專利名稱：含集成有節(jié)溫器的熱交換器的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常通過包括從發(fā)動(dòng)機(jī)接收冷卻劑流并從中帶走熱能的散熱器的冷卻系統(tǒng)來實(shí) 現(xiàn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻。然后冷卻劑流體回到發(fā)動(dòng)機(jī)，從其吸收熱能，從而在冷卻劑流 體循環(huán)回到散熱器之前冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，當(dāng)用與循環(huán)回到發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑流體的溫 度范圍不同的溫度范圍內(nèi)的冷卻劑流體冷卻其他發(fā)動(dòng)機(jī)部件時(shí)，這些發(fā)動(dòng)機(jī)部件可以 更有效地操作。
這種冷卻系統(tǒng)的一個(gè)示例如US 6, 997, 143所述。在US 6， 997, 143所述的冷卻系 統(tǒng)中，散熱器通過入口部分從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)接收液體冷卻劑。 一部分從發(fā)動(dòng)機(jī)接收的液 體冷卻劑可以通過入口部分導(dǎo)入旁通部分，在旁通部分中沒有大量的熱傳遞發(fā)生，然 后這部分液體冷卻劑從散熱器流出。 一部分從發(fā)動(dòng)機(jī)接收的液體冷卻劑可以通過入口 部分導(dǎo)入熱交換部分，在熱交換部分中熱能從流過熱交換部分的液體冷卻劑中帶走。 在由此降低了液體冷卻劑的溫度后，冷卻劑流然后可以從熱交換部分流出(即從散熱 器流出)并回到發(fā)動(dòng)機(jī)。入口部分可以將不定量的冷卻劑流導(dǎo)入旁通部分和/或?qū)?集成到散熱器的熱交換部分，從而改變通過旁通部分和熱交換部分兩者的體積流量。 通過允許不定量的液體冷卻劑通過旁通部分和熱交換部分兩者(并從而增加或減小通 過它們的體積流量)，可以取決于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前冷卻要求控制如US 6,997,1" 所述的冷卻系統(tǒng)排出已被冷卻至不同的溫度范圍的液體冷卻劑。
發(fā)明人在此認(rèn)識到上述方案的多種問題。具體地，在任何給定的時(shí)間，us 6, 997, 14 3所述的冷卻系統(tǒng)只考慮到特定溫度下的單個(gè)冷卻劑流從熱交換部分流出。 這使得如果多個(gè)液體冷卻劑流將被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)和其他發(fā)動(dòng)機(jī)部件以有助于更有效 的全系統(tǒng)范圍冷卻，那么必須有多個(gè)節(jié)溫器和/或冷卻器定位在散熱器的下游(即并 行)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的包括提供含集成有節(jié)溫器的熱交換器的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系 統(tǒng)，將冷卻劑冷卻至不同的溫度范圍而不必使用與熱交換器分離設(shè)置的多個(gè)節(jié)溫器。
在一種方案中，為了解決上述問題和其他問題，提供了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系 統(tǒng)。該系統(tǒng)包括熱交換器，該熱交換器具有從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第一熱交換部分，及從流過的冷卻劑流體帶走熱量的第二熱交換部分；集成到熱交換器的第一 節(jié)溫器，該第一節(jié)溫器流體連接且機(jī)械連接到第一熱交換部分和第二熱交換部分中的 至少一個(gè)；及集成到熱交換器的第二節(jié)溫器，該第二節(jié)溫器流體連接且機(jī)械連接到第 一熱交換部分和第二熱交換部分中的至少一個(gè)。
在另一種方案中，提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括從流過的 冷卻劑流體帶走熱能的第一熱交換芯部分；從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第二熱交 換芯部分；集成到所述第一熱交換芯部分和第二熱交換芯部分的多個(gè)接收部分；多個(gè) 節(jié)溫器模塊，所述多個(gè)節(jié)溫器模塊中的每個(gè)在所述多個(gè)接收部分中的一個(gè)連接到所述 第一熱交換芯部分和第二熱交換芯部分。
在又一種方案中，提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器，該散熱器包括從所述發(fā)動(dòng)機(jī) 接收冷卻劑流的冷卻劑流體入口通道；從所述冷卻劑流體入口通道接收冷卻劑流的旁 通部分；從所述旁通部分接收冷卻劑流并從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第一熱交換 芯部分；從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第二熱交換芯部分，所述第二熱交換芯部分 流體連接到所述第一熱交換芯部分并位于所述第一熱交換芯部分的下游；集成到所述 第一熱交換芯部分的第一節(jié)溫器模塊，所述第一節(jié)溫器模塊接收通過所述旁通部分和 一部分所述第一熱交換芯部分的冷卻劑流，并從所述冷卻劑流體入口通道接收冷卻劑 流；及集成到所述第二熱交換芯部分的第二節(jié)溫器模塊，所述第二節(jié)溫器模塊接收通 過所述旁通部分和所述第一熱交換芯部分及所述第二熱交換芯部分兩者的冷卻劑流， 并從所述旁通部分接收冷卻劑流。
通過提供一種具有集成到熱交換器自身設(shè)置的多個(gè)節(jié)溫器的熱交換器，可以實(shí)現(xiàn) 能夠使在不同的溫度范圍下的多個(gè)冷卻劑流流出到多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的用途更多的冷 卻系統(tǒng)。
此外，在一個(gè)實(shí)施例中，在這種系統(tǒng)中的熱交換部分和節(jié)溫器之間的端口可以集 成到熱交換器。因此，可以減少管子、軟管、連接器以及關(guān)聯(lián)的泄漏路徑。換言之， 與多個(gè)節(jié)溫器與熱交換器分離設(shè)置的系統(tǒng)不同，如下文公開的本實(shí)用新型的實(shí)施例考 慮到更緊湊、更簡單、更可靠及更容易地制造的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)。從而可以減少本文 所述的冷卻系統(tǒng)的總成本。


圖l示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和至少一個(gè)分離的發(fā)動(dòng)機(jī) 部件的冷卻系統(tǒng)。
圖2以縱向橫截面更詳細(xì)地示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的圖1的冷卻系統(tǒng)的正 視圖。
圖3以縱向橫截面更詳細(xì)地示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的具有節(jié)溫器和端口 的圖1的冷卻系統(tǒng)的側(cè)視圖。施例的圖1的冷卻系統(tǒng)輸送和處理冷卻劑流體 的流程。
圖5示出通過根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的圖1的冷卻系統(tǒng)的節(jié)溫器處理冷卻劑流 體的流程。
具體實(shí)施方式
圖1示意性地示出用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)102和至少一個(gè)分離的發(fā)動(dòng)機(jī)部件(未示出) 的冷卻系統(tǒng)IOO。作為一個(gè)非限制性的示例，發(fā)動(dòng)機(jī)102包括通過燃燒空氣和柴油燃 料混合物產(chǎn)生機(jī)械輸出的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。替代地，發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括其他類型的發(fā)動(dòng)機(jī)， 例如燃燒汽油的發(fā)動(dòng)機(jī)等等。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)102可以配置在車輛的推進(jìn)系統(tǒng)中。替代 地，發(fā)動(dòng)機(jī)102可以操作在固定式發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中，例如作為發(fā)電機(jī)。雖然冷卻系統(tǒng) 100可用于固定式發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用，但應(yīng)理解本文所述的冷卻系統(tǒng)ioo特別適用于車輛發(fā) 動(dòng)機(jī)應(yīng)用。
冷卻系統(tǒng)100可以包括以下部件中的一個(gè)或多個(gè)用于從自發(fā)動(dòng)機(jī)102接收的冷 卻劑流體中帶走熱能的熱交換器104,允許特定溫度范圍下的冷卻劑通過的多個(gè)節(jié)溫 器106和108。冷卻系統(tǒng)IOO還可包括在熱交換器104周圍并通過熱交換器104吹送 空氣從而可以對流冷卻通過熱交換器的冷卻劑流體的風(fēng)扇(未示出)。熱交換器1(M 可以包括單個(gè)熱交換部分或多個(gè)熱交換部分，和/或旁通部分(圖1中未示出，但參 考圖2-圖3詳細(xì)描述)。在一些實(shí)施例中， 一部分由熱交換器104接收的冷卻劑流 體可以經(jīng)旁通部分繞過集成到熱交換器104的任何熱交換部分，因此一部分例如從發(fā) 動(dòng)機(jī)102 (冷卻劑流體從該發(fā)動(dòng)機(jī)吸收熱能)接收的冷卻劑流體可以轉(zhuǎn)移到分離的冷 卻劑通道(在圖1中未示出)，該冷卻劑通道傳遞熱能到被吹入乘員艙的空氣。
如參考圖2-圖4詳細(xì)描述，節(jié)溫器106可以允許通過一部分熱交換器104的冷 卻劑流體通過節(jié)溫器106并流至發(fā)動(dòng)機(jī)102。節(jié)溫器106可配置為溫度敏感，從而只 允許特定溫度范圍的冷卻劑流體通過節(jié)溫器106。類似地，節(jié)溫器108可以允許通過 一部分熱交換器104的冷卻劑流體通過節(jié)溫器108并流至分離的發(fā)動(dòng)機(jī)部件(圖1中 未示出)。此外，節(jié)溫器108可配置為溫度敏感，從而只允許特定溫度范圍的冷卻劑 流體通過節(jié)溫器108。另外，冷卻系統(tǒng)100可包括流體連接各冷卻系統(tǒng)部件的多個(gè)冷 卻劑輸送通道。例如，如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)102可經(jīng)冷卻劑輸送通道101流體連接到 熱交換器104。類似地，第一節(jié)溫器106可經(jīng)冷卻劑輸送通道105流體連接到發(fā)動(dòng)機(jī) 102。類似地，第二節(jié)溫器108可經(jīng)冷卻劑輸送通道107流體連接到分離的發(fā)動(dòng)機(jī)部 件(圖l中未示出)。此外，應(yīng)理解冷卻系統(tǒng)100可包括例如一個(gè)節(jié)溫器，三個(gè)節(jié)溫 器或四個(gè)節(jié)溫器。還應(yīng)理解各個(gè)分離的節(jié)溫器可以將多個(gè)冷卻劑流輸送至相同的發(fā)動(dòng) 機(jī)部件或輸送至不同的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。
通過將多個(gè)節(jié)溫器集成地設(shè)置到(和/或直接連接到)熱交換器104,不同溫度的多個(gè)冷卻劑流可,|^1^吝^" 部件。換言之，可以向需要約2(TC的冷卻劑流 的第一發(fā)動(dòng)機(jī)部件和需要約30'C的冷卻劑流的第二發(fā)動(dòng)機(jī)部件兩者提供該發(fā)動(dòng)機(jī)部 件需要的特定溫度范圍內(nèi)的冷卻劑流體。替代地，為了實(shí)現(xiàn)該效果，多個(gè)與熱交換器 分離的節(jié)溫器可以安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)艙的其他位置處；然而，這種設(shè)置會(huì)增加裝配要求、 成本等。
此外，通過將多個(gè)節(jié)溫器集成地設(shè)置到熱交換器104 (而沒有任何中間的軟管和 /或連接器)，從熱交換器到每個(gè)節(jié)溫器的冷卻劑流體交換可以由集成的端口測量。 因此，可以減少附加的軟管和管道的數(shù)目，并減少制造根據(jù)本實(shí)用新型的這種系統(tǒng)的 總成本。此外，通過減少用于輸送冷卻劑流體的軟管/管子及連接器的數(shù)目，可以減 少泄漏路徑的數(shù)目，從而提高冷卻系統(tǒng)的整體質(zhì)量。如上所述，各個(gè)節(jié)溫器可以連接 到各種部件，例如用于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR (廢氣再循環(huán))冷卻器、進(jìn)氣冷卻器等。
圖2以縱向橫截面示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)200的正視圖。如圖 所示，冷卻系統(tǒng)200可包括用于從自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(圖2中未示出)接收的冷卻劑流體 和/或自其他發(fā)動(dòng)機(jī)部件(圖2中也未示出)接收的冷卻劑流體中帶走熱能的熱交換 器2G2。在這個(gè)示例中，從熱交換器202安裝到的車輛前方的有利位置觀看該熱交換 器202。冷卻系統(tǒng)200還可包括集成到熱交換器202的節(jié)溫器204和節(jié)溫器212。在 這個(gè)示例中，節(jié)溫器204如圖所示位于熱交換器202的乘員側(cè)(即節(jié)溫器212安裝到 的車輛的根據(jù)美國駕駛習(xí)慣的乘員側(cè))。相應(yīng)地，節(jié)溫器212如圖所示位于熱交換器 2 02的駕駛員側(cè)。雖然圖示配置有集成到熱交換器202的兩個(gè)節(jié)溫器，但是其他實(shí)施 例可以包括具有一個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或其他合適數(shù)目的集成到熱交換器的節(jié)溫器。如圖 所示，熱交換器202可以經(jīng)由冷卻劑流體入口通道206從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)接收冷卻劑流體。 在其他實(shí)施例中，多個(gè)冷卻劑流體通道可以輸送冷卻劑流體至單個(gè)節(jié)溫器。在另外的 實(shí)施例中，多個(gè)節(jié)溫器可以從單個(gè)冷卻劑流體通道或從多個(gè)冷卻劑流體通道接收冷卻 劑流體。
熱交換器202可配置有熱交換部分203和熱交換部分2Q5,該熱交換部分2Q3和 熱交換部分205從通過其中的冷卻劑流體中帶走熱能。雖然如圖所示具有兩個(gè)熱交換 部分，但是其他的實(shí)施例可以具有例如三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)熱交換部分。熱交換部分 203可以經(jīng)流體通道(圖2中未示出)流體連接到熱交換部分205 。在其他的實(shí)施例 中，熱交換部分203可以經(jīng)集成到節(jié)溫器212的流體通道(即跨接管)流體連接到熱 交換部分205。通過考慮到集成到節(jié)溫器212的跨接管，可以實(shí)現(xiàn)更簡單、更可靠及
較少成本的熱交換器裝配。
熱交換器202還可包括旁通部分201。旁通部分201例如可配置為從節(jié)溫器204 接收冷卻劑流，并將冷卻劑流輸送到流體出口通道207而不主動(dòng)地從冷卻劑流體中帶 走任何熱能。換言之，希望基本上保持熱交換器202接收并處理的冷卻劑流體的溫度。 通過使冷卻劑流體通過繞過集成到熱交換器的熱交換部分的旁通部分(即僅通過旁通部分)，通過熱交換器的冷卻劑流體的溫度可以基本上保持。電子控制器(圖2中未 示出)控制的控制閥(圖2中未示出)可被驅(qū)動(dòng)以使一部分流過旁通部分201的冷卻 劑流體直接從旁通部分輸送到流體出口通道207,從而離開熱交換器202。由熱交換 部分203接收但不允許離開熱交換器(經(jīng)旁通部分201和流體出口通道207 )的冷卻 劑流體的任何部分然后可經(jīng)跨接管(圖2中未示出)輸送到熱交換部分205。
由熱交換部分2 0 3接收的冷卻劑流體可以通過熱交換部分2 0 3中包括的熱交換管
(圖2中未示出)。在一些示例中，集成到熱交換部分203 (和熱交換部分205 )的 熱交換管可配置為金屬管，其可允許熱能從(流過其中的)冷卻劑流體通過金屬管壁 對流地傳遞到基本上圍繞熱交換管的空氣流。從而降低了流過其中的冷卻劑流體的溫 度?？杀焕鋮s(至節(jié)溫器204允許從其通過的溫度范圍內(nèi))的一部分通過至少一部分 熱交換部分203的冷卻劑流體可例如經(jīng)由電控閥(未示出)轉(zhuǎn)移到節(jié)溫器204。例如， 節(jié)溫器2(M可配置為允許約"。C的冷卻劑流體從其通過(從而離開熱交換器202 )。 作為一個(gè)非限制性的示例，通過節(jié)溫器204的冷卻劑流體的體積流量可以為37.85 、 56. M或".7升每分鐘(=10、 15或20加侖每分鐘)。如圖所示，冷卻劑流可以通 過多個(gè)可輸送冷卻劑流體至不同發(fā)動(dòng)機(jī)部件的流體出口通道210和213。然而，在其 他的實(shí)施例中，冷卻劑流體可以僅經(jīng)由單個(gè)流體出口通道或經(jīng)由兩個(gè)以上流體出口通 道離開節(jié)溫器204。通過節(jié)溫器204的冷卻劑流體可以導(dǎo)入安裝在熱交換器202所安 裝的車輛的乘員側(cè)上的部件。例如，經(jīng)由節(jié)溫器204離開的冷卻劑流體可以并行地并 且在基本上相同溫度的分離的冷卻劑流中分別轉(zhuǎn)移到EGR冷卻器和變速器冷卻器。然 而，應(yīng)理解，在一些實(shí)施例中，通過節(jié)溫器204的冷卻劑流體還可輸送到安裝在車輛 的駕駛員側(cè)上的部件，或可僅輸送到安裝在車輛的駕駛員側(cè)上的部件。
由熱交換部分203接收并集中但不轉(zhuǎn)移到節(jié)溫器204的冷卻劑流體可以經(jīng)跨接管
(圖2中未示出)通到熱交換部分205。經(jīng)集成到熱交換部分2 05的熱交換管(圖2 中未示出)可以從通過熱交換部分205的冷卻劑流體中帶走額外的熱能。因此，通過 熱交換部分203和至少一部分熱交換部分205的冷卻劑流體可被冷卻至比通過一部分 熱交換部分2 03然后轉(zhuǎn)移到節(jié)溫器204 (例如不輸送到熱交換部分205 )的冷卻劑流 體的溫度范圍低的溫度范圍。從而可降低從熱交換部分203接收并通過熱交換部分 205的冷卻劑流體的溫度。如圖2所示，通過熱交換部分205并由熱交換部分205冷 卻的冷卻劑流體然后可由節(jié)溫器212接收，冷卻劑的溫度被冷卻至節(jié)溫器212配置為 允許從其通過的溫度范圍。例如，節(jié)溫器212可配置為允許約l(TC的冷卻劑流體從 其通過(從而離開熱交換器202 )。作為一個(gè)非限制性的示例，通過節(jié)溫器212的冷 卻劑流體的體積流量可以在7. 57至37. 85升每分鐘(=2至10加侖每分鐘)的范圍 內(nèi)。如圖所示，冷卻劑流可以通過多個(gè)可輸送冷卻劑流體至不同發(fā)動(dòng)機(jī)部件的流體出 口通道214和215。然而，在其他的實(shí)施例中，冷卻劑流體可以僅經(jīng)由單個(gè)流體出口 通道或經(jīng)由兩個(gè)以上流體出口通道離開節(jié)溫器212。通過節(jié)溫器的冷卻劑流體可以導(dǎo)入安裝在熱交換器202所安裝的車輛的駕駛員側(cè)上的部件。例如，經(jīng)由節(jié)溫器 212離開的冷卻劑流體可以作為單個(gè)冷卻劑流離開節(jié)溫器，分離成基本上相同溫度的 分離的冷卻劑流，然后分別轉(zhuǎn)移到進(jìn)氣冷卻器和燃料冷卻器。然而，應(yīng)理解，在一些 實(shí)施例中，通過節(jié)溫器212的冷卻劑流體還可輸送到安裝在車輛的乘員側(cè)上的部件， 或可僅輸送到安裝在車輛的乘員側(cè)上的部件。
通過考慮到將使用具有類似溫度范圍的冷卻劑流體可更有效地操作的部件接近 彼此設(shè)置在車輛的兩側(cè)之一上(即駕駛員側(cè)或乘員側(cè))，熱交換器的相應(yīng)惻上的節(jié)溫 器可接近于這些部件設(shè)置。因此，可以減少流動(dòng)距離，例如管子長度、軟管長度或管 道長度，并可以節(jié)省整體發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間。
此外，雖然如圖所示配置有基本上垂直于附圖的平面(即橫向流動(dòng)配置)的空氣 流，但在其他實(shí)施例中，熱交換器202可配置有基本上平行于流過其中的冷卻劑流體 的方向流動(dòng)的空氣流。例如，熱交換器202可配置有基本上平行于通過熱交換部分的 冷卻劑流的空氣流。這表現(xiàn)為平行流動(dòng)設(shè)置(即通過熱交換部分的冷卻劑流的方向與 通過特定熱交換部分的空氣流的方向基本上一致)或反向流動(dòng)設(shè)置(即流過熱交換部 分的冷卻劑流的方向與通過特定熱交換部分的空氣流的方向基本上相反)。
如上所述，通過如圖2所示設(shè)置集成到熱交換部分的節(jié)溫器，熱交換部分和節(jié)溫 器之間的端口可以集成到冷卻系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，節(jié)溫器可配置為包括以卡扣、 螺旋或其他方式直接緊固到熱交換部分的模塊殼體的模塊。相應(yīng)地，在一些實(shí)施例中， 熱交換部分可包括可配置為接收以卡扣、螺旋或其他方式直接緊固到熱交換部分的節(jié) 溫器模塊的接收位置。這種配置可增加制造便利性并考慮到更簡單的系統(tǒng)維護(hù)和節(jié)溫 器更換。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)節(jié)溫器和/或熱交換部分使用可進(jìn)一步增加整體冷卻 系統(tǒng)的模塊性的共同的殼體結(jié)構(gòu)。此外，用于流體連接熱交換部分的跨接管可集成到 節(jié)溫器設(shè)置。因此，可以減少管子、軟管、連接器和關(guān)聯(lián)的泄漏路徑的數(shù)目。換言之， 相比于在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的不同位置處分離于熱交換器設(shè)置的多個(gè)節(jié)溫器，本文所述的本 實(shí)用新型的示例實(shí)施例考慮到更緊湊、更簡單、更可靠且更容易制造的冷卻系統(tǒng)。從 而降低了本文所述的冷卻系統(tǒng)的總成本。
圖3以縱向橫截面更詳細(xì)地示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的具有節(jié)溫器和端口 的冷卻系統(tǒng)200的側(cè)視圖。如圖所示，冷卻系統(tǒng)200可包括用于從自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(圖 3中未示出)接收的冷卻劑流體和/或自其他發(fā)動(dòng)機(jī)部件(圖3中也未示出)接收的 冷卻劑流體中帶走熱能的熱交換器202。在一些實(shí)施例中，熱交換器202可配置為具 有一個(gè)、兩個(gè)或其他合適數(shù)目的熱交換芯部分的散熱器。冷卻系統(tǒng)200還可包括集成 到熱交換器2 02的節(jié)溫器204和節(jié)溫器"2。冷卻系統(tǒng)200還可包括可配置為響應(yīng)于 至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)搡作參數(shù)控制節(jié)溫器204和212內(nèi)部的閥(即電磁閥)的電子控制單 元(ECU)(未示出)。雖然圖示配置有集成到熱交換器202的兩個(gè)節(jié)溫器，但是其 他實(shí)施例可以包括具有一個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或其他合適數(shù)目的集成到熱交換器的節(jié)溫器。如圖所示，熱交換器202可以經(jīng)由冷卻劑流體入口通道303從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)接收冷卻劑 流體。在其他實(shí)施例中，多個(gè)冷卻劑流體通道可以輸送冷卻劑流體至單個(gè)節(jié)溫器。在 另外的實(shí)施例中，多個(gè)節(jié)溫器可以從單個(gè)冷卻劑流體通道或從多個(gè)冷卻劑流體通道接 收冷卻劑流體。
如圖3所示，冷卻劑流可以經(jīng)由冷卻劑流體入口通道303從泵接收。 一部分該冷 卻劑流可經(jīng)由冷卻劑流體通道308轉(zhuǎn)移至節(jié)溫器204。該冷卻劑流的剩余部分可被轉(zhuǎn) 移至旁通部分201。 一部分由旁通部分201接收的冷卻劑流然后可經(jīng)由冷卻劑流體出 口通道312通過熱交換器202離開(從而離開熱交換器202而不通過任何熱交換部 分)。此外， 一部分經(jīng)由冷卻劑流體出口通道312通過熱交換器202離開的冷卻劑流 體可經(jīng)冷卻劑流體通道313轉(zhuǎn)移至節(jié)溫器212。
如圖3所示，一部分通過旁通部分201的冷卻劑流體可被轉(zhuǎn)移至熱交換部分203, 在此熱能可從通過熱交換部分203的冷卻劑流體中帶走。 一部分通過熱交換部分203 的冷卻劑流體可經(jīng)冷卻劑流體通道310轉(zhuǎn)移至節(jié)溫器204。在一些實(shí)施例中，節(jié)溫器 204可配置(或由ECU控制)以僅允許單個(gè)溫度范圍的流體從中通過。例如，經(jīng)冷卻 劑流體通道308和冷卻劑流體通道310由節(jié)溫器204接收的冷卻劑流體可在節(jié)溫器 204中混合以產(chǎn)生具有與經(jīng)冷卻劑流體通道308和310接收的冷卻劑流的溫度不同的 溫度的冷卻劑流。節(jié)溫器204從而可配置為允許僅當(dāng)這兩個(gè)分離的冷卻劑流在節(jié)溫器 204中(或在一些實(shí)施例中在節(jié)溫器204的上游)混合時(shí)才可達(dá)到的溫度范圍內(nèi)的冷 卻劑流體通過節(jié)溫器204。在其他實(shí)施例中，節(jié)溫器204可配置為允許不同溫度范圍
的冷卻劑流從中通過。例如，除了允許結(jié)合了兩個(gè)分離的冷卻劑流(從冷卻劑流體通 道308和310接收)的冷卻劑流，節(jié)溫器204可配置(或由ECU控制)以當(dāng)由電子控 制單元接收的控制信號控制時(shí)允許從冷卻劑流體通道3 0 8或從冷卻劑流體通道310接
收的冷卻劑流的典型溫度范圍內(nèi)的冷卻劑流通過節(jié)溫器204。
應(yīng)理解，雖然如圖3所示能夠從兩個(gè)分離的冷卻劑流體通道308和310接收冷卻 劑流，但在其他的實(shí)施例中，節(jié)溫器204可配置為從一個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或其他合適數(shù) 目的冷卻劑流體通道接收冷卻劑流。還應(yīng)理解，雖然如圖所示與熱交換器202分離， 但在一些實(shí)施例中，節(jié)溫器204 (以及冷卻劑流體通道308和310)可以集成到一個(gè) (或多個(gè))殼體中，該殼體集成到熱交換器202。因此，可以減少冷卻劑流體通道的 長度，可以減少冷卻劑流體通道連接點(diǎn)的數(shù)目，可以提高制造的整體便利性。此外， 節(jié)溫器2 04、冷卻劑流體通道308 、冷卻劑流體通道310和冷卻劑流體入口通道303
可以集成到模塊殼體單元，在一些實(shí)施例中，該模塊殼體單元可作為單個(gè)單元安裝在 熱交換器202上。另外，本文所述的冷卻劑流體通道可配置為例如管道、管子或軟管。 相應(yīng)地，本文所述的冷卻劑流體通道的橫截面形狀可為圓形、橢圓形、矩形、六邊形、 八邊形或其他合適的橫截面形狀。
如圖3所示，通過熱交換部分205的冷卻劑流體然后可經(jīng)冷卻劑流體通道3"由節(jié)溫器212接收。在一些實(shí)施例中，節(jié)溫器212可配置(或由ECU控制)以僅允許單 個(gè)溫度范圍的流體從中通過。例如，經(jīng)冷卻劑流體通道313和冷卻劑流體通道314由 節(jié)溫器212接收的冷卻劑流體可在節(jié)溫器212中混合以產(chǎn)生具有與經(jīng)冷卻劑流體通道 31 3和314接收的冷卻劑流的溫度不同的溫度的冷卻劑流。節(jié)溫器212從而可配置(或 由ECU控制)以允許僅當(dāng)這兩個(gè)分離的冷卻劑流在節(jié)溫器212中(或在一些實(shí)施例中 在節(jié)溫器212的上游)混合時(shí)可達(dá)到的溫度范圍內(nèi)的冷卻劑流體通過節(jié)溫器212。在 其他實(shí)施例中，節(jié)溫器212可配置為允許不同溫度范圍的冷卻劑流從中通過。例如， 除了允許結(jié)合了兩個(gè)分離的冷卻劑流(從冷卻劑流體通道313和314接收)的冷卻劑 流，節(jié)溫器212可配置(或由BCU控制)以允許從冷卻劑流體通道313或從冷卻劑流 體通道314接收的冷卻劑流的典型溫度范圍內(nèi)的冷卻劑流通過節(jié)溫器212。
應(yīng)理解，雖然如圖3所示能夠從兩個(gè)分離的冷卻劑流體通道313和314接收冷卻 劑流，但在其他的實(shí)施例中，節(jié)溫器212可配置為從一個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或其他合適數(shù) 目的冷卻劑流體通道接收冷卻劑流。還應(yīng)理解，雖然如圖所示與熱交換器202分離， 但在一些實(shí)施例中，節(jié)溫器212 (以及冷卻劑流體通道313和314)可以集成到一個(gè)
(或多個(gè))模塊殼體中，該模塊殼體集成到熱交換器202。因此，可以減少冷卻劑流 體通道的長度，可以減少冷卻劑流體通道連接點(diǎn)的數(shù)目，可以提高制造和維護(hù)的整體 便利性。此外，節(jié)溫器212、和/或冷卻劑流體通道313、和/或冷卻劑流體通道314、 和/或冷卻劑流體出口通道312可以集成到模塊殼體單元，在一些實(shí)施例中，該模塊 殼體單元可作為單個(gè)單元安裝在熱交換器202上。
圖4示出通過冷卻系統(tǒng)200(如圖2所示)輸送和處理冷卻劑流體的流程。在402， 冷卻劑流體可由熱交換器從發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)部件經(jīng)泵和冷卻劑流體入口通道接收。在 404，冷卻劑流可被接收并通過旁通部分(該旁通部分繞過集成到熱交換器的熱交換 部分從而不主動(dòng)地從流過其中的冷卻劑流體中帶走熱能)。在406, —部分通過旁通 部分的冷卻劑流體可經(jīng)冷卻劑流體出口通道從熱交換器流出。冷卻劑流的剩余部分
(即在通過旁通部分之后沒有立即從熱交換器流出的部分冷卻劑流)然后可在408被 轉(zhuǎn)移通過第一熱交換部分，第一熱交換部分從流過其中的冷卻劑流中帶走熱能。在通 過第一熱交換部分的至少一部分后，足夠量的熱能可從冷卻劑流中帶走，以使冷卻劑 流體的溫度可被冷卻至第一節(jié)溫器允許可在410被轉(zhuǎn)移至第一節(jié)溫器的冷卻劑流體 通過第一節(jié)溫器的溫度范圍內(nèi)。
冷卻劑流的剩余部分(即在通過旁通部分之后沒有立即從熱交換器流出的部分冷 卻劑流)或通過第一節(jié)溫器的部分然后可被轉(zhuǎn)移通過第二熱交換部分，第二熱交換部 分從流過其中的冷卻劑流中帶走熱能。在通過第二熱交換部分的至少一部分后'足夠 量的熱能可從冷卻劑流中帶走，以使冷卻劑流體的溫度可被冷卻至第二節(jié)溫器允許
(可在412被轉(zhuǎn)移至第二節(jié)溫器的)冷卻劑流體通過第二節(jié)溫器的溫度范圍內(nèi)。
圖5示出通過節(jié)溫器處理冷卻劑流體的流程。在502,節(jié)溫器可接收在整個(gè)冷卻系統(tǒng)的當(dāng)前循環(huán)中未通過熱交換部分的第一冷卻劑流。例如，該節(jié)溫器可配置為直接 從冷卻系統(tǒng)的上游的泵接收冷卻劑流或該節(jié)溫器可配置為從集成到熱交換器的旁通 部分接收冷卻劑流。在5(M,該節(jié)溫器可接收已通過至少一個(gè)熱交換部分的一部分的 第二冷卻劑流，然后可以和在502由節(jié)溫器接收的冷卻劑流混合。應(yīng)理解，在其他實(shí) 施例或操作模式中，節(jié)溫器可配置為接收單個(gè)冷卻劑流或三個(gè)、四個(gè)或其他合適數(shù)目 的冷卻劑流并使這樣的冷卻劑流從中通過。
在506，可確定節(jié)溫器內(nèi)的結(jié)合的冷卻劑流(即第一冷卻劑流和第二冷卻劑流的 結(jié)合)是否在允許通過該節(jié)溫器的溫度范圍內(nèi)。如果在5 06的回答為否，則可調(diào)節(jié)第 一冷卻劑流的體積流量和/或第二冷卻劑流的體積流量，因此增加或降低了結(jié)合的冷 卻劑流的溫度以使其處在節(jié)溫器允許從中通過的溫度范圍內(nèi)。在508的流量調(diào)節(jié)后， 可再次在506確定節(jié)溫器內(nèi)的結(jié)合的冷卻劑流是否在允許通過該節(jié)溫器的溫度范圍 內(nèi)。如果在506的回答仍為否，則例程執(zhí)行另一次迭代(并繼續(xù)如此)直到結(jié)合的冷 卻劑流的溫度在適合的溫度范圍內(nèi)。當(dāng)確定結(jié)合的冷卻劑流的溫度在適合的溫度范圍 內(nèi)時(shí)(即在506的回答為是)，結(jié)合的冷卻劑流可在510從節(jié)溫器流出并導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī) 或發(fā)動(dòng)機(jī)部件。
通過如上所述設(shè)置集成到熱交換器的節(jié)溫器和相關(guān)的冷卻劑流體通道，可以減少 冷卻劑流體通道的長度(和現(xiàn)有技術(shù)中節(jié)溫器與熱交換器基本上空間分離的情況相 比)。因此，由于熱交換器旁通部分與節(jié)溫器自身之間的較小的距離，經(jīng)節(jié)溫器離開 的冷卻劑流體的溫度可更精密地控制。從而通過本文所述的本實(shí)用新型的實(shí)施例可實(shí) 現(xiàn)更可靠而有效的冷卻系統(tǒng)。
應(yīng)注意，對于車輛應(yīng)用，連接各冷卻系統(tǒng)部件的各冷卻劑流體通道可包括一個(gè)或 多個(gè)彎曲或彎道以適應(yīng)具體的車輛設(shè)置。此外，各冷卻系統(tǒng)部件和連接各冷卻系統(tǒng)部 件的冷卻劑流體通道的橫截面形狀可為圓形、橢圓形、矩形、六邊形或任何其他合適 的形狀。此外，應(yīng)理解，在一些實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)100可包括圖1-圖3中未示出 的另外的部件或可省略本文所述的部件。
應(yīng)理解，本文所述的配置本質(zhì)上是示例性的，且這些具體的實(shí)施例不視為具有限 制意義，因?yàn)楦鞣N變形是可能的。本實(shí)用新型的主題包括本文所述的各種系統(tǒng)和配置 和其他特征、功能、和/或?qū)傩缘乃行路f和非顯而易見的組合和子組合。
本申請的權(quán)利要求特別指出視為新穎和非顯而易見的特定組合和子組合。這些權(quán)利要 求可能涉及"一個(gè)"元素或"第一"元素或其等價(jià)。這些權(quán)利要求應(yīng)理解為包括一個(gè) 或一個(gè)以上這種元素的結(jié)合，而不要求或排除兩個(gè)或兩個(gè)以上這種元素。所公開的特 征、功能、元素和/或?qū)傩缘钠渌M合和子組合可通過本申請權(quán)利要求的修改或通過 本申請或相關(guān)申請?zhí)峁┬碌臋?quán)利要求來請求保護(hù)。這些權(quán)利要求，無論比原權(quán)利要求 范圍寬、窄、相等或不同都視為包括在本實(shí)用新型的主題中。
權(quán)利要求1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括熱交換器，所述熱交換器包括從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第一熱交換部分，和從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第二熱交換部分；集成到所述熱交換器的第一節(jié)溫器，所述第一節(jié)溫器流體連接且機(jī)械連接到所述第一熱交換部分和第二熱交換部分中的至少一個(gè)；及集成到所述熱交換器的第二節(jié)溫器，所述第二節(jié)溫器流體連接且機(jī)械連接到所述第一熱交換部分和第二熱交換部分中的至少一個(gè)。
2. 如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第一節(jié)溫器和第二節(jié)溫器 相對于所述第一熱交換部分并相對于所述第二熱交換部分設(shè)置在不同位置上。
3. 如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器還包括允許至少 一部分流過所述熱交換器的冷卻劑流體繞過所述第一熱交換部分和所述第二熱交換 部分的旁通部分。
4. 如權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第一節(jié)溫器從所述第一熱 交換部分接收冷卻劑流并轉(zhuǎn)移一部分所述冷卻劑流至變速器冷卻器。
5. 如權(quán)利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還包括響應(yīng)于搡作參數(shù)改變所 述第一節(jié)溫器從所述第一熱交換部分接收的冷卻劑流體的量的控制器。
6. 如權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第一節(jié)溫器從所述第一熱 交換部分接收冷卻劑流并從所述旁通部分接收冷卻劑流，且轉(zhuǎn)移一部分接收的冷卻劑 流至變速器冷卻器。
7. 如權(quán)利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第二節(jié)溫器接收通過所述 第一熱交換部分及至少部分所述第二熱交換部分的冷卻劑流，并轉(zhuǎn)移一部分接收的冷 卻劑流至進(jìn)氣冷卻器。
8. 如權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第二節(jié)溫器接收通過所述 第一熱交換部分及至少部分所述第二熱交換部分的冷卻劑流，并從所述旁通部分接收 冷卻劑流。
9. 如權(quán)利要求7所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第二節(jié)溫器接收的通過所 述第一熱交換部分及至少部分所述第二熱交換部分的冷卻劑流處在比所述第一節(jié)溫 器從所述第一熱交換部分接收的冷卻劑流的溫度范圍低的溫度范圍中。
10. —種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括 從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第一熱交換芯部分； 從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第二熱交換芯部分； 集成到所述第一熱交換芯部分和第二熱交換芯部分的多個(gè)接收部分； 多個(gè)節(jié)溫器模塊，所述多個(gè)節(jié)溫器模塊中的每個(gè)在所述多個(gè)接收部分中的一個(gè)連接到所述第一熱交換芯部分和第二熱交換芯部分。
11. 如權(quán)利要求10所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)節(jié)溫器模塊中的每 個(gè)相對于所述第一熱交換芯部分并相對于所述第二熱交換芯部分設(shè)置在不同位置上。
12. 如權(quán)利要求10所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還包括允許至少一部分冷卻 劑流體繞過所述第一熱交換芯部分并繞過所述第二熱交換芯部分的旁通部分。
13. 如權(quán)利要求10所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)節(jié)溫器模塊中的一個(gè)從所述第一熱交換芯部分接收冷卻劑流。
14. 如權(quán)利要求13所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還包括響應(yīng)于搡作參數(shù)改變 所述多個(gè)節(jié)溫器模塊中的一個(gè)從所述第一熱交換芯部分接收的冷卻劑流體的量的控制器。
15. 如權(quán)利要求12所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)節(jié)溫器模塊中的一 個(gè)從所述第一熱交換芯部分接收冷卻劑流并從所述旁通部分接收冷卻劑流。
16. 如權(quán)利要求10所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)節(jié)溫器模塊中的一 個(gè)接收通過所述第一熱交換芯部分及至少部分所述第二熱交換芯部分的冷卻劑流，并 轉(zhuǎn)移一部分所述冷卻劑流至燃料冷卻器。
17. 如權(quán)利要求12所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)節(jié)溫器模塊中的一 個(gè)接收通過所述第一熱交換芯部分及至少部分所述第二熱交換芯部分的冷卻劑流，并 從所述旁通部分接收冷卻劑流。
18. —種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器，其特征在于，所述散熱器包括 從所述發(fā)動(dòng)機(jī)接收冷卻劑流的冷卻劑流體入口通道；從所述冷卻劑流體入口通道接收冷卻劑流的旁通部分；從所述旁通部分接收冷卻劑流并從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第一熱交換芯 部分； .從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第二熱交換芯部分，所述第二熱交換芯部分流體 連接到所述第一熱交換芯部分并位于所述第一熱交換芯部分的下游；集成到所述第一熱交換芯部分的第一節(jié)溫器模塊，所述第一節(jié)溫器模塊接收通過 所述旁通部分和一部分所述第一熱交換芯部分的冷卻劑流，并從所述冷卻劑流體入口 通道接收冷卻劑流；及集成到所述第二熱交換芯部分的第二節(jié)溫器模塊，所述第二節(jié)溫器模塊接收通過 所述旁通部分和所述第一熱交換芯部分及所述第二熱交換芯部分兩者的冷卻劑流，并 從所述旁通部分接收冷卻劑流。
19. 如權(quán)利要求18所述的散熱器，其特征在于，所述旁通部分允許至少一部分 冷卻劑流體繞過所述第一熱交換芯部分并繞過所述第二熱交換芯部分。
20. 如權(quán)利要求19所述的散熱器，其特征在于，所述第一節(jié)溫器模塊接收的通 過所述旁通部分和一部分所述第一熱交換芯部分的冷卻劑流處在比所述第二節(jié)溫器 模塊接收的通過所述旁通部分和所述第一熱交換芯部分及所述第二熱交換芯部分兩 者的冷卻劑流的溫度范圍高的溫度范圍中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及含集成有節(jié)溫器的熱交換器的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)。提供了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括熱交換器，該熱交換器包括從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第一熱交換部分，和從流過的冷卻劑流體帶走熱能的第二熱交換部分；集成到熱交換器的第一節(jié)溫器，該第一節(jié)溫器流體連接且機(jī)械連接到第一熱交換部分和第二熱交換部分中的至少一個(gè)；及集成到熱交換器的第二節(jié)溫器，該第二節(jié)溫器流體連接且機(jī)械連接到第一熱交換部分和第二熱交換部分中的至少一個(gè)。本實(shí)用新型可以減少管子、軟管、連接器以及關(guān)聯(lián)的泄漏路徑從而實(shí)現(xiàn)更緊湊、更簡單、更可靠及更容易地制造的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)并減少總成本。
文檔編號F01P3/12GK201433814SQ20092014954
公開日2010年3月31日 申請日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者羅伯特·霍恩布洛爾·梅爾 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司