介质循环设备的制作方法

专利名称：介质循环设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种介质循环设备，更具体地涉及一种使介质经过内燃机 或经过变速器循环的介质循环设备。
背景技术：
通常，内燃机和变速器安装在车辆例如轿车、卡车和巴士中，并且介 质经过内燃机和变速器循环。用于在内燃机被驱动时润滑从动部件、驱动 可运动部件以及冷却受热部件的内燃机循环油(机油)代表经过内燃机循 环的介质。另外，冷却水是在内燃机被驱动时抑制内燃机温度上升的制冷 剂或介质。另一方面，用于在变速器根据行驶状态改变内燃机的输出以将 输出经车轮传递至道路时润滑从动部件、驱动可运动部件以及冷却受热部 件的变速器循环油(变速器油)是经过变速器循环的介质。通常，在内燃机起动时优选地减小在内燃机低温状态下的摩擦以提高 起动性能。此外，内燃机的温度优选地从所述低温状态在短时间内升高， 同时使内燃机预热，以提高暖机性能。此处，介质在低温状态下甚至在内 燃机起动和暖机时经过内燃机和经过变速器循环。因此，由于介质在低温 状态下经过内燃机和经过变速器循环，因而内燃机的起动性能和暖机性能 无法提高。例如在机油和在变速器油中，由于机油和变速器油的粘度随着其温度 的降低而增大，因此与高温下的摩擦相比，即使内燃机的或连接到内燃机 的变速器的从动部件被润滑，其摩擦也无法减小。此外，由于冷却水接收 冷却水经过其循环的内燃机所产生的热量，因而内燃机的温度升高的速率 随着冷却水温度的降低而降低。提出有一种减小油的表观粘度的技术。例如，日本早期公开的实用新型申请(JP-U) S63-78122号公报公开了 一种冷却装置，其通过使油经形 成在内燃才几气缸体上的油套循环来冷却内燃机。在该冷却装置中，在油套 的预定位置处设置有气泡发生器，以将微细的气泡混入油中，从而减小油 的表观粘度。在JP-U No. S63-78122中，空气从超细的细网的一侧和在气泡发生器 的表面上钻出并形成的超细的小孔的一侧喷向它们的另一侧，以产生超细 的气泡。超细气泡的直径必须小于或等于lmm。但是，由所述小孔和网所 产生的气泡即使说起来小，但仍可从视觉上辨认出来，这是因为它们具有 约0.2mm的直径。因此，通过彼此吸收和结合，气泡可能变成更大的气泡。 因此，当油循环时，抽吸和排;^丈油的泵将抽吸大气泡，并且泵的排》文能力 可能降低。这样，由于没有足够的机油供给到内燃机从动部件的待润滑部 分，摩擦可能增大。发明内容本发明鉴于上述内容而提出，并且本发明的目的是提供一种能提高内 燃机的起动性能和暖机性能中的至少一者的介质循环设备。为了解决所述问题并实现所述目的，根据本发明的一个方面的介质循 环设备用于使介质经过内燃机或经过变速器循环，并且包括产生微气泡并 将所述孩￡气泡混入所述介质的微气泡发生器和获取所述介质的温度的介质 温度获取单元。当所获取的所述介质的温度低于或等于预定值时，所述微 气泡发生器产生所述微气泡。在所述介质循环设备中，所述介质可优选地为经由贯穿所述内燃机的 循环油循环路径而循环的内燃机循环油、经由贯穿所述内燃机的冷却7jqt环路径而循环的冷却水和经由贯穿所述变速器的循环油循环路径而循环的 变速器循环油中的至少一种。根据该介质循环设备，所述微气泡发生器将视觉上难以辨认的超细气 泡即微气泡混入经过内燃机循环的介质，例如内燃机循环油、冷却水和变速器循环油。当微气泡被混入所述介质时，所述介质和从动部件的待润滑 部分之间的边界层处的扰动/紊乱被混入所述介质的微气泡所抑制。另夕卜， 介质的除微气泡之外的液体部分和内燃机内或变速器内与介质接触的部 分、例如从动部件的待润滑部分之间的接触面积减小。此外，与介质的热 容量相比，微气泡中的气体具有小的热容量。因此，与未混有微气泡的介质相比，混有孩i气泡的介质的粘度、热导率和热容量减小。因此，即使介 质的温度低，但由于介质的粘度可减小，所以在介质润滑内燃机从动部件 时所产生的摩擦也可减小。此外，即使介质的温度低，但由于热导率和热 容量可减小，所以介质很难接收由介质经过其循环的内燃机或变速器所产 生的热量。因此，内燃机的温度能容易地上升。此外，由于混入所述介质的微气泡即使在介质中长时间地漂浮也很难 彼此吸收和结合，所以可抑制微气泡的扩大。因此，即使使用抽吸、加压 和排放所述介质以使所述介质经过内燃机或经过变速器循环的泵，也可抑 制泵的排放能力的降低。此处，所述微气泡被混入所述介质。根据本发明的介质循环设备可包括循环油储存器，所述循环油储存器 包括多个储存所述内燃机循环油的箱/槽(tank)，并且视所述机油的温度 而定地在所述箱之间执行连通性连接。当所获取的所述机油的温度低于或 等于预定值时，所述循环油储存器不执行所述连通性连接。根据该介质循环设备，当所获取的所述机油的温度低于或等于所述预 定值时，各个所述箱彼此之间不连通性地连接。这样，储存在特定箱中的 机油经过内燃机循环。也就是说，当机油的温度低时，经过内燃机循环的 机油的量可减小。因此，由于混有由微气泡发生器所产生的微气泡的机油 的量可减小，所以混入机油中的微气泡的混合量能在短时间内增加。因此， 由于机油的粘度、热导率和热容量可在短时间内减小，所以可提高内燃机 的起动性能和暖机性能。在根据本发明的介质循环设备中，所述冷却水循环路径可包括起动循 环路径和驱动循环路径，所述起动循环路径在其中部设置有所述微气泡发 生器并且引导所述冷却水进入所述内燃机，所述驱动循环路径包括冷却所起动循环路径。当所获取的所述介质的温度低于或等于预定值时，所述冷通性连接。根据该介质循环设备，当所获取的所述冷却水的温度低于或等于所述 预定值时，所述起动循环路径与所述驱动循环路径不相互连通性地连接。 因此，只有经所述起动循环路径流动的冷却水经过内燃机循环。也就是说， 当所述冷却水的温度低时，经过内燃机循环的冷却水的量可减小。因此， 由于混有由微气泡发生器所产生的微气泡的冷却水的量可减小，所以混入 冷却水中的微气泡的混合量能在短时间内增加。因此，由于冷却水的热导 率和热容量可在短时间内减小，所以可提高内燃机的暖机性能。根据本发明的介质循环设备可包括超声波发生器，所述超声波发生器视由所述^:气泡发生器所产生的^L气泡中的气体而定地产生超声波，并且 用所述超声波照射混有所述微气泡的介质。当所获取的所述介质的温度低 于或等于预定值时，通过所述超声波发生器产生超声波。根据本发明，由所述微气泡发生器混入所迷介质的微气泡能相对于所 述介质均匀地分布。所述超声波发生器视所述微气泡中的气体而定地用超 声波照射均匀地分布有所述微气泡的介质。也就是说，所述超声波具有能 使混入所述介质的微气泡收缩和破裂的频率。因此，相对于所述介质均匀 地分布的孩史气泡通过所述超声波的照射而收缩和破裂，并且所述微气泡中 的气体的温度瞬间升高。因此，由于经过内燃机或经过变速器循环的介质 的温度均匀地且瞬间地升高，所以介质的粘度可进一步减小，从而在润滑 内燃机从动部件时所产生的摩擦可进一步减小。此外，由于经过内燃机或 经过变速器循环的介质的温度能均匀地且瞬间地升高，所以所述介质4帥 接收由该介质经过其循环的内燃机或变速器所产生的热量，从而内燃机的 温度能更容易地升高。根据本发明的介质循环设备能通过将微气泡混入经过内燃机或经过变 速器循环的介质来减小介质的粘度、热导率和热容量；因此，可提高内燃机的起动性能和暖机性能。


图l是根据第一实施例的介质循环设备的示意图； 图2A是^:气泡发生器的示意图；图2B是微气泡发生器的相关部分的放大视图(图2A的D-D剖视图)； 图3A是超声波发生器的示意图；图3B是微气泡的状态的示意图(图3A的F部分的放大视图)；图4是根据第一实施例的介质循环设备的控制流程图；图5是示出介质的特性和微气泡的混合量之间的关系的曲线图；图6是根据第二实施例的介质循环设备的示意图；图7是根据第二实施例的介质循环设备的控制流程图；图8是根据第三实施例的介质循环设备的示意图；以及图9是根据第三实施例的介质循环设备的控制流程图。
具体实施方式
下面参照附图对根据本发明的介质循环设备的实施例进行说明；但是， 本发明的较宽方面不限于本文所示和所述的具体细节和典型实施例。因此， 下述实施例中的元素包括本领域技术人员易于想到的元素及其等效物。下 文所述的介质循环设备是使介质经过内燃机如汽油机、柴油机和LGP发动 机(液化石油气)循环或经过将内燃机的输出传递至车轮的变速器循环的 装置。此处，内燃机和变速器安装在车辆如轿车和卡车中。图1是根据第一实施例的介质循环设备的示意图。图2A是微气泡发 生器的示意图。图2B是微气泡发生器的相关部分的放大视图。图3A是超 声波发生器的示意图。图3B是孩i气泡的状态的示意图。当内燃机1004皮 驱动时，根据第一实施例的介质循环设备1-1使用内燃机循环油(以下简 称为机油)作为润滑从动部件、驱动可运动部件并冷却受热部件的内燃机 用介质。根据第一实施例的介质循环设备1-1使机油经机油循环路径6循环，机油循环路径6是贯穿内燃机100的循环油循环路径。介质循环设备 1-1由油盘2、机油泵3、微气泡发生器4、超声波发生器5、机油循环路径 6和介质循环控制器7构成。机油循环路径6包括形成在内燃机100内的 空间、通路等。此处，机油流过所述通路。也就是说，机油循环路径6包 括所述通路和所述空间，例如将机油供给到发动机100的从动部件的待润 滑部分、可运动部件的被驱动部分和受热部件的待冷却部分的通路，用于 将所供给的机油输送回到油盘2的另一通路，和一空间(例如，曲轴箱代 表所述空间)。如图l所示，油盘2布置在机油循环路径6的中部，并且油盘2是储 存经过内燃机100循环的机油的循环油储存器。油盘2由多个箱和控制所 述箱内的连通性连接的单元构成。在第一实施例中，油盘2由两个箱21、 22和控制箱21与22之间的连通性连接的转换阀23构成。箱21和22的 每一个都附接在内燃机IOO的底部，并且经过内燃机100循环的机油返回 到所述箱以储存在其中。油盘2连接到所述多个箱中的至少一个箱，并且 在第一实施例中箱21连接到机油循环路径6。因此，储存在箱21中的机 油通过机油循环路径6经过内燃机100再次循环。此外，转换阀23基于从介质循环控制器7输出的转换阀打开和关闭信 号而打开和关闭。因此，由于储存在箱22中的机油通过转换阀23的打开 使得箱21和22连通性地连接而流入箱21,所以储存在箱22中的机油通 过才几油循环路径6经过内燃才几100循环。另一方面，当转换阀23关闭时， 各个箱21和22之间不进行连通性连接。因此，储存在箱22中的机油不会 流入箱21,从而只有储存在箱21中的机油通过机油循环路径6经过内燃 机100循环。也就是说，能通过控制转换阀23以连通性地连接箱21和22 来控制经过内燃机100循环的机油的量。如图1所示，机油泵3布置在机油循环路径6的中部，并且机油泵3 向储存在油盘2中的机油加压并向机油循环路径6供油。机油泵3经油循 环通路61连接到油盘2的箱21 ，并且机油泵3经油循环通路62连接到微 气泡发生器4。因此，储存在油盘2中的机油由机油泵3经油循环通路61抽吸，并且机油由机油泵3加压。加压机油被排入油循环通路62,并且如 图1和2的箭头A所示，加压机油流入微气泡发生器4。机油泵3由驱动 内燃机100所产生的输出来致动。例如，机油泵3由在内燃机100的未示 出的曲轴所产生的转矩来致动。微气泡M通过如图1至2A所示的微气泡发生器4从作为气体的空气 产生。微气泡发生器4布置在机油循环路径6的中部，并且微气泡发生器 4将所产生的微气泡M混入流过微气泡发生器4的介质。此处，所述介质 为第一实施例中的机油。微气泡发生器4由气泡发生器主体41、气体导入 控制阀42和气体导入通路43构成。微气泡发生器4经油循环通路63连接 到超声波发生器5。因此，混有所产生的微气泡M的机油如图1、 2A和 3A中的箭头B所示地流入超声波发生器5。此处，微气泡M是难以从视 觉上辨认的超细气泡，其直径为50 mm,并且优选地具有介于20|am和 30nm之间的直径。微气泡M难以彼此吸收且难以彼此结合，并且微气泡 M能在所述介质中长时间地漂浮。气泡发生器主体41产生微气泡M，并且气泡发生器主体41将所产生 的微气泡M混入从油循环通路62流出的机油。然后，机油流入油循环通 路63。在气泡发生器主体41中形成有气泡发生器41a。微气泡发生器4 通过由机油向气泡发生器41a中的喷射所产生的剪切力从供给至气泡发生 器41a的气体产生微气泡M。两者都连通性地连接到气泡发生器41a的介质导入通路41b和气体导 入通路41c形成在气泡发生器主体41中。气泡发生器41a的位于机油的流 动方向上的下游侧的一个端部敞开并连通性地连接到油循环通路63。此 外，在气泡发生器41a的横截面的中心和机油流动方向上的上游侧的端部 处形成有与气体导入通路41c的一个端部连通性地连接的气体开口 41d。 在所述上游侧端部在气体开口 41d周围形成有多个与介质导入通路41b的 一个端部(在本实施例中是指分支出的多个端部)连通性地连接的介质开 口 41e。介质导入通路41b的另一端部(位于才几油流动方向上的上游侧的 端部)连接到油循环通路62。此外，气体导入通路41c的另 一端部连接到气体导入通路43的一个端部。气体导入控制阀42设置在气体导入通路43的中部。气体导入控制阀 42基于从介质循环控制器7输出的控制阀打开和关闭信号而打开和关闭。在第一实施例中，气体导入通路43的一个端部连接到在其中储存高压 气体的气箱(未示出)。随着机油被喷射到气泡发生器主体41的气泡发生 器41a中，机油的压力降低；因此，由于气体和机油之间的压差，气体经 气体导入通路43被供给至气泡发生器41a。如图1和3A所示，超声波发生器5产生超声波E，并且超声波发生 器5布置在机油循环路径6的中部。超声波发生器5用超声波E照射混有 微气泡M的介质，在第一实施例中，超声波发生器5用超声波E照射混 有微气泡M的机油。超声波发生器5由超声波照射通路51、振荡器52和 振荡回路53构成。超声波发生器5经油循环通路64连接到形成在内燃机 100内的用于供给机油的未示出的通路。因此，混有用超声波E照射的孩史 气泡M的机油如图1和3A的箭头C所示地供给到内燃机100中，并且机 油被供给至内燃机100内的从动部件的待润滑部分、可运动部件的被驱动 部分和受热部件的待冷却部分。因此，内燃机100的从动部件被润滑，内 燃机IOO的可运动部件被驱动，内燃机的受热部件被冷却。用于润滑从动 部件、驱动可运动部件和冷却受热部件的机油返回到油盘2。此处，超声波E具有能够使由微气泡发生器4产生并被混入介质中的 微气泡M中的气体收缩和破裂的频率。根据第一实施例的超声波E具有 能够使构成被混入机油中的微气泡M的空气收缩和破裂的频率。超声波照射通路51的一个端部(位于机油流动方向上的上游側的端 部)连接到油循环通路63，而其另一端部(位于机油流动方向上的下游侧 的端部)连接到油循环通路64。振荡器52设置成使得振荡器52的焦点(由 振荡器52产生的超声波的焦点)被设定在超声波照射通路51内。振荡器 52连接到振荡回路53，并且振荡器52由从介质循环控制器7输出到振荡 回路53的振荡器致动信号来致动。此处，64a表示机油温度传感器，它是检测供给到内燃机100的机油的温度的介质温度检测器，用于向介质循环控制器7输出温度。介质循环控制器7主要是控制微气泡M的产生的气泡发生控制器和控 制超声波的产生的超声波发生控制器。由介质温度检测器所检测出的介质 温度被输入到介质循环控制器7以基于介质温度控制微气泡发生器4和超 声波发生器5。在笫一实施例中，上述介质温度是指由机油温度传感器64a 所检测到的机油温度。具体地，介质循环控制器7由输入和输出部分(I/O) 71、处理器72 和存储器73构成，输入和输出部分71输入和输出输入信号和输出信号， 处理器72至少具有控制由微气泡发生器4进行的微气泡M的产生和由超 声波发生器5进行的超声波E的产生的功能。处理器72包括介质温度获 取单元74、转换阀控制器75、气泡发生控制器76和超声波发生控制器77。 此外，处理器72可由存储器和CPU (中央处理单元)构成，并且对介质 循环设备1-1的控制可通过向存储器加载程序并执行该程序来实现。所述 程序基于微气泡发生器4的控制方式和超声波发生器5的控制方式等。存 储器73可由非易失性存储器如闪存、可读存储器如ROM (只读存储器)、 可读写存储器如RAM (随机存取存储器)或上述存储器的组合构成。介 质循环控制器7不必一定要单独地构造。控制内燃机100的驱动的ECU(发 动机控制单元)可包括介质循环控制器7的功能。下面对根据第一实施例的介质循环设备1-1的操作进行说明。更特别 地，对微气泡发生器4和超声波发生器5的控制方式进行说明。图4是根 据第一实施例的介质循环设备l-l的控制流程图。此处，由于当内燃机100 被驱动时机油泵3被致动，因而机油从内燃机100的起动至停机一直经由 机油循环路径6循环。在作为介质的机油由于内燃机100的驱动而经过内燃机100循环时， 介质循环控制器7的处理器72的介质温度获取单元74获取机油的温度Tl (步骤ST101)。具体地，介质温度获取单元74获取经过内燃机100循环 的机油的温度T1。此处，才几油的温度T1由机油温度传感器64a检测，并 且温度Tl被输出到介质循环控制器7。然后，处理器72的转换阀控制器75判定由介质温度获取单元74获取 的机油的温度T1是否小于或等于预定值T2 (步骤ST102)。此处，预定 值T2是经过内燃机100循环的机油的粘度变高并且内燃机100的起动变 难时的温度。例如，预定温度T2表示在内燃机100冷起动时的机油温度。 处理器72的介质温度获取单元74重复地获取机油的温度Tl,直到所获取 的机油的温度Tl变得小于或等于预定值T2。接下来，当处理器72的转换阀控制器75判定供给至内燃机100的机 油的温度Tl低于或等于预定值T2时，转换阀控制器75关闭转换阀23(步 骤ST103)。具体地，转换阀控制器75向转换阀23输出转换阀打开和关 闭信号以关闭转换阀23。也就是说，经机油循环路径6循环的机油变成只 有储存在油盘2的箱21中的机油。然后，当供给至内燃机IOO的机油的温度T1低于或等于预定值T2时， 在关闭转换阀23的同时，处理器72的气泡发生控制器76致动微气泡发生 器4 (步骤ST104)。具体地，气泡发生控制器76向气体导入控制阀42 输出控制阀打开和关闭信号，以打开气体导入控制阀42。结果，如上所述， 由于空气和机油之间的压差，空气经气体导入通路43和气体导入通路41c 从气体开口 41d供给至气泡发生器41a。被机油泵3加压的才几油经油循环通路62和介质导入通路41b从介质开 口 41e供给至气泡发生器41a。因此，通过由加压机油向气泡发生器41a 中的喷射所产生的剪切力从供给至气泡发生器41a的空气产生微气泡M， 并且孩i气泡M被混入从气泡发生器41a流进油循环通路63的机油中(见 图2A和2B)。这样，微气泡发生器4产生微气泡M，并且将所产生的微 气泡M混入机油即介质中。微气泡发生器4能将所产生的微气泡M均匀 地混入机油中，这是因为微气泡发生器4相对于流过气泡发生器41a的机 油产生微气泡M。也即是说，微气泡M可均匀地分布在机油中。图5是示出介质的特性与微气泡的混合量之间的关系的曲线图。如图 5所示，当微气泡M被混入介质即笫一实施例的机油中时，介质的粘度、 热导率、热容量根据混入介质中的微气泡M的量而减小。介质粘度减小的原因被认为是由于从动部件的待润滑部分与介质之间的边界层处的扰动被 混入介质中的微气泡所抑制。此外，介质粘度减小还被认为是因为介质中 除微气泡之外的液体部分与所接触部件的待润滑部分之间的接触面积由于 被混入介质中的微气泡所导致的介质密度的降低而减小。此外，介质的热 导率减小的原因被认为是由于被混入介质中的微气泡导致介质的密度降低。因此，介质中除微气泡之外的液体部分与内燃机100或变速器200内 接触介质的部分之间的接触面积减小。此外，介质的热容量减小的原因在 于被混入介质的微气泡M中的气体的热容量小于介质的热容量。因此，与 未混有微气泡M的介质的粘度、热导率和热容量相比，混有微气泡M的 介质的粘度、热导率和热容量可减小。如上所述，与转换阀23打开时经过内燃机100循环的机油的量相比， 当转换阀23关闭时机油的量可减小。因此，当机油的温度T1低时，更多 的经过内燃机100循环的机油流过微气泡发生器4，从而混入机油中的微 气泡的量在短时间内增加。结果，机油的粘度、热导率和热容量能在短时 间内减小。接下来，在^:气泡发生器4被致动时，处理器72的超声波发生控制器 77致动超声波发生器5 (步骤ST105 )。具体地，超声波发生控制器77向 振荡回路53输出振荡器致动信号，并且振荡回路53致动振荡器52。结果， 振荡器52如上所述地产生超声波E。在本实施例中，超声波E具有能够使 空气即微气泡M中的气体收缩并且使微气泡M破裂的频率。超声波发生 器5用超声波E照射混有微气泡M并流过超声波照射通路51的加压机油 (见图3A)。这样，超声波发生控制器77产生超声波E，并且超声波发 生控制器77用超声波E照射混有微气泡M的机油。如图3B所示，混入机油中并且用超声波E照射的《效气泡M收缩成小 的微气泡M，，并且在机油内破裂。当用超声波E照射机油时，混入机油 中的微气泡M在短时间内重复收缩，从而微气泡M，的温度瞬间上升。此 外，混入机油中的微气泡M的一部分由于超声波E的照射而破裂；因此， 来自微气泡破裂的能量被转化成热能，从而机油的温度瞬间上升。结果，混有微气泡M的机油的温度Tl瞬间上升。如上所述，由于微气泡M均匀 地分布在机油中，所以机油的温度T1可均勻地上升。在机油中混有微气泡M的情况下温度Tl瞬间升高的机油被供给至内 燃机100。供给到内燃机100的机油经未示出的通路被供给至内燃机100 的从动部件的待润滑部分、可运动部件的被驱动部分和受热部件的待冷却 部分。供给至这些部分的机油的粘度、热导率和热容量减小。因此，即使内燃机100的温度低并且机油的温度低，在内燃机100的 从动部件被润滑时所导致的摩擦也会减小，从而能提高内燃机100的起动性能。此外，即使内燃机100的温度低并且机油的温度低，介质也很难接 收由机油经过其循环的内燃机100所产生的热量，从而内燃机100的温度 能容易地上升。因此，能提高内燃机100的暖机性能。内燃机100的起动 性能和暖机性能能如上所述地提高；因此，能改善燃料消耗并抑制排放恶 化。此外，由于供给至内燃机100的机油的温度Tl升高并且粘度进一步 减小，所以内燃机的起动性能可进一步提高。此外，内燃机100的暖机性 能可进一步提高，这是因为供给至内燃机100的机油的温度Tl升高，使 得经过内燃机100循环的机油很难接收由内燃机100产生的热量。在上述第一实施例中，各个箱21和22通过控制转换阀23的打开和关 闭的介质循环控制器7而相互连通性地连接；但是，本发明不限于上述第 一实施例。例如，各个箱21和22可通过恒温器或由形状记忆合金形成的 阀相互连通性地连接。所述恒温器和阀被设定成使得各个箱21和22在经在第一实施例中微气泡发生器4设置在机油循环路径6的中部；但是， 本发明不限于上述第一实施例。例如，微气泡发生器4可将所产生的微气 泡M混入储存在油盘2内的机油中。具体地，微气泡发生器4将所产生的 微气泡M混入储存在连接到机油循环路径6的箱21内的机油中。下面对根据第二实施例的介质循环设备1-2进行说明。图6是根据第 二实施例的介质循环设备的示意图。根据第二实施例的介质循环设备1-2在内燃机100被驱动时使用冷却7jC作为主要冷却受热部件的介质。根据第二实施例的介质循环设备1-2使冷却水经由贯穿内燃机100的冷却7jC循环 路径8循环。根据第二实施例的介质循环设备1-2的大部分部件与根据第 一实施例的介质循环设备相似；因此，不再重复对相同部件(图6中的与 图1中的标号相同的标号)的说明。介质循环设备l-2由水泵9、微气泡发生器4、超声波发生器5、冷却 水循环路径8和介质循环控制器7构成。冷却7JC循环路径8包括形成在内 燃机IOO内的供冷却水流过的空间、通路等。这样，冷却7jC循环路径8包 括用于将冷却水供给至内燃机100的受热部件的冷却部分的通路、空间(例 如，水套)等。如图6所示，冷却7jC循环路径8由起动循环路径81和驱动循环路径 82构成。起动循环路径81由多个冷却7JC循环通路83至86构成。微气泡 发生器4、超声波发生器5和水泵9布置在起动循环路径81的中部，且起 动循环路径81是冷却水流过内燃机100的路径。另 一方面，驱动循环路径所述冷却7K循环通路83的冷却水循环通路87构成。在驱动循环路径82 的中部布置有作为冷却所述冷却水的冷却单元的散热器88，并且冷却水流 过散热器88。恒温器89基于流过恒温器89的冷却水的温度T3使冷却水循环通路 83和冷却7J^环通路87连通性地连接。因此，当恒温器89打开时，冷却 7jC循环通路87内和散热器88内的冷却水流入冷却7K循环通路83，从而驱 动循环路径82的冷却水通过起动循环路径81经过内燃机100循环。另一 方面，当恒温器89关闭时，冷却7JC循环通路87内和散热器88内的冷却水 不流入冷却7JC循环通路83,从而只有起动循环路径81的冷却水经过内燃 才几100循环。也就是说，可通过用恒温器89控制起动循环路径81和驱动86a是冷却水温度传感器，该冷却水温度传感器是检测供给至内燃机100 的冷却水的温度并将所检测到的温度输出至介质循环控制器7的介质温度检测器。此外，88a是对流过散热器88的冷却水进行强制冷却的风扇。水泵9布置在冷却7jc循环路径8的起动循环路径81的中部。水泵9 向流过内燃才几100之后纟皮输回冷却7jc循环通路83的冷却水加压，以将冷却 水经微气泡发生器4和超声波发生器5再次供给到内燃机100。例如，水 泵9由内燃机100的未示出的曲轴所产生的转矩来致动。接下来对根据第二实施例的介质循环设备1-2的操作进行说明。对于 根据第二实施例的介质循环设备1-2的与根据第一实施例的介质循环设备 1-1的操作相同的操作不再重复进行说明。在第二实施例中，由于水泵9 由内燃机100的驱动来致动，因此冷却水从内燃机100的起动到停机一直 经由冷却7jC循环路径8循环。首先，在作为介质的冷却水由于内燃才几100的驱动而经过内燃机100 循环时，介质循环控制器7的处理器72的介质温度获取单元74获取冷却 水的温度T3 (步骤ST201)。具体地，介质温度获取单元74获取经过内 燃机100循环的冷却水的温度T3。此处，温度T3由冷却水温度传感器86a 检测，并且温度T3被输出至介质循环控制器7。然后，处理器72的气泡发生控制器76判定所获取的冷却水的温度T3 是否小于或等于预定值T4 (步骤ST202)。此处，预定值T4是经过内燃 机100循环的冷却水的温度低到使得冷却水较容易接收由内燃机100产生 的热量时的温度。例如，它是在内燃机100冷起动时的冷却水温度。处理 器72的介质温度获取单元74重复地获取冷却水的温度T3，直到所获取的 冷却水的温度T3变得小于或等于预定值T4。接下来，当处理器72的气泡发生控制器76判定供给至内燃机100的 冷却水的温度T3低于或等于预定值T4时，气泡发生控制器76致动微气 泡发生器4 (步骤ST203)。此时，由于供给至内燃机100的冷却水的温 度T3低于或等于预定值T4，恒温器89关闭或保持关闭状态。因此，经过 内燃机100循环的冷却水只是起动循环路径81内的冷却水。通过致动微气泡发生器4而产生微气泡M,并且所产生的微气泡M被 混入冷却水即介质中。因此，与未混有微气泡M的冷却7JC相比，混有微气泡M的冷却水的粘度、热导率和热容量可减小。由于驱动循环路径82内和散热器88内的冷却水的量，在恒温器89 关闭时经过内燃才几100循环的冷却水的量小于恒温器89打开时的冷却水的 量。因此，当冷却水的温度T3低时，更多的经过内燃机100循环的冷却 水流过微气泡发生器4，从而混入冷却水中的微气泡M的量在短时间内增 加。结果，冷却水的粘度、热导率和热容量在短时间内减小。接下来，在微气泡发生器4被致动时，处理器72的超声波发生控制器 77致动超声波发生器5 (步骤ST204 )。超声波发生器5产生超声波E, 并且超声波发生器5用超声波E照射混有微气泡M的冷却水(见图3A)。 由于被超声波E照射并且均匀分布在冷却水中的微气泡M通过其收缩或 破裂而变成小的微气泡M，，因此混有微气泡M的冷却水的温度T3均勻 地且瞬间地上升。在冷却水中混有微气泡M的情况下温度T3瞬间上升的冷却7jC被供给 至内燃机100。供给到内燃机100的冷却水经未示出的通路被供给至内燃 机100的受热部件的待冷却部分。所供给的冷却水的热导率和热容量减小。因此，由于即使内燃机100的温度和冷却水的温度4氐，冷却水也难以 接收由冷却水经过其循环的内燃机100所产生的热量，使得内燃机100的 温度更易于上升，因而能提高内燃机IOO的暖机性能。因此，由于内燃机 100的暖;f几性能如上所述地提高，故而能改善燃料消耗并抑制排放恶化。此外，由于供给至内燃机100的冷却水的温度T3升高，使得难以进 一步接收由冷却水经其流过的内燃机100所产生的热量，因而内燃机100 的暖机性能可进一步提高。接下来对根据第三实施例的介质循环设备1-3进行说明。图8是根据 第三实施例的介质循环设备的示意图。根据第三实施例的介质循环设备1-3 连接到内燃机100。此外，介质循环设备1-3使用变速器循环油(下文中简 称为变速器油)作为介质，并且当通过驱动内燃机来致动变速器时，介质 循环设备1-3润滑从动部件、驱动可运动部件和冷却受热部件。介质循环 设备1-3使变速器油经变速器油循环路径11循环，变速器油循环路径11是贯穿变速器200的循环油循环路径。此处，根据第三实施例的介质循环 设备1-3的大部分基本构造与根据第一实施例的介质循环设备1-1的基本 构造类似；因此，不再重复对相同部件(图8中的与图1中的标号相同的 标号)的说明。介质循环设备1-3由变速器油泵10、微气泡发生器4、超声波发生器5、 变速器油循环路径11和介质循环控制器7构成。变速器油循环路径11包 括形成在内燃机IOO内的空间和通路，它们与使变速器油泵IO、微气泡发 生器4、超声波发生器5等相连的变速器油循环通路111至113不同。此 处，变速器油流过所述通路。也就是说，变速器油循环路径ll包括用于将 变速器油供给至变速器200的从动部件的待润滑部分、可运动部件的被驱 动部分和受热部件的待冷却部分的通路。此处，113a表示变速器油温度传 感器，该变速器油温度传感器是用于检测供给至内燃机100的变速器油的 温度并将该温度输出至介质循环控制器7的介质温度检测器。变速器油泵10布置在变速器油循环路径11的中部。变速器油泵10 向通过变速器200的变速器油加压，以便经微气泡发生器4和超声波发生 器5再次供给至变速器200。当变速器200被致动时，变速器油泵10被致 动。也就是说，变速器油泵IO由驱动内燃机100所产生的输出来致动。接下来对根据第三实施例的介质循环设备1-3的操作进行说明。图9 是根据第三实施例的介质循环设备的控制流程图。此处，对于根据第三实 施例的介质循环设备1-3的与根据第一实施例的介质循环设备1-1的操作 相同的操作不再重复进行说明。由于通过驱动内燃机100而致动变速器200 进而致动变速器油泵10，因此变速器油从内燃机100的起动到停机一直经 由变速器油循环路径11循环。在作为介质的变速器油通过变速器200的致动而经过变速器200循环 时，介质循环控制器7的处理器72的介质温度获取单元74获取变速器油 的温度T5 (步骤ST301)。具体地，介质温度获取单元74获取经过变速 器200循环的变速器油的温度T5。此处，温度T5由变速器油温度传感器 113a检测，并且温度T5被输出至介质循环控制器7。然后，处理器72的气泡发生控制器76判定所获取的变速器油的温度 T5是否小于或等于预定值T6 ( ST302 )。此处，温度T6是经过变速器200 循环的变速器油的粘度高时的温度。也就是说，在所述温度下由于变速器 的摩擦难以起动内燃机100。例如，该温度是在内燃机100冷起动时的变 速器油的温度。处理器72的介质温度获取单元74重复地获取变速器油的 温度T5，直到所获取的变速器油的温度T5变得小于或等于预定值T6。接下来，当处理器72的微气泡发生控制器76判定供给至变速器200 的变速器油的温度T5低于或等于预定值T6时，气泡发生控制器76致动 微气泡发生器4 (步骤ST303 )。由于微气泡发生器4被致动，因此产生 微气泡M，并且所产生的微气泡M被混入变速器油即介质中(见图2A和 2B)。因此，与未混有微气泡M的变速器油相比，混有微气泡M的变速 器油的粘度、热导率和热容量可减小。接下来，在微气泡发生器4被致动时，处理器72的超声波发生控制器 77致动超声波发生器5 (步骤ST304)。超声波发生器5产生超声波E， 并且超声波发生器5用超声波E照射混有微气泡M的变速器油(见图3A )。 如图3B所示，在用超声波E照射的变速器油中均匀分布的微气泡M通过 收缩而变成小的微气泡M，，并且微气泡M由于超声波E而破裂。因此， 混有^L气泡M的变速器油的温度T5均勾地且瞬间地上升。在变速器油中混有微气泡M的情况下温度T5瞬间上升的变速器油被 供给至变速器200。供给到变速器200的变速器油经未示出的通路被供给 至变速器200的从动部件的待润滑部分、可运动部件的被驱动部分和受热 部件的待冷却部分。供给到这些部分的变速器油的热导率和热容量减小。因此，即使变速器200的温度低并且变速器油的温度低，在变速器200 的从动部件被润滑时所产生的摩擦也能被变速器油减小，从而能提高连接 到变速器200的内燃机100的起动性能。此外，即使变速器200和变速器 油的温度低，介质也很难接收由变速器油经过其循环的变速器200所产生 的热量，从而变速器200的温度能容易地升高。因此，能提高变速器200 的暖机性能。内燃机100的起动性能和变速器200的暖机性能可如上所述地提高；因此，能改善燃料消耗并抑制排放恶化。在上述第一、第二和第三实施例中，微气泡发生器4可通过在气泡发生器主体41在介质和气体混合之后喷射介质和气体的混合物而产生微气 泡M。然后，可将微气泡M混入介质中。此外，在第一、第二和第三实施例中，优选地紧接着起动内燃机100 之前开始致动微气泡发生器4和超声波发生器5。结果，当介质开始经过 内燃机100或经过变速器200循环时，微气泡M可混入介质中，从而可用 超声波E照射混有微气泡的介质。工业适用性如上所述，根据本发明的介质循环设备可用于使机油、冷却水和变速 器油中的至少一种经过内燃机或经过变速器循环的介质循环设备，并且尤 其可用于提高内燃机的起动性能和暖机性能。
权利要求
1.一种用于使介质循环的介质循环设备(1-1；1-2；1-3)，包括微气泡发生器(4)，所述微气泡发生器产生微气泡并将所述微气泡混入所述介质；和介质温度获取单元(74)，所述介质温度获取单元获取所述介质的温度，其中当所述介质的温度低于或等于预定值时，所述微气泡发生器(4)产生所述微气泡。
2. 根据权利要求1所述的介质循环设备(1-1),其中 所述介质是在贯穿内燃机(100)的循环油循环路径(6)中循环的内燃机循环油。
3. 根据权利要求2所述的介质循环设备(1-1),还包括 循环油储存器(2)，所述循环油储存器包括多个储存所述内燃机循环油的箱(21， 22)，并且视所述内燃机循环油的温度而定地在所述箱(21， 22)之间执行连通性连接，其中当所述内燃机循环油的温度低于或等于预定值时，所述循环油储存器 (2)不执行所述箱(21， 22)之间的所述连通性连接。
4. 根据权利要求1所述的介质循环设备(1-2 ),其中 所述介质是经由贯穿内燃机(100)的冷却水循环路径(8)而循环的冷却水。
5. 根据权利要求4所述的介质循环设备(1-2 )，其中 所述冷却水循环路径(8 )包括起动循环路径(81),所述起动循环路径在其中部设置有所述微 气泡发生器(4),并且引导所述冷却水进入所述内燃机(100);驱动循环路径(82)，所述驱动循环路径包括冷却所述冷却水的 冷却单元(88),并且视所述冷却水的温度而定地连通性地连接到所述起 动循环路径(81)，其中当所述冷却水的温度低于或等于预定值时，所述驱动循环路径(82) 不与所述起动循环路径(81)进行连通性连接。
6. 根据权利要求1所述的介质循环设备(1-3 ),其中 所述介质是经由贯穿变速器(200)的循环油循环路径(11)而循环的变速器循环油。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的介质循环设备(1-1; 1-2; l画3),其中所述^:气泡发生器(4)通过由所述介质的喷射所产生的剪切力从气体 产生所述孩史气泡。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的介质循环设备(1-1; 1-2; 1-3)，还包括超声波发生器(5),当所述介质的温度低于或等于预定值时，所述超 声波发生器视由所述微气泡发生器(4)所产生的所述微气泡中的气体而定 地产生超声波，并且用所述超声波照射包含所述#:气泡的所述介质。
全文摘要
一种机油的介质循环设备(1-1)，所述机油是经过内燃机(100)循环的介质，所述介质循环设备包括产生微气泡并将所述微气泡混入所述循环机油的微气泡发生器(4)。此外，所述介质循环设备(1-1)包括获取所述机油的温度的介质温度获取单元(74)。当所述机油的温度低于或等于预定值时，所述微气泡发生器(4)产生微气泡，以减小混有所述微气泡的机油的粘度、热导率和热容量。
文档编号F16N39/00GK101228389SQ20068002639
公开日2008年7月23日 申请日期2006年6月5日 优先权日2005年7月21日
发明者伊藤泰志, 品川知弘, 山田贤一, 铃木诚, 黑木炼太郎 申请人:丰田自动车株式会社