JP2017036741A

JP2017036741A - 熱交換装置

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Publication number: JP2017036741A
Application number: JP2015156217A
Authority: JP
Inventors: 貴弘椎名; Takahiro Shiina; 大輔床桜; Daisuke Tokozakura; 一哉荒川; Kazuya Arakawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: US10234016B2; CN106438956A; CN106438956B; DE102016111317A1; JP6354699B2; US20170037954A1

Abstract

【課題】自動変速機の暖機時に自動変速機からエンジンへ熱が移動することを抑制し、トランスミッションオイルの温度上昇を促進することにより燃費を向上すること。
【解決手段】エンジンオイルとトランスミッションオイルとの間で熱交換を行う熱交換器１１を備える熱交換装置１０において、トランスミッションオイルの温度がロックアップ機構の許可温度よりも低い場合、トランスミッションオイルの温度が許可温度以上の場合に比べて、熱交換器１１の内部を流れるエンジンオイルの流量およびトランスミッションオイルの流量のうち少なくともいずれか一方を減少させる切換弁１４を備えていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換装置に関する。

特許文献１には、車両に搭載された熱交換装置が記載されている。その熱交換装置は、エンジンに用いられる作動油（エンジンオイル）と自動変速機に用いられる作動油（トランスミッションオイル）との間で熱交換を行うものであって、エンジンの冷間始動時にエンジンオイルによってトランスミッションオイルを加熱するように構成されている。

特開２００７−０８５４５７号公報

ところで、自動変速機を搭載した車両では、エンジンと自動変速機との間に流体伝動装置（トルクコンバータ）が設けられている。流体伝動装置の内部は作動油で満たされ、ロックアップ機構が設けられている。流体伝動装置は、油圧回路から供給される油圧によってロックアップ機構を締結もしくは開放する。油圧回路は、流体伝動装置とともに潤滑部である自動変速機にオイルを供給し、そのオイルを循環するように構成されている。つまり、流体伝動装置と自動変速機とは同じオイルを使用するので、トランスミッションオイルの温度変化には流体伝動装置の状態が関係していることになる。しかしながら、特許文献１の熱交換装置では流体伝動装置やロックアップ機構の状態が考慮されていなかった。

そこで、本発明者らは、エンジンの冷間始動後におけるトランスミッションオイルの温度変化と流体伝動装置の状態との関係を明らかにするための評価試験を行った。その評価結果を図１２に示す。図１２は、エンジンの冷間始動後、車両が任意の車速で走行する場合の評価結果を示すタイムチャートである。なお、図１２に示す評価試験では、エンジンの冷間始動後、トランスミッションオイルの温度が所定温度よりも低い場合にロックアップ機構の締結を禁止し、トランスミッションオイルの温度が所定温度以上の場合にロックアップ機構の締結を許可する制御を実行している。

図１２に示す例では、エンジンの冷間始動直後、トランスミッションオイルの温度が所定温度よりも低くロックアップ機構を締結することが禁止されているため、時点ｔ_１よりも前ではロックアップ機構は開放している（Ｌ／Ｕ：ＯＦＦ）。その後、時点ｔ_１においてトランスミッションオイルの温度が上記所定温度以上になることによって、ロックアップ機構は締結される（Ｌ／Ｕ：ＯＮ）。ロックアップ機構の締結が開始された時点ｔ_１におけるトランスミッションオイルの温度をＬ／Ｕ開始温度とする。その時点ｔ_１よりも前のロックアップ機構が開放している状態では、エンジンオイルとトランスミッションオイルとの間で熱交換を行った結果、トランスミッションオイルの熱交換量が負になっている。これは、トランスミッションオイルからエンジンオイルに熱が移動していることを表している。その熱交換量が正の場合にトランスミッションオイル温度は上昇するが、熱交換量が負の場合にトランスミッションオイル温度は低下する。そのため、時点ｔ_１よりも前で比較すると、熱交換器後のトランスミッションオイル温度Ｔ_ＯＵＴは、熱交換した場合の方が熱交換しない場合よりも低くなっている。

本発明者らは、図１２に示す評価結果から、自動変速機を暖機している最中（暖機初期）に、トランスミッションオイル温度がエンジンオイル温度よりも高く、自動変速機からエンジンへ熱が移動していることを知見した。トランスミッションオイル温度が上昇する原因として、暖機初期にロックアップ機構が開放していることによって、流体伝動装置においてポンプインペラとタービンランナとが相対回転し、流体伝動装置内部で作動油が撹拌されて熱を生じていることが関係していると考えられる。

図１２に示す評価結果のように、自動変速機の暖機時に自動変速機からエンジンに熱が移動すると、トランスミッションオイルの温度上昇が遅れて燃費が悪化する。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、エンジンと流体伝動装置とロックアップ機構と自動変速機とを備える車両に搭載され、自動変速機の暖機時にトランスミッションオイルの温度上昇を促進し燃費を向上させる熱交換装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンと、ロックアップ機構を有する流体伝動装置と、前記流体伝動装置を介して前記エンジンに接続された自動変速機とを備えた車両に搭載され、前記エンジンに用いられる第１作動油と前記流体伝動装置および前記自動変速機に用いられる第２作動油との間で熱交換を行う熱交換器を備える熱交換装置において、前記第２作動油の温度が、前記ロックアップ機構を締結することが許可される所定温度よりも低い場合、前記第２作動油の温度が前記所定温度以上の場合に比べて、前記熱交換器の内部を流れる前記第１作動油の流量および前記第２作動油の流量のうち少なくともいずれか一方を減少させる熱交換量低減手段を備えていることを特徴とする。

本発明に係る熱交換装置では、第２作動油の温度がロックアップ機構を締結することが許可される所定温度よりも低い場合、第２作動油の温度が所定温度以上の場合に比べて、熱交換器の内部を流れる第１作動油の流量および第２作動油の流量のうち少なくともいずれか一方を減少させる。これにより、自動変速機の暖機時に第２作動油から第１作動油に熱が移動することを抑制し、第２作動油の温度上昇を促進できるため、燃費を向上できる。

本発明は、上記発明において、前記熱交換量低減手段は、前記自動変速機から流出した前記第２作動油が前記熱交換器を経由して前記自動変速機へ戻るように流れる熱交換経路の遮断と開通とを選択的に切り換える切換弁を含み、前記切換弁は、前記第２作動油の温度が前記所定温度よりも低い場合、前記熱交換経路を遮断し、前記第２作動油の温度が前記所定温度以上の場合、前記熱交換経路を開通することが好ましい。

上記発明に係る熱交換装置では、第２作動油の温度が所定温度よりも低い場合、切換弁は熱交換経路を遮断するので、自動変速機の暖機時に第２作動油が熱交換器の内部を流通しなくなる。これにより、第２作動油から第１作動油に熱が移動することを抑制できる。よって、第２作動油の温度上昇を促進でき、燃費を向上できる。また、熱交換装置では、第２作動油の温度が所定温度以上の場合、熱交換経路を開通するので、第２作動油の温度上昇を促進できる。

本発明は、上記発明において、前記熱交換量低減手段は、前記エンジンから流出した前記第１作動油が前記熱交換器を経由して前記エンジンへ戻るように流れる第１作動油用熱交換経路の遮断と開通とを選択的に切り換える第１作動油用切換弁を含み、前記第１作動油用切換弁は、前記第２作動油の温度が前記所定温度よりも低い場合、前記第１作動油用熱交換経路を遮断し、前記第２作動油の温度が前記所定温度以上の場合、前記第１作動油用熱交換経路を開通することが好ましい。

上記発明に係る熱交換装置では、第２作動油の温度が所定温度よりも低い場合、第１作動油用切換弁は第１作動油用熱交換経路を遮断するので、自動変速機の暖機時に第１作動油が熱交換器の内部を流通しなくなる。これにより、第２作動油から第１作動油に熱が移動することを抑制できる。よって、第２作動油の温度上昇を促進でき、燃費を向上できる。また、熱交換装置では、第２作動油の温度が所定温度以上の場合、熱交換経路を開通するので、第２作動油の温度上昇を促進できる。

本発明では、自動変速機および流体伝動装置に用いられる第２作動油の温度がロックアップ締結の許可温度よりも低い場合、第２作動油の温度が許可温度以上の場合に比べて、熱交換器の内部を流れるエンジンに用いられる第１作動油の流量および第２作動油の流量のうち少なくともいずれか一方を減少させる。これにより、自動変速機の暖機時に、自動変速機の第２作動油からエンジンの第１作動油に熱が移動することを抑制できるため、第２作動油の温度上昇を促進でき、燃費を向上できる。

図１は、本発明の第１実施形態で対象とする車両および車両に搭載された熱交換装置の概略構成を示す模式図である。図２（ａ）は、油温がロックアップ許可温度以上の場合におけるオイルの流れを示す説明図である。図２（ｂ）は、油温がロックアップ許可温度よりも低い場合におけるオイルの流れを示す説明図である。図３は、電子制御装置の一例を示す機能ブロック図である。図４は、熱交換量制御の一例を示すフローチャートである。図５は、エンジンの冷間始動後における車両状態の変化を示すタイムチャートである。図６（ａ）は、第１変形例の切換弁が完全ＯＮの場合のオイルの流れを示す説明図である。図６（ｂ）は、第１変形例の切換弁が完全ＯＦＦの場合のオイルの流れを示す説明図である。図７は、第１変形例における熱交換量制御の一例を示すフローチャートである。図８は、第１変形例のエンジンの冷間始動後における車両状態の変化を示すタイムチャートである。図９（ａ）は、第２変形例の切換弁がＯＮの場合のオイルの流れを示す説明図である。図９（ｂ）は、第２変形例の切換弁がＯＦＦの場合のオイルの流れを示す説明図である。図１０（ａ）は、第２実施形態において油温がロックアップ許可温度以上の場合におけるオイルの流れを示す説明図である。図１０（ｂ）は、第２実施形態において油温がロックアップ許可温度よりも低い場合におけるオイルの流れを示す説明図である。図１１（ａ）は、第３実施形態において油温がロックアップ許可温度よりも低い場合におけるオイルの流れを示す説明図である。図１１（ｂ）は、第３実施形態において油温がロックアップ許可温度以上の場合におけるオイルの流れを示す説明図である。図１２は、エンジンの冷間始動後、車両が任意の車速で走行する場合の評価結果を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における熱交換装置について具体的に説明する。

［１．第１実施形態］
図１は、車両Ｖｅに搭載された熱交換装置１０の概略構成を示す模式図である。車両Ｖｅは、動力源であるエンジン（ＥＮＧ）１と、流体伝動装置２と、流体伝動装置２の内部に設けられたロックアップ機構（Ｌ／Ｕ）３と、自動変速機（Ｔ／Ｍ）４とを備えている。エンジン１が出力した動力は、流体伝動装置２を介して自動変速機４に伝達される。そして、その動力は自動変速機４の出力軸からデファレンシャルなどを介して駆動輪（いずれも図示せず）に伝達される。

流体伝動装置２は、作動流体（作動油）によってトルクの増幅作用を生じる周知のトルクコンバータである。流体伝動装置２は作動油で満たされたケース内部にロックアップ機構３を備えている。ロックアップ機構３は、後述する油圧回路６（図３に示す）から流体伝動装置２内に供給される油圧によって締結もしくは開放するように構成されている。ロックアップ機構３が開放している状態では、エンジン１が出力した動力は流体伝動装置２内の作動油を介して自動変速機４に伝達される。ロックアップ機構３が締結している状態では、エンジン１と自動変速機４とが直結されるので、エンジン１が出力した動力は流体伝動装置２内の作動油を介さずに自動変速機４へ直接的に伝達される。

また、車両Ｖｅにおいて、油圧回路６（図３に示す）には流体伝動装置２が接続されており、その油圧回路６から排出されたオイルが自動変速機４の潤滑油として使用されるように構成されている。例えば、流体伝動装置２内部の作動油が油圧回路６から排出されて潤滑必要部としての自動変速機４へ供給される。つまり、自動変速機４の潤滑油として使用されるオイル（作動油）と、流体伝動装置２の作動流体として使用されるオイル（作動油）とは、同じものである。この説明では、自動変速機４に用いられる作動油と、流体伝動装置２に用いられる作動油とをまとめて「トランスミッションオイル」と記載する。また、油圧回路６内のオイルの温度（以下単に「油温」という）Ｔ_ＨＯを検出する油温センサ５が設けられている。すなわち、油温センサ５により検出される油温Ｔ_ＨＯとは、油圧回路６内におけるトランスミッションオイルの温度である。なお、油温センサ５は、油圧回路６のオイルポンプの下流側に設けられた既存センサであってもよい。例えば、オイルポンプから吐出された直後のオイルの温度（油温Ｔ_ＨＯ）を、油温センサ５によって検出する。油温センサ５は、オイルポンプの吐出口に接続された油路、例えばオイルがライン圧に調圧されている油路中に設けられている。

また、車両Ｖｅには、エンジン１の冷却水を用いた周知の冷却システムと、エンジン１に用いられる作動油（以下「エンジンオイル」という）とトランスミッションオイルとの間で熱交換を行う熱交換装置１０とが搭載されている。

冷却システムは、ラジエータ３１と、サーモスタット３２と、ウォータポンプ３３と、水路切換弁３４と、ヒータコア３５と、オイルクーラ３６とを備えている。ラジエータ循環路では、エンジン１のウォータジャケットから流出した冷却水が、ラジエータ３１からサーモスタット３２を経由して再びウォータジャケットに戻るように流れる。冷却水の熱交換循環路では、エンジン１のウォータジャケットから流出した冷却水が、水路切換弁３４からヒートコア３５またはオイルクーラ３６を経由してウォータポンプ３３に至るように流れる。オイルクーラ３６では、冷却水と自動変速機４の作動油との間で熱交換が行われる。冷却水の熱交換循環路において、冷却水がウォータポンプ３３を経由して再びエンジン１のウォータジャケットに戻るように流れる。

熱交換装置１０は、エンジンオイルとトランスミッションオイルとの間で熱交換を行う熱交換器１１と、エンジンオイルが流通するエンジンオイル循環路１２、トランスミッションオイルが流通するトランスミッションオイル循環路１３とを備えている。エンジンオイル循環路１２は、エンジン１から流出したエンジンオイルが熱交換器１１を経由して再びエンジン１に戻るように流れる経路を形成している。トランスミッションオイル循環路１３は、自動変速機４から流出したトランスミッションオイルが熱交換器１１を経由して再び自動変速機４に戻るように流れる経路を形成している。トランスミッションオイル循環路１３内には、切換弁１４と逆止弁１５とが設けられている。

切換弁１４は、油温Ｔ_ＨＯに基づいてトランスミッションオイルの流路を切り換える方向切換弁である。切換弁１４はスプール式の電磁弁であり、内部のスプールにリターンスプリング１４ａからの弾性力が作用している。熱交換装置１０では、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）２０の制御によって切換弁１４の励磁・非励磁が切り換えられる。例えば、切換弁１４は励磁されるとＯＮになり、非励磁ではＯＦＦとなる。

ここで、図２（ａ），（ｂ）を参照して、トランスミッションオイル循環路１３内のオイルの流れについて説明する。図２（ａ）は、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度以上の場合におけるオイルの流れを示す説明図である。図２（ｂ）は、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合におけるオイルの流れを示す説明図である。

トランスミッションオイル循環路１３では、自動変速機４から流出したトランスミッションオイルが導入流路１３ａ内を流れて切換弁１４に至る。切換弁１４の下流側ポート（出口）には、熱交換器１１の内部に形成された熱交換流路１３ｂと、リターン流路１３ｃに連通しているバイパス流路１３ｄとが接続されている。熱交換流路１３ｂとバイパス流路１３ｄとは並列に形成されており、熱交換流路１３ｂの下流側は逆止弁１５を介してリターン流路１３ｃに接続されている。そして、リターン流路１３ｃ内のトランスミッションオイルは自動変速機４へ向けて戻るように流れる。つまり、切換弁１４が導入流路１３ａの接続先を熱交換流路１３ｂまたはバイパス流路１３ｄに切り換えることによって、トランスミッションオイル循環路１３において、熱交換器１１を経由する熱交換経路Ｒ１と、熱交換器１１を経由しない非熱交換経路Ｒ２とを選択的に切り換える。

図２（ａ）に示すように、熱交換経路Ｒ１は、上流側から下流側へ向けて、導入流路１３ａ、切換弁１４、熱交換流路１３ｂ、逆止弁１５、リターン流路１３ｃの順に形成されている。切換弁１４は、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度以上の場合にＯＦＦになり、熱交換経路Ｒ１を開通し、非熱交換経路Ｒ２を遮断する。ロックアップ許可温度とは、油温Ｔ_ＨＯが低い状態では禁止されていたロックアップ機構３の締結を許可するための閾値である。熱交換経路Ｒ１内のトランスミッションオイルは、導入流路１３ａから切換弁１４を経由して熱交換流路１３ｂ内を流れるため、熱交換器１１の内部を流れることになる。そして、熱交換器１１においてエンジンオイルとの間で熱交換を行った後のトランスミッションオイルは、熱交換流路１３ｂから逆止弁１５を経由してリターン流路１３ｃへ流入し、リターン流路１３ｃ内を自動変速機４へ向けて流れる。

図２（ｂ）に示すように、非熱交換経路Ｒ２は、上流側から下流側へ向けて、導入流路１３ａ、切換弁１４、バイパス流路１３ｄ、リターン流路１３ｃの順に形成されている。切換弁１４は、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合にＯＮになり、熱交換経路Ｒ１を遮断し、非熱交換経路Ｒ２を開通する。非熱交換経路Ｒ２内のトランスミッションオイルは、導入流路１３ａから切換弁１４を経由してバイパス流路１３ｄ内を流れるため、熱交換器１１の内部を流れないことになる。すなわち、非熱交換経路Ｒ２において、エンジンオイルとの間で熱交換を行わないトランスミッションオイルが、再び自動変速機４へ戻ることになる。

図３は、ＥＣＵ２０を模式的に示す機能ブロック図である。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵとＲＡＭとＲＯＭとを備え、入力されたデータおよび予め記憶しているデータに基づいて所定のプログラムに従って演算を実行する。ＥＣＵ２０には、油温Ｔ_ＨＯを検出する油温センサ５からの信号が入力される。ＥＣＵ２０は各種の演算処理を行った結果に基づいて指令信号を出力し、切換弁１４や油圧回路６を制御する。

ＥＣＵ２０は、油温検出部２１と、判定部２２と、制御部２３とを備えている。油温検出部２１は、油温センサ５からの入力信号に基づいて、油圧回路６内の油温Ｔ_ＨＯを検出する。判定部２２は、油温検出部２１により検出した油温Ｔ_ＨＯを用いて各種条件が成立するか否かを判定する。制御部２３は、油圧回路６内に設けられた電磁弁に指令信号を出力し、流体伝動装置２に供給する油圧を制御しロックアップ機構３の締結や開放を制御する。

制御部２３は、ロックアップ機構３を締結させる制御（ロックアップ制御）を実行する。まず、ロックアップ制御の際、判定部２２は、ロックアップ制御を実行不可にする条件（禁止条件）や、禁止されていたロックアップ制御が実行可能になるための条件（許可条件）や、実際にロックアップ制御を実行する条件（実行条件）が、成立するか否かを判定する。禁止条件とは、油温Ｔ_ＨＯが所定のロックアップ許可温度よりも低い場合である。すなわち、許可条件とは、油温Ｔ_ＨＯが所定のロックアップ許可温度以上の場合である。また、実行条件とは、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度以上、かつ流体伝動装置２においてポンプインペラとタービンランナとの回転数差が所定値以下の場合である。

例えば、判定部２２により禁止条件が成立すると判定された場合、制御部２３はロックアップ機構３を締結することを禁止する。判定部２２により許可条件が成立すると判定された場合、上述した禁止が解除され、制御部２３はロックアップ制御を実行することが可能になる。また、判定部２２により実行条件が成立すると判定された場合、制御部２３は油圧回路６を制御してロックアップ制御を実行する。仮に許可条件が成立する場合であっても、流体伝動装置２における回転数差が所定値よりも大きい場合には実行条件が成立しないため、制御部２３はロックアップ制御を実行しないことになる。

さらに、制御部２３は、油温Ｔ_ＨＯとロックアップ許可温度とに基づいて、トランスミッションオイルの熱交換量を変化させる制御（熱交換量制御）を実行する。具体的には、制御部２３は切換弁１４を制御しトランスミッションオイルの熱交換量を変化させる。

図４は、熱交換量制御の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵ２０は、エンジン１の冷間始動時すなわち自動変速機４の暖機中に、図４の熱交換量制御を実行する。判定部２２は、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度以上である場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御部２３は切換弁１４をＯＦＦにして熱交換経路Ｒ１を開通する（ステップＳ２）。ステップＳ２の制御によって、トランスミッションオイルは熱交換器１１を経由して自動変速機４に戻るように流れる。

一方、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御部２３は切換弁１４をＯＮにして熱交換経路Ｒ１を遮断する（ステップＳ３）。ステップＳ３の制御によって、切換弁１４は非熱交換経路Ｒ２を開通するため、トランスミッションオイルは熱交換器１１を経由せずに自動変速機４に戻るように流れる。つまり、ＥＣＵ２０は、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度以上の場合に比べて、熱交換器１１の内部を流れるトランスミッションオイル流量を減少させる制御を実行する。そして、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２またはＳ３の制御を実行して、この制御ルーチンを終了する。なお、オイル流量とは、単位時間あたりに流路断面を通過するオイルの量のことである。

例えば、エンジン１の冷間始動後、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い状態からロックアップ許可温度以上に上昇する場合、切換弁１４はトランスミッションオイルの流路を非熱交換経路Ｒ２から熱交換経路Ｒ１に切り換える。第１実施形態では、切換弁１４とＥＣＵ２０とが、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合に熱交換器１１の内部を流れるトランスミッションオイルの流量を減少させる熱交換量低減手段に含まれる。

図５は、エンジン１の冷間始動後の車両状態の変化を示すタイムチャートである。時点ｔ_１１よりも前、エンジン１の冷間始動直後で油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低いので、ロックアップ締結が禁止されており、流体伝動装置２のロックアップ機構３は開放している。また、切換弁１４は熱交換経路Ｒ１を遮断しているため、熱交換器１１内を流れるトランスミッションオイル流量は最小値ＭＩＮである。要は、エンジンオイルとトランスミッションオイルとの間で熱交換しないことになる。

そして、エンジン１の冷間始動後、ロックアップ機構３が開放している状態で油温Ｔ_ＨＯは上昇し、ロックアップ許可温度に到達する（時点ｔ_１１）。時点ｔ_１１において、切換弁１４はＯＮからＯＦＦに切り換わる。これにより、熱交換経路Ｒ１は開通し、熱交換器１１内を流れるトランスミッションオイル流量は最小値ＭＩＮから最大値ＭＡＸに切り換わる。時点ｔ_１１以降、エンジンオイルとトランスミッションオイルとの間で熱交換が開始するので、トランスミッションオイル熱交換量は零から増加し始める。なお、図５に示すトランスミッションオイル熱交換量が正の場合は、エンジンオイルからトランスミッションオイルに熱が移動していることを表す。すなわち、エンジンオイルによってトランスミッションオイルが加熱されていることを表す。

以上説明した通り、第１実施形態によれば、ロックアップ機構を制御するために用いる油温やロックアップ許可温度に基づいて、エンジンオイルとトランスミッションオイルとの間での熱交換を制御している。特に、自動変速機を暖機中で油温がロックアップ許可温度よりも低い場合には、その暖機完了後に比べて、熱交換器内を流通するトランスミッションオイル流量を減少できる。これにより、エンジンの冷間始動直後に自動変速機からエンジンに熱が移動して燃費が悪化することを抑制できる。

なお、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合に熱交換経路Ｒ１を遮断できればよいので、その遮断時に必ずしも切換弁１４が非熱交換経路Ｒ２を開通しなくてもよい。すなわち、熱交換経路Ｒ１を遮断する場合、切換弁１４は導入流路１３ａとバイパス流路１３ｄを連通させなくてもよい。例えば、切換弁１４は、導入流路１３ａと熱交換流路１３ｂとを連通させることによって熱交換経路Ｒ１を開通する場合と、導入流路１３ａが接続された上流側ポート（入口）と下流側ポート（出口）との間を流通不可に遮断して熱交換経路Ｒ１を遮断する場合とを選択的に切り換えてもよい。

［２．第１実施形態の変形例］
ここで、上述した第１実施形態の変形例について説明する。第１変形例では、第１実施形態の切換弁１４に代えて、流量制御弁からなる切換弁１６が設けられている。なお、上述した実施形態と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。

図６（ａ）は、切換弁１６が完全ＯＮの場合のオイルの流れを示す説明図である。図６（ｂ）は、切換弁１６が完全ＯＦＦの場合のオイルの流れを示す説明図である。完全ＯＮとは、熱交換経路Ｒ１が完全に閉じていることである。完全ＯＦＦとは、熱交換経路Ｒ１が完全に開いていることである。切換弁１６は、スプール式の電磁弁であって、導入流路１３ａから熱交換器１１へ通油するトランスミッションオイル流量を連続的に変化させるように構成されている。切換弁１６内部のスプールにリターンスプリング１６ａからの弾性力が作用している。図６（ａ）に示すように、切換弁１６が完全ＯＮの場合、熱交換装置１０は熱交換器１１における熱交換を禁止した状態である。切換弁１６は熱交換経路Ｒ１を完全に閉じ、かつ非熱交換経路Ｒ２を完全に開く。そのため、トランスミッションオイルは非熱交換経路Ｒ２内のみを流れる。図６（ｂ）に示すように、切換弁１６が完全ＯＦＦの場合、熱交換装置１０は熱交換器１１においてエンジンオイルとトランスミッションオイルとの間で完全熱交換を行う状態である。切換弁１６は、熱交換経路Ｒ１を完全に開き、非熱交換経路Ｒ２を完全に閉じる。そのため、トランスミッションオイルは熱交換経路Ｒ１内のみを流れる。この第１変形例の熱交換装置１０は、切換弁１６が完全ＯＮから完全ＯＦＦへ切り換わる最中に、熱交換流路１３ｂ内を流通するトランスミッションオイル流量が連続的に増加するように構成されている。

図７は、第１変形例における熱交換量制御の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵ２０は、エンジン１の冷間始動直後に図７の熱交換量制御を実行する。判定部２２は、油温Ｔ_ＨＯと第１温度Ｔ_{ＳＴＡＲＴ}と第２温度Ｔ_{ＦＩＮＩＳＨ}とを比較する（ステップＳ１１）。第１温度Ｔ_{ＳＴＡＲＴ}はロックアップ許可温度よりも低い温度である。第２温度Ｔ_{ＦＩＮＩＳＨ}はロックアップ許可温度よりも高い温度である。なお、各温度Ｔ_{ＳＴＡＲＴ}，Ｔ_{ＦＩＮＩＳＨ}は予め定められている。

ステップＳ１１において、判定部２２が油温Ｔ_ＨＯは第１温度Ｔ_{ＳＴＡＲＴ}よりも低いと判定した場合は、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、制御部２３は切換弁１６を完全ＯＮにし、熱交換経路Ｒ１を遮断する。

ステップＳ１１において、判定部２２が油温Ｔ_ＨＯは第１温度Ｔ_{ＳＴＡＲＴ}以上かつ第２温度Ｔ_{ＦＩＮＩＳＨ}よりも低いと判定した場合は、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、制御部２３は熱交換器１１の内部を流れるトランスミッションオイル流量を連続的に変化させる制御を実行する。

ステップＳ１１において、判定部２２が油温Ｔ_ＨＯは第２温度Ｔ_{ＦＩＮＩＳＨ}以上と判定した場合には、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、制御部２３は切換弁１６を完全ＯＦＦにし、熱交換経路Ｒ１を完全に開かせる。

例えば、エンジン１の冷間始動後に、第１温度Ｔ_{ＳＴＡＲＴ}よりも低い状態から第２温度Ｔ_{ＦＩＮＩＳＨ}よりも高い状態へ油温Ｔ_ＨＯが上昇すると、制御部２３は非熱交換経路Ｒ２から熱交換経路Ｒ１に切り換える制御を実行する。また、第１温度Ｔ_{ＳＴＡＲＴ}以上かつ第２温度Ｔ_{ＦＩＮＩＳＨ}よりも低い範囲内で油温Ｔ_ＨＯが上昇する場合、制御部２３は熱交換器１１の内部を流れるトランスミッションオイル流量を連続的に増加させる制御（流量制御）を実行する。すなわち、制御部２３は、トランスミッションオイル熱交換量を連続的に増加させる制御（熱交換量制御）を実行する。第１変形例では、切換弁１６とＥＣＵ２０とが、熱交換量低減手段に含まれる。

図８は、第１変形例におけるエンジン１の冷間始動後の車両状態の変化を示すタイムチャートである。エンジン１の冷間始動後、油温Ｔ_ＨＯが上昇して第１温度Ｔ_{ＳＴＡＲＴ}に到達する（時点ｔ_２１）。時点ｔ_２１において、ＥＣＵ２０は流量制御を開始し、熱交換器１１の内部を流れるトランスミッションオイル流量が増加し始める。これにより、トランスミッションオイル熱交換量は零から増加し始める。その際、切換弁１６は弁内部を流れるオイル流量を連続的に変化させるように動作する。トランスミッションオイル流量は最小値ＭＩＮから最大値ＭＡＸに向けて連続的に増加する。

時点ｔ_２１以降、油温Ｔ_ＨＯが上昇し続けてロックアップ許可温度に到達する（時点ｔ_２２）。そして、油温Ｔ_ＨＯはロックアップ許可温度よりも高温に上昇して第２温度Ｔ_{ＦＩＮＩＳＨ}に到達する（時点ｔ_２３）。時点ｔ_２３において、ＥＣＵ２０は切換弁１６を完全ＯＦＦに制御する。制御部２３は熱交換器１１の内部を流通するトランスミッションオイル流量を増加させる制御を時点ｔ_２３で終了する。つまり、時点ｔ_２３でトランスミッションオイル流量は最大値ＭＡＸとなる。

以上説明した通り、第１変形例によれば、ロックアップ許可温度のみに限定されず、そのロックアップ許可温度を含む所定範囲内の温度よりも油温が低い場合に、熱交換器内を流通するトランスミッションオイル流量を減少できる。これにより、エンジンの冷間始動直後に自動変速機からエンジンに熱が移動して燃費が悪化することを抑制できる。

次に、第２変形例では、第１変形例の電磁弁からなる切換弁１６に代えて、熱感応型の切換弁１７が設けられている。図９（ａ）は、切換弁１７がＯＮの場合のオイルの流れを示す説明図である。図９（ｂ）は、切換弁１７がＯＦＦの場合のオイルの流れを示す説明図である。

切換弁１７は、油温Ｔ_ＨＯに応じて動作する熱感応型のアクチュエータ１７ａを備えている。アクチュエータ１７ａは温度変化に応じてバイメタル変形する形状記憶合金スプリングである。アクチュエータ１７ａがバイメタル変形することにより、切換弁１７のＯＮ，ＯＦＦが切り換わる。また、切換弁１７は流量制御弁であるため、例えばＯＮからＯＦＦに切り換わる場合、熱交換器１１の内部を流れるトランスミッションオイル流量を増加させるように動作する。

アクチュエータ１７ａがトランスミッションオイル循環路１３内のトランスミッションオイルに触れるように構成されている場合、導入流路１３ａ内の油温に反応してバイメタル変形することになる。この場合、油圧回路６内の油温Ｔ_ＨＯと導入流路１３ａ内の油温との関係性から、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度になる際の導入流路１３ａ内の油温を特定できる。その特定された油温でアクチュエータ１７ａがバイメタル変形するように構成できる。切換弁１７内部のスプールにリターンスプリング１７ｂからの弾性力が作用している。

以上説明した通り、第２変形例によれば、切換弁が熱感応型のアクチュエータを備えているので、電子制御装置により切換弁を制御しなくてもよくなる。これにより、電子制御装置の処理負荷を低減できる。

［３．第２実施形態］
次に、第２実施形態の熱交換装置１０について説明する。第２実施形態では、第１実施形態の切換弁１４の代わりに、エンジンオイル循環路１２内に油温Ｔ_ＨＯに基づいてエンジンオイルの流路を切り換える方向切換弁が設けられている。

図１０（ａ），（ｂ）を参照して、第２実施形態におけるエンジンオイル循環路１２内のオイルの流れについて説明する。図１０（ａ）は、第２実施形態において油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度以上の場合におけるオイルの流れを示す説明図である。図１０（ｂ）は、第２実施形態において油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合におけるオイルの流れを示す説明図である。

第２実施形態の熱交換装置１０は、エンジンオイル循環路１２内にエンジンオイル用切換弁（以下「第２切換弁」という）１８を備えている。第２切換弁１８は、油温Ｔ_ＨＯに基づいてエンジンオイルの流路を切り換える。なお、第２切換弁１８は、上述した切換弁１４と同じ構造であってよく、リターンスプリング１８ａからの弾性力が作用するスプール式の電磁弁である。また、第２切換弁１８は、電磁弁からなる流量制御弁であってもよく、熱感応型のアクチュエータを備えた流量制御弁であってもよい。さらに、ＥＣＵ２０が第２切換弁１８を制御する方法も上述した第１実施形態と同様でよい。

エンジンオイル循環路１２では、エンジン１から流出したエンジンオイルが導入流路１２ａ内を流れて第２切換弁１８に至る。切換弁１８の下流側ポート（出口）には、熱交換器１１の内部に形成された熱交換流路１２ｂと、リターン流路１２ｃに連通しているバイパス流路１２ｄとが接続されている。熱交換流路１２ｂとバイパス流路１２ｄとは並列に形成されており、熱交換流路１２ｂの下流側は逆止弁１９を介してリターン流路１２ｃに接続されている。そして、リターン流路１２ｃ内のエンジンオイルはエンジン１へ向けて戻るように流れる。つまり、第２切換弁１８が導入流路１２ａの接続先を熱交換流路１２ｂまたはバイパス流路１２ｄに切り換えることによって、エンジンオイル循環路１２において、熱交換器１１を経由するエンジンオイル用熱交換経路（以下「第２熱交換経路」という）Ｒ３と、熱交換器１１を経由しないエンジンオイル用非熱交換経路（以下「第２非熱交換経路」という）Ｒ４とを選択的に切り換える。

図１０（ａ）に示すように、第２熱交換経路Ｒ３は、上流側から下流側へ向けて、導入流路１２ａ、第２切換弁１８、熱交換流路１２ｂ、逆止弁１９、リターン流路１２ｃの順に形成されている。第２切換弁１８は、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度以上の場合にＯＦＦになり、第２熱交換経路Ｒ３を開通し、第２非熱交換経路Ｒ４を遮断する。第２熱交換経路Ｒ３内のエンジンオイルは、導入流路１２ａから第２切換弁１８を経由して熱交換流路１２ｂ内を流れるため、熱交換器１１の内部を流れることになる。そして、熱交換器１１においてトランスミッションオイルとの間で熱交換を行った後のエンジンオイルは、熱交換流路１２ｂから逆止弁１９を経由してリターン流路１２ｃへ流入し、リターン流路１２ｃ内をエンジン１へ向けて流れる。

図１０（ｂ）に示すように、第２非熱交換経路Ｒ４は、上流側から下流側へ向けて、導入流路１２ａ、第２切換弁１８、バイパス流路１２ｄ、リターン流路１２ｃの順に形成されている。第２切換弁１８は、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合にＯＮになり、第２熱交換経路Ｒ３を遮断し、第２非熱交換経路Ｒ４を開通する。第２非熱交換経路Ｒ４内のエンジンオイルは、導入流路１２ａから第２切換弁１８を経由してバイパス流路１２ｄ内を流れるため、熱交換器１１の内部を流れないことになる。すなわち、第２非熱交換経路Ｒ４において、トランスミッションオイルとの間で熱交換を行わないエンジンオイルが、再びエンジン１へ戻ることになる。

以上説明した通り、第２実施形態によれば、自動変速機を暖機中で油温がロックアップ許可温度よりも低い場合には、その暖機完了後に比べて、熱交換器内を流通するエンジンオイル流量を減少できる。これにより、エンジンの冷間始動直後に自動変速機からエンジンに熱が移動して燃費が悪化することを抑制できる。

［４．第３実施形態］
次に、第３実施形態の熱交換装置１０について説明する。第３実施形態は、上述した第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせた構成である。図１１（ａ）は、第３実施形態において油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合におけるオイルの流れの一例を示す説明図である。図１１（ｂ）は、第３実施形態において油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度以上の場合におけるオイルの流れの一例を示す説明図である。

第３実施形態の熱交換装置１０は、トランスミッションオイル循環路１３内に設けられた切換弁１４と、エンジンオイル循環路１２内に設けられた第２切換弁１８とを備えている。図１１（ａ）に示すように、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合、切換弁１４は熱交換経路Ｒ１を遮断し、かつ第２切換弁１８は第２熱交換経路Ｒ３を遮断する。図１１（ｂ）に示すように、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度以上の場合、切換弁１４は熱交換経路Ｒ１を開通し、かつ第２切換弁１８は第２熱交換経路Ｒ３を開通する。

また、第３実施形態では、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合、熱交換経路Ｒ１と第２熱交換経路Ｒ３とのうち少なくともいずれか一方を遮断するように構成されている。これにより、油温Ｔ_ＨＯがロックアップ許可温度よりも低い場合、熱交換器１１の内部を流通するトランスミッションオイルとエンジンオイルとのうち少なくともいずれか一方の流量を減少させることができる。

以上説明した通り、第３実施形態によれば、自動変速機を暖機中で油温がロックアップ許可温度よりも低い場合には、その暖機完了後に比べて、熱交換器内を流通するエンジンオイルとトランスミッションオイルとのうち少なくともいずれか一方の流量を減少できる。これにより、エンジンの冷間始動直後に自動変速機からエンジンに熱が移動して燃費が悪化することを抑制できる。

１エンジン
２流体伝動装置（トルクコンバータ）
３ロックアップ機構
４自動変速機
５油温センサ
６油圧回路
１０熱交換装置
１１熱交換器
１２エンジンオイル循環路
１３トランスミッションオイル循環路
１４，１６，１７切換弁
１８第２切換弁（エンジンオイル用切換弁）
２０電子制御装置（ＥＣＵ）
Ｖｅ車両

Claims

エンジンと、ロックアップ機構を有する流体伝動装置と、前記流体伝動装置を介して前記エンジンに接続された自動変速機とを備えた車両に搭載され、前記エンジンに用いられる第１作動油と前記流体伝動装置および前記自動変速機に用いられる第２作動油との間で熱交換を行う熱交換器を備える熱交換装置において、
前記第２作動油の温度が、前記ロックアップ機構を締結することが許可される所定温度よりも低い場合、前記第２作動油の温度が前記所定温度以上の場合に比べて、前記熱交換器の内部を流れる前記第１作動油の流量および前記第２作動油の流量のうち少なくともいずれか一方を減少させる熱交換量低減手段を備えている
ことを特徴とする熱交換装置。
前記熱交換量低減手段は、前記自動変速機から流出した前記第２作動油が前記熱交換器を経由して前記自動変速機へ戻るように流れる熱交換経路の遮断と開通とを選択的に切り換える切換弁を含み、
前記切換弁は、
前記第２作動油の温度が前記所定温度よりも低い場合、前記熱交換経路を遮断し、
前記第２作動油の温度が前記所定温度以上の場合、前記熱交換経路を開通する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
前記熱交換量低減手段は、前記エンジンから流出した前記第１作動油が前記熱交換器を経由して前記エンジンへ戻るように流れる第１作動油用熱交換経路の遮断と開通とを選択的に切り換える第１作動油用切換弁を含み、
前記第１作動油用切換弁は、
前記第２作動油の温度が前記所定温度よりも低い場合、前記第１作動油用熱交換経路を遮断し、
前記第２作動油の温度が前記所定温度以上の場合、前記第１作動油用熱交換経路を開通する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換装置。