CN107524491B - 发动机总成 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种发动机总成。所述发动机总成包括机油系统，所述机油系统包括：第一油泵，其被构造成在第一压力下将机油供给到所述发动机总成的一个或多个第一部件；以及第二油泵，其被构造成在第二压力下将机油供给到所述发动机总成的一个或多个第二部件，所述第二压力高于所述第一压力；其中，所述第二油泵被提供为邻近所述发动机总成的气门系。

Description

发动机总成
技术领域
本公开涉及一种包括机油系统的发动机总成，尤其是但并非排他地涉及一种发动机总成，该发动机总成包括被构造成改进该发动机总成的燃料消耗的机油系统。
背景技术
内燃发动机包括许多需要供油的部件，以便最有效地运行。可以提供机油，以便润滑部件运动和/或冷却部件。
已经被输送到部件的机油回流到发动机总成的油槽并储存在油槽中，直到其被泵送回到发动机的耗油部件之一。
油泵通常被提供在发动机的油槽附近，并且被构造成将供油泵送到发动机的每个耗油部件。油泵通常是由发动机的轴驱动的机械泵。耗油部件可能需要高的机油压力和/或机油流速，所以油泵可以从发动机抽取大量动力以便操作。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种发动机总成，该发动机总成包括机油系统，该机油系统包括：第一油泵，其被构造成在第一压力下将机油供给到发动机总成的一个或多个第一部件；以及第二油泵，其被构造成在第二压力下将机油供给到发动机总成的一个或多个第二部件，该第二压力高于该第一压力。第二油泵被提供为邻近(adjacent)发动机总成的气门系(valve train)，例如，封装在发动机总成的气门系内或其旁边。第一油泵是可变压力泵，并且第二油泵是固定压力泵。
第一泵和第二泵可以垂直地间隔开。第二油泵可以提供在发动机总成的顶部或附近。第二泵可以定位成比第一泵更靠近第二部件。第二泵可以定位成比发动机的油槽更靠近第二部件。
第二油泵可以在发动机总成的凸轮轴处或其附近安装到发动机总成。第二油泵可以由凸轮轴驱动。
第一油泵可以由发动机总成的与第二油泵不同的轴来驱动。例如，第一泵可以被提供为邻近(例如，处于或靠近)发动机总成的曲柄轴。第一油泵可以由发动机总成的曲柄轴来驱动。第一泵可以定位成比第二泵更靠近第一部件。第一油泵可以被提供为靠近发动机总成的油槽。
第一油泵可以被构造成将机油供应到发动机总成的轴颈轴承(例如曲柄轴轴颈轴承)、活塞冷却喷嘴和涡轮增压器(例如，涡轮增压器的低压进给器)中的一个或多个。换句话说，第一油泵可以被构造成将机油供应到发动机总成的曲柄系和/或活塞中的一个或多个部件。
第二油泵可以从第一油泵的出口接收进油。第二油泵可以被构造成将机油供应到发动机总成的液压空隙调节器、可变气门正时系统、链条张紧器和涡轮增压器中的一个或多个。换句话说，第二油泵可以被构造成将机油供应到发动机总成的气门系(例如，气门系主驱动系统)的一个或多个部件和/或将机油供应到被构造成控制气门系主驱动件的部件。
发动机总成的第一部件可以被提供在发动机总成的曲柄轴处或其附近。发动机总成的第二部件可以被提供在发动机总成的凸轮轴处或其附近。
第一油泵可以被构造成以第一流速泵送机油。第二油泵可以被构造成以第二流速泵送机油。第一流速可以大于第二流速。由第一油泵泵送的机油的流速可以大于由第二油泵泵送的机油的流速的两倍，例如，比其大一个数量级。
机油系统还可以包括第一卸压阀，该第一卸压阀被提供在第一油泵的下游并被构造成控制第一油泵两端的压力上升，例如使得输送到第二油泵的机油的入口压力小于或等于阈值。
该机油系统还包括第二卸压阀，该第二卸压阀被提供在第二油泵的下游并被构造成控制第二油泵两端的压力上升。
该机油系统还可以包括第三卸压阀，该第三卸压阀被提供在第二油泵的下游并被构造成控制离开第二油泵的机油的绝对压力，例如相对于发动机总成的油槽中的机油的压力。第三卸压阀可以被构造成控制机油的绝对压力小于绝对阈值。该绝对阈值可以小于或等于第一卸压阀和第二卸压阀允许的压力上升之和。
第一油泵可以被构造成允许泵的入口和出口之间的压力差选择性地变化。
第二油泵可以被构造成在泵的入口和出口之间提供固定的压力差。
第一油泵可以由发动机总成的第一轴来驱动。第二油泵可以由发动机总成的第二轴来驱动。
第二轴可以比第一轴更靠近发动机总成的第二部件。
第一轴可以是发动机总成的曲柄轴。第二轴可以是发动机的凸轮轴。
第一轴和/或第二轴可以由发动机总成的电动马达来驱动。换句话说，第一油泵和/或第二油泵可以是电驱动的。
一种机动车辆可以包括上述发动机总成。
为了避免在说明书中不必要的重复劳动和重复文本，仅关于本发明的实施例的一个或若干个方面或实施例来描述某些特征。然而，应当理解，在技术上可能的情况下，关于本发明的任何方面或实施例描述的特征也可以与本发明的任何其他方面或实施例一起使用。
附图说明
为了更好地理解本公开并且更清楚地示出本公开如何实施生效，现将通过举例的方式参考附图，在附图中：
图1是先前提出的发动机总成的示意图；
图2是根据本公开的布置的用于发动机总成的机油系统的示意图；以及
图3是根据本公开的布置的发动机总成的示意图。
具体实施方式
参考图1，发动机总成1包括机油系统2、曲柄轴14以及被构造成在多个汽缸18内往复运动的多个活塞16。发动机总成1还包括气门系20，该气门系包括多个入口气门22和出口气门24以及凸轮轴26。
入口气门22和出口气门24分别被构造成控制进入和离开汽缸18的进气和排气的流动。凸轮轴26被构造成控制入口气门22和出口气门24的操作。
机油系统2包括油泵4，该油泵被构造成经由拾油器8将机油从油槽6抽吸到油泵的入口4a。如图1所示，该油泵可以由曲柄轴14经由传动带5驱动。拾油器8可以包括拾取过滤器8a，该拾取过滤器被构造成减少从油槽6抽入机油系统2中的颗粒或碎屑的量。
油泵4可以被构造成泵送机油流通过机油系统2。油泵4可以是被构造成将机油泵送到预定压力的固定油泵。可替代地，油泵4可以是被构造成改变由油泵输出的机油的压力的可变油泵。该可变油泵可以根据发动机总成1的油压要求来进行控制。
机油系统2还可以包括滤油器10。该滤油器可以从油泵4接收机油。滤油器10可以被构造成过滤机油以减少通过机油系统2泵送的机油中存在的颗粒的量。
通过滤油器10的机油可以进入油管12。该油管可以被构造成将机油输送到发动机总成1的耗油部件。
如图1所描绘的，发动机总成1可以包括多个轴颈轴承28。轴颈轴承28可以被构造成支撑曲柄轴14，并且可以允许曲柄轴14相对于发动机总成1旋转。每个轴颈轴承28可以包括轴颈轴承进油件28a。机油可以通过进油件28a流入每个轴颈轴承，并且可以润滑这些轴颈轴承以减小曲柄轴14和轴颈轴承28之间的摩擦。
油管12可以将机油从机油系统2输送到提供在曲柄轴14中的机油通道14a。机油通道14a可以被构造成允许机油通过曲柄轴14流到轴颈轴承进油件28a。
可能希望通过进油件28a输送足够的机油，使得机油可以基本上涂覆与曲柄轴14接触的轴颈轴承28的整个区域。当曲柄轴14旋转时，机油可能被迫离开轴颈轴承28，并且可以通过发动机总成1排出到油槽6。因此，可能希望机油系统2通过机油通道14a向轴颈轴承进油件28a提供机油的流(例如，连续流)。
如图1所示，发动机总成1还可以包括多个活塞冷却喷嘴30。这些活塞冷却喷嘴中的每一个可以被构造成将机油射流引导到发动机总成的相应活塞16上。从活塞冷却喷嘴30提供机油射流可以冷却活塞16，并且可以提高发动机总成1的效率。当发动机以高运转速度运行时，使用活塞冷却喷嘴30可能是有益的。所以，机油系统2可以被构造成在发动机总成在运行点(例如，放热率或运转速度大于阈值)运行时向活塞冷却喷嘴30提供油流。
如上所述，发动机总成1可以包括被构造成控制入口气门22和出口气门24的操作的凸轮轴26。该凸轮轴可以包括多个凸轮26a，每个凸轮都随着凸轮轴26旋转而作用于摇杆(未示出)。
每个摇杆可以推动相应气门22、24的气门杆22a、24a，以便打开该气门并允许进气或排气流过该气门。这些气门可以各自提供有弹簧22b、24b，所述弹簧被构造成在不被摇杆推动时使气门返回到关闭位置。
凸轮26a可以被构造成使得在凸轮轴26的旋转中的特定点处，相应的凸轮被布置成允许相应的气门22、24关闭。凸轮26a可以被构造成使得当气门22、24关闭时在相应的凸轮和摇杆之间提供有间隙。这样可以允许气门弹簧22b、24b作用以关闭相应的气门22、24，而气门杆22a、24a不影响摇杆或凸轮26a。
在发动机总成1的运行期间，该发动机总成的部件的温度可能变化，这可能改变间隙的大小。可以在每个摇杆上提供空隙调节器，如液压空隙调节器(未示出)。空隙调节器可以被构造成调节间隙的尺寸，以便允许相应的气门关闭。液压空隙调节器可能需要供应机油以便操作，所以机油系统2可以被构造成向液压空隙调节器供应机油。液压空隙调节器可能需要在高压(例如，比轴颈轴承28更高的压力)下供应机油。然而，液压空隙调节器可能不需要高流速的机油以便操作。
发动机总成1可以包括另外的耗油部件，例如，如图1所描绘的，发动机总成1可以包括可变气门正时系统32，该可变气门正时系统被构造成调节入口气门22和/或出口气门24打开和关闭的正时。
发动机总成1还可以包括涡轮增压器总成34，该涡轮增压器总成被构造成经由入口气门22增加进入发动机总成1的汽缸16的进气压力。涡轮增压器总成34可以从机油系统2接纳多于一个进油件。例如，如图1所描绘的，涡轮增压器总成34可以接收第一进油件34a和第二进油件34b。可能希望向第一进油件34a供应的机油处于比在第二进油件34b处供给的机油的压力更高的压力。换句话说，接收第一进油件34a的涡轮增压器总成34的部件可能比接收第二进油件34b的涡轮增压器总成的部件具有更高的油压要求。所以，在图1所示的布置中，从靠近油泵4的位置从油管中抽出第一进油件34a。虽然可能希望在较高压力下向第一进油件34a供应机油，但是第二进油件34b可能需要供应更大流速的机油。
如上所述，发动机总成2的耗油部件可能具有对机油的压力和流速的不同要求，以便最有效地进行操作。例如，与其它耗油部件相比，轴颈轴承28和活塞冷却喷嘴30可能需要相对高的机油流速，然而，轴颈轴承28和PCJ 30可能不需要以高压提供机油。液压空隙调节器和可变气门正时系统32可能需要供应高压机油，但是可能不需要大流速，以便有效地起作用。涡轮增压器对于涡轮增压器的每个进油件可以具有不同的油压和流速要求，例如，第二进油件34b可能需要高流速的机油，而第一进油件34a可能需要较低流速，但可能需要在较高压力下供应机油。
为了允许每个耗油部件进行有效操作，油泵4可以被构造成提供足以供应发动机总成的所有耗油部件的机油的流速。此外，油泵4可以被构造成在耗油部件所需的最高压力下供应机油。所以，当对需要供应高压机油的一个或多个部件(如液压空隙调节器或可变气门正时系统32)进行操作时，可以控制油泵4以在高压下提供高流速的机油。油泵4可能需要大量动力以满足发动机对机油流速和油压的要求。
参考图2和图3，现在将描述根据本公开的布置的用于机动车辆的发动机总成的机油系统100。如图3所描绘的，机油系统100可以提供在发动机总成1内，例如，可以提供机油系统100来代替机油系统2。然而，同样可想到的是，机油系统100可以提供在任何其它发动机总成内。
机油系统100包括第一油泵104。第一油泵104被构造成经由拾油器108从发动机总成的油槽106抽取机油。
机油可以从油槽106被抽入第一油泵104的入口104a。第一油泵104可以被构造成使机油的压力增加到第一压力，并且可以从第一油泵104的出口104b以第一压力输送机油。
如图2所描绘的，第一油泵104可以是可变泵，并且可以被构造成根据发动机总成或发动机总成1的一个或多个部件(如第一组部件A，下文描述)的机油需求来改变第一压力。然而，同样可想到第一油泵104可以是固定压力油泵，并且第一压力可以是基本上恒定的。
从第一油泵104的出口104b输送的机油可以在进入第一油管112之前穿过滤油器110。第一油管可以被构造成将机油输送到发动机总成1的第一组部件A。
第一组A内的部件可能具有不同的机油流速要求，然而当在低压下供应机油时第一组A内的每个部件都可以有效地运行。第一组部件A可以包括例如上面参考图1所描述的曲柄系部件，如轴颈轴承28和活塞冷却喷嘴30。第一组部件A还可以包括从第一油管112接纳第二进油件34b的涡轮增压器总成的部件。
第一油管112还可以将机油输送到第二油泵114。第二油泵114可以被构造成在入口114a处接收机油供应，并将机油泵送到第二压力。第二压力可以大于第一压力并且可以大于第一泵104的最大压力(例如，可以控制第一泵以提供的最大压力)。
如图2所示，第二油泵可以是被构造成将来自第一油管112的机油的压力增加预定压力差的固定油泵。然而，同样可想到的是，第二油泵114可以是可变油泵，其可以根据发动机总成或发动机总成的一个或多个部件(如第二组部件B)的油压要求来控制，如下所述。第二油泵114可以将机油输送到第二油管116。
第二油管116可以被构造成将机油供应到发动机总成1的第二组部件B。第二组B内的每个部件可能需要在高压(例如，比第一组A内的部件更高的压力)下供应机油。第二组部件B可以包括气门系的部件，如上面参考图1描述的液压空隙调节器和可变气门正时系统32。第二组B还可以包括发动机总成的一个或多个链条张紧器(未示出)。第二组B还可以包括接纳第一供油件34a的涡轮增压器总成的部件。
第二油泵114可以具有最大进气压力要求。换句话说，可能不希望在大于第二油泵114的最大进气压力的压力下从第一油泵104向第二油泵114供应压力。
为了控制所供应的机油的压力，机油系统100可以包括第一卸压阀118。第一卸压阀118可以包括诸如球阀的阀，其被构造成当出口104b和入口104a之间的压力差超过第一阈值压力差时允许离开第一油泵的出口104b的机油再循环回第一油泵104的入口104a。
第二组B内的一个或多个部件可以具有最大进油压力。可能不希望在大于最大供油压力的压力下向所述部件供应机油。因此，机油系统100还可以包括第二卸压阀120，其被构造成调节由第二油泵114输送到第二油管116的机油的压力。第二卸压阀120可以以与第一卸压阀118类似的方式执行，并且可以在第二油泵的出口114b和入口114a之间的压力差超过第二阈值压力差时允许离开第二油泵114的机油再循环回第二油泵114的入口114a。
第二卸压阀120可以由此确保由第二油泵提供的压力上升小于或等于第二阈值压力差。这对于诸如包括从第一油管112和第二油管116两者接收机油的部件的涡轮增压器总成34的系统来说可能是有益的。
在一些布置中，可能希望控制离开第二油泵114的机油的绝对压力，例如，相对于油槽106内的机油的压力。机油系统100可以包括第三卸压阀122。第三卸压阀122可以被提供在第二油泵114的出口114b和油槽106之间，并且可以被构造成在机油的绝对压力大于绝对阈值压力的情况下将机油从第二油泵114再循环回油槽106。
如图2所描绘的，第三卸压阀122可以被提供在第二卸压阀120的下游。可替代地，第三卸压阀112可以被提供在第二卸压阀120的上游。在一些布置中，可以提供第三卸压阀122来替代第二卸压阀120。绝对压力阈值可以小于或等于第一阈值压力差和第二阈值压力差之和。
在图2所示的布置中，第一油泵104向第二油泵114供应机油。因此，当第一组部件A接收机油时，由第一油泵104供应的机油的流速大于由第二油泵114供应的机油的流速。此外，可能希望向第一组A内的部件提供比第二组B内的部件更大的机油流速。所以，第一油泵104可以被构造成提供多于由第二油泵114提供的流速的两倍(例如，大于一个数量级)的流速。
在本公开的其他布置(未示出)中，第二油泵114可能不会从第一油管112接收机油。例如，第二油泵114可以从油槽106接收机油。在这种布置中，机油系统可以进一步包括第二拾油器(未示出)，并且可以包括被构造成减少由第二油泵114泵送的机油中的颗粒量的第二过滤器(未示出)。由于第一组A和第二组B中的部件之间的机油流速要求的差异，即使是在第二油泵114被构造成从油槽106接收进油时，由第一泵提供的机油的流速也可以大于由第二油泵提供的机油的流速的两倍。例如，由第一泵提供的机油的流速可以比由第二油泵提供的机油的流速大一个数量级。
通过提供被构造成分别将机油泵送到第一压力和第二压力的第一油泵104和第二油泵114，与图1所描绘的油泵4相比，第一油泵104和第二油泵114中的每一个所需的功率都可以减小。被泵送到高压的油量减少，并且机油系统泵送的机油的平均压力也可以降低。所以，可以降低为发动机总成1的每个耗油部件提供所需压力下所需流速所需要的总功率。
由于第一油泵和/或第二油泵的功率降低，与图1所描绘的油泵4相比，第一油泵104和/或第二油泵114的尺寸也可以减小，这样可以允许改进对机油系统100的封装。
如上面参照图1所述，油泵可以由发动机总成的曲柄轴14驱动。第一组A内的部件可以位于靠近曲柄轴14的位置，所以希望由曲柄轴14驱动第一泵104。第一泵104可以安装在曲柄轴上并被驱动，例如由曲柄轴14直接驱动。可替代地，第一泵104可以被安装为靠近(例如，邻近)曲柄轴14，并且可以经由机械传动系统(如图3所描绘的皮带传动器5或任何其它机械传动系统)来驱动。
如上所述，第二组部件B可以包括在气门系20内的部件，如液压空隙调节器或可变气门正时系统。因此，第二组B内的部件可以位于靠近凸轮轴26的位置。因此，可能希望第二油泵114位于靠近凸轮轴26的位置。第二油泵114可以由凸轮轴26驱动。第二油泵114可以安装在凸轮轴26上，并且可以被驱动，例如由凸轮轴26直接驱动。可替代地，如图3所描绘的，第二油泵114可以经由诸如皮带传动器的机械传动系统来驱动。可替代地，第二油泵114可以由链条驱动器或任何其它机械传动系统来驱动。将第二油泵114定位成邻近气门系20减少了从第二油泵到第二组部件B的管道的长度。因而可以减少管道中的压力损失。
如上所述，在机油系统100内提供第一油泵104和第二油泵114允许减小驱动每个油泵所需的功率。因此，可能希望电驱动第一油泵104和/或第二油泵114。在一些布置(未示出)中，发动机总成1可以包括一个或多个电动马达。第一油泵104和/或第二油泵114可以由电动马达的轴来驱动。例如，在一种布置中，第一油泵104可以由发动机总成的曲柄轴来驱动，并且第二油泵114可以由提供在发动机总成内的电动马达来驱动。提供电驱动油泵可以允许改进机油系统200的封装。第二油泵和电动马达可以定位成邻近气门系20，例如用以减少机油管道中的压力损失。
本领域技术人员应当理解，尽管已经通过举例的方式参考一个或多个示例描述了本发明，但是本公开不限于所公开的示例，并且能够构造替代性示例而不脱离由所附权利要求书限定的本发明的范围。

Claims (19)

1.一种包括机油系统的内燃发动机总成，所述机油系统包括：
第一油泵，其被构造成在第一压力下以第一流速将机油供给到涡轮增压器的低压第一进给器和所述发动机总成的一个或多个第一部件；以及
第二油泵，其被构造成在第二压力下以较低的第二流速将机油供给到所述涡轮增压器的较高压第二进给器和所述发动机总成的一个或多个第二部件，所述第二压力高于所述第一压力；
其中所述第二油泵被提供为邻近所述发动机总成的气门系，并且其中所述第一油泵是可变压力泵，并且所述第二油泵是固定压力泵。
2.如权利要求1所述的发动机总成，其中所述第二油泵在所述发动机总成的凸轮轴处在所述第一油泵垂直上方的位置处安装到所述发动机总成。
3.如权利要求2所述的发动机总成，其中所述第二油泵由所述凸轮轴驱动。
4.如权利要求2所述的发动机总成，其中所述发动机总成的所述一个或多个第二部件被提供在所述发动机总成的所述凸轮轴处。
5.如权利要求1所述的发动机总成，其中所述第一油泵由所述发动机总成的与所述第二油泵不同的轴驱动。
6.如权利要求1所述的发动机总成，其中所述第一油泵被提供为邻近所述发动机总成的曲柄轴。
7.如权利要求6所述的发动机总成，其中所述发动机总成的所述一个或多个第一部件被提供在所述发动机总成的所述曲柄轴处。
8.如权利要求1所述的发动机总成，其中所述第一油泵由所述发动机总成的曲柄轴驱动。
9.如权利要求1所述的发动机总成，其中所述第二油泵从所述第一油泵的出口接收进油。
10.如权利要求1所述的发动机总成，其中所述第一油泵被构造成还将机油供应到所述发动机总成的轴颈轴承和活塞冷却喷嘴中的一个或多个。
11.如权利要求1所述的发动机总成，其中所述第二油泵被构造成还将机油供应到所述发动机总成的液压空隙调节器、可变气门正时系统和链条张紧器中的一个或多个。
12.如权利要求1所述的发动机总成，其中所述第一流速大于所述第二流速，并且其中所述第二油泵由电动马达驱动。
13.如权利要求1所述的发动机总成，其中所述机油系统还包括第一卸压阀，所述第一卸压阀被提供在所述第一油泵的下游并被构造成控制所述第一油泵两端的压力上升。
14.如权利要求1所述的发动机总成，其中所述机油系统还包括第二卸压阀，所述第二卸压阀被提供在所述第二油泵的下游并被构造成控制所述第二油泵两端的压力上升。
15.如权利要求1所述的发动机总成，其中所述机油系统还包括第三卸压阀，所述第三卸压阀被提供在所述第二油泵的下游并被构造成通过选择性地允许机油返回到油槽来控制离开所述第二油泵的机油的绝对压力。
16.一种机动车辆，其包括一种发动机总成，所述发动机总成包括：
机油系统，所述机油系统包括：
第一油泵，其被构造成在第一压力下以第一流速将机油供给到所述发动机总成的涡轮增压器的低压第一进给器；以及
第二油泵，其被构造成在第二压力下以较低的第二流速将机油供给到所述发动机总成的所述涡轮增压器的较高压第二进给器，所述第二压力高于所述第一压力；
其中所述第二油泵被提供为邻近所述发动机总成的气门系，并且其中所述第一油泵是可变压力泵，并且所述第二油泵是固定压力泵。
17.如权利要求16所述的机动车辆，其中所述第一油泵由所述发动机总成的曲柄轴驱动。
18.如权利要求16所述的机动车辆，其中所述机油系统还包括第一卸压阀，所述第一卸压阀被提供在所述第一油泵的下游并被构造成控制所述第一油泵两端的压力上升，以及
其中所述机油系统还包括第二卸压阀，所述第二卸压阀被提供在所述第二油泵的下游并被构造成控制所述第二油泵两端的压力上升。
19.如权利要求18所述的机动车辆，其中所述机油系统还包括第三卸压阀，所述第三卸压阀被提供在所述第二油泵的下游并被构造成通过选择性地允许机油返回到油槽来控制离开所述第二油泵的机油的绝对压力。
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