专利名称：使内燃机的油盘中的油快速升温的设备和方法
技术领域：
本发明的示例性实施例涉及内燃机润滑系统，且更具体地涉及用于内燃机的油 盘，所述油盘具有包括油贮槽的插件，所述插件利于其中的油的快速升温。
背景技术：
由高燃料价格以及与内燃机(尤其是用于车辆应用中的内燃机)的燃料效率有关 的政府规定驱动的顾客需求将燃料经济性考虑带入发动机的设计和操作中。此外，环境和 顾客关心的问题是在车辆维护(例如，油更换)之间的规定较长间隔，这通常导致机油容积 增加。机油容积增加可与较高燃料效率和改进排放性能的希望相悖，因为较大容积的油 在发动机初始冷启动之后需要较长的升温周期。在用于润滑移动部件的油达到稳态操作温 度时，内燃机以峰值效率操作。需要利于较长维护间隔的较高油容积而将油快速加热至正常稳态操作温度的内 燃机润滑系统。
发明内容
在本发明的示例性实施例中，一种用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组 件包括部分封闭所述油贮槽区域的上部凸缘；油拾取井，所述油拾取井开口穿过上部凸 缘且由壁部限定，用于接收从内燃机返回的已加热油；由壁部在油贮槽区域中限定的油贮 存器，其中，油贮存器中的油与油拾取井中的油分开；粘度敏感性油流限制通道，所述粘度 敏感性油流限制通道在油拾取井和油贮存器之间延伸，从而在它们之间限定流体连通；以 及油拾取器，用于与内燃机的油泵流体连通且具有设置在油拾取井中的拾取入口，所述油 拾取器配置成从油拾取井提取油。在本发明的另一个示例性实施例中，一种内燃机润滑系统包括内燃机；油盘，所 述油盘被组装到内燃机，且具有底部、从底部延伸以限定开口顶端的多个侧面，用于与内燃 机的匹配表面密封接合、以及其中的油贮槽区域。挡板组件设置在油贮槽区域中且配置成 将油贮槽区域分成配置用于接收从内燃机返回的油的油拾取井以及用于存储其中的散装 油的油贮存器。配置用于与内燃机的油泵流体连通的油拾取器具有设置在油拾取井中的拾 取入口，所述油拾取器配置成从油拾取井提取油。粘度敏感性油流限制通道设置在油拾取 井和油贮存器之间，用于它们之间的流体连通。在本发明的又一个示例性实施例中，一种使内燃机的油盘中的机油快速升温的方 法包括在油盘中限定油拾取井；在油拾取井中设置油拾取器，与内燃机的油泵流体连通， 以从油拾取井提取油；将从内燃机返回的油引导给油拾取井；以及在油拾取井中限定粘度 敏感性油流限制通道，以限定与油盘中的油贮存器中的油的流体连通。方案1. 一种用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，包括部分封闭所述油贮槽区域的上部凸缘；
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油拾取井，所述油拾取井开口穿过上部凸缘且由壁部限定，用于接收从内燃机返 回的油，所述壁部从所述上部凸缘延伸且与发动机回油相关；由壁部在油贮槽区域中限定的油贮存器；粘度敏感性油流限制通道，所述粘度敏感性油流限制通道在油拾取井和油贮存器 之间延伸，从而在它们之间限定流体连通；以及油拾取器，用于与内燃机的油泵流体连通且具有设置在油拾取井中的拾取入口， 所述油拾取器配置成从油拾取井提取油。方案2.根据方案1所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，其 中，所述油拾取井的壁部开口穿过下部凸缘，所述下部凸缘以与油贮槽区域的表面隔开的 关系从壁部向外延伸，以在它们之间限定粘度敏感性油流限制通道。方案3.根据方案2所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，还包 括在下部凸缘和油贮槽区域的底表面之间延伸的多个流修正器。方案4.根据方案3所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，其 中，所述流修正器包括在挡板组件的下部凸缘之间延伸进入粘度敏感性油流限制通道的多 个肋。方案5.根据方案1所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，其 中，挡板组件的至少一部分由绝缘材料制成，绝缘材料配置成减少油贮存器和油拾取井之 间的热传递。方案6.根据方案5所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，其 中，绝缘材料包括双壁。方案7.根据方案1所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，其 中，壁部延伸到邻近油贮槽区域的底表面的位置，从而封闭油拾取井的一端。方案8.根据方案7所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，还包 括延伸通过壁部的一系列粘度敏感性油流限制通道。方案9. 一种内燃机润滑系统，包括内燃机；油盘，所述油盘被附连到内燃机，且具有底部和从底部延伸以限定开口顶端的多 个侧面，用于与内燃机的匹配表面以及其中的油贮槽区域密封接合；挡板组件，所述挡板组件设置在油贮槽区域中且配置成将油贮槽区域分成位于油 贮存器中的油拾取井；油拾取器，所述油拾取器与内燃机的油泵流体连通且具有设置在油拾取井中的拾 取入口 ；以及粘度敏感性油流限制通道，所述粘度敏感性油流限制通道设置在油拾取井和油贮 存器之间，用于它们之间的流体连通。方案10.根据方案9所述的内燃机润滑系统，所述挡板组件还包括上部凸缘，所述上部凸缘配置成至少部分封闭油贮槽区域且与发动机回油相关；下部凸缘，所述下部凸缘以与油贮槽区域的表面隔开的关系设置；以及互连壁部，所述互连壁部开口穿过上部凸缘以限定油拾取井。方案11.根据方案10所述的内燃机润滑系统，其中，挡板组件的下部凸缘和油贮槽区域的表面之间限定粘度敏感性油流限制通道。方案12.根据方案11所述的内燃机润滑系统，还包括在挡板的下部凸缘和油盘的 底部之间延伸的多个流修正器。方案13.根据方案12所述的内燃机润滑系统，其中，所述流修正器包括在挡板组 件的下部凸缘和油贮槽区域的底部之间延伸的多个肋。方案14.根据方案9所述的内燃机润滑系统，其中，挡板组件的至少一部分由绝缘 材料制成，绝缘材料配置成减少油贮存器和油拾取井之间的热传递。方案15.根据方案14所述的内燃机润滑系统，其中，绝缘材料包括双壁。方案16. —种使内燃机的油盘中的机油快速升温的方法，包括在油盘中限定油拾取井；在油拾取井中设置油拾取器，所述油拾取器与内燃机的油泵流体连通，以从油拾 取井提取油；将从内燃机返回的已加热油引导给油拾取井；以及在油拾取井中限定粘度敏感性油流限制通道，以限定与油盘中的油的流体连通。方案17.根据方案14所述的使内燃机的油盘中的机油快速升温的方法，还包括选 择粘度敏感性油流限制通道的尺寸，以控制通过粘度敏感性油流限制通道且在油盘中的油 和油拾取井之间的油流的方向、油流率或两者。本发明的上述特征和优势、以及其它特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式 的以下详细说明结合附图显而易见。
在实施例的以下详细说明中通过示例的方式显现其它目的、特征、优势和细节，详 细说明参考附图，在附图中图1是体现本发明示例性特征的油盘组件的纵向截面图；图2是图1的油盘组件的俯视平面图；图3是图1的油盘组件的放大局部截面图，示出了示例性操作模式；图4是图1的油盘组件的放大局部截面图，示出了另一个示例性操作模式；图5是体现本发明示例性特征的油盘组件的放大局部截面图；图6是体现本发明示例性特征的油盘挡板组件的面向底部的透视图；和图7是体现本发明示例性特征的油盘组件的放大局部截面图。
具体实施例方式以下说明本质上仅仅是示例性的且不旨在限制本发明、应用或使用。应当理解的 是，在附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。根据本发明的示例性实施例，图1示出了应用于内燃机5的油盘组件14。油盘14 可以由冲压钢、塑料、复合材料制成或者可以是铸造金属成分，且包括具有上部凸缘表面16 的开口顶端18、封闭底端20和侧面22，上部凸缘表面16配置成以密封设置的方式与内燃 机5的相应匹配表面7匹配。油盘配置成收集在润滑之后从发动机本体排出的机油24。油 盘包括由发动机回油系统供给的油贮槽区域26，发动机回油系统包括配置成收集机油24且将油朝贮槽区域26引导的成角度油收集斜面或表面28。油泵(未示出)流体地连接到 油拾取器30，油拾取器30具有设置在油盘中(优选在油贮槽区域26中)的拾取入口 32。 油泵可以电动操作或者发动机操作(例如，通过机械连接到内燃机5的曲轴、凸轮轴、附件 驱动器或其它可旋转部件)，且用于在发动机发动和操作期间通过油拾取器30从油盘14提 取机油24以在内燃机5内分配，以便润滑各个移动部件。参考图1和2，在示例性实施例中，总体上以34指代的挡板组件设置在油盘组件 14中，优选在油贮槽区域26中。挡板组件34包括上部凸缘36、下部凸缘38、以及在上部 凸缘和下部凸缘之间延伸且将上部凸缘和下部凸缘连接的互连壁部40。挡板组件34设置 在油贮槽区域26中，使得下部凸缘38以与油贮槽区域26的底部42紧密隔开的取向定位， 以在它们之间限定粘度敏感性油流限制通道44。上部凸缘36配置成至少部分封闭油贮槽 区域，防止机油24从挡板周边46周围进入。安装螺栓48可接合相应油盘安装凸台(未示 出)以将挡板组件34在油盘14中牢固地和密封地保持到位。挡板组件34将贮槽区域26分成油贮存器52和油拾取井53 (图3和4)，油拾取井 53配置成接收油拾取器30的拾取入口 32。安装凸缘54 (图2)可与油拾取入口 32相关且 接收附连螺栓56，附连螺栓56可操作将油拾取器30牢固地保持在油盘14中。在示例性实施例中，在发动机启动时，尤其是在发动机冷启动后，供油60通过油 拾取器30的拾取入口 32由机油泵(未示出)从油拾取井53抽取。供油60循环通过内燃 机5的润滑系统，在内燃机5处，供油60升温且随后返回至油盘14，如回油流58所示。由 于油贮槽区域26由上部凸缘36的挡板周边46至少部分封闭，回油流58被引导回到油拾 取井53，而不是被引导到油贮存器52。结果，作为回油流58返回到油拾取井53的已加热 机油24将优选可用于油拾取器30的拾取入口 32，因而可用于油泵和发动机润滑系统。因 而，实现内燃机5达到稳态操作温度所需的时间的减少，从而改进发动机的效率和排放性 能。在示例性实施例中，挡板组件34或者至少组件的限定油拾取井53的部分(例如，互连 壁部40)可由绝缘材料制成，从而在油拾取井53中的升温油和油贮存器52中的较冷油之 间限定附加热障。材料可包括高密度、耐高温塑料或复合材料，或者可包括由金属或塑料或 复合材料制成的双壁片材组件。在图1所示的示例性实施例中，在发动机启动及其稳态操作期间，回油流58和供 油流60是相对相等的，因而，贮槽区域26中的油位将保持在油贮存器52和油拾取井53中 的相对相等液位(由油位27表示)。然而，参考图3，在内燃机5以高速(即，高RPM)操 作期间或者在发动机的快速瞬变操作期间，可能在油拾取井53中发生油向下抽取，从而导 致分别在油拾取井53和油贮存器52之间的油位62a、62b中的差异。得到的不同油位“液 柱” 62a、62b之间的压力差将使得更换油64通过粘度敏感性油流限制通道44从油贮存器 52流向油拾取井53，从而导致在油贮槽区域26中的流体调平(leveling)。挡板组件34中 的引通开口(未示出)在油贮存器52和油拾取井53中提供相等的压力，从而在不相等的 液位时间期间通过防止油贮存器中的部分真空而允许油位62a和62b的快速调平。如图4 所示，在可导致比由机油泵所需供油60更大的回油流58的操作条件期间，油拾取井中的流 体可升高，从而导致分别在油拾取井和油贮存器52之间的油位62a、62b中的差异。同样， 不同油位“液柱”之间的压力差将引起更换油64从油拾取井53流向油贮存器52，从而导致 在油贮槽区域26内的流体调平。
在示例性实施例中，更换油64的流体特性由油的粘度、流体流的性质(例如，层流 或紊流)、粘度敏感性油流限制通道44的形状和尺寸确定，粘度敏感性油流限制通道44由 下部凸缘38和油贮槽区域26的底部42之间的距离“d/’限定或者由下部凸缘38的周边 66和油贮槽区域26的外壁68之间的距离“d2”限定，或者两者兼而有之(图3)。因而，更 换油64的流动特性或流率可以通过改变粘度敏感性油流限制通道44的尺寸“d/’和/或 “d2”而针对具体发动机应用定制，使得所述通道可配置成调节流经其的油流率。在图5和6所示的示例性实施例中，可使用在挡板组件34的下部凸缘38之间延 伸到粘度敏感性油流限制通道44内的一系列流修正器(例如肋70)，以进一步定制在油贮 存器52和油拾取井53之间的供油流64的流动特性。在挡板组件34的该实施例中，肋70 从下部凸缘38的下表面延伸且在动态/高性能发动机操作条件下将供油流64引导到油拾 取器30的拾取入口 32。也可以设想的是，流修正器或肋70可从油贮槽区域的底部42作为 油盘的整体特征延伸。此外，肋的间隔将通过与供油流64的流体摩擦来确定在冷条件下油 的流率。在图7所示的另一个示例性实施例中，可以设想的是，挡板组件34可包括上部凸 缘36以及在上部凸缘和油贮槽区域26的底部42之间延伸的壁部40。上部凸缘36配置成 至少部分封闭油贮槽区域，防止机油24从挡板周边46周围进入。安装螺栓48可接合相应 油盘安装凸台(未示出)以将挡板组件34在油盘14中牢固地和密封地保持到位。挡板组 件34将贮槽区域26分成油贮存器52和油拾取井53，油拾取井53配置成接收油拾取器30 的拾取入口 32。一系列粘度敏感性油流限制通道80将油拾取井53与油贮存器52流体连 接。在发动机启动时，尤其是在发动机冷启动之后，供油60通过油拾取器30的拾取入 口 32由机油泵(未示出)从油拾取井53抽取。供油60循环通过内燃机5的润滑系统，在 内燃机5处，供油60升温且随后返回至油盘14，如回油流58所示。由于油贮槽区域26由 上部凸缘36的挡板周边46至少部分封闭，因而回油流58被引导回到油拾取井53，而不是 被引导到油贮存器52。结果，作为回油流58返回到油拾取井53的已加热机油24将优选可 用于油拾取器30的拾取入口 32，因而可用于油泵和发动机润滑系统。因而，实现内燃机5 达到稳态操作温度所需的时间的减少，从而改进发动机的效率和排放性能。在发动机启动 及其稳态操作期间，回油流58和供油流60是相对相等的，因而，贮槽区域26中的油位将保 持在油贮存器52和油拾取井53中的相对相等液位。如图7所示，在发动机5以高速(即， 高RPM)操作期间或者在发动机的快速瞬变操作期间，可能在油拾取井53中发生油向下抽 取，从而导致分别在油拾取井53和油贮存器52之间的油位62a、62b中的差异。得到的不 同油位“液柱”62a、62b之间的压力差将使得更换油64通过粘度敏感性油流限制通道80从 油贮存器52流向油拾取井53，从而导致在油贮槽区域26中的流体调平。如前述实施例中 讨论的那样，在可导致比由机油泵所需供油60更大的回油流58的操作条件期间，油拾取井 中的液位可升高，从而导致分别在油拾取井和油贮存器52之间的油位62a、62b中的差异。 同样，不同油位“液柱”之间的压力差将引起更换油64从油拾取井53流向油贮存器52，从 而导致在油贮槽区域26内的流体调平。更换油64的流体特性由油的粘度、流体流的性质(例如，层流或紊流)、油流限制 通道80的形状和尺寸确定，油流限制通道80由根据壁部40的厚度而定的通道长度及其直
8径限定。因而，更换油64的流动特性或流率可以通过改变油流限制通道80的长度和直径 而针对具体发动机应用定制。 虽然本发明已经参考示例性实施例进行描述，但是本领域技术人员将理解，在不 偏离本发明的范围的情况下，可以作出各种变化且等价物可替代其元件。此外，可以作出许 多修改以使得具体情形或材料适合本发明的教导，而不偏离其实质范围。因而，本发明并不 旨在限于作为用于实施本发明的最佳模式公开的具体实施例，而本发明将包括落入本发明 范围内的所有实施例。
权利要求
一种用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，包括部分封闭所述油贮槽区域的上部凸缘；油拾取井，所述油拾取井开口穿过上部凸缘且由壁部限定，用于接收从内燃机返回的油，所述壁部从所述上部凸缘延伸且与发动机回油相关；由壁部在油贮槽区域中限定的油贮存器；粘度敏感性油流限制通道，所述粘度敏感性油流限制通道在油拾取井和油贮存器之间延伸，从而在它们之间限定流体连通；以及油拾取器，用于与内燃机的油泵流体连通且具有设置在油拾取井中的拾取入口，所述油拾取器配置成从油拾取井提取油。
2.根据权利要求1所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，其中，所 述油拾取井的壁部开口穿过下部凸缘，所述下部凸缘以与油贮槽区域的表面隔开的关系从 壁部向外延伸，以在它们之间限定粘度敏感性油流限制通道。
3.根据权利要求2所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，还包括在 下部凸缘和油贮槽区域的底表面之间延伸的多个流修正器。
4.根据权利要求3所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，其中，所 述流修正器包括在挡板组件的下部凸缘之间延伸进入粘度敏感性油流限制通道的多个肋。
5.根据权利要求1所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，其中，挡 板组件的至少一部分由绝缘材料制成，绝缘材料配置成减少油贮存器和油拾取井之间的热 传递。
6.根据权利要求5所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，其中，绝 缘材料包括双壁。
7.根据权利要求1所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，其中，壁 部延伸到邻近油贮槽区域的底表面的位置，从而封闭油拾取井的一端。
8.根据权利要求7所述的用于配置在内燃机的油盘贮槽区域中的挡板组件，还包括延 伸通过壁部的一系列粘度敏感性油流限制通道。
9.一种内燃机润滑系统，包括内燃机；油盘，所述油盘被附连到内燃机，且具有底部和从底部延伸以限定开口顶端的多个侧 面，用于与内燃机的匹配表面以及其中的油贮槽区域密封接合；挡板组件，所述挡板组件设置在油贮槽区域中且配置成将油贮槽区域分成位于油贮存 器中的油拾取井；油拾取器，所述油拾取器与内燃机的油泵流体连通且具有设置在油拾取井中的拾取入 口 ；以及粘度敏感性油流限制通道，所述粘度敏感性油流限制通道设置在油拾取井和油贮存器 之间，用于它们之间的流体连通。
10.一种使内燃机的油盘中的机油快速升温的方法，包括在油盘中限定油拾取井；在油拾取井中设置油拾取器，所述油拾取器与内燃机的油泵流体连通，以从油拾取井 提取油；将从内燃机返回的已加热油引导给油拾取井；以及在油拾取井中限定粘度敏感性油流限制通道，以限定与油盘中的油的流体连通。
全文摘要
本发明涉及使内燃机的油盘中的油快速升温的设备和方法。一种用于内燃机的润滑系统包括配置在油盘贮槽区域中的挡板组件，所述挡板组件包括部分封闭所述油贮槽区域的上部凸缘，上部凸缘具有从中开口穿过的油拾取井，油拾取井由壁部限定，用于接收从内燃机返回的已加热油。油贮存器由壁部在油贮槽区域中限定，其中，油贮存器中的油与油拾取井中的已加热油分开。粘度敏感性油流限制通道在油拾取井和油贮存器之间延伸且在它们之间限定流体连通。油拾取器用于与内燃机的油泵流体连通且具有设置在油拾取井中的拾取入口，油拾取器配置成从油拾取井提取已加热油。
文档编号F01M5/00GK101956585SQ20101023397
公开日2011年1月26日 申请日期2010年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者D·R·斯塔利, G·P·普赖尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司