird. Abmessungen und eine Form jeder Komponente der Kühlbaugruppe können gemäß dem verfügbaren Bauraum in einem Bereich des Fahrzeugs, in dem die Kühlbaugruppe angeordnet werden soll, angepasst werden, was die Effizienz der Kühlbaugruppe weiter erhöht. Die additiv hergestellte Kühlbaugruppe kann im Vergleich zu herkömmlichen Kühlbaugruppen eine reduzierte Größe und ein reduziertes Gewicht aufweisen, wodurch Kosten gesenkt und eine Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs erhöht werden. Die reduzierte Größe verringert den Auftrieb und den Widerstand, die das Fahrzeug erfährt, wenn sich das Fahrzeug bewegt.
Der technische Effekt der Umsetzung einer durchgängigen Kühlbaugruppe in einem Fahrzeug besteht darin, dass Fahrzeugkomponenten effizienter gekühlt werden, ohne der Fahrzeugbewegung zusätzlichen Widerstand aufzuerlegen, wodurch eine nutzbare Lebensdauer der Komponenten und die Fahrzeugleistung erhöht werden.
In einer Ausführungsform beinhaltet eine Kühlbaugruppe einen nicht rechteckigen Kühler, der in einem vorderen Ende des Fahrzeugs positioniert ist, einen Einlasskanal, der mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig ist und stromaufwärts des nicht rechteckigen Kühlers angeordnet ist, und einen Auslasskanal, der ebenfalls mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig ist und stromabwärts des nicht rechteckigen Kühlers angeordnet ist, wobei der nicht rechteckige Kühler, der Einlasskanal und der Auslasskanal eine durchgängige monolithische Struktur bilden. In einem ersten Beispiel der Kühlbaugruppe ist ein Kühlergrill an einer Außenfläche des Fahrzeugs angeordnet und ist vor und durchgängig mit dem Einlasskanal positioniert. Ein zweites Beispiel der Kühlbaugruppe beinhaltet wahlweise das erste Beispiel und beinhaltet ferner wobei Luft durch ein Gitter des Kühlergrills in die Kühlbaugruppe eintritt und durch den Eingangskanal zu dem nicht rechteckigen Kühler geleitet ist. Ein drittes Beispiel der Kühlbaugruppe beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, wobei Luft auf der Kühlbaugruppe durch den Auslasskanal strömt und wobei Luft in dem Einlasskanal eine höhere Temperatur als Luft in dem Auslasskanal aufweist. Ein viertes Beispiel der Kühlbaugruppe beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner eine äußere Geometrie eines ersten, stromaufwärtigen Endes des Einlasskanals, die dazu konfiguriert ist, zu einer äußeren Geometrie des Kühlergrills zu passen, und eine äußere Geometrie eines zweiten, stromabwärtigen Endes des Einlasskanals, die dazu konfiguriert ist, zu einer äußeren Geometrie des nicht rechteckigen Kühler zu passen. Ein fünftes Beispiel beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner eine äußere Geometrie eines ersten, stromaufwärtigen Endes des Auslasskanals, die dazu konfiguriert ist, zu einer äußeren Geometrie des nicht rechteckigen Kühlers zu passen, und eine äußere Geometrie eines zweiten, stromabwärtigen Endes des Auslasskanals, die dazu konfiguriert ist, zu einer Geometrie eines Strömungsleitungsbereichs einer Fahrzeugkomponente zu passen, die stromabwärts des Auslasskanals angeordnet ist. Ein sechstes Beispiel der Kühlbaugruppe beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten bis fünften Beispiel und beinhaltet ferner wobei der Einlasskanal durchgängig mit dem Auslasskanal ist, wobei sie zusammen einen einzelnen, nahtlosen Kanal bilden, und wobei die äußeren Kanten des nicht rechteckigen Kühlers in eine Innenfläche des einzelnen, nahtlosen Kanals integriert sind.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet eine durchgängige Kühleinheit einen Wärmetauscher mit einem ersten integrierten Kanal, der sich zwischen dem Wärmetauscher und einem Kühlergrill erstreckt, der stromaufwärts des Wärmetauschers positioniert ist, und einen zweiten integrierten Kanal, der sich zwischen dem Wärmetauscher und einer Fahrzeugkomponente erstreckt, die stromabwärts des Wärmetauschers positioniert ist, und wobei der Kühlergrill, der Wärmetauscher, der erste Kanal und der zweite Kanal eine einzelne durchgängige, nahtlose Struktur bilden. In einem ersten Beispiel der Kühleinheit ist eine äußere Geometrie des Wärmetauschers dazu konfiguriert, zu einem Raum in einem Fahrzeug stromaufwärts einer Fahrzeugkomponente zu passen, der durch Luft, die von dem Wärmetauscher strömt, gekühlt werden soll. Ein zweites Beispiel der Kühleinheit beinhaltet wahlweise das erste Beispiel und beinhaltet ferner einen Satz von Montagehalterungen, die von einer äußeren Fläche des zweiten Kanals hervorstehen und durchgängig mit der äußeren Fläche des zweiten Kanals sind. Ein drittes Beispiel der Kühleinheit beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten Beispiels und des zweiten Beispiels und beinhaltet ferner eine Halterung, die von einer unteren Fläche des Wärmetauschers vorstehen und mit der unteren Fläche des Wärmetauschers durchgängig ist. Ein viertes Beispiel der Kühleinheit beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, wobei ein stromabwärtiges Ende des ersten Kanals in ein stromaufwärtiges Ende des zweiten Kanals an dem Wärmetauscher übergeht. Ein fünftes Beispiel der Kühleinheit beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner, wobei die inneren Flächen des ersten Kanals und des zweiten Kanals in durchgängigem Kontakt mit äußeren Kanten des Wärmetauschers stehen und Luft nicht zwischen den inneren Flächen der Kanäle und den äußeren Kanten des Wärmetauschers strömen kann. Ein sechstes Beispiel der Kühleinheit beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und beinhaltet ferner, wobei der Kühlergrill, der Wärmetauscher, der erste Kanal und der zweite Kanal ohne Befestigungsvorrichtungen aneinander gekoppelt sind, um die einzelne durchgängige Struktur zu bilden. Ein siebtes Beispiel der Kühleinheit beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und beinhaltet ferner, wobei die Fahrzeugkomponente stromabwärts des Wärmetauschers eine Radlaufschale mit einer Vielzahl von Lüftungsöffnungen ist, die in einem Bereich der Radlaufschale konzentriert sind, und wobei ein stromabwärtiges Ende des zweiten Kanals dazu konfiguriert ist, den Bereich mit der Vielzahl von Lüftungsöffnungen zu umgeben. Ein achtes Beispiel der Kühleinheit beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten bis siebten Beispiels und beinhaltet ferner, wobei die Radlaufschale stromaufwärts eines Fahrzeugrads positioniert ist und Luft, die aus dem zweiten Kanal strömt, durch die Vielzahl von Lüftungsöffnungen zu dem Fahrzeugrad strömt.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Kühlsystem eine Fahrzeugkomponente, eine durchgängige Kühlbaugruppe, die vor der Fahrzeugkomponente angeordnet ist, wobei die durchgängige Kühlbaugruppe als eine einzelne nahtlose, durchgängige Einheit konfiguriert ist und einen Kühlergrill und einen nicht rechteckigen Kühler, der hinter dem Kühlergrill positioniert ist, einen ersten Kanal, der sich zwischen dem Kühlergrill und dem nicht rechteckigen Kühler erstreckt, und einen zweiten Kanal beinhaltet, der sich von dem nicht rechteckigen Kühler zu der Fahrzeugkomponente erstreckt. In einem ersten Beispiel des Kühlsystems strömt Luft durch den Kühlergrill mit einer ersten Temperatur in das Kühlsystem und strömt mit einer zweiten Temperatur durch den zweiten Kanal aus dem Kühlsystem zu der Fahrzeugkomponente, wobei die zweite Temperatur niedriger als die erste Temperatur ist. Ein zweites Beispiel für das Kühlsystem beinhaltet wahlweise das erste Beispiel und beinhaltet ferner, wobei die durchgängige Kühlbaugruppe dazu konfiguriert ist, dreidimensional als eine integrierte Einheit hergestellt zu sein. Ein drittes Beispiel des Kühlsystems beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner äußere Geometrien von jedem des Kühlergrills, des nicht rechteckigen Kühlers, des ersten Kanals und des zweiten Kanals, die dazu konfiguriert sind, einer Geometrie eines Bereichs des Fahrzeugs zu entsprechen, in dem jeder des Kühlergrills, des nicht rechteckigen Kühlers, des ersten Kanals und des zweiten Kanals positioniert ist.
In einer anderen Darstellung beinhaltet ein Kühlsystem für ein Fahrzeug eine additiv hergestellte Kühlbaugruppe, die einen Kühlergrill beinhaltet, der dazu konfiguriert ist, Ansaugluft aufzunehmen, einen nicht rechteckigen Kühler, der durch einen ersten Kanal an den Kühlergrill gekoppelt ist, wobei der erste Kanal sowohl mit dem Kühlergrill als auch mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig ist, und einen zweiten Kanal, der sich von dem nicht rechteckigen Kühler in eine entgegengesetzten Richtung von dem ersten Kanal erstreckt, wobei der zweite Kanal mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig ist.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in der vorliegenden Schrift offenbarten Steuerverfahren und - routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungselementen und anderer Motorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die in dieser Schrift beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können in Abhängigkeit von der bestimmten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nicht flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einprogrammiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere in dieser Schrift offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlbaugruppe für ein Fahrzeug bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen nicht rechteckigen Kühler, der in einem vorderen Ende des Fahrzeugs positioniert ist; einen Einlasskanal, der mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig ist und stromaufwärts des nicht rechteckigen Kühlers angeordnet ist; und einen Auslasskanal, der ebenfalls mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig ist und stromabwärts des nicht rechteckigen Kühlers angeordnet ist, wobei der nicht rechteckige Kühler, der Einlasskanal und der Auslasskanal eine durchgängige monolithische Struktur bilden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Kühlergrill, der an einer Außenfläche des Fahrzeugs angeordnet ist und vor und durchgängig mit dem Einlasskanal positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform tritt Luft durch ein Gitter des Kühlergrills in die Kühlbaugruppe ein und ist durch den Eingangskanal zu dem nicht rechteckigen Kühler geleitet.
Gemäß einer Ausführungsform strömt Luft aus der Kühlbaugruppe durch den Auslasskanal und weist Luft in dem Einlasskanal eine höhere Temperatur als Luft in dem Auslasskanal auf.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine äußere Geometrie eines ersten, stromaufwärtigen Endes des Einlasskanals, die dazu konfiguriert ist, zu einer äußeren Geometrie des Kühlergrills zu passen, und eine äußere Geometrie eines zweiten, stromabwärtigen Endes des Einlasskanals, die dazu konfiguriert ist, zu einer äußeren Geometrie des nicht rechteckigen Kühler zu passen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine äußere Geometrie eines ersten, stromaufwärtigen Endes des Auslasskanals, die dazu konfiguriert ist, zu einer äußeren Geometrie des nicht rechteckigen Kühlers zu passen, und eine äußere Geometrie eines zweiten, stromabwärtigen Endes des Auslasskanals, die dazu konfiguriert ist, zu einer Geometrie eines Strömungsleitungsbereichs einer Fahrzeugkomponente zu passen, die stromabwärts des Auslasskanals angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Einlasskanal durchgängig mit dem Auslasskanal, wobei sie zusammen einen einzelnen, nahtlosen Kanal bilden, und wobei die äußeren Kanten des nicht rechteckigen Kühlers in eine Innenfläche des einzelnen, nahtlosen Kanals integriert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine durchgängige Kühleinheit bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Wärmetauscher mit einem ersten integrierten Kanal, der sich zwischen dem Wärmetauscher und einem Kühlergrill erstreckt, der stromaufwärts des Wärmetauschers positioniert ist, und einen zweiten integrierten Kanal, der sich zwischen dem Wärmetauscher und einer Fahrzeugkomponente erstreckt, die stromabwärts des Wärmetauschers positioniert ist, und wobei der Kühlergrill, der Wärmetauscher, der erste Kanal und der zweite Kanal eine einzelne durchgängige, nahtlose Struktur bilden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine äußere Geometrie des Wärmetauschers, die dazu konfiguriert ist, zu einem Raum in einem Fahrzeug stromaufwärts einer Fahrzeugkomponente zu passen, der durch Luft, die von dem Wärmetauscher strömt, gekühlt werden soll.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Satz von Montagehalterungen, die von einer äußeren Fläche des zweiten Kanals hervorstehen und durchgängig mit der äußeren Fläche des zweiten Kanals sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Halterung, die von einer unteren Fläche des Wärmetauschers hervorsteht und durchgängig mit der unteren Fläche des Wärmetauschers ist.
Gemäß einer Ausführungsform geht ein stromabwärtiges Ende des ersten Kanals in ein stromaufwärtiges Ende des zweiten Kanals an dem Wärmetauscher über.
Gemäß einer Ausführungsform stehen die inneren Flächen des ersten Kanals und des zweiten Kanals in durchgängigem Kontakt mit äußeren Kanten des Wärmetauschers und Luft strömt nicht zwischen den inneren Flächen der Kanäle und den äußeren Kanten des Wärmetauschers.
Gemäß einer Ausführungsform sind der Kühlergrill, der Wärmetauscher, der erste Kanal und der zweite Kanal ohne Befestigungsvorrichtungen aneinander gekoppelt, um die einzelne durchgängige Struktur zu bilden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente stromabwärts des Wärmetauschers eine Radlaufschale mit einer Vielzahl von Lüftungsöffnungen, die in einem Bereich der Radlaufschale konzentriert sind, und wobei ein stromabwärtiges Ende des zweiten Kanals dazu konfiguriert ist, den Bereich mit der Vielzahl von Lüftungsöffnungen zu umgeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Radlaufschale stromaufwärts eines Fahrzeugrads positioniert und Luft, die aus dem zweiten Kanal strömt, strömt durch die Vielzahl von Lüftungsöffnungen zu dem Fahrzeugrad.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kühlsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Fahrzeugkomponente; eine durchgängige Kühlbaugruppe, die vor der Fahrzeugkomponente angeordnet ist, wobei die durchgängige Kühlbaugruppe als eine einzelne nahtlose, durchgängige Einheit konfiguriert ist und Folgendes beinhaltet: einen Kühlergrill; einen nicht rechteckigen Kühler, der hinter dem Kühlergrill positioniert ist; einen ersten Kanal, der sich zwischen dem Kühlergrill und dem nicht rechteckigen Kühler erstreckt; und einen zweiten Kanal, der sich von dem nicht rechteckigen Kühler zu der Fahrzeugkomponente erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform strömt Luft durch den Kühlergrill mit einer ersten Temperatur in das Kühlsystem und strömt mit einer zweiten Temperatur durch den zweiten Kanal aus dem Kühlsystem zu der Fahrzeugkomponente, wobei die zweite Temperatur niedriger als die erste Temperatur ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die durchgängige Kühlbaugruppe additiv hergestellt. Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch äußere Geometrien von jedem des Kühlergrills, des nicht rechteckigen Kühlers, des ersten Kanals und des zweiten Kanals, die dazu konfiguriert sind, einer Geometrie eines Bereichs des Fahrzeugs zu entsprechen, in dem jeder des Kühlergrills, des nicht rechteckigen Kühlers, des ersten Kanals und des zweiten Kanals positioniert ist.

Claims

Kühlbaugruppe für ein Fahrzeug, die Folgendes umfasst: einen nicht rechteckigen Kühler, der in einem vorderen Ende des Fahrzeugs positioniert ist, einen Eintrittskanal, der mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig ist und stromaufwärts des nicht rechteckigen Kühlers angeordnet ist; und einen Auslasskanal, der ebenfalls mit dem nicht rechteckigen Kühler durchgängig und stromabwärts des nicht rechteckigen Kühlers angeordnet ist, wobei der nicht rechteckige Kühler, der Einlasskanal und der Auslasskanal eine durchgängige monolithische Struktur bilden.
Kühlbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner einen Kühlergrill umfasst, der an einer Außenfläche des Fahrzeugs angeordnet ist und vor und durchgängig mit dem Einlasskanal positioniert ist.
Kühlbaugruppe nach Anspruch 2, wobei Luft durch ein Gitter des Kühlergrills in die Kühlbaugruppe eintritt und durch den Eingangskanal zu dem nicht rechteckigen Kühler geleitet ist.
Kühlbaugruppe nach Anspruch 3, wobei Luft aus der Kühlbaugruppe durch den Auslasskanal strömt und wobei Luft in dem Einlasskanal eine höhere Temperatur als Luft in dem Auslasskanal aufweist.
Kühlbaugruppe nach Anspruch 2, die ferner eine äußere Geometrie eines ersten, stromaufwärtigen Endes des Einlasskanals, die dazu konfiguriert ist, zu einer äußeren Geometrie des Kühlergrills zu passen, und eine äußere Geometrie eines zweiten, stromabwärtigen Endes des Einlasskanals umfasst, die dazu konfiguriert ist, zu einer äußeren Geometrie des nicht rechteckigen Kühler zu passen.
Kühlbaugruppe nach Anspruch 2, die ferner eine äußere Geometrie eines ersten, stromaufwärtigen Endes des Auslasskanals, die dazu konfiguriert ist, zu einer äußeren Geometrie des nicht rechteckigen Kühlers zu passen, und eine äußere Geometrie eines zweiten, stromabwärtigen Endes des Auslasskanals umfasst, die dazu konfiguriert ist, zu einer Geometrie eines Strömungsleitungsbereichs einer Fahrzeugkomponente zu passen, die stromabwärts des Auslasskanals angeordnet ist.
Kühlbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Einlasskanal durchgängig mit dem Auslasskanal ist, wobei sie zusammen einen einzelnen, nahtlosen Kanal bilden, und wobei die äußeren Kanten des nicht rechteckigen Kühlers in eine Innenfläche des einzelnen, nahtlosen Kanals integriert sind.
Durchgängige Kühleinheit, die Folgendes umfasst: einen Wärmetauscher mit einem ersten integrierten Kanal, der sich zwischen dem Wärmetauscher und einem Kühlergrill erstreckt, der stromaufwärts des Wärmetauschers positioniert ist, und einen zweiten integrierten Kanal, der sich zwischen dem Wärmetauscher und einer Fahrzeugkomponente erstreckt, die stromabwärts des Wärmetauschers positioniert ist, und wobei der Kühlergrill, der Wärmetauscher, der erste Kanal und der zweite Kanal eine einzelne durchgängige, nahtlose Struktur bilden.
Durchgängige Kühleinheit nach Anspruch 8, die ferner eine äußere Geometrie des Wärmetauschers umfasst, die dazu konfiguriert ist, zu einem Raum in einem Fahrzeug stromaufwärts einer Fahrzeugkomponente zu passen, der durch Luft, die von dem Wärmetauscher strömt, gekühlt werden soll.
Durchgängige Kühleinheit nach Anspruch 8, die ferner einen Satz von Montagehalterungen umfasst, die von einer äußeren Fläche des zweiten Kanals hervorstehen und durchgängig mit der äußeren Fläche des zweiten Kanals sind.
Durchgängige Kühleinheit nach Anspruch 8, die ferner eine Halterung umfasst, die von einer unteren Fläche des Wärmetauschers hervorsteht und durchgängig mit der unteren Fläche des Wärmetauschers ist.
Durchgängige Kühleinheit nach Anspruch 8, wobei ein stromabwärtiges Ende des ersten Kanals in ein stromaufwärtiges Ende des zweiten Kanals an dem Wärmetauscher übergeht.
Durchgängige Kühleinheit nach Anspruch 12, wobei die inneren Flächen des ersten Kanals und des zweiten Kanals in durchgängigem Kontakt mit äußeren Kanten des Wärmetauschers stehen und Luft nicht zwischen den inneren Flächen der Kanäle und den äußeren Kanten des Wärmetauschers strömt.
Durchgängige Kühleinheit nach Anspruch 8, wobei der Kühlergrill, der Wärmetauscher, der erste Kanal und der zweite Kanal ohne Befestigungsvorrichtungen aneinander gekoppelt sind, um die einzelne durchgängige Struktur zu bilden.
Durchgängige Kühleinheit nach Anspruch 8, wobei die Fahrzeugkomponente stromabwärts des Wärmetauschers eine Radlaufschale mit einer Vielzahl von Lüftungsöffnungen ist, die in einem Bereich der Radlaufschale konzentriert sind, und wobei ein stromabwärtiges Ende des zweiten Kanals dazu konfiguriert ist, den Bereich mit der Vielzahl von Lüftungsöffnungen zu umgeben und wobei die Radlaufschale stromaufwärts eines Fahrzeugrads positioniert ist und Luft aus dem zweiten Kanal durch die Vielzahl von Lüftungsöffnungen zu dem Fahrzeugrad strömt.