SE530802C2 - Arrangemang för att värma olja i en växellåda - Google Patents

Description

25 30 35 530 802 Det framgår endast att värmekällan med fördel utnyttjar latent värrneenergi för att vär- ma det cirkulerande mediet.

SAb/IMANFATTNNG AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett arrangemang för att reduce- ra en förbränningsmotors bränsleförbrukning vid kallstarter. - Detta syfte uppnås med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kän- netecknas av de särdrag som anges ipatentkravets l kännetecknande del. Under en kallstart av ett fordon värms motoroljan relativt snabbt upp av den värme som alstras vid iörbränníngsmotorns iörbränningsprocesser. Det är därmed möjligt att utnyttja mo- ' toroljan för att värma oljan i växellådan. Med en sådan värmning kan oljan i växellå- dan nästan tillhandahålla en lika snabb uppvärmning som motorolj an. Kallstartens längd, under vilken oljan i växellådan har en för låg temperatur och är alltför trögfly- tande, kan därmed avsevärt reduceras. Den förhöjda bränsleförbrukning, som uppstår på grund av oljans trögflytande konsistens, kommer därmed att ske under en reducerad tidsperiod. Den mängd extra bränsle, som förbrukas under en kallstart av ett fordon med ett arrangemang enligt ovan, blir därmed markant lägre än i' det konventionella fallet. Den värmeenergi som utnyttjas för att värma upp oljan i växellådan härrör indi- rekt från den värmeenergi som bildas under förbränriingsprocesserna i förbränningsmo- tom. Denna värmeenergi finns tillgänglig i fordonet sä snart som törbränningsmotorn startat. Därmed behöver ingen energi lagras eller tillföras externt för att värma oljan i växellådan. I och med det tillkommer inga extra kostnader för den energi som utnyttjas för att värma oljan i växellådan.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar det första ledningssyste- met en irrloppsöppning som har en placering så att den mottar motorolja från ett olje- tråg i förbränningsmotorn. Motoroljan i iörbränningsmotorn lagras normalt i ett olje- tråg. Varm olja som kylt och smörjt törbränningsmotorn uppsamlas i olj etråget. Oljani olj etråget erhåller därmed relativt snabbt en förhöj de temperatur efter start av förbrän~ ningsmotorn. Att utnyttja motoroljan i oljetråget för attivärrna oljan i växellådan är - därmed förmånligt. Med fördel innefattar det iörstaledningssystemet ett flödesorgan i form av en ptunp. Pumpen kan vara anpassad att starta väsentligen direkt efter att för- bränningsmotom startas eller så snart som en bestämd temperaturskillnad mellan mo- toroljan i oljetråget och oljan i växellådan uppkomrnit. 10 15 '20 25 so 35 53Ü 802 Enligt en annan utíöringsform av uppfinningen innefattar det första ledningssystemet en inloppsöppning som har en placering så att den mottar motorolja från en olj ekanal som är belägen nedströms en befintlig Oljepump i förbränníngsmctom. Oljan är i denna position trycksatt av olj epurnpen. Den befintliga oljepumpen i törbrånningsmotorn kan därmed utnyttjas för att cirkulera motorolja genom det första ledningssystemet. Med fördel innefattar det första ledningssystemet ett flödesorgan i form av en ventil. I och med att motorolja med ett övertryck i detta fall finns tillgänglig vid en inloppsöppning till det första ledningssysternet kan en ventil utnyttjas för att styra flödet av motoroljan genom det första ledningssystemet. Ventilen är åtminstone ställbar i ett öppet läge och i ett stängt läge.

Enligt en annan utfiiringsform av uppfinningen innefattar det andra ledningssystemet en inloppsöppning som har en placering så att den mottar olja från ett oljetråg i växel- lådan. Växellådor är normalt utformade med ett oljetråg vid en bottenyta för att motta- ga och samla olja. Det är därmed relativt enkelt att leda in olja från oljetråget till det andra ledningssystemet. Med fördel innefattar det andra ledningssystemet ett flödesor- gan i förrn av en pump. Pumpen kan vara anpassad att starta väsentligen direkt efter att förbränningsmotorn startat eller så snart som motoroljan i oljetråget har erhållit en lämpligt högre temperatur än oljan i växellådan.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar det andra led- ningssystemet en inloppsöppning som har en placering så att den mottar olja från en oljekanal som är belägen nedströms en befintlig Oljepump i växellådan. Oljan har i denna position trycksatts av olj epumpen. Därmed kan den befintliga oljepumpen i väx- ellådan utnyttjas föratt cirlculera olja genom det andra ledningssystemet. Med fördel innefattar det andra ledningssystemet ett flödesorgan i form av en ventil. I och med. att olja med ett övertryck i detta fall finns tillgänglig vid en inloppsöppning till det andra ledningssystemet kan en relativt enkel ventil utnyttjas, som är ställbar mellan ett öppet i läge och ett stängt läge, rör att styra flödet av oljan genom det andra ledningssystemet.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen nämnda innefattar styrme- del en temperaturgivare som är anpassad att avkänna en temperatur som relaterad till olj ans temperatur i växellådan och en styrenhet som är anpassad att mottaga informa- tion från nämnda temperaturgivare avseende oljans temperatur i växellådan och att aktivera nämnda flödesorgan i det första ledningssystemet och nämnda flödesorgan i 10 15 20 25 30 35 530 802 det andra ledningssystemet under åtminstone vissa tillfällen då oljan i växellådan har en fór låg temperatur i förhållande till en önskad temperatur. Om styrenheten konstate- rar att oljan i växellådan har en för låg temperatur i förhållande till en önskadtemperæ tur kan den direkt aktivera nämnda flödesorgan så att motorolja och olja från växellå- dan leds genom värrneväxlaren. Alternativt kan styrenheten även mottaga information från en temperaturgivare avseende motoroljans temperatur och först aktivera nämnda flödesorgan då en lämplig temperatursldllnad har uppstått mellan rnotoroljan och oljan i växellådan efter en kallstart av förbränningsmotorn.

KORT BESKRIVNING AV RITNTNGARNA I det följande beskrivs, såsom exempel, föredragna utfóringsformer av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. l~ visar ett arrangemang för att värma upp olja i en växellåda enligt en första uttö- ringsforrn av uppfinningen och Fig. 2 visar ett arrangemang för att värma upp olja i en växellåda enligt en andra utfo- ringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRlNGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar schematiskt ett fordon 1 som är drivet av en forbränningsmotor 2. Fordonet 1 kan vara ett tungt fordon som drivs av en flårbränníngsmotor 2 i form av en överlad- dad dieselmotor. F örbränriingsmotorn 2 är på konventionellt sätt smörjd och kyld av en cirkulerande motorolj a. Förbränningsmotorn 2 innefattar, vid en bottenyta, ett schema- tiskt visat oljetråg 3 för mottagning och uppsamling av olja. En oljepump 4 är anpassad att suga upp olja från oljetråget 3. Pumpen 4 trycker den uppsugna oljan genom en ol- jekanal 5 till ett icke visat olj efilter och därefter genom kanaler som leder oljan till de ställen där motom behöver smörjas. När oljan har smörjt .nämnda ställen hos förbi-äm- níngsmotorn rinner den tillbaka och samlas i oljetråget 3. Oljan tillhandahåller en upp- värmning i nämnda kanaler av den värme som alstras under forbränningsprooessema i förbränningsmotorn. Oljan i oljetråget 3 tillhandahåller därmed relativt snabb en upp- värmning efter start av iörbränningsmotorn 2. 10 15 20 25 30 35 530 802 En växellåda 6 är anordnad i anslutning till iörbränningsmotom 2. Växellådan 6 är på konventionellt sätt smörj-d och kyld av en cirkulerande olja. växellådan 6 innefattar ett schematiskt visat olj etråg 7 som är beläget vid en bottenyta hos växellådan '6 för mot- tagning och uppsamling av olja. En Oljepump 8 är anpassad att suga upp olja från olje- tråget 7. Pumpen 8 trycker den uppsugna oljan genom en kanal 9 och ett antal efterföl- jande kanaler som leder oljan till de' ställen där växellådan 6 behöver smöijas. När ol- jan har smörjt nämnda ställen hos växellådan 6 rirmer den tillbaka och samlas i oljetrå- get 7. Oljan tillhandahåller en uppvärmning av den friktion som alstras av växellådans 6 rörliga delar. Denna uppvärmning är dock relativt beskedlig så oljan tillhandahåller i en relativt långsam uppvärmning i en konventionell växellåda efter start av en förbrän- t ningsmotor. Då oljan i en växellåda 6 är kall är den i regel trögflytande. Under kallstar- ter av fordon åtgår därför en hel deliextra bränsle för att driva växellådans komponen- ter innan oljan har värmts upp till en önskade drifttemperattir och erhållit en önskad konsistens.

Förbränningsmotorn 2 och växellådan 6 har i Fig. l försetts med ett arrangemang för att minska fordonets bränsleförbrukning vid i synnerhet kallstarter. Arrangemanget innefattar ett första ledningssystem 10 för cirkulation av motorolja genom en värme- växlare 12. Det första ledningssystemet 10 innefattar en pump 11 som är anpassad att aktiveras av en styrenhet 13. Styrenheten 13tär anpassad att mottaga information från en temperaturgivare 14 avseende oljans temperatur i växellådan 6. När pumpen ll ak- tiveras pumpar den motorolja, via en iriloppsöppning lOa hos det första ledningssyste- met 10, till värmeväxlaren 12. Inloppsöppningen lOa har en position så att den mottar motorolja från oljetrâget 3 hos förbränningsmotom 2. Efter att motoroljan har passerat värmeväxlaren 12 leds den tillbaka till oljetråget 3 via en utloppsöppning; 10b hos led- ningssystemet 10. Arrangemanget innefattar även ett andra ledningssystem .15 för cir- kulation av olja från växellådan 6 genom 'värmevärclaren 12. Det andra ledningssyste- met l5 irmefattar en pump 16 som anpassad att aktiveras av styrenheten 13. När pumpen 16 alktiveras pumpar den olja från växellådan 6, via en inloppsöppning 15a hos det andra ledningssystemet 15, till värmevärclaren 12. lnloppsöppningen 15 a har en position så att den mottar motorolja fi-ån oljetråget 7 hos växellådan 6. Efter att oljan har passerat värmeväxlaren 12 leds den tillbaka till olj etråget 7 via en utloppsöppníng 15b hos ledníngssystemet 15.

Då förbränningsmotorn 2 startas mottar styr-enheten 12 information från temperaturgi- varen 13 avseende oljans temperatur i växellådan. Om oljans temperatur är under ett 10 15 20 25 30 35 530 B02 referensvärde aktiverar styrenheten 13 pumpen 11 så att motorolja leds genom det för- sta ledningssystemet 10 och därmed genom värmevâzdaren 12. Referensvärdet kan _ motsvara ett nedre acceptabelt värde i ett temperaturintervall som oljans temperatur bör befinna sig under drift för att uppvisa optimala egenskaper. Styrenheten 13 aktiverar även pumpen 16 så att olja från växellådan 6 leds genom det andra ledningssystemet 15 och därmed genom värmeväirlaren 12. Motoroljan i förbrämiingsmotorn 2 tillhandahål- ler relativt snabbt en uppvärmning till en önskad driftstemperatur av den värme som alstras under :törbränningsprocessema i förbränningsmotorn 2. Med hjälp av det ovan definierade arrangemanget utnyttjas den varma motorolja i det första ledningssysternet 10 för att värma olja i växellådan 6 som cirkuleras i det andra ledningssystemet 15 med hjälp av nämnda värmeväxlare 12. I och med denna värmeöverföring tillhandahåller oljan i växellådan 6 en nästan lika snabb uppvärnuiing som motoroljan efter att för- bränningsmotorn 2 startat. Då temperaturgivaren 14 indikerar att oljan i växellådan 6 uppnått ovan nämnda referenstemperattir stänger styrenheten 13 av pumparna l1,.16.^I och med det upphör cirkulationen av olja genom värmeväirlaren 12 och uppvärmning- en av oljan i växellådan 6 medelst motoroljan. Med ett sådant arrangemang möjliggörs en relativt snabb uppvärmning av oljan i växellådan till en önskad temperatur efter en kallstart av förbränningsmotor. I och med det erhåller den inledningsvis trögçtlytande oljan i växellådan även relativt snabbt en önskad konsistens. Den relativt snabba upp- värmningen av oljan i växellådan resulterar i en klart kortare tidsperiod med hög bräns- leförbrukning som orsakas av oljans trögflytande konsistens i växellådan 6. Den värme som utnyttjas för att värma oljan i växellådan 6 härrör indirekt från törbränningspro- cessema i förbränningsmotorn 2. Av denna värme finns det normalt ett överskott 'som kyls bort av förbränningsmotorris kylsystem. Genom att utnyttja denna redan befintliga värmeenergi i fordonet behöver ingen extern värmeenergi tillföras för att värma oljan i växellådan.

F ig. 2 visar en altemativ utiöringsfonn av arrangemanget. I detta fall utnyttjas ett första ledningssystem 10” sominnefattar en inloppsöppning lOa' som har en placering så att den mottar motorolja från kanalen 5 som är belägen nedströms den befintliga olj epum- pen 4 i förbränningsmotom 2. Eftersom motoroljan har ett överuyck i denna position behöver inte detta fall inte någon separat pump anordnas för att tillhandahållaett flöde av motorolja genom det forsta ledningssystemet 10”. Det första ledningssystemet 10” innefattar här istället en ventil 17 som är ställbar i ett öppet läge och i ett stängt läge. ventilen 17 är styrd av styrenheten 13. 1 detta fan umyajas en andra ledningssystem 15' som innefattar en inloppsöppning 15a° som har en placering så att den mottar olja 10 15 20 25 30 35 5313 802 från kanalen 9 som är belägen nedströms den befintliga oljepumpen 8 i växellådan 6".

Eftersom oljan har ett övertryck i denna position behöver inte någon separat pump an- ordnas för att tillhandahålla ett flöde av olja- genom det andra ledningssystemet 15”.

Det andra ledningssysternet 15” innefattar här istället en ventil 18 som är ställbar i ett öppet låge och i ett stängt läge. Ventilen 18 är styrd av styrenheten 13. Errtemperatur- givare 19 har här anordnats så att den avkänner motoroljans temperatur i olj etråget 3 hos förbränningsmotorn. Styr-enheten 13 mottar information från temperaturgivaren 19 avseende motoroljans temperatur. i Då iörbränningsmotorn 2 startas mottar styrenheten 13 information från temperaturgi- varen 14 avseende olj ans temperatur i växellådan 6 och fiån temperaturgivaren 19 av- seende motorolj ans temperatur i förbränningsrnotorn 2. Styrenheten 13 konstaterar inledningsvis om oljans temperatur i växellådan är under ett referensvårde. Om så är fallet jämför styrenheten temperaturen hos motoroljan med temperaturen hos oljan i växellådan. Då en förbestämd temperaturskillnad erhålls öppnar styrenheten 13 venti- len 17 så att motorolja leds genom det första ledningssystemet 10” och därmed genom värmeväxlaren 12. Styrenheten 13 öppnar även ventilen 18 så att olja från växellådan 6 leds genom det andra ledningssystemet 15' och därmed genom värmevåxlaren 12. Mo- toroljan i det forsta ledningssystemet 10” är således varmare än oljan andra ledningssy- stemet 15”. Därmed tillhandahåller oljan i det andra ledningssystemet 15” en uppvärm- ning av motoroljan i det första ledningssystemet 10” i värmeväxlaren 12. Den värmda oljan i det andra ledningssystemet 15” leds 'tillbaka till växellådan 6 och ansamlas i oljetråget 7 via en utloppsöppning l5b” i det andra ledningssystemet 15”. Oljan i växel- lådan 6 tillhandahåller därmed en relativt snabb uppvärmning till sin referenstempera- tur. Motoroljan som oirkuleras i det forsta ledningssystemet 10” och utnyttjas för att värma oljan i det andra ledníngssystemet 15” leds till oljetråget 3 hos íörbränníngsnio- tom 2 via en utloppsöppning 10b” hos det första ledningssystemet 10”. Då oljan i väx- ellâdan når referenstemperaturen stänger styrenheten' l 3 ventilerna 1.7, 18 så att cirku- lationen och därmed värmeöveriöringen i värmeväiclaren 12 mellan motoroljan och oljan i växellådan upphör.

Uppfinningen är på intet sätt begränsad till de beskrivna utforingsforrnema utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Exempelvis, så kan det forsta ledningssystemet 10 i Fig. 1 utnyttjas med ett andra ledningssystem 15” som visas i Fig. 2. På motsva- rande sätt kan det första ledningssystemet 10” i Fig. 2 'användas tillsammans med ett andra ledningssystem 15 som visas i Fig. 1. Ventilema 17, 18 kan utgöras av termo- 530 802 statventiler som sj älva avkärmer de respektive oljornas temperatur och öppnar och stänger vid en förbestämd temperatur.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 5313 802 Patentkrav

1. Arrangemang för attvärma olja i en växellåda (6), varvid växellådan (6) är anordnad i anslutning till en förbränningsmotor (2) som smörjs och kyls av en motorolja, käinng; tecknat av att arrangemanget innefattar ett första ledningssystem (1 O, IW) med ett flö- desorgan (1 1, 17) för att cirkulera motorolja från förbrämiingsmotorn (2) genom det första ledningssystemet (10, 10'), ett andra ledningssystem (15, 15”) med flödesorgan (16, 18) för att cirkulera olja från växellådan (6) genom det andra ledningssystemet (15, 15 '), en värmeväxlare (12) som är förbunden med det första ledningssysternet (1 O, l0') och det andra ledningssystemet (15, 15°) så att ett värmeutbyte möjliggörs mellan oljorna i de respektive ledningssystemen (10, "10°, 15, 15°) i värmeväxlaren (12) och styrmedel (13, 14) som âr anpassade att styra nämnda flödesorgan (11, 16, 17, 18) så i att nämnda oljor cirkuleras genom sina respektive ledningssystem (10, 10”, 15, 15°) och värmeväxlaren (12) under åtminstone vissa tillfällen då oljan i växellådan (6) har en för låg temperatur i förhållande till en önskad temperatur.

2. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att det första ledningssystemet (10) innefattar en inloppsöppning (10a) som har en placering så att den mottar motorolja från ett olj etrâg (3) i förbränningsmotom (2).

3. Arrangemang enligt krav 2, kännetecknat av att det första ledningssystemet (10) innefattar ett flödesorgan i form aven pump (1-1).

4. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknar av att det första ledningssystemet (l 0') innefattar en inloppsöppning (l0a') som har en placering så att den mottar motorolja från en olj ekanal (5) som är belägen nedströms av en befintlig Oljepump (4) i förbrän- ningsmotorn (2). _- _

5. Arrangemang enligt krav 4, kännetecknat av att det första ledningssystemet (10°) innefattar ett flödesorgan i forma av en ventil (l 7).

6. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det andra led- ningssystemet (15) innefattar en inloppsöppning (10a) som har en placering så att den mottar olja från ett oljetråg (3) i växellådan (6). 10 15 20 25 530 802 10'

7. Arrangemang enligt krav 6, kännetecknat av att det andra ledningssysternet (15) in- nefattar ett flödesorgan i forma av en pump (16).

8. Arrangemang enligt något av de föregående kraven 1 till 5, känneteclcnat av att det andra ledningssystemet (15*) innefattar en inloppsöppning (1 Sal) som har en placering så att den mottar olja fiån en oljekanal (5) som är belägen nedströms av en befintlig oljepump (4) i växellådan (6).

9. Arrangemang enligt krav 8, kännetecknat av att .det andra ledningssystemet( 15°) innefattar ett flödesorgan i forma av en ventil (18).

10. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda styrme- del innefattar en temperaturgivare (14) som är anpassad att avkänna en temperatur som är relaterad till olj ans temperatur i växellådan (6) och en styrenhet (13) som är anpas- sad att mottaga information från nämnda temperaturgivare (14) avseende oljans tempe- ratur i växellådan (6) och att aktivera nänmda flödesorgan (11, 17) i det första led- níngssystemet (10, l0') och nämnda flödesorgan (16, 18) i det andra ledningssystemet (15, l5°) under åtminstone vissa tillfällen då oljan i växellådan (6) har en rör låg tem- peratur .i förhållande till en önskad temperatur.