专利名称：冷却水回路系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及车用发动机的冷却水回路系统，该系统适用于加热和冷却装在车上的自动变速器的润滑油。
背景技术：
在普通的冷却水回路系统中特别设置油热交换器，这种交换器中有自动变速器的润滑油流动，当关闭控温器时，发动机冷却水在这种冷却水回路系统中流动(如JP-A-2002-47935)。热交换器实现润滑油与发动机冷却水之间的热交换，以便在车辆发动机启动之后的暖机工作中加热润滑油，并在发动机正常工作中冷却润滑油。不过，在这种热交换器中，由于要用加热器水回路中的冷却水(热水)加热润滑油，以在暖机工作中充分加热润滑油，有时在发动机正常工作中可使润滑油得不到充分冷却。相反，当在热交换器中使用通过水箱之后的冷却水，以充分冷却润滑油时，可能会使发动机启动之后润滑油的暖机性能变差。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种车辆发动机用的冷却水回路系统，它能根据所测得的润滑油温度适宜地调节自动变速器的润滑油温度。
本发明的另一目的在于提供一种冷却水回路系统，在发动机正常工作下充分冷却自动变速器的润滑油，同时，当发动机启动之后润滑油的温度低于设定温度时，快速地加热润滑油。
按照本发明，一种发动机用的冷却水回路系统，包括水箱，它冷却发动机的冷却水；水箱的水通路，冷却水通过该通路在水箱与发动机之间循环；水箱旁路通路，来自发动机的冷却水通过该通路旁路所述水箱；安装在水箱旁路回路中的热交换器，用以在冷却水与发动机的自动变速器的润滑油之间实行热交换；以及水箱下游通路，通过水箱的冷却水通过此通路流入所述热交换器中。所述水箱下游通路在水箱下游侧和热交换器的上游侧与水箱的水通路相连。在这种冷却水回路系统中，流动调节单元被设置在所述水箱旁路通路与水箱下游通路连接的结合部分处，用以调节冷却水从水箱下游通路流到热交换器的流率，及从水箱旁路通路流到热交换器的冷却水的流率。此外，温度检测单元检测已通过所述热交换器之润滑油的温度；控制单元根据温度检测单元测得的温度控制所述流动调节单元。相应地，当发动机暖机工作中的温度低于设定温度时，则由所述流动调节单元使从水箱旁路通路流过来的冷却水的流量增大，以使润滑油能够容易地被加热。反之，当在发动机正常工作或者发动机高负荷工作中的润滑油温度高于上限温度时，则使从水箱下游通路流过来的冷却水的流量增大，以使润滑油能够得到充分的冷却。结果，在发动机正常工作或者发动机高负荷工作时，所述冷却水回路系统充分冷却自动变速器的润滑油，而当发动机启动之后所述润滑油的温度低于设定温度时，快速加热所述润滑油。
另外，在发动机启动之后，当温度检测单元测得的温度低于设定温度时，能够关断冷却水流从水箱下游通路到热交换器的流动。此外，当温度检测单元测得的温度高于上限温度时，能够关断冷却水流从水箱旁路通路到热交换器的流动，这里所说的上限温度一般要比所述设定温度高一个预定的温度。
最好使一个热交换器旁路通路与流动调节单元相连，以使来自流动调节单元的冷却水通过该热交换器旁路通路旁路所述热交换器。因此，流动调节单元能够适当调节所述流率，而不会降低水箱旁路通路或水箱下游通路原来的流量，同时结构也简单。比如，所述流动调节单元为一四通阀。在这种情况下，所述四通阀具有与所述水箱下游通路的下游端一侧相连的第一开口部分、与所述热交换器旁路通路的上游端一侧相连的第二开口部分，以及在所述四通阀的上游侧和下游侧与所述水箱旁路通路相连的第三和第四开口部分。
按照本发明，所述水箱旁路通路可以包括加热器水通路，其中具有加热器芯子，该芯子用冷却水作为加热源加热流体。所述水箱旁路通路进一步包括一个加热器芯子旁路通路尤好，冷却水通过该通路旁路所述水箱旁路通路中的所述加热器芯子。
作为选择，所述水箱旁路通路包括主旁路通路，冷却水通过该主旁路通路旁路所述水箱，还包括从所述主旁路通路分支的分支通路，使从主旁路通路引入到分支通路的冷却水，在通过热交换器之后，返回发动机。
从以下参照附图的详细描述，将使本发明的其它目的、特点及优点变得愈为清晰，其中图1是本发明第一实施例表示冷却水在发动机启动之后的瞬时立即流动的冷却水回路系统示意图；图2是按照第一实施例，表示发动机正常工作中冷却水流动的冷却水回路系统示意图；图3是按照第一实施例，表示根据冷却水流的切换操作润滑油的温度变化时序图；图4是本发明第二实施例冷却水回路系统的示意图；图5是第一实施例改型的冷却水回路系统示意图。
具体实施例方式
(第一实施例)以下参照图1-3描述本发明的第一实施例。将车辆发动机10设置于冷却水回路系统中，用于冷却车辆发动机10的冷却水(冷却剂)在该系统中流动。车辆发动机10包括自动变速器(未示出)，该变速器设有液力变矩器，用以操纵变速器的离合器和各个齿轮。在液力变矩器中使用润滑油(ATF)作为动力传送介质。提供冷却水100，用以在发动机启动之后润滑油的温度低于设定的温度时快速增高润滑油的温度，还用以在发动机正常工作中使润滑油冷却在适宜的温度。
发动机10的冷却水回路系统包括水箱的水回路20，用以将发动机10的温度调节在适宜的温度。水箱的水回路20包括水箱水通路20a和设在水箱水通路20a中的水箱21。在水箱的水回路20中，通过的水泵11的工作，使发动机10中的冷却水循环至水箱21中。在水箱水通路20a中水箱21的上游侧设置控温器(未示出)。发动机10的冷却水回路系统还包括加热器水回路30，这个回路30具有设在加热器水通路30a中的加热器芯子31，来自发动机10的冷却水通过该加热器水通路30a返回水泵11，同时旁路所述水箱21。所述加热器芯子31是一个加热的热交换器，它利用冷却发动机的水(热水)作为加热源，加热要被吹入到车厢内的空气。本实施例中，由于在加热器水回路30中未设置流量调节装置，比如阀门，所以发动机10中的冷却水总是由水泵11在发动机10与加热器芯子31之间循环。譬如，当设在水箱通路20a控温器(未示出)关闭时，发动机10中的冷却水只流到加热器水回路30去。这里，所述加热器水回路30是水箱的旁路通路，发动机10的冷却水通过此通路旁路所述的水箱21。
在加热器水回路30中，于加热器芯子31与水泵11之间设置油冷却器110。油冷却器110是一个热交换器，用以加热(暖机)和冷却自动变速器的润滑油。作为油冷却器110，可以采用铝制叠环形的热交换器。例如，可将具有多个开孔部分的多个环形板叠置，并使多个环形板的各开孔互相连通，以便在油冷却器110中形成冷却水流动部分和油流动部分。加热器水通路30a与油冷却器110中的冷却水流动部分相连。此外，使设在自动变速器中的油输入管111和油输出管112与油冷却器110中的油流动部分相连。于是，冷却水流过油冷却器110中的冷却水流动部分，而润滑油流过油冷却器110中的油流动部分，以便在油冷却器110中使冷却水和润滑油之间实行热交换。
作为油冷却器110，也可以采用其它类型，并不限于叠环形。比如，可在呈环形或者呈角形的主体部件中提供一个油单元而形成所述的油冷却器。作为选择，也可以将由同轴布置的多个不同直径圆柱形部件构成一个多管热交换器用作油冷却器110。
在油出口管112中设置温度传感器(温度检测单元)130，用以检测通过油冷却器110之后的润滑油温度。将温度传感器130测得的油温输出给后面有述的控制单元(ECU)140。
通过水箱21之后的冷却水通过水箱下游通路22，流向油冷却器110，所述水箱下游通路22连到油冷却器110的上游侧位置，并连到水箱水回路20a中的水箱21的下游侧位置。此外，在连接水箱下游通路22和加热器的水通路30a的结合部分处，设有四通阀120。
四通阀120是带旁通通道的阀门，各外侧有四个开口部分，并且通过操纵阀门机构，能够改变四个开口部分的连通状态。由控制单元140控制四通阀120的工作情况。在四通阀120的四个开口部分中间，加热器水通路30a与四通阀120的两个开口部分相连，水箱下游通路22与四通阀120的一个开口部分相连，而旁路通路23与四通阀120的另一开口部分相连。
与四通阀120相连的旁路通路23在油冷却器110的下游侧与加热器水通路30a连接，使来自四通阀120的冷却水经旁路通路23旁路所述油冷却器110。在所述油冷却器110和旁路通路23与加热器的水通路30a连接的所述结合部分之间设置单向阀32，以使冷却水能够从油冷却器110流到水泵11，并防止倒流。也就是说，设置单向阀32，以防止冷却水从旁路通路23流向油冷却器110。
控制单元(ECU)140根据来自温度传感器130的温度信号控制四通阀120的工作情况。具体地说，控制单元140设置多种确定温度，比如设定温度T(SET)，用以在发动机启动之后的暖机工作中容易地增高润滑油的温度，再比如发动机正常工作中所允许的润滑油上限温度T(UP)。此外，温度传感器130将所测定的实际温度与所述确定温度比较，并控制四通阀120的四个开口部分之间的连通状态。
接下去将参照图3的时序图描述本发明冷却水回路系统的工作过程。
在发动机10启动后的瞬时，润滑油的温度通常低于所述设定温度T(SET)。当润滑油的温度低于所述设定温度T(SET)(如80℃)时，控制单元140控制四通阀120各开口部分的连通状态，使加热器水通路30a中的冷却水流入油冷却器110，如图1中的黑色箭头所示，而水箱下游通路22中的冷却水流向旁路通路23，如图1中的空白箭头所示。
当润滑油的温度低于所述设定温度T(SET)(如80℃)时，水箱水通路20a中的温控器关闭使发动机10中的冷却水流入加热器芯子30a，而不流入水箱21。这就是说，在时间周期t1内，控制四通阀120的工作，使冷却水只从加热器水通路30a(水箱旁路通路)通过四通阀120流入油冷却器110。因此，低温润滑油与来自油冷却器110中的加热器水通路30a的冷却水热交换，利用响应发动机10暖机工作而升高温度的冷却水使润滑油的温度快速增高。
当响应发动机10的冷却水的温度升高而打开水箱的水通路20a中的温控器时，冷却水还流到水箱水通路20a。也就是说，在图3中的时间周期t2内，来自加热器芯子31的冷却水和来自水箱21的冷却水都流入油冷却器110。本实施例中，在通过水箱21之后，部分来自水箱下游通路22的低温冷却水可以响应润滑油的检测温度，通过四通阀120流入旁路通路23。流入旁路通路23的冷却水，在油冷却器110的下游侧被结合到加热器水通路30a，并返回发动机10。这里，因为设置有单向阀32，已经通过旁路通路23的冷却水不再流到油冷却器110。
当发动机10实现正常工作时，在润滑油的温度变得高于设定温度T(SET)之后，或者当润滑油的温度变得高于上限温度T(UP)时，改变四通阀120各开口部分的连通状态，使加热器水通路30a中的冷却水流入旁路通路23，有如图2中的黑色箭头所示，并且水箱下游通路22的冷却水流到油冷却器110，有如图2中的空白箭头所示。譬如，在图3中的时间周期t3中，只有来自水箱21的冷却水流入油冷却器110，而来自加热器芯子31的冷却水通过旁路通路23旁路该油冷却器110。在这种情况下，至少部分通过水箱21的冷却水从水箱下游通路22通过四通阀120流入油冷却器110。因此，当润滑油的温度高于所述上限温度时，可使润滑油与油冷却器110中的冷却水之间的温度差加大，并可使润滑油得到有效的冷却。
当发动机10正常工作中测得的润滑油温度处于所述设定温度T(SET)与上限温度T(UP)之间的区域(比如图3中的时间周期t4)时，控制单元140控制四通阀120的工作位置，使之被设定在图1所示位置与图2所示位置之间的中间位置。在这种情况下，来自加热器水通路30a的冷却水和来自水箱下游通路22的冷却水通过四通阀120混合之后流入油冷却器110。因此，在发动机10的正常工作中，可使润滑油冷却在一个适宜的温度。
另外，当润滑油的温度升高到等于或高于所述上限温度T(UP)时(如时间周期t5)，可使从水箱下游通路22流到油冷却器110的冷却水流量加大，或者可以只使从水箱下游通路22流来的冷却水被供送给油冷却器110。在这种情况下，可使润滑油在油冷却器110中被快速且充分地冷却。于是，当润滑油的温度低于所述设定温度T(SET)时，本冷却水回路系统可以快速增高润滑油的温度，并且在润滑油的温度高于所述发动机10正常工作中的上限温度T(UP)时，能够快速且充分地冷却润滑油。
本实施例中，来自加热器水通路30a的冷却水和/或来自水箱下游通路22的冷却水通过旁路通路23而旁路所述油冷却器110，其中所述旁路通路23被设置成连到所述四通阀120的一个开口部分。因此，采用简单的四通阀120结构，可使来自加热器水通路30a和水箱下游通路22之一的冷却水回流到发动机，同时旁路所述油冷却器110，而不会减小加热器水通路30a或水箱下游通路22中冷却水的原来流量。
当采用电磁阀作为所述四通阀120时，即便在油冷却器110的上游未设置混合部分，去使来自水箱下游通路22的冷却水与来自加热器水通路30a的冷却水混合，也可使从加热器水通路30a到油冷却器110的冷却水和从水箱下游通路22到油冷却器110的冷却水被适当地混合。
(第二实施例)以下参照图4描述本发明的第二实施例。在第二实施例中，在冷却水回路系统中设置水箱主旁路通路24，冷却水通过该主旁路通路旁路所述水箱21。另外，在使水箱21处的水箱水通路20a与所述水箱主旁路通路24结合的结合部分处，设置控温器26。
设置从水箱主旁路通路24分支出的分支通路25。来自水箱主旁路通路24制冷剂，通过该分支通路25，在通过油冷却器110之后回到发动机10。由水箱主旁路通路24和分支通路25构成分支旁路回路40，以使来自发动机10的制冷剂通过分支旁路回路40返回发动机10，同时旁路所述水箱21。分支旁路回路40就是本发明的水箱旁路通路，制冷剂通过该回路40旁路所述水箱21。在第二实施例中，将油冷却器110设置于分支旁路回路40的分支通路25中。
设置三通阀121，以将水箱下游通路22连到油冷却器110的上游侧，并调节使水箱下游通路22与分支通路25连接的结合部分处的冷却水流量。一般地说，将三通阀121设在使水箱下游通路22与分支通路25连接的结合部分处，以便调节来自水箱下游通路22的冷却水流量和从水箱主旁路通路24到分支通路25的冷却水流量。
按照第二实施例，当发动机启动后的润滑油温度等于或低于所述设定温度T(SET)时，控制单元140控制三通阀121，使水箱下游通路22关闭。在这种情况下，来自发动机10的冷却水通过水箱主旁路通路24和分支通路25流过油冷却器110。因此，可以容易地提高润滑油的温度。
当润滑油温度变得高于所述上限温度T(UP)时，控制单元140控制三通阀121，关断从水箱主旁路通路24到分支通路25的冷却水流。因此，至少部分通过水箱21之后的冷却水从水箱下游通路22通过分支通路25流到油冷却器110。在这种情况下，可使润滑油与油冷却器110中流动的冷却水之间的温度差较大，并可使润滑油有效且充分地受到冷却。
按照第二实施例，将油冷却器110设在从水箱主旁路通路24分支出的分支通路25中，并且在使水箱下游通路22与分支通路25连接的结合部分处切换冷却水流。因此，与上述第一实施例相类似，第二实施例的冷却水回路系统可以在润滑油的温度低于设定温度T(SET)时提高初期的加热效果，以及在润滑油的温度高于上限温度T(UP)时改善充分的冷却效果。这里的上限温度T(UP)高于所述设定温度T(SET)一个预定的温度。
虽然已经参照附图结合优选实施例充分描述了本发明，但应予说明的是，对于熟悉本领域的人而言，各种变化和改型都是显见的。
譬如，在上述本发明的第一实施例中，将油冷却器110设在加热器水通路30a(水箱旁路通路)中，可使冷却水从加热器芯子31通过该加热器水通路30a流入所述油冷却器。然而，有如图5所示那样，可在加热器水回路30中设置加热器旁路通路30b，并可设置油冷却器110，使冷却水从加热器旁路通路30b流入该油冷却器110。此外，可将譬如阀门类的调节单元或切换单元设在使加热器旁路通路30b与加热器水通路30a连接的结合部分处，以调节和切换从加热器旁路通路30b流来的冷却水流。
可以理解，这样的变化和改型都在所附各权利要求限定的本发明范围内。
权利要求
1.一种发动机(10)用的冷却水回路系统，包括水箱(21)，它冷却发动机的冷却水；水箱的水通路(20，20a)，冷却水通过该通路在水箱与发动机之间循环；水箱旁路通路(30，40)，来自发动机的冷却水通过该通路旁路所述水箱；安装在水箱旁路回路中的热交换器(110)，用以在冷却水与发动机的自动变速器的润滑油之间实行热交换；以及水箱下游通路(22)，通过水箱后的冷却水通过此通路流入所述热交换器中；所述水箱下游通路在水箱下游侧和热交换器的上游侧与水箱的水通路相连；流动调节单元(120，121)设在所述水箱旁路通路与水箱下游通路连接的结合部分处，用以调节冷却水从水箱下游通路流到热交换器的流率，及从水箱旁路通路流到热交换器的冷却水的流率；温度检测单元(130)，检测已通过所述热交换器之润滑油的温度；控制单元(140)，根据温度检测单元测得的温度控制所述流动调节单元。
2.如权利要求1所述的冷却水回路系统，其中，还包括热交换器旁路通路(23)，与流动调节单元相连，使来自流动调节单元的冷却水通过该热交换器旁路通路旁路所述热交换器。
3.如权利要求2所述的冷却水回路系统，其中，所述流动调节单元为四通阀。
4.如权利要求3所述的冷却水回路系统，其中，所述四通阀具有与所述水箱下游通路的下游端一侧相连的第一开口部分、与所述热交换器旁路通路的上游端一侧相连的第二开口部分，以及在该四通阀的上游侧和下游侧与所述水箱旁路通路相连的第三和第四开口部分。
5.如权利要求1所述的冷却水回路系统，其中，所述水箱旁路通路(30，40)包括加热器水通路(30，30a)，其中具有加热器芯子(31)，该芯子用冷却水作为加热源加热流体。
6.如权利要求5所述的冷却水回路系统，其中，所述水箱旁路通路还包括加热器芯子旁路通路(30，30b)，冷却水通过该通路旁路所述加热器芯子。
7.如权利要求1所述的冷却水回路系统，其中，所述水箱旁路通路(30，40)包括主旁路通路(24)，冷却水通过该主旁路通路旁路所述水箱；从所述主旁路通路分支出的分支通路(25)，使从主旁路通路引入到分支通路的冷却水，在通过热交换器之后返回发动机。
8.如权利要求1-7任一项所述的冷却水回路系统，其中，所述控制单元控制所述流动调节单元，当在发动机启动之后所述温度检测单元测得的温度低于设定温度(T(SET))时，减低所述流率。
9.如权利要求8所述的冷却水回路系统，其中，所述控制单元控制所述流动调节单元，当所述温度检测单元测得的温度高于上限温度(T(UP))时，增大所述流率。
10.如权利要求1-7任一项所述的冷却水回路系统，其中，所述控制单元控制所述流动调节单元，当发动机启动后所述温度检测单元测得的温度低于设定温度T(SET)时，关断从水箱下游通路到油冷却器的冷却水流。
11.如权利要求10所述的冷却水回路系统，其中，所述控制单元控制所述流动调节单元，当所述温度检测单元测得的温度高于上限温度T(UP)时，关断从水箱旁路通路到热交换器的冷却水流；所述上限温度T(UP)高于设定温度一个预定的温度。
全文摘要
一种发动机用的冷却水回路系统，它包括水箱旁路通路(30，40)，发动机的冷却水通过该通路旁路水箱(21)；安装在水箱旁路回路中的热交换器(110)，在冷却水与自动变速器的润滑油之间实行热交换；以及水箱下游通路(22)，从水箱来的冷却水通过此通路流入所述热交换器中。另外，流动调节单元(120，121)设在所述水箱旁路通路与水箱下游通路连接的结合部分处，用以调节冷却水从水箱下游通路流到热交换器的流率，及从水箱旁路通路流到热交换器的冷却水的流率。所述流动调节单元根据温度检测单元测得的温度受到控制单元(140)的控制。
文档编号F01P7/16GK1605726SQ200410084970
公开日2005年4月13日 申请日期2004年10月8日 优先权日2003年10月7日
发明者菅野辰也, 鱼住信幸, 高塚道也 申请人:株式会社电装