阅读说明：本技术 流体回路和用于控制供应到至少一个设备的流体流的方法 (Fluid circuit and method for controlling a fluid flow supplied to at least one device ) 是由 纪尧姆·马尔索 尼古拉斯·格拉诺捷 于 2017-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种流体回路(3),其包括：-供应管线(5),用于将流体从连接到流体箱(2)的泵(4)输送到设备(8),所述供应管线具有以下部分,该部分被分成包括热交换器(13)的主管线(10)和用于旁通所述热交换器的旁通管线(15)；-第一阀(31)和第一控制装置(33),所述第一阀用于控制主管线(10)中和旁通管线(15)中的相应流体流,所述第一控制装置用于根据流体的第一参数(T)来控制第一阀(31)；-压力调节回路,用于将流体从供应管线(5)朝向流体箱(2)输送,所述压力调节回路包括压力调节阀(23),用于控制被引导回流体箱(2)的流体流；其中,所述压力调节回路包括：-第一再循环管线(21),其在旁通管线出口(17)的下游从供应管线(5)分支；-第二再循环管线(22),其在旁通管线入口(16)的上游从供应管线(5)分支；-第二阀(32)和第二控制装置(33),所述第二阀用于控制第一再循环管线(21)中和第二再循环管线(22)中的相应流体流,所述第二控制装置用于根据流体的第二参数(T)来控制第一阀(31)。(The invention relates to a fluid circuit (3) comprising: -a supply line (5) for conveying fluid from a pump (4) connected to a fluid tank (2) to a device (8), the supply line having a portion that is divided into a main line (10) comprising a heat exchanger (13) and a bypass line (15) for bypassing the heat exchanger; -a first valve (31) for controlling a respective fluid flow in the main line (10) and in the bypass line (15), and a first control device (33) for controlling the first valve (31) as a function of a first parameter (T) of the fluid; -a pressure regulating circuit for conveying fluid from the supply line (5) towards the fluid tank (2), the pressure regulating circuit comprising a pressure regulating valve (23) for controlling the flow of fluid directed back to the fluid tank (2); wherein the pressure regulating circuit comprises: -a first recirculation line (21) branching off from the supply line (5) downstream of the bypass line outlet (17); -a second recirculation line (22) branching off from the supply line (5) upstream of the bypass line inlet (16); -a second valve (32) for controlling a respective fluid flow in the first recirculation line (21) and in the second recirculation line (22), and second control means (33) for controlling the first valve (31) as a function of a second parameter (T) of the fluid.)

流体回路和用于控制供应到至少一个设备的流体流的方法

技术领域

本发明涉及一种流体回路、包括这种流体回路的流体系统以及包括这种流体系统的车辆。本发明还涉及一种用于控制从流体箱供应到至少一个设备的流体流的方法。

本发明可以应用于轻型、中型和重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备，并且更一般地应用于任何配备有内燃机的交通工具，包括轮船和飞机。

背景技术

流体系统被用于广泛的技术领域和应用中。例如，车辆通常包括流体系统，用于将油输送到车辆的各种设备，以润滑、冷却或移动所述设备。

这种流体系统通常包括流体箱、泵和用于将流体输送到所述设备的供应管线。该供应管线通常包括热交换器，以便控制提供到所述设备的流体的温度。

当该泵是定排量泵时，该泵在给定转速下提供相同的流量，而当前所需的流体压力可能较低。这导致不必要的高燃料消耗。为了限制这个缺点，在不使用更复杂且因此更昂贵的泵(例如再循环泵或可变容量泵)的情况下，由该泵提供的流体的一部分可以被引导回流体箱而不是供应到所述设备。为此，离开热交换器的流体的一部分被引导回流体箱，并且该流体返回流可以通过流体压力来控制。

然而，已知的流体系统不完全令人满意，因为它们仍然带来显著的压力损失，并因此带来能量浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种流体回路和用于控制由这种流体回路供应的流体流的方法，其改进了已知的技术方案，特别是在能量消耗方面。

为此，根据第一方面，本发明涉及一种流体回路，其包括：

-供应管线，该供应管线用于将流体从连接到流体箱的泵输送到至少一个设备，该供应管线的一部分被分成主管线和旁通管线，该主管线包括热交换器，该旁通管线用于旁通所述热交换器，该主管线和旁通管线被并行布置并且均具有入口和出口；

-第一阀和第一控制装置，该第一阀用于控制主管线中和旁通管线中的相应流体流，该第一控制装置用于根据流体的第一参数来控制第一阀；

-压力调节回路，该压力调节回路用于将流体从所述供应管线朝向流体箱输送，所述压力调节回路包括压力调节阀，该压力调节阀用于控制被引导回流体箱的流体流；

其中，该压力调节回路包括：

-第一再循环管线，该第一再循环管线在所述旁通管线的出口下游从所述供应管线分支，用于将流体从所述供应管线朝向流体箱输送；

-第二再循环管线，该第二再循环管线在所述旁通管线的入口上游从所述供应管线分支，用于将流体从所述供应管线朝向流体箱输送；

-第二阀和第二控制装置，该第二阀用于控制第一再循环管线中和第二再循环管线中的相应流体流，该第二控制装置用于根据流体的第二参数来控制第二阀。

因此，本发明使得在与流体的压力和第二参数相对应的一些运行条件下、可以在流体进入热交换器之前使流体改向(deviate)，以将流体引导回流体箱。这允许显著减少压力损失，即，泵轴上的所吸收的扭矩的损失，并且最终减少能量消耗。

换句话说，当泵容量高于当前需求时，并且当确定由泵提供的全部流体流不需要经过热交换器以达到适当的运行条件时，所述流体的至少一部分被阻止进入作为高压降部件(high pressure drop component)的热交换器。

本发明的另一个优点是，它允许实施具有较小容量的热交换器，从而降低了整个流体回路的成本。这进一步提高了总体效率，因为当通过热交换器的流体流较高时，热交换器的效率更好。在本发明的流体回路中，热交换器可以是流体冷却器。

由于本发明，该流体回路的温度和压力管理被大大改进，因为提供到所述设备的流体具有满足当前设备需求但又不超过当前设备需求的流速、以及刚好低于最高可接受温度的温度。

所述流体的第一参数和第二参数可以是例如在流体回路的给定点处或在流体箱中的所测量或计算出的参数。

所述流体的第一参数和第二参数中的至少一个可以是流体温度。因此，在热交换器是冷却器的实施例中：

-如果流体温度高于预定值，则流体必须通过所述热交换器，并且，如果确定一些流体在进入所述设备之前必须被引导到流体箱，则所述流体被输送通过第一再循环管线，即，在热交换器的下游被输送通过第一再循环管线；

-如果流体温度低于预定值，则流体不需要通过所述热交换器，并且，如果确定一些流体在进入所述设备之前必须被引导到流体箱，则所述流体被输送通过第二再循环管线，即，在热交换器的上游被输送通过第二再循环管线。因此，返回流体箱的流体不流过热交换器(鉴于流体的温度，它不需要流过热交换器)，所以减小了压降。

在一个实施例中，所述流体的第一参数和第二参数中的至少一个是所述供应管线中的流体温度，优选是所述旁通管线的出口下游(即，在所述设备的入口处)的流体温度。替代地，所述参数可以是所述流体回路的另一位置处的流体温度，例如：热交换器的出口处，旁通管线出口的上游，或旁通管线入口的上游。

所述第一参数和第二参数可以是同一个。

关于第一控制装置和第二控制装置，它们可以被构造成使第一阀和第二阀的位移同步。第一控制装置和第二控制设备可以是同一个。

“同步”意味着实施对第一阀的致动和第二阀的致动，以便在一方面实现主管线和旁通管线的对应且适当的完全或部分打开/关闭，和/或在另一方面实现第一再循环管线和第二再循环管线的对应且适当的完全或部分打开/关闭，以控制流体回路中的相应流体流并提供有效的压力和温度调节。

在一个实施例中，第一阀和第二阀包括同一个本体，所述同一个本体形成同一个所述阀装置的可移动构件。

换句话说，根据此实施例，本发明涉及一种流体回路，其包括：

-供应管线，该供应管线用于将流体从连接到流体箱的泵输送到至少一个设备，该供应管线的一部分被分成主管线和旁通管线，该主管线包括热交换器，该旁通管线用于旁通所述热交换器，该主管线和旁通管线被并行布置并且均具有入口和出口；

-第一再循环管线，该第一再循环管线在旁通管线出口的下游从供应管线分支，用于将流体从供应管线朝向流体箱输送；

-第二再循环管线，该第二再循环管线在旁通管线入口的上游从供应管线分支，用于将流体从供应管线朝向流体箱输送；

-阀装置，该阀装置包括一个可移动构件，该可移动构件的位移由控制装置根据流体的诸如流体温度的参数来控制，该可移动构件形成第一阀和第二阀二者，该第一阀用于控制主管线中和旁通管线中的相应流体流，该第二阀用于控制第一再循环管线中和第二再循环管线中的相应流体流；

-压力调节阀，该压力调节阀用于控制通过第一再循环管线和/或第二再循环管线被引导回流体箱的流体流。

具体地说，本发明可以提供单个恒温阀，对所述恒温阀的致动允许控制通过热交换器和通过压力调节回路的流体流。通过对单个恒温阀的致动，本发明使得可以控制通过热交换器和通过压力调节回路二者的流体流。

替代地，第一阀和第二阀可以是分开的构件，只要它们各自的移动是同步的，以允许充分地调节流体压力和温度二者。

所述控制装置可以包括对流体温度敏感的蜡元件，或者由控制单元控制的电气部件(电磁阀、电动机等)。

第一阀可以布置在热交换器的上游或热交换器的下游。

第一阀可以是三通阀。典型地，该三通阀可以布置在旁通管线的入口处，并且可以包括：与供应管线的连接到泵出口的部分连通的入口、朝向热交换器开口的第一出口和朝向旁通管线开口的第二出口。

替代地，第一阀可以是布置在旁通管线中的双通阀。在这种布置的情况下，第一阀不直接控制主管线中的流体流。而是，它控制旁通管线中的流体流，并因此控制主管线中的通过热交换器的流体流。

所述压力调节阀可包括用于第一再循环管线的第一通道和用于第二再循环管线的第二通道，所述压力调节阀能够在关闭位置和打开位置之间移动，在该关闭位置，第一通道和第二通道二者都关闭，在打开位置，第一通道和第二通道二者都打开。

所述压力调节阀的位移可以根据流体回路中的流体压力来控制，例如所述供应管线中的流体压力，优选所述旁通管线的出口下游(即，所述设备的入口处)的流体压力。

根据第二方面，本发明涉及一种流体系统，该流体系统包括如前所述的流体回路，并且还包括流体箱和布置在流体箱和供应管线入口之间的定排量泵。

根据第三方面，本发明涉及一种车辆，特别是工业车辆，例如卡车、公共汽车或建筑车辆，该车辆包括如前所述的流体系统和发动机，其中，所述流体是油，该车辆还包括至少一个设备，例如由所述流体润滑的车辆设备、由所述流体冷却的车辆设备或由所述流体移动的车辆设备。所述热交换器典型地可以是油冷却器。

根据第四方面，本发明涉及一种用于通过定排量泵和供应管线来控制从流体箱供应到至少一个设备的流体流的方法，该供应管线的一部分被分成主管线和旁通管线，该主管线包括热交换器，该旁通管线用于旁通所述热交换器，该主管线和旁通管线被并行布置并且二者都具有入口和出口，其中，所述方法包括：

-监测所述流体的第一参数，并根据所述第一参数来控制主管线中和旁通管线中的相应流体流；

-监测所述流体的第二参数；

-根据流体压力来控制从供应管线被引导回流体箱的流体返回流，并且根据所述第二参数来控制从供应管线的(i)位于旁通管线出口下游的区域和(ii)位于旁通管线入口上游的区域被输送回的相应流体流。

在一个实施例中，所述流体的第一参数和第二参数中的至少一个是流体温度，优选是所述供应管线中或流体箱中的流体温度。有利地，第一参数和第二参数可以是同一个。

以下步骤可以同步执行：根据所述第一参数来控制主管线和旁通管线中的相应流体流的步骤；以及根据所述第二参数来控制从供应管线的(i)位于旁通管线出口下游的区域和(ii)位于旁通管线入口上游的区域被输送回的相应流体流的步骤。例如，这可以通过同一个可移动构件来实现，所述可移动构件由单个控制装置根据同一个参数来控制。

在第二参数是流体温度(优选是所述供应管线中或流体箱中的流体温度)并且所述热交换器是冷却器的情况下，当确定由于流体压力而必须将流体的一部分输送回流体箱时，所述方法可以意味着：

-当所述流体温度低于第一预定阈值时，被引导回流体箱的流体仅从供应管线的位于旁通管线入口上游的区域被输送；

-和/或，当所述流体温度高于第二预定阈值时，被引导回流体箱的流体仅从供应管线的位于旁通管线出口下游的区域被输送。

第二阈值优选高于第一阈值。

当流体温度在第一阈值和第二阈值之间时，被引导回流体箱的流体的一部分可以从供应管线的位于旁通管线出口下游的区域和位于旁通管线入口上游的区域被输送。

在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。

附图说明

参照附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。

在这些图中：

图1是根据本发明的一个实施例的流体系统的示意图；

图2a示出了在一种运行状态下当没有流体被引导回流体箱时的流体系统；图2b示出了在相同运行状态下当一些流体被引导回流体箱时的流体系统；

图3a和图3b、图4a和图4b、图5a和图5b、图6a和图6b在各种其它运行条件下分别类似于图2a和图2b；

图7是根据本发明的另一个实施例的流体系统的示意图；

图8是根据本发明的又一个实施例的流体系统的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的流体系统1，该流体系统1包括流体箱2、流体回路3和优选为定排量泵的泵4。

流体回路3包括具有入口6和出口7的供应管线5，泵4布置在流体箱2和供应管线入口6之间。供应管线5允许将流体从流体箱2输送到至少一个设备8。

流体系统1可以是车辆(未示出)的一部分，该车辆特别是工业车辆，例如卡车、公共汽车或建筑车辆。在这种应用中，流体可以是油，并且可以用于润滑、冷却或移动该车辆的一个设备8。

供应管线5的一部分被分成两个并行布置的管线，即：

-主管线10，所述主管线10具有入口11和出口12，所述主管线10包括热交换器13，例如由油冷却器构成；和

-旁通管线15，所述旁通管线15具有入口16和出口17，所述旁通管线15允许旁通热交换器13。

流体回路3还包括在旁通管线出口17下游从供应管线5分支的第一再循环管线21、以及在旁通管线入口16上游从供应管线5分支的第二再循环管线22。在适当时，再循环管线21、22二者允许将来自供应管线5的流体的一部分在其进入设备8之前引导回流体箱2。

在实践中，流体回路3包括压力调节阀23，用于调节流体回路3中的流体压力，即，用于允许流体的至少一部分返回流体箱2。根据流体回路3的某一点中的流体压力P来控制压力调节阀23，所述点例如是位于供应管线5中的在旁通管线出口17下游的点。压力调节阀23通过管24接收流体压力P信息。

压力调节阀23包括用于第一再循环管线21的第一通道25和用于第二再循环管线22的第二通道26。压力调节阀23能够在关闭位置和打开位置之间移动，在该关闭位置，第一通道25和第二通道26二者都关闭(例如参见图1和图2a)，在该打开位置，第一通道25和第二通道26二者都打开(例如参见图2b)。

根据本发明的一般定义，流体回路3还包括：

-第一阀31和第一控制装置，该第一阀31用于控制主管线10中和旁通管线15中的相应流体流，该第一控制装置用于根据流体的第一参数来控制第一阀；

-第二阀32和第二控制装置，该第二阀32用于控制第一再循环管线21中和第二再循环管线22中的相应流体流，该第二控制装置用于根据流体的第二参数来控制第二阀32。

在所示出的非限制性实施例中，提供了一种阀装置30，该阀装置30包括可移动构件，该可移动构件的第一部分形成第一阀31，并且该可移动构件的第二部分形成第二阀32。换句话说，第一阀31和第二阀32包括同一个本体，所述同一个本体形成同一个阀装置30的可移动构件。阀装置30由同一个控制装置33(作为第一控制装置和第二控制装置)控制，所述控制装置33根据同一个参数(作为第一参数和第二参数)被致动。

所述参数可以是流体温度T。在所示的实施例中，在位于供应管线5中的在旁通管线出口17下游的点处测量流体温度T。然而，可以在供应管线5的另一区域中、在流体箱2等中测量流体温度T，只要它允许有效地控制阀装置30即可。

控制装置33可以是任何适当类型的。它可以包括蜡元件或电气部件。

通过上述实施方式，第一阀31和第二阀32被同时移动。换句话说，阀装置30既用于打开或关闭旁通管线15，又用于在以下两个再循环之间进行切换：即，从供应管线5的位于热交换器13上游的区域的再循环；和从供应管线5的位于热交换器13下游的区域的再循环。

根据图1至图6b中所示的实施例，阀装置30的第一阀31可以是例如布置在热交换器13上游的三通阀，而第二阀32可以是例如布置在第一再循环管线21和第二再循环管线22二者中的四通阀。

现在将参照图2a至图6b来描述流体系统1的操作。当所测量到的流体温度为T＝T1(图2a和图2b)并且逐渐增加到T2(图3a和图3b)、T3(图4a和图4b)、T4(图5a和图5b)和T5(图6a和图6b)时，示出了流体系统。在带有字母“a”的图中，没有提供流体再循环，而在带有字母“b”的图中，压力调节起作用，意味着流体的一部分在其进入设备8之前被引导回流体箱2。在实践中，当管24中的压力P高于压力调节阀设定值时，压力调节阀23打开，该压力调节阀设定值取决于连接到压力调节阀23的偏置构件28的负载。如下文所解释的，随着流体温度T升高，阀装置30在同一方向上进一步移动，从而引起流体流的变化。

图2a和图2b示出了当流体温度T为T1时的流体系统1，T1相当低。在实践中，这发生在从该系统的最低可接受温度(大约-40℃)到T2，T2例如可以为大约115℃。必须注意的是，这些值仅是作为示例给出，而不应被认为是限制性的。此外，如果在该流体系统的另一位置上测量温度，则这些值可能一定程度地变化。

当T＝T1时，不需要冷却被提供给设备8的流体。因此，阀装置30被定位成使得没有流体流过热交换器13，所有流体都流过旁通管线15。

在该位置的情况下，阀装置30使第二再循环管线22打开并且使第一再循环管线21关闭。因此，当需要压力调节时(图2b)，压力调节阀23至少部分地打开，使得一些流体被重新引导到流体箱2。在这种情况下，仅通过第二再循环管线22从供应管线5(即，从供应管线5的位于旁通管线入口16上游(即热交换器13上游)的区域)输送被重新引导的流体。这不会影响该系统的运行，因为流体足够冷而不需要它通过热交换器13。相反，对来自热交换器上游的流体重新引导防止了所述流体不必要地通过热交换器，因此显著减少了压力损失。

当T达到T2>T1时(图3a和图3b)，流体需要一些冷却。因此，由控制装置33致动的阀装置30开始移动，以通过第一阀31使供应管线5的通道朝向主管线10和热交换器13部分地打开。

流体回路3和阀装置30被构造成使得阀装置30的这种移动不会导致第二阀32完全关闭第二再循环管线22，也不会打开第一再循环管线21。因此，当压力调节被激活时(图3b)，返回流体箱2的流体仅由第二再循环管线22输送。

当T达到T3>T2时(图4a和图4b)，流体温度如此之高，以至于提供给设备8的所有流体都必须通过热交换器13。例如，T3可以为约117℃。然后，控制装置33进一步移动阀装置30，使得第一阀31完全关闭朝向旁通管线15的通道。

再次提及，流体回路3和阀装置30被构造成使得阀装置30的这种移动不会导致第二阀32完全关闭第二再循环管线22，也不会打开第一再循环管线21。因此，当压力调节被激活时(图4b)，返回流体箱2的流体仅由第二再循环管线22输送。

当T达到T4>T3时(图5a和图5b)，阀装置30被控制装置33进一步移动。例如，T4可以是大约118℃。

一方面，阀装置30的这种移动不改变通过供应管线5提供到设备8的流体流，因为所有流体仍然通过热交换器13以便被冷却。

另一方面，这导致第二阀32部分地关闭第二再循环管线22并且部分地打开第一再循环管线21，如图5b中所示。实际上，由于流体温度相当高，使流体仅通过第二再循环管线22再循环将会导致较少的流体流过热交换器13，且因此不能充分冷却该流体。然而，流体温度仍然足够低以允许一些返回流体箱2的流体由第二再循环管线22输送，这是因为返回流体箱2的流体的另一部分由第一再循环管线21输送，即已经在热交换器13中被冷却了。

最后，当T达到T5>T4时(图6a和图6b)，流体温度接近最高可接受值。例如，T5可以在119℃-120℃左右。提供到设备8的全部流体流都必须通过热交换器13。阀装置30被构造成使得其从先前位置(图5a和图5b中所示)的进一步移动已经使通道朝向热交换器13打开。

阀装置30的前述移动进一步使第二阀32完全关闭第二再循环管线22并打开第一再循环管线21。然后，当压力调节被激活时(图6b)，仅通过第一再循环管线21(即，从供应管线5的位于旁通管线出口17下游(即，热交换器13的下游)的区域)将重新引导的流体从供应管线5输送到流体箱2。实际上，在这些运行条件下，不能使用第二再循环管线22，因为它不能确保流体的足够冷却，并且可能最终损坏设备8。这里，压力损失的减小是不被考虑的次要目标，因为主要目标是流体的冷却。

现在转到图7，在另一个实施例中，阀装置30的第一阀31可以是例如布置在热交换器13下游的三通阀，而第二阀32可以是例如布置在第一再循环管线21和第二再循环管线22二者中的四通阀。

在图8所示的又一个实施例中，第一阀31可以是布置在旁通管线15中的双通阀。更具体地，该双通阀包括入口与出口，所述入口与供应管线5的连接到泵出口的部分连通，所述出口朝向旁通管线15打开。通过这种实施方式，第一阀31控制旁通管线15中的流体流，并因此间接地控制主管线10中的流体流。

在未示出的可替代实施例中，图8的双通阀布置在热交换器13下游。

应当理解，本发明不限于上文所述述和附图中所出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。