CN105888771A - 一种机油滤清、冷却与预热集成系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机油滤清、冷却与预热集成系统及方法，包括集成化一体设置的过滤子模块、冷却子模块、预热子模块和油路切换开关子模块，预热子模块包括主体模块、废气进/出口管和废气流通管，主体模块的底部设有机油进/出口；过滤子模块通过机油泵与油底壳相连，油路切换开关子模块的输入端与过滤子模块相连，油路切换开关子模块根据机油温度的高低智能化地选择加热机油或冷却机油。本发明可对机油进行滤清、冷却和预热，集成化程度高，工作可靠，节能环保，可根据工况条件要求对机油温度进行管理以确保发动机机油温度始终保持最佳状态，缩短了热机时间，提升发动机冷启动性能，减少摩擦损失以及发动零部件的磨损。

Description

一种机油滤清、冷却与预热集成系统及方法

技术领域

本发明涉及发动机领域，具体地说，特别涉及到一种发动机机油滤清、冷却与预热集成系统及方法。

背景技术

发动机冷启动情况下，特别是寒冷季节，由于机油粘度大以及水温较低，导致启动阶段较高的排放和油耗。通常车辆从发动机预热到其最佳工作温度，约耗时10分钟，而这一阶段因发动机机油粘度大以及工作温度不佳导致的油耗升高甚至高达约9％。当机油粘稠时容易导致轴瓦磨损，从而影响发动机的寿命。目前汽车对燃料的有效利用率仅能达到三分之一，其余的能量通过冷却介质散热、废气排放等不同的形式被排放到大气在中，对环境造成一定的影响，也造成了能源的浪费。

为减少环境温度对发动机的影响，传统的方式是将加热装置单独安装在发动机上，但这样会使设备的结构、体积、工艺条件等受到限制，不仅不利于整机的布置，同时会使成本相应增高，装配效率降低。目前发动机与加热装置之间通过管路连通，整体结构复杂，容易出现漏油、漏水等现象，故障点多，影响发动机的可靠性。于此同时，现有技术中机油的冷却、滤清和预热缺乏关联性和连续性，机油的加热效率低且加热效果不明显，严重影响发动机的正常工作。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种机油滤清、冷却与预热集成系统，以解决上述问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种机油滤清、冷却与预热集成系统，包括过滤子模块和冷却子模块，过滤子模块包括滤清器，冷却子模块包括中冷器，还包括与过滤子模块、冷却子模块集成化一体设置的预热子模块和油路切换开关子模块，预热子模块包括主体模块、废气进/出口管和废气流通管，废气进/出口管设于主体模块的外侧，废气流通管设于主体模块的内部且分别与废气进/出口管相连通，主体模块的底部设有机油进/出口；过滤子模块通过机油泵与油底壳相连，油路切换开关子模块的输入端与过滤子模块相连，油路切换开关子模块至少设有三个输出端，包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，第一输出端通过预热子模块与发动机润滑系相连通，发动机润滑系与油底壳相连通，第二输出端与发动机润滑系相连通，第三输出端通过冷却子模块与发动机润滑系相连通，第一输出端、第二输出端和第三输出端与机油泵之间设有回流阀。

进一步的，所述过滤子模块和冷却子模块分别设于主体模块的一侧，且与主体模块的内部相连通。

进一步的，所述还包括与油底壳相连通的需要冷却或润滑的其他部件，油路切换开关子模块还包括第四输出端，第四输出端通过冷却子模块与其他部件相连通。

进一步的，所述中冷器为水冷式结构，包括与其相连的循环冷却水管，循环冷却水管设于主体模块中且两端分别露出主体模块形成冷却水进/出口。

进一步的，所述第一输出端、第二输出端和第三输出端上分别设有控制阀，油路切换开关子模块中设有调节各个控制阀开度的凸轮件，凸轮件通过电动执行器或真空执行器进行控制。

进一步的，所述主体模块为塑料材质。

进一步的，所述还包括温度传感器，以及分别与温度传感器和油路切换开关子模块相连的ECU。

进一步的，所述机油进/出口与机油泵的管路相连，废气进/出口管与发动机的排气管支管相连，冷却水进/出口与冷却水管路相连，设置第一输出端、第二输出端和第三输出端的开启温度分别为温度值依次增大的T1、T2和T3，最佳工作温度为T3；第一输出端、第二输出端和第三输出端的流量分别为Q1、Q2和Q3，额定流量为Q0；当温度传感器采集到的温度大于T1且小于T2时，油路切换开关子模块切换至第一输出端并保持全开状态，流量Q1为最大值，通过预热子模块对机油进行快速加热，使温度迅速上升以接近T3；当温度传感器采集到的温度大于T2且小于T3时，油路切换开关子模块开启第二输出端，使Q2增大，同时减小第一输出端的开度，使Q1减小，使机油温度平稳过渡到T3；当温度传感器采集到的温度达到T3时，第一输出端关闭，第二输出端全开；当温度传感器采集到的温度大于T3时，油路切换开关子模块打开第三输出端，使Q3增大，并关小第二输出端，使Q2减小，通过冷却子模块对机油进行逐步冷却从而使机油温度保持在T3，在工作过程中，始终保持Q1+Q2+Q3＝Q0。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明结构简单，工作可靠，体积小，便于在发动机机舱内布置，同时减少了加工工序，降低了生产成本，便于安装、维护和更换，集机油的过滤、冷却和预热功能于一体，通过功能集成可提高发动机舱内空间使用率，为应对发动机及其零部件小型化提供了可行性。油路切换开关子模块可实现在发动机多种工况下，根据机油温度的高低智能化的控制选择加热机油或冷却机油，包括发动机启动阶段尤其是低温冷启动阶段缩短热机时间功能、常温启动快速热机功能、以及常规运行阶段调控机油温度功能，根据工况条件要求对机油温度进行管理以确保发动机机油温度始终保持最佳状态。机油预热子模块通过废气的热量实现冷启动情况下对机油快速加热，缩短了热机时间，在不消耗额外能源的前提下，可提升发动机冷启动性能，降低发动机排放，提高了资源的利用率，达到节能减排的目标，同时改善了摩擦副表面的润滑状态，减少摩擦损失以及发动零部件的磨损。通过机油过滤子模块对机油清洁度进行管理。通过机油冷却子模块对发动机在高速高负荷运行情况下以及大多数常用工况进行冷却，很好地确保了发动机的正常工作。同时可根据需要对增压器或其他需要冷却或润滑的部件进行冷却，使用十分方便。

附图说明

图1为本发明所述的机油滤清、冷却与预热集成系统的原理图。

图2为本发明所述的机油滤清、冷却与预热集成系统的结构示意图。

图3为本发明所述的凸轮件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1～图3，本发明所述的一种机油滤清、冷却与预热集成系统，包括过滤子模块22和冷却子模块11，过滤子模块22包括滤清器2，冷却子模块11包括中冷器1。还包括与过滤子模块22、冷却子模块11集成化一体设置的预热子模块66和油路切换开关子模块4。还包括温度传感器(图中未画)，以及分别与温度传感器、油路切换开关子模块4相连的ECU(图中未画)。预热子模块66包括主体模块3、废气进/出口管6和废气流通管。在实际使用中，可将主体模块3置于发动机油箱的外部，使安装、维护和更换十分方便。主体模块3的底部设有机油进/出口5。废气进/出口管6设于主体模块3的外侧，废气流通管设于主体模块3的内部且分别与废气进/出口管6相连通。过滤子模块22通过机油泵8与油底壳9相连。油路切换开关子模块4的输入端与过滤子模块22相连。油路切换开关子模块4至少设有三个输出端，包括第一输出端、第二输出端和第三输出端。第一输出端通过预热子模块66与发动机润滑系52相连通，发动机润滑系52与油底壳9相连通，第二输出端与发动机润滑系52相连通，第三输出端通过冷却子模块11与发动机润滑系52相连通。在机油从冷却子模块11、预热子模块66流入发动机润滑系52的机油流通管路上以及机油从发动机润滑系52回入油底壳9的机油流通管路上分别设有单向阀。第一输出端、第二输出端和第三输出端与机油泵8之间设有回流阀10。当主体模块3内的机油量超过正常工作量时，通过回流阀10使机油回到油底壳9中。

过滤子模块22和冷却子模块11分别设于主体模块3的一侧，且与主体模块3的内部相连通。

还包括与油底壳9相连通的需要冷却或润滑的其他部件51，如增压器等。油路切换开关子模块4还包括第四输出端，第四输出端通过冷却子模块11与其他部件51相连通。在实际运行的过程中，通过冷却子模块11不仅能对进入发动机润滑系52的机油进行有效冷却，同时可根据需要对增压器或其他需要冷却或润滑的部件进行冷却。

中冷器1为水冷式结构，包括与其相连的循环冷却水管。循环冷却水管设于主体模块3中且两端分别露出主体模块形成冷却水进/出口7。当然，也可以根据需要选择风冷式结构，此时冷却水进/出口7中需通入外界空气。

油路切换开关子模块4中设有调节回流阀开度的凸轮件，根据发动机实际的工况，使凸轮件通过电动执行器或真空执行器进行控制机油的流量。凸轮件包括驱动轴1a，驱动轴1a上设有转向不一的凸轮2a。凸轮2a上通过活塞杆3a连接有活塞4a，活塞4a上设有密封圈5a，活塞4a的底部设有弹簧6a。通过ECU控制电动执行器或真空执行器使驱动轴1a带动凸轮2a的转动，使活塞4a运动，从而调节回流阀的开度对第一输出端、第二输出端和第三输出端机油的流量进行有效控制。

主体模块3为塑料材质。过滤子模块22、冷却子模块11、预热子模块66和油路切换开关子模块4的大多部件为塑料材质。

机油进/出口5与机油泵8的管路相连，废气进/出口管6与发动机的排气管支管相连，冷却水进/出口7与冷却水管路相连。根据工况条件通过油路切换开关子模块4实现各工作状态的控制，从而缩短低温冷启动及常温启动热机时间。设置第一输出端、第二输出端和第三输出端的开启温度分别为T1、T2和T3，T1、T2和T3的温度值依次增大，最佳工作温度为T3。第一输出端、第二输出端和第三输出端的流量分别为Q1、Q2和Q3，额定流量为Q0。当发动机处于低温冷启动，即当发动机刚启动不久后机油温度较低，当温度传感器采集到的温度大于T1且小于T2时，油路切换开关子模块4切换至第一输出端并保持全开状态，流量Q1为最大值，通过预热子模块66对机油进行快速加热，使温度迅速上升以接近T3，使机油润滑。当温度传感器采集到的温度大于T2且小于T3，即当发动机处于常温启动时，油路切换开关子模块4开启第二输出端，使Q2增大，同时减小第一输出端的开度，使Q1减小，从而使温度平稳过渡到T3，第一输出端的开度越小，相应的第二输出端的开度越大。当温度传感器采集到的温度达到T3时，第一输出端关闭，第二输出端全开，此时发动机工作渐渐进入稳定阶段。随着发动机的继续工作使机油温度继续上升，发动机处于常规运行阶段，当温度传感器采集到的温度大于T3时，油路切换开关子模块打开第三输出端，使Q3增大，并关小第二输出端，使Q2减小，通过冷却子模块对机油进行逐步冷却从而使机油温度保持在T3，在工作过程中，始终保持Q1+Q2+Q3＝Q0，从而保证发动机的正常运行工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种机油滤清、冷却与预热集成系统，包括过滤子模块和冷却子模块，过滤子模块包括滤清器，冷却子模块包括中冷器，其特征在于：还包括与过滤子模块、冷却子模块集成化一体设置的预热子模块和油路切换开关子模块，预热子模块包括主体模块、废气进/出口管和废气流通管，废气进/出口管设于主体模块的外侧，废气流通管设于主体模块的内部且分别与废气进/出口管相连通，主体模块的底部设有机油进/出口；过滤子模块通过机油泵与油底壳相连，油路切换开关子模块的输入端与过滤子模块相连，油路切换开关子模块至少设有三个输出端，包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，第一输出端通过预热子模块与发动机润滑系相连通，发动机润滑系与油底壳相连通，第二输出端与发动机润滑系相连通，第三输出端通过冷却子模块与发动机润滑系相连通，第一输出端、第二输出端和第三输出端与机油泵之间设有回流阀。

2.根据权利要求1所述的机油滤清、冷却与预热集成系统，其特征在于：所述过滤子模块和冷却子模块分别设于主体模块的一侧，且与主体模块的内部相连通。

3.根据权利要求1所述的机油滤清、冷却与预热集成系统，其特征在于：所述还包括与油底壳相连通的需要冷却或润滑的其他部件，油路切换开关子模块还包括第四输出端，第四输出端通过冷却子模块与其他部件相连通。

4.根据权利要求1所述的机油滤清、冷却与预热集成系统，其特征在于：所述中冷器为水冷式结构，包括与其相连的循环冷却水管，循环冷却水管设于主体模块中且两端分别露出主体模块形成冷却水进/出口。

5.根据权利要求1所述的机油滤清、冷却与预热集成系统，其特征在于：所述第一输出端、第二输出端和第三输出端上分别设有控制阀，油路切换开关子模块中设有调节各个控制阀开度的凸轮件，凸轮件通过电动执行器或真空执行器进行控制。

6.根据权利要求1所述的机油滤清、冷却与预热集成系统的方法，其特征在于：所述主体模块为塑料材质。

7.根据权利要求1所述的机油滤清、冷却与预热集成系统的方法，其特征在于：所述还包括温度传感器，以及分别与温度传感器和油路切换开关子模块相连的ECU。

8.根据权利要求7所述的机油滤清、冷却与预热集成系统的方法，其特征在于：所述机油进/出口与机油泵的管路相连，废气进/出口管与发动机的排气管支管相连，冷却水进/出口与冷却水管路相连，设置第一输出端、第二输出端和第三输出端的开启温度分别为温度值依次增大的T1、T2和T3，最佳工作温度为T3；第一输出端、第二输出端和第三输出端的流量分别为Q1、Q2和Q3，额定流量为Q0；当温度传感器采集到的温度大于T1且小于T2时，油路切换开关子模块切换至第一输出端并保持全开状态，流量Q1为最大值，通过预热子模块对机油进行快速加热，使温度迅速上升以接近T3；当温度传感器采集到的温度大于T2且小于T3时，油路切换开关子模块开启第二输出端，使Q2增大，同时减小第一输出端的开度，使Q1减小，使机油温度平稳过渡到T3；当温度传感器采集到的温度达到T3时，第一输出端关闭，第二输出端全开；当温度传感器采集到的温度大于T3时，油路切换开关子模块打开第三输出端，使Q3增大，并关小第二输出端，使Q2减小，通过冷却子模块对机油进行逐步冷却从而使机油温度保持在T3，在工作过程中，始终保持Q1+Q2+Q3＝Q0。