CN103016093A - 用于控制内燃发动机内机油流动的方法和装置 - Google Patents

用于控制内燃发动机内机油流动的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于控制内燃发动机内机油流动的方法和装置。一种用于内燃发动机的润滑系统包括被设置用于将机油输送到内部发动机表面上的机油喷嘴。机油喷嘴通过机油流动控制器流体连通至加压机油源，机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度来控制送往机油喷嘴的机油流速。

Description

用于控制内燃发动机内机油流动的方法和装置
技术领域
本公开涉及内燃发动机内的机油流动。
背景技术
本部分内的陈述内容仅仅是提供本公开所涉及的背景技术信息。因此，这些陈述内容并不意味着构成对现有技术的承认。
用于内燃发动机的润滑系统可以使用活塞喷嘴，活塞喷嘴被设置用于引导加压的发动机油流动到活塞下侧面以耗散活塞的热量并提供气缸壁的润滑。向活塞喷嘴提供加压机油流的系统包括具有响应于发动机转速和负荷而被控制的机油流速的机油泵。这样的系统可以包括被设置用于在低转速/低负荷的条件下禁止或者最小化流向活塞喷嘴的机油流的阀。向发动机活塞和气缸壁施加过量的机油可能会由于过量机油的燃烧而导致增加废气排放。向发动机活塞和气缸壁施加过量的机油可能会导致增大气缸套和活塞环之间的摩擦，影响燃料消耗和启动性能。
发明内容
一种用于内燃发动机的润滑系统包括被设置用于将机油输送到内部发动机表面上的机油喷嘴。机油喷嘴通过机油流动控制器流体连通至加压机油源，机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度来控制送往机油喷嘴的机油流速。
本发明还提供了如下方案：
方案1. 一种用于内燃发动机的润滑系统，所述系统包括：
被设置用于将机油输送到内部发动机表面上的机油喷嘴；
所述机油喷嘴通过机油流动控制器流体连通至加压机油源；以及
所述机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度来控制送往所述机油喷嘴的机油流速。
方案2. 如方案1所述的润滑系统，其特征在于，所述内部发动机表面包括往复运动活塞的下侧面。
方案3. 如方案1所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器响应内部发动机表面的温度升高而增大送往机油喷嘴的机油流速。
方案4. 如方案1所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器包括热敏流动控制阀。
方案5. 如方案4所述的润滑系统，其特征在于，所述热敏流动控制阀被热耦合至发动机缸体。
方案6. 如方案1所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度的代表量而控制送往机油喷嘴的机油流速。
方案7. 如方案6所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应发动机油温度而控制送往机油喷嘴的机油流速。
方案8. 如方案6所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应发动机油温度和发动机缸体温度而控制送往机油喷嘴的机油流速。
方案9. 如方案1所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度而可变地控制送往机油喷嘴的机油流速。
方案10. 如方案1所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度而离散地控制送往机油喷嘴的机油流速。
方案11. 一种润滑系统，包括：
被设置用于将机油喷雾到内部发动机表面上的机油喷嘴；以及
机油流动控制器，其被设置用于响应内部发动机表面的温度来控制送往机油喷嘴的机油流速。
方案12. 如方案11所述的润滑系统，其特征在于，所述内部发动机表面包括往复运动活塞的下侧面。
方案13. 如方案11所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器响应内部发动机表面的温度升高而增大送往机油喷嘴的机油流速。
方案14. 如方案11所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器包括热敏流动控制阀。
方案15. 如方案14所述的润滑系统，其特征在于，所述热敏流动控制阀被热耦合至发动机缸体。
方案16. 如方案11所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度的代表量而控制送往机油喷嘴的机油流速。
方案17. 如方案16所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应发动机油温度而控制送往机油喷嘴的机油流速。
方案18. 如方案16所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应发动机油温度和发动机缸体温度而控制送往机油喷嘴的机油流速。
方案19. 如方案16所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度而可变地控制送往机油喷嘴的机油流速。
方案20. 如方案16所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度而离散地控制送往机油喷嘴的机油流速。
附图说明
现参照附图介绍作为示例的一个或多个实施例，在附图中：
图1是根据本公开的内燃发动机的示意图；以及
图2是根据本公开的示范性温度响应式机油流动控制器的示意图。
具体实施方式
现参照附图，其中的图示内容仅仅是为了表示一些示范性的实施例而并不是为了加以限制，图1是根据本公开的内燃发动机10的示意图。示范性发动机10可以是任意合适的多气缸内燃发动机。发动机10包括发动机缸体12和气缸盖25。发动机缸体12包括成形在其中的多个气缸20和多条内部孔隙形成的冷却剂通道19。每一个气缸20的壁部21都可以包括气缸套。每一个气缸20都容纳有连接至曲轴24的往复运动活塞22。曲轴24机械地耦合至机动车变速箱和传动系以响应操作人员的扭矩请求向其输送牵引扭矩。曲轴24利用主轴承可旋转地连接至发动机缸体12的下部15。油盘14连接至发动机缸体12的下部15并封装曲轴24和发动机缸体12的下部15。油盘14包括用于存储和收集从发动机10排出的机油的油槽区域13。
发动机10包括多个可变容积的燃烧室28，图中示出了其中的一个。燃烧室28由活塞22、气缸壁21和气缸盖25界定，具有相对于活塞22在气缸20内上止点和下止点位置之间的往复移动而确定的可变容积。发动机10优选地使用带有包括720度曲轴24的角度旋转的重复的燃烧循环的四冲程操作，其中曲轴24的720度角度旋转被分为四个180度冲程，包括与发动机气缸20内活塞22的往复移动相关联的进气-压缩-膨胀-排气冲程。
发动机10包括测量设备以监测发动机的运行，包括例如冷却剂温度传感器18。发动机10包括致动器以控制发动机的运行。测量设备和致动器被以信号方式或操作方式连接至控制模块5。示范性的发动机10被示出为直接喷射火花点火发动机，但是本公开不应理解为受限于此。
发动机10可以被设置用于在机动车运行期间以多种运行模式中的一种运行，包括全缸模式、气缸停用模式、减速断油(DFCO)模式和自动停机模式。在以全缸模式运行时，所有可用的发动机气缸都被提供燃料并点火以生成扭矩。在以气缸停用模式运行时，一部分可用的发动机气缸被提供燃料并点火，而其他可用的发动机气缸则未被提供燃料并且因此不点火。在例如响应减速事件而以断油模式运行时，所有可用的发动机气缸都未被提供燃料并且因此不点火，同时发动机10仍在转动。在处于自动停机模式时，所有的发动机气缸都未被提供燃料并且发动机10也不转动。
发动机10包括使用油泵32的润滑系统30，油泵32被流体连通至温度响应式的机油流动控制器40，机油流动控制器40被流体连通至设置用于向内部发动机表面35上喷雾加压机油的单个或多个机油喷嘴38。润滑系统30如图所示包括流体连通至温度响应式机油流动控制器40的油泵32是为了便于说明，并且可以适当地设置在发动机缸体12的下部15和油盘14内。在一个实施例中，油泵32将从油槽13抽取的加压机油通过机油流动控制器40输送至一个或多个机油喷嘴38。在一个实施例中，加压机油被喷雾到内部发动机表面35上以对其散热并有润滑各种旋转和平移的发动机部件的附带效果。在一个实施例中，内部发动机表面35包括活塞22的下侧部。内部发动机表面35可以无限制性地包括其他的发动机部件。在一个实施例中，一个或多个机油喷嘴38是位于发动机缸体12的下部15内的活塞冷却喷嘴。
机油流动控制器40被设置用于响应于与机油喷嘴38在其上喷雾发动机油的内部发动机表面35的温度相关联的温度来控制送往一个或多个机油喷嘴38的加压机油的流速。与内部发动机表面35的温度相关联的温度包括气缸壁21上的温度、轴承面处的温度、燃烧漏泄气体的温度、机油温度、冷却剂温度或另外合适的发动机温度。与内部发动机表面35的温度相关联的温度可以用作内部发动机表面35温度的代表。
内部发动机表面35的温度受发动机10以及与机油流动控制器40和对应机油喷嘴38相关联的特定气缸的操作影响。影响内部发动机表面35温度的具体发动机相关参数可以包括发动机转速、发动机负荷、气缸停用操作、机油温度、冷却剂温度、周围环境温度以及发动机缸体和特定气缸的几何结构。机油流动控制器40可以被设置用于响应内部发动机表面35的温度控制送往机油喷嘴38的机油流速，在一个实施例中将发动机油温度用作对内部发动机表面35温度的代表。机油流动控制器40可以被设置用于响应内部发动机表面35的温度控制送往机油喷嘴38的机油流速，在一个实施例中将发动机缸体温度用作对内部发动机表面35温度的代表。机油流动控制器40可以被设置用于响应内部发动机表面35的温度控制送往机油喷嘴38的机油流速，在一个实施例中将发动机缸体温度和发动机油温度用作对内部发动机表面35温度的代表。
控制送往机油喷嘴38的机油流速包括随着内部发动机表面35的温度升高而增大送往机油喷嘴38的机油流速。这包括在内部发动机表面35的温度处于其最高设计温度时向机油喷嘴38提供最大机油流速，以及在更低的内部发动机表面35温度下提供减小的机油流速。应该意识到在更低的内部发动机表面35温度下提供的减小的机油流速足以润滑发动机10内受影响的摩擦界面。应该意识到在更低的内部发动机表面35温度下提供减小的机油流速可以包括在内部发动机表面35的温度低于阈值温度时中断机油流。
用于向机油喷嘴38提供机油的流路包括流体连通至机油流动控制器40的油泵32，机油流动控制器40则被流体连通至机油喷嘴38。优选地设有流体连通至所有机油喷嘴38的单个机油流动控制器40。其他合适的结构包括流体连通至机油喷嘴38的多个机油流动控制器40，这可以有利地应用于采用了气缸停用的系统。
图2示出了温度响应式机油流动控制器40也就是温度响应式机油流动控制阀40的示范性实施例。温度响应式机油流动控制阀40被设置用于响应由代表温度指示的内部发动机表面35而可变地控制送往机油喷嘴38的发动机油流速，代表温度包括发动机油温度和紧邻机油流动控制阀40的发动机缸体温度。其他合适的用于内部发动机表面35温度的代表温度也可以使用并具有类似效果。机油流动控制阀40是被设置用于响应发动机油温度和紧邻的发动机缸体温度进行可变流速控制的热敏阀。机油流动控制阀40包括具有第一端42和第二端52的阀体41，第一端42包括入口43且第二端52包括出口53。入口43通过流动通道48流体耦合至出口53。入口43与油泵32流体连通，并且出口53与所有或部分的机油喷嘴38流体连通。柱塞46被组装在流动通道48内并且被设置用于与阀座47相互作用。如图所示，设有位于入口43和柱塞46之间的第一弹簧44以及位于出口53和柱塞46之间的第二弹簧45。第一弹簧44将柱塞46推向阀座47，而第二弹簧45则将柱塞46推离阀座47。第一弹簧44和第二弹簧45优选地均由合适的温度响应双金属材料制成。可选地，第一弹簧44由合适的弹簧材料制成，而第二弹簧45由合适的温度响应双金属材料制成。
阀体41的第二端52优选地以允许其间热传导的方式被机械耦合至发动机10的发动机缸体12，这就导致向第二弹簧45导热。机油流动控制阀40因此能够响应机油温度和发动机缸体温度而控制机油流动。第一弹簧44和第二弹簧45被适当标定以相对于阀座47定位柱塞46从而仅在机油温度和发动机缸体温度表明发动机10在导致内部发动机表面35相当高温的状态例如高转速和高负荷状态下运行时才允许向相关联的机油喷嘴38提供最大机油流动。第一弹簧44和第二弹簧45进一步被适当标定以相对于阀座47定位柱塞46从而计量送往机油喷嘴38的机油流，从而在机油温度和发动机缸体温度表明发动机10在导致内部发动机表面35温度较低的状态下运行时提供充足的机油流以用于发动机润滑。因此，内部发动机表面35的温度升高导致送往机油喷嘴38的机油流速增大，并且内部发动机表面35的温度降低导致送往机油喷嘴38的机油流速减小。
替换地，温度响应式机油流动控制阀40是被设置用于响应机油温度和发动机缸体温度进行机油流动离散控制的热敏机油流动控制阀，其中仅在机油温度和发动机缸体温度高于复合阈值温度时才能有机油流速。温度响应式机油流动控制阀40在被致动时将机油流速控制在预定流速，其中机油流动控制阀40仅在机油温度和发动机缸体温度高于阈值温度时被致动。替换地，温度响应式机油流动控制器40可以被设置为热敏双金属阀弹簧，被设置用于响应内部发动机表面35的温度激活紧邻每一个机油喷嘴38的流动通道内的流动控制阀件以实现机油流动。内部发动机表面35的温度可以由包括机油压力和机油温度组合的代表量表示。温度响应式机油流动控制阀40的其他实施例也可以无限制地被使用。
响应内部发动机表面35的温度控制送往机油喷嘴38的机油流速减少了送至活塞/气缸套界面的机油流动，同时仍可提供足够的润滑和相关的硬件保护。这样即可导致液体动力润滑阻力相关损失的减少和燃料经济性的相关改善。响应内部发动机表面35的温度控制送往机油喷嘴38的机油流速可以在低温下降低发动机排放的碳氢化合物浓度并且降低发动机排放的Nox浓度。响应内部发动机表面35的温度控制送往机油喷嘴38的机油流速可以减小用于在低温下启动发动机的最小扭矩，允许减小电池尺寸和/或改善发动机的冷启动性能。
本公开已经介绍了某些优选实施例及其变形。更多的变形和修改可以在阅读并理解说明书之后得出。因此，应该理解本发明并不局限于作为设想用于实现本发明的最佳模式而公开的特定实施例，而且本发明应该包括落入所附权利要求保护范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种用于内燃发动机的润滑系统，所述系统包括：
被设置用于将机油输送到内部发动机表面上的机油喷嘴；
所述机油喷嘴通过机油流动控制器流体连通至加压机油源；以及
所述机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度来控制送往所述机油喷嘴的机油流速。
2.如权利要求1所述的润滑系统，其特征在于，所述内部发动机表面包括往复运动活塞的下侧面。
3.如权利要求1所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器响应内部发动机表面的温度升高而增大送往机油喷嘴的机油流速。
4.如权利要求1所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器包括热敏流动控制阀。
5.如权利要求4所述的润滑系统，其特征在于，所述热敏流动控制阀被热耦合至发动机缸体。
6.如权利要求1所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度的代表量而控制送往机油喷嘴的机油流速。
7.如权利要求6所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应发动机油温度而控制送往机油喷嘴的机油流速。
8.如权利要求6所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应发动机油温度和发动机缸体温度而控制送往机油喷嘴的机油流速。
9.如权利要求1所述的润滑系统，其特征在于，所述机油流动控制器被设置用于响应内部发动机表面的温度而可变地控制送往机油喷嘴的机油流速。
10.一种润滑系统，包括：
被设置用于将机油喷雾到内部发动机表面上的机油喷嘴；以及
机油流动控制器，其被设置用于响应内部发动机表面的温度来控制送往机油喷嘴的机油流速。
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