具有用于热交换器的冷却和加热模式的动力传动系冷却系统的制作方法
【专利摘要】冷却系统具有发动机热交换器，与发动机中的发动机油热连通。变速器热交换器与在变速器中的变速器油热连通。泵具有泵入口和泵出口。阀组件与泵出口流体连通，且具有第一位置和第二位置，其通过多个冷却剂流动通道至少部分地建立不同冷却剂流动模式。阀组件具有接收冷却剂的第一入口，冷却剂从泵出口流动至发动机入口，然后通过发动机到达发动机出口。阀组件具有接收冷却剂的第二入口，冷却剂从泵出口流动并旁通发动机。阀组件具有单个出口，其引导冷却剂流至发动机热交换器和变速器热交换器中的至少一个。
【专利说明】具有用于热交换器的冷却和加热模式的动力传动系冷却系统
【技术领域】
[0001]本教导大致包括用于车辆动力传动系的冷却系统。
【背景技术】
[0002]在车辆动力传动系中，发动机和变速器的操作温度通常部分地通过冷却系统管理，该冷却系统具有循环的冷却剂。发动机热交换器在发动机油和冷却剂之间建立热连通。变速器热交换器在变速器流体和冷却剂之间建立热连通。至热交换器的冷却剂流通常经过相同的路径，无论是在冷却模式或加热模式中。热交换器必须尺寸足以执行冷却和加热任务。
【发明内容】
[0003]提供了用于车辆动力传动系的冷却系统，其利用一个或多个阀控制至热交换器的冷却剂流的源。这使得相对温热的冷却剂被用于流体加热，相对冷的冷却剂被用于冷却。当冷却剂流源以该方式被选择时，热交换器可更高效地执行分开的加热和冷却任务，潜在地减小摩擦损失和增加燃料效率。另外，由于热交换器更高效，如果相同冷却剂流动路径用于加热和冷却二者，则它们可具有相对更小的尺寸，由此实现与总体质量减小相关联的燃料经济益处。
[0004]具体地，提供一种用于动力传动系的冷却系统，动力传动系具有发动机和由发动机驱动的变速器。冷却系统具有发动机热交换器，与发动机中的发动机油热连通。变速器热交换器与变速器中的变速器油热连通。泵具有泵入口和泵出口。泵将冷却剂泵送通过多个冷却剂流动通道。阀组件与泵出口流体连通，且具有第一位置和第二位置，其通过冷却剂流动通道至少部分地建立不同冷却剂流动模式。
[0005]阀组件具有接收冷却剂的第一入口，冷却剂从泵出口流动至发动机入口，然后通过发动机到达发动机出口。阀组件还具有接收冷却剂的第二入口，冷却剂从泵出口流动并旁通发动机。阀组件具有仅单个出口，其引导冷却剂流至发动机热交换器和变速器热交换器中的至少一个，并回到泵入口。阀组件的第一位置将第一入口流体地连接至单个出口，且阻断第二入口，以建立第一冷却剂流动模式。阀组件的第二位置将第二入口流体地连接至单个出口，且阻断第一入口，以建立第二冷却剂流动模式。
[0006]由于流动至第一入口的冷却剂流动通过发动机，流动至第二入口的冷却剂旁通发动机，当阀组件在第一位置时建立加热模式，当阀组件在第二位置时建立冷却模式。阀组件可操作为，响应第一预定操作条件从第一位置移动到第二位置。例如，第一预定操作条件可以是预定的冷却剂温度，系统在该温度时可从加热模式切换到冷却模式。
[0007]在本教导的一个方面中，阀组件是第一阀组件，其控制至发动机热交换器的冷却剂流，构造为以类似的方式运行的第二阀组件控制至变速器热交换器的冷却剂流。与第一预定操作条件不同的第二预定操作条件可导致第二阀组件移动到第二位置。以该方式，使发动机热交换器从加热模式改变到冷却模式的条件可与使变速器热交换器从加热模式改变到冷却模式的条件不同。发动机和变速器的加热和冷却可由此单独优化。
[0008]阀组件的位置可被控制器和促动器控制。替换地，阀组件可以是机械阀组件，其自促动，诸如在一个入口处具有蜡马达恒温控制器、在另一入口处具有球阀的阀组件，该蜡马达恒温控制器被预定温度下的冷却剂促动。
[0009]本教导的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本教导的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是按照本发明的一个方面的具有冷却系统的动力传动系的第一实施例的示意性平面图；
[0011]图2是替换阀组件的局部横截面视图的示意图，其可用在图1或4的冷却系统中，阀组件显示为处于第一位置；
[0012]图3是图2的阀组件处于第二位置的局部横截面视图的示意图；
[0013]图4是按照本发明替换方面的具有冷却系统的动力传动系的第二实施例的示意性平面图。
【具体实施方式】
[0014]参考附图，其中在几幅图中相同的附图标记指向相同的构件，图1显示了车辆动力传动系10，其具有发动机12，发动机包括发动机缸体14和汽缸盖16。变速器18被发动机12驱动，为车轮(未示出)提供动力。发动机12可以是火花点火或燃烧点火内燃机。变速器18可以是任何适当类型的变速器，包括自动变速器、连续可变变速器或手动变速器。
[0015]动力传动系10具有冷却系统20，其具有多个冷却剂流动通道A、B、C、D、E、F、G、H、
1、J、K、L、Μ、N、O、P、Q和R，其容纳经由泵21移动通过通道的冷却剂。具体地，当泵21被供电时，冷却剂从通道Q被泵送到泵入口 23，通过泵21至泵出口 25，然后到通道Α。泵21可被发动机12驱动，或可被单独供电。冷却剂通过其余通道的路径取决于发动机恒温控制阀34和阀组件50、60的位置，如在此所讨论的。
[0016]冷却系统20构造为使发动机12和变速器适当地加温或冷却，用于改变车辆操作条件，如在此所述的。冷却系统20包括发动机热交换器22，其经由发动机油和冷却剂之间的热交换冷却或加热容纳在发动机12内的发动机油。发动机油可经由发动机油通道24Α、24Β在发动机槽24和热交换器22之间引导。替换地，发动机油可从发动机缸体14中的通道引导到热交换器22，或从发动机12的另一部分。冷却剂从通道K到通道O流动通过热交换器22。
[0017]冷却系统20还包括变速器热交换器26，其经由变速器油和冷却剂之间的热交换冷却或加热容纳在变速器18内的变速器油。变速器油在变速器18和交换器26之间经由变速器油通道18Α、18Β引导，制冷剂从通道M至通道N流动通过热交换器26。
[0018]冷却系统20包括散热器28，其具有冷却剂入口 30和冷却剂出口 32。冷却剂从冷却剂入口 30流动通过散热器28到冷却剂出口 32，散热器28构造为，当空气在散热器28中的导管(未示出)上涌入时，导致冷却剂的对流冷却。发动机恒温控制阀34控制冷却剂是否流动通过散热器28。在所示的关闭位置中，恒温控制阀34防止冷却剂从散热器出口流动32到冷却系统20的其余部分。在打开位置中，恒温控制阀36将打开，以允许从通道P到通道Q的流动，由此使得流从通道G流动到冷却剂入口 30，通过散热器28到冷却剂出口32并至通道P。发动机恒温控制阀34可构造为，当流入到泵21的冷却剂的温度达到预定温度时打开，该预定温度表示需要额外的冷却。
[0019]冷却系统20具有乘客舱加热器38，其具有冷却剂入口 40和冷却剂出口 42。流动通过加热器38的冷却剂经历与车辆乘客舱内的空气的热交换，以为空气加温。
[0020]冷却系统20具有第一阀组件50，其具有形成第一入口 52、第二入口 54和单个出口 5的壳体51。第一阀50具有内部阀构件58，其选择性地可从以实线显示的第一位置移动到虚线显示的第二位置58A。当阀构件58处于第一位置时，冷却剂从第一入口 52流动到单个出口 56，但不能从第二入口 54流动到单个出口 56。当阀构件58处于第二位置58A时，冷却剂可从第二入口 54流动到单个出口 56，但不能从第一入口 52流动到单个出口 56。
[0021]在所示实施例中，第一阀组件50在控制器Cl的控制下被促动器Al移动。控制器Cl从传感器(未示出)接收传感器信号，其表示第一预定操作条件正发生。控制器Cl则发送激活信号或其他激活输入给促动器Al，以使得促动器Al将阀构件58从第一位置移动到第二位置58A。控制器Cl和促动器Al可利用阀构件58的电、气压、液压或机电控制。
[0022]冷却系统22具有第二阀组件60，其具有形成入口 62、入口 64和单个出口 66的壳体61。入口 62可称为第一入口，入口 64可称为第二入口，或为了与阀组件50的入口 50、54区分，可分别称为第三入口，和第四入口。第二阀组件60具有内部阀构件68，其选择性地可从以实线显示的第一位置移动到虚线显示的第二位置68A。为了与第一阀组件50区分，阀构件68的第一位置可称为第三位置，阀构件68的第二位置68A可称为第四位置。当阀构件68处于第一位置时，冷却剂从第一入口 62流动到单个出口 66，但不能从第二入口 64流动到单个出口 66。当阀构件68处于第二位置68A时，冷却剂从第二入口 64流动到单个出口 66，但不能流动通过第一入口 62。
[0023]在所示实施例中，第二阀组件60在控制器Cl的控制下被促动器A2移动。控制器Cl从传感器(未示出)接收传感器信号，其表示第二预定操作条件正发生。控制器Cl则发送激活信号或其他激活输入给促动器A2，以使得促动器A2将阀构件68从第一位置移动到第二位置68A。控制器Cl和促动器Al可利用阀构件68的电、气压、液压或机电控制。
[0024]当第一阀组件50处于第一位置(即，阀构件58处于第一位置)时，导致通过冷却系统20的第一冷却剂流动模式，冷却剂流动通过第一路径。第一路径包括冷却剂流从泵出口 25、通过通道A、B、C、D、E、F和J到第一入口 52。通道C和D分别是发动机缸体14和汽缸盖16的内部铸造通道。冷却剂从发动机入口 67流动通过通道C和D到发动机出口 69。通过将冷却剂引导通过发动机缸体14和汽缸盖16，冷却剂在流动通过发动机热交换器22之前被发动机12加温。
[0025]替换地，如果第一阀组件50处于第二位置58A，导致通过冷却系统20的第二冷却剂流动模式，冷却剂流动通过第二路径。第二路径包括冷却剂流从泵出口 25、通过通道A、H和I到第二入口 54，旁通发动机12中的内部通道C和D。由此冷却剂在流动通过发动机热交换器22之前没有被发动机12加温。
[0026]当第二阀组件60处于第一位置时，导致通过冷却系统20的另一冷却剂流动模式，冷却剂流动通过第三路径。该冷却剂流动模式可称为第三冷却剂流动模式。第三路径包括冷却剂流从泵出口 25、通过通道A、B、C、D、E、F和J到第一入口 62。通过将冷却剂引导通过发动机缸体14和汽缸盖16，冷却剂在流动通过变速器热交换器26之前被发动机12加温。
[0027]替换地，如果第二阀组件60处于第二位置68A，导致通过冷却系统20的不同的冷却剂流动模式，冷却剂流动通过另一路径。该冷却剂流动模式可称为第四冷却剂流动模式。冷却剂将从泵出口 25流动通过通道A、H和I至第二入口 64，旁通发动机12中的内部通道C和D。由此冷却剂在流动通过热交换器26之前没有被发动机12加温。
[0028]通道F中的冷却剂的一部分将流动通过乘客舱加热器38，且通过通道L和R流动回到泵21。流动通过通道L的任何冷却剂以及在离开变速器热交换器26之后流动通过通道N的冷却剂，与在离开发动机热交换器22之后流动通过通道O的冷却剂在通道R处汇聚，并流动通过发动机恒温控制器34回到泵入口 23。如果发动机恒温控制器34打开，通过通道E流出发动机12的一部分冷却剂将被分为通过通道G、通过散热器28并通过通道P和Q回到泵21。
[0029]控制器Cl被构造为执行被存储的算法，其响应不同预定的操作条件激活促动器Al和A2，以当操作条件表示需要流体加热时，通过将已经流动通过发动机12的相对温热的冷却剂引导到热交换器22、26中的一个或两个，确保发动机12和变速器18的足够加热。将变速器流体和发动机油保持在期望温度可减小由通过不温热的相对粘性的流体或油阻碍旋转部件而导致的摩擦损失。相应地，第一阀组件50保持在第一位置，直到获得第一预定操作条件，诸如在发动机出口 69处离开发动机12的冷却剂的预定温度，如由温度传感器(未示出)确定。在该点，控制器Cl导致促动器Al将阀构件58移动到第二位置58A，建立冷却模式，其中，相对较冷的冷却剂替代地被引导到发动机热交换器22以帮助冷却发动机油，或将其保持在理想范围内。
[0030]类似地，控制器Cl可将第二阀组件60保持在第一位置中，直到变速器流体温度达到预定的温度，其可以与发动机油的相同或不同的，第一阀组件50在该温度处被移动。该预定的温度被称为第二预定操作条件。一旦达到变速器流体温度，控制器Cl导致促动器A2将阀构件68移动到第二位置68A，以开始变速器流体的冷却或将其保持在理想范围内。
[0031]阀组件50从第一位置到第二位置的移动，或阀组件60从第一位置到第二位置的移动，通过改变冷却剂进入相应的热交换器22或26的路径而有效地允许控制器Cl选择冷却剂源。通过控制冷却剂源，与对于冷却剂仅单个流动路径可用的冷却系统相比，发动机热交换器22和变速器热交换器26可以具有减小的尺寸。
[0032]控制器Cl可以构造为，如果操作条件使得应该继续发动机12的加热模式，则激活促动器Al，以将阀构件58移动回到第一位置。类似地，控制器Cl可以构造为，如果操作条件使得应该继续变速器18的加热模式，则激活促动器A2，以将阀构件68移动回到第一位置。
[0033]图2和3示出机械阀组件150，其可代替图1的冷却系统20中的第一阀组件50使用。另一复制的机械阀组件150也可代替图1的冷却系统20中的第二阀组件60使用。阀组件150具有与阀组件50相同的第一入口 52、第二入口 54和单个出口 56，它们定位在当阀50被使用时冷却系统20中的相同位置处。复制的阀组件150可还替代阀组件60，在图2和3中显示的入口 52、54和单个出口 56替代入口 62、64和单个出口 66。
[0034]阀组件150是机械阀组件，其利用冷却剂的温度建立第一或第二冷却流体模式。相应地，不需要控制器和促动器。具体地，阀组件150包括形成第一入口 52、第二入口 54和单个出口 5的壳体151。球阀158构造为支撑在壳体151内，以选择性地阻断来自第一入口52的流。第一蜡马达恒温控制器157定位在第二入口 54处，且构造为当从泵出口 25流动且旁通发动机12的冷却剂的温度低于第一预定温度时，关闭第二入口 54。第一蜡马达恒温控制器157在图2中显示为关闭第二入口 54。第一蜡马达恒温控制器157构造为，当从泵出口 25流动且旁通发动机12的冷却剂的温度高于第一预定温度时，打开第二入口 54，如图3所示，允许冷却剂从第二入口 54通过壳体151流动至单个出口 56，如图3中的箭头171所示。
[0035]球阀158和壳体151被构造为使得，当第一蜡马达恒温控制器157阻断来自第二入口 54的流时，球阀158不阻断第一入口 52 ;当第一蜡马达恒温控制器157不阻断来自第二入口 54的流时，阻断第一入口 52。S卩，来自在第二入口 54处进入的冷却剂的高压使球阀158移位至图3的位置，以阻断来自第一入口 52的流。壳体151具有内部引导壁159，其将球阀158保持在图2的未阻断位置，和图3的阻断位置中。引导壁159和球阀158可称为“球在笼中”阀。
[0036]阀组件150具有定位在第一入口 52处的可选的第二蜡马达恒温控制器161。第二蜡马达恒温控制器161在图2和3中均示出为处于打开位置。第二蜡马达恒温控制器161的关闭位置在图2中以虚线在161A中示出。第二蜡马达恒温控制器161构造为，为当从泵出口 25流动通过发动机12的冷却剂的温度低于第二预定温度时，关闭第一入口 52 ( S卩，处于位置161A)。这确保经由发动机热交换器22的发动机油的加热直到冷却剂温度至少是第二预定温度时才开始。一旦冷却剂温度达到第二预定温度，第二蜡马达恒温控制器161移动到打开位置。冷却剂随后从第一入口 52流动通过壳体至单个出口 56，如图2中的箭头170所示。
[0037]在图3的冷却模式中从第二入口 54流动至单个出口 56的冷却剂将比在图2的加热模式中从第一入口 52流动至单个出口 56的冷却剂更冷。触发第一蜡马达恒温控制器157的打开的第一预定温度可大于第二预定温度。这确保加热模式直到达到泵21外的期望冷却剂温度时发生，在该点，冷却模式将发生。
[0038]图4示出具有冷却系统220的动力传动系210的另一实施例。动力传动系210和冷却系统220具有许多与图1的动力传动系10和冷却系统20相同的部件，如由相同附图标记所指示的。在冷却系统220中，通道K和M由单个通道R替代，第二阀组件60被消除，从而阀组件50控制至变速器热交换器26和发动机热交换器22 二者的冷却剂流。控制器C2控制单个促动器A3，以将阀构件58从所示的第一位置移动到虚线所示的第二位置58A。在该实施例中，阀构件58被促动器A3移动的第一预定操作条件确定两个热交换器22、26的从加热模式至冷却模式的切换。
[0039]尽管已经对执行本教导的许多方面的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实践本教导的许多替换方面。
【权利要求】
1.一种用于动力传动系的冷却系统；其中，动力传动系具有发动机和由发动机驱动的变速器，冷却系统包括: 发动机热交换器，与发动机中的发动机油热连通； 变速器热交换器，与在变速器中的变速器流体热连通； 泵，具有泵入口和泵出口 ； 多个冷却剂流动通道，冷却剂通过泵被泵送通过它们； 阀组件，与泵出口流体连通，且具有第一位置和第二位置，其通过冷却剂流动通道至少部分地建立不同冷却剂流动模式；其中，阀组件具有: 接收冷却剂的第一入口，冷却剂从泵出口流动至发动机入口，然后通过发动机到达发动机出口 ； 接收冷却剂的第二入口，冷却剂从泵出口流动并旁通发动机；和单个出口，其引导冷却剂流至发动机热交换器和变速器热交换器中的至少一个，并随后回到泵入口 ；且 其中，阀组件的第一位置将第一入口流体地连接至单个出口，且阻断来自第二入口的流，以建立所述冷却剂流动模式的第一冷却剂流动模式；其中，阀组件的第二位置将第二入口流体地连接至单个出口，且阻断来自第一入口的流，以建立所述冷却剂流动模式的第二冷却剂流动模式；且 其中，阀组件可操作为，响应第一预定操作条件从第一位置移动到第二位置。
2.如权利要求1所述的冷却系统，其中，单个出口将冷却剂流引导至发动机热交换器和变速器热交换器二者。
3.如权利要求1所述的冷却系统，还包括: 控制器； 促动器，操作地连接至控制器和阀组件；且 其中，控制器构造为，在确定第一预定操作条件时，导致促动器将阀组件从第一位置移动到第二位置。
4.如权利要求1所述的冷却系统，其中，阀组件是机械阀组件，其包括: 壳体，形成第一入口、第二入口和单个出口 ； 球阀，构造为支撑在壳体内，以选择性地阻断第一入口 ； 蜡马达恒温控制器，定位在第二入口处，且构造为，当从泵出口流动且旁通发动机的冷却剂的温度低于第一预定温度时，阻断来自第二入口的流，当从泵出口流动且旁通发动机的冷却剂的温度高于第一预定温度时，不阻断来自第二入口的流;和 其中，球阀和壳体构造为使得，当蜡马达恒温控制器关闭第二入口时，球阀不阻断来自第一入口的流，当蜡马达恒温控制器打开第二入口时，阻断来自第一入口的流。
5.如权利要求4所述的冷却系统，其中，所述蜡马达恒温控制器是第一蜡马达恒温控制器，且冷却系统还包括: 第二蜡马达恒温控制器，定位在第一入口处，且构造为，当从泵出口流动通过发动机的冷却剂的温度低于第二预定温度时，阻断来自第一入口的流，当从泵出口流动通过发动机的冷却剂的温度高于第二预定温度时，不阻断来自第一入口的流。
6.如权利要求1所述的冷却系统，其中，阀组件是第一阀组件，第一阀组件的单个出口是第一单个出口，该第一单个出口将流体引导到发动机热交换器，且不引导至变速器热交换器，且冷却系统还包括: 第二阀组件，与泵出口流体连通，且具有第一位置和第二位置，其通过冷却剂流动通道至少部分地建立不同冷却剂流动模式；其中，第二阀组件具有: 接收冷却剂的第三入口，冷却剂从泵出口流动至发动机入口，然后通过发动机到达发动机出口 ； 接收冷却剂的第四入口，冷却剂从泵出口流动并旁通发动机；和第二单个出口，其引导冷却剂流至变速器热交换器，而不引导至发动机热交换器，然后回到泵入口； 其中，第二阀组件的第一位置将第三入口流体地连接至第二单个出口，且阻断来自第四入口的流，以建立所述冷却剂流动模式的第三冷却剂流动模式；其中，第二阀组件的第二位置将第四入口流体地连接至第二单个出口，且阻断来自第三入口的流，以建立所述冷却剂流动模式的第四冷却剂流动模式；且 其中，第二阀组件可操作为，响应第二预定操作条件从第一位置移动到第二位置。
7.如权利要求6所述的冷却系统，还包括: 第二促动器，操作性地连接至第二阀组件和控制器；且 其中，控制器构造为，在确定第二预定操作条件时，导致第二促动器将第二阀组件从第一位置移动到第二位置。
8.如权利要求6所述的冷却系统，其中，第二阀组件是机械阀组件，其具有形成第三入口、第四入口和第二单个出口的壳体，且包括: 球阀，构造为支撑在壳体内，以选择性地阻断第三入口 ； 蜡马达恒温控制器，定位在第四入口处，且构造为，当从泵出口流动且旁通发动机的冷却剂的温度低于第三预定温度时，阻断来自第四入口的流，当从泵出口流动且旁通发动机的冷却剂的温度高于第三预定温度时，不阻断来自第四入口的流；且 其中，球阀和壳体构造为使得，当蜡马达恒温控制器关闭第四入口时，球阀不阻断来自第三入口的流，当蜡马达恒温控制器打开第四入口时，球阀阻断来自第三入口的流。
9.如权利要求8所述的冷却系统，其中，所述蜡马达恒温控制器是第一蜡马达恒温控制器，且冷却系统还包括: 第二蜡马达恒温控制器，定位在第三入口处，且被构造为，当从泵出口流动至发动机入口然后通过发动机到发动机出口的冷却剂的温度小于第四预定温度时，阻断来自第三入口的流，当从泵出口流动通过发动机的冷却剂的温度大于第四预定温度时，不阻断来自第三入口的流。
10.一种动力传动系，包括: 发动机； 发动机热交换器，与发动机中的发动机油热连通； 变速器，由发动机驱动； 变速器热交换器，与变速器中的变速器油热连通； 泵，具有泵入口和泵出口 ； 多个冷却剂流动通道，操作性地连接泵、发动机、发动机热交换器和变速器热交换器，冷却剂经由泵流动通过所述冷却剂流动通道； 阀组件，构造为允许冷却剂从泵出口流动通过冷却剂流动通道经由第一路径和经由第二路径至变速器热交换器和发动机热交换器中的至少一个，该第一路经是在阀组件处于第一位置时，第二路径是阀组件处于第二位置时；其中，第一路径从泵出口至发动机入口然后通过发动机到发动机出口，第二路径旁通发动机。
【文档编号】F01P7/14GK104210351SQ201410238920
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2013年5月30日
【发明者】D.B.格拉斯福德 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司