CN104619961A - 增加内燃发动机中低油压的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种向内燃发动机的油路提供辅助油流的系统和方法。主要供油来自机械油泵。使用控制系统、一个或多个传感器以及电油泵来提供辅助供油。在机械油泵提供不足油流的情况下，包括在发动机停机期间，该系统是有益的。

Description

增加内燃发动机中低油压的系统和方法
技术领域
本公开涉及内燃发动机用油泵，并且涉及当被控制系统命令时，通过选择地啮合电驱动油泵来增加由机械油泵提供的油。
背景技术
内燃发动机需要用于润滑和冷却的油。内燃发动机具有机械油泵，以提供上述油。在某些情况下，机械油泵可能提供用于润滑和冷却发动机的不足油压，导致发动机的磨损和潜在地灾难性故障。因此，在机械油泵提供不足油压期间，存在通过实施向发动机提供润滑和冷却油的系统和方法，来减少发动机故障的机会。
发明内容
本公开提供包括油路和控制系统的内燃发动机。油路包括：向发动机提供油流的机械油泵和电油泵。控制系统包括：控制模块和至少一个传感器。控制模块适于接收指示油路中的油流的、来自至少一个传感器的状况信号，并且控制模块适于提供控制信号，以在来自至少一个传感器的状况信号指示来自机械油泵的油流不足时操作电油泵以向内燃发动机提供充分润滑。
本公开还提供一种控制内燃发动机的油路的操作的方法。该方法包括如下步骤：接收状况信号，该状况信号指示油路的机械油泵的操作状况或指示内燃发动机的停机状况、来自至少一个传感器。该方法还包括如下步骤：分析状况信号，以确定机械油泵的操作状况对于发动机的润滑需要而言是否是充分的。该方法还包括如下步骤：向油路的电油泵提供控制信号，以在机械油泵的操作状况对于发动机的润滑需要不足时操作电油泵。
本公开还提供一种在发动机停机期间控制内燃发动机的油路的操作的方法。该方法包括如下步骤：接收来自至少一个传感器的状况信号；分析状况信号，以确定发动机正在停机；以及向油路的电油泵提供控制信号，以操作电油泵直到发动机停机完成。
当结合附图来查看时，本公开的实施方式的优点和特征通过示例性实施方式的如下详细描述而将变得更加明显。
附图说明
图1是本公开的示例性实施方式的简图。
图2是描述本公开的示例性实施方式的处理的流程图。
具体实施方式
参照图1，传统内燃发动机的一部分被示出为简图，并且总体以附图标记10表示。发动机10包括：发动机机体12、油路14和控制系统16。如下文将要描述的，发动机10包括提供油压以润滑发动机10的部件的改进系统，尤其是在发动机10的传统机械油泵不能向发动机10提供充足润滑油的情况下。一个这样的情况可以是：在发动机10停机期间，随着发动机10减速至停止，传统油泵提供减少的量的润滑油的情况。即使来自传统油泵的油量减少，针对充分润滑的需要也还在持续，因为传统油泵不能为发动机10提供充分的润滑油，所以导致可能损坏发动机10的情况。油路14通过使用控制系统和电油泵，来向发动机10提供充分润滑，如将从如下描述所见。
油路14包括：储油器或油盘18、机械油泵20、电油泵22、以及油枪或油轨24。储油器18包括润滑和冷却油26的供应。机械油泵20沿储油器18的下游的油路14设置。油枪24沿机械油泵20的下游的油路14设置。机械油泵20由链或齿轮机构28驱动，链或齿轮机构28由轴30驱动。轴30可以是在发动机10操作的同时连续旋转的发动机10的凸轮轴、分配器轴或其他旋转部件。
机械油泵20通过机构28的旋转来驱动，机构28由轴30驱动。机械油泵20从储油器18抽出润滑油26，沿着油路14的下游将油泵送到油枪24。在示例性实施方式中，机械油泵20通过第一入口通道44抽出或吸出润滑油26，第一入口通道44浸没在位于储油器18中的润滑油26中第一抽吸入口46处。然后，机械油泵20向油枪第一端52处的进入口提供油26。油枪24包括通往发动机10的各个部件，诸如轴、活塞、齿轮、连接杆等(未示出)的一个或多个通道。润滑油26(其还冷却发动机10的各个部件)溅在发动机10的各个部件上。然后，润滑油26在重力的作用下返回到储油器18。
在平行于机械油泵20的油路14上的位置中，沿储油器18的下游且油枪24的上游的油路14设置电油泵22。在示例性实施方式中，电油泵22通过第二入口通道48抽出润滑油26，第二入口通道48浸没在第二抽吸入口50处，并向油枪第二端54处的进入口提供油26。第二抽吸入口50距第一抽吸入口46为一间隔距离。在示例性实施方式中，油枪第二端54处的进入口是油枪24的、与油枪第一端52处的进入口相对的端，并且因此第二端54处的进入口距第一端52处的进入口为一间隔距离。因为机械泵20和电泵22均经由以一间隔距离分隔设置的分离平行入口通道，而直接地和独立地从普通储油器18抽出油，所以机械泵20和电泵22沿着油路14的平行部分流体地设置。机械泵20和电泵22还沿着油路14的平行部分向油枪24提供润滑油26。
电油泵22从电力系统32接收电力。当由控制系统16允许时，电油泵22操作，下文将更详细地描述。电油泵22从储油器18抽出润滑油26，将润滑油26向下游泵送到油枪24。如前文所述，润滑油26从油枪24返回到储油器18。
控制系统16包括：控制模块34和束线36。控制模块34可以是电控单元或电控模块(ECM:electronic control module)，其监控发动机10和/或发动机10可能位于其中的相关车辆的状况。控制模块34可以是：单处理器、分布式处理器、处理器的电子等同物、或上述元件的任何组合，以及软件、电子存储器、固定查找表等。控制模块34可以通过束线36连接到发动机10的特定部件，不过这种连接可以通过其他方式(包括无线系统)来完成。例如，控制模块34可以连接到电油泵22。控制模块34可以包括数字或模拟线路。
控制系统16还包括将状况信号提供给控制模块34的一个或多个传感器或输入。例如，控制系统16可以包括油压传感器38，该油压传感器38连接到油枪24以确定油枪24中的油压状况。控制系统16可以包括：转数或每分钟转数(RPM:Revolutionsor Rotations per Minute)传感器40，其被设置为确定发动机10的部件的操作速度的状况。在示例性实施方式中，RPM传感器40测量直接地或间接地驱动机械油泵20的轴30的操作速度。操作员控制面板42还可以将指示发动机10的操作状况的信号发送到控制系统16。传感器或输入的一个功能是提供如下的指示：发动机10具有可以减少机械油泵20的输出或导致发动机10停机的缺陷或故障。
参照图2的流程图98，更详细地描述操作发动机10的方法。图2所示的流程图98是被包含在控制模块34内的更大的操作处理的一部分。因此，存在与发动机10的操作相关的步骤100之前发生的步骤。虽然图2所示的处理被示出为独立的，并示出了返回到步骤102和步骤112的循环，但是图2的处理可以包括附加步骤，该附加步骤包括在继续流程图98的步骤之前返回到调用程序。调用程序是更高级的程序，其可以是主要程序或主程序，其指导控制系统16的各个子处理或子例程。在示例性实施方式中，至少一个或多个子处理或子例程位于控制模块34内。
流程图98的处理在步骤100开始。流程图98的处理可以是例程监控程序的一部分，因此其可以是用于连续操作以确定是否需要实施流程图98的处理的控制模块34的调用程序。该处理继续到步骤102，其中，控制模块34从一个或多个装置接收输入信号。例如，油压传感器38可以将指示油枪24中的油压的信号发送到控制模块34。RPM传感器40可以将指示发动机10的部件的操作速度的信号发送到控制模块34。例如，RPM传感器40可以测量发动机10的曲轴或其他部件或系统的操作速度。在示例性实施方式中，RPM传感器40测量向电油泵20提供动力或驱动电油泵20的轴30的操作速度。操作员控制面板42可以将指示发动机10将要进入停机模式的状况信号发送到控制模块34。在示例性实施方式中，操作员可能已经命令发动机10停机，并且这种命令可以经由操作员控制面板42来输入。在另一实施方式中，其他传感器或命令输入可以指示发动机停机，包括发动机10的自命令(self-command)停机。例如，如果来自油压传感器38的状况信号指示来自机械油泵20的不充分润滑，并且控制模块34确定该状况不是暂时的，则控制模块34可以自命令使发动机10停机。在示例性实施方式中，控制模块34通过将控制信号发送到发动机10的加燃料系统(未示出)以停止加燃料，从而自命令使发动机10停机，这导致发动机10停止操作。同时，控制模块34将信号发送到加燃料系统以停止加燃料，控制模块34还设置指示将在处理98的后续步骤中使用的发动机停机的状况。在另一示例中，发动机10可以需要安全相关的停机，和/或可以包括指示燃料将要耗尽的燃料量或料位传感器(未示出)。为了防止对发动机10的各个系统的可能损害，发动机10的控制系统或控制系统16可以在燃料耗尽之前决定执行发动机10的受控自命令停机。因此，可能存在指示在步骤102可能接收到的发动机停机的、来自发动机10和/或相关车辆中的其他位置的信号输入。
处理移到决定步骤104。在决定步骤104，分析从一个或多个部件或装置接收到的信号，并将其与预定限值进行比较。例如，来自压力传感器38的信号可以与考虑用于适当润滑发动机10所需的最小预定油压进行比较。来自RPM传感器40的信号可以与最小预定RPM进行比较。可以评估来自操作员控制面板42的信号，以确定发动机10是否处于停机模式。如果从油压传感器38或从RPM传感器40接收到的信号低于最小预定限值，或者如果发动机10处于停机模式(停机模式包括自命令停机模式)，则控制传到步骤106。否则，控制传到步骤120。
在决定步骤120，做出电泵22是否正在操作的确定。如果电泵22并未操作，则处理返回到步骤102，其中，接收到附加信号输入。如果电泵22正在操作，则处理移到步骤122。在步骤122，由于控制系统16已经确定来自机械油泵20的供油对于润滑和/或冷却发动机10是充分的，所以电泵22被命令停止操作。然后处理返回到处理步骤102。
现在返回到决定步骤106，该处理确定发动机是否处于停机模式。可以通过多种方法中的一个来做出这种确定。例如，来自RPM传感器40的信号可以在指示发动机10正在停机或停止的多个信号输入期间连续下降。在多个信号输入期间来自油压传感器38的降低的压力信号可以被作为发动机10处于停机模式的指示来对待。来自操作员控制面板42的信号可以指示操作员正在命令发动机10停机。处理98可能已经接收到来自控制系统16的、指示自命令发动机10停机的状况信号。在每种情况下，控制传到步骤110。如果处理98不能确定发动机10处于停机模式，则控制传到步骤108。
在步骤108，因为从油压传感器38、RPM传感器40或其他传感器(未示出)接收到的一个或多个信号指示发动机10的操作状况是在适于向油枪24供应充足润滑油26的限度之外，所以控制模块34命令电泵22操作。机械泵20继续操作，并继续向油枪或油轨24提供油流。如果电油泵22准备操作，则它继续操作。基于为避免过度磨损、发动机损坏等的连续状况或其他状况，现在处理98返回到步骤102，以获得更多的传感器输入，来确定电泵是否需要继续操作。
现在返回到步骤110，因为控制模块34已经确定发动机10处于操作的停机模式，所以电油泵22由控制模块34命令而操作。机械泵20继续操作，并且继续向油枪或油轨24提供油流。如果电油泵22准备操作，因为之前其被命令进行操作(例如通过步骤108中的命令)，则其继续操作。以步骤112继续处理98，其中，控制模块从一个或多个传感器接收传感器或信号输入。然后，以决定步骤114继续处理98，其中，确定发动机10停机是否完成。例如，控制模块34可以接收来自RPM传感器40的信号，即发动机10的RPM处于零，其指示发动机停止。虽然未示出，但是控制模块34可以接收指示发动机停机的、来自发动机10的其他部分的信号，例如，指示涡轮增压机的操作的压力传感器，来自发动机10中其他位置的RPM传感器、或指示进气或排气流量的流量传感器。在另一实施方式中，可以将发动机停止信号发送到控制模块34，该步骤114可用于确定发动机停机完成。如果发动机10停机未完成，则控制返回到步骤112，其中，从发动机10的传感器接收到附加信号。如果发动机停机完成，则控制传递到步骤116，其中，停止操作电油泵22。然后，控制传到步骤118，其终止处理98。
虽然已经示出和描述本公开的各个实施方式，但是可以理解的是，这些实施方式不限于此。实施方式可以由本领域技术人员改变、修改和进一步应用。因此，这些实施方式不限于先前所示和所述的细节，还包括所有这样的改变和修改。

Claims (22)

1.一种内燃发动机，该内燃发动机包括：
油路，该油路包括用于向所述发动机提供油流的机械油泵，并包括电油泵；以及
控制系统，该控制系统包括控制模块和至少一个传感器，所述控制模块适于接收指示所述油路中的油流的、来自所述至少一个传感器的状况信号，并且所述控制模块适于提供控制信号，以当来自所述至少一个传感器的所述状况信号指示来自所述机械油泵的所述油流不足时操作所述电油泵以向所述内燃发动机提供充分润滑。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述控制模块适于将所述状况信号与预定值进行比较。
3.根据权利要求2所述的内燃发动机，其中，所述至少一个传感器是沿所述机械油泵的下游的所述油路设置的油压传感器，所述状况信号是油压信号，并且所述控制模块适于确定所述油压信号是否小于预定最小油压。
4.根据权利要求2所述的内燃发动机，其中，所述至少一个传感器是RPM传感器。
5.根据权利要求4所述的内燃发动机，其中，所述RPM传感器测量所述机械油泵的操作速度，所述状况信号是RPM信号，并且所述控制模块适于确定所述RPM信号是否小于预定最小RPM。
6.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述至少一个传感器是操作员控制面板，并且来自所述操作员控制面板的所述状况信号指示使所述发动机停机的命令。
7.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述机械油泵和所述电油泵并联地流体连接。
8.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，来自所述至少一个传感器的所述状况信号指示发动机停机，并且所述电油泵操作直到发动机停机完成。
9.一种控制内燃发动机的油路的操作的方法，所述方法包括如下步骤：
接收来自至少一个传感器的状况信号，该状况信号指示所述油路的机械油泵的操作状况或指示所述内燃发动机的停机状况；
分析所述状况信号，以确定所述机械油泵的所述操作状况对于所述发动机的润滑需要而言是否是充分的；以及
向所述油路的电油泵提供控制信号，以在所述机械油泵的所述操作状况对于所述发动机的润滑需要而言不足时操作所述电油泵。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，控制模块接收所述状况信号，分析所述状况信号，并提供所述控制信号。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述至少一个传感器是沿所述机械油泵的下游的所述油路设置的油压传感器，所述状况信号是油压信号，并且所述控制模块适于确定所述油压信号是否小于预定最小油压。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述至少一个传感器是RPM传感器。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述RPM传感器测量所述机械油泵的操作速度，所述状况信号是RPM信号，并且所述控制模块适于确定所述RPM信号是否小于预定最小RPM。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述状况信号来自操作员控制面板，并且来自所述操作员控制面板的所述信号指示使所述发动机停机的命令。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述机械油泵和所述电油泵并联连接。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，来自所述至少一个传感器的所述信号指示发动机停机，并且所述电油泵操作直到发动机停机完成。
17.一种在发动机停机期间控制内燃发动机的油路的操作的方法，所述方法包括如下步骤：
接收来自至少一个传感器的状况信号；
分析所述状况信号，以确定所述发动机正在停机；以及
向所述油路的电油泵提供控制信号，以操作所述电油泵直到所述发动机停机完成。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述至少一个传感器是沿所述机械油泵的下游的所述油路设置的油压传感器。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述至少一个传感器是RPM传感器。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述RPM传感器测量所述机械油泵的操作速度。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，所述至少一个传感器是操作员控制面板，并且来自所述操作员控制面板的所述状况信号指示使所述发动机停机的命令。
22.根据权利要求17所述的方法，其中，所述电油泵操作直到发动机停机完成。
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