二级变排量机油泵控制系统的制作方法

本实用新型属于内燃机系统领域，具体涉及一种二级变排量机油泵控制系统。

背景技术：

燃油经济性是评价发动机技术先进性的一个重要指标，以往发动机开发过程中，常采用的是转子定量泵，机油泵的排量是根据热怠速时的机油需求确定的，且机油泵的排量是不可变的；所以当发动机在常规工况条件下工作时，一方面会导致机油压力远高于发动机的需求，另一方面会导致大量机油因不参与润滑而从机油泵泄压阀流回油底壳。以上两个方面将导致发动机在常规工况下工作时，机油泵因能力过剩造成油耗高的问题。

为解决上述问题，现有控制系统包括机油泵1、主油道2和反馈油道3(如图1所示)，机油泵1采用主油道反馈和泄压阀组合的机械式排量控制方式，现有的机油泵1在当发动机处于中高转速时，能够减小主油道2的机油流量和压力，但无法根据发动机的负荷、转速、温度等变化调节机油压力，因此控制不精确，使发动机在典型工况(1000～3500rpm)机油压力仍大于实际需求。因此，现有机油泵1机械式的排量控制方式仍然存在以下问题：1.排量改变只通过一路反馈油道方式实现，控制方式简单；2.无法通过发动机负荷、转速、温度的变化，调节机油压力，控制方式不精确；3.中低速时机油压力高，采用主油道的反馈方式而非泵后，增加了机油滤清器和冷却器的压降和油道阻力，消耗发动机功率多，不利于节油。

因此，需要一种机油泵的控制系统，以便降低发动机的功率消耗。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种二级变排量机油泵控制系统，能够使发动机在不同负荷、转速、温度下的机油压力均能与实际需求压力相匹配，最大限度的降低发动机的油耗。

根据本实用新型提供了一种二级变排量机油泵控制系统，包括：机油泵、主油道和反馈油道，所述机油泵与主油道连通，所述机油泵与主油道之间依次连接有机油冷却器和机油滤清器，所述反馈油道的一端连接在机油泵与机油冷却器之间，所述反馈油道的另一端与机油泵之间通过两条通道连通，且其中一条通道上设有阀门；

还包括信号采集单元和控制单元，所述信号采集单元与所述控制单元电性连接，所述控制单元与所述阀门连接并通过控制阀门的打开或闭合实现控制机油泵高低排量的变换。

在一个实施例中，所述反馈油道与所述机油泵之间的两条通道为第一反馈通道和第二反馈通道连通，所述阀门位于所述第一反馈通道上并控制第一反馈通道的通断，所述第二反馈通道则始终保持连通。

在一个实施例中，所述第一反馈通道和第二反馈通道并联。

在一个实施例中，所述信号采集单元包括转速传感器、温度传感器和位置传感器；所述转速传感器用于采集转速信号，所述温度传感器用于采集温度信号，所述位置传感器用于采集油门踏板位置信号。

在一个实施例中，所述信号采集单元包括机油压力传感器，所述机油压力传感器用于采集所述主油道压力信号，从而使所述控制单元根据信号判断所述阀门是否工作。

在一个实施例中，所述机油压力传感器的一端连接于机油滤清器之后，用于采集机油滤清器之后的主油道油压信号。

在一个实施例中，所述控制单元内至少预先设定有温度、转速、扭矩、机油压力控制策略模块。

在一个实施例中，所述阀门为电磁阀。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：(1)本实用新型二级变排量机油泵控制系统中的信号采集单元具有转速、温度和位置等传感器，分别将采集的发动机转速、温度和扭矩等信号传送给控制单元，控制单元内预设的控制策略模块，能够根据发动机的转速、温度和负荷(扭矩)等，控制电磁阀的通断，从而调节机油泵的高低排量，实现发动机实际机油压力与需求压力相匹配；(2)本实用新型的反馈油道与机油泵连接的一端设有两条通道，其中一条通道常开，另一条通道的通断通过电磁阀的通断来控制，从而本实用新型优化了现有的反馈油道，减低机油泵的功率消耗。(3)反馈油道的设置，避免了过多的机油经过机油冷却器和机油滤清器带来的压降损失，减小油道阻力，同时当发动机低温冷启动时可避免高油压对滤清器的冲击并能保护密封元件；反馈油道机油进入机油泵封闭的压力腔内，机油泄漏量较小，油压波动小，更有利于实现二级可变排量机油泵的节油目的。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1显示了现有技术中机油泵控制系统的原理图；

图2显示了本实用新型机油泵控制系统的原理图；

图3显示了本实用新型的机油泵控制策略图。

在附图中相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图2所示，为本实用新型二级变排量机油泵1控制系统的原理图，本实用新型的控制系统包括：机油泵1、主油道2和反馈油道3，机油泵1与主油道2 相连通，且机油泵1用于将机油泵入主油道2内，机油泵1和主油道2之间通过反馈油道3形成油道循环，优选地，在机油泵1和主油道2之间还设有机油冷却器8，在机油冷却器8与主油道2之间还设有机油滤清器7，机油冷却器8用于对机油泵1泵入主油道2之前的机油进行冷却，然后再经过机油滤清器7对机油进行过滤，确保进入主油道2中的机油杂质含量更好，保护发动机，同时，由于机油泵1泵的机油要经过机油冷却器8和机油滤清器7的冷却和滤清，则机油进入主油道2之前降低了机油的一部分压力，而反馈油道3的一端连接在机油泵1 进入机油冷却器8之前的位置，则避免了由机油冷却器8和机油滤清器7带来的压降损失，减少了油道的阻力。在本实施例中，反馈油道3的一端则连接在机油泵1和机油冷却器8之间的油道中；优选地，机油滤清器7和机油冷却器8可以是分开布置的，也可以共同位于一个装置中。反馈油道3能够使机油泵1泵入主油道2内的部分机油通过反馈油道3流回机油泵1内，压缩机油泵1内的弹簧(图中未示出)，改变机油泵1内的摆动环和转子的偏心距(图中未示出)，从而降低机油泵1的排量(由于机油泵的结构及工作原理是本领域的公知常识，因此在此文中不予赘述)。因此，本实用新型的反馈油道3可以改变机油泵1的排量。

其中，反馈油道3的一端连接在机油泵1和机油冷却器8之间的油道中，反馈油道3的另一端与机油泵1之间设有两条通道连通，其中一条油道为常开设置，这样就机油泵1泵入主油道2内的部分机油可以直接进入反馈油道3然后回流到机油泵1中，无需阀门的控制，此时的机油泵1处于高排量模式；而另一条油道中设有阀门(优选为电磁阀4)，通过控制电磁阀4的通断，来控制机油泵1泵入机油冷却器8之间油道的机油反流到机油泵1中的机油量，从而控制机油泵1 高排量或低排量之间的转换。

在优选的本实施例中，反馈油道3的另一端有两条油道与机油泵1连接，这两条油道分别为第一反馈通道31和第二反馈通道32(如图2所示)，且第一反馈通道31和第二反馈通道32是并联的，优选地，电磁阀4便设置在第一反馈通道31上，用于控制第一反馈通道31的通断，第二反馈通道32为常开油道。当然，其他优选的实施例中，电磁阀4也可以设置在机油泵1、缸体或其他有空间的部件中，这里并不限定电磁阀4的具体位置，只要电磁阀4能够用于控制第一反馈通道31的通断即可。

本实用新型控制系统中的电磁阀4的打开或闭合由控制系统中的控制单元5 (ECU)所控制，而控制系统还包括信号采集单元6，信号采集单元6与控制单元5电性连接，因此信号采集单元6能够将采集的信号反馈给控制单元5，控制单元5将信号采集单元6采集来的转速、温度和位置等信号进行数据处理和分析，最终来控制电磁阀4的打开或闭合，从而实现对机油泵1高低排量变换的控制。

本实用新型控制系统的信号采集单元6包括：转速传感器61、温度传感器 62和位置传感器63；其中，转速传感器61用于采集发动机的转速信号，温度传感器62能够采集发动机的温度信号，位置传感器63则用于采集油门踏板位置的信号，其中，控制单元5通过油门踏板位置和发动机转速等参数查MAP图得到扭矩值。而在控制单元5内也至少预设有转速、温度和扭矩等控制策略，且转速、温度和扭矩的设定根据实际需要，人为预先设定。控制单元5收集信号采集单元 6所采集的转速、温度和位置等信号进行数据分析，来达到控制电磁阀4的通断，实现机油泵1高低排量的变换。

优选地，本实用新型的信号采集单元6还包括机油压力传感器64，机油压力传感器64主要用于检测主油道2中的机油压力，当然在控制单元5内也还相应的设有关于机油压力的控制策略模块，控制单元5根据机油压力传感器64所反馈的压力信号从而判断电磁阀4是否工作。另外，在本实施例中，机油压力传感器64位于主油道2与机油滤清器7、机油冷却器8之间，从而检测主油道2的机油压力。

以下将具体描述本实用新型控制策略的实施方案：

1、发动机冷启动时，为了快速暖机，控制单元5会控制喷油器加大喷油量，发动机转速能够达到1500rpm～2000rpm，而低温高转速会使机油压力较高，因此为了保护机油滤清器7、机油冷却器8及其他等的密封部件；

——当发动机温度低于40℃时，控制单元5控制电磁阀4打开，使机油泵1 处于低排量模式；

——当发动机温度高于120℃，机油粘度降低，且考虑降低发动机温度，需要增大机油泵1的排量，控制单元5控制电磁阀4关闭，机油泵1采用高排量模式。

2、当发动机温度介于40～120℃之间时，机油泵1排量控制方式为：利用万有特性图，参考整车(搭载该机油泵发动机的某车型)新欧洲行驶工况的循环工况，发动机常用工况转速在3500rpm以下、扭矩在200N·m(16bar)以下(如图3中的红线以下的范围内)，且该区域转速和负荷均不高，低排量能够满足润滑需求，因此在转速3500rpm以下、扭矩200N·m以下采用低排量模式，其余区域采用高排量模式(如图3红色与黑色之间的区域)。

因此，综上所述，本实用新型与现有技术相比，优点在于：(1)本实用新型的二级变排量机油泵1控制系统的信号采集单元6中的转速、温度和位置传感器63，分别将采集的发动机的转速、温度和扭矩等信号传送给控制单元5，控制单元5内预设的控制策略模块，能够根据发动机的转速、温度和负荷(扭矩)等，控制电磁阀4的开与关，从而调节机油泵1排量，实现发动机实际机油压力与需求压力相匹配；(2)本实用新型的反馈流道与机油泵1连接的一端设有两条通道，其中一条通道常开，另一条通道的通与否通过电磁阀4控制，从而本实用新型优化了现有的反馈油道3，减低机油泵1的功率消耗。(3)避免过多的机油经过机油滤清器7和机油冷却器8带来的压降损失，减小油道阻力，同时当发动机低温冷启动时可避免高油压对滤清器的冲击并能保护密封元件；反馈油道3机油进入机油泵1封闭的压力腔内，机油泄漏量较小，油压波动小，更有利于实现二级可变排量机油泵1的节油目的。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不分离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。