CN103775811A - 可变排量机油泵 - Google Patents

Abstract

本发明的可变排量机油泵，包括内腔体，内腔体中设有定子、转子以及性元件，定子与转子偏心设置，转子上固定有多个叶片，定子与内腔体之间设置有第一控制室，第一油路与发动机的主油道的反馈油路相连通，定子上设有第一凸块，定子与内腔体之间设置有第二控制室，定子上设有伸入第二控制室的第二凸块，第二控制室与第二油路连通，第一油路与第二油路通过换向阀连接在一起，换向阀用于控制第二控制室与第一控制室的连通或第二控制室与油底壳连通。本发明的可变排量机油泵通过应用电控式两级可变排量技术，实现机油泵随着发动机不同工况对机油流量的不同需求而进行排量的调节，避免了机油泵消耗过量的发动机功率，从而达到整机节能减排的效果。

Description

可变排量机油泵

技术领域

本发明涉及一种旋转泵，特别是涉及一种可变排量机油泵。

背景技术

目前市场上的发动机所应用的机油泵按照其布置形式可以分为两大类：独立型和集成发动机前盖型。独立式机油泵的泵体一般布置在曲轴下方，通过曲轴借助齿轮或链轮驱动。集成前盖型机油泵的泵体集成在发动机的前盖中，一般由曲轴直接驱动。

独立型机油泵一般布置在曲轴的下方，借助一套单独的驱动系统（齿轮或链轮加链条）驱动，驱动结构不够紧凑，占用空间大，所需零部件多，在发动机设计日趋小型化、轻量化的趋势下，此种设计存在一定的不足，不利于控制发动机整机尺寸，而且增加整机零部件数量不利于整机的成本控制。

目前市场上的发动机广泛应用的机油泵排量都是恒定的，其缺点是由于机油泵的转速与发动机转速是线性关系，随着发动机转速的升高，机油泵吐出的机油量也线性的升高。在定排量泵的设计中，为了确保在发动机低转速工况下供给主油道的机油量能够满足发动机的需求，所设定的机油泵排量一般都较大，在发动机转速不断升高后，机油泵吐油量的增长速度远远超过发动机对机油需求量的增长速度。当达到一定转速时，大量的过剩的机油将通过一个限压阀泄掉，这一部分机油泵所消耗的功就白白浪费掉了。

近几年来，人们对节能减排的关注度日益增加，油耗法规和排放法规等也日趋严格，对节能技术的研究也受到各大汽车厂商的普遍关注。如能根据发动机工况精确的控制机油泵的流量，则可以从而有效的降低机油泵的驱动功，最终实现发动机机油消耗率的降低，达到节能减排的目的。

在变排量机油泵方面，专利201020140940.8及201110326276.5也申明了两种变排量技术，但其缺点在于，机油泵的排量的变化范围受制于功能所限，其节省的能量消耗部分是有限的，未能实现根据发动机工况的精确控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种更有效得降低机油泵的驱动功，更好地实现发动机机油消耗率的降低的可变排量机油泵。

本发明的可变排量机油泵，包括设置于泵体内部的内腔体，所述内腔体中设有定子、与发动机的曲轴连接的转子以及对定子施加预转动阻力的弹性元件，所述定子与转子偏心设置，所述转子上固定有多个叶片，所述多个叶片将转子、定子之间的空间分隔成多个容积腔，所述容积腔包括最大容积腔和最小容积腔，所述定子与所述内腔体的内侧壁之间设置有与第一油路连通的第一控制室，所述第一油路与发动机的主油道的反馈油路相连通，所述定子上设有伸入第一控制室的用于当第一控制室内油压增大时推动定子转动以减小所述定子与所述转子之间的偏心距的第一凸块，所述定子与所述内腔体的内侧壁之间设置有第二控制室，所述定子上设有伸入第二控制室的用于当第二控制室内油压增大时推动定子反向转动的第二凸块，所述第二控制室与第二油路连通，第一油路与第二油路通过换向阀连接在一起，所述换向阀用于控制所述第二控制室与所述第一控制室的连通或所述第二控制室与油底壳连通。

本发明的可变排量机油泵，其中，所述换向阀为电磁换向阀。

本发明的可变排量机油泵，其中，所述定子通过圆柱销可旋转的安装于所述内腔体的内部，所述定子上设有第三凸块，所述第三凸块的一侧设有销孔，所述圆柱销穿过所述销孔固定于所述内腔体的内壁上。

本发明的可变排量机油泵，其中，所述第一凸块的侧面上设置有对第一控制室密封的第一油封，所述第一油封、所述圆柱销、所述定子与所述内腔体的内侧壁合围形成所述第一控制室，所述第二凸块的侧面上设置有对所述第二控制室密封的第二油封，所述第二油封、所述圆柱销、所述定子与所述内腔体的内侧壁之间合围形成所述第二控制室。

本发明的可变排量机油泵，其中，所述转子上设有多个开槽，所述开槽内安装有所述多个叶片，所述转子的前后两侧分别安装有与所述定子同圆心的圆环，所述多个叶片的顶端分布于所述定子的内圆表面，所述多个叶片的尾端分布于所述圆环的外圆表面，以将转子、定子之间的空间分隔成多个容积腔。

本发明的可变排量机油泵，其中，所述内腔体的内壁上设有第一凹槽，所述弹性元件以一定预压缩量安装在所述第一凹槽内，所述定子上设有第四凸块，所述弹性元件的一端作用在所述第四凸块的侧面。

本发明的可变排量机油泵，其中，还包括控制器，所述控制器与所述换向阀电连接，所述控制器根据发动机载荷以及发动机转速通过所述换向阀控制所述第二控制室与所述第一控制室的连通或所述第二控制室与油底壳连通。

本发明的可变排量机油泵通过应用电控式两级可变排量技术，实现机油泵随着发动机不同工况对机油流量的不同需求而进行排量的调节，避免机油泵消耗过量的发动机功率，从而达到整机节能减排的效果。

附图说明

图1为本发明的可变排量机油泵去除机油泵盖后的结构示意图，示出了内腔体内的部件的具体结构；

图2为本发明的可变排量机油泵的结构示意图的主视图；

图3为发动机前盖的结构示意图的主视图；

图4为机油泵盖的结构示意图的后视图；

图5为本发明的可变排量机油泵的控制油路图。

具体实施方式

本发明公开了一种集成在发动机前盖中的电控式两级可变排量机油泵。本发明不仅实现了整体结构紧凑、机油泵泵体的小型化、轻量化，更通过应用了电控式两级可变排量技术，充分根据发动机的不同转速及载荷下对机油流量的不同需求实现对机油泵排量的调节，避免了机油泵所作的无用功，从而减小了机油泵对整机功率的消耗，达到了节能、减排的功效。本发明能够根据发动机工况精确的控制机油泵的流量，从而有效的降低机油泵的驱动功，最终实现发动机机油消耗率的降低，达到节能减排的目的。

如图1、图3、图4、图5所示，本发明的可变排量机油泵集成在发动机前盖1内，包括设置于泵体内部的内腔体11，内腔体11中设有定子21、与发动机的曲轴连接的转子16以及对定子21施加预转动阻力的弹性元件13。定子21与转子16偏心设置。转子16、定子21之间的空间包括第一腔体12和第二腔体29。当可变排量机油泵工作，第一腔体12内的机油随着叶片17的转动泵入到第二腔体29。第一腔体12与油底壳相连通，第二腔体29与发动机的主油道相连通。转子16上固定有多个叶片17，多个叶片17将转子16、定子21之间的空间分隔成多个容积腔51。容积腔51包括最大容积腔和最小容积腔。当可变排量机油泵工作，转子16带动叶片17旋转，第一腔体12内的机油进入旋转的容积腔51中后泵入到第二腔体29中。

定子21与内腔体11的内侧壁之间设置有与第一油路22连通的第一控制室20，第一油路22与发动机的主油道的反馈油路44相连通。定子21上设有伸入第一控制室20的用于当第一控制室20内油压增大时推动定子21转动以减小定子21与转子16之间的偏心距的第一凸块19。定子21与转子16之间的偏心距减小使上述最大容积腔和最小容积腔之间的容积差减小。定子21与内腔体11的内侧壁之间设置有第二控制室30，定子21上设有伸入第二控制室30的用于当第二控制室30内油压增大时推动定子31反向转动的第二凸块31，第二控制室30与第二油路27连通，第一油路22与第二油路27通过换向阀7连接在一起，换向阀7用于控制第二控制室30与第一控制室20的连通或第二控制室30与油底壳连通。具体来说，换向阀7用于控制第二控制室30与第一控制室20的连通或第二控制室30与泄油路23的连通，泄油路23使机油直接泄至油底壳。

本发明的可变排量机油泵，其中，弹性元件13为弹簧。

本发明的可变排量机油泵，其中，换向阀7为电磁换向阀。

本发明的可变排量机油泵，其中，定子21通过圆柱销28可旋转的安装于内腔体11的内部。定子21上设有第三凸块25，第三凸块25的一侧设有销孔，圆柱销28穿过销孔固定于内腔体11的内壁上。定子21可绕着圆柱销28转动。

本发明的可变排量机油泵，其中，第三凸块19的侧面上设置有对第一控制室20密封的第一油封18，第一油封18、圆柱销28、定子21与内腔体11的内侧壁合围形成第一控制室20，第二凸块31的侧面上设置有对第二控制室30密封的第二油封32，第二油封32、圆柱销28、定子21与内腔体11的内侧壁之间合围形成第二控制室30。

本发明的可变排量机油泵，其中，转子16上设有多个开槽，开槽内安装有多个叶片17，转子的前后两侧分别安装有与定子21同圆心的圆环34，多个叶片17的顶端分布于定子21的内圆表面，多个叶片17的尾端分布于圆环34的外圆表面，以将转子16、定子21之间的空间分隔成多个容积腔51。

本发明的可变排量机油泵，其中，内腔体11的内壁上设有第一凹槽14，弹性元件13以一定预压缩量安装在第一凹槽14内，定子21上设有第四凸块15，弹性元件13的一端（自由端）作用在第四凸块15的侧面。

本发明的可变排量机油泵，其中，还包括控制器，控制器与换向阀7电连接，控制器根据发动机载荷以及发动机转速通过换向阀7控制第二控制室30与第一控制室20的连通或第二控制室30与泄油路23的连通。

本发明的可变排量机油泵中的控制器可以为ECU（发动机电控单元）上集成的一个模块，或者在ECU上集成上述控制器的控制功能。

本发明的可变排量机油泵为电控式两级可变排量机油泵，不仅由于集成化具有结构紧凑的优点，更能够充分根据发动机实际需求量调控机油泵的泵油量，从而实现更优的节能减排效果。

结合图2所示，本发明的可变排量机油泵集成在发动机前盖1中，包括由发动机前盖1和机油泵盖2围合形成的内腔体11。本发明的可变排量机油泵的主要部件安装于内腔体11中。机油泵盖2上还安装有安全阀组件5以及末端油堵6。换向阀7通过安装螺栓固定在发动机前盖1的侧面。

发动机前盖1上设有电磁阀安装孔37，并设有第一油路22、第二油路27和泄油路23。第一油路22、第二油路27和泄油路23被换向阀7所控制。

发动机前盖1上设有第一密封面35，第一密封面35与发动机缸体的前端面连接，发动机前盖上设有第二密封面33，与机油泵盖2上的第三密封面39连接。

发动机前盖1上还设有第一凹槽14，作为弹性元件13的安装槽。弹性元件13对定子21施加预转动阻力，按一定的预紧力呈压缩状态安装于第一凹槽14内，弹性元件13的自由端作用于第四凸块15的侧面。

发动机前盖1上还设有第二凹槽26，第二凹槽26为阶梯槽。第二凹槽26形成一个深度最大的油腔，该油腔与定子21上的第一开口24相对应。定子21为凸轮环状。定子21与转子16有一定的偏心距。

在初始安装状态下，定子21以及圆环34的中心位置如图1中52所示，转子16的中心位置如图1中50所示。定子21与转子16之间的空间形成泵的内腔，该内腔被叶片17分隔成九个容积腔51，由于定子21和转子16的偏心设计，这9个容积腔51的容积有大小的区别，通过这种容积差实现泵油的功能。

定子21上设置有第一凸块19和第二凸块31。第一凸块19和第二凸块31的一侧分别安装有第一油封18和第二油封32，定子21与内腔体11内壁之间的空间分隔出第一控制室20和第二控制室30。第一控制室20的机油来自于第一油路22，第二控制室30的机油来自于第二油路27。

机油泵盖2上设有进油腔40及出油腔41，进油腔40与前盖1内的第一腔体12相连通，出油腔41与前盖1内的第二腔体29相对应，机油泵盖2上设有吸油口38，来自油底壳的机油通过粗虑后经吸油口38进入进油腔40，从而进入泵体内的第一腔体12，吸入的机油随着叶片17的转动泵入到第二腔体29，从而进入出油腔41。出油腔41的出油口42与定子21上的第一开口24相对应。出油腔41内的机油通过出油口42输送到发动机的主油道。机油泵盖2上设有反馈油孔43及与反馈油孔43相连通的反馈油路44，反馈油孔43与发动机的主油道相连通，反馈油路44与第一油路22相连通。

本发明的可变排量机油泵，通过换向阀7的开启和关闭，可以将发动机的主油道的机油压力控制在两种模式下，即低压模式和高压模式。具体的控制逻辑为：在发动机低载荷（约＜50%）工况下，换向阀7保持开启状态，在发动机不同转速区间调节机油泵排量，将主油道的压力控制在低压模式；在发动机高载荷（约＞50%）工况下，换向阀7关闭，在发动机不同转速区间调节机油泵排量，将主油道的压力控制在高压模式。

结合图4所示，本发明的可变排量机油泵的工作原理如下：

本发明的可变排量机油泵由发动机的曲轴直接驱动，在机油泵排量一定的情况下，单位时间内供给主油道的机油量与转子16的转速成正比，即与发动机的转速成正比。在机油泵的初始状态下，定子21与转子16处于最大偏心距状态，弹性元件13在第四凸块15的作用下处于压缩状态。

此时九个容积腔51中，容积最大的容积腔与容积最小的容积腔之间的容积差达到最大，因此此时的机油泵排量最大。定子21受到弹性元件13的压力以及第一控制室20、第二控制室30内的机油压力的共同作用。

当发动机开始运转时，发动机的转速较低，发动机对机油的需求量较低，ECU控制机油泵在低压模式下工作，这时换向阀7保持开启状态，第二油路27与泄油油路23连通。第二控制室30内的机油直接通过第二油路27进入泄油油路23泄至油底壳，第二控制室30内的机油压力基本可以忽略。主油道的部分机油通过反馈油路44进入第一油路22，进入第一控制室20。随着发动机转速的升高，单位时间内机油泵供往主油道的机油不断增多，第一控制室20内的机油压力不断升高，当第一控制室20内的机油压力升高至设定的压力P1时，第一控制室20内的机油对定子21的作用力克服了弹性元件13的作用力，从而推动定子21绕着圆柱销28转动，则定子21与圆环34以及卡在其内部的叶片17共同相对于圆柱销28发生转动。定子21与转子16的偏心距随之减小。

九个容积腔51中容积最大的容积腔与容积最小的容积腔之间的容积差也相应减小，即机油泵的排量随之减小，单位时间内供给主油道的机油量相应的减少，从而主油道的压力停止升高。第一控制室20内的机油压力与弹性元件13的压力保持动态的平衡，从而主油道的压力控制在设定的值P1压力下。

当ECU收集到发动机处在高载荷工况下时，ECU控制机油泵在高压模式下工作，换向阀7保持关闭状态。此时第一油路22与第二油路27连通，泄油路23被切断，主油道反馈回来的机油的一部分通过第一油路22进入第一控制室20，主油道反馈回来的机油的另一部分经第二油路27进入到第二控制室30。

定子21受到第一控制室20、第二控制室30内的机油压力及弹性元件13的共同作用。当主油道的压力达到设定的值P2时，第一控制室20、第二控制室30内的机油压力克服弹性元件13的作用，推动定子21绕着圆柱销28转动，从而降低机油泵的排量。第一控制室20、第二控制室30内的机油压力与弹性元件13的作用力保持动态的平衡，从而将主油道的压力控制在设定的值P2下。

综上所述，本发明的可变排量机油泵能够通过ECU控制换向阀7的开启状态，将主油道的压力根据发动机的实际工况控制在高压P2和低压P1两种模式下，不仅能够满足发动机在不同工况下对机油量的需求，同时还节省了机油泵消耗的发动机功率，实现了节能的功效。

本发明中，机油泵的泵体集成在发动机前盖中，结构紧凑，为整机小型化做出了贡献。

本发明中，通过应用电控式两级可变排量技术，实现机油泵随着发动机不同工况对机油流量的不同需求而进行排量的调节，避免了机油泵消耗过量的发动机功率，从而达到整机节能减排的效果。

本发明的可变排量机油泵比一般的变排量机油泵能够节省更多的机油流量，即更多的降低机油泵所消耗的发动机功率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可变排量机油泵，包括设置于泵体内部的内腔体，所述内腔体中设有定子、与发动机的曲轴连接的转子以及对定子施加预转动阻力的弹性元件，所述定子与转子偏心设置，所述转子上固定有多个叶片，所述多个叶片将转子、定子之间的空间分隔成多个容积腔，所述容积腔包括最大容积腔和最小容积腔，所述定子与所述内腔体的内侧壁之间设置有与第一油路连通的第一控制室，所述第一油路与发动机的主油道的反馈油路相连通，所述定子上设有伸入第一控制室的用于当第一控制室内油压增大时推动定子转动以减小所述定子与所述转子之间的偏心距的第一凸块，其特征在于，所述定子与所述内腔体的内侧壁之间设置有第二控制室，所述定子上设有伸入第二控制室的用于当第二控制室内油压增大时推动定子反向转动的第二凸块，所述第二控制室与第二油路连通，第一油路与第二油路通过换向阀连接在一起，所述换向阀用于控制所述第二控制室与所述第一控制室的连通或所述第二控制室与油底壳连通。

2.根据权利要求1所述的可变排量机油泵，其特征在于，所述换向阀为电磁换向阀。

3.根据权利要求1所述的可变排量机油泵，其特征在于，所述定子通过圆柱销可旋转的安装于所述内腔体的内部，所述定子上设有第三凸块，所述第三凸块的一侧设有销孔，所述圆柱销穿过所述销孔固定于所述内腔体的内壁上。

4.根据权利要求3所述的可变排量机油泵，其特征在于，所述第一凸块的侧面上设置有对第一控制室密封的第一油封，所述第一油封、所述圆柱销、所述定子与所述内腔体的内侧壁合围形成所述第一控制室，所述第二凸块的侧面上设置有对所述第二控制室密封的第二油封，所述第二油封、所述圆柱销、所述定子与所述内腔体的内侧壁之间合围形成所述第二控制室。

5.根据权利要求1所述的可变排量机油泵，其特征在于，所述转子上设有多个开槽，所述开槽内安装有所述多个叶片，所述转子的前后两侧分别安装有与所述定子同圆心的圆环，所述多个叶片的顶端分布于所述定子的内圆表面，所述多个叶片的尾端分布于所述圆环的外圆表面，以将转子、定子之间的空间分隔成多个容积腔。

6.根据权利要求1所述的可变排量机油泵，其特征在于，所述内腔体的内壁上设有第一凹槽，所述弹性元件以一定预压缩量安装在所述第一凹槽内，所述定子上设有第四凸块，所述弹性元件的一端作用在所述第四凸块的侧面。

7.根据权利要求2-6任一项所述的可变排量机油泵，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述换向阀电连接，所述控制器根据发动机载荷以及发动机转速通过所述换向阀控制所述第二控制室与所述第一控制室的连通或所述第二控制室与油底壳连通。

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