本公開大體上涉及機動車輛領(lǐng)域，并且更明確地說，涉及經(jīng)設(shè)計以釋放發(fā)動機罩/車身下的壓力積累、改善車輛空氣動力學(xué)且優(yōu)化發(fā)動機罩/車身下的氣流的車底空氣和熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

未優(yōu)化的車底和發(fā)動機罩下的氣流可導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)和熱交換器性能降低。當(dāng)壓力在發(fā)動機罩下積累時，流經(jīng)車輛熱交換器和前端的氣流減少。流經(jīng)熱交換器的不充足的氣流導(dǎo)致低冷卻系統(tǒng)性能，且可能需要對冷卻系統(tǒng)部件升級，這會增加車重、電力/能源消耗和生產(chǎn)成本。

未優(yōu)化的發(fā)動機罩下的氣流也可能導(dǎo)致發(fā)動機罩下的部件管理問題。這是因為當(dāng)發(fā)動機罩下的壓力積累時，發(fā)動機罩下的氣流減少，空氣和部件溫度上升。這會影響車輛部件操作熱規(guī)格。這使升級車輛發(fā)動機罩/車身下的部件成為必須，以滿足更高的操作溫度規(guī)格，這進一步增加了重量、成本和能源消耗。

還應(yīng)了解，車輛空氣動力學(xué)在降低車輛能源消耗方面具有重要作用。車底/發(fā)動機罩護罩對于減小車輛氣動阻力是必需的。全封閉的車底/發(fā)動機罩對于消除車輛下面的氣流是優(yōu)選的。未優(yōu)化且全封閉的護罩可能導(dǎo)致發(fā)動機罩下空氣壓力增加，這在某些操作條件下(包含極端天氣和/或極端負荷條件)可能導(dǎo)致車輛冷卻和熱管理問題。

本文件涉及一種新型和改良的車底空氣和熱管理系統(tǒng)，其包含主動氣壩和氣窗，主動氣壩和氣窗在最大化燃料經(jīng)濟性方面是有效的，同時也基于車輛操作和動力需求適當(dāng)?shù)毓芾戆l(fā)動機罩下的空氣和部件溫度。因此，在本文件中公開的車底空氣和熱管理系統(tǒng)在技術(shù)上表現(xiàn)出顯著的進步。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本文中描述的目的和益處，提供一種用于機動車輛的車底空氣和熱管理系統(tǒng)。該車底空氣和熱管理系統(tǒng)包括氣罩，氣罩包括可在打開位置與關(guān)閉位置之間選擇性地移位的氣窗系統(tǒng)。另外，此車底空氣和熱管理系統(tǒng)包括可在初始位置與展開位置之間選擇性地移位的氣壩。此外，車底空氣熱管理系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)，以響應(yīng)于操作條件、車輛操作模式和動力需求使氣窗系統(tǒng)在打開位置與關(guān)閉位置之間移位，以及使氣壩在初始位置與展開位置之間移位。

氣壩在氣窗系統(tǒng)的前部定位在車輛上，從而當(dāng)氣壩位于展開位置時，氣壩在氣窗系統(tǒng)的底側(cè)形成低壓區(qū)域，以當(dāng)氣窗系統(tǒng)位于打開位置時增強從發(fā)動機罩下發(fā)動機艙區(qū)域通過氣窗系統(tǒng)的氣流。以此方式，提供增強的發(fā)動機艙或發(fā)動機罩下冷卻。

更具體而言，控制系統(tǒng)包括氣窗系統(tǒng)致動器、氣壩致動器和控制器，控制器被構(gòu)造成操作氣窗系統(tǒng)致動器和氣壩致動器，且因而使(a)氣窗系統(tǒng)在打開位置與關(guān)閉位置之間選擇性地移位，以及使(b)氣壩在初始位置與展開位置之間移位。在一個可能的實施例中，控制系統(tǒng)包括至少一個連接到控制器上的傳感器。傳感器可從由以下傳感器組成的一組傳感器中選擇：發(fā)動機冷卻劑溫度傳感器、變速器油溫度傳感器、發(fā)動機進氣溫度傳感器，及其組合。在一個可能的實施例中，控制系統(tǒng)還包含車輛操作模式選擇器。

另外，控制器被構(gòu)造成提供三種操作模式。在第一操作模式中，氣窗系統(tǒng)關(guān)閉，并且氣壩處于初始位置，以使空氣阻力最小化且使燃料經(jīng)濟性最大化。在第二操作模式中，氣窗系統(tǒng)處于打開位置，并且氣壩處于初始位置，以增加通過發(fā)動機艙的氣流，同時使用于機動車輛的越野操作的離地間隙最大化。在第三操作模式中，氣窗系統(tǒng)處于打開位置，并且氣壩處于展開位置，以在高發(fā)動機負載操作期間(例如在掛車牽引期間)使通過發(fā)動機艙的氣流最大化。

根據(jù)附加方面，提供一種配備有本文所描述的車底空氣管理系統(tǒng)的機動車輛。

根據(jù)又一方面，提供一種用于管理在發(fā)動機罩下通過機動車輛的發(fā)動機艙的氣流的方法。該方法可廣泛地描述為包括以下步驟：為機動車輛配備車底空氣和熱管理系統(tǒng)，該車底空氣和熱管理系統(tǒng)包括：(a)氣罩，其具有可在打開位置與關(guān)閉位置之間移位的氣窗系統(tǒng)；(b)氣壩，其可在初始位置與展開位置之間移位；以及(c)控制系統(tǒng)，用以使氣窗系統(tǒng)和氣壩移位。

該方法可進一步描述為包含以下步驟：為控制系統(tǒng)提供氣窗系統(tǒng)致動器、氣壩致動器和控制器，控制器被構(gòu)造成操作氣窗系統(tǒng)致動器和氣壩致動器，且因而使(a)氣窗系統(tǒng)在打開位置與關(guān)閉位置之間選擇性地移位，以及使(b)氣壩在初始位置與展開位置之間移位。

該方法可進一步包含以下步驟：通過發(fā)動機冷卻劑溫度傳感器感測發(fā)動機冷卻劑溫度，以及將發(fā)動機冷卻劑溫度數(shù)據(jù)提供給控制器。另外，在一個可能的實施例中，該方法可包括通過變速器油溫度傳感器感測變速器油溫度，以及將變速器油溫度數(shù)據(jù)提供給控制器。在又一個可能的實施例中，該方法可包括通過發(fā)動機進氣溫度傳感器感測發(fā)動機進氣溫度，以及將發(fā)動機進氣溫度數(shù)據(jù)提供給控制器。在又一個實施例中，該方法可包括通過發(fā)動機罩下空氣溫度傳感器感測發(fā)動機罩下空氣溫度，以及將發(fā)動機罩下空氣溫度數(shù)據(jù)提供給控制器。

另外，該方法可包含配置控制器以提供第一操作模式，其中氣窗系統(tǒng)關(guān)閉，并且氣壩處于初始位置，以使空氣阻力最小化且使燃料經(jīng)濟性最大化。在另一個可能的實施例中，該方法包括配置控制器以提供第二操作模式，其中氣窗系統(tǒng)處于打開位置，并且氣壩處于初始位置，以增加發(fā)動機罩下通過發(fā)動機艙的氣流，同時使機動車輛的越野操作的離地間隙最大化。在又一個可能的實施例中，該方法包括配置控制器以提供第三操作模式，其中氣窗系統(tǒng)處于打開位置，并且氣壩處于展開位置，以在高發(fā)動機負載操作期間使發(fā)動機罩下通過發(fā)動機艙的氣流最大化。

在又一個可能的實施例中，該方法包括配置控制器以提供：一種操作模式，其中氣窗系統(tǒng)處于關(guān)閉位置，并且氣壩處于初始位置，以使空氣阻力最小化且使燃料經(jīng)濟性最大化；以及另一種操作模式，其中氣窗系統(tǒng)處于打開位置，并且氣壩處于展開位置，以在高發(fā)動機負載操作期間使發(fā)動機罩下通過發(fā)動機艙的氣流最大化。

在以下描述中，將展示并描述車底空氣和熱管理系統(tǒng)的若干優(yōu)選實施例。如應(yīng)認識到，系統(tǒng)能夠有其他不同的實施例，并且其若干細節(jié)能夠在各種明顯方面進行變更，所有變更不脫離如所附權(quán)利要求書所闡述和描述的系統(tǒng)。因此，附圖和描述應(yīng)視為說明性的而不是限制性的。

附圖說明

并入本文中且形成本說明書一部分的附圖說明了車底空氣和熱管理系統(tǒng)的若干方面，并且連同描述一起用來解釋其特定原理。在附圖中：

圖1是包含本發(fā)明的主題的車底空氣和熱管理系統(tǒng)的機動車輛的仰視透視圖。

圖2是用于如圖1所例示的車底空氣和熱管理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的示意性框圖。

圖3a是例示處于第一操作模式的圖1中的車底空氣和熱管理系統(tǒng)的橫截面圖，其中氣窗系統(tǒng)處于關(guān)閉位置，并且氣壩處于初始位置，以使空氣阻力最小化且使燃料經(jīng)濟性最大化。

圖3b是例示處于第二操作模式的圖1中的車底空氣和熱管理系統(tǒng)的橫截面圖，其中氣窗系統(tǒng)處于打開位置，并且氣壩處于初始位置，以增加發(fā)動機罩下通過發(fā)動機艙的氣流，同時使機動車輛的越野操作的離地間隙最大化。

圖3c是例示處于第三操作模式的圖1中的車底空氣和熱管理系統(tǒng)的橫截面圖，其中氣窗系統(tǒng)處于打開位置，并且氣壩處于展開位置，以在高發(fā)動機負載操作期間使發(fā)動機罩下通過發(fā)動機艙的氣流最大化。

圖4a是例示處于第一操作模式的圖1中的車底空氣和熱管理系統(tǒng)的仰視透視圖，其中氣窗系統(tǒng)處于關(guān)閉位置，并且氣壩處于初始位置，以使空氣阻力最小化且使燃料經(jīng)濟性最大化。

圖4b是例示處于第二操作模式的圖1中的車底空氣和熱管理系統(tǒng)的俯視透視圖，其中氣窗系統(tǒng)處于打開位置，并且氣壩處于初始位置，以增加發(fā)動機罩下通過發(fā)動機艙的氣流，同時使機動車輛的越野操作的離地間隙最大化。

圖4c是例示處于第三操作模式的圖1中的車底空氣和熱管理系統(tǒng)的仰視透視圖，其中氣窗系統(tǒng)處于打開位置，并且氣壩處于展開位置，以在高發(fā)動機負載操作期間使發(fā)動機罩下通過發(fā)動機艙的氣流最大化。

現(xiàn)在將詳細地參考車底空氣和熱管理系統(tǒng)的當(dāng)前優(yōu)選實施例，其實例在附圖中加以說明。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考圖1和2，其例示了為本文件的主題的車底空氣和熱管理系統(tǒng)10。圖1例示了包含車底空氣和熱管理系統(tǒng)10的機動車輛V。該車底空氣和熱管理系統(tǒng)10包括在機動車輛V的發(fā)動機罩(未示出)和發(fā)動機艙14下面的氣罩12，其中該機動車輛V包括熱交換器、內(nèi)燃發(fā)動機和機動車輛的操作系統(tǒng)的其他部件。

如圖1所例示，氣罩12包括氣窗系統(tǒng)16，該氣窗系統(tǒng)16包含多個可在打開位置與關(guān)閉位置之間選擇性地移位的氣窗18，如下文將更詳細說明和描述。

該車底空氣和熱管理系統(tǒng)10還包括可在初始位置與展開位置之間選擇性地移位的氣壩20，如下文將更詳細說明和描述。另外，如圖2所例示，該車底熱管理系統(tǒng)10還包括大體由參考標(biāo)號22表示的控制系統(tǒng)。提供控制系統(tǒng)22以使氣窗系統(tǒng)16在打開位置與關(guān)閉位置之間選擇性地移位，以及使氣壩20在初始位置與展開位置之間選擇性地移位。

如圖2所例示，控制系統(tǒng)22包括氣窗系統(tǒng)致動器24、氣壩致動器26和控制器28，控制器28呈被具體構(gòu)造成操作氣窗系統(tǒng)致動器和氣壩致動器的專用微處理器或電子控制單元(ECU)的形式。如本技術(shù)中所知，此種控制器28可包括一個或多個處理器、一或多個存儲器以及一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口。處理器、存儲器和接口全部通過通信總線互相通信。

進一步如圖2所例示，控制系統(tǒng)22還包括至少一個連接到控制器28的傳感器30₁、30₂、30₃和30_n。在所例示的實施例中，展示了4個這種傳感器30₁、30₂、30₃和30_n。傳感器30₁可為發(fā)動機冷卻劑溫度傳感器。傳感器30₂可為變速器油溫度傳感器。傳感器30₃可為發(fā)動機進氣溫度傳感器。傳感器30_n可為發(fā)動機罩下空氣溫度傳感器?？刂破?8可包括傳感器30₁、30₂、30₃和30_n的任意組合中的任意一個、任意兩個、任意三個或所有四個傳感器，單獨地或與提供適于控制車底熱管理系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)的任何附加傳感器一起。

進一步如圖2所例示，控制系統(tǒng)22還可包括車輛操作模式選擇器32。每當(dāng)機動車輛V將進行越野操作時(此時優(yōu)先選擇最大離地間隙)，可通過車輛操作者操縱此選擇器32。在替代實施例中，選擇器32可采取來自一個或多個傳感器、裝置或操作者選擇的設(shè)置的輸入的形式(單獨或共同確定是否機動車輛V正進行越野操作)。

如圖3a至圖3c和圖4a至圖4c最佳所示，控制器28被構(gòu)造成提供三種操作模式。在圖3a和圖4a中例示的第一操作模式中，氣窗系統(tǒng)16的氣窗18設(shè)在關(guān)閉位置且氣壩20設(shè)在初始位置。氣窗18和氣壩20的此構(gòu)造使空氣在機動車輛V下面通過的空氣阻力最小化，且因而有效地用以最大化燃料經(jīng)濟性。在正常的機動車輛操作期間，通常利用在圖3a和圖4a中例示的第一操作模式，其特征在于低發(fā)動機動力需求和低冷卻劑/變速器油/發(fā)動機進氣溫度。換句話說，每當(dāng)由傳感器30₁、30₂、30₃和30_n提供的數(shù)據(jù)指示低冷卻劑溫度、低變速器油溫度、低發(fā)動機進氣溫度和/或低發(fā)動機罩下空氣溫度時，控制器28向氣窗系統(tǒng)致動器24和氣壩致動器26提供控制信號，以根據(jù)第一操作模式將氣窗18維持在關(guān)閉位置以及將氣壩20維持在初始位置。

在第二操作模式中，控制器28被配置成使氣窗系統(tǒng)16的氣窗18選擇性地移位至打開位置，同時使氣壩20維持在初始位置，如在圖3b和圖4b中所例示。當(dāng)車輛操作模式選擇器32指示越野操作，且傳感器30₁、30₂、30₃和30_n已經(jīng)提供超過引起控制器選擇第二操作模式的一個或多個預(yù)定值的發(fā)動機冷卻劑溫度數(shù)據(jù)、變速器油溫度數(shù)據(jù)、發(fā)動機進氣溫度數(shù)據(jù)和/或發(fā)動機罩下空氣溫度數(shù)據(jù)時，控制器28提供在圖3b和圖4b中所例示的第二操作模式。

圖3c和圖4c例示了第三操作模式，其中氣窗18設(shè)在打開位置且氣壩20設(shè)在展開位置。更具體而言，控制器28被構(gòu)造成每當(dāng)傳感器30₁、30₂、30₃和30_n提供指示發(fā)動機冷卻劑溫度、變速器油溫度、發(fā)動機進氣溫度和/或發(fā)動機罩下空氣溫度已超過觸發(fā)第三操作模式的一個或多個預(yù)定值，并且車輛操作模式選擇器32指示機動車輛V不進行越野操作時，提供此第三操作模式。在這些條件下，控制器選擇第三操作模式，其將控制信號發(fā)送到氣窗系統(tǒng)致動器24以打開氣窗18，且將控制信號發(fā)送到氣壩致動器26以展開氣壩20。盡管氣壩20的展開確實將離地間隙減小了50mm或更多，但來自車輛操作模式選擇器32的機動車輛V未進行越野操作的指示使其為用于改進的發(fā)動機罩或發(fā)動機艙下冷卻的合意的權(quán)衡。

更具體而言，氣壩20的展開直接地在氣壩20的后面和氣窗18的下面產(chǎn)生低壓區(qū)域A。該低壓區(qū)域A用于從發(fā)動機艙14通過打開的氣窗18更高效且更有效地抽取空氣(僅注意圖3c中的動作箭頭B)，以便最大化發(fā)動機艙14的發(fā)動機罩下冷卻。這有助于降低發(fā)動機艙14中的發(fā)動機部件經(jīng)受的操作溫度。掃過發(fā)動機艙14并流出打開的氣窗18的氣流增強了包含在發(fā)動機艙中的各個熱交換器的操作效率。由于降低的操作溫度，不必提供被設(shè)計成且能夠在較高操作溫度下操作的更大和更昂貴的熱交換器或發(fā)動機部件。因此，在本文件中例示的包含主動氣窗18和主動氣壩20的車底熱管理系統(tǒng)10提供了大量的益處且在技術(shù)上表示出顯著的進步。

已經(jīng)出于說明和描述目的呈現(xiàn)了上述描述。其并不意欲為詳盡的或?qū)嵤├抻谒沂镜拇_切形式。根據(jù)上述教示進行明顯的修改和變化是可能的。當(dāng)根據(jù)公平、合法、公正地享有的寬度進行解讀時，所有這種修改和變化在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。