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本发明涉及一种用于预润滑发动机(12)的系统(10)。系统(10)包括发动机(12)、被发动机(12)驱动以润滑发动机(12)的第一泵(22)、和构造成润滑发动机(12)的第二泵(42)。系统(10)还具有至少一个被发动机(12)驱动并流体连接在第二泵(42)的下游、发动机(12)的上游的部件。系统(10)还具有位于发动机(12)处以产生表示发动机润滑状态的信号的传感器(54)。基于发动机润滑状态阻止发动机(12)的起动。

1.  一种为发动机(12)提供润滑的方法，包括：
从所述发动机(12)提取动力以在第一位置对润滑剂加压；
在第二位置对润滑剂加压；
将润滑剂输送穿过位于所述发动机(12)上游的、被发动机驱动的部件；
将润滑剂输送穿过所述发动机(12)；以及
基于所述发动机(12)中的润滑剂压力阻止发动机点火。

2.  根据权利要求1所述的方法，还包括测量在所述发动机(12)出口处的压力。

3.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻止包括自动防止发动机点火。

4.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻止包括当压力低于预定的阈值时向所述发动机(12)的操作者提供警报以推迟起动。

5.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过与发动机的工作无关的动力源为第二位置处的润滑剂加压。

6.  一种动力系统(10)，包括：
发动机(12)；
被所述发动机(12)驱动以润滑所述发动机(12)的第一泵(22)；
构造成润滑所述发动机(12)的第二泵(42)；
被所述发动机(12)驱动并流体连接于所述第二泵(42)的下游和所述发动机(12)的上游的部件；以及
位于所述发动机(12)处以产生表示发动机润滑状态的信号的传感器(54)，其中，基于发动机润滑状态阻止所述发动机(12)的起动。

7.  根据权利要求6所述的动力系统(10)，其特征在于，所述传感器(54)位于所述发动机(12)的出口处。

8.  根据权利要求7所述的动力系统(10)，还包括控制器(52)，该控制器与所述传感器(54)通信并构造成当在所述发动机(12)的出口处的润滑压力低于一预定压力时防止所述发动机(12)的起动。

9.  根据权利要求7所述的动力系统(10)，还包括控制器(52)，该控制器与所述传感器(54)通信并构造成当在所述发动机(12)的出口处的润滑压力低于一预定压力时对所述发动机(12)的操作者发出警告以推迟所述发动机(12)的起动。

10.  根据权利要求6所述的动力系统(10)，还包括位于所述第一泵(22)下游的第一止回阀(32)和位于所述第二泵(42)下游的第二止回阀(48)，所述第一止回阀和第二止回阀都位于所述部件的上游。

发动机预润滑系统
技术领域
本发明涉及一种润滑系统，更具体地涉及一种发动机预润滑系统。
背景技术
包括建筑机械、道路车辆和农用车辆的机械具有一用于使机械运动、为工具提供动力或驱动其它工作的主动力源。主动力源通常包括内燃机，如柴油机、汽油机、气体燃料发动机或任何其它类型的发动机。这些发动机的部件承受高载荷以进行有效燃烧并传递动力以驱动各部件。润滑系统是发动机部件所必需的以避免由在这些高载荷下运行引起的磨耗。已经多次发现发动机部件即使被适当地安装并且润滑系统如设计地工作，所述发动机部件也损耗得比预期快。
很多磨耗在发动机起动时发生。也就是说，当常规发动机处于冷机状态时，通常覆盖发动机部件的润滑剂一般已从这些部件之中的油路/油道中渗出。因此，在点火起转(起动，开动，cranking)期间，在能建立足够的油压和润滑之前发动机部件在不被润滑的条件下相互作用并承受较大量的磨损。
已由发动机制造商实施的一种防止起动时的未润滑条件的方法公开于在1985年3月5日授予Lulich的美国专利No.4,502,431(‘431专利)。‘431专利公开了，在起转前在发动机中以足以提供可操作的工作油压水平的时间段在发动机通道内泵送油。这种结果可通过提供一补充油泵来实现，该补充油泵便利地由发动机的起动电机电枢轴驱动。当在准备起动期间发动机的起动开关被移动至一加热位置以激活电热塞时，还提供一电脉冲以激活起动电机电枢轴的旋转以驱动补充油泵，从而使油压升高到可操作的水平，同时操作者等待电热塞的加热以激活起转。补充油泵与发动机润滑系统连通并通过多个通路将处于压力下的油分配到发动机的曲轴轴承、涡轮增压单元、配气机构(valve train assembly)、活塞、过滤组件以及其它需要润滑的发动机部件。‘431专利公开了：燃烧之前的润滑可通过一延时点火开关来控制。
尽管‘431专利的方法在某些条件下可在发动机起动前提供充分的发动机润滑，但该方法不能为所有由发动机驱动的部件提供足够的润滑。具体地，‘431专利没有提供用于在起动前主动检查和确保所有由发动机驱动的部件被润滑的方法。因此，可能是发动机被起动，迫使未被润滑的、被发动机驱动的部件接触，导致这些部件磨耗量很大。另外，延时开关不是在所有条件下提供足够的润滑。相反，该开关仅使点火延迟一设定的时间段然后起动发动机，而不考虑实际的润滑状态，仍存在未被润滑的零件相互接触的可能性。延迟开关可能不会考虑到变化的温度和影响润滑率的其它环境条件。当没有考虑到这些条件时，预润滑时间段可能太短而不允许足够的润滑。
本发明旨在克服上述的问题。
发明内容
一方面，本发明涉及一种用于预润滑发动机的系统。系统包括发动机、被发动机驱动以润滑发动机的第一泵、和构造成润滑发动机的第二泵。系统还包括至少一个被发动机驱动并流体连接在第二泵的下游、发动机的上游的部件。系统还包括位于发动机处以产生表示发动机润滑状态的信号的传感器。基于发动机润滑状态阻止发动机的起动。
另一方面，本发明涉及一种为发动机系统提供润滑的方法。该方法包括从发动机提取动力以在第一位置对润滑剂加压，以及在第二位置对润滑剂加压。该方法还包括将润滑剂输送穿过位于发动机上游的、被发动机驱动的部件，以及将润滑剂输送穿过发动机。该方法还包括基于发动机中的润滑剂压力阻止发动机点火。
附图说明
图1是一示例性公开的动力系统的示意图。
具体实施方式
图1示出一动力系统10的示例性实施例。动力系统10包括一内燃机12，该内燃机具有润滑系统14和起动控制系统16。本领域技术人员会意识到发动机12可以是任意类型的内燃机，例如柴油机、汽油机或气体燃料发动机。
发动机12可包括一至少部分地限定多个气缸(未示出)的气缸体11、可滑动地设置在每个气缸内的活塞(未示出)、以及分配给每个气缸的气缸盖(未示出)。发动机12可还包括一通过多个径向轴承(未示出)可旋转地支承在气缸体11内的曲轴(未示出)。一连杆(未示出)可将每个活塞都连接到曲轴从而使活塞在各自的气缸中的滑动运动形成曲轴的旋转运行。气缸、活塞和气缸盖共同形成一燃烧室(未示出)。
当发动机12开始运动时气缸、活塞、曲轴、和各轴承的表面相互接触。在由这些表面的运动而导致的金属与金属间的接触期间，恒定并足够的润滑是防止这些发动机表面损坏所必需的。因此，发动机12可包括用于将润滑流体输送到发动机12的支承表面和油路的润滑通道(未示出)。
一燃料泵18可与发动机12相连接以通过使燃料流加压来帮助为后续生产产生能量。燃料泵18可以是具有容纳有柱塞(未示出)的旋转缸(未示出)的斜盘式(径向柱塞)泵。一弹簧(未示出)可将柱塞压在一斜盘(未示出)上，斜盘取向成与柱塞成一角度。当斜盘相对于柱塞旋转时，柱塞在每一转的第一半程中接收流体，在第二半程中以提高的压力迫使流体流出。斜盘角度可变，传递的燃料量随着斜盘角度的增加而增大。由于燃料泵18的移动零件相互支承引起金属之间的接触，对这些零件的润滑是防止这些零件的过度磨耗所必需的。润滑系统14可提供这种润滑。
发动机12还可连接有一涡轮增压器20以通过使引入发动机12的空气加压而促进燃烧过程。涡轮增压器20可包括一涡轮19和一压缩机21。涡轮19可接收来自发动机12的排气，引起涡轮19旋转。涡轮19的旋转可驱动压缩机21，其中压缩机21运行以压缩环境空气并将其引入发动机12的进气系统。这样传递压缩空气可通过消除发动机燃烧室内由活塞的下移冲程产生的低压区来克服对燃烧式发动机的自然限制。因此，涡轮增压器20可增加燃烧室的容积效率。该效率可允许燃烧更多燃料从而允许更大的功率输出。涡轮增压器20的涡轮19和压缩机21二者都包含在运动时引起金属之间的接触的运动零件(例如，叶轮、轴、轴承)。润滑系统14可向这些支承表面提供油，从而在发动机运行期间避免过度磨耗。
如上所述，润滑系统14可向发动机12的支承表面和其它被发动机驱动的零件(例如，燃料泵18、涡轮增压器20等)供给润滑流体以避免由未被润滑的金属之间的接触引起的过度磨耗。润滑系统14包括一基本润滑回路13和一预润滑回路15。
基本润滑回路13可包括一泵22、一池24、一止回阀32和一定数量的通道。基本润滑回路13的目的是在发动机12运行期间为动力系统10提供润滑。泵22可以是现有技术中已知的常用的泵并连接以例如被发动机12的曲轴驱动。泵22可以是柱塞泵、叶轮泵或现有技术中已知的任何类型的泵。泵22可从池24中抽取流体、对该流体加压，并将被加压的流体排入通道30。泵22可重复该循环，在发动机12运行期间连续地泵送润滑剂经过基本润滑回路13。
池24可以是现有技术中已知的用于保持润滑流体的任何金属或聚合物腔。例如，池24可位于发动机12的底部并起润滑系统14的储液器的作用。润滑系统14可起始并终止于池24。润滑流体可在润滑系统14的起点被抽出池24并在润滑系统14的终点在重力作用下通过气缸体11缓慢滴落并被收集到池24中。
止回阀32可位于泵22的下游以确保润滑流体的单向流动。止回阀32可以是现有技术中已知的任意类型的止回阀，包括球式止回阀。球式止回阀可包括一球(未示出)，该球坐靠在支承表面(未示出)上并与弹簧(未示出)相连接。止回阀32可防止润滑剂在泵22不工作的时间段中流回泵22。
通道26和通道28可将池24流体连接到泵22。通道30可连接泵22与止回阀32。通道34和通道36可将止回阀32流体连接到燃料泵18。通道38可将燃料泵18流体连接到涡轮增压器20。从涡轮增压器20起，通道40可提供一通向发动机12并终止于池24的流体连接，从而完成基本润滑回路13的流动路径。上面所述各通道可由现有技术中已知的、用于在压力下输送润滑流体的任何金属或聚合物导管组成。
预润滑回路15可包括一泵42、一止回阀48和一定数量的通道。预润滑回路15的目的是在发动机12点火前为动力系统10提供润滑。泵42可被发动机12以外的装置如电气动力源驱动。可设想如果需要发动机12在运行期间可为电气动力源充电。泵42可以是柱塞泵或叶片泵，与上述的泵22相似。泵42可提供在预润滑回路15内的加压润滑流动。与上述止回阀32相似，止回阀48也可以是球式止回阀。止回阀48可防止润滑剂在泵42不运行的时间段内流回泵42。
预润滑回路15的通道可流体连接泵42、池24、发动机12和其它被发动机驱动的部件。预润滑回路15和基本润滑回路13可具有公共的通道。具体地，通道26可与通道44连通以流体连接池24与泵42。通道46可连接泵42与止回阀48。通道50与通道36一起可流体连接止回阀48与燃料泵18。
起动控制系统16可包括一控制器52(即，一发动机控制单元--ECU)，一压力传感器54、和一操作者界面56。控制器52可以是现有技术中已知的、任意类型的用于自动机械程序的可编程逻辑控制器。控制器52可由现有技术中已知的用于逻辑控制装置的任意材料制成，并且可包括由金属、塑料或其它耐用材料制成的保护壳体。控制器52可包括允许与传感器54、操作者界面56和泵42相连接的输入/输出单元。控制器52可依靠数字或模拟装置来处理来自操作者界面56和压力传感器54的输入以产生用于控制发动机12和泵42的输出。控制器52可通过一定数量的电线与起动控制系统16的各个部件通信。例如，一电线62可连接控制器52与压力传感器54。一电线64可在控制器52与泵42之间提供电连接。两个电线66和68可连接控制器52与操作者界面56。控制器52可因此能够处理和执行操作者的命令以起动预润滑和发动机12。
压力传感器54可以是现有技术中已知的并能够测量特定位置处的流体压力的任意类型的传感器，如机械偏转传感器。机械偏转传感器可包括一容纳弹簧(未示出)的壳体(未示出)，其中被测量的压力引起弹簧的偏转。弹簧的偏转量可被校准成对应于给定的压力。压力传感器54可沿通道40位于发动机12的出口处(即，池24的入口)，起测量在该位置的润滑流体的压力的作用。传感器54可提供一表示该压力的信号作为控制器52的输入，控制器52可使用该信息以控制动力系统10。
操作者界面56可包括一点火输入装置58和一警告装置60。点火输入装置58可以是现有技术中已知的、任意类型的用于允许操作者向控制器52提供一表示希望起动发动机12的输入的装置。例如，点火输入装置58可以是钥匙操纵的点火开关，其允许操作者在各种设定之间转换开关，包括″on(开)″设定和″off(关)″设定。警告装置60可以是现有技术中已知的、任意类型的用于向操作者表示错误条件的装置，如报警灯或可听见的报警声。警告装置60可就动力系统10的异常或不希望的润滑状态对操作者进行警告。
起动控制系统16能够通过点火输入装置58和控制器52抑制/阻止发动机12的起动。操作者可将点火输入装置58设定为″on″设定，使电线64和66对控制器52发送信号以起动泵42和对动力系统10的预润滑。在此预润滑过程中，控制器52可通过电线62和64保持对泵42、压力传感器54和发动机12的控制。控制器52的上述处理装置可被编程，以根据来自压力传感器54的输入而生成对发动机12的输出。因此，控制器52可被编程成，仅当传感器54已经向控制器52提供(表明)已测量到足够的预润滑的输入时，才发送输出信号以起动发动机12的点火。因此，控制器52可以阻止发动机12的起动，直至动力系统10得到足够的预润滑水平，如压力传感器54所检测的。另外，控制器52可被编程成允许操作者，通过一从操作者界面56对控制器52的输入在任何时刻起动发动机12，即使在缺乏来自传感器54的足够压力水平读数时。
工业实用性
所公开的润滑系统有助于通过确保发动机和被发动机驱动的部件的足够预润滑、由此避免由于未被润滑的零件的金属之间的接触引起的过度磨耗来保护相关发动机。具体地，所公开的润滑系统可通过在传感器报告在发动机和重要的被发动机驱动的部件中的润滑流体压力已达到足够的水平之前防止发动机点火帮助确保预润滑。
润滑系统14可手动或自动地操作。参照图1首先说明手动操作。操作者可通过点火输入装置58手动地开始预润滑过程。点火输入装置58可向控制器52提供输入以仅激活预润滑过程。发动机12在此时可保持关机。然后控制器52可激活泵42的起动。泵42可通过通道26和44在压力下将润滑流体从池24抽入泵42中。然后，泵42在压力下推动流体穿过通道46、止回阀48、并使之进入通道50。泵42可推动流体穿过通道36并使之进入燃料泵18以润滑燃料泵18的运动零件。由泵42产生的压力然后可推动流体穿过通道38、并使之进入涡轮增压器20以润滑涡轮增压器20的运动零件。压力然后推动润滑流体穿过通道40、并使之进入发动机12，在该发动机中流体可润滑运动的发动机零件。最后，在重力作用下，润滑流体可朝向发动机12的底部滴落并进入池24中。随着泵42继续在压力下从池24抽取润滑流体，润滑循环重复。
泵42可对预润滑回路15加压直到在传感器54处的压力达到一预定的阈值。该阈值可对应于确保动力系统10的足够预润滑必需的润滑流体压力。当传感器54报告发动机12中的压力足够时，燃料泵18和涡轮增压器20中的压力必然也足够，因为燃料泵18和涡轮增压器20位于泵42的下游、发动机12的上游。换言之，上游部件在位于更下游的部件之前得到足够的润滑。
一旦压力传感器54测到足够的压力，压力传感器便将该状况报告控制器52。控制器52然后将该状况报告警告装置60，对操作者发出预润滑已完成的信号。操作者然后可利用点火输入装置58对控制器52发出信号：应当开始起动发动机12。当发动机12起动时，发动机驱动的泵22也开始对流体加压，从而开始基本润滑回路13的工作。基本同时地，控制器52可对泵42发出停止信号，结束预润滑回路15的工作。
泵22可通过通道26和28在压力下将润滑流体抽出池24，并使之进入泵22。泵22然后可在压力下推动流体穿过通道30、止回阀32、并使之进入通道34。润滑剂然后可以以上文中针对预润滑回路15所述的方式流回池24中。基本润滑回路13可在发动机12保持运行期间一直工作，其中泵22在压力下将润滑流体抽出池24。操作者可通过点火输入装置58向控制器52提供输入以停止发动机12。在接收到该输入时，控制器52可向发动机12发送一输出信号以停机，从而结束动力系统10的工作。
参照图1，下面说明自动操作。该过程与上文针对手动操作的叙述相同，除了关于点火输入装置58和控制器52的步骤。操作者可通过点火输入装置58开始自动操作。点火输入装置58可对控制器52发出信号：操作者希望发动机12点火。响应于来自点火输入装置58的信号，控制器52然后可激活泵42的起动，其中发动机12保持停机(即，被阻止起动)。泵42可对预润滑回路15加压直到压力传感器54测到足够的压力，如上所述。
一旦传感器54测到足够的压力，传感器54可向控制器52报告该状况。控制器52然后可自动起动发动机12，随后起动泵22，从而开始基本润滑回路13的工作。控制器52也可自动停止泵42，从而结束预润滑回路15的工作。基本润滑回路13可在发动机12保持工作时继续工作。操作者然后可以以与上文针对手动操作的叙述相同的方式停止动力系统10。
动力系统10可具有多种优点。第一优点是压力传感器54可帮助确保所有关键的发动机驱动部件都在发动机12点火前被充分地润滑。因为关键的被发动机驱动的部件、如燃料泵18和涡轮增压器20位于油泵22和42的下游、传感器54和发动机12的上游，所以传感器54可确保这些关键部件在点火期间会被润滑并被防止出现磨耗。
因为传感器54通过测量发动机12中的压力而工作，所以传感器54能够与预设时间段无关地工作。因为传感器54依赖于直接压力测量而不是间接地依赖于任意时间段，因此能够确保足够的预润滑。
本领域技术人员显而易见的是，能够对公开的预润滑系统进行各种不同的修改和变型。通过研究说明书和公开的方法和装置的实践，其它实施例是本领域技术人员所显见的。例如，尽管针对燃料泵和涡轮增压器进行说明，但公开的预润滑系统可同样地保护其它关键的被发动机驱动的部件。另外，尽管描述所述燃料泵位于涡轮增压器的上游，但燃料泵也可容易地位于涡轮增压器的下游。说明书和示例都应被视为仅是示例性的，而真正的范围由以下权利要求及其等效方案表示。