JP2010516973A

JP2010516973A - ギア・ボックス内のオイルを加熱する装置

Info

Publication number: JP2010516973A
Application number: JP2009547201A
Authority: JP
Inventors: カルドス、ゾルタン; ヴィクストレム、ハンス; セーデルベルグ、エリック
Original assignee: スカニアシーブイアクチボラグ
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2010-05-20
Also published as: US8100106B2; CN101617103B; CN101617103A; EP2118456A4; SE530802C2; SE0700220L; ATE536468T1; US20100000475A1; EP2118456A1; EP2118456B1; BRPI0807793A2; WO2008094110A1

Abstract

本発明は、燃焼機関２によって動力を与えられた車両１においてのギア・ボックス６内のオイルを温める装置に関する。この装置は、燃焼機関２から熱交換器１２を通るオイルの循環を可能にする流れ手段１１、１７を有する第１のパイプ・システム１０、１０’と、ギア・ボックス６から熱交換器１２を通るオイルの循環を可能にする流れ手段１６、１８を有する第２のパイプ・システム１５，１５’とを備える。この装置は、ギア・ボックス６内のオイルが所望の温度に対して低すぎる温度になっている状態で、熱交換器１２を通る前記オイルの流れが得られるように、前記流れ手段１１、１６、１７、１８を制御するようになされた制御手段１３、１４を備える。したがって燃焼機関内のエンジンオイルは、燃焼機関の冷間始動の間にギア・ボックス６内のオイルを加熱するために使用できる。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによる、ギア・ボックス内のオイルを温める装置に関する。

エンジン動力車が、一定期間停止していた後に始動された場合、ギア・ボックス内のオイルは実質的に周囲と同じ温度になっている。周囲が低い温度になっている場合、ギア・ボックス内のオイルは、ある程度粘性のある状態になっている。したがって、車両の冷間始動の間、オイルの粘性コンシステンシー（ｖｉｓｃｏｕｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）により、ギア・ボックスの構成要素を駆動するための大量の余分なエネルギーが消費されることになる。オイルの粘性コンシステンシーは、ギア・ボックス内で異なるギアに係合するためにより多くの力が必要になることも意味する。ギア・ボックス内のオイルは主に、ギア・ボックスの構成要素がその機械的仕事を行うことによって発生する摩擦熱により温められる。そのような温めは特に効果的ではなく、したがってギア・ボックス内のオイルが冷間始動の後に動作温度に近づくために比較的長い時間が必要になる。したがって車両の冷間始動の後に、ギア・ボックスの構成要素は、ギア・ボックス内のオイルが所望の温度及びコンシステンシーに達するまで比較的長い時間の間、余分な駆動力を供給されなければならない。一部にはこうした理由により、大量の余分な燃料が冷間始動の間に消費される。

ドイツ特許ＤＥ４４３１３５１号は、車両の冷間始動の間に燃焼機関及びギア・ボックス内のオイルを温める装置に関する。装置は、循環媒体を有するパイプ・システムを備える。循環媒体が燃焼機関を通って循環され、且つ／又は循環媒体がギア・ボックスのオイルをその中で温める熱交換器を通って循環される前に、熱源が循環媒体に熱を供給する。前記循環媒体は、燃焼機関を冷却する既存の冷却システムの冷媒の形をとることができる。循環媒体を温めるようになされた熱源は、本明細書ではこれ以上詳細には特定されない。留意すべき唯一の点は、熱源が循環媒体を温めるための潜熱エネルギーを有効に使用することである。

本発明の目的は、冷間始動の間の燃焼機関の燃料消費を低下させる装置を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴的な部分によって示される特徴によって特徴づけられる導入部において示される種類の装置によって達成される。車両の冷間始動の間に、エンジンオイルは、燃焼機関の燃焼過程によって発生した熱によって比較的急速に温められる。したがって、ギア・ボックス内のオイルを温めるために、エンジンオイルを使用することが可能である。そのような温めによって、ギア・ボックス内のオイルはエンジンオイルとほぼ同じくらい急速な温めを受けることができる。したがって、ギア・ボックス内にあるオイルの温度が低すぎ、且つ粘性がありすぎる間の冷間始動期間の長さがかなり短縮できる。したがって、オイルの粘性コンシステンシーから起こる燃料消費量の増加が生じる間の時間を短縮することができる。したがって、上記のような装置によって車両の冷間始動の間に消費される余分な燃料の量は、従来の場合におけるよりも著しく少なくなる。ギア・ボックス内のオイルを温めるのに使用される熱エネルギーは、燃焼機関における燃焼過程の間に発生した熱エネルギーから間接的に得られる。この熱エネルギーは、燃焼機関が始動されるとすぐに車両において利用可能になり、それによってギア・ボックス内のオイルを温めるためにエネルギーが外部から蓄積又は供給される必要が全くなくなる。そうして、ギア・ボックス内のオイルを温めるために使用されるエネルギーのための余分なコストが全くなくなる結果となる。

本発明の実施例によれば、第１のパイプ・システムが、燃焼機関内のオイルパンからのエンジンオイルを受けるように配置された入口孔を備える。燃焼機関内のエンジンオイルは、通常はオイルパンに蓄積される。

燃焼機関を冷却し潤滑した温かいオイルは、オイルパンに集まる。したがってオイルパンの中のオイルは燃焼機関の始動の後に比較的早く温度が上昇する。したがって、ギア・ボックス内のオイルを温めるためにオイルパン内のエンジンオイルを使用することが有利である。第１のパイプ・システムは、ポンプの形の流れ手段を有効に備える。ポンプは、実質的に燃焼機関が始動した直後に、又はオイルパン内のエンジンオイルとギア・ボックス内のオイルとの間に特定の温度差が生じるとすぐに始動するようになすことができる。

本発明の別の実施例によれば、第１のパイプ・システムが、燃焼機関内の既存のオイルポンプの下流側に配置されたオイルダクトからのエンジンオイルを受けるように配置された入口孔を備える。その位置にあるオイルはオイルポンプによって加圧される。したがって、燃焼機関の既存のオイルポンプは、エンジンオイルを第１のパイプ・システムを通して循環させるために使用できる。第１のパイプ・システムは、バルブの形の流れ手段を有効に備える。この場合に大気圧より高くなったエンジンオイルが第１のパイプ・システムへの入口孔において利用可能であることは、第１のパイプ・システムを通してエンジンオイルの流れを制御するためにバルブが使用できることを意味する。バルブは、少なくとも開いた位置と閉じた位置に設定可能である。

本発明の別の実施例によれば、第２のパイプ・システムが、ギア・ボックス内のオイルパンからのエンジンオイルを受けるように配置された入口孔を備える。ギア・ボックスには通常、オイルを受けて集めるために底面にオイルパンが設けられている。したがって、オイルをオイルパンから第２のパイプ・システムに導くことが比較的容易である。第２のパイプ・システムは、ポンプの形の流れ手段を有効に備える。ポンプは、実質的に燃焼機関が始動した直後に、又はオイルパン内のエンジンオイルがギア・ボックス内のオイルよりも適切に高い温度に達するとすぐに始動するようになすことができる。

本発明の別の好ましい実施例によれば、第２のパイプ・システムが、ギア・ボックス内の既存のオイルポンプの下流側に配置されたオイルダクトからのエンジンオイルを受けるように配置された入口孔を備える。この位置で、オイルはオイルポンプによって加圧される。したがって、ギア・ボックス内の既存のオイルポンプはオイルを第２のパイプ・システムを通してオイルを循環させるために使用できる。第２のパイプ・システムは、バルブの形の流れ手段を有効に備える。この場合に大気圧より高くなったオイルが第２のパイプ・システムへの入口孔において利用可能であることにより、第２のパイプ・システムを通してオイルの流れを制御するために開いた位置及び閉じた位置の間に設定可能な比較的単純なバルブを使用することが可能になる。

本発明の別の好ましい実施例によれば、前記制御手段はギア・ボックス内のオイルの温度に関連付けられた温度を検出するようになされた温度センサと、ギア・ボックス内のオイルの温度に関係する前記温度センサからの情報を受け、ギア・ボックス内のオイルが所望の温度に対して低すぎる温度になっている少なくともある種の状態において、第１のパイプ・システム内の前記流れ手段及び第２のパイプ・システム内の前記流れ手段を作動させるようになされた制御ユニットとを備える。制御ユニットは、ギア・ボックス内のオイルが所望の温度に対して低すぎる温度になっていることを検出した場合、エンジンオイル及びギア・ボックスからのオイルが熱交換器を通って導かれるように前記流れ手段を直接的に作動させることができる。或いは、制御ユニットは、エンジンオイルの温度に関係する温度センサからの情報も受けることができ、燃焼機関の冷間始動の後にエンジンオイルとギア・ボックス内のオイルとの間に適切な温度差が生じた場合にのみ前記流れ手段を作動させる。

本発明の好ましい実施例が、添付の図面を参照することによって例として下記に説明される。

本発明の第１の実施例によるギア・ボックス内のオイルを温める装置を示す。本発明の第２の実施例によるギア・ボックス内のオイルを温める装置を示す。

図１は、燃焼機関２によって動力を与えられる車両１を概略的に示す。車両１は、過給ディーゼル機関の形の燃焼機関２によって動力を与えられる重量のある車両であることができる。燃焼機関２は、循環するエンジンオイルによって潤滑し、冷却する従来の様式のものである。燃焼機関２は、オイルを受け、集めるための概略的に示されたオイルパン３を底面に備える。オイルポンプ４がオイルパン３からオイルを吸引するようになされている。吸引されたオイルはポンプ４によって押されて、オイルダクト５を通って図示されないオイルフィルタに達し、その後にダクトを通り、そのダクトは機関が潤滑を必要とする点にオイルを導く。オイルが燃焼機関の前記の点を潤滑すると、オイルは流れて戻り、オイルパン３に集まる。オイルは燃焼機関においての燃焼過程の間に発生した熱によって前記ダクト内で温めを受ける。したがってオイルパン３内のオイルは、燃焼機関２の始動の後に比較的急速な温めを受ける。

ギア・ボックス６が燃焼機関２の近くに配置される。ギア・ボックス６は、循環するオイルによって従来の様式で潤滑され、冷却される。ギア・ボックス６は、オイルを受け、集めるためのギア・ボックス６の底面に配置された概略的に示されたオイルパン７を備える。オイルポンプ８がオイルパン７からオイルを吸引するようになされている。吸引されたオイルはポンプ８によって押されて、ダクト９及びいくつかのさらなるダクトを通り、そのダクトはギア・ボックス６が潤滑を必要とする点にオイルを導く。オイルがギア・ボックス６内の前記点を潤滑すると、オイルは流れて戻り、オイルパン７に集まる。オイルはギア・ボックス６の可動部分によって発生した摩擦によって温めを受ける。しかし、この温めは比較的に緩やかであり、したがってオイルは燃焼機関の始動の後に従来のギア・ボックス内で比較的ゆっくりとした温めを受ける。ギア・ボックス６内のオイルが低温である場合、オイルは通常粘性がある。したがって車両の冷間始動の間、ギア・ボックスの構成要素を駆動することは、オイルが所望の動作温度に温められ、所望のコンシステンシーを得る前に大量の余分な燃料の消費を伴う。

図１の燃焼機関２及びギア・ボックス６は、特に冷間始動の間に車両の燃料消費を低減するための装置を設けられる。装置は、エンジンオイルを熱交換器１２を通して循環させるための第１のパイプ・システム１０を備える。第１のパイプ・システム１０は、制御ユニット１３によって作動されるようになされたポンプ１１を備える。制御ユニット１３はギア・ボックス６内のオイルの温度に関係する温度センサ１４からの情報を受けるようになされている。ポンプ１１は作動されると、エンジンオイルを第１のパイプ・システム１０の入口孔１０ａを介して熱交換器１２に圧送する。入口孔１０ａは、燃焼機関２のオイルパン３からのエンジンオイルを受けるように配置されている。エンジンオイルは熱交換器１２を通過すると、パイプ・システム１０の出口孔１０ｂを介して導かれオイルパン３に戻る。装置は、オイルをギア・ボックス６から熱交換器１２を通して循環させるための第２のパイプ・システム１５も備える。第２のパイプ・システム１５は、制御ユニット１３によって作動されるようになされたポンプ１６を備える。ポンプ１６は作動されると、ギア・ボックス６からのオイルを第２のパイプ・システム１５の入口孔１５ａを介して熱交換器１２に圧送する。入口孔１５ａは、ギア・ボックス６のオイルパン７からのエンジンオイルを受けるように配置されている。オイルは熱交換器１２を通過すると、パイプ・システム１５の出口孔１５ｂを介して導かれオイルパン７に戻る。

燃焼機関２が始動されると、制御ユニット１３はギア・ボックス内のオイルの温度に関係する温度センサ１４からの情報を受ける。オイルの温度が基準値以下である場合、制御ユニット１３はエンジンオイルが第１のパイプ・システム１０を通って導かれ、したがって熱交換器１２を通るようにポンプ１１を作動させる。基準値は、最適な特性を示すために、動作中にオイルの温度がその中にあるべき温度範囲内のより低い許容可能な値に一致することができる。制御ユニット１３は、ギア・ボックス６からのオイルが導かれて第２のパイプ・システム１５を通り、したがって熱交換器１２を通るようにポンプ１６も作動させる。燃焼機関２内のエンジンオイルは、燃焼機関２の燃焼過程の間に発生する熱によって所望の動作温度への比較的早い温めを受ける。上記に定義された装置によって、第２のパイプ・システム１５内で循環されるギア・ボックス６のオイルを温めるために、第１のパイプ・システム１０内の温かいエンジンオイルが前記熱交換器１２によって使用される。この熱伝達により、燃焼機関２が始動した後に、ギア・ボックス６内のオイルにエンジンオイルとほぼ同じぐらい早い温めがもたらされる。ギア・ボックス６内のオイルが前述の基準温度に達したことを温度センサ１４が示す場合に、制御ユニット１３はポンプ１１、１６の電源を切り、それによって熱交換器１２を通るオイルの循環、及びエンジンオイルによるギア・ボックス６内のオイルの温めを停止する。そのような配置により、燃焼機関の冷間始動の後に、ギア・ボックス内のオイルの所望の温度への比較的早い温めが可能になる。その結果、ギア・ボックス内の最初に粘性のあるオイルも比較的早く所望のコンシステンシーを得る。ギア・ボックス内のオイルの比較的早い温めにより、ギア・ボックス６のオイルの粘性コンシステンシーによって生じる高い燃料消費が明らかに比較的短い期間になる。ギア・ボックス６内のオイルを温めるのに使用される熱は、燃焼機関２における燃焼過程から間接的に得られる。通常は、燃焼機関の冷却システムによって冷却されるこの熱の余剰分がある。車両に既に存在するこの熱エネルギーを使用することは、ギア・ボックス内のオイルを温めるために外部の熱エネルギーを供給する必要が全くないことを意味する。

図２は、装置の別の実施例を示す。この場合は、第１のパイプ・システム１０’の使用を伴い、その第１のパイプ・システム１０’は、燃焼機関２内の既存のオイルポンプ４の下流側に配置されたダクト５からのエンジンオイルを受けるように配置された入口孔１０ａ’を備える。その位置にあるエンジンオイルは大気圧より高いので、この場合は第１のパイプ・システム１０’を通るエンジンオイルの流れを与える別個のポンプが全く必要ない。第１のパイプ・システム１０’は、ここでは開いた位置及び閉じた位置に設定可能なバルブ１７を代わりに備える。バルブ１７は制御ユニット１３によって制御される。この場合は、第２のパイプ・システム１５’の使用を伴い、その第２のパイプ・システム１５’は、ギア・ボックス６内の既存のオイルポンプ８の下流側に配置されたダクト９からのオイルを受けるように配置された入口孔１５ａ’を備える。この位置にあるオイルは大気圧より高いので、この場合は別個のポンプが第２のパイプ・システム１５’を通るオイルの流れを与える必要が全くない。第２のパイプ・システム１５’は、ここでは開いた位置及び閉じた位置に設定可能なバルブ１８を代わりに備える。バルブ１８は制御ユニット１３によって制御される。温度センサ１９がここでは燃焼機関のオイルパン３内のエンジンオイルの温度を検出するように配置されている。制御ユニット１３は、エンジンオイルの温度に関係する温度センサ１９からの情報を受ける。

燃焼機関２が始動されると、制御ユニット１３はギア・ボックス６内のオイルの温度に関係する温度センサ１４からの情報と、燃焼機関２のエンジンオイルの温度に関係する温度センサ１９からの情報とを受ける。制御ユニット１３は、ギア・ボックス内のオイルの温度が基準値の下かどうか最初に確かめる。このような場合、制御ユニットはエンジンオイルの温度をギア・ボックス内のオイルの温度と比較する。所定の温度差が得られる場合、制御ユニット１３は、エンジンオイルが第１のパイプ・システム１０’を通って導かれ、したがって熱交換器１２を通るようにバルブ１７を開く。制御ユニット１３は、ギア・ボックス６からのオイルが第２のパイプ・システム１５’を通って導かれ、したがって熱交換器１２を通るようにバルブ１８も開く。したがって第１のパイプ・システム１０’内のエンジンオイルは、第２のパイプ・システム１５’内のオイルよりも温かい。したがって第２のパイプ・システム１５’内のオイルは、熱交換器１２内の第１のパイプ・システム１０’内のエンジンオイルによる温めを受ける。第２のパイプ・システム１５’内の温められたオイルは第２のパイプ・システム１５’内の出口孔１５ｂ’を介して導かれ、ギア・ボックス６に戻り、オイルパン７内に集まる。したがってギア・ボックス６内のオイルは、その基準温度への比較的早い温めを受ける。第１のパイプ・システム１０’を循環され、第２のパイプ・システム１５’内のオイルを加熱するのに用いられるエンジンオイルは、第１のパイプ・システム１０’の出口孔１０ｂ’を介して燃焼機関２のオイルパン３に導かれる。ギア・ボックス内のオイルが基準温度に達したとき、エンジンオイルとギア・ボックス内のオイルとの間の熱交換器１２内の循環、したがって熱伝達が止まるように、制御ユニット１３がバルブ１７、１８を閉じる。

本発明は説明された実施例に限定されることは全くなく、特許請求の範囲の範囲内で自由に変形できる。たとえば、図１の第１のパイプ・システム１０は、図１に示される第２のパイプ・システム１５’と共に使用できる。したがって、図２の第１のパイプ・システム１０’は、図１に示される第２のパイプ・システム１５と共に使用できる。バルブ１７、１８は、それ自体がそれぞれのオイル温度を検出し、所定の温度で開閉する温度調整弁の形をとることができる。

Claims

エンジンオイルによって潤滑され、冷却される燃焼機関（２）の近くに配置されたギア・ボックス（６）内のオイルを温める装置であって、前記燃焼機関（２）から第１のパイプ・システム（１０、１０’）を通してエンジンオイルを循環させるための流れ手段（１１、１７）を有する第１のパイプ・システム（１０、１０’）と、前記ギア・ボックス（６）から第２のパイプ・システム（１５、１５’）を通ってオイルを循環させるための流れ手段（１６、１８）を有する第２のパイプ・システム（１５，１５’）と、熱交換器（１２）であって、前記それぞれのパイプ・システム（１０、１０’、１５、１５’）内の前記オイルの間において前記熱交換器内（１２）で熱交換を可能にするように前記第１のパイプ・システム（１０、１０’）及び前記第２のパイプ・システム（１５、１５’）に連結された熱交換器（１２）と、前記ギア・ボックス（６）内の前記オイルが所望の温度に対して低すぎる温度になっている少なくともある種の状態において、前記オイルが前記それぞれのパイプ・システム（１０、１０’、１５、１５’）及び前記熱交換器（１２）を通って循環されるように前記流れ手段（１１、１６、１７、１８）を制御するようになされた制御手段（１３、１４）とを備えることを特徴とする装置。
前記第１のパイプ・システム（１０）が、前記燃焼機関（２）内のオイルパン（３）からのエンジンオイルを受けるように配置された入口孔（１０ａ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記第１のパイプ・システム（１０）が、ポンプ（１１）の形の流れ手段を備えることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
前記第１のパイプ・システム（１０’）が、前記燃焼機関（２）内の既存のオイルポンプ（４）の下流側に配置されたオイルダクト（５）からのエンジンオイルを受けるように配置された入口孔（１０ａ’）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記第１のパイプ・システム（１０’）が、バルブ（１７）の形の流れ手段を備えることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
前記第２のパイプ・システム（１５）が、前記ギア・ボックス（６）内のオイルパン（３）からのオイルを受けるように配置された入口孔（１０ａ）を備えることを特徴とする、請求項１から５までのいずれかに記載の装置。
前記第２のパイプ・システム（１５）が、ポンプ（１６）の形の流れ手段を備えることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
前記第２のパイプ・システム（１５’）が、前記ギア・ボックス（６）内の既存のオイルポンプ（４）の下流側に配置されたオイルダクト（５）からのオイルを受けるように配置された入口孔（１５ａ’）を備えることを特徴とする、上記の請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
前記第２のパイプ・システム（１５’）が、バルブ（１８）の形の流れ手段を備えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
前記制御手段が、前記ギア・ボックス（６）内のオイルの温度に関係付けられた温度を検出するようになされた温度センサ（１４）と、前記ギア・ボックス（６）内の前記オイルの温度に関係する前記温度センサ（１４）からの情報を受け、前記ギア・ボックス（６）内の前記オイルが所望の温度に対して低すぎる温度になっている少なくともいくつかの状態において、前記第１のパイプ・システム（１０、１０’）内の前記流れ手段（１１、１７）及び前記第２のパイプ・システム（１５、１５’）内の前記流れ手段（１６、１８）を作動させるようになされた制御ユニット（１３）とを備えることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。