专利名称：内燃发动机的润滑机油供应系统的制作方法
内燃发动机的润滑机油供应系统
技术领域：
本发明涉及一种内燃发动机的润滑机油系统，其中通过双模压力限制阀控制该润滑系统内的最大压力。
背景技术：
压力润滑已经在机动车辆的内燃发动机内使用了许多年。通常，单减压阀用于限 制由机油泵产生的最大压力。释放压力通常设定在相当高的值，以便确保发动机在从怠速 至最大车速负荷运转的全部工况下接收足够的润滑机油。不幸地是，这导致了润滑泵的能 量消耗比理想状态下更高，因为在许多工况下，发动机仅需要较小的机油体积和压力。美国公开专利US 2002/0083915公开了一种系统，其中机械运转阀建立最小机油 压力，电动运转阀固定在机械阀的减压口这样可通过电动运转阀的关闭增加系统压力。这 种系统的缺陷在于电动运转阀不具有故障安全位置。在电动运转阀在打开位置发生故障的 情况下，仅最小机油压力可用于维持发动机，并且这种最小机油压力会不用怀疑地不足以 在高速和高负载运转期间支持发动机。另一方面，如果电动运转阀在关闭位置下发生故障， 导致的过高的机油压力会导致机油滤清器破裂而损害或损坏发动机，随之所有机油泄漏到 车外。换句话说，电动阀的任何故障会导致发动机故障。另一方面，因为仅流自机油泵的未 过滤机油穿过阀门，电动运转阀的稳定性受到影响，并且由未过滤的机油带的外来物质会 导致阀门粘住或过度磨损。需要提供一种内燃发动机润滑系统，其中通过备用高压力机械减压阀可靠地保护 发动机，其还具有减小机油压力的能力以便在不需要最大机油压力和流量的工况期间促进 燃料经济性改善。
发明内容根据本发明一方面，提供一种内燃发动机的润滑机油供应系统，包含机油储槽和 用于加压来自机油储槽的机油的机油泵。润滑分配网路连接至机油泵。主减压阀连接至机 油泵的下游的分配网路。主减压阀将分配网路内的机油压力限制至最大可允许值。可运转 地连接至主减压阀下游的分配网路的辅助控制(pilot controlled)双模减压阀选择性地 将所述分配网路内的压力控制至比由主减压阀产生的最高的压力低的最小压力。根据本发明的另一方面，可运转地连接至主减压阀下游的分配网路双模、辅助减 压阀通过将来自分配网路的机油回流至机油储槽来控制所述分配网路内的机油压力，该辅 助减压阀具有辅助阀门被加电压的第一运转模式和辅助阀未加电压的第二运转模式，在第 一运转模式中辅助减压阀将分配网路内的压力限制至低于由主减压阀产生的最高压力的 第一压力，在第二运转模式中辅助减压阀将分配网路内的压力限制至高于第一压力的第二 压力。依照本发明的润滑机油供应系统的一个优点在于通过最小化与发动机驱动润滑 机油泵关联的寄生损失可减小发动机燃料消耗，同时通过使用具有常闭辅助阀的辅助减压阀维护发动机完整性，这样如果辅助阀运转系统发生故障，发动机机油压力将维持在所有 发动机运转模式和工况的安全水平。依照本发明的系统的另一优点在于与已知的将减压阀安装在发动机的内部深处 (例如发动机机油泵)使得这种阀门相对不容易维修的常规做法相反，本发明的辅助减压 阀可安装在发动机的外部上。依照本发明的系统的再一优点在于本发明的辅助减压阀可位于机油滤清器的下 游，从而防止压力控制器不受机油杂质的污染。
依照本发明的系统的又一优点在于本发明的辅助减压阀具有双模特征，从而该辅 助阀门可用于在主减压阀在关闭位置发生故障的情况下限制最大润滑系统压力。依照本发明的系统的又一优点在于当本发明的双模阀门没有运转在压力限制模 式时穿过发动机的润滑机油流不会减少。通过阅读说明书，本发明的其它优点以及特征将变得显而易见。
图1为具有依照本发明的润滑机油供应系统的内燃发动机处于正常工况下的示 意图。图2为处于高压备用减压状况的在依照本发明一方面的发动机润滑供应系统内 使用的辅助减压阀的部分示意3显示了以故障安全减压模式运转的图2的阀。图4类似于图3但显示了与图3所示的较高压力运转相反，图3的阀运转在低压 节油状况。
具体实施方式如图1所示，发动机10具有在汽缸体28之下延伸的机油储槽14和汽缸盖26。润 滑分配网路22连接有机油泵18。本领域技术人员阅读本发明公开应了解机油泵18可包含 由发动机曲轴或齿轮泵同心驱动的摆线型泵、或通常安装至发动机汽缸体上并且由凸轮轴 或发动机的其它旋转部件驱动的摆线泵、或其它类型的泵装置。这样的细节提供给那些愿 意采用本发明描述和要求保护的新型机油供应系统的人。本发明的润滑机油供应系统不仅包括机油储槽14、机油泵18和润滑分配网路22， 还包括用于将分配网路22内的机油压力限制至最大可允许值的主减压阀34。换句话说，减 压阀34将机油压力限制至预定最大值。例如，这保护机油滤清器38不受冷启动期间较高 发动机转速下机油压力过高的破坏。本发明的系统也包括辅助控制的、双模减压阀60。阀门60可运转地从主减压阀 34下游并且优选地从机油滤清器38的下游与分配网路22连接。在没有任何信号来自控制器50时，阀门60作用为具有接近主减压阀34的设定的 压力设定的常闭减压阀。因而，该润滑系统将如图1所示地作用，而由主减压阀34实现正 常减压功能。然而，阀门60作用为如下的备用最大压力阀。请参考图2，阀门60显示为具 有带正常满流通道68的本体64。当阀门60没有加载电压时，机油将持续地流过阀门60而 不会有任何减少，因为满流通道68对流动不会显著地限制。
图2说明了控制器未提供信号电压至阀门60的打开线圈72的情况。通过说明为 弹簧88的弹性元件的力将运转活塞在关闭的方向上推动。选择弹簧88以使得运转活塞82 保持在其关闭位置，直至作用在活塞82上的压力差超过预定的第一压力，该预定第一压力 低于主减压阀34的压力设定。当打开线圈72上没有打开力时，通过电枢92作用的弹簧96 的力将控制球100推至其关闭位置。选择弹簧96以将控制球100维持在其关闭位置，直至 作用在球100上的压力超过预定的第二压力，该预定第二压力优选地稍微高于主减压阀34 的释放压力。因此，阀门60作用为备用减压阀以保持系统压力不会增加至不想要的水平。 在优选实施例中，设置阀门60在稍微高于主减压阀34的释放压力的压力下释放压力。 在图2说明的状况下，弹簧88能够在正常润滑系统运转压力期间将运转活塞82 维持在其关闭位置，因为释放孔84导致作用在分配网路22内的机油压力平均地作用在暴 露至通道68内的压力的活塞82的主动侧和暴露至液压控制压力和弹簧88的压力的控制 侧。然而，如果润滑网路22内的压力增加至第二压力设定之上，控制球100将克服作用在 控制电枢92上的弹簧96的力被迫离开其位置。本质上，控制球100和弹簧96作用为提供 克服系统过压的备用保护的第二最大减压阀。一旦控制球100已经由于过压情况导致从其位置移动，运转活塞82的控制侧处的 压力减小并且运转活塞82打开以允许机油流进出口通道80。这种情况显示在图3中。当 阀门60运转在该模式下时，润滑分配网路22内的压力由弹簧88和出口通道80的尺寸以 及控制孔104和弹簧96的尺寸决定。当运转在紧急压力限制模式时，如图3所示，球100 将会仅离开孔104 —点点。可通过对与控制器50连接的打开线圈72的电动控制实现图4中描绘的运转模 式。对线圈72施加电压使得电枢92在离开控制孔104的方向上移动，使得控制球100允 许流过通道106并且进入储槽14内。因为孔104和通道106比释放孔84大许多，孔86内 的控制压力比通道76内的压力小得多，从而允许运转的活塞84克服弹簧88的力被推开， 旁通机油并且减小机油压力至第一压力设定。本领域技术人员根据本发明公开应了解本发 明的装置的辅助功能不仅可通过说明的弹簧加载的球和活塞执行，也可以可替代地通过液 压控制或电动控制的滑阀执行。如图1所示，阀门60设置于主减压阀34的下游。当阀门60运转于图4的状况下， 机油泵18需要做较少的功，因为克服小的压力泵送机油。因为阀门60通常关闭，来自控制 器50的信号损失将仅仅导致润滑系统回复至不仅通过减压阀34还通过之前描述的减压功 能的阀门60控制的最大压力系统。这保护了发动机10的完整。尽管机油在较低压力下由阀门60旁通，足够的机油压力被提供至汽缸盖26并且 提供至曲轴轴承30，因为控制器50仅在不需要提供最大机油压力以维持适合的发动机寿 命的数个工况期间打开阀门60。事实上，在例如表现为运转在至少发动机最大负载的一半 下的多个工况下，可显著地减小机油压力同时仍然为发动机提供足够的润滑。阀门60优选地安装至发动机10的外表面，例如汽缸体28的外表面。这种外部安 装显示在图1中。这将允许出于维修或调节目标相对容易地接近阀门，而不需要移除发动 机硬件例如油表盘或前盖。在优选实施例中，阀门60安装在任何曲轴轴承30的上游。根据专利法的规定，已经描述了本发明，然而该描述仅是示例性的而非本质上限 制。对公开的实施例的多种变形和修改对本领域技术员是显而易见的并且落入本发明的范围内。因此，本发明的法律保护范围仅通过研究下面的权利要求确定.
权利要求
一种内燃发动机的润滑机油供应系统，包含机油储槽；用于从所述机油储槽加压机油的机油泵；连接至所述机油泵的润滑分配网路；主减压阀，所述主减压阀连接至所述机油泵的下游用于将所述分配网路内的机油压力限制至最大值；以及辅助控制的减压阀，所述辅助控制的减压阀可运转地连接至所述主减压阀下游的所述分配网路用于选择性地将所述分配网路内的压力控制至比由所述主减压阀产生的最高压力低的最小压力。
2.如权利要求1所述的润滑机油供应系统，其特征在于，所述润滑分配网路包含多个 延伸穿过发动机的通道。
3.如权利要求1所述的润滑机油供应系统，其特征在于，所述润滑分配网路包含多个 穿过发动机延伸至曲轴轴承和至少一个汽缸盖的通道。
4.如权利要求1所述的润滑机油供应系统，其特征在于，所述辅助控制的减压阀包含 壳体；最小减压阀，所述最小减压阀包含于所述壳体内用于将所述分配网路内的机油压力控 制至低于由所述主减压阀产生的最高压力的预定值；以及 用于控制所述最小减压阀的运转的辅助阀门。
5.如权利要求4所述的润滑机油供应系统，其特征在于，所述辅助控制阀门由发动机 控制器操作。
6.如权利要求1所述的润滑机油供应系统，其特征在于，进一步包含在所述主减压阀 和所述辅助控制阀之间连接至所述分配网路的机油滤清器。
7.如权利要求1所述的润滑机油供应系统，其特征在于，所述辅助控制阀门安装在所 述发动机的外部。
8.一种带有润滑机油供应系统的内燃发动机，包含 机油储槽；安装至所述发动机的机油泵，所述机油泵具有进口和出口，所述机油泵从所述储槽获 得机油并且加压所述机油；连接至所述机油泵的润滑分配网路；主减压阀，所述主减压阀在所述机油泵下游连接至所述分配网路用于将所述分配网路 内的所述机油压力限制至最大可允许值；以及双模辅助减压阀，所述双模辅助减压阀在所述主减压阀下游可运转地连接至分配网路 用于通过将来自分配网路的机油回流至所述机油储槽来控制所述分配网路内的机油压力， 所述辅助减压阀具有辅助阀门被加电压的第一运转模式和所述辅助阀未加电压的第二运 转模式，在所述第一运转模式中所述辅助减压阀将所述分配网路内的压力限制至低于由所 述主减压阀产生的最高压力的第一压力，在所述第二运转模式中所述辅助减压阀将所述分 配网路内的压力限制至高于所述第一压力的第二压力。
9.如权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述润滑分配网路包含多个穿过所述汽 缸体延伸至曲轴轴承、机油滤清器和汽缸盖的通道。
10.如权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述辅助减压阀位于所述汽缸体的外部。
全文摘要
本发明公开一种内燃发动机的润滑机油供应系统，其包括机油储槽和连接至润滑分配网路的机油泵，所述润滑分配网路包括辅助减压阀，其选择性地将分配网路内的压力控制至低于由与机油泵相关的主减压阀产生的最大压力的至少一个压力值，同时也保护润滑分配网路防止发生不想要的过压情况。
文档编号F01M1/02GK101818669SQ201010108490
公开日2010年9月1日 申请日期2010年1月29日 优先权日2009年2月2日
发明者倪学海 申请人:福特环球技术公司