CN102562217A - 润滑回路布置 - Google Patents

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Abstract

润滑回路布置。内燃机(10)的发动机壳体部件(23)和可变排量油泵，其中发动机壳体部件(23)包括适合于连接可变排量油泵(30)的油出口(33)与相同的可变排量油泵(30)的主控制腔(39)的第一油道(51)；适合于与可变排量油泵(30)的辅助控制腔(40)独立相连的第二油道(52)；和与第一油道(51)和第二油道(52)相通的支座(53)，其适合于容纳电驱动的控制阀(60)用于选择性打开和关闭在第一和第二油道(51，52)之间的通路。

Description

润滑回路布置
技术领域
本发明通常涉及机动车辆内燃机的润滑回路布置(lubrication circuitlayout)，该车辆特别是柴油发动机。
背景技术
已知内燃机包括适用于润滑发动机的转动和滑动部件的润滑回路。
这个润滑回路通常包括由发动机驱动的油泵，其从油槽中抽出油并在压力下通过在缸体内实现的主油路将其输送。
主油路经过各通道与多个出口相连，用于润滑曲轴轴承(主轴承和大端轴承)、操作阀的凸轮轴轴承、挺杆和类似的，润滑油从其最终返回到油槽中。
为了减少污染排放和燃油消耗，当前大部分内燃机提供有可变排量油泵(VDOP)，其由发动机控制单元(ECU)控制以便以发动机操作条件为基础改变其自身排量。
已知的VDOP包括提供有油入口和油出口的外壳、封闭在壳体内并与油入口和油出口相通的操作腔、和转子，该转子具有在转子各自槽内滑动的多个径向叶片，该转子容纳在操作腔内用于从油入口抽油和将油泵向油出口。
操作腔由环形元件部分界定，环形元件容纳在外壳内以至于偏心地包围转子，并且其可以在不同操作位置移动以至于改变转子的偏心并因此改变泵的排量。
环形元件的移动是由包含在两个控制腔，即主控制腔和辅助控制腔内的润滑油的压力引起的，这两个控制腔限定于VDOP外壳内，通过所述环形元件从操作腔分开。
在控制腔内的润滑油压力将环形元件向最小偏心位置推，与弹簧相反。
控制腔与在VDOP外壳内实现的反馈通道相通，该通道与发动机润滑回路的主油路相连并因此与VDOP的油出口相连。
虽然反馈通道总是与主控制腔相通，但是电驱动的控制阀被提供用于选择性打开和关闭在反馈通道和辅助控制腔之间的连通。
更详细的是，控制阀是三通阀，其被提供用于选择性使辅助控制腔与反馈通道或者可替代的是与引入到油槽内的排出通道相通。
以这种方式，当辅助控制腔与油槽相通时，VDOP的环形元件的位置仅依赖于由在主控制腔内的润滑油的压力所施加的力，所以环形元件趋向于停留在最大偏心位置附近，但是当辅助控制腔与反馈腔相通时，VDOP的环形元件的位置依赖于由在两个控制腔内的润滑油的压力所施加的力，所以环形元件突然移动向并且趋向于停留在减小偏心的位置附近。
上面提到的控制阀传统上容纳在专用支座上，其在VDOP的外壳内直接实现，以便提供可以作为整体管理的集成部件。
然而，这个解决方案显著的影响了润滑回路的布置，因为VDOP必须位于控制阀的电连接器能够安全并且容易连线到ECU的位置，在这个位置连接控制阀与ECU的连线不能被发动机油弄湿，并且在更换和/或维护的情况下很容易接近控制阀。
考虑到上述情况，本发明实施例的目的是解决上面提到的缺点，允许VDOP位于由于控制阀传统上不能位于的位置。
另一个目的是用简单、合理并且相当便宜的解决方案实现这个目标。
发明内容
根据本发明主要方面报道的本发明的实施例，这些和/或其它目的通过内燃机的发动机壳体部件和通过相互关联的可变排量油泵来获得。本发明的其它方面叙述了本发明实施例的更优的和/或特殊的优点。
事实上，本发明实施例提供了一种发动机壳体部件(engine-casecomponent)，如机座、缸体或曲轴箱，其包括适合于连接可变排量油泵的油出口与可变排量油泵的主控制腔的第一油道，更优的是经由引入到主油路的反馈通道；适合于与可变排量油泵的辅助控制腔独立相连的第二油道；和与第一油道和第二油道相通的支座，其适合于容纳电驱动控制阀用于选择性打开和关闭在第一和第二油道之间的连通。
以这种方式，控制阀将与发动机壳体相关，从而VDOP可以有利于位于甚至其通常不能在的位置。
根据发动机壳体部件的一方面，支座包括用于控制阀的入口，一旦发动机壳体被装配，该入口通向未覆盖的发动机壳体部件的表面。
以这种方式，将可从发动机壳体外接近控制阀，其允许控制阀到ECU容易和安全的连线，并简化了在更换和/或维护的情况下的任何类型的操作。
根据发动机壳体部件的另一个方面，第一油道和第二油道通向发动机壳体部件的表面，一旦发动机壳体被装配，该表面面向油槽的内部。
这个方面的优点在于VDOP能够位于所述油槽的内部。
仍根据发动机壳体部件的另一方面，该支座还与发动机壳体部件的第三油道相通，其适合于连接到油槽，并且其被布置以便能选择性关闭或通过控制阀与第二油道相通。
以这种方式，控制阀可以有利于以传统方式来操作。
本发明的另一个实施例提供了用于内燃机的可变排量油泵(VDOP)，其包括外壳，容纳在壳体内用于从主和辅助控制腔分开操作腔的第一可移动元件，和容纳在操作腔内用于从油入口向油出口泵油的第二可移动元件，其中外壳还包括引入到主控制腔内并适合于被连接到发动机壳体部件的第一油道的主油道，和引入到辅助控制腔内并适合于被独立连接到发动机壳体部件的第二油道的辅助油道。
以这种方式，这个VDOP可以有利于与上面描述的发动机壳体部件相互关联，以便实现提到的好处。
根据VDOP的一方面，外壳包括法兰，主油道和辅助油道通向该法兰。
以这种方式，通过简单地附连该法兰到发动机壳体部件，在VDOP的油道和发动机壳体部件的相应油道之间的连接可以很容易实现。
根据VDOP的另一方面，油出口也通向所述法兰。
这个方面具有的优点是，通过附连法兰到发动机壳体部件，还可以将VDOP的油出口连接到发动机润滑回路。
本发明的另一实施例还提供了包括上面描述的发动机壳体部件和可变排量油泵的内燃机。
这个内燃机可以进一步包括容纳在发动机壳体部件的支座中的电驱动控制阀。
根据本发明的一方面，内燃机还可以包括油槽，可变排量油泵可以容纳在这个油槽中。
这个解决方案有利的改进内燃机的封装，因此节约了在机动车辆的发动机舱内的空间。
本发明也可以作为包括这个内燃机的机动车辆来体现。
附图说明
本发明实施例将借助于实例参考附图进行描述。
图1是根据本发明实施例的内燃机的示意性侧视图。
图2是机动车辆的侧视图，其中图1的内燃机可以被安装于其上。
图3显示图1的内燃机的油槽内部。
图4是图3的放大的细节。
图5是根据本发明实施例的可变排量油泵的剖面，根据图3中如V-V所示的剖切面。
图6是图1的内燃机的部分剖面，根据图4中如VI-VI所示的剖切面。
参考标号
10内燃机
11发动机舱
12机动车辆
20发动机壳体
21缸盖
22缸体
23机座
24油泵
30 VDOP
31外壳
32油入口
33油出口
34操作腔
35可移动元件/转子
36叶片
37槽
38环形元件
39主控制腔
40辅助控制腔
41垫圈
42弹簧
43法兰
44主油道
45辅助油道
50表面
51第一油道
52第二油道
53支座
54第三油道
55入口
56表面
60控制阀
61连接器
Y铰链
具体实施方式
内燃机10是柴油发动机，其被安装在机动车辆12的发动机舱11内。
然而，本发明也可以应用到用于机动车辆的其它类型内燃机，如汽油发动机。
内燃机10包括发动机壳体，全面表示为20，其作为各发动机壳体部件的组件来实现，包括缸盖21、缸体22、机座23和油槽24。
缸体22是加工的金属壳体，其包含一个或多个圆柱形的镗孔，其定义了用于内燃机10的往复活塞得所谓的汽缸。
在当前的实例中，缸体22的下部也限定了曲轴箱的上部，其是曲轴的和连接曲轴至往复活塞的连杆的壳体。
缸盖21是另一个加工的金属壳体，其安装在缸体22的顶部，因此封闭了缸。缸盖21包含由在缸内的往复活塞所限定的燃烧腔的上部，并且通常其容置内燃机10的进气和排气阀。
机座23还是另一个加工的金属壳体，其附连在缸体22的底部，限定了曲轴箱的中间部分。
油槽24还是另一个加工的金属壳体，其具有容器的形状并且其封闭了机座23的底部，因此限定了曲轴箱的下部。油槽24形成了油箱，润滑回路中的润滑油可以排入其内。
应当说明的是，在其它内燃机中，缸体22和机座23能够作为单个部件来实现，其通常保留缸体的名称，而且在另一些其它内燃机中，缸体22可能仅包括缸，而机座23限定曲轴箱的上部和中间部分，因此用曲轴箱这个名字。
如已经提到的，内燃机10提供有适合于润滑发动机的转动或滑动部件的润滑回路。
这个润滑回路包括由内燃机10的曲轴驱动的可变排量油泵(VDOP)30，其从油槽24中抽出润滑油并将其在压力下通过多个在发动机壳体20内实现的相互连接的通道来输送，特别是在机座23和缸体22中。
特别是，缸体22包含所谓的主油路(main oil gallery，未显示)，其接收来自VDOP 30的加压的油，并且经由各自通道连接到多个出口用于润滑曲轴轴承(主轴承和大端轴承)、操作阀的凸轮轴轴承、挺杆等。
主油道也通常与需要被润滑的其它重要的发动机装置相连，如涡轮增压器。
在润滑内燃机10的各种可移动部件之后，润滑油返回到油槽24中，因此闭合润滑回路。
如图5所示，VDOP 30包括外壳31，典型的是加工的金属壳体的组件，其提供有油入口32和油出口33。
外壳31围绕始终与油入口32和与油出口33相通的操作腔34，和转子35，该转子具有在转子35的各自槽37内滑动的多个径向叶片36，该转子容纳在操作腔34内用于从油入口32抽出润滑油和将油泵向油出口33。
操作腔34由环形元件38圆周界定，该环形元件容纳在外壳31内以至于偏心地围绕转子35，并且其在Y处靠铰链连接到外壳31，以至于能够在不同操作位置间旋转，因此改变了转子35的相对偏心并因此改变了VDOP30的排量。
外壳31还围绕主控制腔39和辅助控制腔40，该腔室通过环形元件38从操作腔34分开，并且其彼此分开，且通过作用于环形元件38上的可压缩密封垫41从外壳31的剩余的内部体积中分开。
外壳31也容纳弹簧42，其作用于环形元件38上以至于将其推向最大偏心位置，如图5所示，与包含在主控制腔39和辅助控制腔40内的润滑油的压力相反，这一点之后在描述中将进行解释。
根据本发明的当前实施例，VDOP 30直接容纳在油槽24中(见图3)，以便减少内燃机10的总体尺寸并改进其在机动车辆12的发动机舱11内的封装。
虽然油入口32直接与油槽24的内部体积相通，但是VDOP 30的油出口33通向外壳31的法兰43，该法兰附连到机座23的下表面50(面向油槽24的内部)(见图4和6)。
外壳31的两个附加的并相分开的通道通向这个法兰43，也就是引入主控制腔39的主油道44和引入辅助控制腔40的辅助油道45。
相应的，机座23包含通向下表面50的三个分开的通道，其中每个被安排用于与法兰43的各自腔相通。
参考图6，机座23包含与油出口33相通的输送通道(未显示)、与主油道44相通的第一油道51、和与辅助油道45相通的第二油道52。
更精确的是，输送通道连接油出口33与润滑回路的主油路，而第一油道51独立连接该主油路到主油道44。
事实上，第一油道51经由输送管道和主油道连接VDOP 30的油出口33与主油道44。
自然的，主油路与输送管道和第一油道51的连接通常是经由在缸体22内实现的附加的连接通道来获得。
机座(bedplate)23还包含支座(seat)53，该支座与第一油道51、第二油道52且也与第三分开的油道54相通，其在机座23内实现，并且其直接引入到油槽24中。
支座53提供有入口55，电驱动的控制阀60(典型的是电磁阀)通过该入口被插入并容纳在支座53中。
入口55通向机座23的未覆盖表面56，也就是没有被发动机壳体20的任何其它部件所覆盖的表面，以至于一旦发动机壳体20完成装配后(也见图1)面向外侧。
以这种方式，控制阀60的电连接器61保持在位于发动机壳体20的外侧，其允许容易并且安全的将控制阀60连线到发动机控制单元(ECU)，并简化了其更换和/或维护。
特别是，连接控制阀60到ECU的连线避开了包含在发动机壳体20内的润滑油，尽管VDOP30直接容纳在油槽24中，并且不需要任何垫圈或类似的。
控制阀60是传统的三通开关阀，其提供用于打开和关闭在第一油道51和第二油道52之间的液压连通，同时分别关闭和打开在第二油道52和第三油道54之间的液压连通。
事实上，控制阀60被提供用于保持第一油道51总是与主控制腔39相通，并且用于使第二油道52选择性与第一油道51或与第三油道54油压相通。
为了安全的原因，控制阀60被布置，从而当控制阀60接通时第二油道52与第一油道51相通，和当控制阀60关闭时第二油道52与第三油道54相通。
由于控制阀60，VDOP 30的主控制腔39总是包含在主油路压力下的润滑油，而VDOP 30的辅助控制腔40选择性包含在主油路压力下或者在近似于大气压的油槽24的压力下的润滑油。
因此，当在辅助控制腔40中的润滑油在油槽24的压力下时，VDOP 30的环形元件38的位置依赖于由弹簧42所施加的力和依赖于仅在主控制腔39内的润滑油压力所施加的反作用力，所以环形元件38趋向于停留在相对于转子35的最大偏心位置附近。
可替代的是，当在辅助控制腔40中的润滑油在主油路的压力下时，环形元件38的位置依赖于由弹簧42所施加的力和依赖于在两个控制腔39和40内的润滑油压力所施加的反作用力，所以环形元件38突然移动至并且趋向于停留在相对于转子35的减小偏心的位置附近。
虽然在前述的总结和详细描述中呈现了至少一个示意性的实施例，但是应当意识到的是大量的变化是存在的。也应当意识到的是示意性的实施例或多个示意性的实施例仅仅是实例，并不是想以任何方式限制范围、应用或配置。更确切的是，前述的总结和详细描述将给本领域技术人员提供用于执行至少一个示意性实施例的便捷的路线图，应当理解的是可以对在示意性实施例中所描述的元件的功能和布置进行各种改变，而不脱离在附加权利要求书和其法律等价物中所提出的范围。

Claims (11)

1.一种内燃机(10)的发动机壳体部件(23)，其包括适合于连接可变排量油泵(30)的油出口(33)与所述相同的可变排量油泵(30)的主控制腔(39)的第一油道(51)；适合于与所述可变排量油泵(30)的辅助控制腔(40)独立相连的第二油道(52)；和与所述第一油道(51)和所述第二油道(52)相通的支座(53)，其适合于容纳电驱动控制阀(60)用于选择性打开和关闭在所述第一和所述第二油道(51，52)之间的连通。
2.如权利要求1所述的发动机壳体部件(23)，其中所述支座(53)包括用于所述控制阀(60)的入口(55)，一旦所述发动机壳体(20)被装配，该入口通向所述发动机壳体部件(23)的未覆盖的表面(56)。
3.如任一前面权利要求所述的发动机壳体部件(23)，其中所述第一油道(51)和所述第二油道(52)通向所述发动机壳体部件(23)的表面(50)，一旦所述发动机壳体(20)被装配，该表面面向油槽(24)的内部。
4.如任一前面权利要求所述的发动机壳体部件(23)，其中所述支座(53)还与所述发动机壳体部件(23)的第三油道(54)相通，其适合于连接到油槽(24)且其被布置以便能通过所述控制阀(60)选择性关闭或与所述第二油道(52)相通。
5.一种用于内燃机(10)的可变排量油泵(30)，其包括外壳(31)，容纳在所述壳体(31)内的用于从主控制腔(39)和辅助控制腔(40)分开操作腔(34)的第一可移动元件(38)，和容纳在所述操作腔(34)内用于从油入口(32)向油出口(33)泵油的第二可移动元件(35)，其中所述外壳(31)还包括引入到所述主控制腔(39)内并适合于被连接到发动机壳体部件(23)的第一油道(51)的主油道(44)，和引入到所述辅助控制腔(40)内并适合于被独立连接到所述发动机壳体部件(23)的第二油道(52)的辅助油道(45)。
6.如权利要求5所述的可变排量油泵(30)，其中所述外壳(31)包括法兰(43)，所述主油道(44)和所述辅助油道(45)通向该法兰。
7.如权利要求6所述的可变排量油泵(30)，其中所述油出口(33)也通向所述法兰(43)。
8.一种内燃机(10)，包括如权利要求1到4的任一项所述的发动机壳体部件(23)和如权利要求5到7的任一项所述的可变排量油泵(30)。
9.如权利要求8所述的内燃机，还包括电驱动的控制阀(60)，其容纳在所述发动机壳体部件(23)的所述支座(53)内。
10.如权利要求8所述的内燃机(10)，包括油槽(24)，其中所述可变排量油泵(30)容纳在该油槽(24)中。
11.一种机动车辆(12)，包括如权利要求9到10的任一项所述的内燃机。
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