CN101460744A - 组合的气体和液体泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃发动机(10)的组合的气体和液体泵(46)，该泵(46)包括具有腔室(60)的外壳(58)，该腔室(60)容纳转子(62)和能够滑动地安装至转子(62)的叶片(64)，其中腔室(60)设置有能连接至气体源的入口(50)、能连接至与气体源分开的液体源的另一入口(48)、以及出口(56)。转子(62)和叶片(64)是能够移动的以通过相应的入口(50、48)将液体和气体吸入腔室(60)并且通过出口(56)将所述液体和气体从腔室(60)排出。入口(50、48)设置为穿过外壳(58)以使得流体在其通过出口(56)排出之前首先通过入口之一吸入并且然后通过另一个入口吸入。

Description

组合的气体和液体泵

技术领域

本发明涉及一种适合用于发动机的多入口泵。具体地但非排它地，本发明涉及一种组合的气体和液体泵。更具体地但仍非排它地，本发明涉及一种用于机动车辆发动机的组合的回油(oil scavenge)和真空泵。

背景技术

典型的车辆发动机包括润滑系统，其设置成使得来自油箱的油循环通过和/或经过发动机的内部部件并且返回至油槽。这种系统通常包括泵以从油槽供应过滤的油，而通常借助于油流的重力来实现油流返回至油槽。在发动机为干式油槽类型时，即发动机不具有在发动机曲轴下面的发动机的底部处的油槽而是具有远程油箱时，那么需要至少一个回油泵将油返回油箱。

发动机的某些部分相对于机油槽的高度，或者在干式油槽发动机的情况下，集油箱由于在通入油槽或集油箱的导管路径中缺乏足够的倾斜度而会阻碍油的排出。另外，车辆的操作特性或外部环境因素会影响油流动至油槽或集油箱。这种情况的示例是在低温时增大的油粘性以及在车辆转弯期间油经受的力。

类似的回油泵要求能存在于发动机设置有废气涡轮增压器的情况位置。与机动车发动机相结合使用的废气涡轮增压器要求油的供应以便润滑与涡轮增压器压缩机的叶轮和转子连接的轴的轴承，并且通过从其移走热量来冷却涡轮增压器。涡轮增压器壳体通常设置有入口接头以允许将过滤的机油供应至壳体中。壳体通常还设置有出口接头，以允许油从壳体排出至机油槽或远程集油箱。如前所述，壳体和油槽或箱之间高度的不足使得必须使用回油泵，如车辆操作条件和外部环境因素。

提供一个或多个回油问题的要求能产生关于如何和在何处安装和驱动泵的问题。因此非常期望将回油泵的数量降至最小，或者更优选地，完全地不需要它们要。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供一种用于发动机的多入口泵，该泵包括具有腔室的外壳，该腔室容纳能够移动的组件，其中腔室设置有能连接至第一流体源的第一入口、能连接至与第一流体源分开的又一流体源的另一入口、以及出口，能够移动的组件是能够移动的以通过入口将流体吸入腔室并且通过出口将所述流体从腔室排出，其中入口设置为穿过外壳以使流体在其通过出口排出之前首先通过入口之一吸入并且然后通过另一个入口吸入。

本发明从而提供能将流体从多个源吸入到发动机周围的单个泵并且从而不必设置多个泵。

每个入口都能连接至空气源、液体源或组合的气体和液体源。例如，一个入口在使用中能连接至空气源并且另一个入口能连接至液体源。在这样的实施例中，空气源可由车辆的制动助力器的空气储蓄器限定，而液体源可由发动机的油源或与发动机相关的油源限定。

一个入口或两个入口可设置有单向阀，该单向阀可操作以在泵不操作时防止流体流入腔室，以及防止在泵的某些操作状况期间流体通过一个或这两个入口从腔室流出。

在泵连接至空气源或液体源时，入口可布置于外壳上以使得流体首先通过连接至空气源的入口吸入，然后流体通过连接至液体源的入口吸入。或者，入口可布置于外壳上以使得流体首先通过连接至液体源的入口吸入，然后流体通过连接至空气源的入口吸入。

泵的能够移动的组件可相对于外壳旋转。在这种实施例中，能够移动的组件可包括转子以及能够滑动地安装至转子的叶片。转子可设置有多个能够滑动地安装的叶片。在这种实施例中，腔室具有基本上圆柱形构造并且由基本上连续的边缘壁和相对的端壁来限定。边缘壁和一个端壁可由外壳来限定，并且另一个端壁由能够安装于外壳的板来限定。在这种实施例中，转子安装于腔室的端壁中并且相对于腔室的名义中心偏移。

在单向阀设置有能连接至空气源的入口时，阀可设置为在泵不操作时闭合并且在泵反向操作时仍然闭合。这个入口单向阀可作用以维持在管道中泵入口的上游处由于泵的操作所引起的压力降低。入口单向阀还可在使用中作用来防止流体通过入口从腔室流出。入口单向阀可容纳在导管元件中，该导管元件安装至泵外壳并且该导管元件与腔室入口流体相通。入口单向阀优选地包括可在打开位置和闭合位置之间移动的能够移动的阀元件。入口单向阀优选地还包括在泵停止操作时可操作以将阀元件迫压至闭合位置的弹性装置。弹性装置可包括分开的弹性元件，比如弹簧。可替代地，弹性装置可包括阀元件的弹性部分。

能连接至液体源的入口还可设置有单向阀。单向阀具有与参照为能连接至空气源的入口所设置的单向阀所述的类似的特点。液体源入口单向阀防止在泵不操作时液体排入腔室。单向阀在使用中还防止腔室内的空气通过入口排出。

泵可设置有两个以上的入口，这些入口设置成将空气、液体或空气和液体的组合从多个分开的源中抽出。

根据本发明的第二个方面，提供一种具有包括废气涡轮增压器以及真空操作的制动助力器的发动机的车辆，该发动机具有用于从涡轮增压器回流并且向制动助力器装置供应真空的共用泵，其中该泵包括具有腔室的外壳，该腔室容纳能够移动的组件，并且其中腔室还设置有能连接至涡轮增压器的润滑系统的入口、能连接至与车辆制动装置的另一入口、以及出口，能够移动的组件是能够移动的以通过入口将流体吸入腔室并且通过出口从腔室排出，其中入口设置为穿过外壳以使得流体在其通过出口排出之前首先通过入口之一吸入并且然后通过另一个入口吸入。

第二方面的泵的参照第一方面所述的特点同样也适用。

根据本发明的第三个方面，提供一种利用共用的泵从车辆的涡轮增压器的润滑系统回油并且将向车辆的制动助力器装置供应真空的方法，该方法包括步骤：

提供具有废气涡轮增压器和真空操作的制动助力器装置的车辆，

提供可由车辆的发动机驱动的泵，该泵包括具有腔室的外壳，该腔室容纳转子和能够滑动地安装至转子的叶片，并且其中腔室设置有能连接至涡轮增压器的润滑系统的入口、能连接至车辆制动装置的另一入口、以及出口，以及

在腔室内移动转子和叶片以通过相应的入口将油和空气吸入腔室中并且通过出口将其从腔室排出，入口设置为穿过外壳以使得流体在其通过出口排出之前首先通过入口之一吸入并且然后通过另一个入口吸入。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施例，其中：

图1示出具有根据本发明的泵的发动机和涡轮增压器装置的示意图；

图2示出泵的第一横截面图；以及

图3示出泵的第二横截面图。

具体实施方式

首先参照图1，其中示出总体上用10表示的发动机，其具有总体上用12表示的废气涡轮增压器。涡轮增压器12包括内部设置有压缩机叶轮16、转子18以及轴20的壳体14。壳体14在压缩机侧上还设置有用于周围空气的入口22和用于将压缩的空气供应至发动机10的出口24。在转子侧上，壳体14设置有用于接收来自发动机10的排气歧管的废气的入口26和与排气管道或导管相通的出口28。涡轮增压器12以常规的方式操作，从而由如箭头30和32所示的经过转子的废气流使转子18旋转。转子18的旋转引起轴20的旋转，轴20的旋转又引起压缩机叶轮16的旋转。压缩机叶轮16的旋转使得周围空气被吸入壳体(由箭头34指示)、压缩、并如由箭头36所示供应至发动机10的进气歧管。

连接压缩机叶轮16和转子18的轴20安装于壳体14的轴承(未示出)中。轴承需要油的供应以防止他们在使用期间受损。壳体14因而设置有由箭头38示意性地示出的连接至清洁油40的源的入口接头。清洁油通常是过滤的机油并且由发动机10的油泵(未示出)供应至壳体。壳体14还设置有由箭头42示意性地示出的出口接头，以允许油从壳体14排出至油槽44。在油槽44和壳体14之间设置有泵46。泵46可操作以从壳体14抽出油并且将其供应至油槽44。泵46设置有与壳体14的出口连接的第一入口50以及连接至车辆制动系统52的第二入口48。泵46因而可操作以从涡轮增压器壳体14抽出油并且提供真空(由箭头54指示)以提高安装有发动机10和涡轮增压器12的车辆的制动性能。在示出的实施例中，泵46设置有单个出口56。

现在参照图2和3，其中示出具有适合用于参照图1所述的发动机和涡轮增压器系统中的构造的泵46。泵46包括限定有腔室60的外壳58。在腔室60内设置有转子62和叶片64。叶片64能够滑动地安装于转子62的槽66中并且如箭头68所示可相对于转子62滑动地移动。转子62如箭头70所示可相对于外壳58旋转。叶片64的端部72设置有密封74，其确保在叶片64由转子62旋转时在叶片64和腔室60的壁76之间维持基本上流体密封的密封。

腔室60设置有第一入口50，第二入口48和出口56。如上所述，第二入口48与第二入口导管49流体相通，该第二入口导管49形成于又连接至涡轮增压器壳体的油出口的外壳58中。第一入口50与第一入口导管51流体相通，该第一入口导管51形成于又连接至发动机的制动助力器装置的外壳58中。出口56与穿过外壳58延伸至其外部进入油槽的出口导管78流体相通。在导管78远离腔室出口56的端部处设置有簧片阀80和限制簧片阀80打开程度的止块82。簧片阀80防止在泵46的操作停止时油槽空气和/和未过滤的油被吸入腔室58内。腔室60由借助于螺纹紧固件(未示出)附接至外壳12的板84闭合。

在示出的实施例中，泵46设置有单个出口56。可选地，泵46可设置有由虚线56a所指示的第二出口。第二出口设置于转子62与第一出口56相对的一侧上。第二出口56a可设置成用来防止在某些情况下需要泵46反向运动时滞留流体损坏泵46。第二出口56a在安装时可设置有穿过外壳的分开导管，连同簧片阀和止块装置。泵46还可设置有一个和多个另外的出口，也就是说在上文描述的单个出口56之外，在施加封装或空间限制时。

第一入口导管51设置有总体上用86表示的单向阀。单向阀86包括球形阀元件88，其由弹簧92迫压靠在底座90。弹簧92的强度能够使得由转子62和叶片64的旋转所引起的穿过导管51(由箭头94指示)至入口50的流动导致弹簧92压缩并且使阀元件88离开其底座90。在这个流动94停止时，阀元件88被压回靠在其底座90上从而闭合导管51。在示出的实施例中，单向阀86局部地容纳于安装至入口导管51的中空管状插头96中。插头96包括管状连接器部分98，其在使用中允许连接从制动助力器装置延伸出的管或管线。插头96包括阀底座90，而弹簧92安装于安装至导管51的支架100上。支架100还用来限制阀元件88远离底座90的移动。

第二入口导管49安装有总体上用102表示的类似单向阀。与参照第一入口导管51描述的阀86相同的部件用相同的参考数字指示。需要注意的是，第二入口导管插头96的管状连接器部分98具有比第一入口导管插头96的连接器部分更窄的孔径。窄孔径设置成用来限制流体通过第二入口48的液流。然而应该理解的是，第二入口导管插头96可具有与第一入口导管插头96基本上相同的孔径尺寸，并且限制设置在泵46的外部以及泵46和涡轮增压器12之间。如前所述，弹簧92和阀元件88允许如箭头104所示穿过第二入口导管49的液流。单向阀102还防止在叶片64的一个端部72在经过第二入口48之后并且在叶片64的相对端部72随后经过第二入口48之前绕着腔室60的壁76移动时，流体沿相反的方向流动。

在连接器98连接至制动助力器时，其实际上连接至相对小的储气罐。在泵旋转时，空气从随着每次旋转逐渐地降低腔室60内最大空气压力的罐中逐渐地移走。当腔室60中的压力足够低时，阀102打开以允许如箭头104所示的流体进入腔室60。随着叶片进一步旋转，腔室60内的气压增大(由于空间的可利用体积开始减少)直到当簧片阀打开以允许通风时正好高于大气压力。在这两个事件之间，腔室压力的增大引起阀102闭合从而相对于腔室60中正被压缩的空气密封这个管线。

为了确保第二入口48能在所有情况下抽吸流体，由内部泵装置所产生的用于流体的空间体积必须超过通过第一入口50供应的流体体积。因而对于给出的泵性能条件，通过第一入口50进入腔室60的空气体积可能不得不受到限制。

应该理解的是，可使用其它形式和构造的单向阀。

转子62设置有轴部分106，其延伸穿过设置于腔室60的后面110中的孔径108，使得轴部分106的远端112从外壳58突起。轴部分106设置有驱动耦联零件114，在使用中，其使转子16连接至驱动元件(未示出)。在示出的实施例中，耦联零件114呈槽的形式。应该理解的是也可使用其它形式的耦联零件。轴部分106和外壳孔径108之间的界面由图3上箭头120所指示的油供应管线来润滑。油供应管线120将油、优选地过滤的机油，供应至泵46。油首先用来润滑轴部分106在外壳孔径108中的旋转。油接着穿过腔室60，从而其润滑其它运动部件，包括叶片64相对于转子62以及叶片端部72相对于壁76的移动。

因而应该理解的是，泵46的移动部分不仅由从腔室入口48、50之一穿过泵46的油润滑。因此，泵46能在油没有通过第一入口48被吸入时继续运行。供应至轴部分106并且然后进入轴部分106和孔径108之间的腔室60的油与经由入口48、50进入腔室60的油相结合，并且随后通过出口56排出。

在使用中，转子62和叶片64旋转以通过入口48、50吸入流体并且通过出口56将所述流体排出。入口48、50的位置设置成使得在主要是油的流体通过第二入口48从涡轮增压器壳体吸入之前，通常是空气的流体首先通过第一入口50从制动助力器装置吸入。流体通过出口56一起排出。入口48、50设置为穿过外壳60以使得第一入口50在流体通过第二入口48吸入之前闭合。应该理解的是，第二入口48，其导管49和单向阀102可设置于外壳60的可替代的位置中。第二入口48可如由虚线118所示位于腔室的后面110中。类似地，第一入口50还可设置于腔室60的后面110中。每个入口48、50还可设置于盖板84中。

穿过外壳的入口48、50的位置取决于泵的性能特性，比如举例来说旋转速度、入口处的气流速率、泵内部的密封效果。必须满足的条件仅是在叶片64露出腔室60中的入口(118和/或48)时，在腔室60的内部必须已经存在真空以使流体(空气或液体)通过端口被吸入腔室，或者在下一个叶片旋转闭合该端口之前产生真空。

已经参照单个滑动叶片泵描述了本发明。应该理解的是，本发明同样地适合于其它类型的泵，包括例如多叶片泵。泵可由发动机的可旋转元件——比如举例来说曲轴或凸轮轴——直接或间接地驱动。在可替代的实施例中，泵可以电力地驱动。在泵电力地驱动时，应该理解的是，泵可在车辆启动之前操作以移除聚集在涡轮增压器壳体中的油以及准备启动制动助力器装置。通过使用共用泵，不必为制动助力器装置和为了从涡轮增压器壳体回油提供分开的泵。

虽然已经参照与制动助力器装置一起使用并用于从涡轮增压器壳体回油的泵描述了本发明的上述具体实施例，但是应该理解的是，这种泵可设置成将油从除了涡轮增压器之外或可替代的其它源抽出。例如如在引言部分所述，泵在用于干式油槽时可用作主要机油泵回路的一部分。泵能将油从发动机的底部移动至分开的存储油槽。应该理解的是，作为这个过程的一部分的吸入的任何空气不会损坏泵或缩短其寿命，因为泵已经自润滑。

如上已经描述的，泵的出口包括空气和油的压缩混合物。泵的出口可用来将排出的油分配至发动机中的期望位置。例如，出口可导向到活塞环上。

Claims (23)

1.一种用于内燃发动机的组合的气体和液体泵，所述泵包括具有腔室的外壳，所述腔室容纳转子和能够滑动地安装至转子的叶片，其中所述腔室设置有能连接至气体源的入口、能连接至与气体源分开的液体源的另一入口、以及出口，所述转子和所述叶片是能够移动的以通过相应的入口将液体和气体吸入腔室并且通过出口将所述液体和气体从腔室排出，其中所述入口设置为穿过外壳以使得流体在其通过出口排出之前首先通过入口之一吸入并且然后通过另一个入口吸入。

2.如权利要求1所述的泵，其中所述入口之一设置有单向阀。

3.如权利要求1或2所述的泵，其中两个入口都设置有单向阀。

4.如权利要求2或3所述的泵，其中所述单向阀设置于导管元件中，所述导管元件安装至泵外壳并且所述导管元件与腔室入口流体相通。

5.如前述权利要求中任一项所述的泵，其中所述入口设置为使得流体顺序地通过入口吸入。

6.如前述权利要求中任一项所述的泵，其中所述转子设置有多个能够滑动地安装的叶片。

7.如前述权利要求中任一项所述的泵，其中所述腔室具有基本上圆柱形构造并且由基本上连续的边缘壁和相对的端壁来限定。

8.如权利要求8所述的泵，其中边缘壁和一个端壁由外壳来限定，并且另一个端壁由能够安装于外壳的板来限定。

9.如权利要求8所述的泵，其中所述转子安装于腔室的端壁中并且相对于腔室的名义中心偏移。

10.如前述权利要求中任一项所述的泵，其中所述气体是空气。

11.如前述权利要求中任一项所述的泵，其中所述液体是油。

12.如前述权利要求中任一项所述的泵，其中能连接至液体源的入口的直径比能连接至气体源的入口的直径大。

13.一种具有包括废气涡轮增压器和真空操作的制动助力器的发动机的车辆，所述发动机具有组合的气体和液体泵以从涡轮增压器回油并且向制动助力器供应真空，其中所述泵包括具有腔室的外壳，所述腔室容纳转子和能够滑动地安装至转子的叶片，并且其中所述腔室设置有能连接至涡轮增压器的润滑系统的入口、能连接至车辆制动装置的另一入口、以及出口，所述转子和所述叶片是能够移动的以通过相应的入口将油和空气吸入腔室并且通过出口从腔室排出，其中入口设置为穿过外壳以使得流体在其通过出口排出之前首先通过入口之一吸入并且然后通过另一个入口吸入。

14.如权利要求13所述的车辆，其中泵入口之一设置有单向阀。

15.如权利要求13或14所述的车辆，其中两个泵入口都设置有单向阀。

16.如权利要求14或15所述的车辆，其中所述单向阀设置于导管元件中，所述导管元件安装至泵外壳并且所述导管元件与腔室入口流体相通。

17.如权利要求13至16中任一项所述的车辆，其中泵入口设置为使得流体顺序地通过泵入口吸入。

18.如权利要求13至17中任一项所述的车辆，其中泵转子设置有多个能够滑动地安装的叶片。

19.如权利要求13至18中任一项所述的车辆，其中泵腔室具有基本上圆柱形构造并且由基本上连续的边缘壁和相对的端壁来限定。

20.如权利要求19所述的车辆，其中边缘壁和一个端壁由外壳来限定，并且另一个端壁由能够安装于外壳的板来限定。

21.如权利要求19所述的车辆，其中转子安装于腔室的端壁中并且相对于腔室的名义中心偏移。

22.如权利要求13至21中任一项所述的车辆，其中能连接至涡轮增压器的润滑系统的泵入口的直径比能连接至制动助力器的泵入口的直径大。

23.一种利用共用的泵从车辆的涡轮增压器的润滑系统回油并且向车辆的制动助力器供应真空的方法，所述方法包括下列步骤：

提供具有废气涡轮增压器和真空操作的制动助力器的车辆，

提供能够由车辆的发动机驱动的泵，所述泵包括具有腔室的外壳，所述腔室容纳转子和能够滑动地安装至转子的叶片，并且其中腔室设置有能连接至涡轮增压器的润滑系统的入口、能连接至车辆制动装置的另一入口、以及出口，以及

在腔室内移动转子和叶片以通过相应的入口将油和空气吸入腔室中并且通过出口将其从腔室排出，入口设置为穿过外壳以使得流体在其通过出口排出之前首先通过入口之一吸入并且然后通过另一个入口吸入。

Images