[发明专利]发动机冷却总成

说明书

本公开提供了“发动机冷却总成”。提供了用于车辆的冷却模块总成的方法和系统。在一个示例中，所述冷却模块总成包括：第一组翼片，所述第一组翼片排列成圆，被配置为使第一流体流过第一正弦形连续内部通道；以及第二组翼片，所述第二组翼片也排列成圆并且被配置为使第二流体流过第二正弦形连续内部通道。所述第二组翼片与所述第一组翼片共用同一平面并且围绕所述第一组翼片同心地布置。

技术领域

本说明书总体上涉及一种用于车辆的冷却模块总成。

背景技术

对提高燃料经济性和减少排放的持续需求推动了汽车市场将轻质和紧凑型车辆的生产置于优先地位。尽管在减少燃料消耗和释放不良燃烧产物方面已取得了长足的进步，但在较小的车舱容限内封装汽车部件给汽车制造商带来了一组新的挑战。特别地，车辆的前端的几何形状可能取决于笨重的部件所占据的体积，所述笨重的部件包括冷却系统、散热器、主动格栅百叶窗(AGS)、空调系统、辅助冷却器以及诸如支架和枕架之类的支撑硬件。

发动机冷却系统通常包括至少一个散热器和一个冷凝器，所述散热器联接到车辆前端并且被配置为使冷却剂流动到发动机缸体，并且冷凝器也联接到车辆前端并且被配置为使制冷剂流动到空调蒸发器。散热器和冷凝器可以具有平面矩形结构，所述平面矩形结构垂直于车辆前端中的气流(例如，冲压空气)布置并且沿着水平方向堆叠以允许更简单的封装。散热器和冷凝器两者都可以依赖于液体-空气热交换来相应地冷却发动机缸体和车辆的内部。通过使用冷却风扇来增加穿过散热器和冷凝器的表面的气流，可以增强从制冷剂和冷却剂到空气的热传递。然而，矩形散热器和冷凝器的诸如角部的某些区域可能不在冷却风扇的吹扫范围之内，并且因此可能会以降低的速率散发热量。

另外，在冲压空气的路径中散热器在冷凝器后方的定位导致在空气与散热器接触之前会由冷凝器加热空气。在一些示例中，诸如增压空气冷却器、机油冷却器、变速器流体冷却器等的辅助冷却器可以定位在冷凝器与散热器之间，从而进一步减小在流动到散热器的空气与散热器冷却剂通道之间的温差并且降低散热器的冷却能力。为了补偿散热器处的低效率的热交换，可以增加散热器尺寸以增大散热器的可用于交叉流热交换的表面积，从而进一步加重了与将扩大的散热器和冷凝器两者安装在有限空间内相关联的难题。

解决因冷却模块总成的几何形状和定位所致的低效率冷却的尝试包括将热交换器配置为具有圆形几何形状。Kawahira在U.S.4,510,991中展示了一种示例方法。在其中，诸如散热器或冷凝器的热交换器可以具有多个同心布置的圆扁管，所述管配有供冷却剂流穿过其中的通道。同心的圆扁管是同轴地布置并且等距地隔开，圆扁管中的每一个配有冷却剂入口。波纹状翼片设置在圆扁管之间的空间中。可替代地，单个扁管可以被螺旋缠绕来形成类似的圆形热交换器，所述圆形热交换器具有插置在扁管的相邻部分之间的波纹状翼片。扁管具有单个冷却剂入口以将冷却剂输送到热交换器。圆形结构消除了热交换器的低效率地冷却的角部，并且由冷却风扇占据的空间量可以进一步通过将风扇的旋转轴或马达插入到圆形热交换器的中心孔中来减小。

然而，本文的发明人已认识到这类系统的潜在问题。作为一个示例，虽然圆形几何形状消除了不受冷却风扇影响的区域，但冷凝器在散热器前方的定位仍然会使流动到散热器的空气升温。此外，圆形热交换器的扁管的同心或螺旋几何形状可能不具有足够的抗张强度以承受因车辆发动机罩关闭所致的冲击。发动机罩在关闭时可能会与热交换器的上部部分接触，并且在具有体积庞大且笨重的发动机罩的诸如卡车的重型车辆中，发动机罩的关闭可能会压缩热交换器并使所述热交换器劣化。因此，可能需要频繁修理和/或更换热交换器。

发明内容