RU2697786C2

RU2697786C2 - Система масляной смазки для двигателя внутреннего сгорания, в частности для промышленных и коммерческих транспортных средств

Info

Publication number: RU2697786C2
Application number: RU2015125698A
Authority: RU
Inventors: Вольфганг ГШТРАЙН
Original assignee: Фпт Моторенфоршунг Аг
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2019-08-19
Also published as: US20160003114A1; AR101042A1; EP2963257A1; ES2775249T3; JP2016014394A; AU2015203645B2; BR102015015993A2; AU2015203645A1; CN105240085B; RU2015125698A; US9593604B2; EP2963257B1; RU2015125698A3; BR102015015993B1; JP6633848B2; CN105240085A

Abstract

Изобретение относится к системе масляной смазки для двигателя внутреннего сгорания. Система масляной смазки для двигателя внутреннего сгорания, в частности для промышленных или коммерческих транспортных средств, содержит обходное соединение (BP), подходящее для обхода масляного насоса (P), связанного с масляным контуром (OC) двигателя, управляемый клапан (CV), подходящий для регулирования количества масла, которое следует пропустить через обходное соединение, управляющее управляемым клапаном (CV) средство (ECU) управления, запрограммированное с возможностью управления упомянутым управляемым клапаном (CV) в зависимости от скорости двигателя внутреннего сгорания. Изобретение обеспечивает уменьшение потребления топлива системой масляной смазки. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе масляной смазки для двигателя внутреннего сгорания, в частности для промышленных и коммерческих транспортных средств. Кроме того, настоящее изобретение относится к системе торможения двигателем, связанной с упомянутой системой масляной смазки, способу регулирования давления масла в системе масляной смазки двигателя внутреннего сгорания и коммерческим или промышленным транспортным средствам, содержащим двигатель внутреннего сгорания, в котором реализована упомянутая система смазки маслом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Система масляной смазки потребляет энергию от двигателя внутреннего сгорания для исполнения собственных задач по прокачке масла через некоторые компоненты двигателя внутреннего сгорания с целью смазывания компонентов, подвергающихся трению, и с целью охлаждения поршней.

Для достижения давления в 4-6 бар, которое может быть высоким по сравнению с обычными условиями эксплуатации, обычно подходят масляные насосы. Кроме того, давление внутри масляного контура может изменяться согласно температуре масла, которая влияет на вязкость масла.

По этой причине для ограничения давления масла обходной тракт обычно выполнен соединенным с нагруженным пружинным клапаном.

С целью ограничения энергии, потребляемой двигателем внутреннего сгорания, известна возможность реализации насосов переменного объема, которые соответствующим образом регулируют давление масла согласно рабочему состоянию двигателя.

Данная задача обычно решается посредством изменения геометрии насоса или управления его скоростью.

Однако регулируемые насосы имеют чрезвычайно высокую стоимость по сравнению с традиционными (неуправляемыми) насосами и, в дополнение, они проявляют высокую чувствительность к примеси, содержащейся непосредственно в масле. Действительно, регулируемые масляные насосы намного чувствительней к загрязнению масла и к установке из-за возможных рассогласований блоков/фундаментной рамы. Кроме того, их срок службы на протяжении 1,6 млн км еще не подтвержден.

Поэтому реализация регулируемого насоса подразумевает увеличение затрат на содержание двигателя несмотря на теоретическое уменьшение потребления топлива и выброса загрязняющих веществ.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

По этой причине главная задача настоящего изобретения состоит в предоставлении системы масляной смазки для двигателя внутреннего сгорания, в частности для промышленных и коммерческих транспортных средств, которая устраняет вышеупомянутые проблемы/недостатки.

В частности система предлагаемого изобретения подходит для уменьшения потребления топлива посредством поддержания в целом высокой надежности двигателя внутреннего сгорания.

Главный принцип действия изобретения состоит в реализации обходного тракта через управляемый клапан, управление состоянием которого осуществляется в зависимости от скорости двигателя и нагрузки.

Благодаря настоящему изобретению насос может быть традиционным масляным насосом, а именно, неуправляемым насосом, связанным с контуром масляной смазки двигателя.

Тем не менее, настоящее изобретение может быть применено к регулируемому насосу с целью улучшения оперативности регулируемого насоса.

Предпочтительно, такая функция реализует оперативную модель двигателя для вычисления ожидаемого давление масла внутри контура смазки маслом или карту, имеющую в качестве первых входных данных скорость двигателя, в качестве вторых входных данных BMEP (среднее эффективное тормозное давление) двигателя, а в качестве выходных данных упомянутое ожидаемое давление масла в контуре смазки маслом.

Значение BMEP, которое вводится в упомянутую карту, может быть получено несколькими известными способами.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения регулирование состояния управляемого клапана осуществляется согласно сигналу обратной связи о давлении, полученному в некоторой точке контура масляной смазки.

Преимущественно, потери через обходной тракт малы по сравнению с потерями через двигатель внутреннего сгорания, поэтому, энергия, затрачиваемая на циркуляцию масла через обходной тракт, также мала, и система проявляет почти то же самое поведение в отношении потребления энергии, что и система с регулируемым насосом, без недостатков последней.

Эти и дополнительные задачи решаются посредством приложенной формулы изобретения, в которой описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, и которая образует неотъемлемую часть настоящего описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение станет полностью ясным из последующего подробного описания, приведенного в качестве простого примера, а не ограничивающего примера, которое следует читать со ссылкой на приложенные фигуры с чертежами, на которых:

- На фиг. 1 и 2 изображены два предпочтительных варианта осуществления настоящего изобретения,

- На фиг. 3 изображен пример карты для управления приведенным в действие клапаном с фигур 1 и 2.

Одинаковые ссылочные позиции и буквенные символы на фигурах обозначают одинаковые или функционально эквивалентные части.

Согласно настоящему изобретению, термин «второй элемент» не подразумевает присутствие «первого элемента», а первый, второй, и т.д. используются только для усиления ясности описания и не должны пониматься в ограничительном смысле.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фигурах 1 и 2 изображены предпочтенные варианты осуществления настоящего изобретения.

Неуправляемый насос P соединен с масляным контуром OC двигателя, предпочтительно между маслосборником S и смазываемым/охлаждаемым двигателем внутреннего сгорания, поэтому он качает смазочное масло двигателя из маслосборника S к компонентам E двигателя через, так называемый, «главный контур», затем масло попадает в маслосборник S для постоянной циркуляции.

Обходной тракт BP соединяет выходную заслонку насоса P с его входной заслонкой. Управляемый клапан CV выполнен на обходном тракте BP. Поэтому данный управляемый клапан является двухходовым клапаном.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения клапан является подпружиненным клапаном, управляемым приводом, например, управление предварительной нагрузкой на пружину осуществляется приводом.

Согласно другому варианту осуществления изобретения с управляемым клапаном соединен пружинный клапан постоянного усилия.

Блок ECU управления, предпочтительно определяющий тот же самый блок управления, управляющий двигателем внутреннего сгорания, получает в качестве входных данных скорость двигателя и управляет состоянием управляемого клапана CV с целью регулирования давления масла, внутри двигателя внутреннего сгорания, в зависимости от упомянутой скорости двигателя.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения блок управления получает также и текущее BMEP и посредством основанного на некоторой модели вычисления или карты вычисляет/извлекает опорное давление масла, которое следует поддерживать внутри контура масляной смазки. На фигуре 3 изображен пример карты, в которой ось X относится к выраженной в оборотах скорости двигателя, ось Y к BMEP, и согласно каждой из пары значений находится кривая или самая близкая кривая, указывающая оптимальное давление масла. В примерных кривых P1 составляет 1 бар, P2 составляет 1,5 бар, P3 составляет 2 бар и P4 составляет 2,5 бар.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения с целью вычисления/извлечения опорного давления масла, которое следует поддерживать внутри контура масляной смазки, блоком управления также учитывается температура масла. Поэтому датчик S, указанный на фигурах 1 и 2, может быть реализован в качестве датчика давления или датчика потока масла и, в конечном счете, также датчика температуры для реализации схем управления с обратной связью.

В любом случае, блок управления управляет состоянием управляемого клапана CV для управления давлением масла двигателя, а именно, давлением масла по меньшей мере в одной точке двигателя.

Предпочтительно, на фигуре 3 изображены опорные давления, измеренные в главном контуре двигателя, а именно, в протоке после насоса P перед его разделением на несколько каналов. Однако карта на фигуре 3 может быть перечерчена согласно некоторой другой измерительной точке внутри масляного контура.

В любой рабочей точке двигателя, при любой фактической температуре масла, можно осуществлять управление или регулирование давления масла. Это позволяет регулировать давление масла в целом и в частности уменьшать энергию, поглощаемую насосом, в целях сокращения потребления топлива, без необходимости в ведении регулируемого насоса, который предрасположен к частым поломкам.

В качестве альтернативы датчику давления может быть реализован датчик потока масла. В таком случае фигура 3 может быть изменена для изображения кривых потока масла вместо кривых давления масла.

Приложенные к данному документу фигуры относятся к одному единственному неуправляемому масляному насосу. Однако настоящее изобретение может быть в равной степени реализовано посредством использования двух или более отдельных масляных контуров, по меньшей мере один из которых выполнен согласно настоящему изобретению.

Согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения настоящая схема внедряется по меньшей мере для обеспечения приведения в действие тормоза двигателем.

Приведению в действие гидравлического тормоза двигателем требуется действительно короткое время, обычно меньше 0,8 секунды, с высоким давлением, а именно, порядка 4 бар.

Если самое высокое значение давления карты на фигуре 3 сравнимо с данным значением в 4 бар, то сразу становится ясным, что реакция давления масляной системы должна действительно быть быстрой.

Согласно настоящему изобретению можно получить такой разброс давлений меньше чем за 0,2 секунды, что намного быстрее времени, за которое его можно достигнуть с помощью регулируемого насоса.

Поэтому настоящее изобретение может быть преимущественно реализовано совместно с регулируемым насосом.

Другое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что давлением можно управлять таким усовершенствованным образом, что становится возможным уменьшение влияния зазоров или допусков на механическую обработку не в ущерб износу подшипников.

Данное преимущество может быть успешно использовано для добавленных WHR-систем и/или энергетических турбин, которые действительно чувствительны к проблемам смазки.

Раскрытие обходного тракта вызывает уменьшение давления масла в главном контуре, следовательно меньшие потери давления в маслофильтре и маслоохладителе, потому что обходное масло не протекает через данные компоненты.

В конечном счете, постоянный поток насоса не изменяется, а вот лишний поток масла пропускается через обходной тракт.

Разница, с точки зрения потребления топлива (выигрыш по BSFC) между предложенным решением и вариантом реализации одного только регулируемого насоса незначительна, однако стоимость регулируемого насоса значительно больше, и обеспечение его надежности чрезвычайно проблематично.

Управляемый клапан CV, согласно примеру на фигуре 1, реализован через поворотный золотниковый клапан V1, управляемый, предпочтительно, посредством вращающегося электрического привода A1, например, шагового привода.

Управляемый клапан CV, согласно примеру на фигуре 2, реализован через осевой золотниковый клапан V2, управляемый, предпочтительно, линейным приводом A2.

Следует понимать, что может быть воплощено несколько видов приводов, пневматических либо гидравлических приводов.

Более того, следует понимать, что предпочтительной является реализация управляемого клапана CV, подходящего для управления несколькими промежуточными состояниями открывания или плавнорегулируемыми состояниями, а не двухпозиционного клапана.

Данное изобретение может быть реализовано преимущественно в компьютерной программе, содержащей средство программного кода для выполнения одного или более этапов данного способа, когда такая программа запущена на компьютере. Поэтому патент также должен охватывать такую компьютерную программу и машиночитаемый носитель, который содержит записанное сообщение, при этом такой машиночитаемый носитель содержит средство программного кода для выполнения одного или более этапов данного способа, когда такая программа запущена на компьютере.

После рассмотрения описания и сопроводительных чертежей, в которых раскрыты предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, специалистам в уровне техники станет очевидным множество изменений, модификаций, вариаций и других использований и применений предмета настоящего изобретения. Считается, что все такие изменения, модификации, вариации и другие использования и применения, которые не отступают от сущности и объема изобретения, охватываются данным изобретением.

Дополнительные подробности вариантов реализации не описаны, поскольку специалист в уровне техники способен осуществить изобретение, начиная со сведений вышеупомянутого описания.

Claims

1. Система масляной смазки для двигателя внутреннего сгорания, оборудованная гидравлической системой торможения двигателем, в частности для промышленных или коммерческих транспортных средств, содержащая

- обходное соединение (BP), подходящее для обхода масляного насоса (P), связанного с масляным контуром (OC) двигателя,

- управляемый клапан (CV), подходящий для регулирования количества масла, которое следует пропустить через упомянутое обходное соединение,

- средство (ECU) управления, управляющее управляемым клапаном (CV) и запрограммированное с возможностью управления управляемым клапаном (CV) в зависимости от скорости двигателя внутреннего сгорания,

отличающаяся тем, что выполнена с возможностью приведения в действие тормоза двигателем, причем управляемый клапан CV реализован через поворотный золотниковый клапан V1, управляемый посредством вращающегося электрического привода A1, выполненного с возможностью управления несколькими промежуточными состояниями открывания или плавнорегулируемыми состояниями.

2. Система по п. 1, в которой такая зависимость реализует оперативную модель двигателя для вычисления ожидаемого давление масла внутри контура смазки маслом или карту, имеющую в качестве первых входных данных скорость двигателя, в качестве вторых входных данных BMEP (среднее эффективное тормозное давление) двигателя, а в качестве выходных данных упомянутое ожидаемое давление масла в контуре смазки маслом.

3. Система по п. 1, в которой упомянутый масляный насос (P) является насосом неуправляемого типа или насосом с изменяемой геометрией.

4. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой упомянутый блок управления запрограммирован с возможностью управления упомянутым управляемым клапаном в зависимости от скорости двигателя и в зависимости по меньшей мере от одного из следующих параметров:

- температуры масла,

- давления масла,

- датчика потока масла,

- вязкости масла.

5. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой упомянутый блок (ECU) управления запрограммирован с возможностью реализации основанного на оперативной модели оценщика или хранит кривую/карту для управления упомянутым управляемым клапаном.

6. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой упомянутый масляный контур двигателя содержит датчик (S) для получения давления масла или потока масла и, в конечном счете, также и температуры масла.

7. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой упомянутый управляемый клапан содержит поворотный или золотниковый клапан (V1, V2), связанный с вращающимся приводом (A1, A2).

8. Система торможения двигателем для двигателя внутреннего сгорания, в частности для промышленных или коммерческих транспортных средств, содержащая гидравлическое средство для управления перемещением клапана двигателя с целью осуществления действия торможения двигателем, причем подача в упомянутое гидравлическое средство осуществляется из выделенного масляного контура, снабженного системой масляной смазки по любому из пп. 1-7.

9. Двигатель внутреннего сгорания, отличающийся содержанием системы масляной смазки по любому из пп. 1-7.

10. Коммерческое или промышленное транспортное средство, отличающееся содержанием двигателя внутреннего сгорания по п. 9.

11. Способ регулирования давления масла в системе масляной смазки двигателя внутреннего сгорания, в частности для промышленных или коммерческих транспортных средств, содержащий следующие этапы, на которых

- размещают обходное соединение (BP), подходящее для обхода масляного насоса (P), связанного с масляным контуром (OC) двигателя,

- размещают управляемый клапан (CV), подходящий для регулирования количества масла, которое следует пропустить через обходное соединение,

- (i) управляют управляемым клапаном (CV) в зависимости от скорости двигателя внутреннего сгорания,

причем система масляной смазки является системой по любому из пп. 1-7.

12. Способ по п. 11, в котором такая зависимость реализует оперативную модель двигателя для вычисления ожидаемого давление масла внутри контура смазки маслом или карту, имеющую в качестве первых входных данных скорость двигателя, в качестве вторых входных данных BMEP (среднее эффективное тормозное давление) двигателя, а в качестве выходных данных упомянутое ожидаемое давление масла в контуре смазки маслом.

13. Способ по п. 12, в котором упомянутый этап (i) управления выполняют с учетом по меньшей мере одного из следующих параметров:

- температуры масла,

- давления масла,

- датчика потока масла,

- вязкости масла.

14. Способ по любому из пп. 11-13, в котором упомянутый этап (i) управления выполняют посредством основанного на оперативной модели оценщика или посредством кривой/карты.

15. Машиночитаемый носитель, содержащий записанную на него программу, причем машиночитаемый носитель содержит средство компьютерного программного кода, выполненного с возможностью выполнения упомянутого этапа i по любому из пп. 11-14, когда упомянутая программа выполняется на вычислительном устройстве.