具有冷卻流動模式的動力傳動系冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種動力傳動系冷卻系統(tǒng)，包括冷卻劑泵和冷卻劑通道。第一三位閥與冷卻劑泵的出口操作地連接，且具有第一、第二和第三位置，以至少部分地建立穿過冷卻劑流動通道的不同冷卻劑流動模式。當(dāng)三位閥在第一位置中時，來自冷卻劑泵的冷卻劑流被阻擋而不能到達(dá)汽缸蓋和發(fā)動機(jī)缸體。當(dāng)三位閥在第二位置中時，在第二冷卻劑流動模式中，來自冷卻劑泵的冷卻劑流被提供到汽缸蓋，且被阻擋而不能到達(dá)發(fā)動機(jī)缸體。當(dāng)三位閥在第三位置中時，在第三冷卻劑流動模式中，冷卻劑流從冷卻劑泵到發(fā)動機(jī)缸體并從發(fā)動機(jī)缸體到汽缸蓋。
【專利說明】具有冷卻流動模式的動力傳動系冷卻系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常包括動力傳動系冷卻系統(tǒng)和用于冷卻動力傳動系的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在冷啟動后的發(fā)動機(jī)冷卻劑、發(fā)動機(jī)油和變速器油的快速變熱可提高車輛燃料經(jīng)濟(jì)性。冷啟動是當(dāng)車輛還沒有行駛且發(fā)動機(jī)和變速器還相對較冷時的啟動。對柴油和混合動力應(yīng)用來說，發(fā)動機(jī)暖機(jī)是很具有挑戰(zhàn)性的，因為更少的燃料被燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]動力傳動系冷卻系統(tǒng)配置為允許動力傳動系部件和流體的快速升溫，通過降低摩擦損失而提高燃料經(jīng)濟(jì)性。動力傳動系冷卻系統(tǒng)包括冷卻劑泵和多個冷卻劑通道。第一三位閥與冷卻劑泵的出口操作地連接，且具有第一、第二和第三位置，以通過冷卻劑流動通道至少部分地建立不同的冷卻劑流動模式。當(dāng)三位閥在第一位置中時，在第一冷卻劑流動模式中來自冷卻劑泵的冷卻劑流被阻擋而不能到達(dá)汽缸蓋和發(fā)動機(jī)缸體。當(dāng)三位閥在第二位置中時，在第二冷卻劑流動模式中，來自冷卻劑泵的冷卻劑流被提供到汽缸蓋，且被阻擋而不能達(dá)到發(fā)動機(jī)缸體。當(dāng)三位閥在第三位置中時，在第三冷卻劑流動模式中，冷卻劑流從冷卻劑泵流到發(fā)動機(jī)缸體并從發(fā)動機(jī)缸體流到汽缸蓋。
[0004]因此，汽缸蓋和發(fā)動機(jī)缸體的加熱可分開控制。例如，控制器可被操作地連接到第一三位閥和連接到溫度傳感器。第一溫度傳感器可被定位為與汽缸蓋和與控制器熱連通，以指示汽缸蓋溫度。第二溫度傳感器可被定位為與發(fā)動機(jī)缸體熱連通并操作地連接到控制器，以指示發(fā)動機(jī)缸體溫度?？刂破骺杀慌渲脼椋?i)當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅髦甘酒咨w溫度低于第一預(yù)定溫度時，將第一三位閥設(shè)置在第一位置中，(ii)當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅髦甘酒咨w溫度高于第一預(yù)定溫度且發(fā)動機(jī)缸體溫度低于第二預(yù)定溫度時，將第一三位閥設(shè)置在第二位置中；和(iii)當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅髦甘景l(fā)動機(jī)缸體溫度高于第二預(yù)定溫度時，將第一三位閥設(shè)置在第三位置中。由此在發(fā)動機(jī)缸體冷卻之前冷卻汽缸蓋。
[0005]變速器和發(fā)動機(jī)油的加熱和冷卻還可以由控制器系統(tǒng)通過使用換熱器和第二三位閥控制。發(fā)動機(jī)換熱器可定位為與發(fā)動機(jī)缸體中的發(fā)動機(jī)油熱連通。變速器換熱器可設(shè)置為與變速器中的變速器油熱連通。第二三位閥可在冷卻劑流中定位在發(fā)動機(jī)缸體的下游處的冷卻劑流動通道，該三位閥與控制器操作地連接。當(dāng)?shù)诙婚y在第一位置中時，冷卻劑流被提供到發(fā)動機(jī)換熱器，且被阻擋而不能到達(dá)變速器換熱器。當(dāng)?shù)诙婚y在第二位置中時，冷卻劑流被提供到變速器換熱器，且被阻擋而不能達(dá)到發(fā)動機(jī)換熱器。當(dāng)?shù)诙婚y在第三位置中時，冷卻劑流被提供到發(fā)動機(jī)換熱器和變速器換熱器。
[0006]可選地，廢熱回收裝置換熱器(EHRDHE)可至少部分地定位在排氣系統(tǒng)內(nèi)，且與第二三位閥的上游的冷卻劑流動通道中的冷卻劑流熱連通。具有換熱位置和旁通位置的旁通閥可操作為，在換熱位置中引導(dǎo)排氣流穿過EHRDHE，在旁通位置中引導(dǎo)排氣流繞過EHRDHE。當(dāng)?shù)诙婚y在第一位置中和當(dāng)?shù)诙婚y在第二位置中時,旁通閥被控制在換熱位置中，當(dāng)?shù)诙婚y在第三位置中時，旁通閥被控制在旁通位置中。
[0007]動力傳動系冷卻系統(tǒng)還可包括散熱器，其操作地連接到冷卻劑流動通道。散熱器閥可定位在散熱器和水泵入口之間的冷卻劑流動通道中。散熱器閥配置為具有允許冷卻劑流過散熱器的打開位置和阻止冷卻劑流過散熱器的閉合位置。散熱器閥可操作地連接到控制器，且在第一和第二冷卻劑流動模式中被控制在閉合位置中。在第三冷卻劑流動模式中，當(dāng)?shù)诙婚y在第三位置中且冷卻劑溫度指示發(fā)動機(jī)油溫和變速器油溫高于預(yù)定最大油溫時，散熱器閥可被控制在打開位置中。預(yù)定最大油溫高于預(yù)定油溫。
[0008]動力傳動系冷卻系統(tǒng)還可被控制為輔助車輛乘客艙的加熱。具體地，乘客艙加熱器可定位為與汽缸蓋下游和第二三位閥上游的冷卻劑流動通道中的冷卻劑流熱連通。來自冷卻劑的熱量由此經(jīng)由乘客艙換熱器而被用于加熱乘客艙。
[0009]一種冷卻動力傳動系(其具有帶有汽缸蓋和發(fā)動機(jī)缸體的發(fā)動機(jī))的方法，包括當(dāng)汽缸蓋的溫度低于第一預(yù)定溫度時將第一三位閥控制到第一位置，以阻擋冷卻劑流到發(fā)動機(jī)。第一三位閥定位在發(fā)動機(jī)的上游和冷卻劑流動泵的下游。該方法進(jìn)一步包括，當(dāng)汽缸蓋的溫度高于第一預(yù)定溫度且發(fā)動機(jī)缸體的溫度低于第二預(yù)定溫度時，將第一三位閥控制到第二位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到汽缸蓋，并阻擋冷卻劑流達(dá)到發(fā)動機(jī)。在該方法下，當(dāng)發(fā)動機(jī)缸體的溫度高于第二預(yù)定溫度時，將第一三位閥控制到第三位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到汽缸蓋和發(fā)動機(jī)缸體。
[0010]本教導(dǎo)的上述特征和優(yōu)勢及其他特征和優(yōu)勢將從用于實施本教導(dǎo)的最佳模式的以下詳細(xì)描述連同附圖時顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是動力傳動系冷卻系統(tǒng)和一部分動力傳動系的意性圖75,其中動力傳動系處于沒有冷卻劑流動的第一冷卻劑流動模式中。
[0012]圖2是圖1的動力傳動系冷卻系統(tǒng)和動力傳動系的示意性圖示，其中動力傳動系冷卻系統(tǒng)處于第二冷卻劑流動模式中，其中冷卻劑流動到發(fā)動機(jī)的汽缸蓋并流動到發(fā)動機(jī)換熱器，其中廢熱回收裝置換熱器處于熱交換模式，且沒有冷卻劑流動經(jīng)過散熱器。
[0013]圖3是圖1的動力傳動系冷卻系統(tǒng)和動力傳動系的示意性圖示，其中動力傳動系冷卻系統(tǒng)處于第三冷卻劑流動模式中，其中冷卻劑流動到發(fā)動機(jī)缸體和發(fā)動機(jī)的汽缸蓋二者并流動到變速器換熱器，其中廢熱回收裝置換熱器處于熱交換模式，且沒有冷卻劑流動經(jīng)過散熱器。
[0014]圖4是圖1的動力傳動系冷卻系統(tǒng)和動力傳動系的示意性圖示，其中動力傳動系冷卻系統(tǒng)處于第四冷卻劑流動模式中，其中冷卻劑流動到發(fā)動機(jī)缸體和發(fā)動機(jī)的汽缸蓋二者、流動到發(fā)動機(jī)換熱器和變速器換熱器二者，其中廢熱回收裝置換熱器處于熱交換模式，且沒有冷卻劑流動經(jīng)過散熱器。
[0015]圖5是圖1的動力傳動系冷卻系統(tǒng)和動力傳動系的示意性圖示，其中動力傳動系冷卻系統(tǒng)處于第五冷卻劑流動模式中，其中冷卻劑流動到發(fā)動機(jī)缸體和發(fā)動機(jī)的汽缸蓋二者、流動到發(fā)動機(jī)換熱器和變速器換熱器二者，其中廢熱回收裝置換熱器處于旁通模式，且冷卻劑流動經(jīng)過散熱器。
[0016]圖6是圖1的第一三位閥在第一位置中的以剖視圖表不的不意性圖不。[0017]圖7是圖1的第一三位閥在第二位置中的以剖視圖表示的示意性圖示。
[0018]圖8是圖1的第一三位閥在第三位置中的以剖視圖表示的示意性圖示。
[0019]圖9是圖1的第二三位閥在第一位置中的以剖視圖表示的示意性圖示。
[0020]圖10是圖1的第二三位閥在第二位置中的以剖視圖表示的示意性圖示。
[0021]圖11是圖1的第二三位閥在第三位置中的以剖視圖表示的示意性圖示。
【具體實施方式】
[0022]參考附圖，其中在若干幅視圖中相似的附圖標(biāo)記代表相似的部件，圖1顯示了車輛10，其具有動力傳動系12和動力傳動系冷卻系統(tǒng)14，所述冷卻系統(tǒng)可在多個冷卻劑流動模式下運行，以提高車輛效率，如本文所述。動力傳動系12包括發(fā)動機(jī)16，所述發(fā)動機(jī)具有發(fā)動機(jī)缸體18和汽缸蓋20。動力傳動系12還包括變速器22，其操作地連接到發(fā)動機(jī)16，并由發(fā)動機(jī)16驅(qū)動以推進(jìn)車輛10。另外，車輛10包括乘客艙加熱器23，其可操作以為與加熱器23熱連通的乘客艙提供熱量。乘客艙未示出，但在本領(lǐng)域被熟知為由車體圍繞的空間，車輛10中的乘客坐在該空間中。乘客艙鄰近加熱器23，所述加熱器23可以在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)位于車輛10的發(fā)動機(jī)罩下方，從而當(dāng)空氣被吹送穿過換熱器23進(jìn)入乘客艙時，空氣被加熱器23加熱。
[0023]發(fā)動機(jī)16具有排氣系統(tǒng)24，其包括安裝到汽缸蓋20的排氣集管26。排氣從發(fā)動機(jī)16穿過排氣集管26和操作地連接至排氣集管的排氣管28排放。廢熱回收裝置換熱器(exhaust heat recovery device heat exchanger:EHRDHE)30 定位為與冷卻系統(tǒng) 14 中的冷卻劑流熱連通，且選擇地與排氣管28中的排氣熱連通，如本文所述的。旁通閥32在兩個不同的位置之間可控。在換熱位置中，排氣穿過EHRDHE30流動。當(dāng)旁通閥32在第二旁通位置時，排氣流動穿過連接到排氣管28的旁通導(dǎo)管34，以繞過EHRDHE30。
[0024]動力傳動系冷卻系統(tǒng)14被設(shè)置以調(diào)節(jié)冷卻劑的流動和調(diào)節(jié)排氣流，以便在優(yōu)先的最利于燃料效率且保持優(yōu)化的溫度的情況下提供動力傳動系12的部件和流體的升溫。動力傳動系冷卻系統(tǒng)14包括多個冷卻劑流動通道50A，50B, 50C, 50D, 50E, 50F, 50G, 50H, 50J, 50K, 50P, 50Q, 50R,和50S，冷卻劑可由泵52 (在這里稱為水泵或冷卻劑泵)泵送穿過所述冷卻劑流動通道。冷卻劑流動通道 50A, 50B, 50C, 50D, 50E, 50F, 50G, 50H, 50J, 50K, 50P, 50Q, 50R,和50S可以是在任何車輛部件中的導(dǎo)管，或柔性或剛性的管道，或可以是鏜、鉆、鑄或以其他方式形成的通道。泵52具有入口 52A和出口 52B。泵52可由發(fā)動機(jī)16驅(qū)動。穿過通道 50A, 50B, 50C, 50D, 50E, 50F, 50G, 50H, 50J, 50K, 50P, 50Q, 50R,和 50S 的冷卻劑流由多個閥54、56、58在控制器60的控制下控制，以建立不同的冷卻劑流動模式。旁通閥32的位置還可由控制器60控制。
[0025]閥54稱為第一三位閥。閥54具有通過通道50A連接到泵52的出口 52B的入口54A、通過通道50B連接到汽缸蓋20的第一出口 54B、和通過通道50C連接到發(fā)動機(jī)缸體18的第二出口 54C。沿冷卻劑流過通道50A、50B、50C的方向，閥54在泵52的下游和發(fā)動機(jī)16的上游。當(dāng)允許冷卻劑通過閥54流動時，冷卻劑流動的方向由各通道50A-50S的端部處的箭頭指示。如本文所用的，如果在流動回路的單次循環(huán)回路期間冷卻劑從第二部件流到第一部件，則第一部件在第二部件的“下游”，其中流動回路開始于泵52的出口 52B。如果在流動回路的單次循環(huán)回路中冷卻劑從第一部件流到第二部件，則第一部件在第二部件的“上游”，其中流動回路開始于泵52的出口 52B。
[0026]在所示實施例中，閥54是旋轉(zhuǎn)式閥，但其可以是具有至少三個位置且能夠建立本文所述的流動模式的任何類型的閥。閥54具有內(nèi)部可動構(gòu)件55，其可以由控制器60控制以建立三種不同的位置，如圖6-8所示。穿過閥54的冷卻劑流由箭頭表示,FI表示流入閥54的流動而FO表示流出閥54的流動?？蓜訕?gòu)件55可繞樞銷57樞轉(zhuǎn)。在第一位置中，如圖6中所示，構(gòu)件55擋住出口 54B、54C，從而冷卻劑不能流過閥54。由此沒有冷卻劑被提供到發(fā)動機(jī)16。如圖7所示，閥54可沿箭頭59的方向被旋轉(zhuǎn)到第二位置，其中冷卻劑可從入口 54A流過閥54達(dá)到出口 54B，并由此達(dá)到汽缸蓋20。閥54可沿箭頭61的方向被旋轉(zhuǎn)到第三位置，其中冷卻劑可從入口 54A流過閥52達(dá)到出口 54C，如圖8中所示。
[0027]類似地，閥56是三位閥且具有入口 56A、第一出口 56B和第二出口 56C。入口 56A通過圖1的冷卻劑通道50H連接到EHRDHE30。第一出口 56B通過通道50J連接到發(fā)動機(jī)換熱器62。第二出口 56C通過通道501連接到變速器換熱器64。發(fā)動機(jī)換熱器62與油盤85中的發(fā)動機(jī)油流體連通。具體地，發(fā)動機(jī)油穿過發(fā)動機(jī)油換熱器62和油盤85之間的通道53A和53B行進(jìn)，以使得發(fā)動機(jī)油的溫度可通過與發(fā)動機(jī)換熱器62中的冷卻劑進(jìn)行熱傳遞而改變。根據(jù)發(fā)動機(jī)油和冷卻劑的相對溫度，換熱器62可加熱或冷卻所述油。類似地，變速器22中的變速器油經(jīng)由通道53C、53D與冷卻劑熱連通，變速器油穿過所述通道在變速器22和變速器油換熱器64之間行進(jìn)。這使得能夠通過與變速器換熱器64中的冷卻劑進(jìn)行熱傳遞而改變變速器油的溫度。根據(jù)變速器油和冷卻劑的相對溫度，換熱器64可加熱或冷卻變速器油。
[0028]閥56是旋轉(zhuǎn)式閥，但其可以是具有至少三個位置且能夠建立本文所述的流動模式的任何類型的閥。閥56具有內(nèi)部可動構(gòu)件55 A，其可以由控制器60控制以建立三種不同的位置，如圖9-11所示?？蓜訕?gòu)件55A可繞樞銷57A樞轉(zhuǎn)。如圖9中所示，可動構(gòu)件55A具有第一位置，其中構(gòu)件55A僅擋住出口 56C，從而冷卻劑可從入口 56A流過閥達(dá)到出口 56B，并由此達(dá)到發(fā)動機(jī)換熱器62。如圖10中所示，可動構(gòu)件55A具有第二位置，其中構(gòu)件55A僅擋住出口 56B，從而冷卻劑可從入口 56A流過閥56達(dá)到出口 56C，并由此到達(dá)變速器換熱器64。如圖11所示，可動構(gòu)件55A還具有第三位置，其中出口 56B、56 C都不被擋住，從而冷卻劑可從入口 56A流過閥56達(dá)到出口 56B和出口 56C，并由此到達(dá)發(fā)動機(jī)換熱器62和變速器換熱器64。
[0029]再次參考圖1，旁通閥32具有連接到排氣管28的入口 32A、連接到EHRDHE30的第一出口 32B和連接到旁通導(dǎo)管34的第二出口 32C。旁通閥32連接到變速器60，并可配置為簡單的具有內(nèi)部構(gòu)件的蝶形閥(butterfly valve),所述內(nèi)部構(gòu)件通過控制器60而可動，以在換熱位置中將排氣流從入口 32A引導(dǎo)到出口 32B，并在旁通位置中將排氣流從入口32A引導(dǎo)到出口 32C。
[0030]在替換實施例中，旁通閥32可以是任意自調(diào)節(jié)閥，其響應(yīng)于溫度而自動地打開和閉合。例如，旁通閥32可響應(yīng)于促動器(例如熱蠟)而打開，所述熱蠟與冷卻劑熱連通且基于冷卻劑溫度和與旁通閥32接觸的蠟的膨脹和收縮來調(diào)節(jié)閥門打開。旁通閥32可被配置為在預(yù)定的冷卻劑溫度下自動打開。
[0031]散熱器閥58具有第一入口 58A、第二入口 58B和出口 58C。閥58的出口 58C通過通道50R連接到泵52的入口 52A。響應(yīng)于來自控制器60的控制信號，內(nèi)部構(gòu)件59可從圖I中所示的第一位置運動到圖5中所示的第二位置。當(dāng)內(nèi)部構(gòu)件59在第一位置中時，冷卻劑可從第一入口 58A流動到出口 58C，第二入口 58B被擋住。當(dāng)內(nèi)部構(gòu)件59在第二位置中時，冷卻劑可從第一入口 58A和第二入口 58B流動到出口 58C。在散熱器閥在第二位置中從而第二入口 58B不被擋住的情況下，冷卻劑流過包括在冷卻系統(tǒng)14中的散熱器70。具體地，當(dāng)散熱器閥58在第二位置中時，冷卻劑可從散熱器70流過通道50Q。這轉(zhuǎn)而允許冷卻劑從通道50S流入散熱器70。作為對比，當(dāng)內(nèi)部構(gòu)件50在第一位置中時，其中第二入口58B被擋住，冷卻劑不能流過散熱器70，且通道50S中的冷卻劑被停止。
[0032]在替換實施例中，散熱器閥58可以是任意自調(diào)節(jié)閥，其響應(yīng)于溫度而自動地打開和閉合。例如，內(nèi)部構(gòu)件59可響應(yīng)于促動器(例如熱蠟)而打開，所述熱蠟基于冷卻劑溫度和與可動構(gòu)件59接觸的蠟的膨脹和收縮來調(diào)節(jié)閥門打開。閥58可以配置為使得，內(nèi)部構(gòu)件59在預(yù)定的冷卻劑溫度下自動打開。
[0033]動力傳動系冷卻系統(tǒng)14還包括多個溫度傳感器，其操作地連接到控制器60，以提供動力傳動系12中的當(dāng)前溫度條件。例如，第一溫度傳感器80安裝到汽缸蓋20、或安裝在汽缸蓋20中、或者操作地連接到汽缸蓋20，使得傳感器80與汽缸蓋20熱連通，并可將表示汽缸蓋溫度的傳感器信號提供到控制器60。在附圖中為了清晰的目的，未示出將傳感器80連接到控制器60的電線。
[0034]第二溫度傳感器82安裝到發(fā)動機(jī)缸體20、或安裝在發(fā)動機(jī)缸體20中、或者操作地連接到發(fā)動機(jī)缸體20，使得傳感器82與發(fā)動機(jī)缸體20熱連通，并可將表示發(fā)動機(jī)缸體溫度的傳感器信號提供到控制器60。在附圖中為了清晰的目的，未示出將傳感器82連接到控制器60的電線。
[0035]第三溫度傳感器84安裝到發(fā)動機(jī)缸體18的油盤85、或安裝在該油盤85中、或者操作地連接到該油盤85，使得傳感器84與收集在油盤85中的發(fā)動機(jī)油熱連通，并可將表示發(fā)動機(jī)油溫的傳感器信號提供到控制器60。在附圖中為了清晰的目的，未示出將傳感器84連接到控制器60的電線。
[0036]第四溫度傳感器86安裝到變速器22、或安裝在變速器22中、或者操作地連接到變速器22，使得傳感器86與變速器22中的變速器油熱連通，并可將表示變速器油溫的傳感器信號提供到控制器60。在附圖中為了清晰的目的，未示出將傳感器86連接到控制器60的電線。
[0037]圖1顯示了第一冷卻模式中的冷卻系統(tǒng)14，所述第一冷卻模式適用于緊接著車輛10冷啟動后的時間段。在第一冷卻模式中，閥54在圖6的第一位置中，從而不允許流體流過閥54。因為車輛10剛被啟動，故冷卻劑很可能相對較冷，低于預(yù)定冷卻劑溫度，在所述預(yù)定冷卻劑溫度下散熱器閥58打開。因此，散熱器閥58將在閉合位置中，且冷卻劑流將不被允許穿過散熱器70。存儲在控制器60中的算法配置為使得，當(dāng)冷卻劑溫度高于預(yù)定冷卻劑溫度時控制器60將打開散熱器閥58。冷卻劑溫度可關(guān)聯(lián)于由傳感器82確定的發(fā)動機(jī)缸體溫度而被指示。散熱器閥58打開時的冷卻劑溫度可表示發(fā)動機(jī)油溫和變速器油溫高于預(yù)定最大油溫。因此，僅在發(fā)動機(jī)油和變速器油基本變暖后，散熱器閥58打開以允許冷卻劑流過散熱器70。
[0038]在圖1的第一冷卻流動模式中，旁通閥32在換熱位置中，且閥56在第一位置中。然而，因為閥54在第一位置中，所以冷卻劑流在整個冷卻系統(tǒng)中被停止。在沒有冷卻劑循環(huán)的情況下，在該模式中，汽缸蓋20、發(fā)動機(jī)缸體18、發(fā)動機(jī)油和變速器油都將升溫。
[0039]當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅?0指示汽缸蓋20的溫度高于第一預(yù)定溫度，且第二溫度傳感器82指示發(fā)動機(jī)缸體18的溫度低于第二預(yù)定溫度時，控制器60通過將閥54設(shè)置在圖7的第二位置中而允許冷卻劑流過汽缸蓋20 (如圖2中所示)從而建立第二冷卻流動模式。第一預(yù)定溫度被選擇為最佳的汽缸蓋溫度。第二預(yù)定溫度被選擇為最佳的發(fā)動機(jī)缸體溫度。閥32和56保持在與第一冷卻流動模式中相同的位置中。散熱器閥58也在閉合位置中，因為汽缸蓋溫度(在該溫度下閥54被設(shè)置在第二位置)與發(fā)動機(jī)油溫相關(guān)，且冷卻劑溫度顯著低于閥58被運動到打開位置的溫度。
[0040]閥54在第二位置中的情況下，被泵送的冷卻劑流過汽缸蓋20達(dá)到加熱器23、穿過EHRDHE30 并穿過發(fā)動機(jī)換熱器 62、穿過通道 50A, 50B, 50E, 50F, 50G, 50H, 50J, 50K 和 50R。在該流動模式中，冷卻劑將從汽缸蓋20吸熱在加熱器23處供熱、在EHRDHE30處吸收額外的熱量并在發(fā)動機(jī)換熱器62處供熱以加熱油盤85中的發(fā)動機(jī)油。變速器油最初不是由變速器換熱器64加熱，因為在第二冷卻流動模式的開始時冷卻劑不流到變速器換熱器64。但是，一旦發(fā)動機(jī)油被加熱到預(yù)定溫度，則第二三位閥56可被控制以運動到圖10的第二位置，從而冷卻劑流到變速器換熱器64來加熱變速器油。閥56基于溫度傳感器84、86指示的溫度而被控制，因此發(fā)動機(jī)油和變速器油在第二冷卻流動模式中被按級加熱，以提供最大摩擦減少優(yōu)勢。
[0041]在第二冷卻流動模式期間，控制器60繼續(xù)接收來自溫度傳感器的傳感器信號，所述信號表示被感測的如上所述的溫度條件。當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅?2指示發(fā)動機(jī)缸體18的溫度高于第二預(yù)定溫度時，控制器60將閥54設(shè)置在第三位置中，從而冷卻劑以U形形式穿過通道50A和50E流到發(fā)動機(jī)缸體18并隨后到汽缸蓋20。由通道50D表示的發(fā)動機(jī)缸體18中的內(nèi)部通道與由通道50E表示的汽缸蓋20的內(nèi)部通道處于連續(xù)的流體連通，產(chǎn)生U形形式。應(yīng)理解的是，發(fā)動機(jī)缸體18中的內(nèi)部通道和汽缸蓋20中的內(nèi)部通道可被配置為以U形形式之外的其他構(gòu)造彼此流體連通。即，通道50D、50E可配置為不同于U形形式。
[0042]當(dāng)閥54在圖2和7的第二位置中時，通道50D中的冷卻劑相對停滯，且不被穿過通道50E的冷卻劑流所影響。在閥54在第三位置中的情況下穿過通道50D的冷卻劑流將促使冷卻劑流到通道50E并隨后到通道50F。閥32保持在廢熱回收位置中。
[0043]在第三冷卻流動模式期間，閥56被控制為通過在第一和第二位置之間運動而建立發(fā)動機(jī)油和變速器油的分級加熱(staged heating)。圖3顯示了這些階段中的一個,其中閥56在第二位置中。如圖4中所示，一旦達(dá)到最優(yōu)油溫，則閥56被運動到圖11的第三位置，從而冷卻劑同時被提供到發(fā)動機(jī)換熱器62和變速器換熱器64，以經(jīng)由換熱器62、64將油溫保持在最優(yōu)、預(yù)定油溫。由此在第三冷卻流動模式中，冷卻劑通過通道50A，50C, 50D,50E, 50F, 50G, 50H, 501, 50J, 50K, 50P和50R在經(jīng)過發(fā)動機(jī)換熱器62和變速器換熱器64中的一個或兩者、EHRDHE30、加熱器23、汽缸蓋20、發(fā)動機(jī)缸體18的回路中流動。
[0044]到發(fā)動機(jī)換熱器62和變速器換熱器64的廢熱回收和冷卻劑流動繼續(xù)，直到油溫與最大摩擦優(yōu)勢一致。一旦溫度傳感器84、86指示已經(jīng)達(dá)到預(yù)定最大油溫(該油溫下實現(xiàn)最大摩擦優(yōu)勢)，則如圖5中所示建立第四冷卻流動模式，因為閥32被運動到旁通位置且散熱器閥58被運動到打開位置。當(dāng)達(dá)到與最大油溫一致的冷卻劑溫度時控制器60使閥58運動到打開位置，其中基于發(fā)動機(jī)缸體溫度通過控制器60確定冷卻劑溫度。冷卻劑隨后可流過散熱器70以排除額外廢熱。閥54保持在第三位置且閥56保持在其第三位置。在第四冷卻流動模式中，冷卻劑在穿過通道50A，50C, 50D, 50E的回路中流動，分流通過50F和50S。來自通道50F的流動繼續(xù)穿過加熱器23，穿過通道50G，穿過EHRDHE30 (排氣穿過導(dǎo)管34繞過該EHRDHE)，通道501和50J分流，流過通道50P或50K并隨后到達(dá)50R。分流到通道50S的冷卻劑流過散熱器70達(dá)到通道50Q，并穿過散熱器閥58達(dá)到通道50R，并通過泵52返回。
[0045]由此，冷卻動力傳動系12 (其具有帶有汽缸蓋20和發(fā)動機(jī)缸體18的發(fā)動機(jī)16)的方法包括，當(dāng)汽缸蓋20的溫度低于第一預(yù)定溫度時，將第一三位閥54控制到第一位置，以阻擋冷卻劑流到發(fā)動機(jī)缸體18。該方法進(jìn)一步包括，當(dāng)汽缸蓋20的溫度高于第一預(yù)定溫度且發(fā)動機(jī)缸體18的溫度低于第二預(yù)定溫度時，控制第一三位閥54到第二位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到汽缸蓋20，并阻擋來自發(fā)動機(jī)缸體18的冷卻劑流。該方法隨后包括，當(dāng)發(fā)動機(jī)缸體18的溫度高于第二預(yù)定溫度時，第一三位閥54被控制到第三位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到汽缸蓋20和發(fā)動機(jī)缸體18。
[0046]該方法可包括，當(dāng)發(fā)動機(jī)油溫低于預(yù)定發(fā)動機(jī)油溫時，將發(fā)動機(jī)16下游的第二三位閥56控制到第一位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到發(fā)動機(jī)換熱器62。當(dāng)變速器油溫低于預(yù)定變速器油溫且發(fā)動機(jī)油溫高于預(yù)定發(fā)動機(jī)油溫時，第二三位閥56可隨后被控制到第二位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到變速器換熱器64。隨后該方法可包括，當(dāng)變速器油溫高于預(yù)定變速器油溫且發(fā)動機(jī)油溫高于預(yù)定發(fā)動機(jī)油溫時，將第二三位閥56控制到第三位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到發(fā)動機(jī)換熱器62和變速器換熱器64。預(yù)定的變速器油溫可以與預(yù)定的發(fā)動機(jī)油溫相同。
[0047]另外，廢熱回收旁通閥32可在該方法下被控制以引導(dǎo)發(fā)動機(jī)排氣，使得當(dāng)?shù)诙婚y56在第一位置或第二位置中時，其與冷卻劑流熱連通。廢熱回收旁通閥32可被控制為使得，當(dāng)?shù)诙婚y56在第三位置中時，發(fā)動機(jī)排氣繞過與冷卻劑流的熱連通。散熱器閥58可被定位在發(fā)動機(jī)換熱器62和變速器換熱器64的冷卻劑流的下游、在冷卻劑泵52的入口 52A的上游且散熱器70的下游處。在該方法下，閥58被控制為保持閉合位置，其中來自散熱器70的冷卻劑流被阻擋不能到達(dá)泵50的入口 52A，如圖1中所示，由此停止穿過散熱器70的冷卻劑流。閥58可被控制為保持打開位置，其中來自散熱器70的冷卻劑流被允許穿過散熱器閥58到達(dá)冷卻劑泵52的入口 52A。散熱器閥58可配置為在閉合位置和打開位置中都允許來自發(fā)動機(jī)換熱器62和變速器換熱器64的冷卻劑流穿過閥58。
[0048]盡管已經(jīng)對執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實施本發(fā)明的許多替換設(shè)計和實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種動力傳動系冷卻系統(tǒng)，用于具有發(fā)動機(jī)的動力傳動系，所述發(fā)動機(jī)帶有汽缸蓋和發(fā)動機(jī)缸體，該動力傳動系冷卻系統(tǒng)包括: 冷卻劑泵； 多個冷卻劑通道； 第一三位閥，操作地與冷卻劑泵的出口連接，且具有第一、第二和第三位置，以通過冷卻劑流動通道至少部分地建立不同的冷卻劑流動模式； 其中當(dāng)三位閥在第一位置中時，在第一冷卻劑流動模式中來自冷卻劑泵的冷卻劑流被阻擋而不能到達(dá)汽缸蓋和發(fā)動機(jī)缸體；其中當(dāng)三位閥在第二位置中時，在第二冷卻劑流動模式中，來自冷卻劑泵的冷卻劑流被提供到汽缸蓋，且被阻擋而不能達(dá)到發(fā)動機(jī)缸體；且其中當(dāng)三位閥在第三位置中時，在第三冷卻劑流動模式中，冷卻劑從冷卻劑泵流到發(fā)動機(jī)缸體并從發(fā)動機(jī)缸體流到汽缸蓋。
2.如權(quán)利要求1所述的動力傳動系冷卻系統(tǒng)，還包括: 第一溫度傳感器，其與汽缸蓋熱連通，以指示汽缸蓋溫度； 第二溫度傳感器，其與發(fā)動機(jī)缸體熱連通，以指示發(fā)動機(jī)缸體溫度； 控制器，操作地連接到第一三位閥并連接到溫度傳感器； 其中控制器被配置為，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅髦甘酒咨w溫度低于第一預(yù)定溫度時，將第一三位閥設(shè)置在第一位置中；其中控制器被配置為，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅髦甘酒咨w溫度高于第一預(yù)定溫度且發(fā)動機(jī)缸體溫度低于第二預(yù)定溫度時，將第一三位閥設(shè)置在第二位置中；且其中控制器被配置為，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅髦甘景l(fā)動機(jī)缸體溫度高于第二預(yù)定溫度時，將第一三位閥設(shè)置在第三位置中。
3.如權(quán)利要求2所述的動力傳動系冷卻系統(tǒng)，其中動力傳動系具有連接到發(fā)動機(jī)的變速器，且還包括: 發(fā)動機(jī)換熱器，與發(fā)動機(jī)缸體中的發(fā)動機(jī)油熱連通； 變速器換熱器，與變速器中的變速器油熱連通； 第二三位閥，在冷卻劑流中定位在發(fā)動機(jī)缸體的下游處的冷卻劑流動通道中、操作地與控制器連接且具有第一位置、第二位置和第三位置； 其中當(dāng)?shù)诙婚y在第一位置中時，冷卻劑流被提供到發(fā)動機(jī)換熱器，且被阻擋而不能到達(dá)變速器換熱器； 其中當(dāng)?shù)诙婚y在第二位置中時，冷卻劑流被提供到變速器換熱器，且被阻擋而不能達(dá)到發(fā)動機(jī)換熱器； 其中當(dāng)?shù)诙婚y在第三位置中時，冷卻劑流被提供到發(fā)動機(jī)換熱器和變速器換熱器； 第三溫度傳感器，與發(fā)動機(jī)缸體中的發(fā)動機(jī)油熱連通并操作地連接到控制器，以指示發(fā)動機(jī)油溫； 第四溫度傳感器，與變速器中的變速器油熱連通并操作地連接到控制器，以指示變速器油溫； 其中控制器被配置為，當(dāng)發(fā)動機(jī)油溫低于預(yù)定油溫時，將第二三位閥設(shè)置在第一位置中； 其中控制器被配置為，當(dāng)發(fā)動機(jī)油溫高于預(yù)定油溫且變速器油溫低于預(yù)定油溫時，將第二三位閥設(shè)置在第二位置中；和 其中當(dāng)發(fā)動機(jī)油溫和變速器油溫高于預(yù)定油溫時，第二三位閥在第三位置中。
4.如權(quán)利要求3所述的動力傳動系，其中在第二冷卻劑流動模式期間，第二三位閥在第一位置或第二位置中；且其中，在第三冷卻劑流動模式期間第二三位閥在第三位置中。
5.如權(quán)利要求3所述的動力傳動系冷卻系統(tǒng)，還包括: 排氣系統(tǒng)，排氣穿過所述排氣系統(tǒng)從發(fā)動機(jī)排出； 廢熱回收裝置換熱器(EHRDHE)，至少部分地定位在排氣系統(tǒng)內(nèi)，且與第二三位閥的上游處的冷卻劑流動通道中的冷卻劑流熱連通； 旁通閥，具有換熱位置和旁通位置，且操作為在換熱位置中引導(dǎo)排氣流穿過EHRDHE，在旁通位置中引導(dǎo)排氣流繞過EHRDHE ； 其中當(dāng)?shù)诙婚y在第一位置中，且當(dāng)?shù)诙婚y在第二位置中時，旁通閥在換熱位置中；和 其中當(dāng)?shù)诙婚y在第三位置中時旁通閥在旁通位置中。
6.如權(quán)利要求5所述的動力傳動系冷卻系統(tǒng),還包括: 散熱器，操作地連接到冷卻劑流動通道； 散熱器閥，定位在散熱器和水泵的入口之間的冷卻劑流動通道中；其中該散熱器閥配置為具有允許冷卻劑流過散熱器的打開位置和阻止冷卻劑流過散熱器的閉合位置； 其中，在第一和第二冷卻劑流動模式中，散熱器閥在閉合位置中；且其中，當(dāng)?shù)诙婚y在第三位置中且冷卻劑溫度指示發(fā)動機(jī)油溫和變速器油溫高于預(yù)定最大油溫時，在第三冷卻劑流動模式中散熱器閥在打開位置中，其中所述最大預(yù)定油溫高于所述預(yù)定油溫。
7.如權(quán)利要求5所述的動力傳動系冷卻系統(tǒng),還包括: 乘客艙加熱器，定位為與汽缸蓋下游和第二三位閥上游的冷卻劑流動通道中的冷卻劑流熱連通。
8.—種冷卻動力傳動系的方法，所述動力傳動系具有帶有汽缸蓋和發(fā)動機(jī)缸體的發(fā)動機(jī)，該方法包括: 當(dāng)汽缸蓋的溫度低于第一預(yù)定溫度時，將第一三位閥控制到第一位置，以阻擋冷卻劑流到發(fā)動機(jī)；其中第一三位閥定位在發(fā)動機(jī)的上游和冷卻劑流的下游； 當(dāng)汽缸蓋的溫度高于第一預(yù)定溫度且發(fā)動機(jī)缸體的溫度低于第二預(yù)定溫度時，將第一三位閥控制到第二位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到汽缸蓋，并阻擋冷卻劑流達(dá)到發(fā)動機(jī)；和當(dāng)發(fā)動機(jī)缸體的溫度高于第二預(yù)定溫度時，將第一三位閥控制到第三位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到汽缸蓋和發(fā)動機(jī)缸體。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括: 當(dāng)發(fā)動機(jī)油溫低于預(yù)定油溫時，將第二三位閥控制到第一位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到發(fā)動機(jī)換熱器；其中第二三位閥在發(fā)動機(jī)的沿冷卻劑流的下游； 當(dāng)變速器油溫低于預(yù)定油溫且發(fā)動機(jī)油溫高于預(yù)定油溫時，將第二三位閥控制到第二位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到變速器換熱器；和 當(dāng)變速器油溫高于預(yù)定油溫時，將第二三位閥控制到第三位置，以將冷卻劑流引導(dǎo)到發(fā)動機(jī)換熱器和變速器換熱器。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括: 在冷卻劑流中將散熱器閥定位在發(fā)動機(jī)換熱器和變速器換熱器的下游、冷卻劑泵入口的上游和散熱器的下游； 其中散熱器閥配置為保持閉合位置，在該閉合位置中來自散熱器的冷卻劑流被阻擋而不能到達(dá)泵的入口，由此停止穿過散熱器的冷卻劑流，和保持打開位置，在該打開位置中來自散熱器的冷卻劑流被允許穿過散熱器閥達(dá)到冷卻劑泵的入口 ；且其中散熱器閥配置為在閉合位置和打開位置中都允`許來自發(fā)動機(jī)換熱器和變速器換熱器的冷卻劑流。
【文檔編號】F01P5/10GK103527303SQ201310268540
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】D.B.格拉斯福德 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司