一种发动机可调流量机油泵系统

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机可调流量机油泵系统。

背景技术：

内燃机自19世纪60年代产生以来，经过一百多年的改进与发展，在车辆、船舶和工程领域得到了广泛应用，但同时也对其可靠性、动力性和经济性提出了更高的要求。随着发动机朝着高转速、高负荷、高功率密度的方向发展，其运行工况将更为严酷，零件容易损伤而发生失效，特别是由于摩擦副擦伤、拉缸等故障造成的重大事故时有发生。

润滑系统作为发动机的重要系统之一，主要对发动机进行润滑、冷却和清洗，保证发动机工作的可靠性。而机油泵是润滑系统的重要组成部分，其作用是连续不断地把足够的洁净机油输送到各运动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成润滑油膜，从而减小摩擦阻力、降低功率损耗、减轻部件磨损，为发动机的正常工作提供保障。

传统发动机的机油泵为单级机械驱动机油泵，在曲轴的带动下将机油从油底壳吸出，经泵体加压后通过主油道送至各运动件的摩擦副。但是,在发动机启动时，由于长时间的静置，各摩擦副的间隙缺少润滑油，而且机油从油底壳流入主油道、到达各摩擦副需要一定时间，所以运动件缺乏有效润滑，会发生干摩擦，造成零件的损伤失效。研究表明，大约90％的曲轴轴承磨损发生在发动机启动时。

另外，因为传统的机械驱动机油泵由发动机曲轴带动，所以机油泵的供油流量与发动机转速呈正相关，在发动机固定转速下，无法根据负荷的变化实时调节供油流量和压力，可能出现供油不足和主油道压力过低的情况，导致发动机润滑效果下降，机械损失和零件磨损增大。

目前，一些汽油机的润滑系统中采用了电子驱动机油泵，完全替代了机械驱动机油泵，虽然能有效调节发动机各工况下的机油流量和主油道油压，使之与发动机机油压力需求曲线完全契合，但电子驱动机油泵的可靠性得不到有效保证，若出现线路和油路故障，发动机可能无法正常润滑，造成较为严重的后果。

现有技术中，如公开号为cn2682210y的发动机预润滑电子机油泵装置，该装置保留了发动机原机械驱动机油泵，在油箱的一侧通过油管与机油滤清器、电子机油泵串联，电子机油泵出口与一单向阀连接，在单向阀出口管路的末端装有三通丝管，三通丝管与主油道及机油报警感应器相连接，其中电子机油泵由继电器控制。该装置能实现发动机启动前的预润滑，当发动机原机油泵出现故障时进行供油并发出警报。但该电子机油泵仅在发动机启动前需要预润滑或原机械驱动机油泵发生故障时才运转；当发动机启动后，则由原机械驱动机油泵单独进行供油润滑，而该电子机油泵完全处于停止运转状态。所以，该装置无法根据发动机实时运行工况控制电子机油泵的出口流量，也无法实现在某一发动机转速和负荷情况下，对主油道的润滑油压力进行较大范围的调整。

又如公开号为cn105864620a的三段式变排量机油泵，通过发动机主油道油压驱动变排量调节装置中的滑动阀芯移动，从而控制机油泵的出油量大小。但是，它的变排量调节装置结构复杂，对加工工艺和材料强度的要求较高，且无法实现发动机启动前的预润滑。

又如公开号为cn204344191u的发动机电子机油泵润滑装置，采用电子机油泵替代原机械驱动机油泵，并在电子机油泵和主油道之间设置一段保压油轨，机油泵入口通过油管与油底壳相连，机油泵出口通过单向阀与油轨入口相连，油轨出口通过一电磁阀与主油道连接，油轨另一侧通过泄压阀连向油底壳。该装置通过油压传感器检测油轨内的机油压力，并通过控制器实现对机油泵和电磁阀的控制，针对发动机长时间启动和短期启动提供了预润滑策略，并在不同运行工况下对机油压力进行调节使其达到理想机油压力。但该装置完全舍弃了机械驱动机油泵，而且结构较为复杂，润滑系统的可靠性得不到保证，当电子机油泵出现故障时，发动机将无法正常工作。

技术实现要素：

为解决上述现有问题，本发明提出了一种发动机可调流量机油泵系统，解决车辆启动时各运动件的干摩擦问题，为发动机提供预润滑，并且在发动机启动过程中，减少机件的磨损，提高发动机的使用寿命；当电子驱动机油泵发生故障时，还有机械驱动机油泵进行正常工作，保证发动机的可靠运转。

为实现上述目的，本发明的一种发动机可调流量机油泵系统，包括电子驱动机油泵、机械驱动机油泵、电机控制器、电机和连接管路；

其中，所述电子驱动机油泵与机械驱动机油泵并联连接，其入口分别通过各自的进油管与机油箱或油底壳相连，两个机油泵的出口管路汇至一总油管，最后接入发动机的机油散热器；

所述电子驱动机油泵由所述电机驱动，电机的转速由电机控制器进行控制；

在发动机启动前，电机控制器控制电机运转，带动电子驱动机油泵转动吸油，实现对各摩擦副的预润滑；在发动机启动过程中，在电机控制器的控制下，电子驱动机油泵的转速逐渐降低，机械驱动机油泵的转速逐渐增加；当发动机达到怠速时，电子驱动机油泵停止工作。

其中，当发动机带负载运行时，电机控制器采集发动机转速、油门开度、机油压力和机油温度的状态参数，实时地控制电子驱动机油泵的转速，改变电子驱动机油泵的流量，并和机械驱动机油泵共同为主油道供油。

其中，所述电子驱动机油泵的出油管路上安装有单向阀，以防止机械机油泵的出口润滑油倒流回电子机油泵。

其中，所述机械驱动机油泵的出油管上安装有单向阀，以防止电子驱动机油泵的机油倒流回机械机油泵，避免造成机油压力的较大波动。

其中，所述总油管上设有安全阀，当油路中的润滑油压力达到一定数值时，安全阀打开，以避免油路中的压力过高。

其中，所述电机为无刷直流电机。

其中，所述无刷直流电机由车载蓄电池驱动。

有益效果：

本发明系统，当车辆启动前，电机控制器控制无刷直流电机带动电子驱动机油泵运转，将足够的润滑油输送到运动件的摩擦表面，对发动机进行预润滑。待预润滑工作完成后，在发动机启动过程中，此时电子驱动机油泵的转速逐渐降低并停止运转，而由机械驱动机油泵逐渐供油，从而减少了机件的磨损，提高了发动机的使用寿命。并且，当电子驱动机油泵发生故障时，还有机械驱动机油泵进行正常工作，保证发动机的可靠运转。

本发明系统，当发动机带载运行时，电机控制器将根据采集的发动机转速、油门开度、机油压力和机油温度的状态参数判断发动机的运行工况，实时地控制电子驱动机油泵的转速，改变电子驱动机油泵的流量，与机械驱动机油泵共同为主油道供油，进而实现在某一发动机转速和负荷情况下，改善发动机带载运行时的润滑性能，在某一发动机转速和负荷下，能较大范围地调整主油道的润滑油压力和润滑油流量，使其达到该转速和负荷下的最佳值。

本发明系统中，在所述电子驱动机油泵的出油管上安装有一个单向阀，当仅有机械驱动机油泵工作时，以防止机械式机油泵出口的机油倒流回电子机油泵1，避免造成机油压力的较大波动。

本发明系统中，在所述机械驱动机油泵的出油管上安装有一个单向阀，当仅有电子驱动机油泵工作时，以防止电子机油泵出口的机油倒流回机械驱动式机油泵，避免造成机油压力的较大波动。

本发明系统中，在所述回油管路上设有安全阀，当油路中的润滑油压力达到设置的临界值时，安全阀打开泄油，避免油路中的压力过高。

本发明系统中，所述电子驱动机油泵由无刷直流电机驱动，无刷直流电机由车载蓄电池驱动，其转速由电机控制器控制，通过对直流电机转速的控制来实现电子驱动机油泵单位时间内出口流量的无级调整。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图。

其中，1-电子驱动机油泵，2-机械驱动机油泵，3-无刷直流电机，4-单向阀a，5-单向阀b，6-安全阀，7-电机控制器，8、9-机油箱，10、11、12、13、14-管道。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明系统能实现发动机启动前的预润滑；当发动机带载运行时，可以与机械驱动机油泵共同参与润滑工作。进一步地，在发动机各转速和负荷下，能较大范围地调整主油道的润滑油压力和润滑油流量，保证发动机始终能实现良好润滑，降低机械损失，提高发动机经济性和可靠性。

本实施例的一种发动机可调流量机油泵系统，具体包括一个电子驱动机油泵、一个机械驱动机油泵、一个无刷直流电机、两个单向阀、一个安全阀、一个电机控制器和连接管路。

两个单向阀分别安装在电子驱动机油泵的出口和机械驱动机油泵的出口，防止机油回流；机油从油底壳吸入两个机油泵后，分别经过单向阀，再汇合成一路，再进入机油散热器和主油道；安全阀安装在机油散热器入口之前，机油泵出口压力超过限值时，打开泄油。在发动机启动前，电机控制器控制无刷直流电机运转，带动电子驱动机油泵转动吸油，实现对各摩擦副的预润滑；在起动过程中，在电机控制器的控制下，电子驱动机油泵的转速逐渐降低，机械驱动机油泵的转速逐渐增加；当发动机达到怠速时，电子机油泵停止工作；当发动机带负载运行时，电机控制器将会采集发动机转速、油门开度、机油压力和机油温度的状态参数，实时地控制电子驱动机油泵的转速，改变电子驱动机油泵的流量，并和机械驱动机油泵共同为主油道供油，进而实现在某一发动机转速和负荷情况下，较大范围地调整主油道的润滑油压力，以便达到良好润滑和低功率消耗的目的。

具体地，本发明实施例的发动机可调流量机油泵系统如图1所示，包括电子驱动机油泵1、机械驱动机油泵2、无刷直流电机3、单向阀a4、单向阀b5、安全阀6、电机控制器7和连接管路。

所述电子驱动机油泵1与机械驱动机油泵2在润滑系统中并联连接，分别通过进油管10、11从机油箱(或油底壳)吸入润滑油；两个机油泵的出油管12、13再汇合连接至油管14，最终接入发动机的机油散热器和主油道。

在所述电子驱动机油泵1的出油管12上安装有一个单向阀a4，当仅有机械驱动机油泵2工作时，以防止机械式机油泵2出口的机油倒流回电子机油泵1，避免造成机油压力的较大波动。

在所述机械驱动机油泵2的出油管13上安装有一个单向阀b5，当仅有电子驱动机油泵1工作时，以防止电子机油泵1出口的机油倒流回机械驱动式机油泵2，避免造成机油压力的较大波动。

在所述回油管路14上设有安全阀6，当油路中的润滑油压力达到设置的临界值时，安全阀6打开泄油，避免油路中的压力过高。

所述电子驱动机油泵1由无刷直流电机3驱动，无刷直流电机3由车载蓄电池驱动，其转速由电机控制器7控制，通过对直流电机转速的控制来实现电子驱动机油泵单位时间内出口流量的无级调整。所述机械驱动式机油泵2由发动机曲轴的驱动齿轮带动旋转。控制策略具体如下：

当车辆长时间未运行并准备启动时，电机控制器7向无刷直流电机3供给直流电(来自于车载蓄电池)，带动电子驱动机油泵1高速运转，快速建立油压，实现启动前各摩擦副的预润滑。

当预润滑工作完成、启动发动机过程中，电机控制器7逐渐降低无刷直流电机3的转速，电子驱动机油泵1的转速降低，泵油量减少，而机械驱动机油泵2的转速升高，泵油量增加；当转速达到怠速转速时，电子机油泵1断电并停止运转。

进一步地，当发动机带载运行时，在不同的转速和负荷情况下，电机控制器7将采集各传感器反馈的发动机转速、油门开度、机油压力和机油温度的状态参数，根据发动机的运行工况，通过调整电机控制器7发出电信号的通断频率和占空比来精准地控制无刷直流电机3的转速，实现电子机油泵1出口流量的无级调整，并和机械驱动机油泵2共同为主油道供油，进而实现在某一发动机转速和负荷情况下，较大范围地调整主油道的润滑油压力，以便达到良好润滑和低功率消耗的目的。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。