СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И ДВУХКОНТУРНАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE COOLING METHOD (VERSIONS) AND A DOUBLE-CIRCUIT ENGINE COOLING SYSTEM

Область техники
Настоящее раскрытие в целом относится к способам и системам для двухконтурной системы охлаждения.
Уровень техники/Сущность изобретения
Системы охлаждения обеспечивают механизм передачи тепла между компонентами двигателя и жидким теплоносителем. Традиционно, системы охлаждения использовали для снижения температуры блока двигателя, однако, с годами системы совершенствовались и необходимость в температурном контроле компонентов двигателя, помимо охлаждения, остается. Например, может оказаться предпочтительным прогревать двигатель и/или другие компоненты двигателя во время пуска двигателя, но охлаждать двигатель и компоненты в условиях высокой нагрузки. Далее, у двигателя могут быть другие требования к нагреву и/или охлаждению, чем у других компонентов двигателя.
С целью удовлетворения этого требования в конструкцию были введены двухконтурные системы охлаждения, как правило, содержащие высокотемпературный контур охлаждения и низкотемпературный контур охлаждения для регулирования температуры компонентов системы. Предпочтительно отделять надлежащим образом высокотемпературный хладагент от низкотемпературного хладагента, в противном случае, ухудшается контроль за температурой компонентов двигателя. Исполнение контуров охлаждения в раздельном виде может создать проблему, когда оба контура осуществляют подачу в общий теплообменник, например, в охладитель трансмиссионного масла. Существуют способы и системы решения задачи отделения высокотемпературного хладагента от низкотемпературного хладагента, однако, авторы изобретения распознали возможные проблемы, связанные с подобными системами. В двухконтурных системах охлаждения можно использовать несколько электронных клапанов для направления высокотемпературного хладагента или низкотемпературного хладагента в общий теплообменник. Однако этот способ не защищен от эксплуатационных отказов или отказов системы, когда возникает вероятность смешивания хладагента из двух контуров. К тому же, эти системы сложны и дороги.
Например, описанные выше проблемы можно решить способом, предназначенным для двухконтурной системы охлаждения, в которой высокотемпературный контур охлаждения отделен от низкотемпературного контура охлаждения. Высокотемпературный контур охлаждения содержит первый теплообменник, а низкотемпературный контур охлаждения содержит второй теплообменник. Контрольный клапан расположен выше по потоку от первого теплообменника для направления хладагента двигателя в первый теплообменник. Между первым теплообменником и вторым теплообменником установлен перепускной клапан для регулирования потока жидкости компонента двигателя между двумя теплообменниками. Компонент двигателя жидкостно соединен с первым теплообменником, перепускным клапаном и вторым теплообменником. Таким образом, снижается вероятность смешения высокотемпературного хладагента с низкотемпературным хладагентом.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Раскрытие изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 представлен пример схемы системы автомобиля, содержащую детали приводного механизма автомобиля. На ФИГ. 2 представлена двухконтурная система охлаждения.
На ФИГ. 3 представлена высокоуровневая блок-схема с подробным изложением способа регулирования температуры трансмиссионного масла.
Раскрытие изобретения
Следующее раскрытие относится к системам и способам контроля температуры трансмиссионного масла с использованием двухконтурной системы охлаждения. Повышенный контроль за температурой трансмиссионного масла можно осуществить путем обеспечения двух отдельных теплообменников трансмиссионного масла, один при этом расположен в конуре высокотемпературного хладагента, а другой в отдельном контуре низкотемпературного хладагента. ФИГ. 1 представляет систему автомобиля, содержащую двигатель и трансмиссию. Как показано на ФИГ. 2, трансмиссионная система двигателя может подавать масло из трансмиссии двигателя через первый теплообменник, перепускной клапан во второй теплообменник и обратно в трансмиссию двигателя. Способ регулирования температуры трансмиссионного масла, показан на ФИГ. 3.
На ФИГ. 1 показана блок-схема приводного механизма 20 автомобиля. Приводной механизм 20 может иметь привод от двигателя 22. В одном примере двигатель 22 может быть бензиновым двигателем. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель. Двигатель 22 можно запустить посредством системы запуска двигателя (не показана). Далее, двигатель 22 может генерировать или регулировать крутящий момент посредством механизма 24 передачи крутящего момента, например, топливной форсунки, дроссельной заслонки и т.д.
Выходной крутящий момент двигателя может быть передан на гидротрансформатор 26 для привода автоматической трансмиссии 28 путем задействования одной или нескольких муфт, в том числе муфты 30, при этом гидротрансформатор можно назвать компонентом трансмиссии. При этом, можно, при необходимости, задействовать несколько таких муфт. Выход гидротрансформатора можно в свою очередь контролировать блокировочной муфтой 32 гидротрансформатора. Таким образом, когда блокировочная муфта 32 гидротрансформатора полностью выведена из зацепления, то гидротрансформатор 26 передает крутящий момент двигателя на автоматическую трансмиссию 28 через жидкостную связь между турбиной гидротрансформатора и насосным колесом гидротрансформатора, увеличивая крутящий момент. Напротив, когда блокировочная муфта 32 гидротрансформатора полностью введена в зацепление, то выходной крутящий момент двигателя напрямую передается через муфту гидротрансформатора на ведущий вал (не показан) трансмиссии 28. В других вариантах осуществления, блокировочная муфта 32 гидротрансформатора может быть введена в зацепление частично, регулируя крутящий момент, передаваемый в трансмиссию. Контроллер может быть выполнен с возможностью регулировки количества крутящего момента, передаваемого гидротрансформатором, путем регулировки блокировочной муфты гидротрансформатора в ответ на различные рабочие условия двигателя, или на основе запроса режима работы двигателя, поступающего от водителя.
Крутящий момент автоматической трансмиссии 28, в свою очередь, может быть передан на колеса 34, приводя автомобиль в движение. В частности, автоматическая трансмиссия 28 может регулировать передачу крутящего момента на ведущий вал (не показан) в ответ на режим начала движения автомобиля, перед передачей крутящего момента на колеса.
Далее, колеса 34 можно блокировать колодками 36 колесных тормозов. Например, колодки 36 колесных тормозов могут быть задействованы в ответ на нажатие водителем на педаль тормоза (не показано). Таким же образом, колеса 34 могут быть разблокированы при разжимании колодок 36 колесных тормозов в ответ на отпускание водителем педали тормоза.
Механический масляный насос 38 может гидравлически соединяться с автоматической трансмиссией 28 для обеспечения гидравлического давления для задействования различных муфт, например, муфты 30 переднего хода и/или блокировочной муфтой 32 гидротрансформатора. Механический масляный насос 38 можно задействовать в соответствии с гидротрансформатором 26 и приводить в действие ведущим валом трансмиссии или двигателя, например. Таким образом, гидравлическое давление, создаваемое механическим масляным насосом 38 может повышаться по мере увеличения частоты вращения двигателя, понижаться по мере снижения частоты вращения двигателя. Электрический масляный насос 40, находящийся в гидравлической связи с автоматической трансмиссией, но работающий независимо от движущей силы двигателя 22 или трансмиссии 28, может быть установлен для дополнения гидравлического давления механического масляного насоса 38. Электрический масляный насос 40 может иметь привод от электромотора (не показан), электропитание которого может обеспечивать аккумулятор (не показан).
Контроллер 42 может быть выполнен с возможностью получения входных сигналов, например, от двигателя 22, трансмиссии 28 и/или различных датчиков, и задействования на основании входных сигналов одного или нескольких приводов (например, механизма 24 передачи крутящего момента). В некоторых примерах, подробно описанных ниже, контроллер может быть выполнен с целью контроля потока хладагента от двигателя до первого теплообменника и контроля поступления трансмиссионного масла в первый теплообменник и второй теплообменник. Как один из примеров, поток хладагента от двигателя в первый теплообменник можно контролировать посредством команды, подаваемой контроллером контрольному клапану выше по потоку от первого теплообменника на основании температуры двигателя. В качестве второго примера, контроллер может послать команду на открытие или закрытие перепускного клапана в двухконтурной системе охлаждения на основании температуры трансмиссионного масла. Во всех случаях контроль за температурой трансмиссионного масла можно осуществлять на основе температуры двигателя и/или температуры трансмиссионного масла. Дополнительные данные о контроле температуры трансмиссионного масла обсуждаются ниже со ссылками на ФИГ. 2-3.
Что касается ФИГ. 2, на нем показана блок-схема двухконтурной системы 200 охлаждения автомобиля. Двухконтурная система 200 охлаждения автомобиля содержит двигатель 22 и трансмиссию 28 на ФИГ. 1. Трансмиссия 28 содержит датчик 268 температуры трансмиссионного масла выше по потоку от трансмиссии двигателя. Двигатель 22 содержит блок 222 двигателя, датчик 223 температуры хладагента двигателя и головку 224 цилиндров двигателя, каждый из этих компонентов является частью высокотемпературного контура 220 охлаждения, который также содержит первый теплообменник и первый радиатор. Датчик температуры хладагента двигателя буде рассмотрен более подробно ниже на ФИГ. 3. Отдельный низкотемпературный контур 240 охлаждения содержит второй теплообменник и радиатор. Трансмиссия 28 расположена в пределах контура 260 потока трансмиссионного масла. Сплошными линиями на ФИГ. 2 обозначены поток масла, пунктирной линией представлен поток хладагента в контуре охлаждения, и точечными линиями обозначен поток хладагента в дегазатор и обратно, либо в высокотемпературный контур 220 охлаждения, либо в низкотемпературный контур 240 охлаждения.
Как показано, высокотемпературный контур 220 охлаждения состоит из блока 222 двигателя, содержащего рубашку охлаждения, головку 224 двигателя с рубашкой охлаждения, турбонагнетатель 226 с рубашкой охлаждения, контрольный клапан 228, коллектор или переходник 230 потока хладагента, первый радиатор 232, механический насос 234, термостат и перепускной клапан 233 в сборе и сердцевину 237 подогревателя. Хладагент в высокотемпературном контуре 220 охлаждения может циркулировать через любой из перечисленных выше компонентов, не смешиваясь с хладагентом из низкотемпературного контура 240 охлаждения. Используемое здесь выражение «не смешиваясь с хладагентом из низкотемпературного контура охлаждения» относится к потоку хладагента из первого компонента во второй компонент (например, из двигателя в первый теплообменник), то есть относится только к хладагенту из высокотемпературного контура независимо от условий. То есть, только хладагент из высокотемпературного контура циркулирует через и между компонентами, а не хладагент из низкотемпературного контура охлаждения.
Хладагент из первого радиатора 232 может поступать в термостат и перепускной клапан 233 в сборе (например, обводной канал радиатора), в механический насос 234 и рубашку охлаждения блока 222 двигателя, не проходя через промежуточные компоненты и не смешиваясь с хладагентом из низкотемпературного контура 240 охлаждения. Однако, в некоторых примерах промежуточные компоненты могут существовать между механическим насосом 234 и блоком двигателя, например, хладагент может проходить через рубашку охлаждения головки цилиндра прежде, чем пройти через блок. Хладагент рубашке охлаждения блока 222 двигателя может поступать в рубашку охлаждения головки 224 цилиндров двигателя и/или в рубашку охлаждения турбонагнетателя 226, не проходя через промежуточные компоненты и не смешиваясь с хладагентом из низкотемпературного контура 240 охлаждения. Хладагент поступает из открытого контрольного клапана 228 в первый теплообменник 262. Пример такого потока хладагента можно наблюдать во время прогрева, который будет подробно описан ниже.
Хладагент из головки 224 цилиндров двигателя и рубашек охлаждения турбонагнетателя 226 может поступать в коллектор 230 потока хладагента и затем в первый радиатор 232, когда температурный датчик и перепускной клапан 233 в сборе открыт, не смешиваясь с хладагентом из низкотемпературного контура 240 охлаждения. В некоторых примерах температурный датчик и перепускной клапан 233 в сборе может быть закрыт, чтобы поток хладагента оставался в двигателе 22 и рубашках охлаждения турбонагнетателя 226 для ускорения прогрева хладагента во время холодного пуска. Обводной канал 233 радиатора может направить хладагент обратно в механический насос 234 хладагента без захода в первый радиатор 232, не смешиваясь с хладагентом из низкотемпературного контура 240 охлаждения. Как другой хладагент, проходящий через открытый коллектор 230 хладагента, может поступать в сторону сердцевины 237 обогревателя, не смешиваясь с хладагентом из низкотемпературного контура 240 охлаждения. Хладагент, поступающий в сердцевину 237 обогревателя, может быть направлен в сторону контрольного клапана 228. Хладагент может поступать из контрольного клапана 228 в первый теплообменник 262 и обратно в канал ниже по потоку от сердцевины 237 обогревателя и выше по потоку от обводного канала 233 радиатора, не смешиваясь с хладагентом из низкотемпературного контура 240 охлаждения. Хладагент из первого радиатора 232 может также поступать в баллон 270 дегазатора.
Если теперь рассмотреть низкотемпературный контур 240 охлаждения, то он содержит второй радиатор 242, электрический насос 244 хладагента, охладитель наддувочного воздуха 246 с водяным охлаждением (ОНВВО) и конденсатор 248 кондиционера с водяным охлаждением (ККВО). Далее, другие примеры осуществления изобретения, дополнительно или альтернативно, могут содержать второй теплообменник ниже по потоку от второго радиатора 242, контрольный клапан хладагента выше по потоку от второго теплообменника, охладители топлива, охладитель РОГ, электронные устройства, и регулятор системы инвертора для гибридных электромобилей. Таким образом, поток хладагента может отклоняться от приводимого ниже описания с вводом дополнительных компонентов. Хладагент двигателя может поступать из второго радиатора 242 в ОНВВО 246, ККВО 248 и второй теплообменник 266, не смешиваясь с хладагентом из высокотемпературного контура 220 охлаждения. Используемое здесь выражение «не смешиваясь с хладагентом из высокотемпературного контура охлаждения » относится к потоку хладагента из первого компонента во второй компонент (например, из второго радиатора во второй теплообменник), то есть содержащий только хладагент из низкотемпературного контура независимо от условий. То есть, только хладагент из низкотемпературного контура циркулирует через и между компонентами, а не хладагент из высокотемпературного контура охлаждения. Хладагент может циркулировать из второго радиатора 242 во второй теплообменник 266, в электронасос 244, и обратно во второй радиатор 242. Второй теплообменник будет более подробно описан ниже. Хладагент из ОНВВО 246 может поступать в электронасос 244 и затем во второй радиатор 242, не смешиваясь с хладагентом из высокотемпературного контура 220. Хладагент из ККВО 248 может поступать в электронасос 244 и затем во второй радиатор 242, не смешиваясь с хладагентом из высокотемпературного контура 220 охлаждения. Специалисты в данной области техники поймут, что хладагент в низкотемпературном контуре 240 охлаждения остается отделенным от хладагента в высокотемпературном контуре 220 охлаждения при вводе дополнительных компонентов в дальнейших примерах осуществления, как описано выше. Хладагент из баллона дегазатора может поступать в механический насос 234 в высокотемпературном контуре 220 охлаждения и/или во второй радиатор 242 в низкотемпературном контуре 240 охлаждения. В некоторых примерах, вместо того, чтобы накапливаться в общем баллоне дегазатора, хладагент в низкотемпературном контуре охлаждения может накапливаться в отдельном баллоне дегазатора.
Теперь рассмотрим циркуляционный контур 260 трансмиссионного масла, который содержит трансмиссию 28, первый теплообменник 262, перепускной клапан 264 и второй теплообменник 266. Если перепускной клапан открыт, циркуляционный контур 260 трансмиссионного масла подает трансмиссионное масло из трансмиссии двигателя в первый теплообменник, во второй теплообменник и обратно в трансмиссию двигателя. Первый и второй теплообменники представляют собой теплообменники «жидкость-жидкость», который передает тепло между хладагентом и жидкостью двигателя (например, трансмиссионным маслом). В процессе охлаждения масло из трансмиссии 28 может поступать в первый теплообменник 262, в перепускной клапан 264, во второй теплообменник 266 и обратно через перепускной клапан 264 в трансмиссию 28. В некоторых примерах, трансмиссионное масло во втором теплообменнике 266 может поступать в трансмиссию 28, минуя перепускной клапан 264, по каналу, соединяющему второй теплообменник 266 с трансмиссией 28 (не показана). В процессе обогрева масло из трансмиссии 28 может поступать в первый теплообменник 262, в перепускной клапан 264 и обратно в трансмиссию 28, минуя второй теплообменник 266.
В процессе охлаждения перепускной клапан 264 открыт, а контрольный клапан 228 закрыт, чтобы перекрыть поступление горячего хладагента из высокотемпературного контура 220 в первый теплообменник 262. Дополнительно или альтернативно, контрольный клапан 228 может быть открыт только, если температура хладагента в высокотемпературном контуре ниже температуры трансмиссионного масла. Это может обеспечить подачу трансмиссионного масла для дальнейшего охлаждения. Когда происходит передача тепла из первого элемента второму элементу, это подразумевает, что при таких условиях температура первого элемента выше температуры второго элемента (например, хладагент из высокотемпературного контура охлаждает трансмиссионное масло и затем хладагент из низкотемпературного контура, когда температура трансмиссионного масла выше температуры хладагента высокотемпературного контура). Однако, если температура хладагента высокотемпературного контура выше температуры трансмиссионного масла, то контрольный клапан 228 находится в закрытом положении. Масло поступает из трансмиссии 28 в первый теплообменник 262, в перепускной клапан 264, во второй теплообменник 266, обратно в перепускной клапан 264 и в трансмиссию 28. Когда происходит передача тепла из первого элемента второму элементу, это подразумевает, что при таких условиях температура первого элемента выше температуры второго элемента (например, хладагент из низкотемпературного контура охлаждает трансмиссионное масло). Как упоминалось выше, в других примерах, трансмиссионное масло во втором теплообменнике 266 может поступать напрямую в трансмиссию 28, минуя перепускной клапан. Охлаждение трансмиссионного масла происходит во втором теплообменнике 266, потому что температура хладагента в низкотемпературном контуре 240 ниже температуры трансмиссионного масла. Перепускной клапан 264 открывается в ответ превышение трансмиссионным маслом второго порогового значения посредством соленоидного привода или воскового привода. Клапан с соленоидным приводом открывается по сигналу контроллера в ответ на температуру трансмиссионного масла, превышающую пороговое значение. Клапан с восковым приводом настроен на открытие, когда определенное количество воска растопится в случаях, когда температура трансмиссионного масла превысит пороговое значение. Операция охлаждения может начаться в силу превышения трансмиссионным маслом второго порогового значения, раскрытого на ФИГ. 3. Вместе с операцией охлаждения существуют операция обогрева, операция блокировки и прогрева двигателя. Во время операции обогрева, операции блокировки и операции прогрева двигателя перепускной клапан закрыт, а во время операции охлаждения перепускной клапан открыт.
В процессе операции обогрева перепускной клапан 264 закрыт, а контрольный клапан 228 открыт, чтобы обеспечить поступление горячего хладагента из двигателя (например, рубашки охлаждения в головку или блок цилиндров) в первый теплообменник 262, без смешивания с хладагентом из низкотемпературного контура 240 охлаждения. Когда происходит передача тепла из первого элемента второму элементу, это подразумевает, что при таких условиях температура первого элемента выше температуры второго элемента (например, хладагент из высокотемпературного контура нагревает трансмиссионное масло). В другом примере, хладагент может поступать в первый теплообменник из источника хладагента выше по потоку от первого радиатора в пределах высокотемпературного контура, как например, ниже по потоку от турбонагнетателя. Дополнительно, хладагент может поступать в первый теплообменник из источника хладагента параллельного сердцевине обогревателя. Масло поступает из трансмиссии 28 в первый теплообменник 262, через перепускной клапан 264 и обратно в трансмиссию 28, минуя второй теплообменник 266.
В процессе операции блокировки и прогрева двигателя перепускной клапан 264 закрыт, и контрольный клапан 228 закрыт, чтобы перекрыть поступление горячего хладагента из высокотемпературного контура 220 в первый теплообменник. Эти параметры позволяют маслу поддерживать свою текущую температуру при циркуляции из трансмиссии 22 в первый теплообменник 262, в перепускной клапан 264 и обратно в трансмиссию 28. В описанных выше примерах хладагент в низкотемпературном контуре циркулирует через второй теплообменник независимо от условий. Однако, в некоторых примерах, клапан может располагаться выше по потоку от второго теплообменника для регулирования потока хладагента через второй теплообменник.
Описанная выше двухконтурная система охлаждения проиллюстрирована как выполняющая обмен тепла с трансмиссионным маслом посредством первого и/или второго теплообменников. Однако двухконтурная система охлаждения может альтернативно или дополнительно охлаждать и/или нагревать и другие жидкости двигателя. Например, жидкостью двигателя может также быть моторное масло или тормозная жидкость.
Что касается ФИГ. 3, на нем представлена высокоуровневая блок-схема с подробными инструкциями по работе и использованию компонентов на ФИГ. 2 для контроля температуры трансмиссионного масла. Способ 300 может быть осуществлен контроллером (например, контроллером 42 на ФИГ. 1) в соответствии с хранящимися в нем энергонезависимыми машиночитаемыми инструкциями. Способ 300 может начинаться с определения параметров двигателя (например, частота вращения двигателя, и нагрузка на двигатель, температура двигателя) на шаге 302. На шаге 304, контроллер может определить, является ли температура двигателя выше порогового значения холодного пуска. В качестве примера, температура двигателя может быть измерена температурным датчиком 223 хладагента двигателя. Если температура двигателя ниже порогового значения холодного пуска, то контроллер может начать операцию прогрева двигателя, при этом контроллер дает команду на закрытие контрольного клапана, чтобы блокировать поток хладагента двигателя с первый теплообменник на шаге 306. В качестве примера, если двигатель работает в условиях холодного пуска двигателя, температура хладагента двигателя может быть ниже порогового значения (например, при температуре окружающего воздуха) и может оказаться предпочтительным блокировать поток хладагента в первый теплообменник, чтобы позволить хладагенту достигнуть температуры выше порогового значения. Способ затем может вернуться к шагу 304 пока температура двигателя не превысит пороговое значение холодного пуска. Пороговое значение холодного пуска может быть основано на обычной рабочей температуре двигателя (например, в диапазоне 190-220°F) и/или запросе температуры хладагента подогрева двигателя. В качестве другого примера, контроллер может допустить поступление хладагента в первый теплообменник во время холодного пуска двигателя, чтобы обеспечить повышение температуры трансмиссионного масла одновременно с температурой двигателя. В случае, если температура двигателя выше порогового значения холодного пуска, то способ может перейти к шагу 308. На шаге 308, контроллер определяет, является ли температура трансмиссионного масла ниже первого порогового значения. Первое пороговое значение может быть основано на низком значении обычного диапазона рабочих температур трансмиссионного масла. В качестве примера, если диапазон 190-220°F является диапазоном нормальных рабочих температур для трансмиссионного масла, тогда можно установить первое пороговое значение на основании значение, которое немного ниже 190°F, например 180°F. Температуру трансмиссионного масла можно измерить температурным датчиком 268 трансмиссионного масла. При ответе «да» способ может перейти к шагу 310, если ответ «нет», способ может перейти к шагу 316. Шаг 316 и другие операции шага 300 будет более подробно обсуждены ниже.
На шаге 310 контроллер открывает контрольный клапан, чтобы пропустить хладагент из двигателя через первый теплообменник. На шаге 312 трансмиссионное масло циркулирует через первый теплообменник, который передает тепло от хладагента двигателя трансмиссионному маслу. Во время операции нагрева хладагент из первого высокотемпературного контура охлаждения поступает в первый теплообменник, одновременно отделяя хладагент в первом контуре охлаждения от хладагента во втором, низкотемпературном контуре охлаждения. После прохождения трансмиссионного масла через первый теплообменник из трансмиссии двигателя, масло затем поступает в перепускной клапан и обратно в трансмиссию двигателя. Когда перепускной клапан закрыт, трансмиссионное масло поступает в первый теплообменник и обратно в трансмиссию двигателя, миную второй теплообменник. Перепускной клапан может иметь или восковой привод, или соленоидный привод. Если клапан имеет восковой привод, перепускной клапан будет оставаться закрытым, если температура трансмиссионного масла ниже второго порогового значения. Если клапан имеет соленоидный привод, перепускной клапан получит сигнал от контроллера на закрытие, если температура трансмиссионного масла ниже второго порогового значения.
На шаге 314 способ 300 предусматривает регулирование одного или нескольких параметров трансмиссии на основании обратной связи от температурного датчика трансмиссионного масла. Во время обычной работы трансмиссии двигателя температуру трансмиссионного масла определяют с помощью температурного датчика трансмиссионного датчика. Это измерение температуры используют для определения вязкости трансмиссионного масла, которая влияет на давление и/или трение трансмиссионного масла. По мере изменения давления и/или трения трансмиссионного масла можно отрегулировать один или несколько компонентов трансмиссии, например, электрический насос трансмиссионного масла, различные муфты трансмиссии, выходы трансмиссии (например, выходной вал трансмиссии и/или крутящий момент на колесе) и/или другие компоненты, чтобы поддерживать требуемый крутящий момент на колесе. Выполнение способа может быть завершено.
Если ответ на шаге 308 «нет», и температура трансмиссионного масла выше первого порогового значения, то способ может перейти к шагу 316. На шаге 316, способ определяет, находится ли температура трансмиссионного масла выше второго порогового значения. Второе пороговое значение может быть основано на верхнем значении обычного диапазона рабочих температур трансмиссионного масла. В качестве примера, если диапазон 190-220°F является диапазоном нормальных рабочих температур для трансмиссионного масла, тогда второе пороговое значение можно установить на значении равное или немного выше 220°F. Если ответ «нет», способ может перейти к шагу 324 и осуществить операцию блокировки. Операция блокировки рассматривается более подробно ниже. Если температура трансмиссионного масла выше второго порогового значения, тогда способ может перейти к шагу 318.
На шаге 318 контроллер посылает сигнал закрыть контрольный клапан, чтобы блокировать поток хладагента двигателя в первый теплообменник, чтобы предупредить нагрев хладагента трансмиссионного масла, так как температура трансмиссионного масла выше второго порогового значения. В качестве другого примера, контрольный клапан может быть открыт, если температура хладагента в высокотемпературном контуре ниже температуры трансмиссионного масла для обеспечения дальнейшего охлаждения трансмиссионного масла. Трансмиссионное масло из трансмиссии двигателя поступает в первый теплообменник и затем поступает в открытый перепускной клапан, откуда оно направляется во второй теплообменник 320. Как обсуждалось выше, перепускной клапан может иметь или восковой привод, или соленоидный привод. Если перепускной клапан имеет соленоидный привод, контроллер посылает сигнал открыть перепускной клапан, если температура трансмиссионного масла выше второго порогового значения. Если перепускной клапан имеет восковой привод, клапан будет открыт, так как воск расплавится в присутствии трансмиссионного масла при температуре выше второго порогового значения. По мере того, как трансмиссионное масло из трансмиссии двигателя поступает во второй теплообменник, хладагент из второго контура охлаждения поступает во второй теплообменник и снижает температуру трансмиссионного масла. В качестве примера, охлажденное трансмиссионное масло во втором теплообменнике может поступить обратно в перепускной клапан и в трансмиссию двигателя, как показано на ФИГ. 2. В качестве второго примера, охлажденное трансмиссионное масло во втором теплообменнике может поступить непосредственно обратно в трансмиссию двигателя из второго теплообменника.
На шаге 322 способ 300 предусматривает регулирование одного или нескольких параметров трансмиссии на основании расчетной температуры трансмиссионного масла. Когда трансмиссионная система первоначально входит в операцию охлаждения, трансмиссионное масло может претерпеть быстрое изменение температуры из-за открытия перепускного клапана и прохождения потока трансмиссионного масла через второй теплообменник. Быстрое изменение температуры трансмиссионного масла может произойти с еще большей скоростью, чем скорость, определяемая с помощью управления с обратной связью трансмиссионным маслом, описанного выше. В результате, может возникнуть задержка между моментом фактического изменения температуры трансмиссионного масла и моментом, когда трансмиссионная система может обнаружить и отреагировать на изменение температуры трансмиссионного масла. Такая задержка может привести, например, к нежелательным нарушениям крутящего момента. Для противодействия этой задержке после того, как будет открыт перепускной клапан, управление с обратной связью трансмиссии может использовать расчетную температуру трансмиссионного масла, а не полагаться на обратную связь от датчика трансмиссионного масла. Температуру трансмиссионного масла можно рассчитать соответствующим образом, например, на основании температуры хладагента в низкотемпературном контуре на входе второго теплообменника, падения температуры во втором теплообменнике, расхода хладагента во втором теплообменнике, расхода трансмиссионного масла во втором теплообменнике, начальной температуры трансмиссионного масла и/или других параметров. Может быть установлено, что перепускной клапан будет открыт на основании сигнала от контроллера, дающего команду на открытие перепускного клапана (если у перепускного клапана соленоидный привод), и/или на основании расчетного открытия перепускного клапана (если у перепускного клапана восковой привод, например), когда рассчитывают, что перепускной клапан открыт на основании рабочих состояний двигателя (например, частоты вращения двигателя и нагрузки). Таким образом, можно регулировать один или несколько компонентов трансмиссии в ответ на открытие перепускного клапана (например, насос трансмиссионного масла, соединение/разъединение сцепления, выбранной зубчатой передачи) на основании расчетной температуры трансмиссионного масла. Выполнение способа может быть завершено.
Если ответ на шаге 316 - «нет», и трансмиссионное масло не превысило второго порогового значения, тогда можно определить, что трансмиссионное масло функционирует при требуемой рабочей температуре. Способ может перейти к шагу 324 для проведения операции блокировки. Способ 300 может начать операцию блокировки, когда установлено, что температура трансмиссионного масла двигателя выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения. На шаге 324 контроллер посылает сигнал закрыть контрольный клапан, чтобы блокировать передачу тепла от хладагента двигателя и трансмиссионного масла в первом теплообменнике. На шаге 326 трансмиссионное масло циркулирует из трансмиссии двигателя через первый теплообменник, перепускной клапан и обратно в трансмиссию двигателя, миную второй теплообменник. Способ затем переходит к шагу 314 для поддержания и/или регулирования параметров трансмиссии на основании обратной связи от температурного датчика трансмиссионного масла и затем способ 300 завершает работу.
Способ 300 представляет примерный способ контролирования температуры трансмиссионного масла двигателя с помощью двух теплообменников, контрольного клапана и перепускного клапана в двухконтурной системе охлаждения. Таким образом, при удерживании хладагента в первом контуре охлаждения отдельно от хладагента во втором контуре охлаждения, системе гарантируют более высокую степень регулирования температуры. Отделение двух контуров охлаждения друг от друга, как обсуждается в данной заявке, устраняет возможность ошибочного смешивания системой высокотемпературного хладагента с низкотемпературным хладагентом.
Технический эффект отделения первого контура охлаждения от второго контура охлаждения позволяет двухконтурной системе охлаждения повысить контроль за температурами трансмиссионного масла. Первый контур охлаждения представляет собой высокотемпературный контур охлаждения, содержащий, как минимум, рубашку охлаждения двигателя и первый радиатор, при этом хладагент вытекает из рубашки охлаждения двигателя и поступает в первый теплообменник, когда контрольный клапан открыт, не смешиваясь с хладагентом во втором контуре. Второй контур охлаждения представляет собой высокотемпературный контур охлаждения, содержащий, по крайней мере, второй радиатор, при этом хладагент вытекает из второго радиатора и поступает во второй теплообменник, не смешиваясь с хладагентом в первом контуре. Путем устранения возможности смешивания двух хладагентов друг с другом смешивание высокотемпературного хладагента с низкотемпературным хладагентом маловероятно.
Следует отметить, что представленные в настоящей заявке примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и выполняться посредством системы управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, приводами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память накопителя машиночитаемых данных компьютера, где раскрываемые действия могут быть выполнены посредством исполнения команд в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Пример осуществления системы представляет собой двигатель, снабженный первым контуром охлаждения, содержащего первый теплообменник и контрольный клапан, расположенный выше по потоку от первого теплообменника, второй контур охлаждения, отдельный от первого контура охлаждения, содержащий второй теплообменник, и жидкостной контур двигателя, жидкостно соединяющий первый теплообменник, второй теплообменник и компонент системы двигателя посредством перепускного клапана, расположенного между первым теплообменником и вторым теплообменником. Способ также предусматривает то, что контрольный клапан представляет собой соленоидный клапан или восковой клапан.
Способ, дополнительно или альтернативно, может предусматривать то, что первый контур охлаждения представляет собой высокотемпературный контур охлаждения, содержащий, как минимум, рубашку охлаждения двигателя и первый радиатор, при этом хладагент вытекает из рубашки охлаждения двигателя и поступает в первый теплообменник, когда контрольный клапан открыт.Второй контур охлаждения представляет собой низкотемпературный контур охлаждения, содержащий, как минимум, второй радиатор, при этом хладагент вытекает из второго радиатора и поступает во второй теплообменник.
Способ дополнительно или альтернативно может предусматривать то, что жидкостной контур двигателя представляет собой контур трансмиссионного масла, в котором трансмиссионное масло поступает из трансмиссии двигателя в первый теплообменник, перепускной клапан, второй теплообменник и обратно в трансмиссию двигателя, когда перепускной клапан открыт.Когда перепускной клапан закрыт, трансмиссионное масло поступает в первый теплообменник и обратно в трансмиссию двигателя, миную второй теплообменник. Способ также предусматривает контроллер с машиночитаемыми инструкциями для открытия контрольного клапана, чтобы направить хладагент из первого контура охлаждения через первый теплообменник для передачи тепла от хладагента из первого контура охлаждения трансмиссионному маслу во время операции нагрева, закрытия контрольного клапана для блокировки прохождения хладагента из первого контура охлаждения через первый теплообменник во время операции охлаждения, когда хладагент в первом контуре выше температуры трансмиссионного масла; и открытия контрольного клапана для пропуска хладагента из первого контура охлаждения через первый теплообменник во время операции охлаждения, когда температура хладагента в первом контуре ниже температуры трансмиссионного масла. Машиночитаемые инструкции дополнительно или альтернативно могут также содержать инструкции, во время операции блокировки или прогрева двигателя, по закрытию контрольного клапана для блокирования поступления из первого контура охлаждения в первый теплообменник и поддержанию текущей температуры трансмиссионного масла. Во время операции обогрева и во время операции блокировки перепускной клапан закрыт, а во время операции охлаждения перепускной клапан открыт.
Способ дополнительно или альтернативно может предусматривать циркуляцию трансмиссионного масла из трансмиссии двигателя через первый теплообменник в перепускной клапан и обратно в трансмиссию двигателя во время операции нагрева. Трансмиссионное масло циркулирует из первого теплообменника и перепускного клапана во второй теплообменники и обратно в трансмиссию двигателя во время операции охлаждения. Трансмиссионное масло циркулирует из первого теплообменника, в перепускной клапан и обратно в трансмиссию двигателя во время операции блокировки и/или операции прогрева двигателя.
Другой способ для двигателя предусматривает передачу тепла от первого контура охлаждения трансмиссионной жидкости посредством первого теплообменника во время первого состояния; передачу тепла от трансмиссионной жидкости второму контуру охлаждения посредством второго теплообменника во время второго состояния; сокращение передачи тепла между трансмиссионной жидкостью и одним или несколькими из: первого контура охлаждения и второго контура охлаждения во время третьего состояния и удержание хладагента в первом контуре отдельно от хладагента во втором контуре во время первого, второго и третьего состояний.
Способ дополнительно или альтернативно может предусматривать то, что трансмиссионная жидкость состоит из трансмиссионного масла, при этом первое состояние отличается от второго состояния и взаимно исключает второе состояние. Передача тепла от первого контура охлаждения трансмиссионной жидкости посредством первого теплообменника предусматривает открытие контрольного клапана, расположенного в первом контуре охлаждения выше по потоку от первого теплообменника, для обеспечения потока хладагента из рубашки охлаждения двигателя в первый теплообменник, и подачу трансмиссионной жидкости из компонента двигателя через первый теплообменник и обратно в компонент двигателя, минуя второй теплообменник.
Способ, дополнительно или альтернативно, может предусматривать, в том числе и передачу тепла от трансмиссионной жидкости второму контуру охлаждения посредством второго теплообменника, и содержит закрытие контрольного клапана, чтобы блокировать поступление хладагента из рубашки охлаждения двигателя через первый теплообменник, когда температура хладагента из рубашки охлаждения двигателя выше температуры трансмиссионного масла; и циркуляцию трансмиссионной жидкости из компонента двигателя через первый теплообменник, второй теплообменник и обратно в компонент двигателя, и открытие контрольного клапана для пропуска хладагента из рубашки двигателя в первый теплообменник, когда температура хладагента из рубашки двигателя ниже температуры трансмиссионного масла, и циркуляцию трансмиссионной жидкости из компонента двигателя через первый теплообменник, второй теплообменник и обратно в компонент двигателя. В течение первого и второго состояний хладагент из второго контура протекает через второй теплообменник. Первое состояние содержит температуру трансмиссионной жидкости ниже первой пороговой температуры, а второе состояние содержит температуру трансмиссионной жидкости выше второй пороговой температуры, выше первой пороговой температуры.
Другой способ для двигателя предусматривает контролирование температуры трансмиссионного масла посредством контрольного клапана, управляющего потоком хладагента из первого контура охлаждения в первый теплообменник и потоком трансмиссионного масла во второй теплообменник через перепускной клапан на основании температуры трансмиссионного масла, при этом второй теплообменник принимает хладагент из второго контура охлаждения, отделенного от первого контура охлаждения. Управление температурой трансмиссионного масла посредством контрольного клапана предусматривает повышение температуры трансмиссионного масла путем открытия контрольного клапана и поддержания температуры трансмиссионного масла путем закрытия контрольного клапана, при этом первый контур охлаждения представляет собой высокотемпературный контур, в котором хладагент циркулирует из рубашки охлаждения двигателя в первый теплообменник, и в котором второй контур охлаждения - это низкотемпературный контур, в котором хладагент циркулирует из радиатора во второй теплообменник.
Способ дополнительно или альтернативно может предусматривать регулирование одного или нескольких компонентов трансмиссии двигателя на основании расчетной температуры трансмиссионного масла для поддержания требуемого крутящего момента на колесах в ответ на открытие перепускного клапана. Когда перепускной клапан закрыт, регулируют один или несколько компонентов трансмиссии двигателя на основании обратной связи от датчика температуры трансмиссионного масла для поддержания требуемого крутящего момента на колесах.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые здесь, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения содержит в себе все новые и неочевидные комбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и части компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут содержать один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть заявлены в формуле путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются помещенными в предмет настоящего изобретения.