DE60303061T2

DE60303061T2 - Motor-Schmiersystem und ein Verfahren zur Betätigung desselben

Info

Publication number: DE60303061T2
Application number: DE60303061T
Authority: DE
Inventors: David Thomas Great Barr Black; David John Williams
Original assignee: Dana Automotive Ltd
Current assignee: Pierburg Pump Technology UK Ltd
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: US6941922B2; EP1362994A3; GB2388634A; GB0211110D0; EP1362994B1; DE60303061D1; US20030230274A1; JP2003336513A; ATE315168T1; EP1362994A2

Description

Diese Erfindung betrifft ein Motor-Schmiersystem und ein Verfahren zum Betätigen eines solchen Systems.
Herkömmlich enthalten Motor-Schmiersysteme eine mechanisch angetriebene Schmierölpumpe, deren Ausgabe nur von der Motorgeschwindigkeit abhängt. In eingeschwungenen Zuständen und bei niedrigeren Motorgeschwindigkeiten arbeiten solche mechanischen Pumpen gut und effizient. Jedoch neigen solche mechanischen Pumpen bei höheren Motorgeschwindigkeiten dazu, ein Schmiermittel im Übermaß von demjenigen zu pumpen, was zur Schmierung erforderlich ist, was sie ineffizient macht, und in nicht eingeschwungenen Zuständen, wie beispielsweise dann, wenn der Motor unter einer starken Belastung bei niedriger Geschwindigkeit arbeitet, ist es möglich, dass eine adäquate Schmierung nicht zur Verfügung gestellt werden wird.
Demgemäß ist es früher vorgeschlagen worden, eine elektrisch angetriebene Schmierölpumpe zu verwenden, deren Ausgabe intelligent verändert werden kann, um zu Motorbetriebszuständen zu passen. Jedoch überwindet ein unmittelbares Ersetzen der herkömmlichen mechanisch angetriebenen Pumpe durch eine elektrisch angetriebene Pumpe nur einige der Nachteile beim Verwenden von herkömmlichen mechanisch angetriebenen Pumpen.
Aus der DE 3929078A ist es bekannt, ein Motor-Schmiersystem mit einer elektrisch angetriebenen Hilfs-Schmierölpumpe zusätzlich zu einer herkömmlichen mechanisch angetriebenen Haupt-Schmierölpumpe zur Verfügung zu stellen, wobei die Hilfspumpe vor einem Starten des Motors betätigt wird, um Schmiermittel entlang einer Haupt-Schmiermittelzufuhrleitung zu Schmierungsstellen im Motor zu pumpen. Die Hauptpumpe pumpt dann, wenn sie betätigt wird, Schmiermittel zu denselben Schmiermittelstellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung stellen wir ein Schmiersystem für einen Motor zur Verfügung, das folgendes enthält: eine Ölwanne für Schmiermittel, eine Hauptpumpe, die zum Pumpen von Schmiermittel zu ersten Schmierpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, und eine Hilfs-Schmierölpumpe, die zum Pumpen von Schmiermittel zu zweiten Schmierpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, und wobei die Hilfspumpe eine elektrisch angetriebene Pumpe ist, die durch eine Systemsteuerung gesteuert wird, wobei die Ausgabe der Hilfspumpe gemäß Motorbetriebszuständen gesteuert wird, wobei die Hauptpumpe im Einsatz Schmiermittel zu den ersten Schmierpositionen innerhalb des Motors entlang einer Haupt-Schmiermittelzufuhrleitung pumpt, und wobei die Hilfspumpe dann, wenn sie betrieben wird, Schmiermittel zu den zweiten Schmierpositionen innerhalb des Motors entlang einer Hilfs-Zufuhrleitung pumpt, und wobei die Haupt- und die Hilfs-Zufuhrleitung über einen Kommunikationsdurchgang verbunden sind, der ein schließbares Kommunikationsventil enthält, wobei das Kommunikationsventil dann, wenn es geschlossen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfs-Zufuhrleitung zu den ersten Schmierpositionen verhindert, und dann, wenn es offen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfs-Zufuhrleitung zu den ersten Schmierpositionen zulässt.
Somit können durch Vorsehen einer Hilfspumpe mit einer variablen Ausgabe verschiedene Vorteile realisiert werden. Darüber hinaus kann vor einem Starten des Motors das Kommunikationsventil geöffnet werden, so dass die Hilfspumpe betrieben werden kann, um Schmiermittel über den Kommunikationsdurchgang zu den Haupt-Laufgang zu pumpen, um die durch den Haupt-Laufgang versorgten Schmierpositionen vor einem Starten des Motors vorzubereiten.
Die Größe der Hauptpumpe kann im Vergleich mit einem ähnlichen System mit ähnlichen Betriebsraten reduziert werden, weil die Hauptpumpe nicht dazu fähig sein muss, die maximal mögliche Anforderung für alle Motorgeschwindigkeiten zu erfüllen, da irgendeine Unzulänglichkeit durch die Hilfspumpe ausgeglichen werden kann.
Somit kann die Hauptpumpe eine lineare Ausgabe relativ zu der Motorgeschwindigkeit wenigstens während normaler ausgewählter Motorbetriebszustände haben.
Vorzugsweise wird die Hauptpumpe von einem Ausgabeelement des Motors, wie beispielsweise der Motor-Ausgangswelle oder -Kurbelwelle, mechanisch angetrieben.
In der Haupt-Schmiermittelzufuhrleitung kann ein Haupt-Schmiermittelkonditionierapparat vorgesehen sein, der wenigstens eines von einem Schmiermittelfilter und einem Schmiermittelkühler enthalten kann, während in der Hilfs-Zufuhrleitung ein Hilfs-Schmiermittelkonditionierapparat vorgesehen sein kann.
Es kann einen Haupt-Schmiermitteleinlass zu der Hauptpumpe und einen Hilfseinlass zu der Hilfspumpe und einen Durchgang, der die Haupt-Zufuhrleitung und den Hilfseinlass verbindet, mit einem isolierenden Ventil in dem verbindenden Durchgang geben. Bei einer Position kann das Isolierventil den Hilfspumpeneinlass von der Haupt-Zufuhrleitung isolieren, und bei einer anderen Position kann es eine Kommunikation zwischen der Haupt-Zufuhrleitung und dem Hilfspumpeneinlass zur Verfügung stellen, so dass Schmiermittel durch die Hauptpumpe in die Hilfs-Zufuhrleitung hinter der Hilfspumpe gepumpt werden kann.
Obwohl irgendein geeignetes Isolierventil verwendet werden kann, kann das Isolierventil ein 90°-Zweipositions-Kugelhahn sein.
Der Motor kann von der Art sein, die einen Haupt-Schmiermittellaufgang enthält, von welchem Schmiermittel zu den ersten Schmierpositionen läuft, um Lager der Motor-Kurbelwelle zu schmieren, und einen Anfangs-Laufgang, von welchem Schmiermittel zu den zweiten Schmierpositionen läuft, um Motorventilbetriebsvorrichtungen zu schmieren und, in einigen Fällen, zu betätigen.
Bei einigen Motoren kann es einen sekundären Schmierlaufgang geben, von welchem Schmiermittel zu Schmierpositionen läuft, um die Unterseiten von Kolben des Motors zu schmieren und zu kühlen. In diesem Fall kann ein Steuerventil vorgesehen sein, das durch die Schmiersystemsteuerung selektiv betätigt wird, um zuzulassen, dass Schmiermittel bei ausgewählten Betriebszuständen zu dem sekundären Laufgang fließt.
Die Ölwanne kann einen integrierten Einbau für wenigstens eine von der Haupt- und der Hilfspumpe enthalten, und einen integrierten Einbau für einen Schmiermittelkonditionierapparat, um eine Paketierung von diesen zu ermöglichen, und wenn es erwünscht ist, von anderen Komponenten, wie beispielsweise dem Isolierventil, wo es vorgesehen ist, für welches auch ein integrierter Einbau durch die Ölwanne vorgesehen sein kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung stellen wir ein Verfahren zum Betätigen eines Schmiersystems für einen Motor zur Verfügung, das folgendes enthält: eine Ölwanne für Schmiermittel, eine Hauptpumpe, die zum Pumpen von Schmiermittel zu ersten Schmierpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, und eine elektrisch angetriebene Hilfs-Schmierölpumpe, die zum Pumpen von Schmiermittel zu zweiten Schmierpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, und wobei die Haupt- und die Hilfs-Zufuhrleitung über einen Kommunikationsdurchgang verbunden sind, der ein schließbares Kommunikationsventil enthält, wobei das Kommunikationsventil dann, wenn es geschlossen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfs-Zufuhrleitung zu den ersten Schmierpositionen verhindert, und dann, wenn es offen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfs-Zufuhrleitung zu den ersten Schmierpositionen zulässt, wobei das Verfahren für ausgewählte Motorbetriebszustände ein Betätigen der Hauptpumpe, während die Hilfspumpe nicht in Betrieb ist, oder ein Betätigen zum Liefern einer Ausgabe niedrigen Pegels und für alternative Motorbetriebszustände ein Betätigen der Hilfspumpe oder ein Betätigen der Hilfspumpe zum Liefern einer höheren Pumpenausgabe enthält.
Das Verfahren kann ein Betätigen der Hauptpumpe enthalten, während die Hilfspumpe nicht in Betrieb ist oder in Betrieb ist, um eine Ausgabe niedrigen Pegels für Motorgeschwindigkeiten zu liefern, die niedriger als eine vorbestimmte Motorgeschwindigkeit sind, und ein Betätigen der Hauptpumpe und ein Betätigen oder Erhöhen der Ausgabe der Hilfspumpe für Motorgeschwindigkeiten, die höher als eine vorbestimmte Motorgeschwindigkeit sind, oder alternativ dazu kann das Verfahren ein Betätigen der Hauptpumpe enthalten, während die Hilfspumpe nicht in Betrieb ist oder arbeitet, um eine Ausgabe niedrigen Pegels zu liefern, und daraufhin, dass ein zusätzlicher Schmiermitteleinsatzdienst in Betrieb gebracht wird, ein Fortsetzen damit, die Hauptpumpe zu betätigen und die Ausgabe der Hilfspumpe zu betätigen oder zu erhöhen.
Wo der Motor von der Art ist, die einen Haupt-Schmiermittellaufgang enthält, von welchem Schmiermittel zu den ersten Schmierpositionen läuft, um Lager der Motor-Kurbelwelle zu schmieren, und einen Anfangs-Laufgang, von welchem Schmiermittel zu den zweiten Schmierpositionen läuft, um Motorventilbetriebsvorrichtungen zu schmieren und in einigen Fällen zu betätigen, und einen sekundären Schmieröl-Laufgang, von welchem Schmiermittel zu Schmierpositionen läuft, um die Unterseiten von Kolben des Motors zu schmieren und zu kühlen, wobei es ein Steuerventil gibt, das durch die Schmiersystemsteuerung selektiv betrieben wird, um zuzulassen, dass Schmiermittel bei ausgewählten Betriebszuständen zu dem sekundären Laufgang fließt, kann das Verfahren ein Betätigen des Steuerventils enthalten, um zuzulassen, dass durch die Hauptpumpe gepumptes Schmiermittel zu dem sekundären Laufgang fließt, und bei alternativen ausgewählten Motorbetriebszuständen ein Betätigen des Steuerventils, um zuzulassen, dass durch die Hilfspumpe gepumptes Schmiermittel zu dem sekundären Laufgang fließt.
Wo der Motor einen Haupt-Schmiermittellaufgang enthält, von welchem Schmiermittel zu den ersten Schmierpositionen läuft, um Lager der Motor-Kurbelwelle zu schmieren, und einen Anfangs-Laufgang, von welchem Schmiermittel zu den zweiten Schmierpositionen läuft, um Motorventilbetriebsvorrichtungen zu schmieren, und, in einigen Fällen zu betätigen, einschließlich einer Vorrichtung für eine variable Ventilzeitgabe, kann das Verfahren ein Betätigen der Hauptpumpe enthalten, während die Hilfspumpe nicht in Betrieb ist oder arbeitet, um eine niedrige Ausgabe zu liefern, wenn die Vorrichtung für eine variable Ventilzeitgabe nicht in Betrieb ist, und dann, wenn die Vorrichtung für eine variable Ventilzeitgabe betätigt ist bzw. in Betrieb ist, ein Betätigen der Hauptpumpe und ein Betätigen der Hilfspumpe oder ein Erhöhen der Ausgabe der Hilfspumpe.
In jedem Fall kann das Verfahren vor einem Starten des Motors oder auf einen Hauptpumpenausfall hin ein Betätigen der Hilfspumpe enthalten, während das Kommunikationsventil geöffnet wird, um den Fluss von Schmiermittel von der Hilfs-Zufuhrleitung zu der Haupt-Zufuhrleitung zuzulassen, und, in einem normalen Motorbetrieb, ein Schließen des Kommunikationsventils, so dass der Haupt-Zufuhrleitung wenigstens primär von der Hauptpumpe Schmiermittel zugeführt wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung stellen wir ein Verfahren zum Betätigen eines Schmiersystems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in dem Fall zur Verfügung, dass die Hauptpumpe ausfällt, das die Schritte zum Betätigen der Hilfspumpe enthält, um einen maximalen Fluss von Schmiermittel zu den Schmierpositionen zu liefern.
Wenn es erwünscht ist, kann das Verfahren des dritten Aspekts der Erfindung ein Liefern einer Ausgabe für ein Motor-Managementsystem enthalten, um in einer Beschränkung einer Motorleistung auf unterhalb eines voreingestellten Pegels zu resultieren.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung stellen wir ein Verfahren zur Bestimmung des Zustands eines Blockierens eines Schmiermittelfilters zur Verfügung, zu welchem Schmiermittel von einer Pumpe zugeführt wird, und wobei das Filter in einer Schmiermittel-Zufuhrleitung vorgesehen ist, einschließlich der Schritte zum Erfassen des Schmiermitteldrucks in der Schmiermittel-Zufuhrleitung auf jeder Seite des Filters und zum Vergleichen der Drücke, und in dem Fall, dass die Druckdifferenz einen Schwellenwert übersteigt, zum Liefern eines Warnsignals.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung stellen wir ein Verfahren zum Betätigen eines Schmiersystems für einen Motor zur Verfügung, der eine Ölwanne für Schmiermittel, eine Hauptpumpe, die zum Pumpen von Schmiermittel entlang einer Haupt-Zufuhrleitung zu ersten Schmierpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, und eine elektrisch angetriebene Hilfs-Schmierölpumpe, die zum Pumpen von Schmiermittel entlang einer Hilfs-Zufuhrleitung zu zweiten Schmierpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, enthält, und wobei die Haupt- und die Hilfs-Zufuhrleitung über einen Kommunikationsdurchgang verbunden sind, der ein schließbares Kommunikationsventil enthält, wobei das Kommunikationsventil dann, wenn es geschlossen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfs-Zufuhrleitung zu den ersten Schmierpositionen verhindert, und dann, wenn es offen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfs-Zufuhrleitung zu den ersten Schmierpositionen zulässt, wobei das Verfahren vor einem Starten des Motors oder auf einen Ausfall der Hauptpumpe hin ein Betätigen der Hilfspumpe enthält, während das Kommunikationsventil geöffnet wird, um den Fluss von Schmiermittel von der Hilfs-Zufuhrleitung zu der Haupt-Zufuhrleitung zuzulassen, und, in einem normalen Motorbetrieb, ein Schließen des Kommunikationsventils, so dass der Haupt-Zufuhrleitung wenigstens primär von der Hauptpumpe Schmiermittel zugeführt wird.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung stellen wir einen Motor mit einem Schmiersystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zur Verfügung.
Nun wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben werden, welche ein illustratives Diagramm eines Schmiersystems gemäß der Erfindung ist.
Nimmt man Bezug auf die Zeichnung, ist dort ein Schmiersystem 10 für einen Motor gezeigt. Das System 10 enthält eine Ölwanne 11 für Schmiermittel und eine Hauptpumpe 12 zum Pumpen von Schmiermittel von der Ölwanne 11 zu Schmierpositionen im Motor.
Die Hauptpumpe 12 ist bei diesem Beispiel eine Pumpe mit einer linearen Ausgabe relativ zu einer Motorgeschwindigkeit wenigstens über einem Betriebsbereich normaler Motorgeschwindigkeit, und obwohl die Hauptpumpe 12 elekt risch angetrieben werden kann, wird die Pumpe 12 vorzugsweise von einem Ausgabeelement (z.B. einer Kurbelwelle) des Motors mechanisch angetrieben.
Die Hauptpumpe 12 enthält eine Umgehung 14, so dass irgendwelches übermäßiges Schmiermittel, für welches die Pumpe 12 zum Pumpen beschränkt ist, wie z.B. bei einer höheren Motorgeschwindigkeit, und zwar aufgrund dessen, dass sie mit dem Ausgabeelement des Motors mechanisch gekoppelt ist, zu der Ölwanne 11 zurückgebracht werden kann und somit nicht zur Schmierung verwendet wird. Eine Verwendung der Umgehung 14 auf diese Weise stellt eine Ineffizienz eines Betriebs dar. Eine mechanisch angetriebene Pumpe in einer herkömmlichen Anordnung muss dazu fähig sein, genügend Schmiermittel bei jeder Motorgeschwindigkeit zu pumpen, um die maximale Forderung für Schmiermittel zu erfüllen, aber das Pumpen von übermäßigem Schmiermittel erhöht unnötigerweise einen Motor-Kraftstoffverbrauch.
Gemäß der Erfindung kann die Hauptpumpe 12 von einer kleineren Kapazität sein, als es für ein herkömmliches Schmiersystem mit denselben Betriebsdaten erforderlich wäre, weil eine Hilfspumpe 17, die elektrisch angetrieben wird und somit zu einer variablen Ausgabe fähig ist, vorgesehen ist, um für wenigstens eine gewisse Schmierung zu sorgen, wobei die Hilfspumpe 17 eine variable Ausgabe hat, wie es eine Anforderung erfordert. Irgendeine geeignete Art von elektrisch angetriebener Pumpe 17 kann vorgesehen sein, wie, nur beispielsweise, eine Rotorpumpe, eine Tellerradpumpe bzw. Hohlradpumpe bzw. eine Scheibenpumpe.
Die Hauptpumpe 12 pumpt Schmiermittel entlang einer Haupt-Zufuhrleitung 13 zu einem Schmiermittelkonditionierapparat 15, der bei diesem Beispiel ein Schmiermittelfilter 21 und einen Schmiermittelkühler 25 enthält, die in einer Linie angeordnet sind, aber bei einem anderen Beispiel können das Filter 21 und der Kühler 25 in einer Reihe vorgesehen sein.
Das gepumpte Schmiermittel von dem Schmiermittelkonditionierapparat 15 läuft dann zu einem Haupt-Schmierlaufgang 30 des Motors, von wo das Schmiermittel zuerst in Schmierpositionen läuft, um Lager und andere Komponenten einer Motor-Kurbelwelle und irgendeinen Turbolader oder eine andere Vorrichtung, die von den Motorabgasen angetrieben wird, zu schmieren. Das Schmiermittel läuft dann unter der Schwerkraft zurück zu der Ölwanne 11 zum weiteren Konditionieren und zur erneuten Zirkulation.
Die Hauptpumpe 12 zieht Schmiermittel von der Ölwanne 11 über einen Haupt-Schmiermitteleinlass I₁.
Von der Haupt-Schmiermittelzufuhrleitung 13 gibt eines einen Kommunikationsdurchgang P₁, in welchem ein Zweiwege-Steuerventil 40 vorgesehen ist. Bei einer Betriebsposition lässt das Steuerventil 40 zu, dass Schmiermittel entlang dem Durchgang P₁ zu einem zweiten Schmiermittellaufgang 32 fließt, von wo das Schmiermittel zu Schmierpositionen 33 an den Unterseiten von Kolben des Motors zum Zwecke eines Kühlens und eines Schmierens der Unterseiten der Kolben laufen kann. Das Steuerventil 40 wird durch eine Schmiersystemsteuerung 16 gesteuert.
Die Haupt-Zufuhrleitung 13 enthält auch einen weiteren Kommunikationsdurchgang P₂, der die Haupt-Zufuhrleitung 13 mit einer Hilfs-Zufuhrleitung 22 verbindet, wobei der Kommunikationsdurchgang P₂ ein Kommunikationsdurchgang P₂ ein Kommunikationsventil 23 enthält, das normalerweise geschlossen ist, das aber gesteuert werden kann, um durch die Steuerung 16 bei bestimmten Motorbetriebszuständen geöffnet zu werden, wie es nachfolgend beschrieben werden wird.
Die Hilfspumpe 17 wird auch durch die Steuerung 16 gesteuert, und die Hilfspumpe 17 zieht dann, wenn sie in Betrieb ist, Schmiermittel von der Ölwanne 11 entlang einem Hilfseinlass I₂. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann anstelle der Haupt- und der Hilfs-Pumpe 12, 17 mit separaten Einlässen I₁, I₂ ein kombinierter Einlass vorgesehen sein.
Die Hilfspumpe 17 pumpt Schmiermittel entlang einer Hilfs-Schmiermittelzufuhrleitung 22, in welcher ein weiteres Filter 24 vorgesehen sein kann.
Die Haupt-Zufuhrleitung 13 und die Hilfs-Zufuhrleitung 22 kombinieren sich, um einen gemeinsamen Zufuhrpfad 26 zu einem Anfangs-Schmierlaufgang 35 mit zweiten Schmierpositionen zur Verfügung zu stellen, wie es beispielsweise bei 36 gezeigt ist, um die Motor-Nockenwelle (wo sie vorgesehen ist) zu schmieren; und bei 37, um einen Hydraulikdruck und eine Schmierung für Hydraulikventileinstellschrauben zur Verfügung zu stellen; und bei 38, um eine Schmierung für einen Mechanismus für eine variable Ventilzeitgabe (VVT) (und in einigen Fällen einen Hydraulikdruck zum Betätigen von diesem) zur Verfügung zu stellen.
Bei einem weiteren Beispiel, bei welchem der Motor ein nockenloser Motor ist, kann der Anfangs-Laufgang 35 zweite Schmierpositionen zum Schmieren von magnetbetriebenen Ventilen oder ähnlichem haben, wie es erwünscht ist.
Das Steuerventil 40 im ersten Kommunikationsdurchgang P₁ kann dann, wenn es bei einer zweiten Position unter der Steuerung der Steuerung 16 betätigt wird, zulassen, dass Schmiermittel von der Hilfs-Zufuhrleitung zu dem zweiten bzw. sekundären Laufgang 32 fließt, während der Fluss von Schmiermittel von der Haupt-Zufuhrleitung 13 zu dem sekundären Laufgang 32 verhindert wird, und zwar für den nachfolgend beschriebenen Zweck.
Im Hilfseinlass I₂ ist ein Isolierventil 18 vorgesehen, das durch die Systemsteuerung 16 betätigt werden kann, um sich zwischen zwei Betriebspositionen zu bewegen. Typischerweise ist das Ventil 18 ein Zweiwege-90°-Kugelhahn, der durch einen ventilbetriebenen Motor unter der Steuerung der Steuerung 16 gedreht werden kann. Bei einer ersten Betriebsposition, wie sie in der Zeichnung gezeigt ist, kann das Schmiermittel entlang dem Einlass I₂ von der Ölwanne 12 zu der Hilfspumpe 17 laufen, aber bei einer zweiten Betriebsposition, nämlich bei 90° zu der ersten Betriebsposition für diese Art von Ventil 18, kann Schmiermittel auch von dem Haupteinlass I₁ zu der Hilfspumpe 17 laufen, wie es hierin nachfolgend beschrieben wird.
Nun wird ein typisches Verfahren zum Betätigen des Schmiersystems 10 beschrieben werden.
Vor einem Starten des Motors, wie z.B. dann, wenn die Motorzündung eingeschaltet wird, wird ein Starten des Motors verzögert, bis die Hilfspumpe 17 für eine kurze Periode in Betrieb genommen wird, um den Motor mit Schmiermittel vorzubereiten. Das Kommunikationsventil 23 im zweiten Kommunikationsdurchgang P₂ wird durch die Steuerung 16 geöffnet und das Isolierventil 18 im Hilfseinlass I₂ wird, wenn es nötig ist, zu der Position bewegt, die in der Zeichnung gezeigt ist. Somit wird Schmiermittel von der Ölwanne 11 durch den Einlass I₂ gezogen und durch die Hilfspumpe 17 entlang der Hilfs-Zufuhrleitung 22 in den kombinierten Zufuhrpfad 26 zu dem Anfangs-Laufgang 32 gepumpt werden, wo das Schmiermittel die Anfangskomponenten schmieren und dann unter seiner Schwerkraft zurück zu der Ölwanne 11 und über den zweiten Kommunikationsdurchgang P₂ durch das Kommunikationsventil 23 zu dem Haupt-Laufgang 30 fließen wird, um die Kurbelwelle, etc. zu schmieren.
Wenn es erwünscht ist, kann dann, wenn ein Temperatursensor S₁ in der Ölwanne 11 oder irgendwo bestimmt, dass die Schmiermitteltemperatur unter einer vorbestimmten Temperatur ist, sagen wir 0°C, vor einem Betätigen der Hilfspumpe 17, ein elektrisch betriebener Schmiermittelheizer, der beispielsweise in der Ölwanne 11 vorgesehen ist, zum Heizen des Schmiermittels betätigt werden, um zu ermöglichen bzw. zu erleichtern, dass das Schmiermittel gepumpt wird und um das Schmiersystem herum fließt.
Einige Augenblicke nachdem die Hilfspumpe 17 betätigt worden ist, um den Motor mit Schmiermittel vorzubereiten, kann der Motor gestartet werden.
Weil die Hauptpumpe 12 durch den Motor mechanisch angetrieben wird, wird die Pumpe 12 somit in Betrieb gelangen, und dann kann das Kommunikationsventil 23 im zweiten Kommunikationsdurchgang P₂ durch die Steuerung 16 geschlossen werden.
Somit wird Schmiermittel von dem Haupt-Laufgang 30 ausschließlich durch die Hauptpumpe 12 zugeführt werden, und wird Schmiermittel für den Anfangs-Laufgang 35 ausschließlich durch die Hilfspumpe 17 zugeführt werden.
Wenn die Motorgeschwindigkeit sich erhöht, wird der Fluss von gepumptem Schmiermittel zum Haupt-Laufgang 30 linear erhöht werden. Die Steuerung 16 kann die Ausgabe der Hilfspumpe 17 erhöhen, um auch einen geeigneten erhöhten Fluss von Schmiermittel zum Anfangs-Laufgang 35 zu liefern. Jedoch kann auf irgendeiner Erhöhung bezüglich einer Anforderung nach Schmiermittel, wie beispielsweise dann, wenn der VV-T-Mechanismus betätigt wird, oder eine Erhöhung bezüglich der Motorlast und/oder -temperatur, die Steuerung 16 die Ausgabe der Hilfspumpe 17 zur Kompensation erhöhen.
Wenn die Steuerung 16 bestimmt, dass die Unterseiten der Kolben eine Schmierung und eine Kühlung erfordern, wie beispielsweise deshalb, weil die Motorgeschwindigkeit eine maximale Geschwindigkeit übersteigt und/oder die Motorlast größer wird und/oder die Motortemperatur höher wird, kann das Steuerventil 40 betätigt werden, um entweder zuzulassen, dass Schmiermittel zu dem sekundären Laufgang 32 von der Haupt-Zufuhrleitung 13 fließt, und/oder der Hilfs-Zufuhrleitung 17.
Bei hohen Motorgeschwindigkeiten ist es wahrscheinlich, dass die Ausgabe der Hauptpumpe 12 ausreichend ist, um die gesamte Anforderung nach Schmiermittel im Motor zu erfüllen. In diesem Fall kann das Isolierventil 18 durch die Steuerung 16 gedreht werden, um zuzulassen, dass durch die Hauptpumpe 12 gepumptes Schmiermittel von der Haupt-Zufuhrleitung 13 durch die Hilfspumpe 17 (die frei laufend sein kann) in die Hilfs-Zufuhrleitung 22 fließt, um somit zu allen Schmierpositionen 30, 33, 36, 37 und 38 zu fließen.
Wenn sich die Motorgeschwindigkeit erniedrigt, kann das Isolierventil 18 zu der in der Zeichnung gezeigten Position zurückbewegt werden und die Hilfspumpe 17 wieder zum Pumpen von Schmiermittel betätigt werden.
Auf ein Abschalten des Motors hin wird die Hauptpumpe 12 deshalb, weil sie von dem Ausgabeelement des Motors mechanisch angetrieben wird, aufhören zu arbeiten. Jedoch kann die elektrisch angetriebene Hilfs-Schmierölpumpe 17 damit fortfahren, in Betrieb zu sein, während das Kommunikationsventil 23 in dem zweiten Kommunikationsdurchgang P₂ offen ist, um zuzulassen, dass Schmiermittel fortgesetzt zu den Schmierpositionen gepumpt wird, und zwar insbesondere dort, wo ein Turbolader vorgesehen ist, der einen Freilauf bzw. Leerlauf haben kann, der aufgrund einer Trägheit für eine beachtliche Zeit nach einem Abschalten des Motors damit fortfahren kann, sich zu drehen.
Wenn es erwünscht ist, können auf jeder Seite des Filters 21 in der Haupt-Zufuhrleitung 13 Druckwandler S2 und S3 vorgesehen sein, die zusammen einen Drucksensor zur Verfügung stellen können, um ein Indiz für das Ausmaß einer Blockierung des Filters 21 anzugeben. In dem Fall, in welchem die Druckdifferenz über dem Filter 21 eine vorbestimmte Schwelle übersteigt, kann die Steuerung 16 eingerichtet sein, ein Warnsignal zu geben, um einem Fahrer anzuzeigen, dass das Filter 21 einen Austausch benötigt. Wenn es erwünscht ist, kann eine solche Druckwandleranordnung auch oder alternativ für das Filter 24 in der Hilfs-Zufuhrleitung 22 vorgesehen sein.
Es wird erkannt werden, dass in dem Fall eines Ausfalls oder eines teilweisen Ausfalls der Hauptpumpe 12, der aus den Eingaben zur Steuerung 16 von den Druckwandlern S2 und S3 bestimmt werden kann, die Steuerung 16 eingerichtet sein kann, um das Kommunikationsventil 23 im zweiten Kommunikationsdurchgang P₂ zu öffnen und um die Ausgabe der Hilfspumpe 17 auf ein Maximum zu erhöhen, so dass eine Schmierung und, in einigen Fällen, ein Hydraulikdruck zu allen Schmierpositionen durch die Hilfspumpe 17 geliefert werden kann. Um sicherzustellen, dass der Motor nur dann innerhalb von Betriebsparametern in Betrieb genommen wird, für welche eine adäquate Schmierung durch die Hilfspumpe 17 geliefert werden kann, kann die Steuerung 16 ein Signal O₁, z.B. zu irgendeinem Motor-Managementsystem ausgeben, um die Betriebszustände, bei welchen der Motor laufen kann, auf unterhalb eines voreingestellten Pegels zu beschränken. Beispielsweise kann die Motorgeschwindigkeit auf ein niedriges Maximum beschränkt werden.
Beim Laufen unter solchen Umständen kann für ein Fahrzeug, in welchem der Motor vorgesehen ist, die Fähigkeit bestehen, dass es fortgesetzt angetrieben wird, wie z.B. nach Hause, so dass Reparaturen an der Hauptpumpe 12 dann bewirkt werden können.
Wenn es erwünscht ist, kann die Schmiersystemsteuerung 16 eine unabhängige Anordnung sein oder sie kann teilweise oder insgesamt innerhalb des Motor-Managementsystems enthalten sein oder mit einer der Pumpen 12, 17 oder mit dem Isolierventil 18 integriert sein.
Vorzugsweise ist die Ölwanne 11 aufgebaut, um integrierte Einbauten für die Hilfspumpe 17 und/oder die Hauptpumpe 12 und/oder das Isolierventil 18 und/oder den Schmiermittelkonditionierapparat 15 und/oder das Schmiermittelfilter 21 in der Hilfs-Zufuhrleitung 22 zu haben, so dass die Hauptbetriebskom ponenten des Schmiersystems 10 angenehmerweise mit minimalen Verbindungsdurchführungen für das Schmiermittel gepackt sind, das erforderlich ist.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist nur ein Beispiel dafür, wie die Erfindung ausgeführt werden kann. Beispielsweise kann bei einem anderen Motor eine Schmierung und eine Kühlung unter Kolben nicht erforderlich sein, in welchem Fall kein sekundärer Laufgang 32 vorgesehen wäre. Der Schmiermittelkonditionierapparat 15 muss keinen Ölkühler 25 enthalten, obwohl dies bevorzugt ist, und vorzugsweise ist das Schmiersystem 10 mit einem Motorkühlsystem koordiniert, um für eine engere Steuerung der Motortemperatur, einschließlich einer Schmiermitteltemperatur unter unterschiedlichen Motorbetriebszuständen, zur Verfügung zu stellen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann anstelle der Hauptpumpe 12, die primär Schmiermittel zu dem Haupt-Laufgang 30 zuführt, und der Hilfspumpe 17 zu dem Anfangs-Laufgang 35, die Ausgabe von beiden Pumpen einfach kombiniert sein, so dass die Hilfspumpe 17 die Ausgabe der Hauptpumpe 12 ergänzt, wenn es eine Anforderung erfordert.
Die in der vorangehenden Beschreibung oder den folgenden Ansprüchen oder den beigefügten Zeichnungen offenbarten Merkmale, die in ihre spezifischen Formen oder in Bezug auf eine Einrichtung zum Durchführen der offenbarten Funktion oder ein Verfahren oder einen Prozess zum Erreichen des offenbarten Ergebnisses ausgedrückt sind, wie es geeignet ist, können separat oder in irgendeiner Kombination von solchen Merkmalen zum Realisieren der Erfindung in diversen Formen davon verwendet werden.

Claims

Schmiersystem (10) für einen Motor mit einer Ölwanne (11) für Schmiermittel, einer Hauptpumpe (12), die zum Pumpen von Schmiermittel zu ersten Schmiermittelpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, und einer Schmiermittel-Hilfspumpe (17), die auch zum Pumpen von Schmiermittel zu zweiten Schmierpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, und wobei die Hilfspumpe (17) eine elektrisch angetriebene Pumpe ist, die durch eine Systemsteuerung (16) gesteuert wird, wobei die Ausgabe der Hilfspumpe (17) gemäß Motorbetriebszuständen gesteuert wird, wobei die Hauptpumpe (12) im Einsatz Schmiermittel zu. den ersten Schmierpositionen innerhalb des Motors entlang einer Schmiermittel-Hauptzufuhrleitung (13) pumpt, und wobei die Hilfspumpe dann, wenn sie betätigt wird, Schmiermittel zu den zweiten Schmierpositionen innerhalb des Motors entlang einer Hilfszufuhrleitung (22) pumpt, und wobei die Hauptzufuhrleitung und die Hilfszufuhrleitung (13, 22) über einen Kommunikationsdurchgang (P₂) verbunden sind, der ein schließbares Kommunikationsventil (23) enthält, wobei das Kommunikationsventil (23), wenn es geschlossen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfszufuhrleitung (22) zu den ersten Schmierpositionen verhindert, und dann, wenn es offen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfszufuhrleitung (22) zu den ersten Schmierpositionen zulässt.
System nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer von einem Schmiermittel-Hauptkonditionierapparat (15) in der Schmiermittel-Hauptzufuhrleitung (13), der wenigstens eines von einem Schmiermittelfilter (21) und einem Schmiermittelkühler (25) enthält; und einem Schmiermittel-Hilfskonditionierapparat (24) in der Hilfszufuhrleitung (22) vorgesehen ist.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei es einen Schmiermittel-Haupteinlass (I₁) zur Hauptpumpe (12) und einen Hilfseinlass (I₂) zur Hilfspumpe (17) und einen Durchgang, der die Hauptzufuhrleitung (13) und den Hilfseinlass (I₂) verbindet, gibt, wobei ein Isolierventil (18) in dem Verbin dungsdurchgang, das bei einer Position den Hilfspumpeneinlass (I₂) von der Hauptzufuhrleitung (13) isoliert und bei einer anderen Position eine Kommunikation zwischen der Hauptzufuhrleitung (13) und dem Hilfspumpeneinlass (I₂) zur Verfügung stellt.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Motor einen Haupt-Schmiermittellaufgang (30) enthält, von welchem Schmiermittel zu den ersten Schmierpositionen läuft, um Lager der Motor-Kurbelwelle zu schmieren, und einen Anfangslaufgang (35), von welchem Schmiermittel zu den zweiten Schmierpositionen läuft, um Motorventilbetriebsvorrichtungen zu schmieren, und einen sekundären Schmierlaufgang (32), von welchem Schmiermittel zu Schmierpositionen läuft, um die Unterseiten von Kolben des Motors zu schmieren und zu kühlen, und wobei ein Steuerventil (40) vorgesehen ist, das durch die Schmiersystemsteuerung (16) selektiv betätigt wird, um zuzulassen, dass Schmiermittel bei ausgewählten Betriebszuständen zum sekundären Schmierlaufgang (32) fließt.
Verfahren zum Betätigen eines Schmiersystems (10) für einen Motor mit einer Ölwanne (11) für Schmiermittel, einer Hauptpumpe (12), die zum Pumpen von Schmiermittel entlang einer Hauptzufuhrleitung (13) zu ersten Schmierpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, und einer elektrisch angetriebenen Schmiermittel-Hilfspumpe (17), die zum Pumpen von Schmiermittel entlang einer Hilfszufuhrleitung (22) zu zweiten Schmierpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, und wobei die Hauptzufuhrleitung und die Hilfszufuhrleitung (13, 22) über einen Kommunikationsdurchgang (P₂) verbunden sind, der ein schließbares Kommunikationsventil (23) enthält, wobei das Kommunikationsventil (23) dann, wenn es geschlossen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfszufuhrleitung (22) zu den ersten Schmierpositionen verhindert, und dann, wenn es offen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfszufuhrleitung (22) zu den ersten Schmierpositionen zulässt, wobei das Verfahren entweder für ausgewählte Motorbetriebszustände ein Betätigen der Hauptpumpe (12) enthält, während die Hilfspumpe (17) nicht in Betrieb ist, und für alternative Motorbetriebszustände ein Betätigen der Hilfspumpe (17), oder für ausgewählte Betriebszustände ein Betätigen der Hauptpumpe (12), während die Hilfspumpe (17) in Betrieb ist, um eine Ausgabe niedrigen Pegels zu liefern, und für alternative Motorbetriebszustände ein Betätigen der Hilfspumpe (17), um eine Ausgabe hohen Pegels zu liefern.
Verfahren nach Anspruch 5, das ein Betätigen der Hauptpumpe (12) enthält, während die Hilfspumpe (17) nicht in Betrieb ist oder in Betrieb ist, um eine Ausgabe niedrigen Pegels für Motorgeschwindigkeiten zu liefern, die niedriger als eine vorbestimmte Motorgeschwindigkeit sind, und ein Betätigen der Hauptpumpe (12) und ein Betätigen der Hilfspumpe (17) oder ein Erhöhen der Ausgabe von dieser für Motorgeschwindigkeiten, die höher als eine vorbestimmte Motorgeschwindigkeit sind.
Verfahren nach Anspruch 5, das ein Betätigen der Hauptpumpe (12) enthält, während die Hilfspumpe (17) nicht in Betrieb ist oder in Betrieb ist, um eine Ausgabe niedrigen Pegels zu liefern, und auf ein Versetzen eines zusätzlichen Schmiermitteleinsatzdienstes in einen Betrieb hin ein Fortsetzen eines Betätigens der Hauptpumpe (12) und ein Betätigen der Hilfspumpe (17) oder ein Erhöhen der Ausgabe derselben.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Motor einen Haupt-Schmiermittellaufgang (30) enthält, von welchem Schmiermittel zu den ersten Schmierpositionen läuft, um Lager der Motor-Kurbelwelle zu schmieren, und einen Anfangslaufgang (35), von welchem Schmiermittel zu den zweiten Schmierpositionen läuft, um Motorventilbetriebsvorrichtungen zu schmieren, und einen sekundären Schmierlaufgang (32), von welchem Schmiermittel zu Schmierpositionen läuft, um die Unterseiten von Kolben des Motors zu schmieren und zu kühlen, wobei es ein Steuerventil (40) gibt, das durch die Schmiersystemsteuerung (16) selektiv betätigt wird, um zuzulassen, dass Schmiermittel bei ausgewählten Betriebszuständen zum sekundären Laufgang (32) fließt, wobei das Verfahren ein Betätigen des Steuerventils (40) enthält, um zuzulassen, dass durch die Hauptpumpe (12) gepumptes Schmiermittel zum sekundären Laufgang (32) fließt, und bei alternativen ausgewählten Motorbetriebszuständen ein Betätigen des Steuerventils (40), um zuzulassen, dass durch die Hilfspumpe (17) gepumptes Schmiermittel zum sekundären Laufgang (32) fließt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Motor einen Haupt-Schmiermittellaufgang (30) enthält, von welchem Schmiermittel zu den ersten Schmierpositionen läuft, um Lager der Motor-Kurbelwelle zu schmieren, und einen Anfangslaufgang (35), von welchem Schmiermittel zu den zweiten Schmierpositionen läuft, um Motorventilbetriebsvorrichtungen zu schmieren, die eine Vorrichtung für eine variable Ventilzeitgabe enthalten, wobei das Verfahren, ein Betätigen der Hauptpumpe (12) enthält, während die Hilfspumpe (17) nicht in Betrieb ist oder in Betrieb ist, um eine niedrige Ausgabe zu liefern, wenn die Vorrichtung für eine variable Ventilzeitgabe nicht betätigt ist, und dann, wenn die Vorrichtung für eine variable Ventilzeitgabe betätigt ist, ein Betätigen der Hauptpumpe (12) und ein Betätigen der Hilfspumpe (17) oder ein Erhöhen der Ausgabe von dieser.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, das vor einem Starten des Motors oder auf einen Ausfall der Hauptpumpe (12) hin ein Betätigen der Hilfspumpe (17) enthält, während das Kommunikationsventil (23) geöffnet wird, um das Fließen von Schmiermittel von der Hilfszufuhrleitung (22) zu der Hauptzufuhrleitung (13) zuzulassen, und bei einem normalen Motorbetrieb ein Schließen des Kommunikationsventils (23), so dass der Hauptzufuhrleitung (13) Schmiermittel wenigstens primär von der Hauptpumpe (12) zugeführt wird.
Verfahren zum Betätigen eines Schmiersystems nach Anspruch 1, das in dem Fall, dass die Hauptpumpe (12) ausfällt, die Schritte zum Betätigen der Hilfspumpe (17) zum Liefern eines maximalen Flusses von Schmiermittel zu den Schmierpositionen enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, das ein Liefern einer Ausgabe zu einem Motor-Managementsystem enthält, um in einer Beschränkung einer Motorleistung auf unterhalb eines voreingestellten Pegels zu resultieren.
Verfahren zum Betätigen eines Schmiersystems für einen Motor mit einer Ölwanne (11) für Schmiermittel, einer Hauptpumpe (12), die zum Pumpen von Schmiermittel entlang einer Hauptzufuhrleitung (13) zu ersten Schmierpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, und einer elektrisch angetriebenen Schmiermittel-Hilfspumpe (17), die zum Pumpen von Schmiermit tel entlang einer Hilfszufuhrleitung (22) zu zweiten Schmierpositionen innerhalb des Motors betreibbar ist, und wobei die Hauptzufuhrleitung und die Hilfszufuhrleitung (13, 22) über einen Kommunikationsdurchgang verbunden sind, der ein schließbares Kommunikationsventil (23) enthält, wobei das Kommunikationsventil (23) dann, wenn es geschlossen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfszufuhrleitung (22) zu den ersten Schmierpositionen verhindert, und dann, wenn es offen ist, den Fluss von Schmiermittel von der Hilfszufuhrleitung (22) zu den ersten Schmierpositionen zulässt, wobei das Verfahren vor einem Starten des Motors oder auf einen Ausfall der Hauptpumpe (12) hin ein Betätigen der Hilfspumpe (17) enthält, während das Kommunikationsventil (23) geöffnet wird, um den Fluss von Schmiermittel von der Hilfszufuhrleitung (22) zu der Hauptzufuhrleitung (13) zuzulassen, und bei einem normalen Motorbetrieb ein Schließen des Kommunikationsventils (23), so dass der Hauptzufuhrleitung (13) Schmiermittel wenigstens primär von der Hauptpumpe (12) zugeführt wird.
Motor mit einem Schmiersystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.