CN104948288A

CN104948288A - 内燃发动机中的油输送的方法和系统

Info

Publication number: CN104948288A
Application number: CN201510131890.4A
Authority: CN
Inventors: D·K·比德讷; V·V·柯克托维克
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2015-09-30
Also published as: DE102015103872A1; US9644506B2; RU2674854C2; RU2015110012A3; RU2015110012A; US20150275713A1

Abstract

本申请涉及内燃发动机中的油输送的方法和系统。描述了用于发动机的油输送系统的方法和系统。在一种方法中，经由低压油泵将油泵送到活塞冷却喷射器，而分开地经由高压油泵将油泵送到汽缸盖、轴承、涡轮增压器或可变气门运行系统。在此，高压油泵和低压油泵都从公共的共享油底壳吸取油，并且将油返回到该公共的共享油底壳。

Description

内燃发动机中的油输送的方法和系统

技术领域

本申请涉及在发动机中供应油的系统和方法。

背景技术

车辆可以使用发动机油系统来润滑和/或冷却内燃发动机的各种部件。发动机的油系统将油从油罐(常常称为油底壳)供应到发动机中需要供油的各种部件，例如轴承、液压阀机构和活塞冷却喷射器(pistoncooling jets)。

因此，在车辆运行期间，发动机油系统可能有许多相互矛盾和重叠的需求。例如，不同的发动机部件可能具有不同的油流量和油压需求。而且，对于给定部件的油需求可能根据工况(例如，发动机载荷、发动机温度等)而变化。

解决各种发动机部件的不同油需求的一种方法包括，使用止回阀和控制阀来修改油路、油压激活等。在Ducu的US 2005/0120982示出的另一种方法中，除了主油道之外，还提供了单独的油道用于活塞冷却。单级泵将油供应到该主油道和该单独的油道。电子控制阀基于发动机载荷和发动机温度来控制油流入该单独的油道。当发动机温度和/或发动机载荷较低时，可以通过关闭控制阀来停止对该单独的油道的油供应，并且因此停止对活塞的油供应。

然而，发明者在此已经发现上述方法潜在的问题。例如，由于利用单级油泵来将油提供到不同的发动机部件，因此单级油泵的尺寸不得不被设计为满足高流量以便进行活塞冷却。因此，即使使用单独的油道，通过单级的尺寸过大的油泵将油供应到活塞冷却喷射器，也会增加功率消耗并且损失燃料经济性。作为另一个示例，即使止回阀和控制阀可以停止或降低到特定部件的流，单级油泵也可能以最高请求者请求的压力持续将油提供到公共油道，从而造成液压动力的损失和能量的浪费。

发明内容

在此发明人已经发现至少部分解决上述问题的方法。在一个示例方法中，提供了一种用于发动机的方法，其包括：经由低压泵将油泵送到活塞冷却喷射器，而分开地经由高压油泵将油泵送到汽缸盖。以此方式，可以按照发动机的不同部件的需求，采用不同的泵以不同的压力和流量(volume)供应油。

例如，发动机中的油输送系统可以包括至少两个电动油泵，它们都彼此独立地从公共的共享油底壳吸油并且将油返回到公共的共享油底壳。一个泵可以是与低压回路流体连通的低压泵，其以较低压力供应油，以经由活塞冷却喷射器冷却活塞。另一个泵可以是流体耦接到高压回路的高压油泵，其以较高压力将油提供到汽缸盖、轴承、可变气门运行系统和/或涡轮增压器。因此，在发动机运行期间，低压油泵可以仅将油供应到活塞冷却喷射器，并且可以不将油供应到汽缸盖、轴承、可变气门运行系统或涡轮增压器。同时，高压油泵可以将油仅输送到汽缸盖、轴承、可变气门运行系统和/或涡轮增压器，并且可以不将油提供到活塞冷却喷射器。

以此方式，油可以被分开地供应到不同组的发动机部件，而不引起液压动力损失，这些部件基于它们的不同的油压和流量需求来分组(group)。通过使用分开的泵，可以基于耦接到给定泵的部件的润滑和/或冷却需求来独立地激活每个泵。进一步地，基于现有的发动机工况和部件需求，这些泵可以以不同的速度和压力同时运行。因此，这允许每个泵的尺寸根据对这个泵的具体输出需求来设计，从而能够降低功耗，并且因此提高燃料经济性。因此，通过将具有较高流量和较低压力润滑需求的部件与具有较低流量和较高压力润滑需求的部件单独分组，可以满足非重叠的压力和流量状况，同时提供根据工况(例如，预热温度廓线)修改泵运行的灵活性。

应该理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍一批概念，这些概念在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着识别了要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题不限于解决上面或者在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出示例发动机的示例图。

图2根据本公开描绘发动机油输送系统的方框图。

图3是示例流程图，其示出确定图2的示例发动机油输送系统的运行模式的方法。

图4描绘基于发动机状况和来自耦接到低压油泵的部件的请求来控制该低压油泵的示例流程图。

图5示出基于发动机状况和来自耦接到高压油泵的部件的请求来控制该高压油泵的示例流程图。

图6根据本公开示出高压油泵和低压油泵的示例运行。

具体实施方式

下面的描述涉及发动机(例如，图1的发动机)的油输送系统，其包括高压回路和低压回路，其中每个回路耦接到单独的泵。流体耦接到低压回路的低压泵选择性地将油泵送到活塞冷却喷射器，而流体耦接到高压回路的高压泵选择性地将油泵送到汽缸盖、轴承、涡轮增压器和可变凸轮正时系统，如图2所示。控制器可以被配置为执行例程(例如，图3的示例例程)以基于发动机冷却和润滑需求来确定两个泵的运行模式。例如，控制器可以使油系统运行在以下模式：只有低压泵运行的第一模式(图4)、只有高压泵运行的第二模式(图5)和两个泵同时运行的第三模式。在图6中示出了示例泵运行。

图1是示出多缸内燃发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可以至少部分由包括控制器12的控制系统和经由输入设备130来自车辆操作员132的输入来控制。在该示例中，输入设备130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。

发动机10示出示例汽缸30(又称燃烧室30)，该汽缸是组合区域202的一部分，组合区域202包括汽缸盖和发动机缸体。汽缸盖可以包括用于选择性地与例如进气系统和排气系统连通的一个或多个气门，而发动机缸体可以包括多个汽缸、曲轴等。应当认识到，区域202可以包括除了图1所示之外的额外的和/或替换的部件，而不偏离本公开的范围。

发动机10的汽缸30包括汽缸壁32，活塞36设置在其中。活塞36被示为耦接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系统(未示出)耦接到车辆的至少一个驱动轮。而且，起动马达可以经由飞轮(未示出)耦接到曲轴40，以能够启动发动机10的起动操作。

汽缸30经由进气道42接收来自进气歧管44的进气，并且经由排气道48排放燃烧气体。进气歧管44和排气道48可以分别经由进气门52和排气门54选择性地与汽缸30连通。在一些实施例中，汽缸30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

发动机10还包括压缩设备，例如涡轮增压器206，其至少包括布置在进气道42内的压缩机162。压缩机162可以至少部分由沿排气道48布置的涡轮164驱动(例如，经由传动轴)。

燃料喷射器66被示为直接耦接到燃烧室30，用于与经由电子驱动器68从控制器12接收到的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧室中。以此方式，燃料喷射器66提供所熟知的燃料进入汽缸30的直接喷射。燃料喷射器可以被安装在例如燃烧室的侧面或汽缸的顶部。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料输送系统(未示出)输送到燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可以替换地或额外地包括以如下配置布置在进气道42中的燃料喷射器，该配置提供所熟知的燃料进入汽缸30上游的进气端口的进气道喷射。

进气道42被示为具有节气门62，该节气门包括节流板64，节流板的位置控制气流。在该特定示例中，节流板64的位置可以经由提供给节气门62所包括的电动马达或执行器的信号通过控制器12来改变，这种配置可以称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，可以操作节气门62以改变提供给汽缸30以及发动机10内的其他汽缸的进气空气。进气道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于向控制器12提供各自的信号MAF和MAP。

排气传感器126被示为耦接到催化转化器70上游的排气道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比的指示的任何适合的传感器，例如线性氧传感器或者UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NO_x、HC或者CO传感器。排气系统可以包括起燃催化剂和车底催化剂，以及排气歧管、上游和/或下游空燃比传感器。在一个示例中，催化转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制设备，其各自都具有多个催化剂砖。在一个示例中，催化转化器70可以是三元催化剂。

发动机10包括油输送系统200，用于提供发动机部件的冷却和润滑。油输送系统200包括低压电动油泵204和高压电动油泵203，它们接收来自控制器12的指令。由低压电动油泵204泵出的油通过通道214被引导(route)到基于较高流量和/或较低压力需求而分组的第一组部件。例如，低压电动油泵204可以将油泵送通过通道214，以经由活塞冷却喷射器208冷却活塞36的下侧。高压电动油泵203将油经由通道212泵送到第二组部件，包括例如涡轮增压器206、轴承(未示出)以及在汽缸盖和发动机模块区域中的可变凸轮正时系统19。第二组部件可以基于它们的较高压力和较低油流量需求而分组，用于部件的冷却和润滑。下面参考图2进一步描述根据本公开的示例油输送系统配置。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括火花塞92，用于起动燃烧。在选定的运行模式下，响应于来自控制器12的点火提前信号SA，点火系统88可以经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。然而，在一些实施例中，例如在发动机10可以通过自动点火或者通过燃料注射来起动燃烧的情况下，可以省略火花塞92，某些柴油发动机就是这种情况。

汽缸盖和发动机模块区域202安置了可变气门运行系统，例如可变凸轮正时(VCT)系统19。在该示例中，示出了顶置凸轮系统，但是可以使用其他方式。具体地，发动机10的凸轮轴140被示为与摇臂148和146连通，摇臂148和146分别用于致动进气门52和排气门54。VCT系统19可以是油压致动的(OPA)、凸轮转矩致动的(CTA)或它们的结合。通过调整多个液压阀以由此引导液压流体(例如，发动机油)进入凸轮轴相位器的腔体(例如，提前室或延迟室)，气门正时可以被改变(例如，被提前或被延迟)。液压控制阀的操作可以由相应的控制螺线管来控制。具体地，发动机控制器可以将信号发送到螺线管以移动滑阀，该滑阀调节油流过相位器腔体的流动。如在此使用的，凸轮正时的提前和延迟指代相对的凸轮正时，因为例如，完全提前的位置相对于上止点可能仍然提供延迟的进气门打开。

凸轮轴140液压地耦接到壳体136。壳体136形成具有多个齿138的齿轮。在该示例实施例中，壳体136经由正时链条或皮带(未示出)机械耦接到曲轴40。因此，壳体136和凸轮轴140以彼此大体相等且与曲轴40同步的速度旋转。在替换实施例中，例如在四冲程发动机中，壳体136和曲轴40可以机械耦接到凸轮轴140，使得壳体136和曲轴40可以以不同于凸轮轴140的速度(例如，2:1比例，其中曲轴的转速是凸轮轴的两倍)同步旋转。在替换实施例中，齿138可以机械耦接到凸轮轴140。

通过如在此所描述地操作液压联轴器，凸轮轴140与曲轴40的相对位置可以通过延迟室142和提前室144中的液压压力来改变。例如，通过允许高压液压流体进入延迟室142，凸轮轴140和曲轴40之间的相对关系可以被延迟。因此，进气门52和排气门54可以相对于曲轴40以晚于正常的时间打开和关闭。类似地，通过允许高压液压流体进入提前室144，凸轮轴140和曲轴40之间的相对关系可以被提前。因此，进气门52和排气门54可以相对于曲轴40以早于正常的时间打开和关闭。

虽然该示例示出了进气门正时和排气门正时被同时控制的系统，但是可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时、双相等可变凸轮正时或其他可变凸轮正时。进一步地，也可以使用可变气门升程。进一步地，可以使用凸轮轴廓线变换来在不同的工况下提供不同的凸轮廓线。再进一步地，配气机构可以是滚柱指轮从动件、直动机械活塞、电动液压器或摇臂的其他替换物。

继续描述VCT系统19，与凸轮轴140同步旋转的齿138允许经由凸轮正时传感器150来测量相对的凸轮位置，凸轮正时传感器将信号VCT提供给控制器12。齿1、2、3和4可以被用于测量凸轮正时并且是等距隔开的(例如，在V-8双排式发动机中，彼此间隔开90度)，而齿5可以被用于汽缸识别。此外，控制器12将控制信号(LACT、RACT)发送到常规的电磁阀(未示出)以控制液压流体流入延迟室142，或流入提前室144，或都不流入。在一个实施例中，高压液压流体可以是高压电动油泵203泵送的油。

可以以各种方式测量相对凸轮正时。一般地说，在PIP信号的上升边和从壳体136上的多个齿138之一接收信号之间的时间或旋转角度给出了相对凸轮正时的度量。对于具有两个汽缸排和5个齿轮的V-8发动机的特定示例，每个旋转接收四次特定汽缸排的凸轮正时的度量，其中额外的信号用于汽缸识别。

如上所述，图1只示出了多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、点火系统等。

控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行例程和校准值的具有非暂时性存储器(在这个特定示例中被示为只读存储器芯片106)的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。控制器12被示为除了接收之前讨论过的那些信号之外，还接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号和信息，之前讨论过的那些信号包括：来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或者其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的绝对歧管压力信号(MAP)。进一步地，控制器12从发动机油温度传感器(未示出)接收关于发动机油的温度的输入，并且从红外线传感器接收活塞金属温度。这些信息可以被用于确定油输送系统的运行模式以及针对每个泵的输出，如下面参考图3、4和5将会更详细描述的。

发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP以常规的方式生成，并且来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以提供进气歧管中的真空或压力的指示。在化学计量运行期间，该传感器可以给出发动机载荷的指示。进一步地，该传感器连同发动机转速一起可以提供被引导到汽缸中的充气(包括空气)的估计值。在一个示例中，霍尔效应传感器118(其也被用作发动机转速传感器)在曲轴的每次旋转时产生预定数目的等距脉冲。如下面将要描述的，来自发动机转速传感器的发动机转速测量值可以被用于确定油泵输出。

存储介质只读存储器106可以用代表指令的计算机可读数据来编程，这些指令可由处理器102执行，以便执行下面描述的方法及其变体。

图2示出可以被包括在图1的发动机10中的示例油输送系统200的示意图。因此，之前在图1中介绍的部件在图2中类似地编号，并且不再介绍。

油输送系统200可以将油供应到各个发动机位置，以执行诸如部件冷却、润滑、执行器的致动等功能。如图所示，油输送系统200包括低压回路250，低压回路250以较低的压力将油输送到第一组部件，包括活塞冷却喷射器208。油输送系统200还包括高压回路270，高压回路270以较高的压力将油提供到第二组部件，包括汽缸盖和发动机模块区域202内的各种轴承以及涡轮增压器206。在替换示例中，其他部件可以被包括在第一组部件和第二组部件两者中。第一组部件和第二组部件基于它们的冷却和润滑需求而被分组。例如，第一组部件基于高流量和低压力需求而被分组，而第二组部件基于高压力和低流量而被分组。

低压回路250包括低压(LP)油泵204。在所描绘的实施例中，低压油泵是电致动的泵，该泵耦接到第一电动马达207，该第一电动马达可以由系统电池(未示出)供电。高压回路270包括高压(HP)油泵203。在所描绘的实施例中，该高压油泵也是电致动的泵，该泵耦接到第二电动马达205。第二电动马达205也可以从系统电池接收电力。低压回路250和高压回路270彼此流体分离，并且可以彼此独立地运行。这两个回路还可以同时运行。进一步地，可以通过调整第一电动马达207来调节LP油泵204的输出，而可以通过调整第二电动马达205来调节HP油泵的输出。这两个回路中的每一个单独地从公共油底壳201吸油并且将油返回到油底壳201。

与第一电动马达207关联的LP油泵204通过油进气通道214从油底壳201吸油。在压力下，油从LP油泵204通过油冷却器222被输送到活塞冷却喷射器208。低压回路250不包括过滤器。在大气压下，油通过返回通道234返回到油底壳201。因此，在低压回路250中，油经由LP油泵204被泵送到活塞冷却喷射器208，之后将所述油返回到油底壳201。由于经由活塞冷却喷射器的活塞冷却在低压下要求高流量的油，所以LP油泵204的尺寸可以被设计成不同于HP油泵203，以满足这些要求。例如，LP油泵204可能具有比HP油泵203大的流速。进一步地，在给定的发动机工况下，例如高发动机载荷，当活塞温度较高时，LP油泵204可以以比HP油泵203高的流速泵送油，以冷却活塞。

与第二电动马达205关联的HP油泵203通过油进气通道212从油底壳201吸油。在压力下，油从HP油泵204通过供应通道212、机油滤清器232和油冷却器224被供应到一个或多个子系统，例如涡轮增压器206、轴承210和VCT系统218。机油滤清器232可以是用于移除油微粒的任何适合的过滤器。例如，机油滤清器232可以是移除微粒的过滤桶，这些微粒大于过滤器的孔径尺寸。作为另一个示例，机油滤清器232可以是磁性的，并且因此可以隔绝铁磁性的微粒。作为又一个示例，机油滤清器232可以经由沉降、离心力或用于从油流中移除微粒的另一方法来捕获微粒。因此，由高压回路270内的HP油泵203泵送的油流过位于HP油泵203下游的机油滤清器232，并且被机油滤清器232过滤。

在流过油冷却器224之后，油可以被输送到各种子系统及其部件。在图2的示例中，涡轮增压器206经由通道216接收油，轴承210经由通道220接收油，而VCT系统218经由通道236接收油。在此描绘的示例中，轴承210和VCT系统218是图1中所介绍的汽缸盖和发动机模块区域202的一部分。额外的油子系统可以包括润滑通道，用于将油输送到移动部件，例如凸轮轴、汽缸阀等。油系统的进一步非限制性示例包括汽缸壁、各种轴承等。油分别经由通道223、226和228离开涡轮增压器206、轴承210和VCT系统218。油在大气压下通过返回通道230返回到油底壳201。

如图2所述，高压回路270和低压回路250共享公共的油底壳201。因此，发动机油经由LP油泵204被泵送到活塞冷却喷射器208并且返回到油底壳201，而不被HP油泵203泵送。同样地，经由HP油泵203泵送到轴承、VCT系统或涡轮增压器的发动机油返回到油底壳，而不被LP油泵204泵送。因此，高压油泵和低压油泵中的每一个从公共的共享油底壳吸油，并且将油返回到该公共的共享油底壳。进一步地，LP油泵204仅将油供应到第一组部件(此处包括活塞冷却喷射器)，而不将油供应到第二组部件(此处包括汽缸盖、轴承、诸如VCT系统的可变气门运行系统以及涡轮增压器)。同样地，HP油泵203将油提供到汽缸盖、轴承、可变气门运行系统和涡轮增压器中的每一个，而不将油供应到活塞冷却喷射器。

LP油泵204的尺寸可以被设计为与HP油泵203不同，因为低压泵将油供应到诸如活塞冷却喷射器的部件，这些部件要求较高流速和较低压力下的油。因此，LP油泵可以被选择为提供比高压油泵高的流速。另一方面，由于HP油泵203将油供应到要求较高压力和较低流速下的油的部件，因此HP油泵的尺寸可以被设计为与LP油泵相比，在较高压力下提供较低流速。进一步地，由于可能仅在高载荷和热油状况下要求活塞冷却，因此当这些状况不存在时，可以停用LP油泵。类似地，可以基于凸轮相位调整和润滑需求来动态地控制HP油泵。

如此处使用的，回路通常指代循环回路，因为油被从油底壳中吸取，输送到发动机10的一个或多个特征件，并且返回到油底壳以便重新分配。被泵吸取的油可以被输送到各个发动机部件，并且可以以任何合适的方式返回到油底壳201。例如，一个或多个油返回通道可以将油直接引导到油底壳。所示的实施例示出了，低压回路250可以经由进气通道214吸入油并且可以经由返回通道234将油返回到油底壳201。高压回路270经由通道212吸入的油可以经由通道230返回到油底壳201。作为另一个示例，油可以从各个部件滴下，其中由于重力，滴油被油底壳收集。

应当理解，在替换示例中，可以在低压回路250中，在LP油泵204下游包括无压止回阀，以防止逆流。在一个示例中，止回阀可以是2巴止回阀。在另一个示例中，如果LP油泵和HP油泵共享公共的油吸取通道，则可以使用低压止回阀。

还应当理解，油输送系统200是以示例的方式提供的，因此并不意味着限制。相反，提供油输送系统200是为了介绍一般概念，因为在不偏离本公开的范围下，各种配置是可能的。因此，应当理解，图2可以包括除了所示的那些之外的额外的和/或替换的部件。例如，在一些实施例中，低压回路和高压回路可以共享公共的吸取通道。进一步地，一些部件可以从示例油输送系统中被省略，而不偏离本公开的范围。例如，在一些实施例中，可以不包括一个或多个气门。作为另一示例，其中一个回路中可以不存在冷却器。

以此方式，可以使用两条分开的油回路来以不同的压力和不同的流量将油提供到不同的发动机部件。诸如活塞冷却喷射器的、需要较低压力和较高流速下的油的部件可以仅由LP油泵供应，而诸如轴承、VCT系统、涡轮增压器等的、需要较高压力和较低流速下的油的部件可以专门从HP油泵接收油。因此，每个泵的尺寸可以根据耦接到它的部件的要求而设计。进一步地，通过使用电动油泵而不是由曲轴驱动的泵，即使在发动机静止时也能够冷却部件。

发动机控制器12可以被配置为基于发动机工况和发动机用油和冷却需求来选择油系统的运行模式，其中LP油泵和HP油泵中的一个或多个处于运行。例如，控制器12可以在非暂时性存储器上被配置有代码，所述代码用于执行诸如在图3-5中所示的那些控制例程。图3中的例程300基于发动机工况选择油输送的具体模式。图4中的例程400详细描述LP油泵(此处也称为LP泵)基于各种发动机参数的运行。图5中的例程500描绘HP油泵(此处也称为HP泵)基于发动机工况的运行。

现在转向图3，其示出用于为图2的油输送系统选择运行模式的示例例程300。具体地，根据诸如活塞温度、油温、发动机转速和VCT相位的参数，可以选择三个运行模式中的一个。

在步骤302处，可以测量和/或估计发动机工况。发动机工况包括发动机转速(Ne)、发动机负载、升压水平、气门正时、发动机温度、活塞温度、油温、冷却剂温度等。在步骤304处，例程300可以基于在步骤302处测量的和/或估计的发动机状况来确定油输送模式。例如，与发动机转速较高时相比，当发动机以较低发动机转速运行时，可以选择不同的运行模式。

在步骤306处，可以确定以第一模式(模式1)运行的发动机状况是否存在。作为一个示例，如果活塞温度较高，则可以选择第一模式。因此，在第一模式中，仅LP泵运行。

如果第一模式被确认，则在步骤312处，LP泵可以被启用并且运行，同时HP泵保持禁用。因此，在步骤313处，来自油底壳的油可以仅由LP泵泵送。例如，在发动机关闭不久之后，当发动机处于静止时，可以通过使LP泵运行来冷却活塞。在发动机处于静止的情况下，HP泵可以被禁用，因为对轴承的润滑、涡轮增压器零件或VCT变化可能不会被请求。因此，在第一模式期间，油可以不被泵送到耦接到HP泵的那一组部件，例如轴承、涡轮增压器或可变气门运行系统。

因此，在步骤318处，可以使用LP泵运行来冷却活塞和油。LP泵运行将在图4的描述中进一步解释。在一个示例中，在发动机旋转已经停止之后，油温可能高于阈值，但是活塞可能较冷。在此，可以使用HP泵运行来将油泵送通过低压回路中的油冷却器。该油可以以低速泵送，使得它不会喷射到活塞上，而是潺潺地(gurgle)离开活塞冷却喷射器，返回到油底壳。

在步骤324处，由LOP泵泵送的油可以被返回到公共的共享油底壳。如之前参考图2所描述的，LP泵是低压回路的一部分，并且独立于HP泵工作。因此，由LP泵泵送到低压回路中的油单独且特定地流到活塞冷却喷射器，并且返回到油底壳，而不被HP泵泵送。更详细地说，由LP泵吸取的油流过低压回路并且返回到油底壳，而不遇到HP泵或高压回路。

返回到步骤306，如果油输送的第一模式没有被确认，则在步骤308处，可以确定以第二模式(模式2)运行的发动机状况是否存在。作为一个示例，如果发动机是运行的并且各种轴承需要润滑，则可以选择第二模式。因此，在第二模式中，仅HP泵运行。如果第二运行模式被确认，则在步骤314处，可以启用HP泵，同时在步骤315处禁用LP泵，油仅经由HP泵泵送。例如，在发动机起动时，尤其是冷起动时，活塞可能是较冷的，并且不要求活塞冷却。因此，在第二运行模式(模式2)期间，LP泵可以不将油泵送用于活塞冷却。

然而，在发动机起动并且当发动机是运行时，发动机模块和汽缸盖中的轴承可能需要润滑，并且可以激活HP泵。因此，在步骤320处，HP泵可以提供油以润滑轴承，并且经由凸轮相位调整改变气门正时。HP泵运行将在图5中的描述中详细解释。在步骤326处，由HP泵泵送的油可以被返回到公共的共享油底壳，而不流过LP泵。如在图2中所描绘的，HP泵用作高压回路的一部分，其与LP泵和低压回路分开运行。因此，由HP泵吸取的油仅流过高压回路，并且返回到油底壳，而不流过低压回路。

返回到步骤308，如果油输送的第二模式没有被确认，则在步骤310处，可以确定以第三模式(模式3)运行的发动机状况是否存在。作为一个示例，如果发动机是运行的并且活塞需要冷却，则可以选择第三模式。因此，在第三模式中，HP泵和LP泵两者同时运行。如果在步骤310处以第三模式运行的状况没有被确认，则例程300返回到步骤306。

如果在步骤310处确定油输送系统的第三运行模式，则例程300继续到步骤316，这里LP泵和HP泵可以被激活并且同时运行。因此，在步骤317处，油可以被HP泵和LP泵泵送。在步骤322处，来自LP泵的输出可以冷却活塞和油，同时来自HP泵的输出可以润滑轴承和进行凸轮相位调整。HP泵和LP泵的运行的进一步细节将参考图4和图5描述。在步骤328处，经由LP泵流动的油可以被返回到公共的共享油底壳，而与流过HP泵的油无关。

自步骤324和步骤326，例程300可以结束。然而，自步骤328，例程300进行到步骤330，以核实对泵的电力供应是否被限制。例如，如果给系统电池提供电力的交流发电机退化，则对泵的电力供应可能被降低。如果到泵的电力被限制，则在步骤332处，可以禁用lP泵，同时继续HP泵的运行。进一步地，在步骤336处，可以调节发动机功率以维持冷却器活塞温度，从而避免对活塞冷却的需求。例如，可以通过限制升压来限制发动机功率。如果在步骤330处确定有足够的电力来使两个泵同时运行，则在步骤334处，继续第三模式下的泵运行。

以此方式，在发动机油系统运行的第一模式期间，可以经由低压发动机油泵，将油通过低压回路仅泵送到第一组部件，包括活塞冷却喷射器。在第一模式期间，高压泵可以被禁用，并且因此油不会被供应到耦接到HP泵的第二组部件，包括汽缸盖、可变气门运行系统和涡轮增压器等。同样地，在发动机油系统运行的第二模式期间，可以经由高压发动机油泵，将油通过高压回路仅泵送到第二组部件，包括汽缸盖、轴承、可变气门运行系统(例如，VCT系统)和涡轮增压器。在第二模式期间，低压回路中的低压泵可以被停用，并且因此油不会被提供到第一组部件，例如活塞冷却喷射器。最后，在发动机油系统运行的第三模式期间，两个泵同时运行，并且将油供应到它们各自的部件，包括汽缸盖、轴承、涡轮增压器、活塞冷却喷射器和可变气门运行系统。发动机油系统以第三模式运行的示例是在高速路上的加速期间。

现在转到图4，其示出示例例程400，该例程400详细描述了在第一运行模式和第三运行模式期间对低压(LP)油泵的控制。具体地，例程400基于现有的发动机状况来确定并且调整LP泵的输出，例如泵速度。泵输出可以包括泵输出、泵速度、泵流速、泵输出量或压力中的一个或多个。

在步骤402处，可以确认油输送系统正以第一模式或第三模式运行。可以基于发动机工况，如之前参考图3所描述地选择运行模式。如果确定油输送系统没有运行在这两种模式中的任何一种下，则例程400结束。然而，一旦确认了油输送系统以第一模式或第三模式运行，则可以在步骤404处启用LP泵。启用泵包括使耦接到LP泵的第一电动马达运行。在步骤406处，可以基于发动机转速和发动机载荷确定活塞冷却需求。例如，在高载荷状况期间，由于活塞温度到达较高的温度，因此可能需要活塞冷却。在另一个示例中，当车辆牵引大载荷时，高载荷情况可以发生。在另一个示例中，高载荷状况可能发生在高速路上的高速运行期间。在步骤408处，可以基于测量的发动机转速和估计的发动机载荷确定泵输出，例如泵速度LPS_1。例如，控制器可以使用以发动机载荷和发动机转速为函数存储的查询表来确定提供所确定的活塞冷却所需的泵输出LPS_1。

在步骤410处，例程400可以基于测量的活塞温度和冷却剂温度来确定活塞冷却需求。例如，红外线传感器可以感测活塞温度。冷却剂温度可以与油温关联，因为冷却剂会从流过油冷却器的油中吸取热量。因此，活塞和油温可能需要被维持在阈值温度以下。对于活塞温度和冷却剂温度中的每一个，测得的活塞温度和冷却剂温度与最小阈值的偏差可以在步骤410处被用来确定活塞冷却需求。在步骤412处，可以由控制器基于活塞温度和冷却剂温度来确定泵输出速度LPS_2。例如，可以使用在控制器的存储器中以冷却剂温度和活塞温度为函数存储的查询表来确定提供所确定的活塞冷却所需的泵输出LPS_2。

在步骤414处，例程400可以基于油温来确定油冷却需求。如果油温上升到最小阈值以上，则可以激活LP泵。可以通过油底壳内的温度传感器来测量油温。在另一个示例中，估计的冷却剂温度可以被用于推断油温，因为冷却剂会从流过油冷却器的油中吸取热量。因此，即使当活塞冷却喷射器没有被要求时，也可能期望油冷却。在步骤416处，可以基于油温来确定泵输出速度LPS_3。例如，足够低的泵速度可以被确定为使得油不会向上朝着活塞喷射，但是流过冷却器且流出活塞冷却喷射器，并且返回到公共的油底壳。

在步骤418处，可以选择并且应用泵输出速度LPS_1、LPS_2、LPS_3中的最大值。例如，如果车辆正在牵引重载荷并且发动机载荷较高，则LPS_1可能是这三个所确定的速度中的最高者。在这种情况下，控制器12可以使LP泵以LPS_1运行。在另一个示例中，如果发动机处于静止并且活塞是较冷的，则LPS_3可能是最高的速度。在此，可以使泵以LPS_3运行，并且油可以流过低压回路中的冷却器，而不喷射到活塞下面。以此方式，可以调整低压泵的输出，以满足低压泵所服务的那一组部件的最高的冷却和润滑需求。最后，在步骤420处，可以将选定的速度应用到LP泵。

虽然所描绘的示例示出了选择和应用泵输出速度，但是在替换示例中，控制器可以调整泵输出压力、流速或其他泵输出参数。

应当理解，LP泵可以以某速度、压力和流速运行，使得足够的油喷射到活塞以促进所述活塞的冷却。在活塞喷射器的喷嘴处的最小压力可以使用Bernoulli方程来计算。油喷射必须经过以到达活塞表面的高度可以被转换为喷射的压力或速度。进一步地，油喷射的压力和速度必须克服空气动力阻力并且到达活塞表面上期望的位置。

以此方式，可以选择性地激活LP泵，并且输出可以基于发动机载荷、发动机转速、活塞温度、冷却剂温度和油温中的一个或多个。

现在转向图5，其示出用于确定并且调整高压(HP)泵的输出的示例例程500。具体地，可以基于发动机转速、即将到来的凸轮相位调整和/或踩加速器踏板状况来调整HP泵的输出，例如压力。泵输出可以包括速度、压力、泵流速和流量中的一个或多个。

在步骤502处，可以确认油输送系统正以第二模式或第三模式运行。可以基于发动机工况，如之前参考图3所描述地选择运行模式。如果确定油输送系统没有运行在这两个模式中的任何一个，则例程500结束。另一方面，如果确认油输送系统正以第二模式或第三模式运行，则在步骤504处，可以通过使耦接到HP泵的电动马达运行来激活HP泵。例如，当发动机是运行的并且正在旋转时，可以启用HP泵。

在步骤506处，可以确定来自发动机内的各种轴承的润滑需求，并且在步骤508处，可以基于发动机转速来确定泵输出HPP_1，以满足润滑需求。在一个示例中，可以使用在控制器的存储器中以发动机转速为函数存储的查询表来确定HP泵输出。

在步骤510处，可以基于发动机工况来确定VCT系统的凸轮相位调整需求。例如，如果预期到气门正时变化，则可以经由液压压力偏移凸轮相位器。可以通过在步骤512处计算相位差的期望速率并且通过在步骤514处基于油温度和汽缸盖温度来确定凸轮轴摩擦力，以此确定VCT相位调整。在步骤514处，相位器误差可以被包括在凸轮轴摩擦力的确定中，其中该误差被保存为油温度和汽缸盖温度的函数。

在步骤516处，可以基于油温度和凸轮相位调整速率来确定泵压力输出HPP_2。例如，如果相位调整速率较高，则可能需要较高的泵压力。在步骤518处，可以核实踩加速器踏板状况是否存在。可以基于加速器踏板位置的变化来确定踩加速器踏板状况。在另一个示例中，如果载荷的变化速率高于阈值，则踩加速器踏板状况被确认。例如，踩加速器踏板状况可能要求扭矩灵敏性和燃烧鲁棒性。如果踩加速器踏板状况被确认，则在步骤520处，可以根据油温和发动机载荷变化来确定泵输出HPP_3。在步骤524处，可以选择并应用泵输出HPP_1、HPP_2、HPP_3中的最大值。

如果在步骤518处踩加速器踏板状况没有被确认，则在步骤522处，选择并且应用HPP_1和HPP_2中的最大泵输出。在步骤526处，可以将基于步骤522或步骤524选择的泵输出应用于HP泵。以此方式，可以调整高压泵的输出，以满足由高压泵所服务的那一组部件的最高冷却和润滑需求。因此，如果从HP泵请求油以润滑涡轮增压器内的曲轴轴承并且VCT相位调整变化没有被预期到，则可以选择较低的HP泵压力。另一方面，如果VCT系统请求油压用于即将到来的气门正时变化，则HP泵输出可以处于较高的压力。

以此方式，可以基于油温、VCT相位调整速率、发动机转速和发动机载荷变化中的一个或多个来调整HP泵的输出。上面被选择来描述图5的示例输出是泵压力，但是应当理解，也可以以类似的方式修改泵的其他输出。这些输出包括HP泵速度、压力、流速或其他泵参数中的一个或多个。

以此方式，控制器可以被配置为响应于较高的发动机载荷和速度、活塞温度和油温，使油输送系统运行在第一模式，其中仅LP泵被启用。响应于润滑需求和凸轮相位调整速率，可以选择第二运行模式，其中仅HP泵被启用。进一步地，响应于较高的活塞温度、较高的油温、凸轮相位调整需求、润滑需求和较高的发动机载荷，可以选择第三运行模式，其中两个泵同时被激活。

在图6中示出了根据本公开的油输送系统的示例运行。具体地，示出了基于发动机状况的三种运行模式。图600在曲线602处描绘了LP泵的输出，在曲线604处描绘了HP泵的输出，在曲线606处描绘了油温，在曲线608处描绘了踏板位置，以及在曲线610处描绘了发动机转速(Ne)，它们均以时间为X轴。此外，线605代表油温的最小阈值，在该最小阈值之上，可以启动经由LP泵的油冷却。

在t0之前，车辆处于静止，发动机关闭。例如，车辆可能被停放一夜。因此，油温在最小值并且车辆被切断，两个泵都关闭。在t0处，可以开启发动机并且可以开始以怠速旋转。因此，油温会稍微增加并且HP泵可以被激活以润滑发动机和涡轮增压器内的轴承。由于活塞在冷启动时可以不需要冷却，因此LP泵保持禁用。

在t1处，可以轻轻地压下踏板，并且发动机转速可以同时增加。在t1和t2之间，踏板位置稳定，发动机转速也稳定，并且油温缓慢地增加。HP泵保持激活以润滑发动机的不同零件。如果在t1和t2之间发生气门正时变化，则可以相应地增加HP泵输出，如在虚线段603处所示，以启用请求的凸轮相位调整。一旦实现了气门正时变化，HP泵压力就恢复之前的输出水平，如603之前那样。虽然在t1和t2之间仅示出了单个凸轮相位调整，但是可以有多个这样的凸轮相位调整，这取决于发动机转速变化、排放等。在每种情况下，可以基于凸轮相位调整需求，相应地调整HP泵输出。由于油温保持低于阈值605，所以LP泵在t1和t2之间保持禁用。因此，油输送系统在t0和t2之间运行在第二模式，其中HP泵被启用而LP泵被禁用。

在t2处，发生踩加速器踏板，其中踏板位置被压到宽打开的节气门位置。例如，车辆操作员可能在高速路上加速。对应于这个踏板位置，发动机转速上升，HP泵压力也上升，并且油温越过阈值605。由于LP泵输出取决于油温、发动机转速和载荷，所以LP泵在t2处被激活，并且其输出与油温和发动机转速的变化成比例地增加，从而能够进行活塞冷却和油冷却。在t3处，踏板可以被松开，并且发动机转速相应地降低。在t3之后HP泵压力可以减小且LP泵速度也可以降低且稳定以提供活塞冷却和油冷却。因此，在t2和t4之间，油输送系统运行在第三模式，其中两个泵同时运行。

在t3和t4之间，车辆可以变慢，并且最终在t4处停止且处于静止，例如在交通灯处。在这种起动-停止状况期间，发动机可以关闭并且在t4处旋转停止。因此，在t4处，HP泵被停用，因为既没有预期到润滑，也没有预期到凸轮相位调整。然而，由于油温保持高于阈值605，所以LP泵可以继续以低速运行以对油进行冷却。因此，在t4和t5之间，油输送系统运行在第一模式，其中LP泵被启用而HP泵处于停用状态。

在t5处，车辆可以开始移动，踏板被压下并且发动机转速上升。同时，HP泵被激活。然而，由于油温在t5之前已经下降到低于阈值，所以LP泵在t5处可以被停用。然而，如果发动机转速、发动机载荷或油温足够提高，则可以再次激活LP泵。

以此方式，包括耦接到不同部件的两个单独的油回路的油输送系统可以被用来降低液压动力损失。具有低压泵的低压回路可以选择性地将油供应到请求较低压力下的油的部件。同样地，具有高压泵的高压回路可以将油仅供应到要求较高压力下的油的那些部件。每个泵的尺寸可以根据它所耦接到的部件的需要来设计，由此使功耗减小。通过基于部件需求来激活每个泵并且调整其输出，能够减小液压功并且提高燃料经济性。

注意到，此处所包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。此处所描述的具体例程可以表示任意数量的处理策略中的一种或多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以按照所示的顺序执行，并行执行，或在某些情况下被省略。同样地，处理顺序并非是实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必须的，而是提供以便于说明和描述。根据所使用的具体策略，所示的动作或功能中的一个或多个可以被反复地执行。而且，所描述的动作可以以图形方式表示将被编程到发动机控制系统中的计算机中的代码。

应当理解，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例并不被认为是限制性的，因为多种变化是可能的。例如，以上技术可以被应用于V-6、L-4、L-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

随附的权利要求具体指出被认为新颖且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可能提到“一个/一”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应当被理解为包含一个或多个这种元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过修改本权利要求来主张，或者通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来主张。这些权利要求，不管在范围上比原权利要求更宽、更窄、相同或不同，都认为被包含在本公开的主题内。

Claims

1.一种用于发动机的方法，其包括：

经由低压油泵将油泵送到活塞冷却喷射器，而分开地经由高压油泵将油泵送到汽缸盖。

2.根据权利要求1所述的方法，其中经由所述低压油泵泵送的油被返回到油底壳，而不被所述高压油泵泵送。

3.根据权利要求2所述的方法，其中经由所述高压油泵泵送的油被返回到所述油底壳，而不被所述低压油泵泵送。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述高压油泵和低压油泵中的每一个从公共的共享油底壳吸油，并且将发动机油返回到所述公共的共享油底壳，并且其中在给定的发动机工况下，所述低压油泵以比所述高压油泵高的流速泵送油。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述低压油泵将油仅供应到所述活塞冷却喷射器，并且不将油供应到所述汽缸盖、可变气门运行系统或涡轮增压器。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述高压油泵将油供应到所述汽缸盖、可变气门运行系统和所述涡轮增压器中的每一个，并且不将油供应到所述活塞冷却喷射器。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述低压油泵是基于发动机载荷、活塞温度和油温中的一个或多个选择性激活的。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过调整耦接到所述低压油泵的第一电动马达来调整所述低压油泵的输出，并且通过调整耦接到所述高压油泵的第二电动马达来调整所述高压油泵的输出。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括基于发动机载荷、发动机转速、活塞温度和油温中的一个或多个来调整所述低压油泵的输出。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括基于油温、可变凸轮正时(VCT)相位调整速率和发动机转速中的一个或多个来调整所述高压油泵的输出。

11.根据权利要求10所述的方法，其中调整所述低压油泵的输出包括调整低压泵速度、泵流速和泵压力输出中的一个或多个，并且其中，调整所述高压油泵的输出包括调整高压泵速度、泵流速和泵压力输出中的一个或多个。

12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在第一模式期间，运行所述低压油泵运行而不运行所述高压油泵，并且在第二模式期间，运行所述高压油泵运行而不运行所述低压油泵，并且在第三模式期间，同时运行两个泵。

13.一种系统，其包括：

发动机；

润滑系统，其包括第一电动油泵和第二电动油泵，其中所述第一电动油泵是流体耦接到活塞冷却喷射器的低压油泵，并且所述第二电动油泵是流体耦接到汽缸盖、轴承、可变气门运行系统或涡轮增压器的高压油泵；和

控制器，其具有存储在非暂时性存储器中的计算机可读指令，所述指令用于：

在第一运行模式期间，仅经由所述第一电动油泵泵送油，所述泵送基于发动机转速、发动机载荷和活塞温度中的一个或多个；和

在第二运行模式期间，仅经由所述第二电动油泵泵送油，所述泵送基于发动机转速、油温和可变凸轮正时相位调整速率中的一个或多个。

14.根据权利要求13所述的系统，其中在所述第一模式期间，油不经由所述第二电动油泵泵送，并且在所述第二模式期间，油不经由所述第一电动油泵泵送，所述控制器包括用于在第三运行模式期间使两个泵同时运行的进一步指令。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一电动油泵和所述第二电动油泵中的每一个彼此独立地从公共的共享油底壳吸油，并且彼此独立地将油返回到所述公共的共享油底壳。

16.根据权利要求14所述的系统，其中在所述第一运行模式期间，所述第一电动油泵不将油供应到所述汽缸盖、所述可变气门运行系统和所述涡轮增压器中的任一个，并且其中在所述第二运行模式期间，所述第二电动油泵不将油供应到活塞冷却喷射器。

17.根据权利要求14所述的系统，其进一步包括机油滤清器，所述机油滤清器位于所述第二电动油泵的下游，其中由所述第二油泵泵送的油经过所述机油滤清器，并且其中所述控制器被配置为响应于较高的发动机载荷、较高的活塞温度或较高的油温而以所述第一运行模式运行，响应于润滑和凸轮相位调整需求而以所述第二运行模式运行，以及响应于较高的发动机载荷、较高的活塞温度、较高的油温、润滑需求和凸轮相位调整需求而以所述第三运行模式运行。

18.一种用于发动机的方法，其包括：

使用从第一油泵以较低压力和较高流速接收的油来冷却活塞；和

使用从第二油泵以较高压力和较低流速接收的油来冷却和润滑汽缸盖。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一油泵耦接到第一电动马达，并且所述第二油泵耦接到第二电动马达。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一油泵和所述第二油泵都从公共的共享油底壳吸油，并且将油返回到所述公共的共享油底壳。