專利名稱：用于控制車輛的動力裝置中機油溫度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制車 輛的動力裝置中機油溫度的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
作為產(chǎn)生動力以用于推進機動車的副產(chǎn)物，車輛動力裝置(譬如內(nèi)燃發(fā)動機發(fā)動機)通常產(chǎn)生熱能。因而，在動力裝置被啟動之后，其經(jīng)過暖機階段，在該階段動力裝置的溫度從環(huán)境溫度增加。通常，在暖機階段之后，動力裝置被冷卻，以便將其運行溫度保持在特定范圍并確保動力裝置的效率和可靠性。在大多數(shù)機動車中，動力裝置被循環(huán)流動的流體冷卻，如與水混合的特殊配方的化合物。此外，車輛動力裝置被機油潤滑并冷卻，所述機油通常從石油基和非石油基的合成化合物獲得。這種機油主要使用碳氫化合物的構(gòu)成的油基，其與化學添加劑混合以使得動力裝置的內(nèi)部摩擦和磨損最小。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種用于控制動力裝置中機油溫度的系統(tǒng)，所述動力裝置可運行為推進車輛。系統(tǒng)包括相對于動力裝置設(shè)置的熱交換器。熱交換器構(gòu)造為接收來自動力裝置的機油，改變機油的溫度，并將溫度改變的機油返回到動力裝置。系統(tǒng)還包括閥，其配置為在動力裝置的暖機運行過程中引導(dǎo)機油通過熱交換器使得機油的溫度增加。閥還構(gòu)造為在動力裝置的低負荷運行過程中引導(dǎo)機油繞過熱交換器使得機油的溫度增加。此外，閥構(gòu)造為在動力裝置的高負荷運行過程中引導(dǎo)機油通過熱交換器使得機油的溫度降低。閥還構(gòu)造為在動力裝置的低環(huán)境溫度啟動過程中引導(dǎo)機油繞過熱交換器從而機油的溫度不被熱交換器改變。系統(tǒng)還包括促動器，構(gòu)造為操作閥。系統(tǒng)還可包括彈簧，構(gòu)造為將閥偏壓或加載到促動器。促動器可以是蠟馬達和螺線管中之一。蠟馬達可構(gòu)造為二級蠟馬達。進而，系統(tǒng)可包括控制器，其與促動器電連通。在這種情況下，控制器構(gòu)造為根據(jù)動力裝置的暖機，低負荷，和高負荷運行中的一個來調(diào)節(jié)促動器。而且，系統(tǒng)還可包括流體泵，其構(gòu)造為讓冷卻劑循環(huán)流過熱交換器以改變機油的溫度。動力裝置可以是內(nèi)燃發(fā)動機發(fā)動機。還提供一種控制車輛動力裝置中機油的溫度的方法。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢以及其他特征和優(yōu)勢將通過用于執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式的以下詳細描述結(jié)合附圖而顯而易見。


圖I是車輛系統(tǒng)的示意圖，其采用一種類型的促動器并構(gòu)造為控制動力裝置中的機油溫度；
圖2是車輛系統(tǒng)的示意圖，其采用另一類型的促動器，顯示了冷啟動運行過程中的動力裝置；圖3是圖2所示的車輛系統(tǒng)的示意圖，顯示了隨后暖機運行過程中的動力裝置；圖4是圖2所示的車輛系統(tǒng)的示意圖，顯示了繼續(xù)暖機運行過程中的動力裝置；圖5是圖2所示的車輛系統(tǒng)的示意圖，顯示了低負荷運行過程中的動力裝置；圖6是圖2所示的車輛系統(tǒng)的示意圖，顯示了高負荷運行過程中的動力裝置；和
圖7示意地以流程圖的形式示出了控制圖1-6中動力裝置的機油溫度的方法。
具體實施例方式參見附圖，其中相同的附圖標記指示相同的部件，圖1-6顯示了系統(tǒng)10，其適于控制機動車的動力裝置12中的機油溫度。動力裝置12可以是可運行為推進車輛的內(nèi)燃(IC)發(fā)動機，如火花塞點火或壓縮點火發(fā)動機，燃料電池，或電動機。如此，主題車輛可以是常規(guī)的，混合動力的，或電動類型的。動力裝置12產(chǎn)生熱能作為產(chǎn)生用于推進車輛的動力的副產(chǎn)物。這種熱能通過讓熱量轉(zhuǎn)移流體或冷卻劑14循環(huán)流動而被去除，所述流體經(jīng)由流體或冷卻劑泵16連續(xù)地循環(huán)流過系統(tǒng)10的多個冷卻劑管道。預(yù)期的冷卻劑通常是適當?shù)挠袡C化合物在水溶液(最常見的是乙二醇，二甘醇，或丙二醇)。動力裝置12通常還被機油油體18冷卻和潤滑。機油18經(jīng)由油泵20連續(xù)地循環(huán)流過系統(tǒng)10的多個機油管道和設(shè)置在動力裝置12中的潤滑口(未示出)以及特別構(gòu)造的通道。預(yù)期的機油通常從石油基或非石油基的化合物獲得，其被合成為使得動力裝置的內(nèi)部摩擦和磨損最小。系統(tǒng)10還包括與動力裝置12流體連通的熱交換器22。熱交換器22相對于動力裝置12設(shè)置，并被構(gòu)造為接收來自動力裝置的機油18，改變機油的溫度，并將溫度改變的機油返回到動力裝置。如圖I所示，熱交換器22是考慮為冷卻劑-機油的散熱器。熱交換器22在冷卻劑14和機油18之間傳遞熱能，這取決于冷卻劑主體和機油主體相對溫度。因而，當機油的溫度大于冷卻劑的溫度時，熱交換器22采用冷卻劑14來從機油18吸收熱能，以由此冷卻機油。此外，當冷卻劑溫度大于機油的溫度時，熱交換器22采用冷卻劑14來將熱能傳遞到機油18，以由此加熱機油。流體泵16因此構(gòu)造為讓冷卻劑14循環(huán)流過熱交換器22，以便改變機油18的溫度。冷卻劑14經(jīng)由管道24被輸送到熱交換器22并經(jīng)由管道26離開熱交換器。機油18經(jīng)由管道29被輸送到熱交換器22。在機油18的溫度已經(jīng)在熱交換器22內(nèi)改變之后，機油經(jīng)由管道30離開熱交換器并經(jīng)由管道31回到動力裝置12。管道32被設(shè)置在管道28和管道31之間，以允許機油根據(jù)需求旁流過熱交換器22。系統(tǒng)10還包括芯閥(spoolvalve) 33。該閥33包括內(nèi)部空腔(未示出)，該內(nèi)部空腔與機油18流體連通且還經(jīng)由十字鉆孔(cross drill)或類似通道(由孔34和36代表)而連接到閥的外表面。閥33在管道28內(nèi)來回穿梭，以便選擇性地控制機油18流過熱交換器22的流動。閥33被構(gòu)造為在暖機過程中和在動力裝置12高負荷運行過程中將機油18引導(dǎo)通過熱交換器22。閥33還構(gòu)造為在動力裝置12的低負荷運行過程中阻斷機油18到管道29的連通，以由此繞開熱交換器22。系統(tǒng)10構(gòu)造為使得在動力裝置12的暖機運行過程中經(jīng)由閥33將機油18引導(dǎo)通過熱交換器22用于在冷卻劑14的溫度相對于機油溫度較高時增加機油的溫度。此外，在動力裝置12的高負荷運行過程中經(jīng)由閥33將機油引導(dǎo)通過熱交換器22用于在冷卻劑14的溫度相對低于機油的溫度時降低機油的溫度。進而，在動力裝置12的低負荷運行過程中引導(dǎo)機油18繞過熱交換器22用于讓機油的溫度增加到冷卻劑14溫度之上。系統(tǒng)10還包括促動器38和彈簧40。彈簧40構(gòu)造為在彈簧設(shè)置位置以將閥33抵靠促動器38偏壓。彈簧40被設(shè)定為克服管道28和32之間的機油18的設(shè)定的或預(yù)定的壓力差。促動器38構(gòu)造為在冷啟動條件和隨后的動力裝置12的暖機運行過程中通過將閥33沿壓縮彈簧40的方向移位來操作該閥33。促動器38可構(gòu)造為外部調(diào)節(jié)的磁性螺線管(如圖I所示)或構(gòu)造為蠟馬達(如圖2-6所述)。如圖1-6每一幅所示，控制器46與促動器38電連通?？刂破?6構(gòu)造為(即編程為)根據(jù)動力裝置12的暖機，低負荷，和高負荷運行中的一種來調(diào)節(jié)促動器。針對動力裝置12的暖機，低負荷，和高負荷運行中每一種 來限定冷卻劑14和機油18的溫度和壓力參數(shù)可以在動力裝置和主題車輛的測試和開發(fā)過程中按照經(jīng)驗來建立。在促動器38是蠟馬達的情況下，如圖2-6所示，蠟馬達用作線性促動器，其能經(jīng)由柱塞提供合適的短距離線性運動。通常，蠟馬達具有三個主要部件，蠟塊，承載蠟的柱塞，和對蠟進行加熱的電加熱器(未示出)。電加熱器可以是正溫度系數(shù)(PTC)的熱敏電阻，其如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的是一種電子部件，其特點在于隨溫度顯著變化的電阻。蠟馬達在電加熱器通過電流的施加而通電時對蠟塊進行加熱。當蠟塊被由此加熱時，蠟塊將膨脹以驅(qū)動柱塞，以由此將閥33移位。當電流被去掉時，蠟塊將冷卻并收縮，以由此使得柱塞在來自彈簧40的力的輔助下被推入或退回。蠟馬達可額外地采用內(nèi)部彈簧(未示出)，其直接并入到蠟馬達中，構(gòu)造為在退回柱塞的過程中輔助彈簧40。如圖2-6所示，促動器38還可構(gòu)造為是二級蠟馬達，其中實質(zhì)上為串序設(shè)置的兩個蠟馬達，每一個都具有柱塞。在二級蠟馬達的情況下，第一蠟馬達42可構(gòu)造為在機油18的第一預(yù)定溫度下被控制器46啟動，以讓閥33經(jīng)由柱塞43移位，由此使得孔36暴露至管道32并允許機油繞過熱交換器22 (如圖5所示)。第二蠟馬達44可通過控制器46在機油18的第二預(yù)定溫度下啟動，以使得第一蠟馬達和閥33 二者經(jīng)由柱塞45進一步朝向彈簧40移位，由此讓孔34暴露至管道29并允許機油流到熱交換器22(如圖6所示)。第一和第二預(yù)定溫度(在這兩溫度下相應(yīng)的第一和第二蠟馬達42，44構(gòu)造為被啟動)可在動力裝置12和主題車輛的測試和開發(fā)過程中按照經(jīng)驗建立。盡管圖2-6顯示了控制器46被用于控制蠟馬達42，44，但是蠟馬達還可被構(gòu)造為直接對流過管道28的流體的溫度做出反應(yīng)，而不需要任何其他外部調(diào)節(jié)。后文是與圖2-6所示的動力裝置12的各種運行模式關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)10的運行的具體描述。動力裝置12的冷啟動顯示在圖2中，其中冷卻劑14和機油18 二者的溫度都處在環(huán)境溫度(其顯著低于零攝氏度)。在動力裝置12的這種冷啟動過程中，管道28中機油18的壓力顯著高于管道31中的壓力。結(jié)果，機油18的壓力足以讓閥33遠離促動器38運動，以完全壓縮彈簧40并讓孔34暴露至管道32。此外，通過熱交換器22的內(nèi)部限制足以在管道29和管道32之間產(chǎn)生顯著的機油壓力差，并使得大部分機油18繞過熱交換器。因而，在動力裝置12的低環(huán)境溫度啟動過程中，閥33引導(dǎo)機油18繞過熱交換器22，從而機油的溫度沒有被熱交換器改變，且因此允許獨立于冷卻劑14的溫度而升高。
圖3顯示了動力裝置12的持續(xù)運行和機油18的逐漸升溫。在機油18升溫時，管道28中機油18的壓力降低，通過熱交換器22的內(nèi)部限制也是如此，這使得閥33響應(yīng)于彈簧40的力向回朝向促動器38移位。在動力裝置12的逐漸升溫過程中隨著閥33被彈簧40移位，孔36暴露至管道32。管道28和31中機油壓力之間的差的這種改變允許機油18的逐漸增多的部分流過熱交換器22，并被冷卻劑14加熱，同時機油的其余部分仍流過管道32。由此，在機油18的逐漸升溫過程中，如圖3所示，熱交換器22用作機油加熱器。如圖4所示，當機油18繼續(xù)升溫時，管道28和31之間的壓力差將下降低于閾值，由此允許彈簧40克服該壓力差并讓閥33朝向促動器38完全移位。機油18壓力差的閾值可以在動力裝置12和主題車輛的測試和開發(fā)過程中按照經(jīng)驗建立。例如，管道28和31之間機油18的壓力差的閾值(在該閾值下閥33可完全移位)可被設(shè)置為150kPa，其通常發(fā)生在約零攝氏度下。在這一點，閥33將完全關(guān)閉，由此將幾乎所有機油18的流動引導(dǎo)通過熱交換器22，以被冷卻劑14加熱并允許熱交換器繼續(xù)用作機油加熱器。
在幾乎全部機油18開始流過熱交換器22，且動力裝置12繼續(xù)暖機時，機油18的溫度將進一步增加。在動力裝置12繼續(xù)暖機時，冷卻劑14和機油18每一個的溫度最終達到第一預(yù)定溫度。該第一預(yù)定溫度可被設(shè)置在平衡點處，在該平衡點處冷卻劑14和機油18的溫度持平(at par)。對于在機動車的道路載荷下的IC發(fā)動機運行的某些應(yīng)用來說，這種平衡點已經(jīng)被確定在大約80攝氏度時發(fā)生。圖5顯示了動力裝置12處于實質(zhì)溫暖或穩(wěn)定態(tài)運行的狀態(tài)下，其中冷卻劑14和機油18的溫度已經(jīng)達到第一預(yù)定溫度，例如80攝氏度。這種動力裝置12的穩(wěn)定態(tài)運行狀態(tài)通常發(fā)生在車輛經(jīng)歷相對輕的道路負荷時，如在高速路上巡行時。如圖5所示，在機油18的溫度達到第一預(yù)定溫度之后，促動器38的第一蠟馬達42將被控制器46啟動，以經(jīng)由柱塞43使閥33移位。閥33的這種移位將使得孔36暴露至管道32并允許機油18繞過熱交換器22，由此允許機油的溫度增加到冷卻劑14的溫度之上。圖6顯示了在增加負荷下運行的動力裝置12。在動力裝置12的高負荷運行過程中，如在較高車輛速度下，當車輛爬升斜坡，或拖拉一載荷時，機油18的溫度將增加到冷卻劑14的溫度之上，例如增加到110攝氏度。機油18的溫度具有超過采用活塞噴射器的IC發(fā)動機中的冷卻劑14的溫度的特定趨勢?；钊麌娚淦魇怯糜谠跉飧字型鶑?fù)運動的活塞的下方噴射機油的裝置，以在一些IC發(fā)動機的高載荷運行過程中產(chǎn)生冷卻效果。當機油18的溫度由此已經(jīng)超過冷卻劑14的溫度時，促動器38的第二蠟馬達44將被控制器46啟動。第二蠟馬達44的啟動將經(jīng)由柱塞45使得閥33移位。閥33的這種移位將使得孔34暴露至管道29并允許機油18流過熱交換器22，以被冷卻到冷卻劑14的溫度，由此允許熱交換器用作機油冷卻器。圖7顯示了控制圖1-5中的動力裝置12中機油18溫度的方法50。參照圖1_5和系統(tǒng)10的以上描述來描述方法50。方法在塊52處開始,并隨后前進到塊54。在塊54,方法包括在動力裝置12的暖機運行過程中將機油18引導(dǎo)通過熱交換器22使得機油的溫度增加。方法隨后前進到塊56。在塊56，方法包括在動力裝置12的低負荷運行過程中引導(dǎo)機油18繞過熱交換器22，使得機油的溫度增加。從塊56方法前進到塊58，在塊58處方法包括在動力裝置12的高負荷運行過程中將機油18引導(dǎo)通過熱交換器22，使得機油的溫度降低。根據(jù)方法50，在塊58之后，當動力裝置12返回到低負荷運行時方法可循環(huán)回到塊56，并允許機油再次繞過熱交換器22。盡管用于執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式已經(jīng)被詳細描述，本發(fā)明所述的本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到用于執(zhí)行本發(fā)明的替換設(shè)計和實施例，用于在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)執(zhí)行本發(fā) 明。
權(quán)利要求
1.ー種控制動カ裝置中機油溫度的方法，所述動カ裝置可運行為推進車輛，該方法包括 在動カ裝置的暖機運行過程中將機油引導(dǎo)通過相對于動力裝置布置的熱交換器，使得機油的溫度増加，其中熱交換器構(gòu)造為接收來自動カ裝置的機油，改變機油的溫度，并將溫度改變的機油返回到動カ裝置； 在動カ裝置的低負荷運行過程中，引導(dǎo)機油繞過熱交換器，使得機油的溫度増加；和 在動カ裝置的高負荷運行過程中引導(dǎo)機油通過熱交換器，使得機油的溫度降低。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中閥被附加構(gòu)造為在動カ裝置低環(huán)境溫度啟動過程中弓I導(dǎo)機油繞過熱交換器，使得機油的溫度不被熱交換器改變。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中在動カ裝置的暖機運行，低負荷運行，高負荷運行的每ー過程中所述對機油的引導(dǎo)經(jīng)由閥實現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括經(jīng)由促動器來操作閥。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括經(jīng)由彈簧將所述閥偏壓抵靠促動器。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中促動器是蠟馬達和螺線管中之一。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中蠟馬達構(gòu)造為ニ級蠟馬達。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括經(jīng)由控制器調(diào)節(jié)促動器，其中控制器構(gòu)造為根據(jù)動カ裝置的暖機，低負荷，和高負荷運行中的一個來調(diào)節(jié)促動器。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括經(jīng)由流體泵讓冷卻劑循環(huán)流過熱交換器，以改變機油的溫度。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其中動カ裝置是內(nèi)燃發(fā)動機。
全文摘要
提供一種用于控制動力裝置中機油溫度的系統(tǒng)，所述動力裝置可運行為推進車輛。系統(tǒng)包括相對于動力裝置設(shè)置的熱交換器。熱交換器構(gòu)造為接收來自動力裝置的機油，改變機油的溫度，并將溫度改變的機油返回到動力裝置。系統(tǒng)還包括閥，其在動力裝置的暖機運行過程中引導(dǎo)機油通過熱交換器使得機油的溫度增加。閥還構(gòu)造為在動力裝置的低負荷運行過程中引導(dǎo)機油繞過熱交換器使得機油的溫度增加。此外，閥構(gòu)造為在動力裝置的高負荷運行過程中引導(dǎo)機油通過熱交換器使得機油的溫度降低。
文檔編號F01M5/00GK102650225SQ201210043178
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者J.J.努恩切斯特, J.龐, T.A.斯皮克斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司