专利名称：从发动机润滑系统提供对于机械功的液压的系统和方法
技术领域：
本发明涉及发动机润滑系统的领域，尤其涉及一种从发动机润滑系统提供对于机械功的液压的方法。
背景技术：
通常在汽车中的辅助部件(例如冷却风扇、助力转向系统、空调压缩机、发动机冷却剂泵、增压器、和交流发电机)是通过使用单独的发动机、固定排量泵、或直接驱动器来提供动力的，其中这些辅助部件的单独的动力需求不能与发动机速度相匹配。
美国专利3952509、4420937、4819430、5800131、6644025提出了辅助部件分配动力的解决方案。
在美国专利3952509中，可变排量泵将液压流体供应给连续和间断的输出液压回路。连续的回路供应在牵引器中用于助力转向的压力，而间断的回路提供用于致动液压推杆的压力，以便例如上下地移动钻孔机。第一分流器向连续液压回路提供恒定压力。如果在间断液压回路中的任何的液压缸被促动，则第二分流器提供压力。对于该系统的载荷是液压活塞而不是连续流动装置，例如马达，并且该系统不提供发动机润滑。
美国专利4420937披露了这样的一种系统，其中在液压回路中的可变排量泵的排量在系统的致动器不工作时最小。该回路包括流动传感器，其检测流体的动态压力，并且将静压转变成动压。
美国专利4819430披露了一种液压流体回路，其分为两个回路，即第一回路和第二回路。可变排量泵是用于第一回路的压力源，以便调节转向系统。第二回路由固定排量泵来控制。响应于第一回路和第二回路之间的需求的阀使得由固定排量泵输出到第一回路中的量与该可变排量泵的输出成比例地增加。
美国专利5800131披露了一种可变排量泵，其基于发动机参数来调节发动机润滑油的流动。油压用于使得活塞移动。
美国专利6644025披露了一种控制结构，其将加压的液压流体供应给至少两个液压装置。该控制结构包括可变排量泵，其依据所需的流动和设定以及压力补偿器来控制。该控制结构防止过多的液压流体向液压装置流动，这是通过使用压力补偿器并使得仅一个阀装置由输送压力导出控制压力而实现的。
发明内容
本发明的方法从内燃发动机中的发动机润滑系统提供对于机械功的液压，其由以下方式来实现，向发动机润滑总油道供应油以便润滑该发动机和至少一个油需求变化的发动机辅助部件。每一辅助部件具有单独的压力调节器。无论发动机的输出如何，基于该发动机润滑系统和发动机辅助部件所需的流体流动的总和来提供该可变排量泵的输出。对于流体需求是由与每一发动机辅助部件相关的每一压力调节器来确定的。在优选实施例中，收集器将以后使用的收集器液压作为机械功来存储。
从内燃发动机中的发动机润滑系统提供对于机械功的液压的该方法包括以下步骤从可变排量泵向发动机润滑总油道供应油以便润滑该发动机；从该可变排量泵向至少一个具有变化的油需求的发动机辅助部件供应油，每一辅助部件具有压力调节器；使得该可变排量泵的输出调节成该发动机润滑系统所需的流体流动和由该压力调节器产生的流体需求的总和；以及从该可变排量泵向收集器供应油，以便将以后使用的收集器液压作为机械功来存储。
在优选实施例中，该发动机辅助部件可以是液压马达驱动的冷却风扇、助力转向系统、液压马达驱动的空调压缩机、液压马达驱动的发动机冷却剂泵、液压马达驱动的交流发电机、液压马达驱动的增压器、电动液压式阀致动系统、和悬挂致动器马达。用于润滑该发动机的流体流动优选为基于发动机参数。在本发明的另一实施例中，该方法还包括使用该收集器液压向至少一个液压辅助部件提供动力的步骤。在本发明的再一实施例中，该方法还包括使用该收集器液压借助该可变排量泵给由该发动机驱动的曲轴增加功的步骤。
本发明的用于内燃发动机的液压的按需求的发动机辅助部件驱动系统包括可变排量泵，其具有来自贮池的泵流体连通输入和通向高压歧管的泵流体连通输出；可变排量泵控制器，其安装到该可变排量泵上并与发动机控制单元通信；发动机，其具有来自该高压歧管的发动机流体连通输入和通向该贮池的发动机流体连通输出；和至少一个发动机辅助部件，其具有变化的油需求和压力调节器，其中该压力调节器与高压歧管和贮池流体连通并且具有来自该高压歧管的调节器输入和通向该贮池的调节器输出。该泵流体连通输出由该可变排量泵控制器基于该至少一个发动机辅助部件和用于润滑的发动机所需的流动的总和来进行调节。
该高压歧管优选为向该压力调节器提供动力。该发动机控制单元优选为监控关于发动机的传感器。该传感器优选为监控该发动机的温度和速度。在本发明的实施例中，在至少一个发动机辅助部件的通向贮池的调节器输出中该系统还包括油冷却器。该发动机控制单元优选为控制该收集器是否接收油、保持油、或供应油。该收集器液压优选为向至少一个辅助部件提供动力。
在本发明的再一实施例中，该收集器液压借助该可变排量泵给由该发动机驱动的曲轴增加功。该可变排量泵优选为代替常规的启动电动机以便启动该发动机。
在另一实施例中，该驱动系统还包括固定排量泵，其具有来自贮池的固定泵流体连通输入和通向该发动机润滑总油道的固定泵流体连通输出以便润滑该发动机。该可变排量泵优选为只供应足够弥补发动机所需的与固定排量泵提供的之间的差别的油。
图1是本发明的系统的示意图；图2是本发明的步骤的流程图；图3是包括依据本发明的实施例的收集器的系统的示意图；图4是包括依据本发明的另一实施例的收集器的系统的示意图；图5是包括依据本发明的再一实施例的固定排量泵的系统的示意图；和图6是包括依据本发明的实施例的收集器的系统的步骤的流程图。
具体实施例方式
参照图1，可变排量泵6和可变排量泵控制器20安装到发动机缸体2的前缸盖8上。尽管可变排量泵如图1所示地安装到发动机缸体的前缸盖上，但是其也可安装到靠近发动机缸体附近的其它位置。油池或油盘4在发动机缸体2之下。高压歧管18也优选为连接发动机缸体2的前缸盖8上。
可变排量泵6优选为由常规的阀盖链、齿轮、或(未示出的)皮带来驱动。流体管路38将可变排量泵6连接到油池4。第二流体管路40经过发动机缸体2的前缸盖8并且使得可变排量泵6连接到高压歧管18。该高压歧管18可结合到前缸盖中或完全地分离且位于外侧。基于发动机润滑所需的流体或油以及需求变化的发动机辅助部件10、14所需要的流体的的总量，可变排量泵6由可变排量泵控制器20来控制。
发动机优选为经前缸盖中的通道来供应油，这与带有前安装方式的泵的常规发动机相类似。流体管路42使得发动机润滑油从可变排量泵6供应到压力调节器44，并且另一流体管路46使得发动机润滑油从压力调节器44供应到发动机2的润滑总油道。控制器20接收来自发动机控制单元(ECU)28的输入，该发动机控制单元(ECU)监控温度传感器24、发动机速度传感器26、以及与发动机性能相关的其它传感器，例如载荷传感器和车辆速度传感器。
发动机辅助部件10、14可包括但不限于，液压马达驱动的冷却风扇、空调(A/C)压缩机、发动机冷却剂泵、增压器、交流发电机、电动液压式阀致动系统、例如泵或马达的悬挂致动器、和助力转向系统。每一发动机辅助部件10、14所需的流体量分别由单独的电子式压力调节器12、16来监控。对于助力转向系统，助力转向的流体压力优选为由现有技术的助力转向控制阀来控制。
由发动机辅助部件返回的流体经由两个流体管路32、36被供应到油池或总油道4。流体管路32、36均优选为在冷却器22处连接，并且一个流体管路42通向油池4。或者，流体管路32、36可在进入冷却器22之前组合成一个流体管路。发动机辅助部件10、14的压力调节器12、16分别经由两个流体管路30、34均连接到高压歧管18上，并且使得高压歧管18作为它们的压力源。尽管图1示出的该实施例包括两个发动机辅助部件，但是使用一个或多个发动机辅助部件并不脱离本发明的精神和范围。
通过将发动机辅助部件10、14的需求与发动机润滑的需求组合在一起，并且基于发动机润滑系统所需的流体以及发动机辅助部件10、14所需要的流体量的总和来调节可变排量泵6，从而可提高与该回路相关的所有系统的效率，这是因为当需要时可提供即时的流体动力。
图2示出了从发动机润滑系统提供对于机械功的液压的步骤，即在本发明的实施例中首先由可变排量泵6供应油或流体以便润滑发动机。可变排量泵6向油需求变化的发动机辅助部件10、14中的至少一个提供油或流体。每一发动机辅助部件还设置有单独的压力调节器12、16。无论压缩机输出如何，可变排量泵控制器20基于发动机润滑系统所需的流动以及需求变化的发动机辅助部件10、14的单独压力调节器12、16所需要的流体量的总和来调节可变排量泵6，该控制器还考虑到由ECU28监控的温度传感器和速度传感器，其中发动机润滑系统所需的流动尽管是变化的但是也是连续的。
参照图3，在本发明的另一实施例中，收集器48借助流体管路50装接到高压歧管18上。收集器的控制逻辑部分加入到ECU中，ECU控制收集器48是否填充有液压流体、保持稳态、或没有液压流体。对于适度的混合动力的实施例，收集器的尺寸确定成便于存储用于向液压辅助部件10、14提供动力的高压流体。收集器48可在减速和刹车过程中进行填充，并且由可变排量泵6来进行供应。如果收集器由于延长的怠速或发动机启动而耗尽，则该收集器可在其它的时间进行填充。收集器逻辑部分优选为在车辆减速过程中试图使得填充最大化，并且试图在稳态的巡航过程中排空到填充的大约25-50％。这往往将释放总的附加辅助载荷的一部分。这种子模式是使得停车-启动模式模型化，其中当车辆在交通灯前或在堵车中停车时仍然向空调提供动力。
参照图4，在本发明的再一实施例中，对于完全的混合动力实施例，收集器48较大，并且可以选择性地使用所存储的液压能量以便借助液压马达向曲轴52增加功。该收集器逻辑部分优选为在车辆减速过程中试图使得填充最大化。在这种模式中可变排量泵6优选为用作液压马达，并且实际上，其可选择性地代替常规启动电动机。在另一实施例中，可变排量泵6仅用作泵，并且(未示出的)独立的马达包含在用于向曲轴52增加功的系统中。在启动的情况下，如果希望的话，由收集器48提供的一部分可用于对发动机进行预先润滑。这种液压辅助可用于在车辆加速过程中向曲轴52增加能量，并且还可如同适度混合动力模式，向辅助部件10、14提供流体。
参照图5，在本发明的另一实施例中，该按需求的系统包括固定排量油泵54，其尺寸确定成刚好足够大以便向发动机供应油。流体管路56使得该泵54连接到压力调节器44。另一流体管路58使得固定排量泵54连接到油池4。收集器48优选为包括在该按需求的系统中。在该实施例中，该按需求的系统只是供应足以弥补发动机所需的与固定排量泵54提供的之间的差别的油。固定排量泵54优选为基于实验或对最佳的总效率进行模型化从而最优地确定尺寸。这使得从高压回路对所有的润滑油节流的效率下降最小化。有助于额外需求的条件包括但不限于，例如可变气门正时(VVT)和可变阀致动(VVA)装置的额外发动机油需要的启动、喷油器、以及非常高的发动机运行状态。该实施例的优点在于，通过增加泵的复杂性，并由于消除了绝大部分的油节流损失，从而可提供较高的总效率。
图6示出了从发动机润滑系统提供对于机械功的液压的步骤，即在本发明的另一实施例中首先由可变排量泵6供应油或流体以便润滑发动机。可变排量泵6向油需求变化的发动机辅助部件10、14中的至少一个提供油或流体。每一发动机辅助部件还设置有单独的压力调节器12、16。无论压缩机输出如何，可变排量泵控制器20基于发动机润滑系统所需的流动以及需求变化的发动机辅助部件10、14的单独压力调节器12、16所需要的流体量的总和来调节可变排量泵6，该控制器还考虑到由ECU28监控的温度传感器和速度传感器，其中发动机润滑系统所需的流动尽管是变化的但是也是连续的。可变排量泵6向收集器提供油或流体，以便将以后可使用的收集器液压作为机械功来存储。
尽管详细地描述了本发明的最佳实施方式，但是本领域的普通技术人员应当理解，可在不脱离本发明的范围的情况下，对实施本发明的结构和实施方式进行各种变型。
权利要求
1.一种从内燃发动机中的发动机润滑系统提供对于机械功的液压的方法，其包括以下步骤a)从可变排量泵向发动机润滑总油道供应油以便润滑该发动机；b)从该可变排量泵向至少一个具有变化的油需求的发动机辅助部件供应油，每一辅助部件具有压力调节器；c)使得该可变排量泵的输出调节成该发动机润滑系统所需的流体流动和由该压力调节器产生的流体需求的总和；以及d)从该可变排量泵向收集器供应油，以便将以后使用的收集器液压作为机械功来存储。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个发动机辅助部件是从以下一组中选择的，该组包括a)液压马达驱动的冷却风扇；b)助力转向系统；c)液压马达驱动的空调压缩机；d)液压马达驱动的发动机冷却剂泵；e)液压马达驱动的交流发电机；f)液压马达驱动的增压器；g)电动液压式阀致动系统；和h)悬挂致动器马达。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于润滑该发动机的流体流动基于发动机参数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使用该收集器液压向至少一个液压辅助部件提供动力的步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使用该收集器液压借助该可变排量泵给由该发动机驱动的曲轴增加功的步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括从固定排量泵向发动机润滑总油道供应油以便润滑该发动机的步骤，其中该可变排量泵只供应足够弥补发动机所需的与固定排量泵提供的之间的差别的油。
7.一种用于内燃发动机的液压的按需求的发动机辅助部件驱动系统，其包括可变排量泵，其具有来自贮池的泵流体连通输入和通向高压歧管的泵流体连通输出；可变排量泵控制器，其安装到该可变排量泵上并与发动机控制单元通信；发动机，其具有来自该高压歧管的发动机流体连通输入和通向该贮池的发动机流体连通输出；和至少一个发动机辅助部件，其具有变化的油需求和压力调节器，其中该压力调节器与高压歧管和贮池流体连通并且具有来自该高压歧管的调节器输入和通向该贮池的调节器输出；以及其中，该泵流体连通输出由该可变排量泵控制器基于该至少一个发动机辅助部件和用于润滑的发动机所需的流动的总和来进行调节。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括收集器，该收集器具有通向该高压歧管的流体连通管路，以便存储和供应作为收集器流体压力的能量。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该发动机控制单元控制该收集器是否接收油、保持油、或供应油。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该收集器液压向至少一个辅助部件提供动力。
11.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该收集器液压借助该可变排量泵给由该发动机驱动的曲轴增加功。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，该可变排量泵代替常规的启动电动机以便启动该发动机。
13.如权利要求7所述的系统，其特征在于，该高压歧管向该压力调节器提供动力。
14.如权利要求7所述的系统，其特征在于，该发动机控制单元监控关于发动机的传感器。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，该传感器监控该发动机的温度和速度。
16.如权利要求7所述的系统，其特征在于，至少一个发动机辅助部件是从以下一组中选择的，该组包括a)液压马达驱动的冷却风扇；b)助力转向系统；c)液压马达驱动的空调压缩机；d)液压马达驱动的发动机冷却剂泵；e)液压马达驱动的交流发电机；f)液压马达驱动的增压器；g)电动液压式阀致动系统；和h)悬挂致动器马达。
17.如权利要求7所述的系统，其特征在于，在至少一个发动机辅助部件的通向贮池的调节器输出中还包括油冷却器。
18.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括固定排量泵，其具有来自贮池的固定泵流体连通输入和通向该发动机润滑总油道的固定泵流体连通输出以便润滑该发动机。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，该可变排量泵只供应足够弥补发动机所需的与固定排量泵提供的之间的差别的油。
全文摘要
一种从内燃发动机中的发动机润滑系统提供对于机械功的液压的方法，其包括以下步骤向发动机润滑总油道供应油以便润滑该发动机和至少一个油需求变化的发动机辅助部件。每一辅助部件具有单独的压力调节器。无论发动机的输出如何，基于该发动机润滑系统和发动机辅助部件所需的流体流动的总和来提供该可变排量泵的输出。对于流体需求是由与每一发动机辅助部件相关的每一压力调节器来确定的。在优选实施例中，收集器将以后使用的收集器液压作为机械功来存储。
文档编号F01M1/02GK1690373SQ20051006579
公开日2005年11月2日 申请日期2005年4月18日 优先权日2004年4月16日
发明者D·B·罗斯 申请人:博格华纳公司