具有兩件式安全閥的機動車潤滑泵系統的製作方法

2023-08-08 12:54:46

相關申請的交互參照

本申請要求2016年2月11日提交的美國臨時申請no.62/294,062的優先權。上述申請的公開內容被納入此處作為參照。

發明領域

本發明涉及一種用於機動車輛的發動機的潤滑泵系統，特別是，具有交互活塞型發動機的機動車輛。

發明背景

在用於車輛的流體泵，特別是油泵的領域中，需要控制流經油路的油量。控制流量可以有許多優點，特別是燃油經濟性。例如，當車輛加速泵時，由於泵以更大的速度運作，可能會引起不必要的油壓增加，其導致發動機曲軸上功率負載增加。當車輛以慢速行駛時，在電路中需要一定的泵排量來產生所需的油壓，但是以較高的速度和相同的泵排量會導致比所需更高的流量，多餘的流量表現出發動機上寄生負載的增加。為了減少寄生負載，可變排量油泵被利用。然而，可變排量泵通常會使潤滑系統增加更多的複雜性和成本，不僅是泵，還有與系統相關的其他閥門和液壓元件。隨著機動車輛中小型發動機的應用，變得更加困難來驗證利用可變排量油潤滑泵系統所帶來的好處。因此，需要提供一種全潤滑系統，可利用定排量油泵，來提供與之前僅利用可變排量泵的潤滑系統相似的優勢。

技術實現要素：

為了實現上述的以及其他需要，提出本發明。在優選的實施例中，本發明提出一種用於機動車輛的油潤滑發動機的潤滑泵系統，包括具有出口和入口的泵。配置兩件式安全閥，具有殼體，帶有多維度鑽孔，所述多維度鑽孔的第一直徑部分與相異的第二直徑部分軸向相交。彈簧偏置的主活塞滑動地被安裝在所述第一部分，具有第一架接，計量泵出口接口和泵入口接口之間的流量。副活塞被配置在閥殼體鑽孔的第二直徑部分。在閥殼體鑽孔的第一部分和第二部分的相交處附近是與先導壓力選擇地連接的先導壓力接口。先導壓力一般等於主油道或集油槽壓力或其之間一些值的油壓。第二直徑部分與主油道壓力相連接，使壓力下的發動機作用於副活塞。本發明系統允許通過控制先導壓力來實現油壓與發動機轉速關係的多種運作模式，使車輛發動機上油泵所施加的寄生負載最小化。

本發明的進一步適用範圍將由以下提供的詳細說明變得明顯。應理解，雖然在此示出本發明的優選實施例，但詳細的說明和具體的示例僅用於說明目的，並不用於限制發明的範圍。

附圖簡要說明

以下參照附圖進行詳細地說明，本發明的內容將更容易被理解，其中

圖1是根據本發明的優選實施例的潤滑泵系統的透視圖。

圖2是與圖1相似的視圖，且圖1中示出的泵的蓋子被去除。

圖3是與圖2相似的視圖，且圖2中示出的泵的轉子被去除，示出液壓流路徑。

圖4是沿圖3的線4–4示出發動機初始啟動期間本發明的兩件式安全閥的截面圖，以及圖示出本發明的其他各種元件。

圖5是與圖4相似的截面圖，示出本發明的兩件式安全閥達到平衡或計量狀態。

圖6是與圖4相似的截面圖，示出本發明的兩件式安全閥達到近似平坦線的運作狀態。

圖7是示出利用根據本發明的潤滑泵系統的發動機油壓和泵束之間的關係圖表。

圖8是與圖4相似的視圖，示出圖4中的安全閥及交流發電機的優選實施例。

圖9是與圖4相似的視圖，示出圖4中的安全閥及交流發電機的優選實施例。

優選實施例的具體說明

以下說明的優選實施例性質上僅為示範性的，並不用來限制本發明、其應用或用途。

圖1-7，示出本發明的潤滑泵系統7。泵系統7用於潤滑機動車輛的內燃發動機10，通常為交互活塞型發動機10。系統7具有油泵12。該泵12通常是具有非同心轉子13、15的定排量轉子型泵。泵12通常經帶或齒輪組與發動機10的曲軸(未顯示)扭轉地連接。典型的泵12用於小型、中型、大型客車或小型卡車機動車輛，且當發動機10的曲軸每分鐘旋轉700-7000轉數時，具有1.0-6.0桿壓力下每分鐘20-120升的輸出容量。泵12具有入口16以及排放口或出口18。入口16與集油槽20流體連接。泵出口18與過濾器22流體連接，在油進入發動機10之前過濾油。發動機10可具有不同的油消耗部件，包括正常潤滑的活塞、杆、和配氣機構，以及起閥器、活塞噴射器和可變的凸輪定時移相器。理想的是，系統7具有至少低和高運作模式，高運作模式通常需要發動機轉速超過3000rpm。

系統7還包括片安全閥23，具有閥殼體24。通常，閥殼體24可以由鋼、鋁、或剛性聚合物材料製成。閥殼體24包括多維度鑽孔30，具有第一直徑部分32。第一部分32的直徑通常是10-20毫米。鑽孔第一部分32與同心的較小直徑的第二部分34相交。第一部分32具有橫向接口36，與泵入口16流體連接。泵入口16具有與集油槽20連接的一個分支17，以及與第一部分32連接的第二分支19。第一部分32具有橫向接口38，與接口36軸向隔開。接口38與泵出口18流體連接。先導壓力接口40與泵出口接口38軸向隔開。先導壓力接口40通常位於第一部分32的末端前端。先導壓力接口40與由電磁閥42提供的壓力模式選擇閥連接。電磁閥42可以選擇性地將先導壓力接口40與集油槽20或發動機機油壓連接在主油道上。電磁閥42可以是簡單的開關式電磁閥，或模擬型或佔空比型的比例式閥。

控制器44通常指令電磁閥42。控制器44可以是多功能控制器的單獨部件或部分，例如發動機控制器。控制器44可位於電磁閥42附近或位於遠處。通常情況下，控制器44根據一個或多個發動機特性向電磁閥42指示信號，例如發動機轉速、發動機溫度、發動機油溫度、閥驅動、閥定時、主油道壓力、功率需求、或上述的衍生物。

閥殼體鑽孔第二部分34通常具有封閉端48。發動機壓力接口50與封閉端48相鄰。發動機壓力接口50通常與發動機10的主油道連接。雖然在圖4中，接口36和38、40和48被示出在同一平面，但並不局限於此，在大多數情況下無須如此。

閥線軸或主活塞60可滑動地被安裝在閥殼體鑽孔第一部分32。活塞60經線圈彈簧62朝第二部分32彈簧偏置。彈簧62緊靠塞子64來密封鑽孔30。主活塞60具有腔66，來容納彈簧62。腔66具有封閉端68。主活塞60具有第一架接74，計量從泵出口接口38流至泵入口接口36的流量。主活塞具有第二架接76，與第一架接74軸向隔開，區分暴露於泵出口接口38的第一部分32的一段與暴露於先導壓力接口40的第二部分的一段。在第一架接74和第二架接76之間，主活塞60具有直徑縮小的部分78。

管線軸或副活塞80可滑動地被安裝在第二部分34。活塞80區分暴露於發動機壓力接口50的第二部分的一段與暴露於相交的第一部分32的第二部分的一段。主活塞60和副活塞80與各自的孔緊密關聯，且活塞或鑽孔第一、第二部分32、34上無需密封環。主活塞60和副活塞80分別具有相對的面86、88。

副活塞的面88為圓錐截面狀，形成半球形。相對的主活塞的面86較平坦。由此，相對的面86和88半單點接觸。半單點接觸使面86和88經殼體鑽孔30的一段中的先導壓力被作用，從而暴露於先導壓力接口40。另外，由於相對的面88和86之間的接觸，殼體鑽孔第一部分32和殼體鑽孔第二部分34之間的任何同心錯位限制主活塞60或副活塞80的力矩(側)加載。因此，摩擦和遲滯較少。由於上述特徵，增加了鑽孔第一部分32和鑽孔第二部分之間的非同心度，從而降低加工成本。

閥殼體24還具有孔徑92，在殼體鑽孔第一部分32和連接泵入口16的歧管94之間延伸，使泵吸除所有困在主活塞的第一架接74後的流體。

在初始啟動操作中發動機油壓基本上為0或集油槽20壓力。兩件式安全閥23位於圖4所示的位置中。由於彈簧62提供的偏置力，主活塞向前方位置被移動(如圖4所示的左方)使副活塞82被移動至其極限位置。泵10的轉速與發動機曲軸的轉速成正比，在啟動時為0。通常情況下，電磁閥42在初始啟動時被指示將先導壓力置於低壓模式，從而使先導壓力接口40與發動機油壓連接。隨著發動機曲軸轉速的增加，主油道中的發動機油壓沿圖7中的線100線性增加。繼續增加的發動機油壓經由發動機油壓接口50作用於副活塞80區域。相同的發動機油壓也可作用於副活塞的相對側穿過先導壓力接口40。因此，相對於主活塞60(或彈簧62)施加的副活塞80的任何力基本上被消除。發動機油壓作用於主活塞的第二架接76的外徑(基本上等於第一部分32的面積)，使主活塞60向右移動至圖3中所示的計量位置壓縮線圈彈簧62。從泵出口18作用於主活塞的第一、第二架接74、76的壓力基本上被消除。在圖5示出的計量位置之前的平衡點處，主活塞的第一架接74將防止流量從泵出口18穿過兩件式安全閥23至泵入口16。平衡點位置約是圖7所示的位置102。當泵速增加超出平衡點壓力102時，增加的發動機油壓會造成主活塞60進一步往右移動(圖4)導致主活塞的第一架接74允許增加的流量從泵出口接口38至泵入口接口36，從而發動機轉速進一步增加，將導致發動機油壓沿線106所示的路徑至平坦線。泵12的功率消耗一般等於泵流速乘以壓力。在此，兩件式安全閥29，通過使輸送到發動機10的潤滑油幾乎保持恆定的流速，並以增加的發動機轉速，使泵入口16和泵出口18具幾乎恆定的壓差，從而降低了功率消耗。

理想的是當系統進入高壓運作模式時，控制器44指示電磁閥42將先導壓力接口與集油槽20連接，而不是與發動機壓力連接。由於先導壓力為零，沒有流體壓力作用於主活塞60來抵抗彈簧62。計量力與經由接口50作用於副活塞的直徑或第二部分34的發動機油壓相等。因此，高壓與低壓的比例，等於鑽孔第一、第二部分32、34的面積比。由於先導壓力基本上等於0，因此，副活塞80移動主活塞60，使彈簧62從圖4所示的位置被壓縮，其中主活塞的第一架接74防止泵出口及泵入口之間的繞流，使系統7隨著線200中示出的高壓模式，直到機油壓進一步作用於副活塞80使安全閥23經過圖5中示出的計量位置(圖7中的位置202)至圖6中所示的位置，使發動機油壓至線206中示出的高壓模式的平坦線。

不同的高低壓模式可用於不同的發動機，可以分別通過增加或減小彈簧62的彈簧常數來增加或降低高/低壓模式。線406是與系統7相同的發動機潤滑泵系統的發動機油壓與泵速關係的示例，但由於彈簧62的較低彈簧常數的彈簧偏置，具有較低的低壓模式。

為了更大地減少寄生損失，電磁閥42可以是比例式閥，允許先導壓力在發動機油壓和集油槽壓力之間被定義。中壓運作模式允許發動機油壓泵速關係由線306被定義。如上所述，中壓模式可基於多種發動機特性或衍生物，經控制器44被控制。

圖8示出系統7，其中，偏置的彈簧為兩種零件262、263，提供可變彈簧常數。該彈簧262，263為階梯式，允許更多定製的壓力與發動機轉速的關係，以更高的發動機轉速增加壓力。圖9示出圓錐偏置彈簧363提供連續可變的彈簧常數。

在此說明的本發明實質上僅為示例。因此，在不脫離本發明要點的前提下可在本發明的範圍內進行多種修改。該修改不應被視為脫離本發明的思想和範圍。