加熱流體的設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及加熱流體的設(shè)備和方法。加熱流體的設(shè)備，其包括泵、與泵連接并提供與泵流體連通的管道、和管道中的孔口，其中，在使用時(shí)，泵包含流體。另外，孔口限制管道中流體的第一部分的流動(dòng)，使得流體的第二部分由于流體的第二部分和泵之間的摩擦而被加熱。
【專利說明】加熱流體的設(shè)備和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)要求2012年6月29日提交的英國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?211632.2的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用被并入本文，用于所有目的。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及汽車中廣泛使用的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。提高任何內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的效率均可幫助降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗，從而降低運(yùn)行成本和由于有害發(fā)動(dòng)機(jī)排放物而造成的環(huán)境代價(jià)。
[0004]最近已經(jīng)開發(fā)了許多燃料效率措施，但是，這些中的大部分集中于燃料輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)的方式和最大化由供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料進(jìn)行的作業(yè)。然而，可采用其它措施，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)變，例如，在汽車中，限制加速速度或以更高的速度提高齒輪比。
【背景技術(shù)】
[0005]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)使用油潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件，減小這些部件之間的摩擦，從而提高運(yùn)動(dòng)部件的工作壽命。隨著油溫度升高，油變得更稀，因而提供給運(yùn)動(dòng)部件較少的物理保護(hù)，但是在這些升高的溫度下，通常60至80° C，油啟動(dòng)中的添加劑被激活并提供必要的保護(hù)。這些添加劑包括抗磨損添加劑，其在發(fā)動(dòng)機(jī)部件處于60° C和更熱下位于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部表面上。油也用于幫助冷的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。
[0006]油的溫度必需被控制，尤其是控制油的粘度，以及因此控制其適當(dāng)潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的效果。已知發(fā)動(dòng)機(jī)部件，尤其是運(yùn)動(dòng)部件溫?zé)岬陌l(fā)動(dòng)機(jī)是更節(jié)約燃油的，并且運(yùn)動(dòng)部件較不容易受到損壞。
[0007]混合動(dòng)力車輛中油的溫度可能是個(gè)特殊的問題。混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)被設(shè)計(jì)成高效的，因而比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較少的熱?；旌先剂习l(fā)動(dòng)機(jī)中油的溫度可因此不足夠高而不能確保發(fā)動(dòng)機(jī)有效運(yùn)行。
[0008]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的油通常由發(fā)動(dòng)機(jī)本身加熱，但利用常規(guī)加熱器單獨(dú)加熱油是已知的。這種常規(guī)類型的加熱器可以是直接加熱油的加熱桿或塞。這是加熱油的相對(duì)簡(jiǎn)單，因而也是成本有效的方法，但是存在缺點(diǎn)。桿或塞必需足夠熱，以轉(zhuǎn)移足夠的熱至油，從而在合理的時(shí)間段內(nèi)提高油的溫度，但是，桿或塞于是很可能導(dǎo)致油在與桿或塞接觸時(shí)燃燒。這損害油的組成，并且是潛在的火源。
[0009]在可選方案中，應(yīng)用初級(jí)和次級(jí)回路。次級(jí)回路中的水被用于加熱初級(jí)回路中的油。在進(jìn)一步的可選方案中，利用由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣提供的熱加熱室中的油。
[0010]本發(fā)明的目標(biāo)是提供加熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的油的可選方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了加熱流體的設(shè)備，包括:
[0012]泵；
[0013]與泵連接并提供與泵流體連通的管道；和[0014]管道中的孔口 ；
[0015]其中，在使用時(shí)，泵包含流體，流體的第一部分通過泵被泵送到管道中和流體的第二部分保留在泵中，孔口限制管道中流體的第一部分的流動(dòng)，和其中流體的第二部分由于流體的第二部分和泵之間的摩擦而被加熱。
[0016]流體可以是液體。流體通常是油，典型地是發(fā)動(dòng)機(jī)用油。油可以是石油基的或合成的。發(fā)動(dòng)機(jī)用油可用于潤(rùn)滑內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件。
[0017]用于加熱的設(shè)備可以是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的部分和/或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的組成部分。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)是通過加溫發(fā)動(dòng)機(jī)用油可提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。發(fā)動(dòng)機(jī)的效率可以指燃油效率，因而可以指利用較少燃料以產(chǎn)生相同功率輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0019]摩擦可以在流體的第二部分和泵的內(nèi)部表面和/或部件之間。內(nèi)部部件可以是泵輪、蝸殼、法蘭盤、進(jìn)入孔、排出孔和泵體中的一個(gè)或多個(gè)。
[0020]加溫和/或加熱流體將被理解為意指流體溫度提高和/或升高。
[0021]流體的第一部分可對(duì)抗孔口，孔口從而限制管道中流體的第一部分的流動(dòng)。
[0022]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可具有這樣的油泵:其主要功能是使發(fā)動(dòng)機(jī)用油在發(fā)動(dòng)機(jī)周圍循環(huán)和/或潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)部件。
[0023]通常，油泵占發(fā)動(dòng)機(jī)的能量需求的很大比例。油泵大小必須充分合適，以適當(dāng)?shù)牧魉僭诎l(fā)動(dòng)機(jī)周圍泵送油，同時(shí)維持可接受的油壓。這些條件在發(fā)動(dòng)機(jī)處于升溫怠速時(shí)非常難以滿足。重要的是，處于升溫怠速的發(fā)動(dòng)機(jī)的要求被滿足，而發(fā)動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行周期中在該狀態(tài)中花費(fèi)的時(shí)間比例相對(duì)低。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的加熱流體的設(shè)備的泵可用于同時(shí)加熱流體和在發(fā)動(dòng)機(jī)周圍泵送流體。根據(jù)本發(fā)明的加熱流體的設(shè)備的泵在需要時(shí)可用于補(bǔ)充油泵的功能。因此，油泵的尺寸可被減小，以匹配油泵的最常用水平的要求，超出該水平的任意要求由根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的泵提供。減小油泵尺寸降低油泵的能量要求，因而可降低發(fā)動(dòng)機(jī)的總體燃料消耗，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的油泵和泵可同時(shí)(在相同的時(shí)間)運(yùn)轉(zhuǎn)，以移動(dòng)和加熱發(fā)動(dòng)機(jī)用油。可選地，根據(jù)本發(fā)明的油泵和泵可獨(dú)立地運(yùn)轉(zhuǎn)。這可意為通過根據(jù)本發(fā)明的泵提供的在發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的油的流動(dòng)和加熱可被單獨(dú)控制。
[0026]泵可通過馬達(dá)提供動(dòng)力或運(yùn)轉(zhuǎn)。泵可通過電動(dòng)馬達(dá)提供動(dòng)力或運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)馬達(dá)可通過驅(qū)動(dòng)軸與泵連接。電動(dòng)馬達(dá)可用于轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸，因而也轉(zhuǎn)動(dòng)泵。利用電動(dòng)馬達(dá)運(yùn)行泵可意為通過例如交流發(fā)電機(jī)或其他發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的任何過?；蜻^量的電可用于加熱和/或泵送油。這降低對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率的要求，因?yàn)椴恍枰l(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械地泵送油。這可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，因而可降低燃料消耗。
[0027]在可選實(shí)施方式中，泵可通過液壓馬達(dá)提供動(dòng)力。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的泵可具有固定或可變排量，S卩，每單位時(shí)間通過泵排出或泵送的流體體積可以是固定體積，或者該體積可以是可變的?？勺冃钥赏ㄟ^改變運(yùn)行泵的馬達(dá)的速度而實(shí)現(xiàn)。
[0029]通常，泵的效率小于100%，因而，通過泵給予流體的一些作業(yè)被轉(zhuǎn)化成熱，而不是流體流動(dòng)。該熱是期望的，并且泵和/或馬達(dá)可被調(diào)節(jié)以降低泵的效率，從而提供期望的加熱。[0030]泵可以是液壓低效的。泵在將流體從低壓泵送至高壓時(shí)可尤其效率低。泵中的一些流體可在泵的一個(gè)循環(huán)或周期之后保留在泵中。通常泵中20至80%，典型地60至40%的流體可在一個(gè)循環(huán)之后保留在泵中。保留在泵中的流體溫度可大于泵外的流體溫度。
[0031]用于加熱的設(shè)備可以是混合動(dòng)力車輛的部分，并且可以是混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的部分?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)車輛可結(jié)合內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。運(yùn)轉(zhuǎn)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電可通過車輛內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生?？蛇x地，運(yùn)轉(zhuǎn)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電可通過將車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生?？蛇x地，運(yùn)轉(zhuǎn)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電可通過外部發(fā)電機(jī)，例如發(fā)電站，以及存儲(chǔ)在車輛電池中的電或電池產(chǎn)生。
[0032]可利用通過混合動(dòng)力車輛或外部電源產(chǎn)生的電運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)馬達(dá)。可利用存儲(chǔ)在車輛電池中的電運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)馬達(dá)。車輛電池可通過電池管理系統(tǒng)和/或電池充電控制器被充電，即，被供給電。電池管理系統(tǒng)和/或電池充電控制器可控制電池何時(shí)被充電和/或何時(shí)對(duì)例如交流發(fā)電機(jī)施加載荷一即，電要求一以使電池充電。載荷可有意地在車輛減速期間。在減速期間可用的車輛動(dòng)能可用于使電池充電和/或產(chǎn)生電。
[0033]車輛動(dòng)能可用于轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪，其在汽車動(dòng)能減小時(shí)可繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。在可選實(shí)施方式中，電能可用于轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪。飛輪可提供能量存儲(chǔ)。利用例如驅(qū)動(dòng)軸，飛輪中的動(dòng)能可被直接用于為泵提供動(dòng)力。飛輪中的動(dòng)能可被轉(zhuǎn)換成電，并用于為與泵連接的電動(dòng)馬達(dá)提供動(dòng)力。
[0034]本發(fā)明的
【發(fā)明者】們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用加熱元件來加熱發(fā)動(dòng)機(jī)用油通常引起發(fā)動(dòng)機(jī)用油燃燒而不是僅被加熱。然而，如果使用加熱元件，則使得燃燒油的風(fēng)險(xiǎn)降低，即，加熱元件非常緩慢地加熱油，則加熱速率太慢以至于沒有用。
[0035]加熱發(fā)動(dòng)機(jī)用油降低其粘度。例如在0° C下冷卻時(shí)，油的粘度可為460mm2/SeC。例如在90° C下加溫時(shí)，油的粘度可為12mm2/sec。
[0036]發(fā)動(dòng)機(jī)用油的類型和粘度通常被選擇，以在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻時(shí)、在暖機(jī)期間和在其熱時(shí)保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)單獨(dú)預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)用油可能意味著發(fā)動(dòng)機(jī)沒有受到足夠保護(hù)時(shí)，意圖以溫油幫助加溫發(fā)動(dòng)機(jī)的速率加熱油。發(fā)動(dòng)機(jī)被從冷卻至溫?zé)嵋约白罴压ぷ鳒囟燃訜岬迷娇?，則發(fā)動(dòng)機(jī)以降低的效率或以小于最佳效率運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間將越少。發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工作溫度可為80至120° C。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件是溫?zé)岬?，則發(fā)動(dòng)機(jī)通常是更節(jié)約燃油的，并且如果油包含抗磨損添加劑，則運(yùn)動(dòng)部件較不容易遭受損壞。
[0037]通常，油泵占冷發(fā)動(dòng)機(jī)總體燃料消耗的5至10%。這是因?yàn)橛驮秸常诫y以泵送，并且泵消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的功率越多。與常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，根據(jù)本發(fā)明的加熱流體的設(shè)備在冷啟動(dòng)后可更快地降低油的粘度，因而降低總體燃料消耗和提高典型運(yùn)行周期內(nèi)的燃油效率。
[0038]降低發(fā)動(dòng)機(jī)用油的粘度可減少發(fā)動(dòng)機(jī)用油和與發(fā)動(dòng)機(jī)用油接觸的組成部分之間的摩擦。減少摩擦可減少發(fā)動(dòng)機(jī)需要工作以要求的壓力在發(fā)動(dòng)機(jī)周圍泵送油的艱難，因而可減少燃料消耗。
[0039]為升高油的溫度，可使油工作(worked)。當(dāng)油被泵送時(shí)，其工作。
[0040]孔口可以是管道中的縮口。在給定的油速度和粘度，縮口可降低管道中油的流速?？s口可給泵提供作業(yè)來做。即，泵必須對(duì)抗管道中油的反壓泵送油。反壓可通過縮口中開口的直徑與管道內(nèi)徑之比來確定。比率越低，即，開口的直徑相對(duì)于管道內(nèi)徑越小，反壓越大。在類似的油速度和粘度下，提高反壓可增加通過泵對(duì)油進(jìn)行的作業(yè)和/或第一部分油在泵中花費(fèi)的時(shí)間，因而升高油的溫度。[0041]開口可以是圓形或任意其他合適的形狀，例如方形。開口的尺寸，在圓形開口的情況下，直徑可以是固定的或可變的。為控制管道中的反壓，開口的尺寸可以改變。
[0042]孔口可以是管道具有減小內(nèi)徑的區(qū)段。該區(qū)段的管道可為2至5mm長(zhǎng)，其內(nèi)徑為管道剩余部分內(nèi)徑的20至80%。孔口的內(nèi)徑可為10至20mm。
[0043]在進(jìn)一步可選的實(shí)施方式中，孔口可以是節(jié)流板、盤或孔板中的一個(gè)或多個(gè)。
[0044]在泵中可存在壓力和/或溫度升高。泵出口處油的壓力和/或溫度可高于泵入口處油的壓力和/或溫度。
[0045]開口的尺寸可以是固定的，并且泵的速度被改變以控制反壓，因而控制對(duì)油進(jìn)行的作業(yè)。泵可具有固定的或可變的流速。流速可通過調(diào)節(jié)泵的速度，即，泵每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的速度(rpm),進(jìn)行控制。泵的rpm通?？蓮?00至6000rpm變化。
[0046]通過控制泵的速度和/或控制孔口中開口的尺寸，油在泵中花費(fèi)的時(shí)間以及油在管道中的反壓也因此被控制。
[0047]泵還可是蓄熱器(heat store)。泵可通過溫油進(jìn)行加熱。來自泵的熱可被轉(zhuǎn)移，以冷卻通過泵入口進(jìn)入泵的油。該蓄熱器是有用的，因?yàn)樗稍谟屯ㄟ^泵的作用被加熱前幫助預(yù)熱進(jìn)入泵的油。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了加熱流體的方法，方法包括如下步驟:
[0049]供應(yīng)流體至泵；
[0050]泵送流體的第一部分至管道中，管道中具有孔口，孔口限制管道中流體的第一部分的流動(dòng)；和
[0051]使流體的第二部分在泵中循環(huán)，流體的第二部分保留在泵中，這是因?yàn)榭卓谙拗乒艿乐辛黧w的第一部分的流動(dòng)；
[0052]其中流體的第二部分由于流體的第二部分和泵之間的摩擦而在泵中被加熱。
[0053]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)可以是泵移動(dòng)并加熱流體。
[0054]流體可通過泵入口被供應(yīng)至泵。流體可通過泵出口被泵送到管道中。
[0055]加熱前的流體溫度可小于或等于20° C。加溫后的流體溫度可為40至100° C，通常為60至80° C。
[0056]流體可以是油。油可用作內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的潤(rùn)滑劑。
[0057]該方法可包括利用油泵的步驟，所述油泵的主要功能是使油在發(fā)動(dòng)機(jī)周圍循環(huán)和/或潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件。
[0058]與主要功能是使油在發(fā)動(dòng)機(jī)周圍循環(huán)的油泵相比，根據(jù)本發(fā)明第二方面的泵通常泵送更多的油、更多體積的油。與主要功能是使油在發(fā)動(dòng)機(jī)周圍循環(huán)的油泵相比，根據(jù)本發(fā)明第二方面的泵通常以相同或較大的流速泵送油。
[0059]本發(fā)明第二方面的特征可結(jié)合到本發(fā)明的第一方面中，反之亦然。
附圖簡(jiǎn)介
[0060]通過參考附圖，在下文進(jìn)一步描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中:
[0061]圖1是根據(jù)本發(fā)明的加熱流體的設(shè)備的示意圖，輔助泵布置在主油泵之前；
[0062]圖2是根據(jù)本發(fā)明的加熱流體的可選設(shè)備的示意圖，輔助泵布置在主油泵之后；
[0063]圖3是根據(jù)本發(fā)明的加熱流體的進(jìn)一步可選設(shè)備的示意圖，該設(shè)備包括泄壓閥；和
[0064]圖4是根據(jù)本發(fā)明的加熱流體的再進(jìn)一步可選設(shè)備的示意圖，輔助泵和主油泵在單獨(dú)的回路中。
[0065]圖5是用于輔助泵的方法，其包括加熱流體。
【具體實(shí)施方式】
[0066]圖1顯示發(fā)動(dòng)機(jī)10、油泵12和包含油18的底殼16。油泵12通過管14a和14b連接至發(fā)動(dòng)機(jī)10。油泵12通過發(fā)動(dòng)機(jī)10被機(jī)械地驅(qū)動(dòng)。底殼16中管14a末端處的濾清器20減少油泵12從底殼16攝取固體顆粒(未顯示)。
[0067]管或管道14a具有沿其在濾清器20和油泵12之間長(zhǎng)度的兩個(gè)T型連接器15a和15b。管道54a連接T型連接器15a和輔助泵52的入口 51。管道54b連接T型連接器15b和輔助泵52的出口 53。
[0068]在管道54b中存在縮口 57，其在輔助泵52和T型連接器15b之間。
[0069]輔助泵52由電動(dòng)馬達(dá)60提供動(dòng)力。輔助泵52和電動(dòng)馬達(dá)60通過牽引軸59連接。輔助泵52是電力驅(qū)動(dòng)的。
[0070]在使用時(shí)，油泵12從底殼16沿著管14a和14b泵送油18至發(fā)動(dòng)機(jī)10，其中油循環(huán)以潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)部件(未顯示)。當(dāng)?shù)讱ぶ械挠?8是冷的，S卩，低于20° C時(shí)，輔助泵52被打開，并且油18能夠沿著管14a和14b經(jīng)過以及經(jīng)由T型連接器15a經(jīng)過旁通環(huán)路50的管54a和54b。油18在入口 51進(jìn)入輔助泵52，并在泵52中被加熱。輔助泵52是液壓低效的，因而泵52中的一些油18在泵52的一個(gè)循環(huán)或周期之后保留在泵52中。泵52中油18的機(jī)械運(yùn)動(dòng)升高泵52中油18的溫度。
[0071]溫油18通過出口 53離開輔助泵52，沿著管54b經(jīng)過朝向縮口 57。在縮口 57，油18被迫經(jīng)過縮口 57中的孔口 57b，并繼續(xù)沿著管54b到達(dá)T型連接器15b，并且重新加入來自底殼16沿著管14a的主油流，到達(dá)主油泵12。然后，溫油18進(jìn)入主油泵12，并沿著管14b被泵送至發(fā)動(dòng)機(jī)10。溫油18在發(fā)動(dòng)機(jī)10周圍循環(huán)，潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)部件(未顯示)和加溫發(fā)動(dòng)機(jī)10。
[0072]離開管54b和并經(jīng)過T型件15b的溫油18也可沿著管14a返回底殼16。主油泵12優(yōu)先從旁通50的管54b吸取溫油，因?yàn)闇赜偷恼扯刃∮诠?4a中冷油的粘度。其更易于主泵12吸取并泵送管54b中粘性較小的油。同樣，輔助泵52中油的流速以及因而體積大于主油泵12中油的流速以及因而體積。當(dāng)輔助泵52運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油趨于沿著管14a向T型件15a移動(dòng)，圍繞旁通環(huán)路50并經(jīng)過T型件15b，而不是沿著兩個(gè)T型件15a和15b之間的管14c流動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)10也是以與縮口 57相同的方式的流量縮口。
[0073]電動(dòng)馬達(dá)60通過存儲(chǔ)在車輛電池(未顯示)中的電提供動(dòng)力。車輛電池(未顯示)可利用車輛的動(dòng)能(未顯示)來充電。
[0074]縮口 57是管54b具有內(nèi)徑為6mm的圓形孔口 57b的區(qū)段。管54a和54b的直徑為 12mm。
[0075]在可選實(shí)施方式中，孔口可具有不對(duì)稱形狀。在進(jìn)一步可選的實(shí)施方式中，孔口可以是鑄造區(qū)段。
[0076]離開輔助泵52并進(jìn)入縮口 57的油中的一些熱被轉(zhuǎn)移至縮口 57。然而，該熱損失是最小的，并且在任何情況下，隨后存儲(chǔ)在縮口的熱在其進(jìn)入管54b輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)之前被轉(zhuǎn)移至進(jìn)入縮口的新油。油是液體，因而具有最小的熱損失，這是由于縮口 57的入口和出口側(cè)之間的壓降。
[0077]在圖1至4中，輔助泵52在旁通環(huán)路50中。這意味著來自主油泵12的油流量不受輔助泵52限制?？梢圆灰筝o助泵52加熱或泵送油，因而主油泵12可獨(dú)立于輔助泵52而繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)是重要的。
[0078]圖2顯示用于加熱車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中的油的可選設(shè)備。圖2的設(shè)備具有許多與圖1設(shè)備相同的部件。在設(shè)備部件相同的情況下，它們被給予相同的參考號(hào)。圖2的設(shè)備與圖1設(shè)備的不同在于旁通環(huán)路50的位置。在圖2所示設(shè)備中，旁通環(huán)路50在主油泵12和發(fā)動(dòng)機(jī)10之間。相比之下，在圖1所示設(shè)備中，旁通環(huán)路50在底殼16和主油泵12之間。
[0079]圖2所示設(shè)備以與圖1所示設(shè)備相同的方式進(jìn)行工作，并且圖2設(shè)備的油18通過輔助泵52加熱。
[0080]與圖1設(shè)備不同，圖2設(shè)備的輔助泵52更接近于發(fā)動(dòng)機(jī)10，因而進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)10的油18比應(yīng)用圖1所示設(shè)備進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)10的油18更溫。進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)10的油18越溫，油18加溫發(fā)動(dòng)機(jī)10的效率越高，并且發(fā)動(dòng)機(jī)10達(dá)到最佳運(yùn)轉(zhuǎn)溫度，即90至110° C，更快。溫發(fā)動(dòng)機(jī)10是更節(jié)約燃油的，并且，發(fā)動(dòng)機(jī)的溫運(yùn)動(dòng)部件10較不容易遭受損壞。
[0081]圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步可選的加熱流體的設(shè)備的示意圖。圖3設(shè)備具有許多與圖2設(shè)備相同的部件。在設(shè)備部件相同的情況下，它們被給予相同的參考號(hào)。圖3設(shè)備與圖2設(shè)備的不同在于加入了具有減壓閥80的第二旁通環(huán)路70。
[0082]在沒有油18經(jīng)過主油泵12的情況下，第二旁通環(huán)路70提供管14b和14a之間的流體連通。管74a在T型件75a處連接至管14b。油18可經(jīng)過T型件75a和管74a到達(dá)泄壓閥80。泄壓閥80打開時(shí)的油壓可被調(diào)節(jié)，但通常被設(shè)置成在3bar下打開。在該壓力下，油18能夠從管74a經(jīng)過泄壓閥80并進(jìn)入管74b。油能夠從管74b通過T型件75b和管14a返回至底殼16。當(dāng)管14b和74a中油18的壓力在3bar以上并且泄壓閥80因此打開時(shí)，T型件75b和底殼16之間的管14a中的油18的流動(dòng)方向朝向底殼16。
[0083]泄壓閥80確保系統(tǒng)，尤其是供應(yīng)油給發(fā)動(dòng)機(jī)10的管14b中的油壓，保持接近于3bar,即+/-lbar。如果供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)10的油壓超過6bar，則存在發(fā)動(dòng)機(jī)部件(未顯示)將被損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0084]圖4利用輔助泵52加熱油18并在發(fā)動(dòng)機(jī)10的周圍泵送油18。圖4設(shè)備的一些部件與圖1、2和3中的那些相同。.在設(shè)備部件相同的情況下，它們被給予相同的參考號(hào)。圖4設(shè)備與之前圖中所示設(shè)備的不同在于主油泵12和輔助泵52具有單獨(dú)的攝取管14a和94a，其延伸到底殼16中，并且主油泵12和輔助泵52均可用于獨(dú)立地供應(yīng)油18給發(fā)動(dòng)機(jī)
10。管14a和94a分別具有濾清器20a和20b。
[0085]不總是要求主油泵12使油18在發(fā)動(dòng)機(jī)10周圍循環(huán)，并且主油泵12的尺寸被減小，以在升溫怠速狀況所需要的泵的常規(guī)最小尺寸以下。主油泵12的油流量可被控制并且流動(dòng)可被停止，以便通過發(fā)動(dòng)機(jī)10的所有油流量通過輔助泵52提供。主油泵12通過液壓提供動(dòng)力。
[0086]在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下，輔助泵52被用于泵送和加熱油18。在更極端或苛刻的狀況下，主油泵12被用于從輔助泵52補(bǔ)充油流量，以提供需要的油流速和壓力給發(fā)動(dòng)機(jī)10。[0087]主油泵12和輔助泵52是獨(dú)立的，因而可獨(dú)立地用于控制油18至發(fā)動(dòng)機(jī)10的流動(dòng)。管94a提供底殼16和輔助泵52之間的流體連通。管94b提供輔助泵52和供應(yīng)油18給發(fā)動(dòng)機(jī)10的管14b之間的流體連通。
[0088]旁通環(huán)路30提供獨(dú)立于輔助泵52的管94b和94a之間的流體連通。旁通環(huán)路30的管34a在T型件35b處連接管94b與泄壓閥80。管34b在T型件35a處連接泄壓閥80與管94a。管34b具有縮口 37，其孔口 57b限制油沿著管34b流動(dòng)。
[0089]發(fā)動(dòng)機(jī)10是流量縮口，因此在使用時(shí),油18趨于圍繞旁通環(huán)路30流動(dòng),而不是沿管94b經(jīng)過到達(dá)T型件35c。在使用時(shí)，輔助泵52從管34b吸取溫油并從底殼16吸取冷油18。已經(jīng)通過輔助泵52被加溫的部分油沿著管94b被泵送通過T型件35b和35c并進(jìn)入管14b，以供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)10。已經(jīng)通過輔助泵52被加溫的剩余部分的油將被泵送通過T型件35b并進(jìn)入管34a，用以在旁通環(huán)路30周圍循環(huán)。
[0090]電能管理系統(tǒng)(未顯示)被用于控制和/或管理通過發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生的電能的存儲(chǔ)和應(yīng)用。電能管理系統(tǒng)(未顯示)最大化可從發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生的任何過剩電能得到的益處(一個(gè)或多個(gè))。例如，任何過剩電能被用于為泵送和/或加熱油18的輔助泵52提供動(dòng)力。這意味著當(dāng)存在過剩電能時(shí)，主油泵12被停止，并且發(fā)動(dòng)機(jī)消耗以運(yùn)行主油泵12的功率以及因此的燃料得以節(jié)省。
[0091]可對(duì)圖1至4所示設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和修改而不背離本發(fā)明的范圍。例如，主油泵12和輔助泵52的相對(duì)尺寸可被改造以適于特定的發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸或設(shè)計(jì)。
[0092]現(xiàn)在參考圖5，方法顯示在發(fā)動(dòng)機(jī)工況，諸如圖1-4所示的系統(tǒng)下輔助泵如何被控制。方法500始于502，其中方法包括評(píng)估和/或推斷車輛和發(fā)動(dòng)機(jī)工況。這些可包括，例如駕駛員扭矩要求、車輛速度、電池充電狀態(tài)(SOC)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、催化劑溫度、增壓水平、MAP、MAF、環(huán)境狀況(溫度、壓力、濕度等)。當(dāng)確定工況后，在504，確定是否需要執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)。在506，如果不需要冷啟動(dòng)，底殼的油被泵送并循環(huán)至發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，在508，如果需要冷啟動(dòng)，則輔助油泵被啟用。當(dāng)啟用輔助油泵后，在510，底殼的油通過管道被泵送至輔助泵。例如，與常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，通過輔助泵加熱油可在冷啟動(dòng)后更快地降低油的粘度。在512，第一部分油被泵送至管道中。管道包含孔口，其限制管道中第一部分油的流動(dòng)，從而給泵提供作業(yè)來做。例如，孔口限制第一部分油的流動(dòng)，以便第二部分油保留在輔助泵中；因此，第二部分油由于與泵的摩擦而被加熱。在514，確定油的溫度是否在閾值范圍內(nèi)(例如，60至80° C)。如果油的溫度處于閾值，在516，油通過管道被泵送至發(fā)動(dòng)機(jī)。在該實(shí)例中，與油泵相比，輔助泵每單位時(shí)間排出更大體積的油，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)被迅速地加熱至最佳工作溫度。返回514，如果油的溫度不溫?zé)?，?18，油被限制于輔助泵，直到油達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟取?br> [0093]注意，本文中包括的實(shí)例控制和評(píng)估程序可與各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛系統(tǒng)構(gòu)造一起應(yīng)用。本文描述的具體程序可代表任意數(shù)目的處理策略中的一個(gè)或多個(gè)，所述處理策略諸如事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線程等。因此，所示的各個(gè)動(dòng)作、操作或功能均可在所示的次序中并行執(zhí)行，或在一些情況中被省略。同樣地，不一定要求處理順序達(dá)到本文所述的實(shí)例實(shí)施方式的特征和優(yōu)勢(shì)，而是提供來方便說明和描述。一個(gè)或多個(gè)示例的動(dòng)作、操作和/或功能可重復(fù)執(zhí)行，這取決于所應(yīng)用的具體策略。此外，描述的動(dòng)作、操作和/或功能可以圖形表示待編程進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)非臨時(shí)性存儲(chǔ)器的編碼。[0094]應(yīng)該理解，本文公開的構(gòu)造和程序?qū)嵸|(zhì)上是示例性的，并且這些【具體實(shí)施方式】不以限制性的意義被看待，因?yàn)樵S多變化是可能的。例如，上述技術(shù)可適用于V-6、1-4、1-6、V-12、對(duì)置4缸和其它發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)和構(gòu)造與其它特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合以及亞組合。
[0095]所附權(quán)利要求具體指出被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見的某些組合和亞組合。這些權(quán)利要求可能涉及“一個(gè)(an)”元件或“第一”元件或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng)該被理解為包括結(jié)合一個(gè)或多個(gè)這樣的元件，既不要求也不排除兩個(gè)或更多個(gè)這樣的元件。公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其它組合和亞組合可通過修改本申請(qǐng)權(quán)利要求書或通過在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新權(quán)利要求而得到保護(hù)。這些權(quán)利要求一無論其范圍對(duì)于原始權(quán)利要求更寬、更窄、相同或不同一也被視為包括在本公開的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.加熱流體的設(shè)備，包括: 栗; 管道，其連接所述泵，并提供與所述泵的流體連通；和 管道中的孔口； 其中，在使用時(shí)，所述泵包含所述流體，所述流體的第一部分通過所述泵被泵送到所述管道和所述流體的第二部分保留在所述泵中，所述孔口限制所述管道中所述流體的所述第一部分的流動(dòng)，并且其中所述流體的所述第二部分由于所述流體的所述第二部分和所述泵之間的摩擦而被加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述設(shè)備是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述流體是發(fā)動(dòng)機(jī)用油，用于在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)還包括油泵，用于使發(fā)動(dòng)機(jī)用油在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4的設(shè)備，其中，在使用時(shí)，所述泵使所述發(fā)動(dòng)機(jī)用油在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的設(shè)備，其中所述泵由電動(dòng)馬達(dá)提供動(dòng)力。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述泵具有可變排量，以便每單位時(shí)間通過所述泵排出的發(fā)動(dòng)機(jī)用油的體積可以被改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述油泵具有可變排量，以便每單位時(shí)間通過所述油泵排出的發(fā)動(dòng)機(jī)用油的體積可以被改變。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8任一項(xiàng)的設(shè)備，其中通過所述油泵排出的所述發(fā)動(dòng)機(jī)用油的體積是01/min,和通過所述泵排出的所述發(fā)動(dòng)機(jī)用油的體積是5至2001/min。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的設(shè)備，其中，縮口具有內(nèi)徑為10至20mm的開口。
11.加熱流體的方法，所述方法包括如下步驟: 供應(yīng)所述流體至泵； 泵送所述流體的第一部分至管道中，所述管道中具有孔口，所述孔口限制所述管道中所述流體的所述第一部分的流動(dòng)；和 使所述流體的第二部分在所述泵中循環(huán)，所述流體的所述第二部分保留在所述泵中，因?yàn)樗隹卓谙拗扑龉艿乐兴隽黧w的所述第一部分的流動(dòng)； 其中所述流體的所述第二部分由于所述流體的所述第二部分和所述泵之間的摩擦而在所述泵中被加熱。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，供應(yīng)至所述泵的所述流體是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)用油。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，所述方法包括應(yīng)用油泵的步驟，以使所述發(fā)動(dòng)機(jī)用油在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)周圍循環(huán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中，與所述油泵相比，所述泵每單位時(shí)間排出更大體積的發(fā)動(dòng)機(jī)用油。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14任一項(xiàng)的方法，其中限制所述管道中所述流體的所述第一部分流動(dòng)的所述孔口給所述泵提供作業(yè)來做。
【文檔編號(hào)】F02M1/02GK103527284SQ201310267820
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】I·G·派格, R·P·斯塔克 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司