机油泵控制系统
技术领域
本公开涉及内燃机润滑系统优化领域，尤其涉及一种机油泵控制系统。
背景技术
汽车技术发展至今，汽车润滑系统仍依靠发动机曲轴转动驱动的机械式机油泵供给滑油，滑油泵出口滑油的压力和流量随发动机转速而变，当发动机转速很高时，油压过高，导致能量浪费，当发动机转速很低时，油压过低，存在润滑不足的风险，容易使轴承处和活塞环处出现干摩擦。机油泵出口压力和流量的频繁波动还会影响零部件的强度，降低机油泵寿命。
气缸内高温高压的工作条件使曲柄连杆机构受到拉、压应力的同时，还受到往复惯性力和侧推力，复杂恶劣的受力条件使得曲柄连杆的强度和寿命问题显著。此外，曲柄连杆机构中设置有滑油通道，钻孔润滑的同时，由于曲柄连杆机构内外所受的压力不等且波动较大，曲柄连杆机构的强度降低、所受的应力加大。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种机油泵控制系统，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种机油泵控制系统，包括：
机油泵，包括泵体、定子和转子；
流量调节装置，与所述机油泵的定子相连；
气缸压力传感器，设置于发动机气缸内；所述气缸压力传感器用于采集发动机气缸内的压力信号，并将压力信号转换为电信号；
电子控制单元，所述电子控制单元接收所述气缸压力传感器发送的电信号，所述电子控制单元输出电信号至所述流量调节装置，所述流量调节装置运动带动所述定子沿水平向移动，改变所述定子和转子间的偏心距，调节所述机油泵内的油液的容积。
在本公开的一些实施例中，所述流量调节装置包括：
电动机，用于为流量调节装置提供动力；
齿轮，套设于所述电动机的输出轴上；
轴杆，所述轴杆第一端与所述定子相连；所述轴杆的第二端设置有齿条结构，且所述齿条结构与所述齿轮相啮合。
在本公开的一些实施例中，还包括：
安装槽，所述安装槽设置与所述泵体上，且所述安装槽位于与所述轴杆相接触的位置；
密封结构，所述密封结构套设于所述轴杆上，且所述密封结构设置于所述安装槽内。
在本公开的一些实施例中，还包括：
滑油通道压力传感器，设置于发动机曲轴的输出端；所述滑油通道压力传感器用于采集滑油通道内的压力信号，并将压力信号转换为电信号，所述滑油通道压力传感器将电信号发送至所述电子控制单元。
在本公开的一些实施例中，还包括：
第一电控元件，接收所述电子控制单元的电信号，所述第一电控元件用于控制所述流量调节装置进行正转输出；
第二电控元件，接收所述电子控制单元的电信号，所述第二电控元件用于控制所述流量调节装置进行反转输出。
在本公开的一些实施例中，还包括：控制箱，所述第一电控元件和第二电控元件设置于所述控制箱内。
在本公开的一些实施例中，所述轴杆第一端与所述定子螺纹连接。
在本公开的一些实施例中，所述齿轮与所述电动机的输出轴通过平键相连；所述电动机为三相可逆转电动机。
在本公开的一些实施例中，所述电子控制单元设置有最低滑油压力值，其中，所述最低滑油压力值为0.2-0.3MPa。
在本公开的一些实施例中，所述机油泵为叶片式机油泵。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开机油泵控制系统至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)本公开机油泵采用曲轴驱动来提供动力的可变排量叶片泵，减小了对蓄电池电力的消耗，蓄电池的电力主要供应电动机和电控元件，机油泵排量的改变通过定子和转子偏心距改变实现，不受发动机转速的限制，解决了传统机油泵油压过高导致的能量浪费和油压过低导致的润滑不充分。
(2)本公开机油泵排量随气缸压力变化，可实现曲柄连杆结构中滑油通道内的滑油压力与气缸内气体负荷相适应，减小曲柄连杆机构所受合力的大小。
(3)本公开采用变量齿条结构改变叶片式机油泵的偏心距，通过齿轮与电动机相连，实现偏心距的控制，电动机和机油泵之间采用垂直布置，变量齿条结构的移动不会使发动机的位置发生窜动，同时布置紧凑，减少占用的空间，满足汽车空间有限的需求。
(4)本公开采用三相可逆转电动机，接线相序的改变通过两个电控元件实现，两个电控元件分别控制两相电路的开关，控制系统简单。
附图说明
图1为本公开实施例电子机油泵的结构的示意图。
图2为本公开实施例中变量齿条与叶片式油泵定子的连接结构示意图。
图3为本公开实施例中变量齿条与齿轮的传动结构示意图。
图4为本公开实施例中变量齿条圆柱段与叶片泵泵体接触处的密封结构示意图。
图5为本公开实施例电子机油泵的控制系统示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
100-机油泵；
110-定子；
120-转子；
130-泵体；
131-安装槽；
132-密封结构；
200-传动组件；
210-轴杆；
211-齿条结构；
220-齿轮；
230-电动机；
240-平键；
300-控制箱；
310-第一电控元件；
320-第二电控元件；
400-电子控制单元；
500-气缸；
600-气缸压力传感器；
700-滑油通道；
800-滑油通道压力传感器。
具体实施方式
汽车发动机的润滑系统直接影响发动机的性能参数和使用寿命，运动部件间的润滑和散热都需要润滑油来实现。
传统汽车发动机的机油泵都采用发动机曲轴直接驱动的机械泵，机油泵输出滑油的流量和压力随发动机转速变化，因而传统机油泵不能满足发动机不同负荷的润滑需要。曲柄连杆结构中有滑油流通的管道，实现发动机轴承、活塞销、活塞环和气缸之间的冷却和润滑，但同时降低了曲柄连杆机构的强度。当发动机气缸内负荷较大时，曲柄连杆机构外部所受的作用力很大，相较内部滑油通道内的压力大得多，高负荷下的工作条件降低了其使用寿命；当活塞承受较大侧推力时，活塞环和缸套之间的润滑油膜容易被破坏；高负荷下轴承负荷增大，若润滑压力不能提高，则会有边界摩擦，甚至干摩擦的出现。当发动机气缸内负荷较小时，若此时发动机转速较高，机油泵仍输出较高的滑油压力，则会造成多余滑油在循环中被加热和能量的浪费。当发动机转速较低时，机油泵输出的流量和压力不能满足润滑的最低要求，运动部件之间必会有干摩擦的出现，从而影响运动副间的正常工作条件，降低发动机性能和寿命。而这都是传统机械式机油泵普遍存在的问题。
考虑了发动机气缸内负荷和转速变化等问题，本公开提供了一种机油泵控制系统，包括：机油泵、流量调节装置、气缸压力传感器和电子控制单元；机油泵包括泵体、定子和转子；流量调节装置与机油泵的定子相连；气缸压力传感器设置于发动机气缸内，用于采集发动机气缸内的压力信号，并将压力信号转换为电信号；电子控制单元接收所述气缸压力传感器发送的电信号，并将电信号发送至流量调节装置，控制流量调节装置运动，并带动所述定子沿水平向移动，改变所述定子和转子间的偏心距，调节所述机油泵内的油液的容积。本公开中机油泵排量的改变通过对定子和转子的偏心距改变实现，不受发动机转速的限制，避免了由于机油泵油压过高导致的能量浪费或油压过低导致的润滑不充分等问题。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种机油泵控制系统。图1为本公开实施例机油泵控制系统的结构示意图。如图1所示，本公开机油泵控制系统包括：机油泵、流量调节装置、气缸压力传感器、滑油通道压力传感器、第一电控元件、第二电控元件和电子控制单元。机油泵包括泵体、定子和转子。流量调节装置与机油泵的定子相连。气缸压力传感器设置于发动机气缸内，用于采集发动机气缸内的压力信号，并将压力信号转换为电信号。滑油通道压力传感器设置于发动机曲轴的输出端；所述滑油通道压力传感器用于采集滑油通道内的压力信号，并将压力信号转换为电信号，所述滑油通道压力传感器将电信号发送至所述电子控制单元。电子控制单元接收所述气缸压力传感器发送的电信号，并将电信号发送至流量调节装置，控制流量调节装置运动，并带动所述定子沿水平向移动，改变所述定子和转子间的偏心距，调节所述机油泵内的油液的容积。
本发明解决了机械式机油泵滑油压力不能适应气缸内气体压力变化的情况，以及转速变化时油压过高或过低导致的能量浪费和润滑不足的危险。
以下分别对本实施例机油泵控制系统的各个组成部分进行详细描述。
机油泵，可以选用叶片式机油泵。机油泵包括泵体、定子和转子。泵体与轴杆相接处的位置上设置有安装槽，并在安装槽上设置有密封结构，且该密封结构套设于轴杆上。
流量调节装置，用于对机油泵内的流量进行调节。该流量调节装置包括：电动机、齿轮和轴杆，以下分别进行说明：
电动机，用于为流量调节装置提供动力。
齿轮，齿轮套设于所述电动机的输出轴上。具体的，齿轮与电动机的输出轴通过平键相连。
轴杆，轴杆第一端与所述定子螺纹相连。所述轴杆的第二端伸出泵体外，所述轴杆的第二端设置有齿条结构，且所述齿条结构与所述齿轮相啮合。
第一电控元件，可以选用正转继电器。第一电控元件接收所述电子控制单元的电信号，所述第一电控元件用于控制所述流量调节装置进行正转输出。
第二电控元件，可以选用反转继电器。第二电控元件接收所述电子控制单元的电信号，所述第二电控元件用于控制所述流量调节装置进行反转输出。
电子控制单元，由微处理器、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及整形、驱动等大规模集成电路组成，是汽车专用微机控制器。电子控制单元设置有最低滑油压力值，其最低滑油压力值为发动机运动副之间为维持润滑油膜所需的最低滑油压力值，一般为0.2-0.3MPa。
下面结合附图对本发明专利做进一步的详细描述。
参阅图1，本发明实施例一提供的一种机油泵控制系统，包括叶片式机油泵、电动机以及用于接收控制电动机启停信号和转向信号的第一电控元件和第二电控元件。
如图1，机油泵100优选采用可变排量的叶片泵，定子110的位置可以横向移动，转子120保持位置不变转动，由此，定子110和转子120偏心距可变，偏心距改变时，机油泵100内叶片间油液的容积变化大小改变，从而改变排量。电动机230优选采用三相可逆转电动机，电动机230的转向通过改变任意两相的接线实现，两种相序的开关由第一电控元件310和第二电控元件320分别控制。
如图1，图2所示，定子110和轴杆210一端通过螺纹连接在一起，轴杆210带动定子110做横向移动，轴杆210的另一端伸出泵体130，轴杆210在泵体130内移动的部分为圆柱形结构，轴杆210的另一端伸出泵体外为的部分设置有齿条结构211。
如图1，图3所示，电动机230的输出轴上连接有齿轮220，通过平键240连接。
如图3所示，齿轮220和齿条结构211之间采用齿轮-齿条机构传动，将电动机230的回转运动转换为齿条结构211的横向往复运动。机油泵100和电动机230之间垂直布置，齿条结构211的横向移动不会影响电动机230的位置。
如图4所示，轴杆210与泵体130的接触处使用密封结构132，实现油液的密封。密封结构132可以选用O型密封圈。两个O型密封圈实现可靠的双层密封，在泵体130上加工有安装槽131，用于密封结构132的固定。
如图1所示，第一电控元件310和第二电控元件320安装固定在控制箱300内。
本发明提供的一种机油泵控制系统，该机油泵100可与气缸压力传感器600、滑油通道压力传感器800、电子控制单元400相结合使用，为汽车发动机润滑系统泵油。当气缸内压力增大时，电子控制单元400接收到气缸压力传感器600发送的气缸500压力信号后，输出电信号给电动机230的第一电控元件310，电动机230通电正转，带动齿轮220正转。齿轮220通过齿轮-齿条传动机构驱动齿条结构211向右移动的同时，带动定子110相右移动，定子110与转子120的偏心距增大，从而实现了排量的增大。由于曲柄连杆机构中滑油的流量增大，所以滑油通道内压力升高。曲柄连杆机构的滑油通道700内的压力与气缸500内气体的作用力部分平衡，减小了曲柄连杆机构所受的作用力；活塞环和缸套之间的注油量增大，在较大的侧推力下保持油膜强度，防止干摩擦出现；曲柄轴承处的滑油流量提高，保证了润滑充分，实现了完全液体润滑。
滑油通道700压力作为反馈压力传输给电子控制单元400，当滑油通道700压力到达电子控制单元400的要求值时，电子控制单元400控制第一电控元件310断电，电动机230停止运转，机油泵100在既定排量下运转。
当气缸500内压力降低时，电子控制单元400输出电信号给电动机230的第二电控元件320，电动机230通电反转。齿条结构211向左移动，带动定子110向左移动，定子110与转子120的偏心距减小，实现了排量的减小。从而避免了能量的浪费。
电子控制单元(ECU)400内部设置有最低滑油通道压力，当发动机转速下降到不能满足润滑的最低要求时，电子控制单元400控制第一电控元件310通电，电动机230正转，增大机油泵100的排量，提高滑油供应量。
参阅图5，还包括气缸压力传感器600、电子控制单元400、滑油通道压力传感器800，实现了通过气缸压力控制机油泵100的排量，从而增大曲柄连杆机构滑油通道700内的压力，实现与气缸500内气体作用力的部分平衡，减小曲柄连杆机构所受合力的大小，提高了曲柄连杆机构的强度和寿命；同时，轴承、活塞销和活塞处的供油量也会增大，提高了润滑油膜的强度，保证了轴承、活塞销处的液体润滑，防止了活塞环和缸套间的干摩擦。
如图5所示，气缸压力传感器600安装在发动机气缸500的气缸盖上，采集发动机气缸500内的压力信号，将气缸压力信号转换电信号传输给电子控制单元400；滑油通道压力传感器800安装在曲轴的输出端，采集滑油通道700内的压力信号转换为电信号传输给电子控制单元400。
电子控制单元400由微处理器、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及整形、驱动等大规模集成电路组成，是汽车专用微机控制器。电子控制单元400内部可以根据气缸压力信号计算出发动机正在承受的曲柄连杆机构的作用力大小，进一步计算出所需要的滑油压力，同时将计算出的滑油压力同滑油通道压力传感器800发送的滑油通道压力进行对比，若前者大于后者，则电子控制单元400控制第一电控元件310通电，所述机油泵100排量增大，实现了通过气缸压力控制机油泵的排量，从而增大曲柄连杆机构滑油通道700内的压力，实现与气缸500内气体作用力的部分平衡，减小曲柄连杆机构所受合力的大小，提高了曲柄连杆机构的强度和寿命。同时，轴承和活塞处的供油量也会增大，提高了润滑油膜的强度，保证了轴承处的液体润滑，防止了活塞环和缸套间的干摩擦。若前者大小于后者，则电子控制单元400控制第二电控元件320通电，机油泵100排量减小，避免了能量的浪费。电子控制单元400中设置有最低滑油通道压力值，当发动机转速过慢，滑油通道700内压力低至该值时，电子控制单元400控制第一电控元件310通电，增大机油泵100排量以满足润滑需要。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开机油泵控制系统有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供一种机油泵控制系统中机油泵排量的改变通过对定子和转子的偏心距改变实现，不受发动机转速的限制，避免了由于机油泵油压过高导致的能量浪费或油压过低导致的润滑不充分等问题。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
