CN203175642U - 发动机润滑系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种发动机润滑系统。该发动机润滑系统包括容纳润滑油的油盘、具有包括浸没在润滑油中的入口的收集管的油泵和包括邻近收集管的入口连接至油盘的流体密封热管的热管组件。通过本实用新型的技术方案，能够降低进入收集管的机油的温度，从而降低机油降解和发动机过热的可能性。

Description

发动机润滑系统

技术领域

本实用新型总的来说汽车发动机领域，更具体地，涉及发动机中使用的发动机润滑系统。

背景技术

发动机使用润滑系统来润滑可动部件、改善密封、抑制腐蚀并冷却发动机中的多个构件。然而，润滑系统中的机油会过热而导致机油粘度下降以及发动机温度升高。因此，可能会劣化发动机操作。

因此，已经开发出发动机冷却系统来冷却润滑系统以及发动机中的气缸体和/或气缸盖。具体地，在发动机中使用液-液机油冷却器来降低机油温度以及发动机中的燃烧室的温度。在一些发动机中，为了移除发动机和机油中的热量，以串行方式引导发动机冷却液通过发动机并随后通过润滑系统中的液-液热交换器(或者以相反方向流动)，然后冷却液被引导至散热器，在此将热量传送至周围环境。还可以使用并行布置方式，其中，发动机冷却液被并行引导通过润滑系统，然后到发动机，然后到散热器。

然而，本发明人已经认识到前述类型的冷却系统的若干缺点。当发动机冷却液被以串行方式引导通过发动机和润滑系统时，不能获得期望的发动机冷却量和/或机油冷却量。此外，当发动机冷却液以并行方式引导通过发动机和机油时，增加来散热器的尺寸，从而增加发动机的尺寸和成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够实现期望的发动机冷却量和/或机油冷却量的发动机润滑系统。

由此，在一种方法中提供了一种发动机润滑系统，其中，该系统包括容纳润滑油的油盘、具有包括浸没在润滑油中的入口的收集管的油泵以及包括邻近收集管的入口连接至油盘的流体密封的热管的热管组件。

优选地，热管组件位于油盘的排气侧。

优选地，热管组件包括具有封装芯吸材料和蒸气腔的外壳的热管。

更优选地，外壳被流体密封。

更优选地，热管的一端位于油盘中的挡油盘的下方。

更优选地，热管在垂直方向上延伸。

优选地，热管浸没在润滑油中。

优选地，热管穿过油盘的侧壁延伸。

优选地，热管道的一端邻近油盘的底面。

优选地，热管包括位于油盘外部的低温端和位于油盘内并浸没在润滑油中的高温端。

优选地，热管组件包括连接至低温端的冷却板。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种发动机润滑系统，包括：容纳润滑油的油盘；具有收集管的油泵，收集管包括浸没在润滑油中的入口；以及包括连接至油盘的多个流体密封热管的热管组件，每个热管均具有位于油盘外壳中的高温端和位于油盘外部的低温端，高温端邻近收集管的入口并浸没在润滑油中。

优选地，热管基本相互平行。

优选地，热管组件还包括连接至多个热管的多个冷却板。

优选地，该发动机润滑系统还包括垂直位于高温端上方的挡油盘。

优选地，多个热管中的每一个均包括横向对齐的区域和垂直对齐并正交于横向对齐区域的第二区域。

优选地，热管穿过油盘的侧壁延伸。

根据本实用新型的又一方面，提供了一种发动机润滑系统，包括：容纳润滑油的油盘；具有收集管的油泵，收集管包括浸没在润滑油中的入口；包括连接至油盘的多个流体密封热管的热管组件，每个热管均具有位于油盘外壳中的高温端和位于油盘外部的低温端，高温端邻近收集管的入口并浸没在润滑油中；以及垂直位于高温端上方的挡油盘。

通过这种方式，可以通过被动热管从油盘中的机油中移除热量，除热对准最需要移除热量的位置。因此，可以降低进入收集管的机油的温度，从而降低机油降解和发动机过热的可能性。

通过单独参照具体实施方式或者结合附图参照具体实施方式，本实用新型的上述优势和其他优势以及特征将会变得显而易见。

应当理解，提供上面的综述是为了以简化的形式引入将在下面的详细说明书中进一步描述的概念的集合。这并不意味着识别要求保护主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求来唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了发动机的示意图；

图2示出了包括发动机润滑系统的车辆的示意图；

图3示出了按比例绘制的图1所示发动机润滑系统中的油盘和热管组件的视图；

图4示出了同样按比例绘制的图2所示发动机润滑系统的一部分的另一视图；以及

图5示出了发动机润滑系统的操作方法。

具体实施方式

本文描述了具有连接至油盘的热管组件的发动机润滑系统。热管组件包括具有高温端和低温端的流体密封热管，高温端邻近油泵收集管的入口位于油盘外壳中，低温端垂直位于高温端上方并位于油盘外壳的外部。通过这种方式，油盘可配备有单独的被动冷却系统。

参照图1，通过电子发动机控制器12控制包括多个气缸的内燃机10，在图1中示出了其中一个气缸。发动机10包括燃烧室30和气缸壁32，活塞36位于其中并与曲轴40连接。燃烧室30被示为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连接。每个进气门和排气门均可通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。可选或附加地，一个或多个进气门和排气门可通过机电控制的阀线圈和电枢组件进行操作。进气凸轮51的位置可通过进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可通过排气凸轮传感器57确定。

所示燃料喷射器66被定位为将燃料直接喷入燃烧室30，这对于本领域技术人员来说已知为直接喷射。可选或附加地，燃料可以喷射到进气口，这对于本领域技术人员来说已知为进气口喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的FPW信号的脉宽成比例地输送液态燃料。通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)将燃料输送至燃料喷射器66。响应于控制器12从驱动器68向燃料喷射器66提供工作电流。此外，进气歧管44被示出与可选电子节流阀62连通，该节流阀62调整节流板64的位置以控制来自进气增压室46的气流。在其他实例中，发动机10可包括涡轮增压器，其具有位于进气系统中的压缩机和位于排气系统中的涡轮机。涡轮机可经由轴连接至压缩机。可以使用高压双级燃油系统在喷射器66处产生较高燃油压力。

响应于控制器12，无分电器点火系统88经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。宽域排气氧(UEGO)传感器126被示出连接至催化转换器70上游的排气歧管48。可选地，两状态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。

在一个实例中，转换器70可包括多个催化剂砖。在另一个实例中，可以使用多个排放控制装置，每一个均具有多个砖。在一个实例中，转换器70可以是三元型催化剂。

控制器12在图1中被示为常规的微型计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110和常规数据总线。控制器12被示出接收来自与发动机10连接的传感器的多种信号，除之前所讨论的那些信号之外，还包括：来自与冷却套管114连接的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)、连接至加速踏板130用于感测由脚132调节的加速器位置的位置传感器134的信号、用于确定尾气(未示出)点火的爆燃传感器的信号、来自与进气歧管44连接的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值、来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器的信号、来自传感器120(例如，热丝式空气流量计)的进入发动机的气团的测量值以及来自传感器58的节流阀位置的测量值。还可以感测(未示出传感器)大气压力用于控制器12的处理。在本说明书的优选方面中，曲轴每转一周，发动机位置传感器118就产生预定数量的等间隔脉冲，由此来确定发动机转速(RPM)。

在一些实施例中，发动机可连接至混合动力汽车中的电动机/电池系统。混合动力汽车可以具有并联结构、串联结构或者它们的变型或组合。此外，在一些实施例中，还可以使用其他发动机结构，例如柴油发动机。

在运行期间，发动机10内的每个气缸通常都经过四冲程循环，该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气门54关闭而进气门52开启。空气经由进气歧管44进入燃烧室30，然后活塞36移动至气缸的底部以增加燃烧室30内的容积。本领域技术人员通常将活塞36靠近气缸的底部并处于冲程结束的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54均关闭。活塞36向气缸盖移动以压缩燃烧室30中的空气。本领域技术人员通常将活塞36处于该冲程结束和靠近气缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点称为上止点(TDC)。在以下称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在以下称为点火的过程中，喷射的燃料通过诸如火花塞92的已知点火方法点火，从而引起燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回至BDC。曲轴40使活塞的移动转变为旋转轴的旋转扭矩。最终，在排气冲程期间，排气门54打开以向排气歧管48释放燃烧过的空气-燃料混合物并且活塞返回TDC。注意，上文所述仅仅作为一个实例，可以改变进气门和排气门的开启和/或关闭正时，诸如提供正气门重叠或负气门重叠、进气门延时关闭或者各种其他实例。

图2示出了包括发动机10的车辆200。发动机润滑系统202被设置在车辆200中。发动机润滑系统202包括油盘204，其被配置成在发动机操作期间从发动机10接收机油或其他合适的润滑油。箭头205表示机油从发动机10到油盘204的转移。油盘204被示出与发动机10间隔开，然而，应当理解，油盘204可以直接连接至发动机10底侧的油盘接合面。油泵206也包括在发动机润滑系统202中。油泵206被示出位于油盘204中，然而，在其他实例中，油泵206可位于油盘204的外部。油泵206包括收集管208，其具有位于油盘204中的入口210。入口210浸没在机油212或其他合适的润滑油中。至少一个油管(由箭头214表示)可以将油泵206流体连接至发动机10。通过这种方式，可以通过油泵206将机油供给发动机10。油管214包括在发动机润滑系统202中。油管214被配置成向发动机10中的构件提供机油，诸如图1所示的活塞36、图1所示的曲轴40等。

热管组件250也可以包括在发动机润滑系统202中。热管组件250可连接至油盘204并被配置成向封装在油盘204中的机油提供被动冷却。对热管组件250的详细说明将在图3和图4中示出并在本文中进行更为详细的描述。

热管组件250包括至少一个热管252。应当理解，热管252可包括在多个热管中。热管252被配置成将热量从机油传送至周围环境。通过这种方式，可以降低油盘204中的机油温度。因此，可以降低在发动机操作期间机油增加至非理想温度之上的可能性。

290示出了热管252的放大图。热管252包括封装芯吸材料294的外壳292。具体地，芯吸材料294可以连接至外壳292。芯吸材料294可以沿热管252的整个长度延伸。工作流体可以封装在外壳292内。热管252中工作流体可包括水、氨、乙醇和/或其他合适的流体。工作流体的类型可以基于热管252的期望工作温度范围选择。可以改变热管252的其他特性以调节工作温度范围，诸如热管的尺寸的厚度和/或几何结构和/或用于构造热管的材料(例如，外壳材料和芯吸材料)类型。芯吸材料294被配置成将工作流体以液体形式从热管252的第一端254抽吸至热管的第二端256。第一端254可称作低温端而第二端256可称作高温端。芯吸材料294可限定蒸气腔296的边界。蒸气腔296可以从第一端254延伸至第二端256。通过从机油212向热管252的工作流体的热传递，可以在热管252的第二端256中或者在热管252浸没在机油212中的区域中生成蒸气。随后，在第二端256中生成的蒸气可以通过蒸气腔296流向热管252的第一端254。在热管252的第一端254处或在热管252处于油盘204外部的区域中，蒸气腔296中的蒸气可通过从外壳292向外部环境的热传递来液化。然后，液化的蒸气可通过芯吸材料294回流至第二端256。通过这种方式，热量可以经由热管252从油盘212被动地传递至外部环境。

外壳292可包括铜、镍-铜合金和/或钛。芯吸材料294可包括筛网、轴向槽、烧结金属粉末、烧结金属粉末槽和/或烧结板。热管252经由安装构件253连接至油盘204。然而，还可以想到其他合适的安装技术。

热管252延伸穿过油盘204的壁270。壁270可位于发动机10的横向侧。具体地，在一些实例中，壁270可位于发动机10的排气侧271。发动机10的排气侧271可包括与发动机中的排气门流体连通的排气歧管。在该实例中，发动机10的另一侧面可称作发动机的进气侧273。应当理解，在其他实例中，发动机10中的气缸可具有不同结构，因此排气侧271和进气侧273可以为横向侧。第一端254位于油盘204外部而第二端256位于油盘204中并浸没在机油212中。具体地，无论发动机是否执行燃烧，第二端256均可以浸没在机油中。第一端254垂直位于第二端256上方。提供垂直轴线280用作参考。然而，应当理解，还可以想到其他油盘定向。

热管252为流体密封。即，封装在热管252内的气体和/或液体不会流入周围环境中。多个冷却板258或散热片可以连接至热管处于油盘204外部的区域。冷却板258可以间隔开以使空气能够在冷却板之间流动，从而增加从冷却板传递至周围空气的热量。在一些实例中，被配置成引导冷却板258处的气流的一个或多个风扇255(诸如电风扇)可以包括在车辆200中。风扇255可以增加冷却板周围和冷却板之间的空气循环，以增加从冷却板至周围空气的热传递。箭头257表示从风扇255至冷却板258的空气流动。冷却板258被定位为邻近热管252的第一端254或位于第一端处，其中，冷却板在第一端254处与热管的外壁连接。冷却板258被配置成从热管252向周围环境传递热量。此外，热管252包括区域259，其基本垂直于热管252位于油盘204中的区域266。区域259在垂直方向上延伸。然而，在其他实例中还可以使用其他热管几何结构。

发动机润滑系统202还可以包括位于油盘204中的挡油盘260，其邻近并略高于收集管208的入口210。热管252的第二端256垂直位于挡油盘260下方。在一个实例中，挡油盘260与收集管208邻近。挡油盘260被配置成在车辆运行期间将机油212保持在入口210附近。挡油盘260经由连接设备(诸如螺栓、螺钉等)262连接至油盘204。

热管252的区域266(尤其是第二端256)垂直位于挡油盘260下方。此外，第二端256垂直位于入口210下方并在入口210附近邻近收集管208。此外，第二端256邻近油盘204的底面261。因此，没有构件位于第二端256和底面261之间。此外，在一个实施例中，除可能存在的发动机机油外，热管252的外壁和入口210之间没有其它构件。区域266被示出横向定位。提供横向轴线275用作参考。然而，还可以想到其他热管布置方式。当热管252位于挡油盘260下方时，热管252在车辆运行期间可能浸在机油中更长时间。因此，更多的热量可以从机油212传递至热管252。

图3示出了示例性发动机10的视图。油盘204可以连接至包括在发动机10中的气缸体。气缸体可以连接至气缸盖，这样形成图1所示的燃烧室30。油盘204垂直位于气缸体下方。通过这种方式，可以利用重力在油盘204中收集机油。发动机10包括前侧300，其包括前发动机罩302。发动机10还包括底侧306、第一横向侧308、第二横向侧310和后侧312。后侧312可连接至车辆200中的变速器。

图中还示出了机油滤清器314。机油滤清器314邻近热管组件250，滤清器的外壁邻近冷却板258的边缘安置。然而，还可以想到其他定位。该图还示出了热管252。如前所述，热管组件250可以包括另外的热管316。在所述实例中，热管252和热管316形状、材料和尺寸基本相同。因此，热管316和热管252相对于彼此基本平行。然而，在其他实例中，热管的形状、材料和/或尺寸可以在各个热管之间有所不同。

图3还示出了安装构件253。安装构件253连接至油盘204的外表面。安装构件253被配置成容纳热管252和热管316并使这些热管相对于油盘204固定在相对位置上。

图3还示出了冷却板258。如图所示，冷却板258在图2所示热管252的第一端254附近安置。如图所示，冷却板258被定位为邻近带驱动构件317，诸如空调压缩机、动力转向泵、交流发电机等。冷却板258将热量从热管传递至发动机10周围的环境空气。通过这种方式，热量会消散在周围环境中。通过增加表面面积，冷却板258能够使得更多的热量从机油传递至外部环境。通过这种方式，可以改善发动机操作。在所述实例中，冷却板258水平对齐。然而，在其他实例中，冷却板258可具有替代的方向。提供横向轴线和垂直轴线用作参考。冷却板258可包括诸如铝、钢等的金属。

图4示出了图3所示油盘204和热管组件250的视图。油盘204包括气缸体接合面400，其被配置成连接至图2所示气缸体。气缸体接合面400包括被配置成容纳用于将油盘204连接至包括在图3所示发动机10中的气缸体的连接设备的开口402。油盘包括限定油盘外壳412的边界的底侧404、前侧406、后侧408和两个横向侧410。前侧406包括前发动机罩接合面411，其被配置成连接至图3所示前发动机罩302。应当理解，油盘外壳412可以在图1和图2所示发动机10的操作期间容纳机油。图4中还示出了挡油盘260。图4中还示出了热管252和热管316。热管(252和316)延伸穿过油盘204的侧壁414。

图5示出了操作发动机润滑系统的方法500。方法500可以通过上面参照图2至图4描述的发动机润滑系统来执行，或者可以通过另一种合适的发动机润滑系统来执行。

在步骤502中，该方法包括将热量从油盘外壳中的机油传递至热管的第一端，热管的第一端浸没在机油中。热管的第一端可垂直位于油盘外壳中的挡油盘的下方和/或临近油泵的收集管的入口。

在步骤504中，该方法包括使蒸气通过沿热管长度延伸的蒸气腔从第一端流动至第二端，第二端垂直位于第一端的上方并位于油盘外壳的外部。

在步骤506中，该方法包括将热量从第二端传递至周围环境，在步骤508中，该方法包括使液体通过横贯热管的芯吸材料从第二端流动至第一端。

在此总结说明。本领域技术人员在阅读说明之后会想到很多替代和改型而不偏离本说明的主旨和范围。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料装置运行的单气缸、I2、I3、I4、I5、V6、V8、V10、V12和V16发动机能够使用本实用新型来获利。

Claims (10)

1.一种发动机润滑系统，其特征在于，所述发动机润滑系统包括：

容纳润滑油的油盘；

具有收集管的油泵，所述收集管包括浸没在所述润滑油中的入口；以及

包括邻近所述收集管的所述入口连接至所述油盘的流体密封的热管的热管组件。

2.根据权利要求1所述的发动机润滑系统，其特征在于，所述热管组件位于所述油盘的排气侧。

3.根据权利要求1所述的发动机润滑系统，其特征在于，所述热管组件包括具有封装芯吸材料和蒸气腔的外壳的热管。

4.根据权利要求3所述的发动机润滑系统，其特征在于中，所述外壳被流体密封。

5.根据权利要求3所述的发动机润滑系统，其特征在于，所述热管的一端位于所述油盘中的挡油盘的下方。

6.根据权利要求3所述的发动机润滑系统，其特征在于，所述热管在垂直方向上延伸。

7.根据权利要求1所述的发动机润滑系统，其特征在于，所述热管浸没在所述润滑油中。

8.根据权利要求1所述的发动机润滑系统，其特征在于，所述热管穿过所述油盘的侧壁延伸。

9.根据权利要求1所述的发动机润滑系统，其特征在于，所述热管的一端邻近所述油盘的底面。

10.根据权利要求1所述的发动机润滑系统，其特征在于，所述热管包括位于所述油盘外部的低温端和位于所述油盘内并浸没在所述润滑油中的高温端。

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