CN101900008B - 用于保持油压的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于保持油压的方法和装置。具体地，提供了一种油泵系统，其具有配置用于接收油、使油增压和输出增压的油的机构。油泵系统还包括配置用于容纳机构的油泵主体。泵主体限定排气孔以从泵清除空气。并且，装置相对于排气孔设置，且配置用于当泵主体经受上至预定阈值大小的g力时关闭排气孔。装置额外配置用于当泵主体经受的g力超过预定阈值大小时打开排气孔，其中以其他方式被泵机构与油一起接收、捕获在机构中且与增压的油一起输出的空气被清除。

Description

用于保持油压的方法和装置

技术领域

本发明涉及保持油压，更具体而言，涉及通过油泵保持油压。

背景技术

大部分机动车辆采用湿式油底壳发动机润滑系统，在该系统中，流体泵被定位为从发动机油底壳抽取油，从而使增压的油循环经过整个发动机。为此目的，流体泵通常采用浸入在油底壳油中的吸油管，目的在于连续地向发动机提供油。

采用湿式油底壳发动机润滑的车辆有时用在赛车中。在赛车项目中，车辆可能被要求执行会产生高g力的各种侵略性操作(aggressivemaneuvers)，例如转弯、加速和制动。在赛车中遇到的高g力时常可能足够使发动机油从其通常的分布在油底壳底部转变为集中在油底壳的拐角处或油底壳的壁的附近。油底壳油的这种转变可能暴露出吸油管，这可导致油泵吸入空气和向泵提供的油中断。泵吸取管对空气的吸入接着导致提供给发动机的油压明显下降。

发明内容

考虑到上述问题，提供一种油泵系统，其具有配置用于接收油、使油增压和输出增压的油的机构。油泵系统还包括配置用于容纳泵机构的油泵主体。油泵主体限定排气孔，以便从泵机构清除空气。并且，装置相对于排气孔布置，并配置用于当泵主体经受上至第一预定阈值大小的g力时关闭排气孔。装置被额外配置用于当泵主体经受的g力的大于第一预定阈值大小时打开排气孔，其中以其他方式被泵机构与油一起被接收、被捕获在机构内且与增压的油一起输出的空气被清除。

油泵主体还可包括配置用于接收油的入口侧和配置用于供应增压油的油出口侧。装置可邻近出口部分布置。如果油泵用作发动机润滑系统的一部分，则油入口侧从吸取结构接收油，而出口部分向发动机供应增压的油。

装置可包括配置用于选择性地关闭或打开排气孔的螺线管。装置还可包括传感器，该传感器配置用于感测g力，且产生指示所感测的g力的信号。并且，装置可包括控制器，该控制器配置用于接收指示所感测的g力的信号，且致动螺线管，从而当g力大于第一预定阈值大小时打开排气孔。

传感器可配置用于产生针对所感测的g力的持续时间的信号。控制器可配置用于当g力大于第二预定阈值大小且g力大于第二预定阈值大小的持续时间超过预定持续时间时致动螺线管以打开排气孔。

传感器还可配置用于感测g力的方向和产生指示g力的方向的信号。在此情况下，控制器可配置用于当g力在特定方向上超过第二预定阈值大小时致动螺线管。

还提供了一种通过油泵系统保持机动车辆的发动机中油压的方法。

结合附图，通过下面对执行本发明的最佳模式的详细说明，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点已经变得明显。

本发明还提供了以下方案：

方案1、一种油泵系统，包括：

泵机构，所述泵机构配置用于接收油、使所述油增压和输出增压的油；

配置用于容纳所述泵机构的泵主体；

由所述泵主体限定的排气孔，所述排气孔配置用于从所述泵机构清除空气；以及

相对于所述排气孔布置的装置，所述装置配置用于当所述泵主体经受上至第一预定阈值大小的g力时关闭所述排气孔，并且当所述泵主体经受的g力的大小大于所述第一预定阈值大小时打开所述排气孔，其中以其他方式通过所述泵机构与油一起被接收、被捕获在所述泵机构中且与增压的油一起输出的空气被清除。

方案2、如方案1所述的油泵系统，其中所述泵主体进一步包括配置用于接收油的入口部分和配置用于输出增压的油的油出口部分，所述装置邻近所述出口部分布置。

方案3、如方案1所述的油泵系统，其中所述装置包括：

配置用于选择性地关闭或打开所述排气孔的螺线管；

传感器，所述传感器配置用于感测所述g力，且产生指示所感测的g力的信号；以及

控制器，所述控制器配置用于接收指示所感测的g力的信号，且致动所述螺线管，从而当所感测的g力大于所述第一预定阈值大小时打开所述排气孔。

方案4、如方案3所述的油泵系统，其中所述传感器配置用于产生针对所感测的g力的持续时间的信号，所述控制器配置用于当所述g力大于第二预定阈值大小且所述g力大于所述第二预定阈值大小的持续时间超过预定持续时间时致动所述螺线管。

方案5、如方案4所述的油泵系统，其中所述传感器配置用于感测所述g力的方向和产生指示所述g力的方向的信号；所述控制器配置用于当所述g力在特定方向上超过所述第二预定阈值大小时致动所述螺线管。

方案6、一种具有润滑系统的发动机，所述润滑系统包括：

油底壳；以及

油泵；

其中所述油泵包括：

配置用于从所述油底壳抽取油的油吸取结构；

机构，所述机构配置用于从所述油吸取结构接收油、使所述油增压和将增压的油提供到所述发动机；

配置用于容纳所述机构的泵主体；

由所述泵主体限定的排气孔，所述排气孔配置用于从所述油底壳清除空气；以及

相对于所述排气孔设置的装置，所述装置配置用于当所述发动机经受上至第一预定阈值大小的g力时关闭所述排气孔，并且当所述发动机经受的g力超过所述第一预定阈值大小时打开所述排气孔，其中以其他方式通过所述泵与油一起被接收、被捕获在所述机构中且与所述增压的油一起被提供到所述发动机的空气被清除。

方案7、如方案6所述的发动机，其中所述泵主体进一步包括配置用于从所述油吸取结构接收油的入口部分和配置用于向所述发动机提供增压的油的油出口部分，所述装置邻近所述出口部分布置。

方案8、如方案6所述的发动机，其中所述装置包括：

配置用于选择性地关闭或打开所述排气孔的螺线管；

传感器，所述传感器配置用于感测所述g力，且产生指示所感测的g力的信号；以及

控制器，所述控制器配置用于接收指示所感测的g力的信号，且致动所述螺线管，以便当所感测的g力超过所述第一预定阈值大小时打开所述排气孔。

方案9、如方案8所述的发动机，其中所述传感器配置用于产生针对所感测的g力的持续时间的信号，所述控制器配置用于当所述g力大于第二预定阈值大小且所述g力大于所述第二预定阈值大小的持续时间超过预定持续时间时致动所述螺线管。

方案10、如方案9所述的发动机，其中所述传感器配置用于感测所述g力的方向和产生指示所述g力的所述方向的信号；所述控制器配置用于当所述g力在特定方向上超过所述第二预定阈值大小时致动所述螺线管。

方案11、一种用于保持机动车辆的发动机内部的油压的方法，所述方法包括：

通过具有排气孔的油泵接收油；

当所述发动机经受上至第一预定阈值大小的g力时通过装置关闭所述排气孔；

当所述发动机经受的g力大于所述第一预定阈值大小时，通过所述装置打开所述排气孔以从所述泵清除空气，从而保持到所述发动机的油压；

通过所述油泵使油增压；以及

通过所述油泵将增压的油供应到所述发动机。

方案12、如方案11所述的方法，其中通过螺线管关闭和打开所述排气孔，所述方法进一步包括：

通过传感器感测所述g力且产生指示所感测的g力的信号；

通过控制器接收指示所感测的g力的所述信号；以及

通过所述控制器致动所述螺线管，以便当所述g力超过所述第一预定阈值大小时打开所述排气孔。

方案13、如方案12所述的方法，进一步包括：

通过所述传感器产生针对所感测的g力的持续时间的信号；以及

当所述g力大于第二预定阈值大小且所述g力大于所述第二预定阈值大小的持续时间超过预定持续时间时，通过所述控制器致动所述螺线管。

方案14、如方案13所述的发动机润滑系统，进一步包括：

通过所述传感器感测所述g力的方向；

通过所述控制器产生指示所述g力的方向的信号；以及

当所述g力在特定方向上超过所述第二预定阈值大小时，通过所述控制器致动所述螺线管。

附图说明

图1为采用润滑系统的机动车辆的典型发动机的示意性局部剖视图；

图2为具有图1的发动机所使用的排气孔的油泵的示意性透视图；

图3为图1的油泵系统所采用的油泵的示意性剖视图，其描绘了当发动机不运行时被定位在图2的排气孔处的气门；

图4为图3所示的油泵的示意性剖视图，其描绘了当发动机运行且作用在发动机上的g力处于或低于预定阈值大小时，气门关闭排气孔；

图5为图4所示的油泵的示意性剖视图，其描绘了当发动机运行且作用在发动机上的g力超过预定阈值大小时，气门打开排气孔；

图6为具有螺线管的油泵的示意性透视图，该螺线管被用来打开排气孔；以及

图7以流程图的形式示意性地描绘了用于保持采用图6所示的油泵的机动车辆的发动机中的油压的方法。

具体实施例

图1示出发动机10。发动机10包括限定多个气缸14的气缸箱12，每个气缸14可操作以接纳活塞16用于在气缸中往复运动。由于每个对应的气缸14内的空气-燃料混合物的燃烧产生的力，每个活塞16通过连接杆20向曲轴18施加扭矩。每个连接杆20通过杆轴承22被旋转地支撑在曲轴18上。曲轴18通过主轴承24被旋转地支撑在气缸箱12中。

发动机10还包括至少一个凸轮轴26，用于致动多个气门28，从而向气缸14提供空气-燃料混合物入口，且将燃烧废气从气缸14排出。凸轮轴26通过独立的液压气门挺柱30来致动气门28，液压气门挺柱30配置用于保持合适的气门间隙。凸轮轴26通过诸如链条、齿轮驱动器或带的联接件32被曲轴18驱动。如所示，凸轮轴26被旋转地支撑在凸轮轴承36上的气缸头33的上方，但凸轮轴26也可如本领域技术人员通常理解的那样被类似地支撑在气缸头33内部或气缸箱12内部。

发动机10采用润滑系统34，润滑系统34包括向杆轴承22、主轴承24、凸轮轴承36以及向诸如凸轮轴移相器(未示出)的各种其它辅助机构供油的流体通道或渠道。通过油泵38向润滑系统34的流体通道提供增压的油。油泵38采用吸取结构40，该吸取结构40从泵38突出，且典型地终止于不锈钢筛网(未示出)以过滤残渣，用于从油底壳或曲轴箱42接收油。

油泵38具有容纳机构44的主体或壳体39，该机构44被曲轴18驱动。机构44配置用于增压和输出从曲轴箱42接收到的油。机构44增压和推动油经过过滤器(未示出)通过润滑系统34的通道到达杆轴承22、主轴承24、凸轮轴承36、气门挺柱30和其它辅助机构。增压润滑剂被稳定地供应以防止可能产生移动部分的高温、摩擦和最终磨损的金属与金属之间的接触，所述移动部分例如杆轴承22、主轴承24、凸轮轴承36及它们各自支撑的部件等。增压润滑剂还被用于保持带有液压挺柱30的发动机中的合适的气门间隙。因此，为了维持合适的轴承润滑和发动机10中的气门间隙，在发动机运行时油压需要在规定的设计参数内。

在高g力车辆操作期间，例如典型地在赛车中遇到的侵略性的拐弯、加速和制动期间，吸取件40由于油底壳42中的油溅到周围而可能暂时暴露出来。在这种操作期间，诸如油温和发动机10的速度等发动机工作参数也对油底壳42中溅出的油的量有影响。油温典型地根据发动机速度和发动机负载而升高。随着油温升高，油的粘度典型地降低，这倾向于导致油底壳42中溅出的油增多，因此更容易暴露出吸取件40。当吸取件40被暴露时，空气可被吸入泵38中，因此可导致润滑系统34中的油压下降到设计要求以下。即使吸入的空气不足以将油压减小到设计要求以下，润滑系统34中产生的气泡将仍然不得不经过轴承22、24、36和气门挺柱30，从而在这些空气被清除之前分裂油膜。

油底壳42的配置，以及车辆对各种操作的动态响应，即在拐角处的车身倾侧、在加速和制动期间的车身尾部下坐和俯冲，都是影响吸取件40开始吸入空气时的g力的阈值大小的因素。这种g力的阈值大小可被预先确定，且作为第一阈值g力的大小。并且，吸取件40的空气吸入可依赖于发动机10到达预定阈值g力以上所花费的持续时间和由于吸取件40的位置和油底壳42的形状而导致的g力的方向。例如，油底壳42可配置有内部挡板(未示出)，以延长能够防止吸取件40吸入空气的持续时间。因此，特定发动机中的吸取件40可在某一g力的大小以上时在一些车辆操作期间被暴露，例如在拐弯期间，但如果在加速或制动期间遇到同样大小的g力则不暴露。因此，可预先确定第二g力阈值大小以及发动机10经受的g力的相应阈值持续时间和方向。第一和第二g力阈值大小都可优选地数学地预先确定，且随着实际的发动机和/或车辆测试过程而实验验证。第一g力阈值大小将典型地比第二g力阈值大小高。

图2描绘出根据优选实施例的油泵38。油泵38包括主体39。主体39包括泵入口部分46，通过该泵入口部分46，油在被吸取件40从油底壳42抽取之后被接收到机构44中。如结合图1所描述以及图2所示，机构44被曲轴18以箭头48所示的方向旋转地驱动以压迫油，从而使油增压。增压的油通过出口部分50被输出到润滑系统34。

还如图2所示，排气孔52被定位为靠近出口部分50的顶部54。排气孔52是优选具有圆形截面边界、足够大以使空气经过的通道。排气孔52因此被定位为驱逐或清除气泡，这些气泡可能由于吸取件40在高g力车辆操作期间的空气吸入而被以其他方式捕获到机构44中。图3-5示出了装配在排气孔52内的气门56，气门56配置用于当泵38经受到预定阈值或预定阈值以下的g力时关闭排气孔52。气门56还配置用于当泵38经受到预定阈值以上的g力时打开排气孔52。

气门56包括加重球形构件58，该加重球形构件58通过杆62(示出在图3-5中)被连接到密封法兰60。杆62优选具有直径小于排气孔52的直径的圆形截面，使得空气可在杆62的外径和排气孔52的边界之间经过。球形构件58的面积和重量具体被确定成由泵38产生的油压浮起。通过连接到杆62，球形构件58加重气门56使之下降，以便当发动机10不运行以及因此泵38不运行时使法兰60离座。如图3所示，当发动机10不运行时，连接到杆62的帽64将气门56悬浮在排气孔52内，并且防止其掉落到机构44中。

当发动机10运行时，泵38产生油压，如图4所示，当g力处于或小于预定阈值大小时，如结合图1所描述的，油压通过球形构件58向上推动气门56。随着气门56被向上推动，法兰60密封排气孔52。当发动机10运行时，泵38产生油压，但g力在预定阈值大小以上时，如图5所示，该g力使加重球形构件58倾斜，从而使法兰60离座。通过使法兰60离座，气门56打开排气孔52，且允许清除吸取件40吸入的气泡，如箭头65所描绘。

图6示出了油泵38A。油泵系统38A在大多数方面都等同于参照图2描述的油泵38，并且类似地工作以向车辆的发动机10供应增压的油。因此，油泵38A与油泵38匹配的所有元件的附图标记与图6中相同。油泵38A包括排气孔52A和螺线管66，该螺线管66配置用于当泵38经受预定阈值或预定阈值以下的g力时关闭排气孔52。螺线管66还配置用于当泵38经受预定阈值以上的g力时打开排气孔52。

图6还示出了操作性地连接到控制器68的螺线管66，该控制器68相对于泵38A安装在车辆上。螺线管66优选配置用于保持排气孔52A正常关闭。控制器68操作性地连接到传感器70，例如本领域技术人员已知的加速计。传感器70相对于发动机10布置，且配置用于感测在车辆操作期间作用在发动机上的g力。传感器70额外配置用于产生指示感测到的g力的将被控制器68接收到的信号。控制器68可通过有线连接或无线连接采用射频与传感器70通信，在此情况下，传感器和控制器都将包括互补天线(未示出)，如本领域技术人员所理解的。控制器68配置用于从传感器70接收信号，且被编程为致动螺线管66，以当感测到的g力超过预定阈值时打开排气孔52A。

传感器70持续产生指示感测到g力的信号。传感器70被额外配置用于感测作用在发动机10上的g力的方向，并且将该数据通信给控制器68。控制器68被编程以估计信号的持续时间和g力的方向。控制器68被额外编程为当g力在特别指定的方向上超过预定阈值的持续时间比预定阈值持续时间长时致动螺线管66，例如在参照图1描述的环境下。控制器68还可被编程为考虑影响油底壳42中的油溅出的发动机工作参数，例如油温和发动机10的速度，以致动螺线管66。现代车辆发动机中一般提供有专用传感器，以感测这些参数并将这些参数通信给各种车辆控制系统，并且可被额外配置用于将它们的信号通信给控制器68。

图7描绘了用于保持机动车辆的发动机10内部油压的方法72。方法72可参照图6被最好地描述。根据方法72，油通过油泵38接收。从框72开始，该方法进行到框74，在框74，控制器68确定作用在发动机10上且被传感器70感测到的g力是否已经超过第一预定阈值大小。如果在框74中确定感测到的g力没有超过第一预定阈值大小，方法进行到框78，在框78，根据螺线管66的默认位置，排气孔52被关闭或者被允许保持阻塞。如果在框74中确定感测到的g力超过第一预定阈值大小，方法72进行到框80。

在方法72从框80前进到框80之前，控制器68还可完成额外的决定。如相对于图6所述，可确定g力超过第一预定阈值大小的持续时间是否超过预定持续时间。在此情况下，如果g力超过第一预定阈值大小的持续时间被确定为没有超过预定持续时间，方法72可进行处理以关闭排气孔52。另一方面，如果g力超过第一预定阈值大小的持续时间被确定为超过预定持续时间，方法72还可通过控制器68确定感测到的g力在特定方向上是否超过第二预定阈值大小。在此情况下，如果感测到的g力在特定方向上被确定为没有超过第二预定阈值大小，方法72可进行处理以关闭排气孔52A。然而，如果感测到的g力在特定方向上被确定为超过第二预定阈值大小，方法72可进行处理以打开排气孔52A。

在完成上面列出的任务的被选组合之后，方法前进到框80，在框80，油被油泵38A接收且被机构44增压。该方法之后进行到框84，在框84，增压的油被供应到发动机10的润滑系统34。在增压的油已经被供应到发动机10之后，方法72循环回到框74，以通过油泵38A继续接收油。因为运行的发动机要求增压的油的稳定供应以便可靠工作，因此只要曲轴18驱动泵38A，方法72则继续循环通过框74-84。

尽管已经详细描述了执行本发明的最佳模式，本发明涉及领域的技术人员将认识到用于实践本发明的各种变形设计和实施例将在所附权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种油泵系统，包括：

泵机构，所述泵机构配置用于接收油、使所述油增压和输出增压的油；

配置用于容纳所述泵机构的泵主体；

由所述泵主体限定的排气孔，所述排气孔配置用于从所述泵机构清除空气；以及

相对于所述排气孔布置的装置，所述装置配置用于当所述泵主体经受上至第一预定阈值大小的g力时关闭所述排气孔，并且当所述泵主体经受的g力的大小大于所述第一预定阈值大小时打开所述排气孔，其中以其他方式通过所述泵机构与油一起被接收、被捕获在所述泵机构中且与增压的油一起输出的空气被清除。

2.如权利要求1所述的油泵系统，其中所述泵主体进一步包括配置用于接收油的入口部分和配置用于输出增压的油的油出口部分，所述装置邻近所述出口部分布置。

3.如权利要求1所述的油泵系统，其中所述装置包括：

配置用于选择性地关闭或打开所述排气孔的螺线管；

传感器，所述传感器配置用于感测所述g力，且产生指示所感测的g力的信号；以及

控制器，所述控制器配置用于接收指示所感测的g力的信号，且致动所述螺线管，从而当所感测的g力大于所述第一预定阈值大小时打开所述排气孔。

4.如权利要求3所述的油泵系统，其中所述传感器配置用于产生针对所感测的g力的持续时间的信号，所述控制器配置用于当所述g力大于第二预定阈值大小且所述g力大于所述第二预定阈值大小的持续时间超过预定持续时间时致动所述螺线管。

5.如权利要求4所述的油泵系统，其中所述传感器配置用于感测所述g力的方向和产生指示所述g力的方向的信号；所述控制器配置用于当所述g力在特定方向上超过所述第二预定阈值大小时致动所述螺线管。

6.一种具有润滑系统的发动机，所述润滑系统包括：

油底壳；以及

油泵；

其中所述油泵包括：

配置用于从所述油底壳抽取油的油吸取结构；

机构，所述机构配置用于从所述油吸取结构接收油、使所述油增压和将增压的油提供到所述发动机；

配置用于容纳所述机构的泵主体；

由所述泵主体限定的排气孔，所述排气孔配置用于从所述油底壳清除空气；以及

相对于所述排气孔设置的装置，所述装置配置用于当所述发动机经受上至第一预定阈值大小的g力时关闭所述排气孔，并且当所述发动机经受的g力超过所述第一预定阈值大小时打开所述排气孔，其中以其他方式通过所述泵与油一起被接收、被捕获在所述机构中且与所述增压的油一起被提供到所述发动机的空气被清除。

7.如权利要求6所述的发动机，其中所述泵主体进一步包括配置用于从所述油吸取结构接收油的入口部分和配置用于向所述发动机提供增压的油的油出口部分，所述装置邻近所述出口部分布置。

8.如权利要求6所述的发动机，其中所述装置包括：

配置用于选择性地关闭或打开所述排气孔的螺线管；

传感器，所述传感器配置用于感测所述g力，且产生指示所感测的g力的信号；以及

控制器，所述控制器配置用于接收指示所感测的g力的信号，且致动所述螺线管，以便当所感测的g力超过所述第一预定阈值大小时打开所述排气孔。

9.如权利要求8所述的发动机，其中所述传感器配置用于产生针对所感测的g力的持续时间的信号，所述控制器配置用于当所述g力大于第二预定阈值大小且所述g力大于所述第二预定阈值大小的持续时间超过预定持续时间时致动所述螺线管。

10.如权利要求9所述的发动机，其中所述传感器配置用于感测所述g力的方向和产生指示所述g力的所述方向的信号；所述控制器配置用于当所述g力在特定方向上超过所述第二预定阈值大小时致动所述螺线管。

11.一种用于保持机动车辆的发动机内部的油压的方法，所述方法包括：

通过具有排气孔的油泵接收油；

当所述发动机经受上至第一预定阈值大小的g力时通过装置关闭所述排气孔；

当所述发动机经受的g力大于所述第一预定阈值大小时，通过所述装置打开所述排气孔以从所述泵清除空气，从而保持到所述发动机的油压；

通过所述油泵使油增压；以及

通过所述油泵将增压的油供应到所述发动机。

12.如权利要求11所述的方法，其中通过螺线管关闭和打开所述排气孔，所述方法进一步包括：

通过传感器感测所述g力且产生指示所感测的g力的信号；

通过控制器接收指示所感测的g力的所述信号；以及

通过所述控制器致动所述螺线管，以便当所述g力超过所述第一预定阈值大小时打开所述排气孔。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：

通过所述传感器产生针对所感测的g力的持续时间的信号；以及

当所述g力大于第二预定阈值大小且所述g力大于所述第二预定阈值大小的持续时间超过预定持续时间时，通过所述控制器致动所述螺线管。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：

通过所述传感器感测所述g力的方向；

通过所述控制器产生指示所述g力的方向的信号；以及

当所述g力在特定方向上超过所述第二预定阈值大小时，通过所述控制器致动所述螺线管。