FR2994456A1

FR2994456A1 - Cooler for automatic gear box of engine of car, has control system for controlling water supply at exit of engine to modify water flow in exchanger according to values of temperature of water in engine and temperature of oil in gear box

Info

Publication number: FR2994456A1
Application number: FR1257676A
Authority: FR
Inventors: Idrissi El Ganouni Amine Cherif; Michel Angeli
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2014-02-14
Anticipated expiration: 2032-08-07
Also published as: FR2994456B1

Abstract

The cooler has a control system for controlling water supply at an exit of an engine (2) to modify a water flow in an oil/water heat exchanger (3) according to measured values of a temperature of water in the engine and a temperature of oil in a gear box (1). The oil/water heat exchanger is integrated in the gear box. Two temperature sensors measure the temperature of the water in a cooling system of the engine and the temperature of the oil in the gear box, respectively. An on-board controller is connected to the two temperature sensors. An independent claim is also included for a method for cooling a gear box of an engine of a car.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE REFROIDISSEMENT D'UNE BOÎTE VITESSES D'UN MOTEUR D'UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif et procédé de refroidissement d'une boîte de vitesses d'un moteur d'un véhicule automobile au moyen d'un échangeur de chaleur eau/huile intégré dans la boîte de vitesses avec un débit d'eau variable. Actuellement, les moteurs d'un véhicule automobile sont équipés de thermostats mécaniques qui ne permettent la circulation d'eau dans la branche radiateur et boîte de vitesses, en particuler boîte de vitesses automatiques qu'à partir d'un seuil de température minimum. Comme exemple, pour un moteur diesel, ce seuil de température minimum se situe environ autour de 83° C.The present invention relates to a device and method for cooling a gearbox of an engine of a motor vehicle by means of a heat exchanger. water / oil heat in the gearbox with variable water flow. Currently, the engines of a motor vehicle are equipped with mechanical thermostats that allow the circulation of water in the radiator and gearbox branch, especially automatic gearbox only from a minimum temperature threshold. As an example, for a diesel engine, this minimum temperature threshold is around 83 ° C.

Il existe des situations spécifiques dans lesquelles la boîte de vitesses est fortement sollicitée thermiquement quand le moteur est froid, c'est-à-dire quand l'eau est à une température inférieure au seuil d'ouverture d'un thermostat. Ceci pose un réel problème de fiabilité car pour un bon fonctionnement la boîte de vitesses doit être maintenue dans un régime de température prédéterminée. Pour remédier à ce problème, un dispositif et procédé de refroidissement d'une boîte de vitesses tels que décrits ci-dessus ont été proposés, par exemple dans la demande de brevet français FR 2 875 885 Al. Ce dispositif de refroidissement d'une boîte de vitesses automatique de véhicule automobile comprend un circuit principal de fluide caloporteur traversant le moteur à combustion du véhicule pourvu d'un élément de réglage de débit et d'un radiateur monté en aval dudit élément de réglage. Le dispositif comprend un circuit auxiliaire de fluide caloporteur monté en dérivation sur le circuit principal en aval du radiateur et est muni d'un échangeur de chaleur traversé par un circuit d'huile de lubrification de la boîte de vitesses automatique et par le fluide caloporteur. Le circuit principal est pourvu d'un élément calibré monté en parallèle de l'échangeur de chaleur qui est apte à créer une perte de charge dans l'écoulement du fluide caloporteur et d'une branche de dérivation reliant l'élément de réglage de débit à une conduite du circuit principal en amont de l'élément calibré, le sens d'écoulement du fluide caloporteur, dans une portion du circuit principal reliant l'échangeur de chaleur à l'élément calibré, étant commandé par la position de l'élément de réglage de débit. Ce dispositif de refroidissement peut ainsi réaliser l'évacuation des calories d'huile de lubrification de la boîte de vitesses automatique 10 lorsque la température de fluide caloporteur est inférieure à la température où l'élément de réglage est en position ouverte. Cette conception d'un dispositif de refroidissement ne prend pas en compte la température de l'huile dans la boîte de vitesses. Ainsi ce système ne peut pas agir en cas surchauffement de l'huile dans la boîte 15 de vitesses au-dessus d'une température critique quand simultanément, la température de l'eau du système de refroidissement du moteur est peu élevée. C'est le but de la présente invention de remédier à ces inconvénients et de proposer un dispositif et procédé de refroidissement 20 d'une boîte de vitesses qui permette d'obtenir une protection supplémentaire à partir d'une certaine température seuil pour éviter une température critique de l'huile dans la boîte de vitesses en continu. C'est l'objet de la présente invention de proposer un dispositif de refroidissement d'une boîte de vitesses d'un moteur d'un véhicule 25 automobile au moyen d'un échangeur de chaleur eau/huile intégré dans la boîte de vitesses avec un débit d'eau variable dans lequel un système de pilotage de distribution de l'eau en sortie moteur en modifiant le débit d'eau dans cet échangeur de chaleur eau/huile en fonction des valeurs mesurées de la température de l'eau dans le 30 moteur et de la température de l'huile dans la boîte de vitesses. Avantageusement, le dispositif de pilotage comprend au moins un capteur de température mesurant la température de l'eau dans le système de refroidissement du moteur, au moins un capteur de température mesurant la température de l'huile dans la boîte de vitesses, un calculateur embarqué relié aux capteurs avec une mémoire pour stocker une table comportant des valeurs de température d'eau, de température d'huile et des valeurs de consigne pour chaque couple de valeurs de températures eau/huile pour générer un signal de pilotage d'un actionneur permettant l'ouverture ou la fermeture de voies du circuit de refroidissement. Selon un mode de réalisation préféré, l'actionneur commande un 10 boîtier à tiroirs en sortie moteur pour régler le débit d'eau vers un radiateur refroidi par un ventilateur. Avantageusement, l'échangeur de chaleur eau/huile de la boîte de vitesses est branché en dérivation entre la sortie du radiateur et le boîtier à tiroirs. 15 Selon une variante, le boîtier à tiroirs est relié à l'entrée d'eau du système de refroidissement du moteur par une pompe à eau intercalée. Selon un mode de réalisation préféré, le débit d'eau à travers l'échangeur de chaleur eau/huile de la boîte de vitesses est piloté par le calculateur en agissant sur la pompe à eau et le boîtier à tiroirs. 20 Avantageusement, le débit d'eau dans l'échangeur de chaleur eau/huile est réglé par le système de pilotage en modifiant le pourcentage de l'ouverture de la branche située entre la sortie du système de refroidissement moteur et le radiateur en fonction des températures eau-moteur et huile-boîte de vitesses. 25 Avantageusement, la boîte de vitesses est une boîte de vitesses automatique. La présente invention a également pour objet un procédé de refroidissement d'une boîte de vitesse d'un moteur d'un véhicule automobile au moyen d'un échangeur de chaleur eau/huile intégré 30 dans la boîte de vitesses avec un débit d'eau variable, dans lequel on pilote la distribution de l'eau en sortie moteur en modifiant le débit d'eau dans cet échangeur de chaleur eau/huile en fonction des valeurs mesurées de température de l'eau dans le moteur et de température de l'huile dans la boîte de vitesses. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation particulier pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les 5 dessins annexés où Fig. 1 représente un synoptique de la stratégie de contrôle de température d'une boîte de vitesses à boucle ouverte; Fig. 2 représente une table indiquant l'ouverture de la branche radiateur en pourcentage pour différents couples de valeurs 10 température eau/moteur et température huile/boîte de vitesses ; Fig. 3 représente schématiquement l'architecture générale d'un moteur avec sa boîte de vitesses et son dispositif de refroidissement. Fig. 1 nous montre donc un schéma de la stratégie de protection boucle ouverte de la boîte de vitesses refroidie par l'eau selon l'idée 15 générale de la présente invention dans laquelle on mesure la température de l'eau du moteur, plus précisément la température de l'eau qui se trouve dans le système de refroidissement du moteur et on mesure également la température de l'huile de lubrification dans la boîte de vitesses. Ceci se fait à l'aide des capteurs de température 20 correspondants disposés aux emplacements sur et dans le moteur et la boîte de vitesses, respectivement, lesdits capteurs étant capables de fournir des valeurs significatives concernant la situation thermique dans ces éléments. Ces valeurs de température sont envoyées vers un calculateur 25 embarqué qui comprend une mémoire où est stockée une table telle que montré en Fig. 2 dans laquelle on trouve pour chaque couple de température un pourcentage d'ouverture de la branche radiateur correspondante. Cette ouverture de branche radiateur est réalisée à l'aide d'un système de pilotage de distribution de l'eau en sortie moteur. 30 Ce système de pilotage comprend un actionneur qui agit sur un boîtier à tiroirs 4 permettant l'ouverture ou la fermeture de voies du circuit de refroidissement. Ainsi, la gestion hydraulique de l'eau moteur (GHEM) est réalisée. Fig. 3 montre schématiquement l'architecture d'un système de refroidissement moteur et boîte de vitesses avec le système de pilotage 5 de distribution de l'eau en sortie moteur selon l'invention. Comme le montre Fig. 3, un circuit primaire de refroidissement du moteur 2 comportant un fluide caloporteur tel que de l'eau comprend un radiateur 5 refroidi par un ventilateur 6. Le fluide caloporteur refroidi par ce radiateur 5 traverse un boîtier à tiroirs 4 avec des voies 10 de circulation ouvertes vers l'entrée d'un système de refroidissement du moteur 2 en passant par une pompe 7. En sortie du système de refroidissement du moteur 2, le fluide caloporteur passe à nouveau dans le boîtier à tiroirs 4 et retourne vers l'entrée du radiateur 5. En dérivation de la branche de circulation entre la sortie du radiateur et le 15 boîtier à tiroirs 4 est branché un échangeur de chaleur 3 des fluides caloporteurs tels que l'eau/l'huile de lubrification de la boîte de vitesses 1. Selon des consignes d'ouverture de la branche radiateur données par le calculateur embarqué (non représenté sur les figures.) en fonction 20 des valeurs de la table, par exemple telles que présentées en Fig. 2, l'actionneur commande le boîtier à tiroirs 4. A titre d'exemple, lors du démarrage du moteur et lorsque température de l'eau est d'environ 60 °C, c'est-à-dire au-dessous de la valeur seuil d'ouverture d'un calostat conventionnel et que 25 simultanément la température de l'huile de lubrification dans la boîte de vitesses s'élève rapidement, à savoir aux environs de 105 °, par exemple dans le cas d'un terrain accidenté et de changements de rapport très rapprochés, le système de pilotage de distribution de l'eau en sortie moteur commande par son actionneur le boîtier à tiroirs 4 de 30 telle sorte que le pourcentage d'ouverture de la branche eau du radiateur se situe à 20 `)/0, 60 `)/0 ou 100 `)/0, par exemple. Ces valeurs peuvent être paramétrées.There are specific situations in which the gearbox is heavily thermally stressed when the engine is cold, that is to say when the water is at a temperature below the opening threshold of a thermostat. This poses a real problem of reliability because for proper operation the gearbox must be maintained in a predetermined temperature regime. To remedy this problem, a device and method of cooling a gearbox as described above have been proposed, for example in the French patent application FR 2,875,885 A1. This device for cooling a box motor vehicle automatic gearbox comprises a main coolant circuit passing through the combustion engine of the vehicle provided with a flow control element and a radiator mounted downstream of said adjustment element. The device comprises an auxiliary heat transfer fluid circuit branched to the main circuit downstream of the radiator and is provided with a heat exchanger through which a lubricating oil circuit of the automatic gearbox and the heat transfer fluid pass. The main circuit is provided with a calibrated element mounted in parallel with the heat exchanger which is capable of creating a pressure drop in the flow of the coolant and a branch branch connecting the flow control element to a pipe of the main circuit upstream of the calibrated element, the flow direction of the coolant, in a portion of the main circuit connecting the heat exchanger to the calibrated element, being controlled by the position of the element flow control. This cooling device can thus achieve the evacuation of the lubricating oil calories from the automatic gearbox 10 when the heat transfer fluid temperature is lower than the temperature where the adjustment element is in the open position. This design of a cooling device does not take into account the temperature of the oil in the gearbox. Thus, this system can not act in the event of overheating of the oil in the gearbox above a critical temperature when, at the same time, the temperature of the water of the engine cooling system is low. It is the object of the present invention to overcome these drawbacks and to propose a device and method for cooling a gearbox which makes it possible to obtain additional protection from a certain threshold temperature in order to avoid a temperature. critical oil in the gearbox continuously. It is the object of the present invention to provide a cooling device for a gearbox of a motor vehicle engine by means of a water / oil heat exchanger integrated in the gearbox with a variable water flow rate in which a motor output water distribution control system by modifying the flow rate of water in this water / oil heat exchanger as a function of the measured values of the water temperature in the 30 engine and the temperature of the oil in the gearbox. Advantageously, the control device comprises at least one temperature sensor measuring the temperature of the water in the engine cooling system, at least one temperature sensor measuring the temperature of the oil in the gearbox, an on-board computer. connected to the sensors with a memory for storing a table having water temperature, oil temperature and setpoint values for each pair of water / oil temperature values to generate an actuator control signal enabling the opening or closing of cooling circuit lanes. According to a preferred embodiment, the actuator controls a motor output drawer housing to adjust the flow of water to a fan-cooled radiator. Advantageously, the water / oil heat exchanger of the gearbox is connected in shunt between the radiator outlet and the box with drawers. According to one variant, the drawer unit is connected to the water inlet of the engine cooling system by an intercalated water pump. According to a preferred embodiment, the flow of water through the water / oil heat exchanger of the gearbox is controlled by the computer by acting on the water pump and the box with drawers. Advantageously, the flow rate of water in the water / oil heat exchanger is regulated by the control system by modifying the percentage of the opening of the branch located between the output of the engine cooling system and the radiator as a function of the water-engine and oil-gearbox temperatures. Advantageously, the gearbox is an automatic gearbox. The present invention also relates to a method of cooling a gearbox of an engine of a motor vehicle by means of a water / oil heat exchanger integrated in the gearbox with a flow of water variable, in which the motor output water distribution is controlled by modifying the water flow rate in this water / oil heat exchanger according to the measured values of the water temperature in the engine and the temperature of the engine. oil in the gearbox. The invention will be better understood from the study of a particular embodiment taken by way of non-limiting example and illustrated by the accompanying drawings in which FIG. 1 represents a block diagram of the temperature control strategy of an open-loop gearbox; Fig. 2 shows a table indicating the opening of the radiator branch in percent for different pairs of values of water temperature / engine and oil / gearbox temperature; Fig. 3 schematically shows the general architecture of an engine with its gearbox and its cooling device. Fig. 1 therefore shows a diagram of the open-loop protection strategy of the water-cooled gearbox according to the general idea of the present invention in which the temperature of the engine water, specifically the temperature, is measured. water in the engine cooling system and the temperature of the lubricating oil in the gearbox is also measured. This is done by means of the corresponding temperature sensors arranged at the locations on and in the engine and the gearbox, respectively, said sensors being able to provide significant values regarding the thermal situation in these elements. These temperature values are sent to an on-board computer which includes a memory where a table is stored as shown in FIG. 2 in which there is found for each pair of temperature a percentage of opening of the corresponding radiator branch. This radiator branch opening is performed using a water distribution control system at the motor output. This control system comprises an actuator acting on a box with drawers 4 allowing the opening or closing of cooling circuit channels. Thus, the hydraulic management of the engine water (GHEM) is achieved. Fig. 3 schematically shows the architecture of a motor cooling system and gearbox with the control system 5 of water distribution motor output according to the invention. As shown in Fig. 3, a primary cooling circuit of the engine 2 comprising a coolant such as water comprises a radiator 5 cooled by a fan 6. The heat transfer fluid cooled by the radiator 5 passes through a box with drawers 4 with 10 circulation channels open to the inlet of a cooling system of the engine 2 via a pump 7. At the output of the cooling system of the engine 2, the coolant passes again into the drawer housing 4 and returns to the inlet of the radiator 5. In branching of the circulation branch between the radiator outlet and the drawer housing 4 is connected a heat exchanger 3 heat transfer fluids such as water / lubricating oil of the gearbox 1. According to radiator branch opening instructions given by the on-board computer (not shown in the figures.) As a function of the values of the table, for example as shown in FIG. 2, the actuator controls the drawer housing 4. For example, when starting the engine and when the water temperature is about 60 ° C, that is to say below the threshold value of opening a conventional calostat and that simultaneously the temperature of the lubricating oil in the gearbox rises rapidly, namely around 105 °, for example in the case of uneven terrain and very close gear shifts, the motor output water distribution control system controls the drawer casing 4 by its actuator so that the opening percentage of the water branch of the radiator is at 20 ° C. `) / 0, 60`) / 0 or 100 `) / 0, for example. These values can be set.

La gestion hydraulique de l'eau moteur (GHEM) peut se limiter à une ouverture de la branche radiateur pour permettre la circulation d'un débit d'eau dans l'échangeur de chaleur eau/huile de la boîte de vitesses. Il est également possible que ce système de pilotage agisse sur le GMV (groupe moto-ventilateur) dans sa totalité pour contrôler également la température du fluide caloporteur au moyen d'un réglage du ventilateur 6 qui refroidit le radiateur 5. Ainsi, selon l'invention, il est possible de refroidir et de protéger la boîte de vitesses automatique d'un véhicule automobile dans des régimes de démarrage ainsi que dans des régimes de températures critiques de l'huile de lubrification de la boîte de vitesses quand tout le système est très sollicité entraînant ainsi des surchauffes importantes, des changements de rapport difficiles et des risques de détérioration.The hydraulic management of the engine water (GHEM) can be limited to an opening of the radiator branch to allow the circulation of a flow of water in the water / oil heat exchanger of the gearbox. It is also possible that this control system acts on the GMV (motor-fan unit) in its entirety to also control the temperature of the coolant by means of a setting of the fan 6 which cools the radiator 5. Thus, according to the In the present invention, it is possible to cool and protect the automatic transmission of a motor vehicle in starting speeds as well as in critical gearbox lubricating oil temperature regimes when the entire system is very low. stressed, resulting in significant overheating, difficult gear changes and risk of deterioration.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de refroidissement d'une boîte de vitesses (1) d'un moteur (2) d'un véhicule automobile au moyen d'un échangeur de 5 chaleur eau/huile (3) intégré dans la boîte de vitesses (1) avec un débit d'eau variable, caractérisé par un système de pilotage de distribution de l'eau en sortie moteur (2) modifiant le débit d'eau dans cet échangeur de chaleur eau/huile (3) en fonction des valeurs mesurées de la température de l'eau dans le moteur (2) et de la température de l'huile 10 dans la boîte de vitesses (1).REVENDICATIONS1. Cooling device for a gearbox (1) of an engine (2) of a motor vehicle by means of a water / oil heat exchanger (3) integrated in the gearbox (1) with a variable water flow, characterized by a motor output water distribution control system (2) modifying the flow of water in this water / oil heat exchanger (3) as a function of the measured values of the temperature of the water the water in the engine (2) and the temperature of the oil 10 in the gearbox (1).

2. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de pilotage comprend au moins un capteur de température mesurant la température de l'eau dans le système de refroidissement du moteur (2), au moins un capteur de température 15 mesurant la température de l'huile dans la boite de vitesses (1), un calculateur embarqué relié aux capteurs avec une mémoire pour stocker une table comportant des valeurs de: température d'eau, de température d'huile et des valeurs de consigne pour chaque couple des valeurs de températures eau/huile pour générer un signal de pilotage 20 d'un actionneur permettant l'ouverture ou la fermeture de voies du circuit de refroidissement.2. Cooling device according to claim 1, characterized in that the control device comprises at least one temperature sensor measuring the temperature of the water in the engine cooling system (2), at least one temperature sensor 15 measuring the temperature of the oil in the gearbox (1), an on-board computer connected to the sensors with a memory for storing a table with values of: water temperature, oil temperature and setpoint values for each pair of water / oil temperature values for generating a control signal of an actuator for opening or closing cooling circuit channels.

3. Dispositif de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'actionneur commande un boîtier à tiroirs (4) en sortie moteur (2) pour régler le débit d'eau vers un radiateur (5) refroidi par un 25 ventilateur (6).3. Cooling device according to claim 2, characterized in that the actuator controls a drawer housing (4) at the motor output (2) to adjust the flow of water to a radiator (5) cooled by a fan ( 6).

4. Dispositif de refroidissement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur eau/huile (3) de la boîte de vitesses (1) est branché en dérivation entre la sortie du radiateur (5) et le boîtier à tiroirs (4). 30Cooling device according to claim 3, characterized in that the water / oil heat exchanger (3) of the gearbox (1) is connected bypass between the radiator outlet (5) and the box with drawers. (4). 30

5. Dispositif de refroidissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier à tiroirs (4) est relié à l'entrée d'eau du système de refroidissement du moteur (2) par une pompe à eau (7) intercalée.5. Cooling device according to claim 4, characterized in that the drawer housing (4) is connected to the water inlet of the engine cooling system (2) by a water pump (7) interposed.

6. Dispositif de refroidissement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le débit d'eau à travers l'échangeur de chaleur eau/huile (3) de la boîte de vitesses (1) est piloté par le calculateur en agissant sur la pompe à eau et le boîtier à tiroirs (4).6. Cooling device according to claim 5, characterized in that the water flow through the water / oil heat exchanger (3) of the gearbox (1) is controlled by the computer by acting on the pump water and the drawer housing (4).

7. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le débit d'eau dans l'échangeur de chaleur eau/huile (3) est réglé par le système de pilotage en modifiant le pourcentage de l'ouverture de la branche située entre la sortie du système de refroidissement moteur (2) et le radiateur (5) en fonction des températures eau-moteur et huile-boîte de vitesses.Cooling device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the water flow rate in the water / oil heat exchanger (3) is adjusted by the control system by changing the percentage of the water. opening of the branch located between the output of the engine cooling system (2) and the radiator (5) according to the water-engine and oil-gearbox temperatures.

8. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boite de vitesses (1) est une boîte de vitesses automatique.8. Cooling device according to any one of the preceding claims, characterized in that the gearbox (1) is an automatic gearbox.

9. Procédé de refroidissement d'une boîte de vitesse (1) d'un moteur (2) d'un véhicule automobile au moyen d'un échangeur de chaleur eau/huile (3) intégré dans la boite de vitesses (1) avec un débit d'eau variable caractérisé en ce qu'on pilote la distribution de l'eau en sortie moteur (2) en modifiant le débit d'eau dans cet échangeur de chaleur eau/huile (3) en fonction des valeurs mesurées de la température de l'eau dans le moteur (2) et de la température de l'huile dans la boîte de vitesses (1).9. A method of cooling a gearbox (1) of an engine (2) of a motor vehicle by means of a water / oil heat exchanger (3) integrated in the gearbox (1) with a variable water flow characterized by controlling the distribution of water at the engine output (2) by modifying the water flow rate in this water / oil heat exchanger (3) as a function of the measured values of the water temperature in the engine (2) and the temperature of the oil in the gearbox (1).