CN112105818B - 汽车可变机械润滑油泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为内燃机(12)提供加压润滑油的汽车可变机械润滑油泵(10)，该汽车可变机械润滑油泵包括：用于流体连接至发动机(12)的润滑油输送端口(22)，具有在可移位控制环(34)中旋转的多个可滑动的叶片(36)的泵转子(32)，该可移位控制环(34)设置为在泵室(23)内可在最大偏心位置与最小偏心位置之间移位，用于将控制环(34)推至最大偏心位置的控制环预加载弹簧(40)，用于将控制环(34)推至最小偏心位置的单个液压控制室(42)，用于流体连接至发动机(12)的通道压力泵端口(24)，液压控制室(42)从该通道压力泵端口(24)充有通道压力(PG)，用于通过控制室(42)中的控制室压力(PC)控制发动机(12)的远程通道压力(PG)，以及与润滑油输送端口(22)流体连通的集成过压阀(70)，若施加的润滑油压力超过最大压力限值(PL)，则该过压阀(70)打开。

Description

汽车可变机械润滑油泵
技术领域
本发明涉及一种用于为内燃机提供加压润滑油的汽车可变机械润滑油泵。
背景技术
汽车可变机械润滑油泵是由内燃机机械驱动的。这种机械润滑油泵设计为容积式泵，并设有泵转子，该泵转子具有在可移位控制环内旋转的多个可滑动转子叶片，该可移位控制环可在最大偏心位置与最小偏心位置之间滑动。转子叶片将泵送室分为多个旋转泵送隔室。通过增大或减小控制环相对于泵转子的偏心率来改变隔室行程。由于隔室行程是可变的，因此可控制泵的输送压力，并使其独立于润滑油泵的转速基本保持恒定。
在一种较简单且经济高效的结构中，所述机械润滑油泵设有一个用于将控制环推到隔室行程最大的最大偏心位置的控制环预加载弹簧，并设有一个用于将控制环推到最小偏心位置的单反作用液压控制室。该控制室通常直接充有泵出口压力。该控制室中的液压可由单独的液压控制阀控制，该液压控制阀调节液压控制室的压力。
WO 2008 037 070 A1公开了一种典型的可变机械润滑油泵，该润滑油泵具有用于控制泵的润滑油输送压力的液压闭环控制回路。该控制回路配有一个复合控制阀，该控制阀带有五个液压端口和两个主动柱塞表面。第一主动柱塞表面始终受到泵输送压力，而第二主动柱塞表面可有选择性地受到输送压力或大气压力，从而可选择第二级设定输送压力。
实际上，将泵的输送压力作为控制变量来控制可能是不利的，因为发动机的流体阻力是高度可变的。考虑到发动机的最大可能的流体阻力，发动机的可靠润滑只能通过较高的设定输送压力来保证。
或者，控制变量可以是发动机的通道压力。一般来说，从远离泵输送端口的位置获取实际润滑油压力值并不是什么大问题。但是当发动机在静止后起动时，发动机和泵液压系统是空的，并且仅相继地充满加压润滑油。因此，在起动程序开始时检测到的通道压力非常低，因而控制环保持在最大偏心位置，直到润滑油到达发动机的通道并且单独的液压控制阀充有润滑油通道压力。因此，只要润滑油未到达通道压力的获取位置，机械润滑油泵就以最大偏心率运转。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单且可靠的汽车可变机械润滑油泵。
此目的通过具有权利要求1的特征的汽车可变机械润滑油泵实现的。
该润滑油泵设有泵转子，该泵转子具有在可移位的控制环中旋转的多个可滑动转子叶片，该可移位的控制环可在最大偏心位置与最小偏心位置之间移位。该控制环封闭发生泵送作用的泵送室。该泵送室被可滑动的转子叶片分为多个旋转泵送隔室。
所述控制环可设置为可直线地移位或者可枢转。术语“偏心率”指泵转子的旋转轴线与控制环的中心之间的距离。控制环的内圆周可以是精确的圆形，也可具有非圆形轮廓。但是，控制环的中心优选是几何中心。在控制环的偏心率较小时，隔室行程较小；在控制环的偏心率较大时，隔室行程较大。
所述润滑油泵设有用于将控制环向最大偏心方向推动的控制环预加载弹簧，并设有用于克服预加载弹簧的力将控制环向最小偏心方向推动的单个液压控制室。该液压控制室充有发动机通道压力，因此控制变量是发动机通道压力。没有设置用于系统性地将控制环向小偏心方向或大偏心方向推动的其它液压室。所述润滑油泵的这种液压概念很简单且经济高效。
所述润滑油泵设有用于通过控制室中的控制室压力来控制发动机的远程通道压力的闭环压力控制回路。在最简单的实施例中，在该压力控制回路中没有设置用于影响一般控制行为的更多控制装置。
所述润滑油泵设有与泵的润滑油输送端口流体连通的集成过压阀。若所施加的润滑油压力超过最大压力限值，则过压阀优选打开从而与大气压力相通。本文中的术语“大气压力”指大气压范围内的压力。过压阀例如可流体连接至可具有低于大气压力的压力水平的泵入口。但是，过压阀出口总是流体连接至大气压量级的压力。
在发动机冷起动之后，所述液压控制回路没有或没有完全充满润滑油。由于控制变量是通道压力，因此所述液压控制回路较大，并且具有较大的液压容积，因为它还包括发动机的润滑通道。因此，所述液压控制回路可能需要几秒钟才能完全充满润滑油。
只要液压控制回路未完全充满且不在正常工作，控制环就会保持在最大偏心位置，使得泵以最大容积性能运转。尤其是，若润滑油是冷的和/或发动机和泵转子的转速较高，则在泵送隔室中可能出现液压过压，这可能损坏或破坏转子叶片和作为润滑油过滤器或润滑油冷却器的其它发动机部件。
集成过压阀确保在泵的润滑油输送端口下游不会出现破坏性过压，从而也可靠地避免了泵送隔室中的破坏性润滑油过压。
术语“集成”指过压阀是机械润滑油泵的一部分，并且例如集成在泵的壳体中。由于过压阀集成在泵中，因此不需要外部过压阀。
本发明的润滑油泵在液压方面具有简单的结构，这保证了发动机的可靠润滑，因为控制变量是发动机通道压力，并且利用与润滑油输送端口流体连通的简单集成过压阀可靠地避免了破坏性润滑油过压。
在本发明的一个实施例中，所述过压阀从流体上说布置在泵送室的泵送室出口的上游，并在泵的润滑油输送端口的下游。优选所述过压阀从流体上说布置为尽可能靠近泵送室出口，从而能够可靠地避免对可滑动的叶片的损坏。
在本发明的一个实施例中，所述过压阀是典型的止回阀。止回阀是一种简单且可靠的机械过压阀，包括阀体和将阀体预加载到闭合位置的机械弹簧。
在本发明的一个实施例中，所述过压阀的阀门出口直接流体连接至大气压泵排放端口。所述润滑油泵设有一个或多个大气压泵排放端口，该排放端口可连接至发动机的润滑油箱。发动机润滑油箱中的润滑油通常基本处于大气压力下。
在本发明的一个实施例中，所述液压控制回路设有单独的直接调节控制室压力的液压控制阀。该控制阀的阀门入口通过泵的通道压力端口直接充有发动机的远程通道压力。该液压控制阀基本上是纯液压阀，没有用于基本阀门功能的任何电动阀，因此该液压控制阀是较简单且可靠的机械装置，用于提供和限定经过适当调整的控制特性。只要控制阀的入口处的润滑油压力较低，所述液压控制阀就会将润滑通道压力导引至控制室。若入口处的润滑油压力(即，通道压力)较高，则控制阀会减小或关断通道压力端口与控制室之间的流体连接，从而控制可移位控制环的位置，以相应地调整容积泵性能。
在发动机起动时，包括液压控制阀的液压控制回路可能部分地或完全是空的，并且仅充有处于大气压力的空气，因此液压控制室中没有相关压力。控制环处于最大偏心位置，因此泵的性能处于最高水平。集成过压阀可靠地避免润滑油泵的压力部分的任何过压。
在本发明的一个实施例中，所述液压控制阀设有柱塞。所述柱塞设有第一主动柱塞表面，该第一主动柱塞表面充有控制阀的通道压力端口的通道压力。
在本发明的一个实施例中，所述控制阀柱塞包括第二主动柱塞表面，该第二主动柱塞表面通过电致动的液压设定压力开关充有通道压力端口的通道压力。根据电致动的液压设定压力开关的开关状态，第二主动柱塞表面连接至大气压力或通道压力。因此，可选择两个不同的设定压力。电致动的设定压力开关由电子设定压力控制装置控制，该控制装置可以是发动机控制装置的一部分。所述电子设定压力控制装置根据多个条件选择设定压力，例如润滑油温度、大气温度、发动机转速等。
在本发明的一个替代实施例中，所述液压控制回路设有电控和致动的压力控制阀，该压力控制阀有选择性地将控制室连接至大气压泵排放端口或通道压力端口。该电控压力控制阀优选是允许根据发动机的压力状况调节流入/流出控制室的润滑油流量的比例阀。
附图说明
下面参照附图说明本发明的两个实施例，在附图中：
图1示意性地示出了具有内燃机的闭环控制回路，该内燃机供有来自汽车可变机械润滑油泵的第一实施例的加压润滑油，该泵具有充有泵输送压力的液压泵控制室，其中两级多设定压力开关处于低设定压力状态，压力控制阀处于关闭状态；
图2示出了图1的润滑油泵在压力控制阀处于打开状态时的形态；
图3示出了图1的润滑油泵在两级液压设定压力开关处于高设定压力状态时的形态；以及
图4示出了具有可变机械润滑油泵的第二实施例的控制回路，其中泵控制室通过电动压力控制阀充有通道压力。
具体实施方式
附图示出了汽车可变机械润滑油泵10、内燃机12和带有液体润滑油14’(即，发动机油)的润滑油箱14的布置。润滑油箱14中的润滑油14’被润滑油泵10抽吸，并被作为加压润滑油输送至发动机12，用于发动机12的润滑和冷却。所示和所述的布置限定了一种闭环润滑油压力控制回路。
第一实施例的润滑油泵10包括泵送单元30、液压控制阀50和电致动液压设定压力开关80，这些部件一起集成在一个单独的润滑油泵装置中。泵送单元30设有可旋转的泵转子32，该泵转子32具有五个可径向滑动的转子叶片36，这些叶片在可线性移位的控制环34中旋转。泵转子32由发动机12通过皮带或齿轮直接机械驱动。控制环34可沿直线移位方向直线移位。控制环34封闭被转子叶片36分为五个旋转泵送隔室的泵送室26。泵转子32沿顺时针方向旋转。
控制环34可在如附图所示的最大偏心位置和最小偏心位置之间移动，在最大偏心位置时提供最大隔室行程，在最小偏心位置时提供最小隔室行程。在控制环34的最大偏心位置，泵送性能最高；而在控制环34的最小偏心位置，泵送性能最低。控制环34布置为可在泵送单元壳体30’内移位，该泵送单元壳体30’支撑可直线移位的控制环34。如图所示，控制环34被控制环预加载弹簧40推到最大偏心位置。预加载弹簧40布置在弹簧室38中，该弹簧室38通过泵排放端口20’液压连接至润滑油箱14，并且通常处于大气压力下。
液压控制室42与弹簧室38相对地设置。液压控制室42由泵送单元壳体30’和控制室活塞44限定，该控制室活塞44是控制环34的主体的一部分。若液压控制室42充有加压润滑油，则会克服预加载弹簧40将控制环34推至最小偏心位置。
在泵送室26和泵送隔室中泵送和加压的润滑油通过泵送室出口21直接从泵送室26排放至由控制环34的外表面和泵送单元壳体30’限定的液压输送室23。液压输送室23中润滑油的压力是润滑油泵10的输送压力PD，该压力是输送端口22处的润滑油压力。发动机润滑油通道的入口流体连接至泵的输送端口22，从而发动机润滑油通道提供有具有输送压力PD的润滑油。
液压控制室42充有具有控制室压力PC的润滑油，该控制室压力PC可以是通道压力PG、大气压力PA、或通道压力PG与大气压力PA之间的压力。控制室42中的控制室压力PC由直接调节控制室压力PC的液压控制阀50控制。
液压控制阀50设有阀壳，该阀壳内部通常为圆柱形。包括圆柱形阀体64的复合阀柱塞60可在阀壳内沿轴向移位。液压控制阀50设有阀入口54，该阀入口54直接液压连接至压力通道泵端口24，阀出口56直接液压连接至泵排放端口20”，阀控制口58直接液压连接至控制室42，并且具有液压开关端口52。阀门的液压开关端口52通过电致动液压设定压力开关80充有通道压力端口24的通道压力PG或泵排放端口20”的大气压力PA。
阀柱塞60由阀门预加载弹簧69机械预加载，将阀柱塞60推至闭阀位置，在该位置，液压控制室42仅液压连接至润滑油箱14，因而控制室压力PC是大气压力PA。
电致动液压设定压力开关80由电子设定压力控制装置82以电子方式控制，该电子设定压力控制装置82控制设定压力开关60的开关状态。开关60的开关状态例如取决于润滑油温度和泵转速。若通道压力PG的设定值较低，则设定压力开关80将阀柱塞60的第二主动柱塞表面61液压连接至通道压力PG，如图1和2所示。若通道压力PG的设定值较高，则设定压力开关80被切换至高压位置，以将第二主动柱塞表面61连接至润滑油箱14的大气压力PA，如图3所示。
控制环34的位置是平衡位置，在该位置，控制环预加载弹簧40的弹簧力基本等于由控制室42中的控制室压力PC产生的液压力。
从轴向观察时能看出，阀体64比阀门控制端口58小，因此，根据阀体64的位置，阀门控制端口58仅与通道压力端口24流体连接(如图2所示)，或者仅与大气压力PA的排放端口20”流体连接(如图1所示)，或者与这两个端口24、20”流体连接。
阀柱塞60设有第一环形主动柱塞表面62和第二圆形主动柱塞表面61。第一主动柱塞表面62直接充有通过泵通道压力端口24并经由内部通道压力管道从发动机12传递至润滑油泵10的通道压力PG。
第二主动柱塞表面61经由一个单独的液压设定压力开关80充有通道压力PG或大气压力PA，该开关是一个2/3阀。第二主动柱塞表面61充有通道压力PG，或者充有大气压力PA(取决于液压开关80的开关状态)。该设定压力开关由电子设定压力控制装置82以电子方式控制。
润滑油泵10还设有集成过压阀70，该集成过压阀70是典型的止回阀。过压阀入口74流体连接至泵输送导管71，并由此充有泵输送压力PD。过压阀出口76通过过压出口导管72流体连接至泵排放端口20”。
当发动机12在静止后起动时，液体润滑油14’从润滑油箱14通过泵吸入口20被吸入泵送室26，在泵送室26中，润滑油被泵送隔室泵送至输送室23。若润滑油是冷的并且具有相对较高粘度，则输送室23中的润滑油的输送压力PD可能较高。只要没有润滑油到达该处，液压控制阀50就不能正常工作。在泵装置的这种构造中，控制环34处于如图1至图3所示的最大偏心位置，使得输送压力PD可高于预定的最大压力限值PL。如果是这种情况，集成过压阀70通过泵排放端口20”使润滑油输送导管与大气压力PA连通，直到输送压力PD低于最大压力限值PL。当液压控制阀50正常工作时，过压阀70通常不再打开。但是，过压阀70总是避免输送压力PD超过最大压力限值PL，从而可靠地避免转子叶片36损坏。
如图4所示的第二实施例的装置10’与第一实施例的装置类似。但是控制室42通过电比例压力控制阀150充压。控制阀150由控制阀控制装置152根据多个参数进行电气控制，例如润滑油通道压力、润滑油温度等。
10 可变机械润滑油泵
12 内燃机
14 润滑油箱
14’ 润滑油
20 泵吸入口
20’ 泵排放端口
20” 泵排放端口
21 泵送室出口
22 (泵)润滑油输送端口
23 输送室
24 (泵)通道压力端口
26 泵送室
30 泵送单元
30’ 泵送单元壳体
32 泵转子
34 控制环
36 可滑动的转子叶片
38 弹簧室
40 控制环预加载弹簧
42 液压控制室
44 控制室活塞
50 液压控制阀
52 阀门开关端口
54 阀入口
56 阀出口
58 阀门控制端口
60 阀柱塞
61 第二主动柱塞表面
62 第一主动柱塞表面
64 阀体
69 阀门预加载弹簧
70 集成过压阀
71 润滑油输送导管
72 过压出口导管
74 过压阀入口
76 过压阀出口
80 液压设定压力开关
82 电子设定压力控制装置
150 电动压力控制阀
152 控制阀控制装置

Claims (4)

1.一种用于为内燃机(12)提供加压润滑油的汽车可变机械润滑油泵(10)，包括：
用于流体连接至发动机(12)的润滑油输送端口(22)，
具有在可移位控制环(34)中旋转的多个可滑动的叶片(36)的泵转子(32)，该可移位控制环(34)设置为可在最大偏心位置与最小偏心位置之间移位，
用于将控制环(34)推至最大偏心位置的控制环预加载弹簧(40)，
用于将控制环(34)推至最小偏心位置的单个液压控制室(42)，
用于流体连接至发动机(12)的通道压力端口(24)，液压控制室(42)从该通道压力端口(24)充有通道压力(PG)，用于通过控制室(42)中的控制室压力(PC)控制发动机(12)的远程通道压力(PG)，以及
与润滑油输送端口(22)流体连通的集成过压阀(70)，若加压润滑油的压力超过最大压力限值(PL)，则该过压阀(70)打开，
所述汽车可变机械润滑油泵(10)还包括直接调节控制室压力(PC)的液压控制阀(50)，其中该控制阀(50)的阀入口(54)经由通道压力端口(24)直接充有发动机(12)的远程通道压力(PG)，
其中，所述液压控制阀(50)设有柱塞(60)，该柱塞(60)包括带有阀门预加载弹簧(69)的阀体(64)，以及充有通道压力端口(24)的通道压力(PG)的第一主动柱塞表面(62)，
其中，所述控制阀柱塞(60)包括第二主动柱塞表面(61)，该第二主动柱塞表面通过电致动液压设定压力开关(80)充有通道压力端口(24)的通道压力。
2.如权利要求1所述的汽车可变机械润滑油泵(10)，其中，所述过压阀(70)在泵送室(23)的泵送室出口(21)的下游和泵(10)的润滑油输送端口(22)的上游是流体有效的。
3.如权利要求1或2所述的汽车可变机械润滑油泵(10)，其中，所述过压阀(70)是止回阀。
4.如权利要求1或2所述的汽车可变机械润滑油泵(10)，其中，所述过压阀(70)的下游端直接流体连接至大气压泵排放端口(20”)。
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