專利名稱：從發(fā)動機潤滑系統提供對于機械功的液壓的系統和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機潤滑系統的領域，尤其涉及一種從發(fā)動機潤滑系統提供對于機械功的液壓的方法。
背景技術：
通常在汽車中的輔助部件(例如冷卻風扇、助力轉向系統、空調壓縮機、發(fā)動機冷卻劑泵、增壓器、和交流發(fā)電機)是通過使用單獨的發(fā)動機、固定排量泵、或直接驅動器來提供動力的，其中這些輔助部件的單獨的動力需求不能與發(fā)動機速度相匹配。
美國專利3952509、4420937、4819430、5800131、6644025提出了輔助部件分配動力的解決方案。
在美國專利3952509中，可變排量泵將液壓流體供應給連續(xù)和間斷的輸出液壓回路。連續(xù)的回路供應在牽引器中用于助力轉向的壓力，而間斷的回路提供用于致動液壓推桿的壓力，以便例如上下地移動鉆孔機。第一分流器向連續(xù)液壓回路提供恒定壓力。如果在間斷液壓回路中的任何的液壓缸被促動，則第二分流器提供壓力。對于該系統的載荷是液壓活塞而不是連續(xù)流動裝置，例如馬達，并且該系統不提供發(fā)動機潤滑。
美國專利4420937披露了這樣的一種系統，其中在液壓回路中的可變排量泵的排量在系統的致動器不工作時最小。該回路包括流動傳感器，其檢測流體的動態(tài)壓力，并且將靜壓轉變成動壓。
美國專利4819430披露了一種液壓流體回路，其分為兩個回路，即第一回路和第二回路?？勺兣帕勘檬怯糜诘谝换芈返膲毫υ?，以便調節(jié)轉向系統。第二回路由固定排量泵來控制。響應于第一回路和第二回路之間的需求的閥使得由固定排量泵輸出到第一回路中的量與該可變排量泵的輸出成比例地增加。
美國專利5800131披露了一種可變排量泵，其基于發(fā)動機參數來調節(jié)發(fā)動機潤滑油的流動。油壓用于使得活塞移動。
美國專利6644025披露了一種控制結構，其將加壓的液壓流體供應給至少兩個液壓裝置。該控制結構包括可變排量泵，其依據所需的流動和設定以及壓力補償器來控制。該控制結構防止過多的液壓流體向液壓裝置流動，這是通過使用壓力補償器并使得僅一個閥裝置由輸送壓力導出控制壓力而實現的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的方法從內燃發(fā)動機中的發(fā)動機潤滑系統提供對于機械功的液壓，其由以下方式來實現，向發(fā)動機潤滑總油道供應油以便潤滑該發(fā)動機和至少一個油需求變化的發(fā)動機輔助部件。每一輔助部件具有單獨的壓力調節(jié)器。無論發(fā)動機的輸出如何，基于該發(fā)動機潤滑系統和發(fā)動機輔助部件所需的流體流動的總和來提供該可變排量泵的輸出。對于流體需求是由與每一發(fā)動機輔助部件相關的每一壓力調節(jié)器來確定的。在優(yōu)選實施例中，收集器將以后使用的收集器液壓作為機械功來存儲。
從內燃發(fā)動機中的發(fā)動機潤滑系統提供對于機械功的液壓的該方法包括以下步驟從可變排量泵向發(fā)動機潤滑總油道供應油以便潤滑該發(fā)動機；從該可變排量泵向至少一個具有變化的油需求的發(fā)動機輔助部件供應油，每一輔助部件具有壓力調節(jié)器；使得該可變排量泵的輸出調節(jié)成該發(fā)動機潤滑系統所需的流體流動和由該壓力調節(jié)器產生的流體需求的總和；以及從該可變排量泵向收集器供應油，以便將以后使用的收集器液壓作為機械功來存儲。
在優(yōu)選實施例中，該發(fā)動機輔助部件可以是液壓馬達驅動的冷卻風扇、助力轉向系統、液壓馬達驅動的空調壓縮機、液壓馬達驅動的發(fā)動機冷卻劑泵、液壓馬達驅動的交流發(fā)電機、液壓馬達驅動的增壓器、電動液壓式閥致動系統、和懸掛致動器馬達。用于潤滑該發(fā)動機的流體流動優(yōu)選為基于發(fā)動機參數。在本發(fā)明的另一實施例中，該方法還包括使用該收集器液壓向至少一個液壓輔助部件提供動力的步驟。在本發(fā)明的再一實施例中，該方法還包括使用該收集器液壓借助該可變排量泵給由該發(fā)動機驅動的曲軸增加功的步驟。
本發(fā)明的用于內燃發(fā)動機的液壓的按需求的發(fā)動機輔助部件驅動系統包括可變排量泵，其具有來自貯池的泵流體連通輸入和通向高壓歧管的泵流體連通輸出；可變排量泵控制器，其安裝到該可變排量泵上并與發(fā)動機控制單元通信；發(fā)動機，其具有來自該高壓歧管的發(fā)動機流體連通輸入和通向該貯池的發(fā)動機流體連通輸出；和至少一個發(fā)動機輔助部件，其具有變化的油需求和壓力調節(jié)器，其中該壓力調節(jié)器與高壓歧管和貯池流體連通并且具有來自該高壓歧管的調節(jié)器輸入和通向該貯池的調節(jié)器輸出。該泵流體連通輸出由該可變排量泵控制器基于該至少一個發(fā)動機輔助部件和用于潤滑的發(fā)動機所需的流動的總和來進行調節(jié)。
該高壓歧管優(yōu)選為向該壓力調節(jié)器提供動力。該發(fā)動機控制單元優(yōu)選為監(jiān)控關于發(fā)動機的傳感器。該傳感器優(yōu)選為監(jiān)控該發(fā)動機的溫度和速度。在本發(fā)明的實施例中，在至少一個發(fā)動機輔助部件的通向貯池的調節(jié)器輸出中該系統還包括油冷卻器。該發(fā)動機控制單元優(yōu)選為控制該收集器是否接收油、保持油、或供應油。該收集器液壓優(yōu)選為向至少一個輔助部件提供動力。
在本發(fā)明的再一實施例中，該收集器液壓借助該可變排量泵給由該發(fā)動機驅動的曲軸增加功。該可變排量泵優(yōu)選為代替常規(guī)的啟動電動機以便啟動該發(fā)動機。
在另一實施例中，該驅動系統還包括固定排量泵，其具有來自貯池的固定泵流體連通輸入和通向該發(fā)動機潤滑總油道的固定泵流體連通輸出以便潤滑該發(fā)動機。該可變排量泵優(yōu)選為只供應足夠彌補發(fā)動機所需的與固定排量泵提供的之間的差別的油。


圖1是本發(fā)明的系統的示意圖；圖2是本發(fā)明的步驟的流程圖；圖3是包括依據本發(fā)明的實施例的收集器的系統的示意圖；圖4是包括依據本發(fā)明的另一實施例的收集器的系統的示意圖；圖5是包括依據本發(fā)明的再一實施例的固定排量泵的系統的示意圖；和圖6是包括依據本發(fā)明的實施例的收集器的系統的步驟的流程圖。
具體實施例方式
參照圖1，可變排量泵6和可變排量泵控制器20安裝到發(fā)動機缸體2的前缸蓋8上。盡管可變排量泵如圖1所示地安裝到發(fā)動機缸體的前缸蓋上，但是其也可安裝到靠近發(fā)動機缸體附近的其它位置。油池或油盤4在發(fā)動機缸體2之下。高壓歧管18也優(yōu)選為連接發(fā)動機缸體2的前缸蓋8上。
可變排量泵6優(yōu)選為由常規(guī)的閥蓋鏈、齒輪、或(未示出的)皮帶來驅動。流體管路38將可變排量泵6連接到油池4。第二流體管路40經過發(fā)動機缸體2的前缸蓋8并且使得可變排量泵6連接到高壓歧管18。該高壓歧管18可結合到前缸蓋中或完全地分離且位于外側。基于發(fā)動機潤滑所需的流體或油以及需求變化的發(fā)動機輔助部件10、14所需要的流體的的總量，可變排量泵6由可變排量泵控制器20來控制。
發(fā)動機優(yōu)選為經前缸蓋中的通道來供應油，這與帶有前安裝方式的泵的常規(guī)發(fā)動機相類似。流體管路42使得發(fā)動機潤滑油從可變排量泵6供應到壓力調節(jié)器44，并且另一流體管路46使得發(fā)動機潤滑油從壓力調節(jié)器44供應到發(fā)動機2的潤滑總油道。控制器20接收來自發(fā)動機控制單元(ECU)28的輸入，該發(fā)動機控制單元(ECU)監(jiān)控溫度傳感器24、發(fā)動機速度傳感器26、以及與發(fā)動機性能相關的其它傳感器，例如載荷傳感器和車輛速度傳感器。
發(fā)動機輔助部件10、14可包括但不限于，液壓馬達驅動的冷卻風扇、空調(A/C)壓縮機、發(fā)動機冷卻劑泵、增壓器、交流發(fā)電機、電動液壓式閥致動系統、例如泵或馬達的懸掛致動器、和助力轉向系統。每一發(fā)動機輔助部件10、14所需的流體量分別由單獨的電子式壓力調節(jié)器12、16來監(jiān)控。對于助力轉向系統，助力轉向的流體壓力優(yōu)選為由現有技術的助力轉向控制閥來控制。
由發(fā)動機輔助部件返回的流體經由兩個流體管路32、36被供應到油池或總油道4。流體管路32、36均優(yōu)選為在冷卻器22處連接，并且一個流體管路42通向油池4?；蛘?，流體管路32、36可在進入冷卻器22之前組合成一個流體管路。發(fā)動機輔助部件10、14的壓力調節(jié)器12、16分別經由兩個流體管路30、34均連接到高壓歧管18上，并且使得高壓歧管18作為它們的壓力源。盡管圖1示出的該實施例包括兩個發(fā)動機輔助部件，但是使用一個或多個發(fā)動機輔助部件并不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
通過將發(fā)動機輔助部件10、14的需求與發(fā)動機潤滑的需求組合在一起，并且基于發(fā)動機潤滑系統所需的流體以及發(fā)動機輔助部件10、14所需要的流體量的總和來調節(jié)可變排量泵6，從而可提高與該回路相關的所有系統的效率，這是因為當需要時可提供即時的流體動力。
圖2示出了從發(fā)動機潤滑系統提供對于機械功的液壓的步驟，即在本發(fā)明的實施例中首先由可變排量泵6供應油或流體以便潤滑發(fā)動機?？勺兣帕勘?向油需求變化的發(fā)動機輔助部件10、14中的至少一個提供油或流體。每一發(fā)動機輔助部件還設置有單獨的壓力調節(jié)器12、16。無論壓縮機輸出如何，可變排量泵控制器20基于發(fā)動機潤滑系統所需的流動以及需求變化的發(fā)動機輔助部件10、14的單獨壓力調節(jié)器12、16所需要的流體量的總和來調節(jié)可變排量泵6，該控制器還考慮到由ECU28監(jiān)控的溫度傳感器和速度傳感器，其中發(fā)動機潤滑系統所需的流動盡管是變化的但是也是連續(xù)的。
參照圖3，在本發(fā)明的另一實施例中，收集器48借助流體管路50裝接到高壓歧管18上。收集器的控制邏輯部分加入到ECU中，ECU控制收集器48是否填充有液壓流體、保持穩(wěn)態(tài)、或沒有液壓流體。對于適度的混合動力的實施例，收集器的尺寸確定成便于存儲用于向液壓輔助部件10、14提供動力的高壓流體。收集器48可在減速和剎車過程中進行填充，并且由可變排量泵6來進行供應。如果收集器由于延長的怠速或發(fā)動機啟動而耗盡，則該收集器可在其它的時間進行填充。收集器邏輯部分優(yōu)選為在車輛減速過程中試圖使得填充最大化，并且試圖在穩(wěn)態(tài)的巡航過程中排空到填充的大約25-50％。這往往將釋放總的附加輔助載荷的一部分。這種子模式是使得停車-啟動模式模型化，其中當車輛在交通燈前或在堵車中停車時仍然向空調提供動力。
參照圖4，在本發(fā)明的再一實施例中，對于完全的混合動力實施例，收集器48較大，并且可以選擇性地使用所存儲的液壓能量以便借助液壓馬達向曲軸52增加功。該收集器邏輯部分優(yōu)選為在車輛減速過程中試圖使得填充最大化。在這種模式中可變排量泵6優(yōu)選為用作液壓馬達，并且實際上，其可選擇性地代替常規(guī)啟動電動機。在另一實施例中，可變排量泵6僅用作泵，并且(未示出的)獨立的馬達包含在用于向曲軸52增加功的系統中。在啟動的情況下，如果希望的話，由收集器48提供的一部分可用于對發(fā)動機進行預先潤滑。這種液壓輔助可用于在車輛加速過程中向曲軸52增加能量，并且還可如同適度混合動力模式，向輔助部件10、14提供流體。
參照圖5，在本發(fā)明的另一實施例中，該按需求的系統包括固定排量油泵54，其尺寸確定成剛好足夠大以便向發(fā)動機供應油。流體管路56使得該泵54連接到壓力調節(jié)器44。另一流體管路58使得固定排量泵54連接到油池4。收集器48優(yōu)選為包括在該按需求的系統中。在該實施例中，該按需求的系統只是供應足以彌補發(fā)動機所需的與固定排量泵54提供的之間的差別的油。固定排量泵54優(yōu)選為基于實驗或對最佳的總效率進行模型化從而最優(yōu)地確定尺寸。這使得從高壓回路對所有的潤滑油節(jié)流的效率下降最小化。有助于額外需求的條件包括但不限于，例如可變氣門正時(VVT)和可變閥致動(VVA)裝置的額外發(fā)動機油需要的啟動、噴油器、以及非常高的發(fā)動機運行狀態(tài)。該實施例的優(yōu)點在于，通過增加泵的復雜性，并由于消除了絕大部分的油節(jié)流損失，從而可提供較高的總效率。
圖6示出了從發(fā)動機潤滑系統提供對于機械功的液壓的步驟，即在本發(fā)明的另一實施例中首先由可變排量泵6供應油或流體以便潤滑發(fā)動機?？勺兣帕勘?向油需求變化的發(fā)動機輔助部件10、14中的至少一個提供油或流體。每一發(fā)動機輔助部件還設置有單獨的壓力調節(jié)器12、16。無論壓縮機輸出如何，可變排量泵控制器20基于發(fā)動機潤滑系統所需的流動以及需求變化的發(fā)動機輔助部件10、14的單獨壓力調節(jié)器12、16所需要的流體量的總和來調節(jié)可變排量泵6，該控制器還考慮到由ECU28監(jiān)控的溫度傳感器和速度傳感器，其中發(fā)動機潤滑系統所需的流動盡管是變化的但是也是連續(xù)的。可變排量泵6向收集器提供油或流體，以便將以后可使用的收集器液壓作為機械功來存儲。
盡管詳細地描述了本發(fā)明的最佳實施方式，但是本領域的普通技術人員應當理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，對實施本發(fā)明的結構和實施方式進行各種變型。
權利要求
1.一種從內燃發(fā)動機中的發(fā)動機潤滑系統提供對于機械功的液壓的方法，其包括以下步驟a)從可變排量泵向發(fā)動機潤滑總油道供應油以便潤滑該發(fā)動機；b)從該可變排量泵向至少一個具有變化的油需求的發(fā)動機輔助部件供應油，每一輔助部件具有壓力調節(jié)器；c)使得該可變排量泵的輸出調節(jié)成該發(fā)動機潤滑系統所需的流體流動和由該壓力調節(jié)器產生的流體需求的總和；以及d)從該可變排量泵向收集器供應油，以便將以后使用的收集器液壓作為機械功來存儲。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，至少一個發(fā)動機輔助部件是從以下一組中選擇的，該組包括a)液壓馬達驅動的冷卻風扇；b)助力轉向系統；c)液壓馬達驅動的空調壓縮機；d)液壓馬達驅動的發(fā)動機冷卻劑泵；e)液壓馬達驅動的交流發(fā)電機；f)液壓馬達驅動的增壓器；g)電動液壓式閥致動系統；和h)懸掛致動器馬達。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，用于潤滑該發(fā)動機的流體流動基于發(fā)動機參數。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括使用該收集器液壓向至少一個液壓輔助部件提供動力的步驟。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括使用該收集器液壓借助該可變排量泵給由該發(fā)動機驅動的曲軸增加功的步驟。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括從固定排量泵向發(fā)動機潤滑總油道供應油以便潤滑該發(fā)動機的步驟，其中該可變排量泵只供應足夠彌補發(fā)動機所需的與固定排量泵提供的之間的差別的油。
7.一種用于內燃發(fā)動機的液壓的按需求的發(fā)動機輔助部件驅動系統，其包括可變排量泵，其具有來自貯池的泵流體連通輸入和通向高壓歧管的泵流體連通輸出；可變排量泵控制器，其安裝到該可變排量泵上并與發(fā)動機控制單元通信；發(fā)動機，其具有來自該高壓歧管的發(fā)動機流體連通輸入和通向該貯池的發(fā)動機流體連通輸出；和至少一個發(fā)動機輔助部件，其具有變化的油需求和壓力調節(jié)器，其中該壓力調節(jié)器與高壓歧管和貯池流體連通并且具有來自該高壓歧管的調節(jié)器輸入和通向該貯池的調節(jié)器輸出；以及其中，該泵流體連通輸出由該可變排量泵控制器基于該至少一個發(fā)動機輔助部件和用于潤滑的發(fā)動機所需的流動的總和來進行調節(jié)。
8.如權利要求7所述的系統，其特征在于，還包括收集器，該收集器具有通向該高壓歧管的流體連通管路，以便存儲和供應作為收集器流體壓力的能量。
9.如權利要求8所述的系統，其特征在于，該發(fā)動機控制單元控制該收集器是否接收油、保持油、或供應油。
10.如權利要求8所述的系統，其特征在于，該收集器液壓向至少一個輔助部件提供動力。
11.如權利要求8所述的系統，其特征在于，該收集器液壓借助該可變排量泵給由該發(fā)動機驅動的曲軸增加功。
12.如權利要求11所述的系統，其特征在于，該可變排量泵代替常規(guī)的啟動電動機以便啟動該發(fā)動機。
13.如權利要求7所述的系統，其特征在于，該高壓歧管向該壓力調節(jié)器提供動力。
14.如權利要求7所述的系統，其特征在于，該發(fā)動機控制單元監(jiān)控關于發(fā)動機的傳感器。
15.如權利要求14所述的系統，其特征在于，該傳感器監(jiān)控該發(fā)動機的溫度和速度。
16.如權利要求7所述的系統，其特征在于，至少一個發(fā)動機輔助部件是從以下一組中選擇的，該組包括a)液壓馬達驅動的冷卻風扇；b)助力轉向系統；c)液壓馬達驅動的空調壓縮機；d)液壓馬達驅動的發(fā)動機冷卻劑泵；e)液壓馬達驅動的交流發(fā)電機；f)液壓馬達驅動的增壓器；g)電動液壓式閥致動系統；和h)懸掛致動器馬達。
17.如權利要求7所述的系統，其特征在于，在至少一個發(fā)動機輔助部件的通向貯池的調節(jié)器輸出中還包括油冷卻器。
18.如權利要求7所述的系統，其特征在于，還包括固定排量泵，其具有來自貯池的固定泵流體連通輸入和通向該發(fā)動機潤滑總油道的固定泵流體連通輸出以便潤滑該發(fā)動機。
19.如權利要求18所述的系統，其特征在于，該可變排量泵只供應足夠彌補發(fā)動機所需的與固定排量泵提供的之間的差別的油。
全文摘要
一種從內燃發(fā)動機中的發(fā)動機潤滑系統提供對于機械功的液壓的方法，其包括以下步驟向發(fā)動機潤滑總油道供應油以便潤滑該發(fā)動機和至少一個油需求變化的發(fā)動機輔助部件。每一輔助部件具有單獨的壓力調節(jié)器。無論發(fā)動機的輸出如何，基于該發(fā)動機潤滑系統和發(fā)動機輔助部件所需的流體流動的總和來提供該可變排量泵的輸出。對于流體需求是由與每一發(fā)動機輔助部件相關的每一壓力調節(jié)器來確定的。在優(yōu)選實施例中，收集器將以后使用的收集器液壓作為機械功來存儲。
文檔編號F01M1/02GK1690373SQ20051006579
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月18日 優(yōu)先權日2004年4月16日
發(fā)明者D·B·羅斯 申請人:博格華納公司