CN106285922B - 涡轮增压器的供油系统、控制方法及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涡轮增压器的供油系统、控制方法及汽车，涉及汽车技术领域，为解决因涡轮增压器中轴承系统的润滑和冷却效果差，所导致的涡轮增压器工作状态不佳的问题。所述涡轮增压器的供油系统，包括与发动机的供油系统通过进油管连通的储油器；与储油器通过第一输送管和第二输送管连通的中间壳体，第一输送管上设有第一控制阀、第二输送管上设有第二控制阀。本发明所述的涡轮增压器的供油系统，能够根据发动机及涡轮增压器的实际工况，合理地调节进入涡轮增压器中轴承系统内的润滑油的供给压力和供给量，从而有效提高轴承系统的润滑和冷却效果，进而使涡轮增压器达到较佳的工作状态。本发明所述的涡轮增压器的供油系统主要应用于汽车中。

Description

涡轮增压器的供油系统、控制方法及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种涡轮增压器的供油系统、控制方法及汽车。

背景技术

涡轮增压器是一种能够在不改变发动机体积和重量的前提下，提高发动机的功率和燃油经济性，并降低其废气排放的装置。其中，涡轮增压器主要由压气机壳体、中间壳体、涡轮机壳体、以及位于压气机壳体内部的压气机叶轮、位于涡轮机壳体内部的涡轮、和设置在中间壳体内部用于连接压气机叶轮和涡轮的轴承系统构成。涡轮增压器工作时，涡轮能够在发动机废气冲力的推动下旋转，并带动同轴连接的压气机叶轮旋转，从而使新鲜空气能够通过高速旋转的压气机叶轮，并在离心力的作用下被压缩进入发动机的气缸内，进而能够有效提高发动机的进气充量系数、以及空气和燃料的混合比，同时能够提高发动机的功率和燃油经济性，并降低发动机废气的排放。

目前，涡轮增压器中轴承系统的工作转速可高达10～25万转/分钟，因此如何行之有效地对轴承系统进行润滑和冷却变得十分关键。现有技术中，涡轮增压器通常与发动机共用一套发动机的润滑油供给系统，从而通过发动机的润滑油对轴承系统进行润滑和冷却；具体地，涡轮增压器作为发动机的子系统直接安装在发动机上，且其轴承系统的润滑和冷却主要是通过引用发动机的润滑油来实现，即对涡轮增压器起润滑和冷却作用的润滑油直接从发动机的供油系统中引出，并通过油管输送以进入涡轮增压器的中间壳体内。

然而，本申请发明人发现现有技术中由于涡轮增压器是使用发动机的润滑油供给系统，因此涡轮增压器中润滑油的供油压力和供油量只能由发动机的运行工况来决定，但是发动机并无法对涡轮增压器本身的润滑油需求量进行精准地控制(发动机工况变化时涡轮增压器对润滑油的需求量也是变化的)，从而导致现有技术无法对涡轮增压器中轴承系统进行良好地润滑和冷却，进而导致涡轮增压器无法达到最佳的工作状态。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种涡轮增压器的供油系统，用于解决因涡轮增压器中轴承系统的润滑和冷却效果差，所导致的涡轮增压器工作状态不佳的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种涡轮增压器的供油系统，包括：与发动机的供油系统通过进油管连通的储油器；与所述储油器通过第一输送管连通的中间壳体，所述第一输送管上设有第一控制阀；所述储油器还通过第二输送管连通所述中间壳体，所述第二输送管上设有第二控制阀。

其中，所述涡轮增压器的供油系统还包括：设置在涡轮增压器的压气机壳体内的叶轮转速传感器；设置在所述进油管处的压力传感器；设置在所述发动机上的发动机转速传感器；分别与所述叶轮转速传感器、所述压力传感器、所述发动机转速传感器、以及所述第一控制阀和所述第二控制阀信号连接的控制器；所述控制器通过获取所述叶轮转速传感器、所述压力传感器和所述发动机转速传感器的反馈信息，控制所述第一控制阀的开启或关闭，以及所述第一控制阀的开启时的开度，控制所述第二控制阀的开启或关闭，以及所述第二控制阀的开启时的开度。

具体地，所述中间壳体通过回油管与所述发动机的供油系统连通；所述中间壳体上设有与所述第一输送管连通的第一进油孔、与所述第二输送管连通的第二进油孔、与所述回油管连通的回油孔；所述第一进油孔通过位于所述中间壳体内部的第一流道与所述回油孔连通，所述第二进油孔通过位于所述中间壳体内部的第二流道与所述回油孔连通。

进一步地，流经所述第一流道的润滑油进入所述中间壳体内的轴承系统中；流经所述第二流道的润滑油进入所述中间壳体内临近所述涡轮机增压器的涡轮机壳体侧的腔体内。

相对于现有技术，本发明所述的涡轮增压器的供油系统具有以下优势：

本发明提供的涡轮增压器的供油系统，在发动机启动时，第一控制阀开启、第二控制阀关闭，可以使储油器中的润滑油经过第一输送管流至中间壳体内，从而在进油管内的油压建立前，通过储油器中的润滑油实现对中间壳体内轴承系统的润滑和冷却功能；在发动机低速运转时，第一控制阀开启、第二控制阀关闭，可以使发动机中的润滑油依次经过进油管、储油器、第一输送管流至中间壳体内，从而在进油管内的油压建立后，通过发动机中的润滑油实现对中间壳体内轴承系统的润滑和冷却功能；在发动机高速运转时，第一控制阀和第二控制阀均开启，可以使发动机中的润滑油经过进油管流至储油器中，并由储油器中同时经过第一输送管和第二输送管流至中间壳体内，从而在涡轮增压器转速升高、工作环境恶化时，通过发动机中的润滑油且经两条输送管同时实现对中间壳体内轴承系统的润滑和冷却功能，进而通过增大润滑油的流量以提高润滑油的润滑和冷却效果；在发动机停止时，第一控制阀和第二控制阀均打开，可以使储油器中的润滑油同时经过第一输送管和第二输送管流至中间壳体内，从而在进油管内的油压消失后，通过调节储油器中的润滑油的供给压力和供给量实现对中间壳体内轴承系统的润滑和冷却功能。因此，本发明提供的涡轮增压器的供油系统，能够在发动机启动时通过储油器单通道供油、在发动机低速时通过发动机的供油系统单通道供油、在发动机高速时通过发动机的供油系统双通道供油、在发动机停止时通过储油器双通道供油，即能够根据发动机及涡轮增压器的实际工作情况，动态地调整进入涡轮增压器的中间壳体内的润滑油的压力和流量，从而有效提高中间壳体内轴承系统的润滑和冷却效果，进而使涡轮增压器达到较佳的工作状态。

本发明的另一目的在于提出一种涡轮增压器的供油控制方法，包括：步骤S1、发动机启动时，控制第一控制阀开启、第二控制阀关闭，储油器中的润滑油经过第一输送管流至中间壳体内；步骤S2、所述发动机低速运转时，保持所述第一控制阀开启、所述第二控制阀关闭，所述发动机中的润滑油依次经过进油管、所述储油器、所述第一输送管流至所述中间壳体内；步骤S3、所述发动机高速运转时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启，所述发动机中的润滑油经过所述进油管流至所述储油器中，并由所述储油器中同时经过所述第一输送管和所述第二输送管流至所述中间壳体内；步骤S4、所述发动机停止时，保持所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启，所述储油器中的润滑油同时经过所述第一输送管和所述第二输送管流至所述中间壳体内。

其中，所述步骤S2具体包括：步骤S21、所述发动机低速运转时，保持所述第一控制阀开启、所述第二控制阀关闭，获取压力传感器所检测的所述进油管内的第一压力；步骤S22、判断所述进油管内的所述第一压力是否达到所述进油管内的设定压力；步骤S23、当所述进油管内的所述第一压力达到所述进油管内的所述设定压力时，所述发动机中的润滑油依次经过所述进油管、所述储油器、所述第一输送管流至所述中间壳体内。

具体地，所述步骤S3具体包括：步骤S31、所述发动机高速运转时，获取叶轮转速传感器所检测的压气机壳体内压气机叶轮的第一转速；步骤S32、判断所述压气机叶轮的所述第一转速是否达到所述压气机叶轮的设定转速；步骤S33、当所述压气机叶轮的所述第一转速达到所述压气机叶轮的所述设定转速时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启；步骤S34、所述发动机中的润滑油经过所述进油管流至所述储油器中，并由所述储油器中同时经过所述第一输送管和所述第二输送管流至所述中间壳体内。

进一步地，所述步骤S4具体包括：步骤S41、所述发动机停止时，保持所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启，获取所述压力传感器所检测的所述进油管内的第二压力、以及发动机转速传感器所检测的所述发动机的当前转速；步骤S42、根据所述进油管内的所述第二压力和所述发动机的所述当前转速，调节所述第一控制阀和所述第二控制阀的开度；步骤S43、所述储油器中的润滑油同时经过所述第一输送管和所述第二输送管流至所述中间壳体内。

所述涡轮增压器的供油控制方法与上述涡轮增压器的供油系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的再一目的在于提出一种汽车，所述汽车上设置有上述任一项所述的涡轮增压器的供油系统。

所述汽车与上述涡轮增压器的供油系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种涡轮增压器的供油系统的结构示意图；

图2为图1中所述的中间壳体的结构示意图；

图3为图1中所述的涡轮增压器的供油系统在发动机启动工况时的结构示意图；

图4为图1中所述的涡轮增压器的供油系统在发动机低速工况时的结构示意图；

图5为图1中所述的涡轮增压器的供油系统在发动机高速工况时的结构示意图；

图6为图1中所述的涡轮增压器的供油系统在发动机停止工况时的结构示意图；

图7A-图7D为本发明实施例所述的一种涡轮增压器的供油控制方法的流程示意图。

附图标记说明：

1-进油管， 2-储油器，

3-第一输送管， 31-第一控制阀，

4-中间壳体， 41-第一进油孔，

42-第二进油孔， 43-回油孔，

44-第一流道， 45-第二流道，

5-第二输送管， 51-第二控制阀，

6-压气机壳体， 7-叶轮转速传感器，

8-压力传感器， 9-发动机转速传感器，

10-控制器， 11-回油管，

12-涡轮机壳体。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供一种涡轮增压器的供油系统，如图1所示，包括：与发动机的供油系统通过进油管1连通的储油器2；与储油器2通过第一输送管3连通的中间壳体4，第一输送管3上设有第一控制阀31；该储油器2还通过第二输送管5连通中间壳体4，第二输送管5上设有第二控制阀51。

本发明实施例提供的涡轮增压器的供油系统，在发动机启动时，第一控制阀31开启、第二控制阀51关闭，可以使储油器2中的润滑油经过第一输送管3流至中间壳体4内，从而在进油管1内的油压建立前，通过储油器2中的润滑油实现对中间壳体4内轴承系统的润滑和冷却功能；在发动机低速运转时，第一控制阀31开启、第二控制阀51关闭，可以使发动机中的润滑油依次经过进油管1、储油器2、第一输送管3流至中间壳体4内，从而在进油管1内的油压建立后，通过发动机中的润滑油实现对中间壳体4内轴承系统的润滑和冷却功能；在发动机高速运转时，第一控制阀31和第二控制阀51均开启，可以使发动机中的润滑油经过进油管1流至储油器2中，并由储油器2中同时经过第一输送管3和第二输送管5流至中间壳体4内，从而在涡轮增压器转速升高、工作环境恶化时，通过发动机中的润滑油且经两条输送管(第一输送管31和第二输送管51)同时实现对中间壳体4内轴承系统的润滑和冷却功能，进而通过增大润滑油的流量以提高润滑油的润滑和冷却效果；在发动机停止时，第一控制阀31和第二控制阀51均打开，可以使储油器2中的润滑油同时经过第一输送管31和第二输送管51流至中间壳体4内，从而在进油管内的油压消失后，通过调节储油器2中的润滑油的供给压力和供给量实现对中间壳体4内轴承系统的润滑和冷却功能。因此，本发明实施例提供的涡轮增压器的供油系统，能够在发动机启动时通过储油器2单通道供油、在发动机低速时通过发动机的供油系统单通道供油、在发动机高速时通过发动机的供油系统双通道供油、在发动机停止时通过储油器2双通道供油，即能够根据发动机及涡轮增压器的实际工作情况，动态地调整进入涡轮增压器的中间壳体4内的润滑油的压力和流量，从而有效提高中间壳体4内轴承系统的润滑和冷却效果，进而使涡轮增压器达到较佳的工作状态。

需要补充说明的是，储油器2在正常工作状态下能够储存一定量的润滑油，从而在进油管内的油压建立前和消失后，可以为中间壳体4内的轴承系统提供润滑油，进而保证在停车后(发动机停止工作后)，轴承系统依然能够得到润滑和冷却，有效地避免因发动机停止时无法供油所导致的轴承系统中润滑冷却效果不良而带来的结焦、轴承磨损、密封失效等问题。

此外，为了更直观地展现本发明实施例提供的涡轮增压器的供油系统在不同工况下的工作过程，如图3-图6所示。其中，图3为发动机在启动工况时，润滑油由储油器2单通道的供给过程，具体如图3中箭头方向所示；图4为发动机在低速工况时，润滑油由发动机的供油系统单通道的供给过程，具体如图4中箭头方向所示；图5为发动机在高速工况时，润滑油由发动机的供油系统双通道的供给过程，具体如图5中箭头方向所示；图6为发动机在停止工况时，润滑油由储油器2双通道的供给过程，具体如图6中箭头方向所示。

为了便于涡轮增压器的供油系统的准确、自动控制，如图1所示，所述涡轮增压器的供油系统还包括：设置在涡轮增压器的压气机壳体6内的叶轮转速传感器7；设置在进油管1处的压力传感器8；设置在发动机上的发动机转速传感器9；分别与叶轮转速传感器7、压力传感器8、发动机转速传感器9、以及第一控制阀31和第二控制阀51信号连接的控制器10；该控制器10通过获取叶轮转速传感器7、压力传感器8和发动机转速传感器9的反馈信息，控制第一控制阀31的开启或关闭，以及第一控制阀31的开启时的开度，控制第二控制阀51的开启或关闭，以及第二控制阀51的开启时的开度。由于本发明实施例提供的涡轮增压器的供油系统中，控制器10可以根据叶轮转速传感器7、压力传感器8和发动机转速传感器9的反馈信息，控制第一控制阀31的开启、关闭和开度，以及第二控制阀51的开启、关闭和开度，因此可以达到在涡轮增压器的不同工况下，动态地调整进入涡轮增压器的中间壳体内的润滑油的压力和流量。

对应本发明实施例提供的涡轮增压器的供油系统，涡轮增压器中的中间壳体在结构上也相应有所改变。具体地，如图2所示，中间壳体4可以通过回油管12与发动机的供油系统连通；中间壳体4上设有与第一输送管3连通的第一进油孔41、与第二输送管5连通的第二进油孔42、与回油管11连通的回油孔43；第一进油孔41通过位于中间壳体4内部的第一流道44与回油孔43连通、第二进油孔42通过位于中间壳体4内部的第二流道45与回油孔43连通。其中，如图2中箭头方向所示，流经第一流道44的润滑油进入中间壳体4内的轴承系统中；流经第二流道45的润滑油进入中间壳体4内临近涡轮增压器的涡轮机壳体12侧的腔体内。因此，由第一流道44流入的润滑油主要进入轴承系统，为轴承系统提供润滑并带走热量；由第二流道45流入的润滑油主要进入中间壳体4内靠近涡轮机壳体12侧的腔体内，带走经涡轮机壳体12侧传递来的热量，保证涡轮增压器的正常工作。

本发明实施例还提供一种涡轮增压器的供油控制方法，如图7A所示，该方法可以包括：步骤S1、发动机启动时，控制第一控制阀开启、第二控制阀关闭，储油器中的润滑油经过第一输送管流至中间壳体内。

步骤S2、所述发动机低速运转时，保持所述第一控制阀开启、所述第二控制阀关闭，所述发动机中的润滑油依次经过进油管、所述储油器、所述第一输送管流至所述中间壳体内；其中，如图7B所示，上述步骤S2具体可以包括：步骤S21、所述发动机低速运转时，保持所述第一控制阀开启、所述第二控制阀关闭，获取压力传感器所检测的所述进油管内的第一压力；步骤S22、判断所述进油管内的所述第一压力是否达到所述进油管内的设定压力；步骤S23、当所述进油管内的所述第一压力达到所述进油管内的所述设定压力时，所述发动机中的润滑油依次经过所述进油管、所述储油器、所述第一输送管流至所述中间壳体内。

步骤S3、所述发动机高速运转时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启，所述发动机中的润滑油经过所述进油管流至所述储油器中，并由所述储油器中同时经过所述第一输送管和所述第二输送管流至所述中间壳体内；其中，如图7C所示，上述步骤S3具体可以包括：步骤S31、所述发动机高速运转时，获取叶轮转速传感器所检测的压气机壳体内压气机叶轮的第一转速；步骤S32、判断所述压气机叶轮的所述第一转速是否达到所述压气机叶轮的设定转速；步骤S33、当所述压气机叶轮的所述第一转速达到所述压气机叶轮的所述设定转速时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启；步骤S34、所述发动机中的润滑油经过所述进油管流至所述储油器中，并由所述储油器中同时经过所述第一输送管和所述第二输送管流至所述中间壳体内。

步骤S4、所述发动机停止时，保持所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启，所述储油器中的润滑油同时经过所述第一输送管和所述第二输送管流至所述中间壳体内；其中，如图7D所示，上述步骤S4具体可以包括：步骤S41、所述发动机停止时，保持所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启，获取所述压力传感器所检测的所述进油管内的第二压力、以及发动机转速传感器所检测的所述发动机的当前转速；步骤S42、根据所述进油管内的所述第二压力和所述发动机的所述当前转速，调节所述第一控制阀和所述第二控制阀的开度；步骤S43、所述储油器中的润滑油同时经过所述第一输送管和所述第二输送管流至所述中间壳体内。

本发明实施例提供的涡轮增压器的供油控制方法，能够在发动机启动时通过储油器单通道供油、在发动机低速时通过发动机的供油系统单通道供油、在发动机高速时通过发动机的供油系统双通道供油、在发动机停止时通过储油器双通道供油，即能够根据发动机及涡轮增压器的实际工作情况，动态地调整进入涡轮增压器的中间壳体内的润滑油的压力和流量，从而有效提高中间壳体内轴承系统的润滑和冷却效果，进而使涡轮增压器达到较佳的工作状态。

本发明实施例还提供一种汽车，该汽车上设置有上述任一项所述的涡轮增压器的供油系统。所述汽车与上述涡轮增压器的供油系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (7)

1.一种涡轮增压器的供油系统，其特征在于，包括：

与发动机的供油系统通过进油管(1)连通的储油器(2)；

与所述储油器(2)通过第一输送管(3)连通的中间壳体(4)，所述第一输送管(3)上设有第一控制阀(31)；

所述储油器(2)还通过第二输送管(5)连通所述中间壳体(4)，所述第二输送管(5)上设有第二控制阀(51)；

设置在涡轮增压器的压气机壳体(6)内的叶轮转速传感器(7)；

设置在所述进油管(1)处的压力传感器(8)；

设置在所述发动机上的发动机转速传感器(9)；

分别与所述叶轮转速传感器(7)、所述压力传感器(8)、所述发动机转速传感器(9)、以及所述第一控制阀(31)和所述第二控制阀(51)信号连接的控制器(10)；

所述控制器(10)通过获取所述叶轮转速传感器(7)、所述压力传感器(8)和所述发动机转速传感器(9)的反馈信息，控制所述第一控制阀(31)的开启或关闭，以及所述第一控制阀(31)的开启时的开度，控制所述第二控制阀(51)的开启或关闭，以及所述第二控制阀(51)的开启时的开度。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器的供油系统，其特征在于，所述中间壳体(4)通过回油管(11)与所述发动机的供油系统连通；

所述中间壳体(4)上设有与所述第一输送管(3)连通的第一进油孔(41)、与所述第二输送管(5)连通的第二进油孔(42)、与所述回油管(11)连通的回油孔(43)；所述第一进油孔(41)通过位于所述中间壳体(4)内部的第一流道(44)与所述回油孔(43)连通，所述第二进油孔(42)通过位于所述中间壳体(4)内部的第二流道(45)与所述回油孔(43)连通。

3.根据权利要求2所述的涡轮增压器的供油系统，其特征在于，流经所述第一流道(44)的润滑油进入所述中间壳体(4)内的轴承系统中；

流经所述第二流道(45)的润滑油进入所述中间壳体(4)内临近所述涡轮增压器的涡轮机壳体(12)侧的腔体内。

4.一种涡轮增压器的供油控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1、发动机启动时，控制第一控制阀开启、第二控制阀关闭，储油器中的润滑油经过第一输送管流至中间壳体内；

步骤S2、所述发动机低速运转时，保持所述第一控制阀开启、所述第二控制阀关闭，所述发动机中的润滑油依次经过进油管、所述储油器、所述第一输送管流至所述中间壳体内；

步骤S3、所述发动机高速运转时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启，所述发动机中的润滑油经过所述进油管流至所述储油器中，并由所述储油器中同时经过所述第一输送管和第二输送管流至所述中间壳体内；

步骤S4、所述发动机停止时，保持所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启，所述储油器中的润滑油同时经过所述第一输送管和所述第二输送管流至所述中间壳体内；

其中，所述步骤S2具体包括：

步骤S21、所述发动机低速运转时，保持所述第一控制阀开启、所述第二控制阀关闭，获取压力传感器所检测的所述进油管内的第一压力；

步骤S22、判断所述进油管内的所述第一压力是否达到所述进油管内的设定压力；

步骤S23、当所述进油管内的所述第一压力达到所述进油管内的所述设定压力时，所述发动机中的润滑油依次经过所述进油管、所述储油器、所述第一输送管流至所述中间壳体内。

5.根据权利要求4所述的涡轮增压器的供油控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

步骤S31、所述发动机高速运转时，获取叶轮转速传感器所检测的压气机壳体内压气机叶轮的第一转速；

步骤S32、判断所述压气机叶轮的所述第一转速是否达到所述压气机叶轮的设定转速；

步骤S33、当所述压气机叶轮的所述第一转速达到所述压气机叶轮的所述设定转速时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启；

步骤S34、所述发动机中的润滑油经过所述进油管流至所述储油器中，并由所述储油器中同时经过所述第一输送管和所述第二输送管流至所述中间壳体内。

6.根据权利要求4所述的涡轮增压器的供油控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

步骤S41、所述发动机停止时，保持所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启，获取所述压力传感器所检测的所述进油管内的第二压力、以及发动机转速传感器所检测的所述发动机的当前转速；

步骤S42、根据所述进油管内的所述第二压力和所述发动机的所述当前转速，调节所述第一控制阀和所述第二控制阀的开度；

步骤S43、所述储油器中的润滑油同时经过所述第一输送管和所述第二输送管流至所述中间壳体内。

7.一种汽车，其特征在于，所述汽车上设置有上述权利要求1-3任一项所述的涡轮增压器的供油系统。