用于车辆的热交换器的制作方法

文档序号:11130399
用于车辆的热交换器的制造方法与工艺

本公开涉及一种用于车辆的热交换器。



背景技术:

存在已知的热交换器,所述热交换器安装在车辆内,并且使发动机冷却剂与发动机油以及与变速器油热交换以调节这些油的温度。日本专利申请公开No.2013-113578公开了车辆热交换器,所述车辆热交换器包括堆叠的流路,发动机冷却剂、发动机油和变速器油分别流过所述流路,并且所述流路允许这些流体相互热交换。在此车辆热交换器内,热交换在发动机冷却剂和发动机油之间进行,并且热交换也在发动机冷却剂和变速器油之间进行。

在JP 2013-113578 A中公开的车辆热交换器中,发动机油流过的每个流路和变速器油流过的每个流路布置为使得发动机冷却剂的每个通路置于其间,并且因此发动机冷却剂与发动机油以及与变速器油并行地热交换。换言之,发动机冷却剂同时与发动机油和变速器油热交换。



技术实现要素:

通常,变速器油相对于油温变化的损失变化的程度大于发动机油相对于油温变化的损失变化的程度。损失变化的程度指示当每个油温例如变化1℃时发动机和变速器的损失转矩的程度。因此,如果发动机油和变速器油两者都与发动机冷却剂并行地热交换,则发动机油和变速器油两者都根据每个油温的变化经历了变化。鉴于燃料效率的改进,存在改进以上构造的空间。

本公开提供了能够提高整个动力系的燃料效率的用于车辆的热交换器。

本发明的示例方面提供了用于包括发动机和变速器的车辆的热交换器。热交换器包括:第一流路,该第一流路构造成使发动机冷却剂流过第一流路;第二流路,该第二流路构造成使发动机油流过第二流路;第三流路,该第三流路构造成使变速器油流过第三流路;第四流路,该第四流路构造成使已流过第二流路的发动机油流过第四流路;第五流路,该第五流路构造成使已流过第三流路的变速器油流过第五流路;多个板,该多个板构造成将第一流路、第二流路、第三流路、第四流路和第五流路分隔;第一连通通路,该第一连通通路构造成将第二流路与第四流路连通;第二连通通路,该第二连通通路构造成将第三流路与第五流路连通。第一流路构造成使发动机冷却剂经由板与在第四流路中的发动机油以及与在第五流路中的变速器油两者热交换。第四流路构造成使发动机油经由板与在第三流路中的变速器油以及与在第一流路中的发动机冷却剂两者热交换。第五流路构造成使变速器油经由板与在第二流路中的发动机油以及与在第一流路中的发动机冷却剂两者热交换。三流路布置层(在其每个中每个第一流路、每个第二流路和每个第三流路布置在相同的层中)和双流路布置层(在其每个中每个第四流路和每个第五流路布置在相同的层中)交替地在板的堆叠方向上布置,其方式使得相同类型的流路在板的堆叠方向上不相互重叠。每个第五流路布置在每个第一流路中的发动机冷却剂的流动方向的上游。每个第四流路布置在每个第一流路的发动机冷却剂的流动方向的下游。每个第三流路布置在每个第四流路中的发动机油的流动方向的上游。每个第一流路布置在每个第四流路中的发动机油的流动方向的下游。每个第二流路布置在每个第五流路中的变速器油的流动方向的上游。每个第一流路布置在每个第五流路中的变速器油的流动方向的下游。

根据热交换器,变速器油与发动机冷却剂热交换,并且然后发动机冷却剂与发动机油热交换。变速器油的相对于油温变化的损失变化大于其它流体。因此,例如在暖机期间在变速器内能够迅速地提高变速器油的温度,因此降低变速器的损失,且提高整个动力系的燃料效率。

根据以上的构造,在车辆的高速行驶或高负荷行驶期间,在每个第三流路中的变速器油与在每个第四流路中的发动机油热交换,以降低变速器油的温度;并且此后其温度在每个第五流路中降低的变速器油与其温度低于每个第一流路中的发动机油的温度的发动机冷却剂热交换,以迅速地冷却其温度高于发动机油的温度的变速器油,因此降低了变速器的损失,并且提高了整个动力系的燃料效率。

在热交换器中,在第一流路中的发动机冷却剂的流入口和流出口以及在第四流路中的发动机油的流入口和流出口可布置为使得在每个第一流路中的发动机冷却剂的流动方向和在每个第四流路中的发动机油的流动方向处于彼此相对对向流。

根据以上构造,在每个热交换器中,在每个第一流路和每个第四流路中,发动机冷却剂流动的方向和发动机油流动的方向成为彼此相对对向流。作为结果,与并行流的情况相比,能够将由板分隔的流体之间的温度差维持为更大。因此,使发动机冷却剂与发动机油有效地热交换。

在热交换器中,在第一流路中的发动机冷却剂的流入口和流出口以及在第五流路中的变速器油的流入口和流出口可布置为使得在每个第一流路中的发动机冷却剂的流动方向和在每个第五流路中的变速器油的流动方向处于彼此相对对向流。

根据以上构造,在热交换器中,在每个第一流路和每个第五流路中,发动机冷却剂流动的方向和变速器油流动的方向成为彼此相对对向流。作为结果,与并行流的情况相比,能够将由板分隔的流体之间的温度差维持为更大。因此,发动机冷却剂与变速器油有效地热交换。

在热交换器中,在第二流路中的发动机油的流入口和流出口以及在第五流路中的变速器油的流入口和流出口可布置为使得在每个第二流路中的发动机油的流动方向和在每个第五流路中的变速器油的流动方向处于彼此相对对向流。

根据以上构造,在热交换器中,在每个第二流路和每个第五流路中,发动机油流动的方向和变速器油流动的方向成为彼此相对对向流。作为结果,与并行流的情况相比,能够将由板分隔的流体之间的温度差维持为更大。因此,发动机油与变速器油有效地热交换。

在热交换器中,第二流路中的发动机油的流入口和流出口以及第五流路中的变速器油的流入口和流出口可布置为使得在每个第二流路中的发动机油的流动方向和在每个第五流路中的变速器油的流动方向处于彼此相对对向流。

根据以上构造,在热交换器中,在每个第四流路和每个第三流路中,发动机油流动的方向和变速器油流动的方向成为彼此相对对向流。作为结果,与并行流的情况相比,能够将由板分隔的流体之间的温度差维持为更大。因此,发动机油与变速器油有效地热交换。

根据热交换器,考虑到相对于发动机油和变速器油的每个油温变化的损失变化而布置各流路,因此优化了发动机冷却剂、发动机油和变速器油的每个热交换量;因此,能够降低发动机和变速器的损失,并且提高整个动力系的燃料效率。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义,其中类似的附图标记指示类似的元件,并且其中:

图1是示意地示出了根据实施例的热交换器的构造并且从上到下依次示出了热交换器的平面图、前视图和底视图的示意图;

图2是是示意地示出了根据实施例的热交换器的构造并且从左到右依次示出了热交换器的后视图、第一侧视图、前视图和第二侧视图的示意图;

图3是示出了在根据实施例的热交换器内的发动机冷却剂、变速器油和发动机油的每个热交换过程的图;

图4是示出了在车辆的高速行驶和上坡行驶期间各流体的每个最高温度的曲线图;

图5是示出了车辆内的发动机和变速器的各损失转矩与发动机油和变速器油的各动力粘度之间的关系的曲线图;

图6是示出了在冷时间期间各流体的每个温度转变的曲线图,其指示了在完成车辆内的发动机和变速器的暖机前(在暖机期间)的状态,且示出了在热时间期间各流体的每个温度转变的曲线图,其指示了在完成车辆内的发动机和变速器的暖机后的状态;

图7是示意地示出了在根据实施例的热交换器中在每个第一流路中的发动机冷却剂的流动方向、在每个第四流路中的发动机油的流动方向和在每个第五流路中的变速器油的流动方向的图;

图8是沿图7的线VIII-VIII观察的图;

图9是示意地示出了在根据实施例的热交换器中在每个第二流路中的发动机油的流动方向、在每个第三流路中的变速器油的流动方向、在每个第四流路中的发动机油的流动方向、以及在每个第五流路中的变速器油的流动方向的图;

图10是沿图9的线X-X观察的图;

图11是示出在根据实施例的热交换器内的每个流路的宽度的示意图,并且从上到下依次示出了热交换器的平面图和底视图;并且

图12是示出了根据实施例的热交换器的在车辆内的布置位置的示例的图。

具体实施方式

下文中将参考图1至图12描述根据实施例的用于车辆的热交换器。实施例不限制于以下示例。在以下实施例中的部件包括可由本领域的技术人员容易地替换的部件或大体上相同的部件。

根据实施例的热交换器是所谓的三相热交换器,所述三相热交换器安装在车辆上并且使三个类型的流体相互热交换:发动机冷却剂(在下文中称为Eng冷却剂);发动机油(在下文中称为Eng油);和变速器油(在下文中称为T/M油)。如在图1和图2中所示,热交换器1是通过将由例如铝的金属制成的多个板10堆叠并且将这些板一体地接合而形成的板堆叠热交换器。其中安装了热交换器1的车辆例如是AT车辆、CVT车辆或HV车辆(在以下的描述中的“车辆”也相同)。图1和图2主要示出了在热交换器1内相互热交换的流体的各流路,并且除了那些流路以外的构造合适地被省略或简化。

将描述每个流路的概要。在如图1和图2中所示的热交换器中,多个板10堆叠以形成多个流路,每个流路形成在每两个板10之间。在本实施例中,设置有五个类型的流路:第一流路11、第二流路12、第三流路13、第四流路14和第五流路15。如图1中所示,热交换器1包括:将第二流路12与第四流路14连通的第一连通通路16,和将第三流路13与第五流路15连通的第二连通通路17。在图2中,使用作为从图2的右侧的第二图的前视图作为参考,将其上布置了第二流路12和第五流路15(在此前视图中的图的左侧上)的侧定义为第一侧,并且将其上布置了第三流路13和第四流路14(在此前视图中的图的右侧上)的侧定义为第二侧。

每个“流路”指示了通过板10分隔的空间。在图中,每个点划线箭头指示了在每个第一流路11中的Eng冷却剂的流动方向F11,各实线箭头指示了在每个第二流路12和每个第四流路14中的Eng油的流动方向F12、F14,并且各虚线箭头指示了在每个第三流路13和每个第五流路15中的T/M油的流动方向F13、F15。每个“流动方向”表示从每个流路的流入口向其流出口流动的方向(见后文描述的图7和图9)。

每个第一流路11、每个第二流路12、每个第三流路13、每个第四流路14和每个第五流路15通过板10相互隔离且分隔,以防止流过相应的流路的各流体相互混合。如在图1和图2中所示,热交换器1被构造成总计十二层,并且每个第四流路14和每个第五流路15相邻地布置在从上到下的第一层、第三层、第五层、第七层、第九层和第十一层中的每个中,并且每个第一流路11、每个第二流路12和每个第三流路13分别相邻地布置在从上到下的第二层、第四层、第六层、第八层、第十层和第十二层中的每个中。热交换器1被构造成使得相同类型的流路在热交换器内相互连通,使得相同类型的流体能够在板10的堆叠方向上流过热交换器。用于实现以上所述的流路的板10的具体构造将在后文中描述;并且在下文中首先将描述每个流路的构造。

第一流路11是Eng冷却剂流过的流路。如在图2中所示,如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察热交换器1,则每个第一流路11形成在每层的表面的部分上,并且第一流路11的面积形成为大体上等于每个第二流路12的面积和每个第三流路13的面积的合计面积。“面积”在此表示在与板10的堆叠方向垂直的方向上的面积(在下文的描述中的“面积”也相同)。

如在图1和图2中所示,构成热交换器1的最上方部分的板10设置有第一流入口111,该第一流入口111用于从外部(发动机)将Eng冷却剂引入到第一流路11中,并且设置有第一流出口112,该第一流出口112用于将Eng冷却剂从第一流路11排出到外部(发动机)。从第一流入口111引入到第一流路11中的Eng冷却剂在板10的堆叠方向上向下流动,并且分成每层(在图1和图2中,从上到下的第二层、第四层、第六层、第八层、第十层和第十二层)中的每个第一流路11。Eng冷却剂流过每层中的第一流路11,并且此后在板10的堆叠方向上向上流动以接合在一起,并且从第一流出口112流出到热交换器1的外部。

虽然在附图中未示出,但在每层中的每个第一流路11设置有层间连通通路,为了允许Eng油在布置在每个第一流路11上方和下方的第四流路14之间连通的目的,该层间连通通路以至于延伸通过每个第一流路11的方式形成。类似地,每层中的第一流路11也设置有层间连通通路,为了允许T/M油在布置在每个第一流路11上方和下方的第五流路15之间连通的目的,该层间连通通路以至于延伸通过第一流路11的方式形成。层间连通通路是Eng油在堆叠方向上在每个第一流路11中流过的通路,并且如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察每个第一流路11,则层间连通通路形成在对应于第四流出口142的位置处,并且层间连通通路是T/M油在堆叠方向上流过的通路,并且如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察每个第一流路11(见图7),则层间连通通路形成在对应于第五流出口152的位置处。

第二流路12是Eng油流过的流路。如在图1和图2中所示,如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察热交换器1,则每个第二流路12形成在每层的表面的部分上,并且每个第二流路12的面积形成为等于每个第三流路13的面积,并且所述面积为每个第四流路14的面积或每个第五流路15的面积的一半。

如在图1和图2中所示,构成热交换器1的最上方部分的板10设置有第二流入口121,该第二流入口121用于从外部(发动机)将Eng油引入到第二流路12中,并且设置有第二流出口122,该第二流出口122用于将Eng油从第二流路12排出到第一连通通路16。从第二流入口121引入到第二流路12中的Eng油在板10的堆叠方向上向下流动,并且分成每层(在图1和图2中,从上到下的第二层、第四层、第六层、第八层、第十层和第十二层)中的每个第二流路12。Eng油流过每层中的第二流路12,并且此后在板10的堆叠方向上向上流动以接合在一起,并且从第二流出口122流出到热交换器1的外部。

虽然在图中未示出,但在每层中的每个第二流路12设置有层间连通通路,为了允许T/M油在布置在每个第二流路12上方和下方的第五流路15之间连通的目的,该层间连通通路以至于延伸通过每个第二流路12的方式形成。此层间连通通路是T/M油在堆叠方向上在每个第二流路12中流过的通路,并且如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察每个第二流路12(见后文描述的图9),则层间连通通路形成在对应于第五流入口151的位置处。

第三流路13是T/M油流过的流路。如在图1和图2中所示,如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察热交换器1,则每个第三流路13形成在每层的表面的部分上,并且每个第三流路13的面积形成为等于每个第二流路12的面积,所述面积为每个第四流路14的面积或每个第五流路15的面积的一半。

如在图1和图2中所示,构成热交换器1的最上方部分的板10设置有第三流入口131,该第三流入口131用于将T/M油从外部(变速器)引入到第三流路13中,并且设置有第三流出口132,该第三流出口122用于将T/M油从第三流路13排出到第二连通通路17。从第三流入口131引入到第三流路13中的T/M油在板10的堆叠方向上向下流动,并且分成每层(在图1和图2中,从上到下的第二层、第四层、第六层、第八层、第十层和第十二层)中的每个第三流路13。T/M油流过每层中的第三流路13,并且此后在板10的堆叠方向上向上流动以接合在一起,并且从第三流出口132流出到第二连通通路17。

虽然在图中未示出,但在每层中的每个第三流路13设置有层间连通通路,为了允许Eng油在布置在每个第三流路13上方和下方的第四流路14之间连通的目的,该层间连通通路以至于延伸通过每个第三流路13的方式形成。此层间连通通路是Eng油在堆叠方向上在每个第三流路13中流过的通路,并且如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察每个第三流路13(见后文描述的图9),则该层间连通通路形成在对应于第四流入口141的位置处。

第四流路14是已流过第二流路12的Eng油流过的流路。如在图1中所示,并且如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察热交换器1,则每个第四流路14形成在每层的表面的部分上,并且其面积形成为等于每个第五流路15的面积。

如在图1和图2中所示,构成热交换器1的最上方部分的板10设置有第四流入口141,该第四流入口141用于将Eng油从第一连通通路16引入到第四流路14中,并且设置有第四流出口142,该第四流出口142用于将Eng油从第四流路14排出到外部(发动机)。特别地,先前在第二流路12中与流过第五流路15的T/M油热交换的Eng油经由第一连通通路16流入到第四流路14中。从第四流入口141引入到第四流路14中的Eng油在板10的堆叠方向上向下流动,并且分成每层(在图1和图2中,从上到下的第一层、第三层、第五层、第七层、第九层和第十一层)中的每个第四流路14。Eng油流过每层中的每个第四流路14,并且此后在板10的堆叠方向上向上流动以接合在一起,并且从第四流出口142流出到热交换器1的外部。

虽然在图中未示出,但在每层中的每个第四流路14设置有层间连通通路,为了允许Eng冷却剂在布置在每个第四流路14上方和下方的第一流路11之间连通的目的,该层间连通通路以至于延伸通过每个第四流路14的方式形成。类似地,在每层中的第四流路14设置有层间连通通路,为了允许T/M油在布置在每个第四流路14上方和下方的第三流路13之间连通的目的,该层间连通通路以至于延伸通过第四流路14的方式形成。在每个第四流路14中,层间连通通路是Eng冷却剂在堆叠方向上流过的通路,并且如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察每个第四流路14(见后文描述的图7),则该层间连通通路形成在对应于第一流出口112的位置处,并且该层间连通通路是T/M油在堆叠方向上流过的通路,且如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察每个第四流路14(见图9),则该层间连通通路形成在对应于第三流入口131和第三流出口132的位置处。

第五流路15是已流过第三流路13的T/M油流过的流路。如在图1中所示,如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察热交换器1,则每个第五流路15形成在每层的表面的部分上,并且其面积形成为等于每个第四流路14的面积。

如在图1和图2中所示,构成热交换器1的最上方部分的板10设置有第五流入口151,该第五流入口151用于将T/M油从第二连通通路17引入到第五流路15中,并且设置有第五流出口152,该第五流出口152用于将T/M油从第五流路15排出到外部(变速器)。特别地,先前在第三流路13中与流过第四流路14的Eng油热交换的T/M油经由第二连通通路17流入到第五流路15中。从第五流入口151引入到第五流路15中的T/M油在板10的堆叠方向上向下流动,并且分成每层(在图1和图2中,从上到下的第一层、第三层、第五层、第七层、第九层和第十一层)中的每个第五流路15。T/M油流过每层中的每个第五流路15,并且此后在板10的堆叠方向上向上流动以接合在一起,并且从第五流出口152流出到热交换器1的外部。

虽然在图中未示出,但是在每层中的每个第五流路15设置有层间连通通路,为了允许Eng冷却剂在布置在每个第五流路15上方和下方的第一流路11之间连通的目的,该层间连通通路以至于延伸通过每个第五流路15的方式形成。类似地,在每层中的第五流路15设置有层间连通通路,为了允许Eng油在布置在每个第五流路15上方和下方的第二流路12之间连通的目的,该层间连通通路以至于延伸通过第五流路15的方式形成。在每个第五流路15中,层间连通通路是Eng冷却剂在堆叠方向上流过的通路,并且如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察每个第五流路15(见后文描述的图7),则该层间连通通路形成在对应于第一流入口111的位置处,并且该层间连通通路是Eng油在堆叠方向上流过的通路,且如果在平面图中在与板10的堆叠方向垂直的方向上观察每个第五流路15(见后文描述的图9),则该层间连通通路形成在与第二流入口121和第二流出口122对应的位置处。

第一连通通路16是构造成将第二流路12与第四流路14连通的流路。如在图1中所示,第一连通通路16设置为从第二流出口122延伸到第四流入口141,使得从第二流出口122流出的Eng油通过第一连通通路16从第四流入口141流入到第四流路14中。

第二连通通路17是构造成将第三流路13与第五流路15连通的流路。如在图1中所示,第二连通通路17设置为从第三流出口132延伸到第五流入口151,使得从第三流出口132流出的T/M油通过第二连通通路17从第五流入口151流入到第五流路15中。

将在下文中描述各流路的布置。如在图1和图2中所示,每个第一流路11、每个第二流路12和每个第三流路13相邻地布置在相同的单独的层中,所述单独的层与其中布置了每个第四流路14和每个第五流路15的每个层不同。在此,其中以以上方式相邻地布置了每个第一流路11、每个第二流路12和每个第三流路13的每个相同的层定义为“三流路布置层21”。

如在图1和图2中所示,每个第四流路14和每个第五流路15相邻地布置在相同的单独的层中,所述单独的层与其中布置了每个第一流路11、每个第二流路12和每个第三流路13的每个层不同。在此,其中以以上方式相邻地布置了每个第四流路14和每个第五流路15的每个相同的层定义为“双流路布置层22”。在如这些附图所示的热交换器1中,每个三流路布置层21和每个双流路布置层22在板10的堆叠方向上交替地布置,其方式使得相同类型的流路在板10的堆叠方向上不相互重叠。

在每个三流路布置层21中,相互相邻的每个第一流路11、每个第二流路12和每个第三流路13分别通过板10相互隔离;因此,在流过每个第一流路11的Eng冷却剂、流过每个第二流路12的Eng油和流过每个第三流路的T/M油之中不执行热交换。类似地,在每个双流路布置层22中,相互相邻的每个第四流路14和每个第五流路15分别通过板10相互隔离;因此,在流过每个第四流路14的Eng油和流过每个第五流路15的T/M油之间不执行热交换。

例如,如图2(后视图)和后文描述的图7所示,每个第一流路11构造成经由板10与每个第四流路14的部分和每个第五流路15的部分接触。因此,每个第一流路11中的Eng冷却剂能够经由板10与每个第四流路14中的Eng油和每个第五流路15中的T/M油两者相互热交换。

如在图2(后视图)中所示,在热交换器1中,每个第五流路15布置在每个第一流路11中的Eng冷却剂的流动方向F11的上游,并且每个第四流路14布置在每个第一流路11中的Eng冷却剂的流动方向F11的下游。因此,流过每个第一流路11的Eng冷却剂首先经由板10与流过每个第五流路15的T/M油热交换,并且此后经由板10与流过每个第四流路14的Eng油热交换。

“Eng冷却剂的流动方向F11的上游”指示在Eng冷却剂从其流入的侧上的位置,并且更具体地,此位置指示位于Eng冷却剂从其流入的第一流入口111侧上的位置(对于更多细节见图7)。“Eng冷却剂的流动方向F11的下游”指示在Eng冷却剂从其流出的侧上的位置,并且更具体地,此位置指示位于Eng冷却剂从其流出的第一流出口112侧上的位置(对于更多细节见图7)。

如图2(第二侧视图)、图7和后文描述的图9所示,每个第四流路14构造成经由板10与每个第三流路13的整个部分和每个第一流路11的部分接触。因此,每个第四流路14中的Eng油能够经由板10与每个第三流路13中的T/M油和每个第一流路11中的Eng冷却剂两者相互热交换。

如图2(第二侧视图)所示,在热交换器1中,每个第三流路13布置在每个第四流路14中的Eng油的流动方向F14的上游,并且每个第一流路11布置在每个第四流路14中的Eng油的流动方向F14的下游。因此,流过每个第四流路14的Eng油首先经由板10与流过每个第三流路13的T/M油热交换,并且此后经由板10与流过每个第一流路11的Eng冷却剂热交换。

“Eng油的流动方向F14的上游”指示在Eng油从其流入的侧上的位置,并且更具体地,此位置指示位于Eng油从其流入的第四流入口141侧上的位置(对于更多细节见图7和图9)。“Eng油的流动方向F14的下游”指示在Eng油从其流出的侧上的位置,并且更具体地,此位置指示位于Eng油从其流出的第四流出口142侧上的位置(对于更多细节见图7和图9)。

如图2(第一侧视图)、图7和后文描述的图9所示,每个第五流路15构造成经由板10与每个第二流路12的整个部分和每个第一流路11的部分接触。因此,每个第五流路15中的T/M油能够经由板10与每个第二流路12中的Eng油和每个第一流路11中的Eng冷却剂两者相互热交换。

如图2(第一侧视图)所示,在热交换器1中,每个第二流路12布置在每个第五流路15中的T/M油的流动方向F15的上游,并且每个第一流路11布置在每个第五流路15中的T/M油的流动方向F15的下游。因此,流过每个第五流路15的T/M油首先经由板10与流过每个第二流路12的Eng油热交换,并且此后经由板10与流过每个第一流路11的Eng冷却剂热交换。

“T/M油的流动方向F15的上游”指示在T/M油从其流入的侧上的位置,并且更具体地,此位置指示位于T/M油从其流入的第五流入口151侧上的位置(对于更多细节见图7和图9)。“T/M油的流动方向F15的下游”指示在T/M油从其流出的侧上的位置,并且更具体地,此位置指示位于T/M油从其流出的第五流出口152侧上的位置(对于更多细节见图7和图9)。

在热交换器1的相应的流路中的各流体的热交换过程共同地图示在图3中。特别地,如在此附图中所示,从T/M单元流入到每个第三流路13中的T/M油首先与每个第四流路14中的Eng油热交换。T/M油然后通过第二连通通路17从第三流路13流入到第五流路15中,并且此后与每个第一流路11中的Eng冷却剂热交换,且然后返回到T/M单元中。

如在图3中所示,从Eng单元流入到每个第二流路12中的Eng油首先与每个第五流路15中的T/M油热交换。Eng油然后通过第一连通通路16从第二流路12流入到第四流路14中,并且此后与每个第一流路11中的Eng冷却剂热交换,且然后返回到Eng单元。如在图3中所示,从Eng单元流入到每个第一流路11中的Eng冷却剂首先与每个第五流路15的T/M油热交换,并且随后Eng冷却剂与每个第四流路14的Eng油热交换,且然后返回到Eng单元中。以此方式,在热交换器1内,三个类型的流体相互热交换,同时流过五个类型的流路。

图4示出了在车辆的高速行驶和上坡行驶期间各流体的最高温度。如在图4中所示,在车辆的高速行驶期间或在车辆的例如上坡行驶的高负荷行驶期间,T/M油的油温变得高于Eng油的油温。因此,在车辆的高速行驶期间或在车辆的高负荷行驶期间,要求将T/M油比Eng油更大地冷却(具有比Eng油的温度更低的温度),因此要求增加在Eng冷却剂和T/M油之间的热交换量。特别地,在车辆的高速行驶期间和在车辆的上坡行驶期间,需要将根据Eng冷却剂相对于T/M油的冷却性能(热交换量)比Eng冷却剂相对于Eng油的冷却性能提高更大。为达到这样,在热交换器1中,每个第四流路14的Eng油首先与每个第三流路13的T/M油热交换以冷却T/M油,并且此后每个第一流路11的Eng冷却剂与每个第五流路15的T/M油热交换,因此有效地冷却T/M油。

同时,如前所述,相对于油温的变化的损失的变化程度在Eng油和T/M油之间是不同的。例如,图5示出了车辆内的损失转矩和油温之间的各关系,纵轴代表损失转矩,横轴代表动力粘度,实线代表Eng油中的动力粘度和损失转矩之间的关系,并且虚线代表T/M油中的动力粘度和损失转矩之间的关系。在此图中,△TEng代表发动机的损失转矩相对于动力粘度的变化的倾斜,并且△TT/M代表变速器损失转矩相对于动力粘度的变化的倾斜。

在图5中,虽然横轴不代表油温而是代表动力粘度,但动力粘度具有温度依赖性,因此图5可被认为示出了相对于油温变化的损失变化。在图5的横轴的左侧和右侧指示的(高油温)和(低油温)代表了当油温变高时动力粘度变低以及当油温变低时动力粘度变高。

如在图5中所示,在发动机和变速器两者中,当动力粘度变得降低(油温变得升高)时,损失转矩变得降低。同时,损失转矩相对于油温变化的倾斜具有△TT/M>△TEng的关系,并且因此变速器的损失转矩的倾斜比发动机的损失转矩的倾斜更陡。因此,例如通过将T/M油的油温升高1℃比通过将Eng油的油温升高1℃,能够将整个动力系的损失转矩降低更多,从而改进了燃料效率。

图6示出了在冷时间期间各流体的每个温度转变,其指示了在完成车辆内的发动机和变速器的暖机前(在暖机期间)的状态,并且示出了在热时间期间各流体的每个温度转变,其指示了在完成车辆内的发动机和变速器的暖机后的状态。在图6中,虚线指示了当完成暖机时的时间点。如在图6中所示,在完成暖机之前,T/M油的油温低于Eng油的油温。因此,在完成暖机前,需要将T/M油的油温优先于Eng油的油温升高,并且要求提高Eng冷却剂和T/M油之间的热交换量。

如前所述,在完成车辆内的发动机和变速器的暖机之前和之后两者,需要使T/M油优先于Eng油与其它流体热交换,但在JP 2013-113578A中建议的热交换器中,所有流体并行地热交换;因此不能够设定热交换优先级。为了应对这样,如在图1和图2中所示,将热交换器1构造成使得:每个第五流路15布置在每个第一流路11中的Eng冷却剂的流动方向F11的上游,每个第四流路14布置在每个第一流路11中的Eng冷却剂的流动方向F11的下游,每个第三流路13布置在每个第四流路14中的Eng油的流动方向F14的上游,每个第一流路11布置在每个第四流路14中的Eng油的流动方向F14的下游,每个第二流路12布置在每个第五流路15中的T/M油的流动方向F15的上游,并且每个第一流路11布置在每个第五流路15中的T/M油的流动方向F15的下游,以使T/M油与其它各流体有效地热交换。

以此方式,通过首先使Eng冷却剂与T/M油热交换并且此后使Eng冷却剂与Eng油热交换,热交换器1能够优先地使具有相对于油温变化的更大的损失变化的T/M油与其它流体(Eng冷却剂和Eng油)热交换。因此,例如在暖机期间在变速器内能够迅速地升高T/M油的温度,因此降低变速器的损失,并且提高整个动力系的燃料效率。

例如,在车辆的高速行驶或高负荷行驶期间,每个第三流路13中的T/M油与每个第四流路14中的Eng油热交换,以降低T/M油的温度;并且此后其温度在每个第五流路15中降低的T/M油与在第一流路11中的温度比Eng油的温度更低的Eng冷却剂热交换,以迅速地将其温度高于Eng油的温度的T/M油冷却,因此降低了变速器的损失,并且提高了整个动力系的燃料效率。

下文中将参考图7至图10描述每个流路中的每个流体的流动方向。例如,在如图1和图2所示的热交换器1中,图7和图8中的每个仅摘录且图示了在板10的堆叠方向上相互相邻的每个第一流路11、每个第四流路14和每个第五流路15。例如,在如图1和图2所示的热交换器1中,图9和图10中的每个仅摘录且图示了在板10的堆叠方向上相互相邻的每个第二流路12、每个第三流路13、每个第四流路14和每个第五流路15。

在图7至图10中的每个中,点划线箭头指示了在将第一流入口111和第一流出口112以最小距离连接的情况中Eng冷却剂的流动方向F11的主线(典型的流动方向)。实线箭头分别指示了在将第二流入口121和第二流出口122以最小距离连接的情况中Eng油的流动方向F12的主线以及在将第四流入口141和第四流出口142以最小距离连接的情况中Eng油的流动方向F14的主线。虚线箭头分别指示了在将第三流入口131和第三流出口132以最小距离连接的情况中T/M油的流动方向F13的主线以及在将第五流入口151和第五流出口152以最小距离连接的情况中T/M油的流动方向F15的主线。

如在图7和图8中所示,在热交换器1中,第一流入口111和第一流出口112以及第四流入口141和第四流出口142分别形成为使得在每个第一流路11中的Eng冷却剂的流动方向F11和在每个第四流路14中的Eng油的流动方向F14两者处于彼此相对对向流。

如在图7和图8中所示,以上的“对向流”指示其中不同的流体的各流动方向的主线相互交叉的状态,或其中不同的流体的各流动方向的主线相互相反的状态。不处于对向流状态中的流动,即处于其中不同的流体的各流动方向的主线不相互交叉的状态并且也处于其中不同的流体的各流动方向的主线不相互相反的状态的流动称为“并行流”。

在每个第一流路11中的Eng冷却剂的流动方向F11和在每个第四流路14中的Eng油的流动方向F14是否成为对向流依赖于在第一流入口111、第一流出口112、第四流入口141和第四流出口142之中的位置关系。

特别地,如在图7中所示,如果在平面图中观察构成每个第一流路11的板10,则第一流入口111和第一流出口112形成在角部的各对角位置处。如果在平面图中观察构成每个第四流路14的板10,则第四流入口141和第四流出口142形成在角部的各对角位置处,并且在这些对角位置处,Eng油的流动方向F14的主线与Eng冷却剂的流动方向F11的主线在平面图中观察时交叉。例如,在如图7所示的成矩形形状的板10中,如果第一流入口111和第一流出口112形成在板10的四个角部的任何对角位置处,则第四流入口141和第四流出口142形成在如在平面图中观察的不与第一流入口111和第一流出口112重叠的四个角部的对角位置处。

以此方式,在热交换器1中,Eng冷却剂的流动方向F11的主线与Eng油的流动方向F14的主线交叉,使得在第一流路11和第四流路14之间,Eng冷却剂流动的方向和Eng油流动的方向两者处于彼此相对对向流;因此,能够将通过板10分隔开的流体之间的温度差维持为比并行流的情况更大,因此有效地使Eng冷却剂与Eng油热交换。

例如,如果各流体的流动方向为并行流,则这些流体之间的温度差在每个流体的入口侧(流入口侧)上变大,但这些流体之间的温度差向每个流体的出口侧(流出口侧)逐渐变小;因此,整体上热交换效率变得减小。相反,如果各流体流动的方向如本发明的情况处于彼此相对对向流,则这些流体之间的温度差在每个流体的入口侧(流入口侧)上和每个流体的出口侧(流出口侧)上变得恒定;因此,能够将这些流体之间的温度差维持为平均更大,因此整体上增加了热交换效率。

如在图7和图8中所示,在热交换器1中,第一流入口111和第一流出口112以及第五流入口151和第五流出口152分别形成为使得每个第一流路11中的Eng冷却剂的流动方向F11相对于每个第五流路15中的T/M油的流动方向F15成为对向流。

每个第一流路11中的Eng冷却剂的流动方向F11和每个第五流路15中的T/M油的流动方向F15是否成为对向流依赖于在第一流入口111、第一流出口112、第五流入口151和第五流出口152之中的位置关系。

特别地,如在图7中所示,如果在平面图中观察构成每个第一流路11的板10,则第一流入口111和第一流出口112形成在角部的对角位置处。如果在平面图中观察构成每个第五流路15的板10,则第五流入口115和第五流出口152形成在角部的对角位置处,并且在这些对角位置处,T/M油的流动方向F15的主线与Eng冷却剂的流动方向F11的主线在平面图中观察时交叉。例如,在如图7中所示的成矩形形状的板10中,如果第一流入口111和第一流出口112形成在板10的四个角部的任何对角位置处,则第五流入口151和第五流出口152形成在如在平面图中观察的不与第一流入口111和第一流出口112重叠的四个角部的对角位置处。

以此方式,在热交换器1中,Eng冷却剂的流动方向F11的主线与T/M油的流动方向F15的主线交叉,使得在第一流路11和第五流路15之间,Eng冷却剂流动的方向和T/M油流动的方向两者处于彼此相对对向流;因此,能够将通过板10分隔开的流体之间的温度差维持为比并行流的情况更大,因此有效地使Eng冷却剂与T/M油热交换。

如图9和图10所示,在热交换器1中,第二流入口121和第二流出口122以及第五流入口151和第五流出口152分别形成为使得每个第二流路12中的Eng油的流动方向F12和每个第五流路15中的T/M油的流动方向F15处于彼此相对对向流。

每个第二流路12中的Eng油的流动方向F12和每个第五流路15中的T/M油的流动方向F15是否成为对向流依赖于在第二流入口121、第二流出口122、第五流入口151和第五流出口152之中的位置关系。

特别地,如在图9中所示,如果在平面图中观察构成每个第二流路12的板10,则第二流入口121和第二流出口122形成在角部的对角位置处。如果在平面图中观察构成每个第五流路15的板10,则第五流入口115和第五流出口152形成在角部的对角位置处,且在这些对角位置处,T/M油的流动方向F15的主线与Eng油的流动方向F12的主线在平面图中观察时交叉。例如,在如图9中所示的成矩形形状的板10中,如果第二流入口121和第二流出口122形成在板10的四个角部的任何对角位置处,则第五流入口151和第五流出口152形成在如在平面图中观察的不与第二流入口121和第二流出口122重叠的四个角部的对角位置处。

以此方式,在热交换器1中,Eng油的流动方向F12的主线与T/M油的流动方向F15的主线交叉,使得在第二流路12和第五流路15之间,Eng油流动的方向和T/M油流动的方向两者处于彼此相对对向流;因此,能够将通过板10分隔开的流体之间的温度差维持为比并行流的情况更大,因此有效地使Eng油与T/M油热交换。

如图9和图10中所示,在热交换器1中,第四流入口141和第四流出口142以及第三流入口131和第三流出口132分别形成为使得每个第四流路14中的Eng油的流动方向F14和每个第三流路13中的T/M油的流动方向F13处于彼此相对对向流。

每个第四流路14中的Eng油的流动方向F14和每个第三流路13中的T/M油的流动方向F13是否成为对向流依赖于在第四流入口141、第四流出口142、第三流入口131和第三流出口132之中的位置关系。

特别地,如在图9中所示,如果在平面图中观察构成每个第四流路14的板10,则第四流入口141和第四流出口142形成在角部的对角位置处。如果在平面图中观察构成每个第三流路13的板10,则第三流入口131和第三流出口132形成在角部的对角位置处,并且在这些对角位置处,T/M油的流动方向F13的主线与Eng油的流动方向F14的主线在平面图中观察时交叉。例如,在如图9所示的成矩形形状的板10中,如果第四流入口141和第四流出口142形成在板10的四个角部的任何对角位置处,则第三流入口131和第三流出口132形成在如在平面图中观察的不与第四流入口141和第四流出口142重叠的四个角部的对角位置处。

以此方式,在热交换器1中,Eng油的流动方向F14的主线与T/M油的流动方向F13的主线交叉,使得在第四流路14和第三流路13之间,Eng油流动的方向和T/M油流动的方向两者处于彼此相对对向流;因此,能够将通过板10分隔开的流体之间的温度差维持为比并行流的情况更大,因此有效地使Eng油与T/M油热交换。

对于热交换器1内的各流路的面积,如果在平面图中观察热交换器1,则能够取决于每个流体中要求的热交换量来优化每层中各流路的宽度L1至L4,如例如在图11中所示。例如,如在这些图中所示,如果每层中各流路的宽度L1至L4设定为相互相等(L1=L2=L3=L4),则能够将热交换器1构造成在平面图中观察时的正方形,因此促进了热交换器1到车辆的可安装性的提高。

热交换器1的具体构造,即板10的形状和堆叠方法不限制于具体构造,并且板10的形状和堆叠方法可合适地限定以提供各流路的布置;并且其示例可包括利用盘形板的情况。

在此情况中,以下三个类型的板可用作板10:分隔了各第一流路11、各第四流路14和各第五流路15的大盘形板;分隔了各第二流路12和各第三流路13的小盘形板;和用作最上方覆盖构件的平板,并且这些板组合(堆叠)以形成各流路。例如可使用由例如铝的金属制成的管作为第一连通通路16和第二连通通路17。“盘形”在此指示其中将平面形成为凹入的形状,在凹入部上方形成开口,并且存在底表面和侧表面。将粘合剂涂布在板10之间,并且使这些板10受到热处理等,以整体地结合到热交换器1。

在具有前述构造的热交换器1内,考虑到相对于Eng油和T/M油的油温的每个变化的损失变化来布置各流路,因此优化了Eng冷却剂、Eng油和T/M油的各热交换量;因此,能够降低发动机和变速器的损失且提高整个动力系的燃料效率。

在如JP 2013-113578 A中所建议的热交换器中,Eng油流过的每个流路、Eng冷却剂流过的每个流路和T/M油流过的每个流路以此次序堆叠;因此要求至少三层来执行在三个类型的流体之中的热交换。相反,在根据本发明的热交换器1中,Eng冷却剂流过的每个第一流路11、Eng油流过的每个第二流路12和T/M油流过的每个第三流路13布置在相同的层中,并且Eng油流过的每个第四流路14和T/M油流过的每个第五流路15布置在相同的层中;因此能够在三个类型的流体之中在至少两层中执行热交换。因此,与如在JP 2013-113578 A中公开的热交换器相比,在热交换器1中,能够减少用于形成各流体的流路的板10的数目,因此减少热交换器1的层,并且将热交换器1构造成紧凑的。

在如在JP 2013-113578 A中建议的热交换器中,因为热交换同时在Eng冷却剂、Eng油和T/M油之中执行,所以这些流体的各热交换量可能降低,这导致燃料效率的劣化。特别地,因为每个流体在每层中平行地流动,所以每个流体在每层中的流速变得降低,且因此每个流体的热交换量变小。特别地,因为每个流体在每个层中并行的流动,所以在每个层中的每个流体的流量变得降低,进而每个流体的热交换量变小。特别地,T/M油具有比Eng冷却剂和Eng油的流量更低的流量;因此,在现有技术的热交换器中,可能不能满足要求的热交换量。即使流路设计为满足在具有最小流量的T/M油中要求的热交换量,在现有技术的热交换器的情况下,除了T/M油以外的流体流过的各流路根据T/M油流过的流路的尺寸增加而必然地变大,这导致整个热交换器的尺寸的增加。相反,热交换器1构造成使得各流路布置为满足T/M油中要求的热交换量;因此,能够抑制整个热交换器的尺寸的增加。

在如在JP 2013-113578 A中建议的热交换器中,不能够将各流体的所有流动方向布置为处于彼此相对对向流,使得流体中的一些的流动方向成为并行流。相反,在如图2所示的热交换器1中,每个第五流路15布置在每个第一流路11中的Eng冷却剂的流动方向F11的上游,每个第四流路14布置在每个第一流路11中的Eng冷却剂的流动方向F11的下游,每个第三流路13布置在每个第四流路14中的Eng油的流动方向F14的上游,每个第一流路11布置在每个第四流路14中的Eng油的流动方向F14的下游,每个第二流路12布置在每个第五流路15中的T/M油的流动方向F15的上游,并且每个第一流路11布置在每个第五流路15中的T/M油的流动方向F15的下游,因此将各流体的所有流动方向布置为处于彼此相对对向流。因此,与其中流路中的一些布置为并行流的热交换器相比,在热交换器1中,各流体能够更有效地相互热交换。

在如在JP 2013-113578 A中建议的常规的热交换器中,构成每个流路的板的数目相同;因此,不能将每个流体的热交换量设定为最优值,这导致热交换量的欠缺或过量。相反,热交换器1能够通过合适地布置每个流路的位置来将每个流体的热交换量设定为最优值。

将在下文中描述热交换器的布置位置。优选地将热交换器1布置在车辆内的Eng冷却剂的流量更大所在的位置处,并且热交换器1可布置在散热器通路内,例如在图12中示出。在此图中,分别图示了车辆内的发动机的气缸体2、气缸盖3、节气门体4、加热器5、散热器6和恒温器7。在此图中,在每两个相邻的部件元件之间图示的每个箭头指示了每个流体(Eng冷却剂、Eng油、T/M油)流过的通路。“Eng冷却剂的流量更大”指示了具有例如不少于6L/min的平均流量的Eng冷却剂的情况。

如在图12中所示,热交换器布置在散热器6的入口附近以向热交换器1供给更多的Eng冷却剂,因此提高每个流体的热交换量。在将热交换器1布置在如图12所示的位置处的情况中,恒温器7在完成发动机暖机前处于关闭状态,这意味着Eng冷却剂不被足够地加热,并且因此热交换器1不被供给以Eng冷却剂,且在各流体之中不执行热交换。另一方面,在完成发动机暖机之后,这意味着如果Eng冷却剂被足够地加热,则恒温器7被打开以向热交换器1供给以Eng冷却剂,并且因此在各流体之中执行热交换。相应地,如果热交换器1布置在如图12所示的位置处,在完成发动机暖机前和完成后能够自动进行在各流体之中不执行热交换和执行热交换之间的切换。

通常,在完成发动机暖机前,优选的是鉴于燃料效率的提高而优先地升高Eng冷却剂的温度;因此,如图12所示,热交换器1可布置在散热器6的入口的附近,以提高燃料效率。

除以上位置外,热交换器1可布置在气缸盖3后方紧接的位置处,如通过图12的附图标记A所指示。Eng冷却剂的流量在此位置处也足够大以提高每个流体的热交换量。在此情况中,第二流入口121和第二流出口122可例如直接安装到气缸盖3。

如上所述,热交换器的实施例已特别地解释,并且本发明的精神不限制于以上描述,而是在权利要求的精神和范围内广义地解释。不用说,基于说明书做出的各种改变和修改和其它可包括在本发明的精神内。

例如,在如上所述的图1和图2中,已解释了具有通过将三流路布置层21和双流路布置层22在板10的堆叠方向上交替布置而构造的总计十二层的热交换器1,但热交换器1的层数可为十二或更多,或十二或更少,只要三流路布置层21和双流路布置层22交替地布置即可。

再多了解一些
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