一种应用于自动变速箱的升温降温系统及其运行方法与流程

本发明涉及乘用车动力总成热管理技术领域，尤其涉及一种应用于自动变速箱的升温降温系统及其运行方法。

背景技术：

自动变速箱是由液力变矩器、齿轮、液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮的组合的方式来达到变速变矩。为了实现高质量的变速变矩，变速箱油的温度至关重要。

当发动机冷启动时，变速箱油温很低，油的粘度过高，变速箱的润滑效果很差；随着自动变速箱的运转，会有一定的功率损耗转化为热能，使得变速箱的油温升高。若油温达到一定程度，会导致润滑油的性能变化，粘度降低，老化变质加快，其中某些成分的碳化等，在负荷压力作用下，若润滑油膜遭到破坏，会失去润滑作用，使齿轮啮合齿面或者轴承表面损伤，造成设备故障，对变速箱的寿命影响很大。因此，控制变速箱的温度是保证变速箱持久可靠运行的必要条件。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本发明提供一种应用于自动变速箱的升温降温系统及其运行方法，使变速箱的油温快速升温并不过高，提高变速箱的可靠性。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本发明提供一种应用于自动变速箱的升温降温系统，包括温控换向阀、变速箱冷却器、热交换器及其管道，所述温控换向阀有一个进口和两个出口，所述热交换器有分别对应连通的两组进口和出口；所述温控换向阀的进口连接变速箱，温控换向阀的出口一连接变速箱冷却器的进口，温控换向阀的出口二连接热交换器的进口二，热交换器的出口二连接变速箱，热交换器的进口二也与变速箱冷却器的出口相连，热交换器的进口一和出口一均与发动机相连。

进一步的，变速箱散热液温低于设定温度一时，所述温控换向阀的进口与出口二连通，变速箱散热液温高于设定温度二时，所述温控换向阀的进口与出口一连通。

进一步的，包括两种流经回路：

所述温控换向阀的进口与出口二连通，变速箱散热液的流经顺序为：变速箱、温控换向阀、热交换器、变速箱，同时，发动机冷却液的流经顺序为：发动机、热交换器、发动机；

所述温控换向阀的进口与出口一连通，变速箱散热液的流经顺序为：变速箱、温控换向阀、变速箱冷却器、热交换器、变速箱，同时，发动机冷却液的流经顺序为：发动机、热交换器、发动机。

优选地，所述变速箱冷却器为风冷式冷却器，即油风冷器，安装在发动机舱的前方。

优选地，所述发动机采用的冷却液为冷却水，所述变速箱采用的散热液为散热油，所述热交换器为油-水热交换器。

优选地，变速箱散热液温低于设定温度一时，所述温控换向阀关闭，变速箱散热液温高于设定温度二时，所述温控换向阀打开。

优选地，所述设定温度一为70-78℃，所述设定温度二为80℃-90℃。

一种应用于自动变速箱及其匹配发动机的散热系统的运行方法，包括以下步骤：

s1、变速箱散热液温低于设定温度一时，所述系统进入步骤s2；变速箱散热液温高于设定温度二时，所述系统进入步骤s3；

s2、升温模式：所述温控换向阀的进口与出口二连通，变速箱散热液的流经顺序为：变速箱、温控换向阀、热交换器、变速箱，同时，发动机冷却液的流经顺序为：发动机、热交换器、发动机，发动机冷却液协助变速箱散热液升温；

s3、降温模式：所述温控换向阀的进口与出口一连通，变速箱散热液的流经顺序为：变速箱、温控换向阀、变速箱冷却器、热交换器、变速箱，同时，发动机冷却液的流经顺序为：发动机、热交换器、发动机，若变速箱液温高于发动机液温时，发动机冷却液协助变速箱散热液降温；若发动机液温高于变速箱液温时，变速箱散热液协助发动机冷却液降温。

进一步的，所述方法还包括：

变速箱散热液温高于设定温度一，低于设定温度二时，所述系统保留原工作模式，直到变速箱散热液温达到另一工作模式的临界温度。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

(1)本发明在变速箱散热液温度较高时，变速箱散热液经变速箱冷却器降温后在热交换器中与发动机冷却液进行热交换，将变速箱散热系统和发动机散热系统结合起来，互换热量，互相牵制，增大了动力总成整体的散热功率，加快了散热速度，同时也兼顾了发动机液温、变速箱液温的平衡，避免出现二者其中一个温度过高的情况，使变速器更加持久可靠；

(2)本发明通过温控换向阀使变速箱散热液温度较低时，不流经变速箱冷却器，与发动机冷却液在在热交换器中进行热量交换，使得变速箱升温速度更快，变速箱可靠性更佳，能量利用率更高，而升温速度更快导致变速箱散热液耗相对更小；

(3)本发明不仅解决了自动变速箱的散热，也解决了发动机在高负荷情况下散热功率不足情况下的散热，使变速箱液温、发动机液温都能保持在许用范围内，甚至是最佳温度范围；

(4)本发明的变速箱散热液与发动机冷却液在热交换器中直接进行热量交换，相对于导热部件传递热量的方法，热量损耗更少，能量利用率更高。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施例应用于自动变速箱的升温降温系统的结构示意图；

图2为本发明实施例应用于自动变速箱的升温降温系统的运行方法流程图；

图中：1：发动机；2：变速箱；3：温控换向阀；4：油风冷器；5：油-水热交换器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明公开了一种应用于自动变速箱的升温降温系统，如图1所示，包括温控换向阀3、变速箱冷却器、热交换器及其管道，温控换向阀3有一个进口和两个出口，热交换器有分别对应连通的两组进口和出口，温控换向阀3的进口连接变速箱2，温控换向阀3的出口一连接变速箱冷却器的进口，温控换向阀3的出口二连接热交换器的进口二，热交换器的出口二连接变速箱2，热交换器的进口二也与变速箱冷却器的出口相连，热交换器的进口一和出口一均与发动机1相连。温控换向阀3控制变速箱散热液有两种流向：

变速箱散热液温低于设定温度一时，所述温控换向阀3的进口与出口二连通，变速箱散热液的流经顺序为：变速箱2、温控换向阀3、热交换器、变速箱2，同时，发动机冷却液的流经顺序为：发动机1、热交换器、发动机1；所述设定温度一为70-78℃。

变速箱散热液温高于设定温度二时，所述温控换向阀3的进口与出口一连通，变速箱散热液的流经顺序为：变速箱2、温控换向阀3、变速箱冷却器、热交换器、变速箱2，同时，发动机冷却液的流经顺序为：发动机1、热交换器、发动机1；所述设定温度二为80℃-90℃。

以具体的实施例进一步说明，发动机1采用冷却水水冷，变速箱2采用散热油油冷，因此，热交换器为油-水热交换器5，油-水热交换器5的对应连通的两组进口和出口分别为变速箱油进、出口，发动机冷却水进、出口，发动机冷却水与变速箱散热油在此零件中进行热量交换，达到出水温度与出油温度基本相同的效果；

变速箱冷却器采用风冷式冷却器，即油风冷器4，安装在发动机舱的前方。通过车辆行驶产生的风速使高温变速箱油与空气进行热交换，车速越高，油风冷器4的冷却效果越好，油风冷器4的散热功率可因不同车型的散热需求试验确定，通常变速箱油流经油风冷器4后温度为50℃左右；

变速箱油温低于设定温度一时，所述温控换向阀3关闭，其进口与出口二连通；变速箱油温高于设定温度二时，所述温控换向阀3打开，其进口与出口一连通；所述设定温度一通常为77℃，设定温度二通常为83.5℃。

本系统的具体运行方法如图2所示，包括以下步骤：

s1、变速箱散热油温低于设定温度一77℃时，所述系统进入步骤s2；变速箱散热油温高于设定温度二83.5℃时，所述系统进入步骤s3；

s2、升温模式：所述温控换向阀3的进口与出口二连通，变速箱散热油流经顺序为：变速箱2、温控换向阀3、油-水热交换器5、变速箱2，同时，发动机冷却水流经顺序为：发动机1、油-水热交换器5、发动机1，发动机冷却水协助变速箱散热油升温；

s3、降温模式：所述温控换向阀3的进口与出口一连通，变速箱散热油的流经顺序为：变速箱2、温控换向阀3、油风冷器4、油-水热交换器5、变速箱2，同时，发动机冷却水的流经顺序为：发动机1、油-水热交换器5、发动机1，降温模式中包括两种状态：

若变速箱油温高于发动机水温时，即变速箱2处在发热严重工况，此时发动机冷却水可为变速箱油进行散热；若发动机水温高于变速箱油温时，即发动机1处在发热严重的工况，此时变速箱散热油可为发动机冷却水降温；即发动机1、变速箱2互为对方降温。

若变速箱散热油温介于设定温度一与设定温度二之间，则保留系统原模式直到油温达到另一模式的临界温度，当变速箱散热油温为70℃时，系统进入步骤s2升温模式，油温升至设定温度一77℃后保留升温模式，继续升温直到油温高于设定温度二83.5℃，进入步骤s3降温模式；而随着变速箱的持续工作，变速箱散热油温为95℃，系统进入步骤s3降温模式，油温降至设定温度二83.5℃后保留降温模式，继续降温直到油温低于设定温度一77℃，进入步骤s2升温模式。

结合车辆运行的工况，则车辆冷启动或在低温环境中时，变速箱油温、发动机水温均较低，温控换向阀3控制变速箱散热油不流经油风冷器4降温，直接在油-水热交换器5中与发动机冷却水进行热交换，二者共同升温，能尽快达到工作温度，有利于发动机1和变速箱2暖机。

当车辆正常行驶工况下，变速箱油温最佳工作在90℃左右，温控换向阀3控制变速箱散热油先流经油风冷器4，降温后与发动机冷却水在油-水热交换器5中进行热量交换，从而控制油温、水温在最佳工作温度；变速箱油温的理想温度在90℃左右，而发动机冷却系统都是带有主动散热风扇的，散热功率、散热效果优于变速箱的被动冷却，发动机冷却水温保持在85℃-90℃，与变速箱最佳油温重合，利用热交换器，使变速箱2借用发动机1的主动冷却系统来控制油温在理想水平。

当车辆在极热环境中或进行大功率极限工况下，变速箱油温、发动机水温均会提高，温控换向阀3控制变速箱散热油先流经油风冷器4，降温后与发动机冷却水在油-水热交换器5中进行热量交换，从而控制油温、水温不至于过高，始终低于报警温度，报警温度比理想温度高约20-50℃，不同的发动机、变速箱会有不同的设定。

综上可知，通过上述的一种应用于自动变速箱的升温降温系统及其运行方法，具有以下优点：

(1)本发明在变速箱散热油温度较高时，变速箱散热油经油风冷器降温后在油-水热交换器中与发动机冷却水进行热交换，将变速箱散热系统和发动机散热系统结合起来，互换热量，互相牵制，增大了动力总成整体的散热功率，加快了散热速度，同时也兼顾了发动机水温、变速箱油温的平衡，避免出现二者其中一个温度过高的情况，使变速器更加持久可靠；

(2)本发明通过温控换向阀使变速箱散热油温度较低时，不流经油风冷器，与发动机冷却水在在油-水热交换器中进行热量交换，使得变速箱升温速度更快，变速箱可靠性更佳，能量利用率更高，而升温速度更快导致油耗相对更小；

(3)本发明不仅解决了自动变速箱的散热，也解决了发动机在高负荷情况下散热功率不足情况下的散热，使变速箱油温、发动机水温都能保持在许用范围内，甚至是最佳温度范围；

(4)本发明的变速箱散热油与发动机冷却水在油-水热交换器中直接进行热量交换，相对于导热部件传递热量的方法，热量损耗更少，能量利用率更高；

(5)本发明的变速箱冷却器采用风冷式冷却器，并安装在发动机舱的前方，通过车辆行驶产生的风速使高温变速箱油与空气进行热交换，该方法节约能源，又合理有效。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。