专利名称：加热齿轮箱中的油的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于加热齿轮箱中的油 的装置。
背景技术：
当由发动机驱动的车辆在熄火一段时间后启动时，齿轮箱中的油 的温度与周围环境温度基本上相同。当周围环境处于低温时，齿轮箱中 的油或多或少处于粘稠状态。在车辆冷启动过程中，油的粘稠性使得驱 动齿轮箱的部件消耗大量额外的能量。油的粘稠性也意味着在啮合齿轮 箱中的不同齿轮时需要更大的力。齿轮箱中的油主要由摩擦热量加热， 摩擦热量由齿轮箱中的部件执行其机械功能产生。这样的加热不是特别 有效，所以在冷启动后需要相对较长的时间使得齿轮箱中的油达到其工 作温度。因此，在车辆冷启动后，必须在相对较长的时间内为齿轮箱的 部件提供额外的驱动功率直到齿轮箱中的油达到要求的温度和粘稠性。 部分因为此原因，在冷启动阶段消耗大量额外的燃料。
DE4431351涉及一种在车辆的冷态启动期间加热内燃机和齿轮箱 中的油的装置。此装置包括具有循环介质的管道系统。热源在循环介质 循环通过内燃机和/或通过换热器之前向循环介质提供热量，其中在换 热器中它加热齿轮箱的油。所述的循环介质可以采用现有的冷却内燃机 的冷却系统的冷却剂的形式。加热循环介质的热源在这里不做详细地说 明。需要注意的唯一一点是热源有利地使用潜热能来加热循环介质。
发明内容
本发明的目的是提供一种在冷启动期间降低内燃机的燃料消耗的装置。
4目的通过前面提到的类型的装置达到，其由权利要求1的特征部 分描述的特征表征。在车辆的冷启动期间，机油通过内燃机的燃烧过程 产生的热量相对快速地被加热。因此可以使用机油加热齿轮箱中的油。 通过这样的加热，齿轮箱中的油可以经历几乎与机油同样快的加热。在 齿轮箱中的油温度太低和太粘稠的情况下冷启动阶段的长度可以被显 著地减少。由于油的粘稠性引起的燃料消耗增加在缩短的时间段发生。 在具有上面描述的装置的车辆冷启动期间额外数量的燃料消耗将显著 低于传统情况下。用于加热齿轮箱中的油的热量将间接地从内燃机燃烧 过程中产生的热量得到。此车内的热量只要内燃机启动就可以得到，所 以不需要储存能量或由外部供应能量来用于齿轮箱中油的加热。结果是 不需要额外的用于加热齿轮箱中的油的能量的成本。
根据本发明的实施例，第一管道系统包括进口孔，其设置为可以 接收来自内燃机的油盘的机油。内燃机中的机油通常存储在油盘中。己 经冷却和润滑内燃机的热的油积聚在油盘中。因此，在内燃机启动之后， 油盘中的油相对快速地获得升高的温度。因此，使用油盘中的机油加热 齿轮箱中的油是有利的。第一管道系统有利地包括泵形式的流动装置。 泵可以用于在内燃机启动之后几乎立即启动或者一旦油盘中的机油和 齿轮箱中的油之间的特定的温度差值出现时立即启动。
根据本发明的另一实施例，第一管道系统包括进口孔，其设置为 可以接收来自油管道的机油，油管道位于内燃机的现有油泵的下游。在 那个位置的油由油泵增压。因此，内燃机的现有油泵可以用于使机油循 环通过第一管道系统。第一管道系统有利地包括阀形式的流动装置。事 实上是在这种情况下高于大气压力的机油可以在通向第一管道系统的 入口孔处得到，并且阀可以用来控制机油流动通过第一管道系统。阀至 少可以设置为打开位置和关闭位置。
根据本发明的另一实施例，第二管道系统包括进口孔，其设置为 可以接收来自齿轮箱的油盘的机油。齿轮箱通常具有位于其底面的油盘 以接收和收集油。因此，将油从油盘引导至第二管道系统相对容易。第 二管道系统有利地包括泵形式的流动装置。泵可以用于在内燃机启动之 后几乎立即启动或者在油盘中的机油的温度比齿轮箱中的油达到适当根据本发明的另一优选实施例，第二管道系统包括进口孔，其设 置为可以接收来自油管道的机油，油管道位于齿轮箱中的现有油泵的下 游。在此位置的油由油泵增压。因此，齿轮箱中的现有油泵可以用于使 油循环通过第二管道系统。第二管道系统有利地包括阀形式的流动装 置。事实上是在这种情况下高于大气压力的油可以在通向第二管道系统 的入口孔处得到，并可以使用相对简单的阀，该阀可设置在打开位置和 关闭位置之间，用来控制油流动通过第二管道系统。
根据本发明的另一优选实施例，所述控制装置包括温度传感器和 控制单元，其中温度传感器用于检测与齿轮箱中的油温度相关的温度，
控制单元用于接收所述温度传感器的关于齿轮箱中的油温度信息，并至 少在特定情况下启动第一管道系统中的所述流动装置和第二管道系统 中的所述流动装置，特定情况是指齿轮箱中的油温度相对于要求的温度 过低。如果控制单元发现相对于要求的温度，齿轮箱中的油温度过低， 其可以直接启动所述流动装置这样引导机油和来自齿轮箱的油通过换 热器。可替代地，控制单元也可以接收来自温度传感器的关于机油温度 的信息并且内燃机冷启动之后，仅当机油和齿轮箱中的油出现合适的温 度差时启动所述流动装置。
下面通过实施例并且参考附加的附图描述本发明的优选实施例，
其中
附图1示出了根据本发明的第一实施例的用于加热齿轮箱中的油
的装置；和
附图2示出了根据本发明的第二实施例的用于加热齿轮箱中的油 的装置。
具体实施例方式
附图1示意性地示出由内燃机2驱动的车辆1。车辆1可以是由内 燃机2驱动的重型车辆，其中内燃机是增压式柴油机。内燃机2可以通过循环机油以传统方式润滑和冷却。内燃机2包括示意性描述的在底面 的用于接收和收集油的油盘(oil pan) 3。油泵4用于从油盘3抽取油。 抽取的油由泵4推动经过油管5到达未示出的油滤清器，然后通过管道 将油引向发动机需要润滑的点。当油在内燃机中已经润滑了所述的点 时，其流回油盘3并聚集其中。在所述管道中，油由于内燃机中的燃烧 过程产生的热量变热。因此，油盘3中的油在内燃机2启动之后经历相 对较快的变热。
齿轮箱6布置为临近内燃机2。齿轮箱6通过循环油以传统的方式 润滑和冷却。齿轮箱6包括位于齿轮箱6底面的示意性描述的油盘7， 其用于接收和收集油。油泵8用于从油盘7抽取油。抽取的油由油泵8 推动经过管道9和多个其它管道，所述管道将油引向齿轮箱6需要润滑 的点。当油已经润滑了齿轮箱6中的所述点时，其流回油盘7并聚集其 中。油由于齿轮箱6中的活动部件产生的摩擦而变热。然而，这种变热 相对缓慢(modest)，所以油在内燃机启动之后在传统的齿轮箱中经历 相对较慢的变热。当齿轮箱6中的油处于低温时，其通常是粘稠的。在 车辆冷启动过程中，驱动齿轮箱的部件因此需要在油变热到要求的工作 温度并具有需要的粘稠度之前消耗大量额外的燃料。
附图1中的内燃机2和齿轮箱6具有用于减少车辆特别在冷启动 期间的燃料消耗的装置。装置包括用于使机油循环通过换热器12的第 一管道系统IO。第一管道系统IO包括由控制单元13启动的泵11。控 制单元13用于从温度传感器14接收关于齿轮箱6中的油温度的信息。 当泵11启动时，其通过第一管道系统10的入口孔10a将机油泵入换热 器12。入口孔10a这样设置使得其可以接收来自内燃机2的油盘3的 机油。当机油已经通过换热器12时，其通过管道系统10的出口孔10b 被引导回油盘3。此装置还包括第二管道系统15，用于使油从齿轮箱6 循环通过换热器12。第二管道系统15包括由控制单元13启动的泵16。 当泵16启动时，其通过第二管道系统15的入口孔15a将油从齿轮箱6 泵入换热器12。入口孔15a这样设置使得其可以接收来自齿轮箱6的 油盘7的机油。当油已经通过换热器12时，其通过管道系统15的出口 孔15b被引导回油盘7。当内燃机2启动时，控制单元13用于接收温度传感器14的关于 齿轮箱中的油温度的信息。如果油的温度低于基准值，控制单元13启 动泵11从而引导机油通过第一管道系统10并且因此通过换热器12。 基准值可对应于在运行过程中油应该达到的温度的温度范围内的较低 的可接受的值，该范围内可以发挥油的最优特性。控制单元13还启动 泵16这样引导来自齿轮箱6的油通过第二管道系统15并且因此通过换 热器12。内燃机2中的机油由于内燃机2中的燃烧过程产生的热量经 历相对较快的变热达到要求的工作温度。通过上面限定的装置，第一管 道系统10中的热的机油被所述换热器12用于加热在第二管道系统15 中循环的齿轮箱6中的油。在内燃机2启动之后，此热量传递为齿轮箱 6中的油提供与机油几乎一样迅速的加热。当温度传感器14显示齿轮 箱6中的油已经达到前述的基准温度时，控制单元13断开泵11， 16， 因此停止通过换热器12的油循环和通过机油加热齿轮箱6中的油。这 样的装置可以在内燃机冷启动之后使齿轮箱中的油相对较快地加热到 要求的温度。产生的结果是齿轮箱中的初始粘稠的油也可以相对较快地 获得要求的粘稠度。相对较快地加热齿轮箱中的油使得由齿轮箱6中的 油的粘稠度引起的高燃料消耗时间明显縮短。用于加热齿轮箱6中的油 的热量间接地从内燃机2的燃烧过程中得到。此热量通常是由内燃机的 冷却系统冷却的过剩热量。使用车辆中已经存在的此热量，这样不需要 提供外部热能用于加热齿轮箱中的油。
附图2描述的是装置的可替换的实施例。这种情况下包括使用第 一管道系统10，，第一管道系统IO，包括入口孔10a，，该入口孔布置为 其可以从位于内燃机2中的现有油泵4下游的管道5接收机油。因为在 此位置的机油在大气压力以上，这种情况下不需要单独的泵用于提供通 过第一管道系统IO，的机油流。代替地，这里的第一管道系统10'包括 可以设置在打幵位置和关闭位置的阀17。阀17由控制单元13控制。 这种情况包括使用第二管道系统15'，第二管道系统15'包括入口孔15' 该入口孔布置为其可以从位于齿轮箱6中的现有油泵8下游的管道9接 收油。因为在此位置的油压力大于大气压力，这种情况下不需要单独的 泵以提供通过第二管道系统15'的油流。代替地，这里第二管道系统15'包括可以设置在打开位置和关闭位置的阀18。阀18由控制单元13控 制。在这里布置温度传感器19以检测内燃机的油盘3中机油的温度。 控制单元13从温度传感器19接收关于机油温度的信息。
当内燃机2启动时，控制单元13从温度传感器14接收关于齿轮 箱6中的油温度信息和从温度传感器19接收关于内燃机2中的机油温 度的信息。控制单元13初始确定齿轮箱中的油温度是否低于基准值。 如果是这样的情况，控制单元比较机油的温度和齿轮箱中油的温度。当 得到预先确定的温度差值时，控制单元13打开阀门17这样引导机油通 过第一管道系统IO，并且因此通过换热器12。控制单元13也打开阀门 18这样引导来自齿轮箱6的油通过第二管道系统15'并且因此通过换热 器12。因此第一管道系统10'中的机油比第二管道系统15，中的油更热。 因此，第二管道系统15'中的油在换热器12中通过第一管道系统10'的 机油经历加热。通过第二管道系统15'的出口孔15b'引导第二管道系统 15'中的被加热的油回到齿轮箱6并且聚集在油盘7中。因此，齿轮箱6 中的油经历相对较快地加热到其基准温度。通过第一管道系统io'的出 口孔10b，，引导在第一管道系统IO，中循环并用于加热第二管道系统15， 中的油的机油到内燃机2的油盘3。当齿轮箱中的油达到基准温度时， 控制单元13关闭阀门17， 18，这样机油和齿轮箱油之间在换热器12 中的循环和热传递停止。
本发明不局限于上面描述的实施例，其可以在权利要求的范围内 自由进行变化。例如，附图1中的第一管道系统IO可以与附图1中描 述的第二管道系统15'—起使用。相应地，附图2中的第一管道系统10' 可以与附图1中描述的第二管道系统15—起使用。阀门17， 18可以采 用恒温阀(thermostatic valve)的形式，其本身可以检测各油温度并 且在预先确定的温度打开和关闭。
权利要求
1、一种用于加热齿轮箱(6)中的油的装置，所述齿轮箱设置在通过机油润滑和冷却的内燃机(2)附近，其特征在于该装置包括第一管道系统(10，10’)、第二管道系统(15，15’)、换热器(12)和控制装置(13，14)，其中第一管道系统具有流动装置(11，17)，用来使来自内燃机(2)的机油循环通过第一管道系统(10，10’)，第二管道系统具有流动装置(16，18)，用来使来自齿轮箱(6)的油循环通过第二管道系统(15，15’)，换热器(12)连接到第一管道系统(10，10’)和第二管道系统(15，15’)，从而可以在换热器(12)中在各个管道系统(10，10’，15，15’)中的油之间进行热交换，控制装置适于控制所述流动装置(11，16，17，18)，从而至少在齿轮箱(6)中的油的温度相对于所需要温度过低的一些情况下，所述油被循环通过它们相应的管道系统(10，10’，15，15’)和换热器(12)。
2、 如权利要求l所述的装置，其特征在于；第一管道系统(10) 包括入口孔(10a)，其设置为从内燃机(2)中的油盘(3)接收机油。
3、 如权利要求2所述的装置，其特征在于第一管道系统(10) 包括泵(11)形式的流动装置。
4、 如权利要求1所述的装置，其特征在于第一管道系统(IO') 包括入口孔(10a')，其设置为从内燃机(2)中现有油泵(4)下游的 油管(5)接收机油。
5、 如权利要求4所述的装置，其特征在于第一管道系统(10') 包括阔(17)形式的流动装置。
6、 如前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于第二管道系统(15)包括入口孔(10a)，其设置为从齿轮箱(6)中的油盘(3) 接收油。
7、 如权利要求6所述的装置，其特征在于第二管道系统(15) 包括泵(16)形式的流动装置。
8、 如上面权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于第 二管道系统(15，)包括入口孔(15a')，其设置为从齿轮箱(6)中现 有油泵(4)下游的油管(5)接收油。
9、 如权利要求8所述的装置，其特征在于第二管道系统(15') 包括阀(18)形式的流动装置。
10、 如前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于所述控 制装置包括温度传感器(14)和控制单元(13)，其中温度传感器(14) 适于检测与齿轮箱(6)中的油温度相关的温度，控制单元(13)适 于从所述温度传感器(14)接收关于齿轮箱(6)中的油温度的信息， 并且至少在齿轮箱(6)中的油温度相对于所需要温度过低的一些情 况下启动所述第一管道系统(10， 10，)中的所述流动装置(11， 17) 和第二管道系统(15， 15，)中的所述流动装置(16， 18)。
全文摘要
本发明涉及一种用于加热由内燃机(2)驱动的车辆(1)中的齿轮箱(6)中的油的装置。装置包括第一管道系统(10，10’)和第二管道系统(15，15’)，其中第一管道系统(10，10’)具有流动装置(11，17)，其可以将油从内燃机(2)循环通过换热器(12)，第二管道系统(15，15’)具有流动装置(16，18)，其可以将油从齿轮箱(6)循环通过换热器(12)。装置包括控制装置(13，14)，其在齿轮箱(6)中的油的温度相对于要求的温度过低的情况下用于控制所述的流动装置(11，16，17，18)，这样可以获得所述油穿过换热器(2)的流动。因此，在内燃机冷启动期间，内燃机中的机油可以用于加热齿轮箱(6)中的油。
文档编号F16H57/04GK101617103SQ200880003331
公开日2009年12月30日 申请日期2008年1月16日 优先权日2007年1月30日
发明者E·瑟德贝里, H·维克斯特伦, Z·卡多斯 申请人:斯堪尼亚有限公司