用于機動車輛的車底空氣和熱管理系統的制作方法

本公開大體上涉及機動車輛領域，并且更明確地說，涉及經設計以釋放發動機罩/車身下的壓力積累、改善車輛空氣動力學且優化發動機罩/車身下的氣流的車底空氣和熱管理系統。

背景技術：

未優化的車底和發動機罩下的氣流可導致冷卻系統和熱交換器性能降低。當壓力在發動機罩下積累時，流經車輛熱交換器和前端的氣流減少。流經熱交換器的不充足的氣流導致低冷卻系統性能，且可能需要對冷卻系統部件升級，這會增加車重、電力/能源消耗和生產成本。

未優化的發動機罩下的氣流也可能導致發動機罩下的部件管理問題。這是因為當發動機罩下的壓力積累時，發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格。這使升級車輛發動機罩/車身下的部件成為必須，以滿足更高的操作溫度規格，這進一步增加了重量、成本和能源消耗。

還應了解，車輛空氣動力學在降低車輛能源消耗方面具有重要作用。車底/發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/發動機罩對于消除車輛下面的氣流是優選的。未優化且全封閉的護罩可能導致發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，其包含主動氣壩和氣窗，主動氣壩和氣窗在最大化燃料經濟性方面是有效的，同時也基于車輛操作和動力需求適當地管理發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在技術上表現出顯著的進步。

技術實現要素：

根據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。該車底空氣和熱管理系統包括氣罩，氣罩包括可在打開位置與關閉位置之間選擇性地移位的氣窗系統。另外，此車底空氣和熱管理系統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包括控制系統，以響應于操作條件、車輛操作模式和動力需求使氣窗系統在打開位置與關閉位置之間移位，以及使氣壩在初始位置與展開位置之間移位。

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

更具體而言，控制系統包括氣窗系統致動器、氣壩致動器和控制器，控制器被構造成操作氣窗系統致動器和氣壩致動器，且因而使(a)氣窗系統在打開位置與關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：發動機冷卻劑溫度傳感器、變速器油溫度傳感器、發動機進氣溫度傳感器，及其組合。在一個可能的實施例中，控制系統還包含車輛操作模式選擇器。

另外，控制器被構造成提供三種操作模式。在第一操作模式中，氣窗系統關閉，并且氣壩處于初始位置，以使空氣阻力最小化且使燃料經濟性最大化。在第二操作模式中，氣窗系統處于打開位置，并且氣壩處于初始位置，以增加通過發動機艙的氣流，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，氣窗系統處于打開位置，并且氣壩處于展開位置，以在高發動機負載操作期間(例如在掛車牽引期間)使通過發動機艙的氣流最大化。

根據附加方面，提供一種配備有本文所描述的車底空氣管理系統的機動車輛。

根據又一方面，提供一種用于管理在發動機罩下通過機動車輛的發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，該車底空氣和熱管理系統包括：(a)氣罩，其具有可在打開位置與關閉位置之間移位的氣窗系統；(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，用以使氣窗系統和氣壩移位。

該方法可進一步描述為包含以下步驟：為控制系統提供氣窗系統致動器、氣壩致動器和控制器，控制器被構造成操作氣窗系統致動器和氣壩致動器，且因而使(a)氣窗系統在打開位置與關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：通過發動機冷卻劑溫度傳感器感測發動機冷卻劑溫度，以及將發動機冷卻劑溫度數據提供給控制器。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據提供給控制器。在又一個可能的實施例中，該方法可包括通過發動機進氣溫度傳感器感測發動機進氣溫度，以及將發動機進氣溫度數據提供給控制器。在又一個實施例中，該方法可包括通過發動機罩下空氣溫度傳感器感測發動機罩下空氣溫度，以及將發動機罩下空氣溫度數據提供給控制器。

另外，該方法可包含配置控制器以提供第一操作模式，其中氣窗系統關閉，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，其中氣窗系統處于打開位置，并且氣壩處于初始位置，以增加發動機罩下通過發動機艙的氣流，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，其中氣窗系統處于打開位置，并且氣壩處于展開位置，以在高發動機負載操作期間使發動機罩下通過發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，其中氣窗系統處于關閉位置，并且氣壩處于初始位置，以使空氣阻力最小化且使燃料經濟性最大化；以及另一種操作模式，其中氣窗系統處于打開位置，并且氣壩處于展開位置，以在高發動機負載操作期間使發動機罩下通過發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的若干優選實施例。如應認識到，系統能夠有其他不同的實施例，并且其若干細節能夠在各種明顯方面進行變更，所有變更不脫離如所附權利要求書所闡述和描述的系統。因此，附圖和描述應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是包含本發明的主題的車底空氣和熱管理系統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的控制系統的示意性框圖。

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的橫截面圖，其中氣窗系統處于關閉位置，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的橫截面圖，其中氣窗系統處于打開位置，并且氣壩處于初始位置，以增加發動機罩下通過發動機艙的氣流，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的橫截面圖，其中氣窗系統處于打開位置，并且氣壩處于展開位置，以在高發動機負載操作期間使發動機罩下通過發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的仰視透視圖，其中氣窗系統處于關閉位置，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的俯視透視圖，其中氣窗系統處于打開位置，并且氣壩處于初始位置，以增加發動機罩下通過發動機艙的氣流，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的仰視透視圖，其中氣窗系統處于打開位置，并且氣壩處于展開位置，以在高發動機負載操作期間使發動機罩下通過發動機艙的氣流最大化。

現在將詳細地參考車底空氣和熱管理系統的當前優選實施例，其實例在附圖中加以說明。

具體實施方式

現在將參考圖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10。圖1例示了包含車底空氣和熱管理系統10的機動車輛V。該車底空氣和熱管理系統10包括在機動車輛V的發動機罩(未示出)和發動機艙14下面的氣罩12，其中該機動車輛V包括熱交換器、內燃發動機和機動車輛的操作系統的其他部件。

如圖1所例示，氣罩12包括氣窗系統16，該氣窗系統16包含多個可在打開位置與關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10還包括大體由參考標號22表示的控制系統。提供控制系統22以使氣窗系統16在打開位置與關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22包括氣窗系統致動器24、氣壩致動器26和控制器28，控制器28呈被具體構造成操作氣窗系統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絡接口。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可為發動機進氣溫度傳感器。傳感器30_n可為發動機罩下空氣溫度傳感器。控制器28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10的數據的任何附加傳感器一起。

進一步如圖2所例示，控制系統22還可包括車輛操作模式選擇器32。每當機動車輛V將進行越野操作時(此時優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16的氣窗18設在關閉位置且氣壩20設在初始位置。氣窗18和氣壩20的此構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，其特征在于低發動機動力需求和低冷卻劑/變速器油/發動機進氣溫度。換句話說，每當由傳感器30₁、30₂、30₃和30_n提供的數據指示低冷卻劑溫度、低變速器油溫度、低發動機進氣溫度和/或低發動機罩下空氣溫度時，控制器28向氣窗系統致動器24和氣壩致動器26提供控制信號，以根據第一操作模式將氣窗18維持在關閉位置以及將氣壩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已經提供超過引起控制器選擇第二操作模式的一個或多個預定值的發動機冷卻劑溫度數據、變速器油溫度數據、發動機進氣溫度數據和/或發動機罩下空氣溫度數據時，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設在打開位置且氣壩20設在展開位置。更具體而言，控制器28被構造成每當傳感器30₁、30₂、30₃和30_n提供指示發動機冷卻劑溫度、變速器油溫度、發動機進氣溫度和/或發動機罩下空氣溫度已超過觸發第三操作模式的一個或多個預定值，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，其將控制信號發送到氣窗系統致動器24以打開氣窗18，且將控制信號發送到氣壩致動器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動機罩或發動機艙下冷卻的合意的權衡。

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的下面產生低壓區域A。該低壓區域A用于從發動機艙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)，以便最大化發動機艙14的發動機罩下冷卻。這有助于降低發動機艙14中的發動機部件經受的操作溫度。掃過發動機艙14并流出打開的氣窗18的氣流增強了包含在發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10提供了大量的益處且在技術上表示出顯著的進步。

已經出于說明和描述目的呈現了上述描述。其并不意欲為詳盡的或將實施例限于所揭示的確切形式。根據上述教示進行明顯的修改和變化是可能的。當根據公平、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利要求書的范圍內。