CN101629501B - 基于发动机速度的油泵压力调节 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于发动机速度的油泵压力调节。在示例性实施方式中，通过阻挡流而将与发动机曲轴箱中的曲轴配重一起旋转的含油空气的动量转化成静压，并通过孔将所产生的静压引向通风腔，其中该压力对着可变排量油泵的凸轮环作用。该布置通过根据发动机速度增大有效泵出口压力而利用相对较低的发动机和油泵改进成本改进油压控制作用。还可以以各种方式利用所述压力以改进其他装置的控制功能。

Description

基于发动机速度的油泵压力调节
技术领域
本发明涉及发动机油泵压力调节，尤其涉及油泵出口压力随发动机速度的变化。
背景技术
在发动机油泵的相关领域，公知基于泵出口压力改变泵排量，从而在驱动泵的发动机速度改变时维持恒定油出口压力。这一控制模式使用正排量泵通过减小高发动机转速时泵送的油体积从而节约能量来提高发动机效率。然而，由于对于提供较小但功率更大且燃料效益提高的发动机的不断变化的需求，改进压力油控制系统以允许受控油压随发动机速度的增大而略有增加成为考虑因素。期望提供这一改进的简化系统。
发明内容
本发明利用通过持续存在于发动机的旋转部件(例如曲轴、平衡轴、凸轮轴、传动轴等)附近而处于运动中的空气和其他流体中存在的能量。例如，发动机曲轴箱中的曲轴的旋转使被曲柄臂(crank throw)、连接杆和配重穿过含油流体的运动搅起的流体和夹带的油滴产生大量运动。在本发明中，通过将运动流体的被捕获部分的动量转化成基于发动机速度的静压而对该运动流体中存在的能量加以利用。还可以以各种方式利用所述压力以改进其他装置的控制功能。
在具体实施方式中，本发明利用流体中的静压作为油泵排量控制中的致动力。所述静压直接施加至泵内的腔，以基于油泵出口油压改变压力控制，这减小泵排量以保持压力控制功能。从与曲轴配重的外表面一起旋转的流体动量中收集的静压的附加改变了油压控制效果，致使油压根据发动机速度而增加，从而使得在发动机速度增大时向发动机提供的润滑增加。
从结合附图对示例性实施方式的以下描述将会更充分地理解本发明的这些及其他特征和优点。
附图说明
图1是以剖视图示出的安装有可变排量油泵的发动机曲轴箱的一部分的端视图，其中凸轮环处于最大排量位置；
图2是发动机曲轴箱和油泵的类似视图，其中凸轮环示出为处于减小排量位置；以及
图3是在本发明的选定实施方式中所产生的流体静压和力对发动机速度的曲线图。
具体实施方式
以下详细参照附图中的图1和图2，附图标记10总体表示适于在汽车中使用的类型的内燃机，但是也代表其他发动机应用。附图示出发动机曲轴箱12中的内部端视图，包括安装在曲轴箱下方的油盘14的一部分，油盘14形成贮槽，容纳用于润滑发动机运动部件的油。曲轴箱12和油盘14共同限定封闭机构隔室15，在机构隔室中，由曲轴箱支撑的曲轴16以及其他可能的主要部件(例如，平衡轴)包括能以发动机速度或者与发动机速度相关的转速旋转的构件。传统上，曲轴包括与未示出的连杆连接的曲柄臂以及配重18(示出了其中一个)。
在曲柄箱12或者机构隔室15中还设有可变排量叶片式发动机油泵20。在移除了传动盖(drive cover)的情况下示出了所述泵，以示出在壳体22的外壁24之内限定的壳体22内部。
在所述壳体内具有转子26，该转子具有槽，槽中承载可滑动的叶片28。转子相对于凸轮环32的内表面30偏心，叶片28贴着内表面30滑动，从而在进口34和加压出口36之间泵送油。在凸轮环32内对中的引导环37向外引导叶片贴着凸轮环滑动。凸轮环由枢轴38枢转连接至外壁24的内侧，允许凸轮环在壳体内摆动运动。基本上与枢轴38相对地承载在壳体中的密封件40将凸轮环周围的间隙分成控制腔42和通风腔44。
控制腔42沿泵的旋转方向从密封件40顺时针延伸至枢轴38。内控制孔46与出口36和控制腔42相连以向控制腔供应出口油压。
通风腔44沿泵的旋转方向从枢轴38顺时针延伸至密封件40。在通风腔内，柄角48与枢轴基本相对地从凸轮环延伸。该柄角与偏压弹簧50接合，偏压弹簧50在形成为通风腔44的一部分的弹簧腔52内延伸至壳体22的外壁24，并沿使控制腔42的容积最小并使泵20的排量最大的方向推动凸轮环32，如附图中的图1所示。在操作中，控制腔中的泵油压对抗弹簧力，并用于通过沿减小通风腔容积并最小化泵排量的方向枢转凸轮环32而限制最大泵压力，如图2所示。
根据本发明，油泵安装至曲轴箱12，其中外壁24的一部分限定位于曲轴配重18的外周54附近的弹簧腔52和通风腔44，并形成配重的可旋转表面。通风腔由通风口56连接，通风口56贯通外壁24，并从外壁中的凹部58面向配重外周54的可旋转表面。外壁上的凸出翅片60在曲轴配重18的旋转方向上超过通风口56而靠近外周54延伸。
在操作中，如图2所示，曲轴16和配重18沿箭头61所示的方向顺时针旋转产生绕曲轴(包括配重的外周54)的流体旋转体。翅片60阻挡一部分气流及夹带的油滴，并将被阻挡流体的动量转化成流体静压。该静压穿过通风口并以随发动机速度而变化的压力对通风腔加压。通风腔中的压力抵抗控制腔中的油压作用力作用，从而部分抵消控制腔压力在凸轮环上的速度限制力，并致使泵出口压力随着发动机速度的增大效果而增大。
作为示例，图3是示出了假设在图中所示的各种发动机速度下与随发动机配重一起旋转的10％的油混合的空气的计算结果的曲线图。由流体动量产生的静压由实线62表示，在从零到200kPa的范围内，而对着凸轮环产生的力由虚线64表示，在7000rpm发动机转速下增加到超过300N。因而，通过适当设定暴露于控制腔和通风腔压力的凸轮环表面尺寸，使其与操作条件范围的期望结果相匹配，可实现高发动机速度下油压的显著增加，同时发动机和油泵的变动限制为相对简单的变型。产生的力的大小取决于泵的几何形状以及发动机操作条件，例如速度和温度。
需要提及的是各种其他可旋转发动机和相关部件也可用于从沿其旋转表面携带的空气、油或混合物之类的流体的动量产生可用压力。示例包括凸轮轴、平衡轴、驱动齿轮、链、带、传动齿轮、飞轮等。
尽管参照某些优选实施方式描述了本发明，但应理解，在所述的本发明原理的精神和范围内可进行多种更改。因而，本发明理不限于所公开的实施方式，而是具有由所附权利要求的措辞许可的全部范围。

Claims (13)

1.一种内燃机，该内燃机包括：机构隔室，该机构隔室含有可在与发动机速度相关的转速下操作的可旋转构件，该可旋转构件在操作中沿所述构件的可旋转表面产生流体流；
可变排量叶片式发动机油泵，由发动机驱动并与所述机构隔室相关；该泵包括：
由转子承载的滑动叶片限定的泵送腔，所述转子能在壳体中旋转，以从进口泵送发动机油至加压出口；
排量控制装置，该排量控制装置用于控制所述泵送腔的排量，并包括：
位于壳体中的凸轮环，该凸轮环通过枢轴可枢转地连接至壳体壁，该凸轮环与所述叶片在内部接合；
由所述凸轮环和所述壳体壁限定的控制腔；
控制孔，该控制孔用于使控制油与所述控制腔连通，并且可操作
以在油出口压力增大时沿限制泵的出口油流的方向推动所述凸轮环；
通风腔，该通风腔基本上与所述控制腔相对，并由所述凸轮环和
所述壳体壁限定；
通风口，该通风口贯通所述壳体壁并使该通风腔与沿着所述可旋转表面的流体流连通；以及
阻挡流体流超过所述通风口并将所述流体流的动量转化成所述通风腔内的流体静压的机构，所述流体静压在发动机速度增大时沿油流增大的方向推动所述凸轮环，从而增大泵出口油流。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述排量控制装置包括弹性偏压构件，该弹性偏压构件沿泵出口油流增大的方向推动所述凸轮环，所述控制腔中的油压抵抗该弹性偏压构件的力作用。
3.根据权利要求2所述的内燃机，其中所述弹性偏压构件为布置在弹簧腔内的弹簧，该弹簧腔向所述通风腔敞开，从而所述通风腔中的流体压力补充所述弹簧力，以增大泵出口油流。
4.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述发动机油泵安装在所述机构隔室内，与所述可旋转构件相邻。
5.根据权利要求4所述的内燃机，其中所述阻挡流体流超过所述通风口的机构是从泵壳体突出的突出件，该突出件与所述可旋转构件的可旋转表面相邻地延伸，并将流体压力引入所述通风口中。
6.根据权利要求5所述的内燃机，其中所述控制腔和所述通风腔在泵壳体中由一密封件分隔，该密封件在所述控制腔和所述通风腔之间与所述泵壳体和所述凸轮环接合。
7.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述机构隔室位于曲轴箱内，并且所述可旋转构件为曲轴。
8.根据权利要求7所述的内燃机，其中所述可旋转表面在所述曲轴的配重上。
9.根据权利要求8所述的内燃机，其中所述可旋转表面位于所述配重的外周上。
10.根据权利要求7所述的内燃机，其中所述机构隔室局部位于所述曲轴箱上安装的油盘内。
11.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述发动机油泵安装在曲轴箱上，并在油盘内延伸。
12.根据权利要求3所述的内燃机，其中所述通风口使所述通风腔与所述可旋转表面附近的用于流体静压的凹部连接。
13.一种内燃机，该内燃机包括：机构隔室，该机构隔室含有可在与发动机速度相关的转速下操作的可旋转构件，该可旋转构件在操作中沿该构件的可旋转表面产生流体流；
流阻挡机构，与所述可旋转表面相邻并形成凹部，其中沿着所述可旋转表面的流体流被阻挡，以在所述凹部内产生随着发动机速度而变化的流体静压；
可变排量叶片式发动机油泵，由发动机驱动并安装在所述机构隔室内；该泵包括：
壳体，该壳体包围凸轮环，该凸轮环可在壳体壁上枢转，以在最大泵油流排量位置和最小泵油流排量位置之间运动；
弹簧，该弹簧朝所述最大排量位置推动所述凸轮环以在启动时提供最大油流；
控制腔，该控制腔位于所述凸轮环与所述壳体壁之间，并连接至泵的出口油压，用于抵抗所述弹簧的力而朝所述最小排量位置推动所述凸轮环，以限制最大泵出口油压；以及
通风腔，该通风腔与所述控制腔基本相对地位于所述凸轮环和所述壳体壁之间，并被连接成从所述凹部接收流体静压，该流体静压朝所述最大排量位置推动所述凸轮环，以根据发动机速度增大受控的泵出口油压。
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