CN109899130A - 一种机油滤清器、滤清器控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机油滤清器、滤清器控制系统及控制方法，机油滤清器包括底壳和顶盖；顶盖内置有离心粗滤芯组件，顶盖的顶端设置有用于驱动离心粗滤芯组件旋转的PWM驱动电机；底壳内设有进油、回油通道及与回油通道相通的精滤芯，底壳上设有压差传感器，进油通道与离心粗滤芯组件的内部相通，离心粗滤芯组件与精滤芯相通。发动机电控单元根据发动机转速和油门开度控制PWM驱动电机以相应转速标定值运行，同时根据进回油压差进行转速补偿；当进回油压差超过压差上限值时，发送报文给整车仪表显示器提示用户。本发明可实现梯次过滤、过滤效率高，且可实时监测机油滤油器的使用情况，及时提示户用更换滤芯和清理滤清器。
Description
技术领域
本发明属于发动机机油滤清器技术领域，尤其是涉及一种机油滤清器、滤清器控制系统及控制方法。
背景技术
发动机工作过程中，金属磨屑、尘土、高温下被氧化的积碳和胶状沉淀物、水等不断混入润滑油。机油滤清器(又称机油格)的作用就是滤掉这些机械杂质和胶质，保待润滑油的清洁，延长其使用期限。因此机油滤清器应具有滤清能力强，流通阻力小，使用寿命长等性能。通常润滑系统中会装用几个不同滤清能力的滤清器——集滤器、粗滤器和细滤器，分别并联或串联在主油道中。粗滤器滤除机油中粒径为0.05mm以上的杂质，细滤器则用来滤除粒径为0.001mm以上的细小杂质。
目前，大型车辆上采用离心力滤清器加传统纸滤的方式，小型车上采用最多的是纸滤的方式，纸滤又分为带铁壳骨架纸滤和无壳纸滤两种。不管是离心滤清器还是传统纸滤都是按照汽车行驶里程和时间来维护保养的，往往无法及时清理和更换滤清器，即无法确保润滑效果；离心式滤清器虽然过滤效率高，但是转速不稳定导致滤清效率不稳定且影响滤清器的整体寿命；严重时有可能影响发动机正常运行。
发明内容
本发明解决的第一个技术问题是，提供了一种可受控于发动机电控电元的机油滤清器，可实现梯次过滤，确保了过滤效率。
作为同一个技术构思，本发明解决的第二个技术问题是，提供了一种滤清器控制系统及控制方法，可精确控制滤清器的过滤效率并延长其使用寿命、且可实时监测机油滤油器的使用情况。
为解决上述第一个技术问题，本发明实施例提供一种机油滤清器，所述机油滤清器包括底壳和与所述底壳可拆卸连接的顶盖；所述顶盖内设置有离心粗滤芯组件，所述顶盖的顶端设置有用于驱动所述离心粗滤芯组件旋转的PWM驱动电机；
所述底壳内设有进油通道和回油通道，且所述底壳上设置有与所述进油通道和所述回油通道均连通的压差传感器，所述进油通道与所述离心粗滤芯组件的内部相通；
所述底壳内部设置有精滤芯，所述离心粗滤芯组件的底部与所述精滤芯的顶部相通，所述精滤芯的底部与所述回油通道相通。
优选地，所述底壳内轴向设置有空心柱体，所述精滤芯套设在所述空心柱体外；
所述进油通道包括所述空心柱体的内腔，所述回油通道与所述空心柱体外的所述底壳内部相连通。
优选地，所述离心粗滤芯组件包括滤芯壳体和设置于所述滤芯壳体内部的中心轴，所述中心轴贯穿所述滤芯壳体，所述中心轴为中空结构，所述中心轴外周设有与其内腔相通的出油孔；
伸出所述滤芯壳体一端的所述中心轴与所述PWM驱动电机的输入端固定连接；伸出所述滤芯壳体另一端的所述中心轴与所述空心柱体间隙配合连接，且所述中心轴的内腔与所述空心柱体的内腔相连通。
优选地，所述滤芯壳体包括本体和固定于所述本体底部的筛板，所述筛板的中部向所述本体内部凸出形成柱形筒，所述本体的顶部和所述柱形筒的顶部均设有供所述中心轴穿过的通孔；
所述本体内倾斜设置有滤材，所述滤材顶部与所述柱形筒的顶部固定连接，所述滤材底部与所述本体的底部内周壁固定连接。
优选地，所述中心轴包括依次连接的第一轴段、第二轴段和第三轴段，所述第二轴段的径向尺寸大于所述第一轴段和所述第三轴段的径向尺寸，所述出油孔设于所述第一轴段上，所述通孔与所述第一轴段相适配；
所述第一轴段与所述PWM驱动电机的输入端固定连接，所述第二轴段位于所述柱形筒内，所述第三轴段插入所述空心柱体内且与所述空心柱体间隙配合优选地，所述底壳的内周壁间隔设置有四个用于支撑所述精滤芯的精滤芯座，每个所述精滤芯座的顶部均设置有周向定位孔；
所述底壳内设置有精滤芯挡板，所述精滤芯挡板位于所述离心粗滤芯组件与所述精滤芯之间，所述精滤芯挡板上设置有若干个通油孔，且所述精滤芯挡板上设置有与所述周向定位孔相适配的定位柱。
为解决上述第二个技术问题，一方面，本发明实施例提供一种滤清器控制系统，所述滤清器控制系统包括发动机电控单元、与所述发动机电控单元电连接的发动机转速传感器、油门踏板位置传感器和整车仪表显示器，所述滤清器控制系统还包括上述机油滤清器，所述PWM驱动电机和所述压差传感器均与所述发动机电控单元电连接。
第二方面，本发明实施例提供一种滤清器控制方法，使用上述的滤清器控制系统，所述滤清器控制方法包括以下步骤：
所述发动机转速传感器、所述油门踏板位置传感器和所述压差传感器实时采集发动机转速信息、油门开度信息以及所述机油滤清器的进回油压差信息；
所述发动机电控单元根据所述油门开度信息和此时所述发动机转速信息查找所述PWM驱动电机对应的转速标定值，所述发动机电控单元控制所述PWM驱动电机按照查找到的所述转速标定值运行；
若所述进回油压差小于预设的压差上限值，所述发动机电控单元根据所述进回油压差信息和此时所述发动机转速信息查找所述PWM驱动电机对应的转速补偿标定值，并根据查找到的所述转速补偿标定值获取所述PWM驱动电机的目标转速，所述发动机电控单元控制所述PWM驱动电机按照所述目标转速运行；
若所述进回油压差大于等于预设的压差上限值，所述发动机电控单元向所述整车仪表显示器发送报文指令，所述整车仪表显示器提示用户进行滤清器清理或更换。
优选地，所述滤清器控制方法还包括：
预先根据所述油门开度信息和所述发动机转速信息试验标定出所述PWM驱动电机在相应所述油门开度位置和所述发动机转速下对应的所述转速标定值；
预先根据所述进回油压差信息和所述发动机转速信息试验标定出所述PWM驱动电机在相应所述发动机转速和所述进回油压差下对应的所述转速补偿标定值；
将试验标定出的所述转速标定值和所述转速补偿标定值预先存储在所述发动机电控单元内。
优选地，所述滤清器控制方法还包括：预先在所述发动机电控单元内设定所述压差上限值。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
本发明机油滤清器、滤清器控制系统及控制方法；其中机油滤清器主要包括离心粗滤芯组件、PWM驱动电机、精滤芯和压差传感器，机油通过进油通道进入离心粗滤芯组件内部，在PWM驱动电机的驱动下离心粗滤芯组件对机油进行初级粗滤，粗滤后机油由离心粗滤芯组件底部进入精滤芯进行精滤，之后从回油通道流出；粗精双重过滤提高了过滤效率，且压差传感器可实施监测机油滤油器的使用情况，必要时及时清理和更换滤芯，延长其使用寿命。
滤清器控制系统除了包括上述机油滤清器外，还包括发动机电控单元、与发动机电控单元电连接的发动机转速传感器、油门踏板位置传感器和整车仪表显示器；PWM驱动电机和压差传感器也与发动机电控单元电连接；使用上述滤清器控制系统的控制方法是，发动机电控单元根据发动机转速和油门开度查找事先在试验坐台上标定的PWM驱动电机(实际为脉宽控制)转速，这样可以准确控制机油滤清器的过滤效率；当机油滤清器使用过一段时间后滤芯里积淀下来一些杂质会对机油流动造成阻力，使滤清器进回油压差变大造成机油的润滑效果变差；一旦滤清器进回油压差有变化，发动机电控单元会根据进回油压差在原有驱动PWM电机转速基础进行补偿；当进回油压差超过预设的压差上限值时，发动机电控单元会发送报文给整车仪表显示器提示用户需要更换滤芯和清理滤清器。
综上，本发明机油滤清器可实现梯次过滤、提高过滤效率；同时，本发明滤清器控制系统及控制方法可精确控制滤清器的过滤效率并延长其使用寿命、且可实时监测机油滤油器的使用情况，及时更换滤芯和清理滤清器。
附图说明
图1是本发明机油滤清器的结构示意图；
图2是图1的剖视结构示意图；
图3是图1的分解结构示意图；
图4是图3中滤芯壳体的剖视结构示意图；
图5是图3中中心轴的结构示意图；
图6是图3中精滤芯挡板的结构示意图；
图7是图3中底壳的结构示意图；
图8是图7的剖视结构示意图；
图9是本发明滤清器控制系统的原理框图；
图10是发明滤清器控制方法的流程图；
图中：1-底壳，11-进油通道，12-回油通道，13-空心柱体，14-精滤芯座，141-周向定位孔，15-精滤芯挡板，151-定位柱，152-通油孔，16-进油取样口，17-回油取样口，2-顶盖，3-PWM驱动电机，4-离心粗滤芯组件，41-滤芯壳体，411-本体，412-筛板，413-柱形筒，414-通孔，415-滤材，42-中心轴，421-第一轴段，4211-出油孔，422-第二轴段，423-第三轴段，5-精滤芯，6-压差传感器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
实施例一：
如图1至图3共同所示，一种机油滤清器，该机油滤清器包括底壳1和与底壳1通过螺栓可拆卸连接的顶盖2，该顶盖2呈半球状。
顶盖2内设置有离心粗滤芯组件4，且离心粗滤芯组件4下端延伸至底壳1内；顶盖2的顶端设置有用于驱动离心粗滤芯组件4旋转的PWM驱动电机3，PWM驱动电机3的输入端伸入顶盖2内；其中PWM就是指脉宽调制器，通过调制器给电机提供一个具有一定频率的脉冲宽度可调的脉冲电。脉冲宽度越大即占空比越大，提供给电机的平均电压越大，电机转速就高；反之脉冲宽度越小，则占空比越越小，提供给电机的平均电压越小，电机转速就低。
底壳1的底部设置有水平安装部，水平安装部内设有回油通道12和部分进油通道11；水平安装部的端面设有螺纹孔、与回油通道12连通的回油孔和与进油通道连通的进油孔。且底壳1的水平安装部上设置有与进油通道11和回油通道12分别相通的进油取样口16和回油取样口17(详见图7和图8)；压差传感器6安装在底壳1的水平安装部上，且差压传感器6相应的端口与进油取样口16和回油取样口17对应连通，用于获取机油滤清器进回油压差，实施监测机油滤油器的使用情况，必要时及时清理和更换滤芯，延长其使用寿命。
底壳1内中心位置处轴向设置有空心柱体13，精滤芯5位于底壳1内部且套设在空心柱体13外；空心柱体13的内腔属于进油通道11的一部分(与水平安装座内开设的部分进油通道11构成完整的进油通道11)；进油通道11与离心粗滤芯组件4的内部相通；回油通道12与空心柱体13外的底壳1内部相连通，可确保进油通道11和回油通道12不发生干涉，避免机油混杂。离心粗滤芯组件4的底部与精滤芯5的顶部相通，同时精滤芯5的底部与回油通道12相通。
本实施例中，如图4和图5共同所示，离心粗滤芯组件4包括滤芯壳体41和设置于滤芯壳体41内部的中心轴42，中心轴42贯穿滤芯壳体41。
其中：滤芯壳体41包括本体411(包括一个半球状顶部)和固定于本体411底部的筛板412(具有筛孔)，筛板412的中部向本体411内部凸出形成柱形筒413，本体411的顶部和柱形筒413的顶部均设有供中心轴42穿过的通孔414；本体411内倾斜设置有滤材415，滤材415顶部与柱形筒413的顶部固定连接，滤材415底部与本体411的底部内周壁固定连接，滤材415具有圆锥形表面；滤材415倾斜设置，可使积碳和胶状沉淀物残渣、杂质积聚在滤材415底部与本体411底部的连接处，有效避免了滤材415发生大面积堵塞，确保了机油的流动性。
中心轴42为中空结构，中心轴42包括依次连接的第一轴段421、第二轴段422和第三轴段423，第二轴段422的径向尺寸大于第一轴段421和第三轴段423的径向尺寸，上述通孔414与第一轴段421相适配；第一轴段421穿过柱形筒413的顶部、本体411的顶部与PWM驱动电机3的输入端固定连接，设于第一轴段421的外周，出油孔421与中心轴42的内腔相通。
第二轴段422位于柱形筒413内，第三轴段423插入空心柱体13内且与空心柱体13间隙配合，且中心轴42的内腔与空心柱体13的内腔相连通。
本实施例中，如图6至图8共同所示，为了便于精滤芯5的定位安装。底壳1的内周壁间隔设置有四个用于支撑精滤芯5的精滤芯座14，每个精滤芯座14的顶部均设置有周向定位孔141，精滤芯5的底部抵靠在精滤芯座14的底部，精滤芯座14的底部主要担当支撑的角色；底壳1与精滤芯座14为一体成型结构。
底壳1内还设置有精滤芯挡板15，精滤芯挡板15位于离心粗滤芯组件4中筛板412与精滤芯5的顶部之间，精滤芯挡板15上设置有若干个通油孔152，且精滤芯挡板15上设置有与周向定位孔141相适配的定位柱151。精滤芯挡板15可有限防止精滤芯5的轴向窜动。
过滤时，机油通过进油通道11进入空心柱体13的内腔，进而进入中心轴42的内腔，从中心轴42上的出油孔421喷入离心粗滤芯组件4中滤芯壳体41的内部；在PWM驱动电机3的驱动下，中心轴42带动滤芯壳体41一起转动，对其内部的机油进行离心式初级粗滤，随后机油由滤材415、筛板412进入精滤芯5进行精滤，精滤后的机油经底壳1内部，并从回油通道12流出；粗精双重过滤提高了过滤效率。
实施例二
该实施例公开了一种滤清器控制系统，该滤清器控制系统包括实施例一中阐述的机油滤清器；该实施例实际上是实施例一中阐述的机油滤清器在发动机领域的一种具体应用。
如图9所示，滤清器控制系统包括发动机电控单元、与发动机电控单元电连接的发动机转速传感器、油门踏板位置传感器和整车仪表显示器；且机油滤清器的PWM驱动电机3和压差传感器6均与发动机电控单元电连接；发动机电控单元基于传感器传送的信号控制PWM驱动电机3以不同的转速运行，实际是向PWM驱动电机3输送不同脉宽控制指令，进而控制其转速。PWM驱动电机3的控制机理在实施例一中已做阐述，在此不做赘述。
实施例三
该实施例公开了一种滤清器控制方法，该滤清器控制方法是基于实施例二中阐述的滤清器控制系统实现的。
如图10所示，滤清器控制方法包括以下步骤：
S1、发动机转速传感器、油门踏板位置传感器和压差传感器6实时采集发动机转速信息、油门开度信息以及机油滤清器的进回油压差信息。
S2、发动机电控单元根据油门开度信息和此时发动机转速信息查找PWM驱动电机3对应的转速标定值，发动机电控单元控制PWM驱动电机3按照查找到的转速标定值运行。
S3、若进回油压差小于预设的压差上限值，发动机电控单元根据进回油压差信息和此时发动机转速信息查找PWM驱动电机3对应的转速补偿标定值，并根据查找到的转速补偿标定值获取PWM驱动电机3的目标转速(通常目标转速为：原转速值加上查找到的转速补偿标定值)，发动机电控单元控制PWM驱动电机3按照目标转速控运行。
S4、若进回油压差大于等于预设的压差上限值，发动机电控单元向整车仪表显示器发送报文指令，整车仪表显示器提示用户进行滤清器清理或更换。
在执行上述步骤S1之前，需要预先根据油门开度信息和发动机转速信息试验标定出PWM驱动电机3在相应油门开度位置和发动机转速下对应的转速标定值；
预先根据进回油压差信息和发动机转速信息试验(台架试验)标定出PWM驱动电机在相应发动机转速和进回油压差下对应的转速补偿标定值；
并将获取的转速标定值数据表和转速补偿标定值数据表预先存储在发动机电控单元内，便于发动机电控单元依据车辆运行工况进行查找调用。
还需预先在发动机电控单元内设定压差上限值，便于发动机电控单元的比对判断。
需要说明的是，台架试验是本领域技术人员获取参数、调用数据的常规手段，根据上述描述可以获得直接调用的数据，至于台架试验的过程在此不做赘述。
为了清楚了解本发明的构思，本实施例还提供了基于台架试验获得的用于查找的数据表，如表一(用于查找PWM驱动电机3转速标定值的部分数据表)和表二(用于查找PWM驱动电机3转速补偿标定值的部分数据表)所示。表中的这些具体数值仅为部分试验数据，该数据仅是示例性的，并非仅有这些数值是适用的，可以根据发动机的型号和性能需求通过台架试验进行标定。
表一
表二
简言之，本发明机油滤清器可实现梯次过滤、提高过滤效率且更加高效智能化；同时，本发明滤清器控制系统及控制方法可精确控制滤清器的过滤效率并延长其使用寿命、且可实时监测机油滤油器的使用情况，及时更换滤芯和清理滤清器；间接提高了发动机运行的可靠性。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种机油滤清器，其特征在于，所述机油滤清器包括底壳和与所述底壳可拆卸连接的顶盖；
所述顶盖内设置有离心粗滤芯组件，所述顶盖的顶端设置有用于驱动所述离心粗滤芯组件旋转的PWM驱动电机；
所述底壳内设有进油通道和回油通道，且所述底壳上设置有与所述进油通道和所述回油通道均连通的压差传感器，所述进油通道与所述离心粗滤芯组件的内部相通；
所述底壳内部设置有精滤芯，所述离心粗滤芯组件的底部与所述精滤芯的顶部相通，所述精滤芯的底部与所述回油通道相通。
2.如权利要求1所述的机油滤清器，其特征在于，所述底壳内轴向设置有空心柱体，所述精滤芯套设在所述空心柱体外；
所述进油通道包括所述空心柱体的内腔，所述回油通道与所述空心柱体外的所述底壳内部相连通。
3.如权利要求2所述的机油滤清器，其特征在于，所述离心粗滤芯组件包括滤芯壳体和设置于所述滤芯壳体内部的中心轴，所述中心轴贯穿所述滤芯壳体，所述中心轴为中空结构，所述中心轴外周设有与其内腔相通的出油孔；
伸出所述滤芯壳体一端的所述中心轴与所述PWM驱动电机的输入端固定连接；伸出所述滤芯壳体另一端的所述中心轴与所述空心柱体间隙配合连接，且所述中心轴的内腔与所述空心柱体的内腔相连通。
4.如权利要求3所述的机油滤清器，其特征在于，所述滤芯壳体包括本体和固定于所述本体底部的筛板，所述筛板的中部向所述本体内部凸出形成柱形筒，所述本体的顶部和所述柱形筒的顶部均设有供所述中心轴穿过的通孔；
所述本体内倾斜设置有滤材，所述滤材顶部与所述柱形筒的顶部固定连接，所述滤材底部与所述本体的底部内周壁固定连接。
5.如权利要求4所述的机油滤清器，其特征在于，所述中心轴包括依次连接的第一轴段、第二轴段和第三轴段，所述第二轴段的径向尺寸大于所述第一轴段和所述第三轴段的径向尺寸，所述出油孔设于所述第一轴段上，所述通孔与所述第一轴段相适配；
所述第一轴段与所述PWM驱动电机的输入端固定连接，所述第二轴段位于所述柱形筒内，所述第三轴段插入所述空心柱体内且与所述空心柱体间隙配合。
6.如权利要求1所述的机油滤清器，其特征在于，所述底壳的内周壁间隔设置有四个用于支撑所述精滤芯的精滤芯座，每个所述精滤芯座的顶部均设置有周向定位孔；
所述底壳内设置有精滤芯挡板，所述精滤芯挡板位于所述离心粗滤芯组件与所述精滤芯之间，所述精滤芯挡板上设置有若干个通油孔，且所述精滤芯挡板上设置有与所述周向定位孔相适配的定位柱。
7.一种滤清器控制系统，所述滤清器控制系统包括发动机电控单元、与所述发动机电控单元电连接的发动机转速传感器、油门踏板位置传感器和整车仪表显示器，其特征在于，所述滤清器控制系统还包括权利要求1至6任一项所述机油滤清器，所述PWM驱动电机和所述压差传感器均与所述发动机电控单元电连接。
8.一种滤清器控制方法，其特征在于，使用权利要求7所述的滤清器控制系统，所述滤清器控制方法包括以下步骤：
所述发动机转速传感器、所述油门踏板位置传感器和所述压差传感器实时采集发动机转速信息、油门开度信息以及所述机油滤清器的进回油压差信息；
所述发动机电控单元根据所述油门开度信息和此时所述发动机转速信息查找所述PWM驱动电机对应的转速标定值，所述发动机电控单元控制所述PWM驱动电机按照查找到的所述转速标定值运行；
若所述进回油压差小于预设的压差上限值，所述发动机电控单元根据所述进回油压差信息和此时所述发动机转速信息查找所述PWM驱动电机对应的转速补偿标定值，并根据查找到的所述转速补偿标定值获取所述PWM驱动电机的目标转速，所述发动机电控单元控制所述PWM驱动电机按照所述目标转速运行；
若所述进回油压差大于等于预设的压差上限值，所述发动机电控单元向所述整车仪表显示器发送报文指令，所述整车仪表显示器提示用户进行滤清器清理或更换。
9.如权利要求8所述的滤清器控制方法，其特征在于，所述滤清器控制方法还包括：
预先根据所述油门开度信息和所述发动机转速信息试验标定出所述PWM驱动电机在相应所述油门开度位置和所述发动机转速下对应的所述转速标定值；
预先根据所述进回油压差信息和所述发动机转速信息试验标定出所述PWM驱动电机在相应所述发动机转速和所述进回油压差下对应的所述转速补偿标定值；
将试验标定出的所述转速标定值和所述转速补偿标定值预先存储在所述发动机电控单元内。
10.如权利要求8所述的滤清器控制方法，其特征在于，所述滤清器控制方法还包括：
预先在所述发动机电控单元内设定所述压差上限值。
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