CN102191970B - 用于内燃机中发动机机油的存储和过滤的系统以及内燃机中的发动机机油循环和过滤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机中的发动机机油的存储和过滤的系统以及内燃机中的发动机机油循环和过滤的方法，该系统包括至少一个作为发动机机油油路的一部分的机油存储装置，至少一个过滤装置，和至少一个机油输送泵，其中该系统的特征在于在相对于机油的输送方向上过滤装置连接到机油输送泵的上游，其仅提供吸入过滤。

Description

用于内燃机中发动机机油的存储和过滤的系统以及内燃机中的发动机机油循环和过滤的方法
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机中的发动机机油存储和过滤的系统，该系统包括至少一个作为发动机机油油路的一部分的机油存储装置，至少一个过滤装置，和至少一个机油输送泵。
背景技术
在内燃机的机油油路中公知最重要的是压力式机油过滤器。所述压力式机油过滤器连接在发动机机油泵的下游，并且通常连接到发动机壳体或气缸盖上以便于更换。常规的机油过滤器受如下缺陷的困扰：占据的安装空间相对较大，特别是由于必须得确保它们适于维修。
压力式机油过滤器通常连接到转接器上，这造成需要更多的安装空间和附加成本。一般情况下，长的机油管路通向适应点(adaptationpoint)，通常机油管路必须被钻孔，这需要高的成本，同时会因发动机缸体和气缸盖中的钻孔残渣导致机油被污染的附加风险。
事实上所有的压力式机油过滤器都沿泵的分流布置，因此污染了的机油只能被逐渐净化(分流原则)。
为了防止过滤器元件处于高的机油压力尤其在发动机或内燃机处于低温运行状态下时，压力式机油过滤器通常包括旁通阀，这样未经过滤的机油首先提供给处于低机油温度的发动机润滑点。这种配置复杂且需要额外的成本。
DE19735444A1公开了一种用于发动机的油底盘和变速器的机油过滤器芯子，其一体的进行吸入机油过滤和压力机油过滤，其中用于发动机或变速器机油的吸入过滤的过滤单元和压力过滤的过滤单元设置在密封支架上。在DE19735444A1中所述的机油过滤器芯子准确来说描述为适合发动机机油过滤，但其被设计为仅适用于自动变速器的变速器机油过滤，具体是因为在内燃机的发动机机油油路中循环的发动机机油容积流量明显大得多。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于内燃机中的发动机机油的存储和过滤的系统，该系统与用于发动机机油过滤的已知系统相比在功能可靠性和成本以及所需的安装空间方面有所改进。
上述目的首先通过这样一种用于内燃机中的发动机机油的存储和过滤的系统来实现，该系统包括至少一个作为发动机机油油路的一部分的机油存储装置，至少一个过滤装置，和至少一个机油输送泵，其中该系统的特征在于在相对于机油的输送方向上过滤装置连接到机油输送泵的上游。这样一种系统可以有利地整合到发动机油底盘中，从而利用曲轴箱或发动机壳体和油底盘中迄今未利用的安装空间。
在本发明的上下文中，机油存储装置既可以理解为传统意义上的油底盘也可以是干盘润滑设备的机油存储器。
根据本发明的系统还具有如下优点：不必为联接油底壳中的过滤装置在发动机壳体之内或之上设置任何附加的机油管线、螺纹孔和密封点。
在根据本发明的系统的一个有益的变型例中，仅提供吸入过滤。与之前的观点相反，将该过滤装置设计为具有低的流动阻力以至于可以省去压力机油过滤是完全可能的。
在根据本发明的系统的一个有利变型例中，沿着机油输送泵的主流动方向布置过滤装置，或者机油输送泵在其吸入侧直接连接到过滤装置上。
过滤装置方便地布置在机油存储装置内。由于过滤装置本身完全充满机油，所以机油存储装置或油底盘内的相关容积损失相对较小。
在根据本发明的系统一个特别方便的变型例中，过滤装置被设计为油底盘的可更换过滤器芯子。
除了过滤介质外，所述过滤装置也可以作为油底盘的整体组成部分。
例如可以经由油底盘中相应设计的检视口接近该过滤装置。在本发明的一个尤其有利的变型例中，机油排出装置以设置在检视盖中的机油排放螺杆或类似物的形式设置在所述检视口中。
该过滤器芯子适宜包括至少一个过滤器壳体和设置在过滤器壳体中的至少一个过滤器元件。
在该系统的特别有利的变型例中，沿着机油的流动方向，过滤器元件包括至少一个第一过滤层和至少一个第二过滤层，其中第一过滤层的过滤介质比第二过滤层的过滤介质更密集。例如，可以将第一过滤层的过滤介质形成为相对密集的非织物过滤物或织物过滤物，而可以将第二过滤层的过滤介质例如形成为稀疏的滤网。
在某些区域将第一过滤层和第二过滤层彼此间隔开，并且在第一过滤层上与第二过滤层间隔开的区域内设置流动旁路是非常方便的。通过这种方式，尤其可确保发动机机油冷时过滤装置的流动阻力被保持在预定限值范围内。
已经证明将通道孔排列作为第一过滤层中的流动旁路是特别有利的。当发动机机油相对冷时，一部分机油首先流过第一过滤层中的通道孔排列，其中所述机油通过第二过滤层而经受精细过滤。与之相对，第一过滤层对该机油进行超精细过滤。总的来说，由于温度不断升高的机油比以往更大程度地被引导通过第一过滤层的过滤介质，所以获得了所期望的机油纯度，其中所述温度不断升高与连续下降的粘度有关。流过第一过滤介质的开口的机油比例随着温度的不断升高而连续下降。
有关第一过滤层的通道孔排列的形式和尺寸根据相应应用或发动机类型的需求而设计。设计参数主要包括泵吸入功率，泵输送功率，因所使用的机油的操作和粘度而导致具体吸入到机油中的污物。
第一过滤层优选是折叠的(褶皱的)。通道孔排列可以同时设置在折叠布置的折叠区域内和折叠的侧翼区域内。通道孔排列可以具有任意尺寸、形式和构造。这既适用于孔本身的设计也适用于过滤层中通道孔排列的结构。所述排列可以以重复模式的形式设置在过滤层上。通道孔排列的结构可以是对称的也可以是非对称的。
第一过滤层例如可以表现为圆柱形的、褶皱的滤筒的形式，其被例如呈圆柱形金属格栅的形式的第二过滤层包围。
有利地在第一过滤层和第二过滤层之间的每个壳体中设置腔，每个腔的界限壁部分地由第一过滤层的折叠处的侧翼形成。所述腔由第一过滤层的皱褶的侧翼和由第二过滤层的侧面限定。
在根据本发明的系统的一个优选变形例中，过滤器壳体具有至少一个用于机油泵吸入侧连接的吸入连接件。
在根据本发明的系统的一个优选实施例中，在正常运行状态下该过滤装置中产生的压力损失≤400mbar。
过滤器壳体方便地布置在油底盘的最低点处。
过滤器壳体优选包括至少一个分流管道，其在安装位置将吸入连接件直接连接到过滤器壳体的上部区域。该吸入连接件例如可以通到过滤器壳体的下部或较低区域中。某些情况下收集在过滤器壳体大约上部区域中的空气/气体，优选利用文丘里效果，经由分流管路吸入到机油泵的主吸入流路中，通过这种方式，可靠地防止在泵中发生气穴现象。
本发明还涉及一种具有前述权利要求之一的特征的过滤器芯子。
通过内燃机中的发动机机油的循环和过滤的方法最终实现本发明所基于的目的，其中所述方法的特征在于发动机机油仅经受吸入机油过滤。
根据本发明，对机油进行多级过滤，其中用相对密集的过滤介质进行第一级过滤，用相对疏散的过滤介质进行第二级过滤。
附图说明
下面基于附图所示的具体实施例对本发明进行详述，其中：
图1示出了根据本发明处于安装状态下的过滤装置的截面图；
图2示出了过滤器壳体的剖面图；以及
图3示出了插入到过滤器壳体中的过滤器元件的分解图。
附图标记列表
1过滤器芯子
2过滤器壳体
3过滤器元件
4油底盘
5检视口
6检视盖
7排油口
8排油螺杆
9O形密封件
10辐板
11下盖，过滤器元件
12进口
13第一过滤介质
14第二过滤介质
15侧翼
16通道孔排列
17上盖
18O形密封件
19密封座
20销子
21分流管道
22吸入连接件
23吸入口
24吸入口
具体实施方式
根据本发明的过滤器芯子1包括由热塑性塑料制成的过滤器壳体2和插入到过滤器壳体2中的过滤器元件3。
过滤器芯子1设置在客车或多用途运载车的内燃机的油底盘4内，并位于油底盘4的检视口5的区域内。在安装位置处，检视口5位于油底盘4的最低点，并且所述检视口5通过检视盖6封闭。过滤器壳体2限定了一个用于过滤器元件3的近似圆柱形的容纳空间，如图3所示，过滤器元件3也类似于圆柱形。检视口5和检视盖6的设计相对应，检视盖6上设有中心排油口7，中心排油口7依次通过排油螺杆8同时插入O形密封件9进行封闭。
过滤器元件3通过连接在检视盖6上的辐板(web)10相对于过滤器壳体2保持在适当位置。在安装位置处，辐板10支撑过滤器元件3的下盖11。辐板10同时起到限定过滤器元件3和检视盖6之间的间距的作用，通过这种方式留下了过滤器元件3的进口12。
在图3示出了过滤器元件3的分解图。所述过滤器元件3包括呈褶皱织物或非织物过滤物的形式的内部的第一过滤介质13，和包围第一过滤介质13的第二过滤介质14，该第二过滤介质14呈线笼或线栅的形式。在该图中以夸张地方式将第二过滤介质的网状间隔显示的非常大。
第一过滤介质13设计为超细的过滤介质，而第二过滤介质14设计为细的过滤介质。第一过滤介质13设计为相对密集的过滤介质，而第二过滤介质14设计为相对疏散的过滤介质。
在所述示意性实施例中，要被过滤的发动机机油首先流过第一过滤介质13，然后流过第二过滤介质14。该机油从过滤器元件3的中心向外流入过滤器壳体2中，然后从那里流向机油泵(未示出)，正如下面将详述的。
但是在本发明的上下文中，机油从外部通过过滤介质流到过滤器元件3的中心并且从那里流向机油泵也是可能的。这需要过滤介质之间彼此相对应地布置。
尤其如图3和图1并列所示，第一过滤介质13是褶皱的(折叠的)，第一过滤介质13的侧翼15设有通道孔排列16。
在所述示意性实施例中，选择通道孔排列以使得形成两个环绕孔通道，其中通道孔排列的尺寸和构造以及孔的数目根据设计确定。在每种情况下，第一过滤介质的两个相对侧翼15和第二过滤介质14的相关侧表面限定了具有近似三角形横截面的腔。在每个腔的区域中，第一过滤介质13与第二过滤介质14相间隔。第一过滤介质13褶皱设计的结果是在第一过滤介质13的整个周面上形成多个皱褶和腔室。
如图3所示第二过滤介质14环绕第一过滤介质13。这种布置通过上盖17和下盖11固定在一起，并形成可拆卸地插入到过滤器壳体2中的过滤筒/过滤器元件3，所述过滤器壳体2以位置固定的方式设置在油底盘4中，并且所述过滤筒/过滤器元件3通过辐板10固定到过滤器壳体2上。具体地，第一过滤介质例如可以粘结到上盖17和下盖11上。
第二过滤介质14可以由钢/高级钢制成或例如作为聚酰胺格栅。
过滤器元件3的下盖11由靠着密封座19的O形密封件18密封，密封座形成为过滤器壳体2的肩部(collar)。过滤器元件3利用向内突出到壳体中的销子20定位在过滤器壳体2的中心。
在油底盘4的检视盖6拆除之后，为了更换，过滤器元件3可以作为一个整体从过滤器壳体2中拆除或移开。
过滤器壳体2(图2所示)包括从过滤器壳体2的最高界限延伸到吸入连接件22中的分流管道21，所述吸入连接件22直接连接到发动机机油泵(未示出)的吸入侧。此外，吸入连接件22经由吸入口23直接朝向过滤器壳体2的下部开口。在过滤器壳体2的上部区域，分流管道21经由吸入口24连接到过滤器壳体2为过滤器元件3提供的容积。下部吸入口23的尺寸比吸入口24的大，从而通过吸入口24吸入的主机油流在分流管道21中产生抽吸作用，结果例如在加注完机油之后或在发生机油起泡的情况下，收集在过滤器壳体2上部区域中的任何空气随之被吸入到吸入连接件22中，通过这种方式可靠地防止在发动机机油泵中发生气穴现象。
由于发动机机油泵产生的真空，发动机机油通过进口12被吸入到第一过滤介质13的内部，所述进口12设计为开设在过滤器元件3的下盖11中的椭圆形进口。从那里，发动机机油流过第一过滤介质13，随后穿透过覆盖所述第一过滤介质13的第二过滤介质14，其中在寒冷状态下一部分发动机机油流过通道孔排列16，并通过由第一过滤介质13的折叠产生的袋/腔，直接穿透过第二过滤介质14。随着发动机机油温度进一步升高，机油穿透过在通道孔排列外部的第一过滤介质13相对密集的过滤织物/过滤非织物，这样可实现第一次超细过滤。
由于过滤器元件3的多级设计，尤其由于与第二过滤介质14相间隔的通道孔排列16的设置，使得保持机油泵上游的流动阻力和整个过滤装置的流动阻力相对较低成为可能，从而可靠地防止泵中气穴现象的发生。
由于过滤器芯子1位于发动机中最低点，同时机油排出装置位于其正下方，所以在更换过滤器元件3时，所有松散吸附的污垢都随着机油的排出被可靠地带走并且冲出油底盘。
因为在更换相关机油期间，无论何时排出机油该工作都必须得在这个位置进行，因此能确保在更换过滤器期间该系统的可达性，并且不需要付出很大的花费。过滤器芯子1本身可通过检视盖6以一种简单的方式靠近，所述检视盖6从外部螺接到油底盘4上。
由于减少了从发动机到外界环境泄漏点的数目，所以提高了操作的可靠性。此外，防止在机油未过滤的情况下可能发生的机油泵损坏这种情况。由于过滤器元件3产生的流动阻力小，所以该机油泵所需的驱动功率比常规压力机油过滤所必需的小。通过这种方式，该泵的效率以及因此发动机的效率被提高，尤其在发动机处于寒冷状态时。

Claims (13)

1.一种用于内燃机中的发动机机油的存储和过滤的系统，其包括至少一个作为发动机机油油路的一部分的机油存储装置，至少一个过滤装置，和至少一个机油输送泵，其特征在于：在相对于机油的输送方向上所述过滤装置连接到所述机油输送泵的上游，所述过滤装置中的过滤器元件(3)沿机油的流动方向包括：至少一个第一过滤层和至少一个第二过滤层，第一过滤层的过滤介质(13)比第二过滤层的过滤介质(14)更密集，所述第一过滤层和第二过滤层在一些区域彼此间隔开，并且第一过滤层在与第二过滤层间隔开的区域内设有流动旁路，在第一过滤层中设有通道孔排列(16)，其作为流动旁路，其中第一过滤层包括折叠的过滤介质，并且在每种情况下在每个折叠的侧翼(15)的区域内设有所述通道孔排列(16)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于仅提供吸入过滤。
3.根据权利要求1和2之一所述的系统，其特征在于，所述过滤装置沿机油泵的主输送流布置。
4.根据权利要求1到2之一所述的系统，其特征在于，所述过滤装置布置在所述机油存储装置内。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机油存储装置设计为油底盘(4)。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述过滤装置设计为油底盘(4)的可替换的过滤器芯子(1)。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述过滤器芯子(1)包括至少一个过滤器壳体(2)和设置在所述过滤器壳体(2)中的至少一个过滤器元件(3)。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在第一过滤层和第二过滤层之间设有腔，所述腔的界限壁部分地由第一过滤层的折叠的侧翼(15)形成。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，过滤器壳体(2)具有用于连接发动机机油输送泵的吸入侧的至少一个吸入连接件(22)。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在正常运行状态下，在过滤装置中产生的压力损失≤400mbar。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，过滤器壳体(2)包括至少一个分流管道(21)，在安装位置处，该分流管道(21)将吸入连接件(22)直接连接到过滤器壳体(2)的上部区域。
12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，过滤器壳体(2)设置在油底盘(4)的最低点处。
13.一种对内燃机中的发动机机油循环和过滤的方法，其特征在于所述发动机机油仅受到吸入过滤，以多级进行所述发动机机油的过滤，用相对密集的过滤介质进行第一级过滤，然后用相对疏散的过滤介质进行第二级过滤，所述第一级过滤和第二级过滤在一些区域彼此间隔开，并且第一级过滤在与第二级过滤间隔开的区域内设有流动旁路，在第一级过滤中设有通道孔排列(16)，其作为流动旁路，其中第一级过滤包括折叠的过滤介质，并且在每种情况下在每个折叠的侧翼(15)的区域内设有所述通道孔排列(16)。
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