CN105443738A - 自动传动液热调节系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆冷却系统，包括内燃发动机、具有冷却器的变速器、冷却剂泵、第一冷却剂循环、第二冷却剂循环以及流量调节器。第一冷却剂循环将冷却剂泵流体地连接至发动机并且返回冷却剂泵。第二冷却剂循环将冷却剂泵绕开发动机流体地连接至变速器冷却器并且返回冷却剂泵。流量调节器构造成选择性地限制经过第二冷却剂循环的冷却剂流。

Description

自动传动液热调节系统

技术领域

本发明涉及用于车辆的温度控制系统，具体地，涉及冷却自动变速器。

背景技术

自动变速器包括啮合齿轮元件，啮合齿轮元件能够通过被称作自动传动液或ATF的油润滑。在持续的车辆运行期间，传动液的温度由于啮合齿轮元件以及其他来源的摩擦变高。然而在升高的温度下，传动液经历例如氧化的作用，这会影响传动液的润滑性能。

因此，自动变速器可设置有与变速器流体流通的热交换器。热交换器可被称为变速器冷却器。变速器冷却器可为油/空气冷却器或水/油冷却器。在带有水/油冷却器的车辆中，可将变速器冷却器结合至现有的发动机冷却回路中。

发明内容

根据本发明的用于机动车辆中的变速器润滑剂的温度控制系统包括内燃发动机、变速器润滑剂热交换器、具有入口和出口的冷却剂泵、冷却剂回路、冷却剂旁路以及恒温器。冷却剂回路从上游方向到下游方向流体地连接泵的出口、发动机以及泵的入口。冷却剂旁路具有第一端和第二端。第一端流体地连接至发动机上游的冷却剂回路，第二端流体地连接至发动机下游的冷却剂回路。冷却剂旁路与变速器润滑剂热交换器流体连通。恒温器构造成响应于在恒温器处冷却剂温度的降低减少通过冷却剂旁路的流量以及响应于在恒温器处冷却剂温度的升高增加通过冷却剂旁路的流量。

在一些实施例中，内燃发动机包括第一汽缸盖和第二汽缸盖。在这种实施例中，冷却剂回路包括第一冷却剂通道和第二冷却剂通道。第一冷却剂通道流体地连接至第一汽缸盖并且随后连接至泵，第二冷却剂通道流体地连接至第二汽缸盖并且随后连接至泵。第一冷却剂通道还流体地连接至在第一汽缸盖与泵之间的EGR冷却器。第二冷却剂通道还流体地连接至在第二汽缸盖与泵之间的涡轮增压器或油冷却器。在一些实施例中，冷却剂回路还将冷却剂泵连接至舱室加热器芯体和散热器，其中舱室加热器芯体和散热器位于发动机的下游方向。

根据本发明的控制机动车辆变速器中润滑剂温度的方法，其中车辆具有温度控制系统，温度控制系统包括流体地连接冷却剂泵的冷却剂回路、内燃发动机、变速器冷却器以及构造成调节通过冷却器的冷却剂流速的恒温器，这包括分开离开冷却剂泵至第一和第二部分的冷却剂流。第一部分被引导至内燃发动机并且随后返回冷却剂泵。第二部分绕开内燃发动机引导至变速器冷却器并且随后返回冷却器泵。该方法还包括响应于在恒温器处冷却剂温度的变化改变第一部分和第二部分。

在一些实施例中，改变第一部分和第二部分包括操作恒温器以改变通过变速器冷却器的冷却剂流量。在额外的实施例中，引导第一部分的一部分至内燃发动机与冷却剂泵之间的舱室加热器芯体。

根据本发明的车辆冷却系统包括内燃发动机、具有冷却器的变速器、冷却剂泵、第一冷却剂循环、第二冷却剂循环以及流量调节器。第一冷却剂循环将冷却剂泵流体地连接至发动机并且返回冷却剂泵。第二冷却剂循环将冷却剂泵绕过发动机流体地连接至变速器冷却器并返回冷却剂泵。流量调节器构造成选择性地限制经过第二冷却剂循环的冷却剂流。

在各种实施例中，流量调节器包括恒温器，恒温器构造成响应于冷却液温度的降低减少通过第二冷却剂循环的冷却剂流量以及响应于冷却剂温度的升高增加通过第二冷却剂循环的冷却剂流量。在一些实施例中，内燃发动机包括第一汽缸盖和第二汽缸盖。在该实施例中，第一冷却剂循环包括第一冷却剂通道和第二冷却剂通道。第一冷却剂通道流体地连接至第一汽缸盖并且随后连接至泵，第二冷却剂通道流体地连接至第二汽缸盖并且随后连接至泵。第一冷却剂通道还可流体地连接至第一汽缸盖与泵之间的EGR冷却器。第二冷却剂通道还可流体地连接至第二汽缸盖与泵之间的涡轮增压器或油冷却器。在一些实施例中，第一冷却剂循环还可将冷却剂泵连接至舱室加热器芯体和散热器，其中舱室加热器芯体和散热器位于发动机的下游方向。

根据本发明的实施例提供了多个优势。例如，根据本公开的冷却系统可更快地加热传动液并且加热到比已知系统更高的温度，这可导致增加的燃油经济性。此外，根据本公开的冷却系统将传动液维持在容许温度范围内。此外，根据本公开的冷却系统在更优选时可优先进行舱室加热，以使乘客舒适度不会被不利地影响。

当关联附图时从以下优选实施例的详细说明中，本公开的以上以及其他优势和特征将会变得显而易见。

附图说明

图1A和1B示意性地示出了用于机动车辆代表性现有技术的冷却剂系统；

图2示意性地示出了根据本公开的用于机动车辆的冷却剂系统；以及

图3示出了根据本公开的控制传动液温度的方法。

具体实施方式

本发明的具体实施例按要求在此公开；然而，应当理解，在此公开的实施例仅为本发明的示例，其能够以各种替代方式实施。附图不一定按比例绘制；可对一些特征放大或缩小以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应视为限定，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式应用本发明的代表性基础。

在许多机动车发动机实施中，设置有两个分开的冷却剂回路。一个回路是低温回路，其被设计成维持在对高温更加敏感的部件中的相对较低的温度。另一个回路是高温回路，其被设计成维持在对高温较低敏感度的部件中的相对较高的温度。

现参照图1a和1b，示意性地示出了现有技术的温度控制系统2。温度控制系统2被实施以控制机动车辆中的各种部件的温度，如下文将会被讨论的。温度控制系统2包括如图1a中所示的高温回路4，以及如图1b中所示的低温回路38。高温回路4和低温回路38的每一个都由多个与各种发动机部件流体连通的管道组成，当在使用中时管道中包含冷却剂。

参照图1a中所示的高温回路4，温度控制系统2包括冷却剂泵6。冷却剂泵6将冷却剂从上游方向引导到下游方向，如箭头所示。冷却剂泵6与内燃发动机8流体连通。内燃发动机8包括右汽缸组10，其带有关联的右汽缸盖12，以及左汽缸组14，其带有关联的左汽缸盖16。内燃发动机8还包括前盖18。内燃发动机8配置有水套(未具体地示出)，该水套延伸穿过内燃发动机8的壁的单独区域。流体通道A从冷却剂泵6流至前盖18并且分流进入流至右汽缸组的流体通道B和流至左汽缸组的流体通道C。

温度控制系统还包括EGR冷却器20。排气再循环(EGR)将一部分排气供应至燃烧空气以获取对环境更少破坏的排放。因为排气通常地具有较高温度，所以其再循环导致减少的空气质量，相应地伴随在空气中的较低的氧气量。EGR冷却器20用于在热排气再循环进入燃烧过程之前使其冷却。以这种方式，可能增加空气中的氧气的比例，导致由于改善的燃烧而提高的排气质量。EGR冷却器20与右汽缸盖12流体连通并且位于右汽缸盖12的下游。阀22构造成控制流动穿过EGR冷却器20的排气流量。冷却剂流动穿过EGR冷却器20和阀22至交叉部24。交叉部24设置有恒温器26，该恒温器26构造成将冷却剂分流成流体通道E和F，如以下将会讨论。当闭合时，来自右汽缸盖12的冷却剂绕开EGR冷却器20并且直接地流动至交叉部24。

转向流体通道C，一部分冷却液从左汽缸组14流动至涡轮增压器28，并且随后流动至交叉部24。第二部分冷却剂从左汽缸组14流动至油冷却器30，并且随后返回冷却剂泵6。第三部分冷却剂从左汽缸盖16流动至恒温器26。

来自交叉部24的一部分冷却剂通过流体通道D引导至舱室加热器芯体32。舱室加热器芯体32被设计成作为气体/冷却剂热交换器。这使内部加热器能够将包含在冷却剂中的热能释放至车辆内部的空气中。这通过从车辆外部或从其内部(再循环的空气)吸入并且经过或穿过与冷却剂接触的内部加热器的区域的空气实现。例如，这可通过风扇来实现。当空气经过内部加热器时，在最终被引导进入车辆内部之前，其吸收一些热能。冷却剂从舱室加热器芯体32流动返回至冷却剂泵6。

来自交叉部24的第二部分冷却剂经由恒温器26和流体通道E引导返回至冷却剂泵6。

来自交叉部24的第三部分冷却剂经由恒温器26和流体通道F引导至散热器34。散热器34是构造成从冷却剂中除去热量的冷却剂/排气热交换器。冷却剂从散热器34流动返回至冷却剂泵6。

分配至流体通道E和F的冷却剂的相对量由恒温器26控制。恒温器26可为电子控制恒温器或阀。恒温器26可构造成响应于冷却剂温度的升高增加引导至散热器34的冷却剂部分。

高温回路4还包括冷却剂储存器36。冷却剂储存器36储存冷却剂并且补偿冷却剂液位中的任何波动。冷却剂储存器36还作为储备容积以为由于温度升高导致的冷却剂膨胀创造空间。此外，冷却剂储存器36可从冷却剂中去除携带的空气。由于这些目的，冷却剂储存器36通过补偿管路(如虚线所示)连接至高温回路4中的多个点。

高温回路4与低温回路38协同执行，如图1b中所示。如上所讨论的，低温回路38设计成用以维持对高温更加敏感的部件中的相对较低的温度。低温回路38包括冷却剂泵40。冷却剂泵可为与高温回路的冷却剂泵6隔开的泵，而在一些系统中两个回路4和38可使用共同的泵。冷却剂泵40引导冷却剂通过流体通道至EGR冷却器42。EGR冷却器42与在图1a中示出的EGR冷却器20是相同的，其带有提供穿过冷却器的额外的冷却剂路径的流体通道。然后冷却剂被引导至增压空气冷却器44、燃料热交换器46以及随后至变速器冷却器48。然后冷却剂被引导至散热器50。散热器可被结合作为与图1a中示出的散热器34共同的散热器，或可为单独的散热器。然后冷却剂返回冷却剂泵40。

如上所述的温度控制系统可适当地执行，以在分别的冷却回路中维持各种车辆部件可接受范围内的温度。然而，由于传动液温度的升高，传动液的粘度减小，因此减小驱动由传动液润滑的啮合齿轮元件所需的转矩。因此，当传动液如上所述地对升高的温度敏感时，传动液温度的升高可对应于燃油经济性的增加。传动液温度的适度的增加连同在传动液冷却时一部分的发动机操作时间的减少，可导致整体车辆燃油经济性的惊人增长。

现参照图2，示出了根据本发明的温度控制系统60。温度控制系统60包括高温回路62和低温回路(未具体示出)。温度控制系统60包括冷却剂泵6’。冷却剂泵6’将冷却剂从上游方向引导至下游方向，如箭头所示。内燃发动机8’包括右汽缸组10’，其带有关联的右汽缸盖12’，以及左汽缸组14’，其带有关联的左汽缸盖16’。内燃发动机8’还包括前盖18’。内燃发动机8’配置有水套(未具体地示出)，该水套延伸穿过内燃发动机的壁的单独区域并且分流进入流至右汽缸组的流体通道B’和流至左汽缸组的流体通道C’。

在一个优选的实施例中，温度控制系统包括第一EGR冷却器循环64和第二冷却器循环66。在高温回路62上，而非如现有技术的冷却系统中的在低温回路上包括第二EGR冷却器回路66，可提供多种优势，例如降低在EGR冷却器中形成冷凝的风险。

第二EGR冷却器循环66与右汽缸盖下游的流体通道B’流体连通。阀22’构造成控制流动穿过EGR冷却器循环64和66的排气。冷却剂流动通过EGR冷却器循环64和66以及阀22’至交叉部24’。交叉部24’设置有恒温器26’，该恒温器26’构造成把冷却剂分成流体通道E’和F’，如以下将会讨论。

转向流体通道C’，一部分冷却液从左汽缸组14’流动至涡轮增压器28’，并且随后流动至交叉部24’。第二部分冷却剂从左汽缸组14’流动至油冷却器30’，并且随后返回冷却剂泵6’。第三部分冷却剂从左汽缸盖16’流动至恒温器26’。

来自交叉部24’的一部分冷却剂通过流体通道D’引导至舱室加热器芯体32’。舱室加热器芯体32’优选地被设计成作为气体/冷却剂热交换器。冷却剂从舱室加热器芯体32’流动返回至冷却剂泵6’。

来自交叉部24’的第二部分冷却剂经由恒温器26’和流体通道E’引导返回至冷却剂泵6’。

来自交叉部24’的第三部分冷却剂经由恒温器26’和流体通道F’引导至散热器34’。散热器34’优选地为构造成从冷却剂中除去热量的冷却剂/气体热交换器。冷却剂从散热器34’流动返回至冷却剂泵6’。

分配至流体通道E’和F’的冷却剂的相对量由恒温器26’控制。恒温器26’可为电子控制恒温器或阀。恒温器26’也可构造成响应于冷却剂温度的升高增加引导至散热器34’的冷却剂部分。

高温回路62还包括冷却剂储存器36’。冷却剂储存器储存冷却剂并且补偿冷却剂液位中的任何波动。其还作为储备容积以为由于温度升高导致的冷却剂膨胀创造空间。由于这些目的，冷却剂储存器36’通过补偿管路(如虚线所示)连接至高温回路62中的多个点。

此外，高温回路62包括变速器冷却器68。变速器冷却器68通过流体通道G流体地连接至上游方向上的冷却剂泵6’。流体通道G与流体通道C’流体连通并且绕开发动机8’。在高温回路62上而非在关联的低温回路上包括变速器冷却器68可提供多种优势。高温回路62中的冷却剂相对更热，增加了传动液的温度和粘度并且因此潜在地增加燃油经济性。然而，变速器冷却器68中温度的升高可潜在地超过容许的传动液阈值。因此在一些情况中，可能期望增加通过变速器冷却器68的冷却剂流。

变速器冷却器68因此通过流量调节器70流体地连接至下游方向中的冷却剂泵6’。流量调节器70优选地为蜡式恒温器，也可使用其他的流量调节机构。流量调节器70构造成响应于冷却剂温度的升高增加通过冷却剂通道G和变速器冷却器68的冷却剂流。作为一个实例，流量调节器70可构造成允许3％到5％之间范围的冷却剂随冷却剂温度变化流动通过冷却剂通道G。因此可变的冷却剂量流动通过冷却剂通道G且通过变速器冷却器，绕开发动机8’以及高温回路62中的其他部件。在相对较高的温度中，流量调节器70允许通过冷却剂通道G的增加的流量，以增加变速器冷却器的冷却，将传动液温度维持在可接受范围内。

作为另一个益处，如在较冷天气中启动发动机时经历的相对较冷的温度中，流量调节器70允许相对较少的冷却剂流动通过通道G，使变速器流失的热量最小化以及使通过舱室加热器芯体32’加热舱室的可获得的热量最大化。

现参照图3，控制机动车辆变速器中润滑剂温度的方法以流程图的形式示出。如块80所示，第一冷却剂部分从冷却剂泵引导至发动机，以及第二冷却剂部分从冷却剂泵引导至变速器冷却器。如块82所示，一部分的第一部分引导至舱室加热器芯体。如块84所示，第一冷却剂部分引导返回冷却剂泵。如块86所示，第二冷却剂部分绕开发动机引导返回冷却剂泵。如块88所示，第一和第二部分响应于冷却剂温度的变化改变。如块90所示，这可包括操作恒温器以改变通过变速器冷却器的冷却剂流量。

从以上多个实施例可看出，本发明提供了温度控制布置，其可以控制变速器中的温度，以在增加燃油经济性、维持传动液容许温度和在较冷温度中提供乘客舒适度之间平衡。

尽管上文描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能形式。相反，本说明书里使用的词语仅仅是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，可进行多种变化而不背离本发明的精神和范围。此外，可将不同可执行实施例的特征组合在一起来形成本发明的其他实施例。

Claims (14)

1.一种用于机动车辆中的变速器润滑剂的温度控制系统，所述系统包括：

内燃发动机；

变速器润滑剂热交换器；

具有入口和出口的冷却剂泵；

从上游方向到下游方向流体地连接所述泵的出口、所述发动机以及所述泵的入口的冷却剂回路；

具有第一端和第二端的冷却剂旁路，所述第一端流体地连接至所述发动机上游的所述冷却剂回路，所述第二端流体地连接至所述发动机下游的所述冷却剂回路，并且所述冷却剂旁路与所述变速器润滑剂热交换器流体连通；以及

恒温器，所述恒温器构造成响应于冷却剂温度的降低减少通过所述冷却剂旁路的流量以及响应于冷却剂温度的升高增加通过所述冷却剂旁路的流量。

2.根据权利要求1所述的温度控制系统，其中，所述内燃发动机包括第一汽缸盖和第二汽缸盖，并且所述冷却剂回路包括第一冷却剂通道和第二冷却剂通道，所述第一冷却剂通道流体地连接至所述第一汽缸盖并且随后连接至所述冷却剂泵，所述第二冷却剂通道流体地连接至所述第二汽缸盖并且随后连接至所述冷却剂泵。

3.根据权利要求2所述的温度控制系统，其中，所述第一冷却剂通道还通过第一冷却器循环和第二冷却器循环流体地连接至排气再循环冷却器，所述排气再循环冷却器流体地连接在所述第一汽缸盖与所述泵之间。

4.根据权利要求2所述的温度控制系统，其中，所述第二冷却剂通道还流体地连接至在所述第二汽缸盖与所述泵之间的涡轮增压器或油冷却器。

5.根据权利要求1所述的温度控制系统，其中，所述冷却剂回路还将所述冷却剂泵连接至舱室加热器芯体和散热器，所述舱室加热器芯体和所述散热器位于所述发动机的下游方向。

6.一种控制机动车辆变速器中润滑剂温度的方法，所述车辆具有温度控制系统，所述温度控制系统包括流体地连接冷却剂泵的冷却剂回路、内燃发动机、变速器冷却器以及构造成调节通过所述冷却器的冷却剂流速的恒温器，所述方法包括：

引导冷却剂的第一部分离开所述冷却剂泵至所述内燃发动机并且随后返回所述冷却剂泵；

引导冷却剂的第二部分离开所述冷却剂泵绕开所述内燃发动机至所述变速器冷却器并且随后返回所述冷却器泵；以及

响应于冷却剂温度的变化改变所述第一部分和所述第二部分。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，改变所述第一部分和所述第二部分包括操作恒温器以改变通过所述变速器冷却器的冷却剂流量。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，引导冷却剂的第一部分至所述内燃发动机并且随后返回所述冷却剂泵包括引导所述第一部分的一部分至所述内燃发动机与所述冷却剂泵之间的舱室加热器芯体。

9.一种车辆冷却系统，包括：

内燃发动机；

具有冷却器的变速器；

冷却剂泵；

第一冷却剂循环，所述第一冷却剂循环将所述冷却剂泵流体地连接至所述发动机并且返回所述冷却剂泵；

第二冷却剂循环，所述第二冷却剂循环将所述冷却剂泵绕过所述发动机流体地连接至所述变速器冷却器并返回所述冷却剂泵；以及

流量调节器，所述流量调节器构造成选择性地限制经过所述第二冷却剂循环的冷却剂流。

10.根据权利要求9所述的车辆冷却系统，其中，所述流量调节器包括恒温器，所述恒温器构造成响应于冷却液温度的降低减少通过所述第二冷却剂循环的冷却剂流量以及响应于冷却剂温度的升高增加通过所述第二冷却剂循环的冷却剂流量。

11.根据权利要求9所述的车辆冷却系统，其中，所述内燃发动机包括第一汽缸盖和第二汽缸盖，并且所述第一冷却剂循环包括第一冷却剂通道和第二冷却剂通道，所述第一冷却剂通道流体地连接至所述第一汽缸盖并且随后连接至所述泵，所述第二冷却剂通道流体地连接至所述第二汽缸盖并且随后连接至所述泵。

12.根据权利要求11所述的车辆冷却系统，其中，所述第一冷却剂通道还可流体地连接至所述第一汽缸盖与所述泵之间的排气再循环冷却器。

13.根据权利要求11所述的车辆冷却系统，其中，所述第二冷却剂通道还可流体地连接至所述第二汽缸盖与所述泵之间的涡轮增压器或油冷却器。

14.根据权利要求9所述的车辆冷却系统，其中，所述第一冷却剂循环还可将所述冷却剂泵连接至舱室加热器芯体和散热器，所述舱室加热器芯体和所述散热器位于所述发动机的下游方向。