CN111550297B - 一种避免温升干扰的两级变量控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种避免温升干扰的两级变量控制系统，包括单腔反馈可变排量叶片泵、主油道、油底壳、先导阀、电磁阀，先导阀包括阀套、阀芯和弹簧，阀芯整体呈“工”字形，包括杆状部和分别设置在杆状部两端的第一圆盘和第二圆盘，第一圆盘的端面与阀套之间形成弹簧腔，第二圆盘的端面与阀套之间形成控制腔，杆状部与阀套内壁之间形成中转室；控制腔与泵出口或主油道始终相连，中转室通过电磁阀与主油道相连，弹簧腔与泵出口或主油道始终相连；阀套上设有用于连接反馈压力油腔的反馈油道接口。上述控制系统能避免先导阀延迟开启，确保整个控制系统的控制精度。

Description

一种避免温升干扰的两级变量控制系统

技术领域

本发明涉及内燃机润滑系统技术领域，特别是一种内燃机润滑用单腔反馈可变排量叶片泵的控制系统。

背景技术

随着发动机润滑系统机油泵变排量技术的日益发展和普及,叶片式机油泵获得了广泛应用,现有叶片泵包括单作用腔反馈和双作用腔反馈两种变量形式,其中单作用腔反馈可以设计成一级可变排量模式,通过电液比例控制阀可实现MAP控制，双作用腔反馈可以设计成两级可变排量模式。

现有技术提供的单腔两级变排量叶片泵的控制系统中普遍都会用到电磁阀和机械阀，其油路设计通常较为复杂，而且在二级可变排量阶段，整个系统的油液流动处于高速工况，油液的高速流动必然导致温度升高，而随着温度升高，油液动力粘度μ就会减小，这样相同流量的油液压力也就会相应降低，这种油压力要推动机械阀的阀芯进行移动开启的时间就会有所延长，进而使机油泵的变量响应速度也会相应滞后。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种避免温升干扰的两级变量控制系统，确保整个控制系统的控制精度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种避免温升干扰的两级变量控制系统，包括单腔反馈可变排量叶片泵、泵出口、安全阀、主油道、油底壳、电磁阀、先导阀，所述单腔反馈可变排量叶片泵包括泵体、反馈压力油腔、转子、变量滑块和变量弹簧，所述先导阀包括阀套、阀芯和弹簧；所述阀芯整体呈“工”字形，包括杆状部和分别设置在杆状部两端的第一圆盘和第二圆盘，第一圆盘和第二圆盘的直径相同，第一圆盘的端面与阀套之间形成弹簧腔，第二圆盘的端面与阀套之间形成控制腔，所述杆状部与阀套内壁之间形成中转室；所述控制腔通过油路与泵出口或主油道始终相连，所述弹簧腔通过阻尼孔与泵出口或主油道始终相连，所述中转室通过电磁阀与主油道相连；所述阀套的侧壁上设有用于连接反馈压力油腔的反馈油道接口，通过弹簧力和机油压力控制阀芯在阀套中的移动，随着阀芯在阀套中的位置不同，反馈油道接口择一地处于与中转室相通或与控制腔相通两种状态，从而实现中转室或控制腔与所述反馈压力油腔的通断；所述电磁阀的P口与主油道相通，A口与先导阀的中转室相通，T口与油底壳相通，A口在ECU的控制下可与P口或T口连通。

在上述技术方案中，由于先导阀的弹簧腔通过阻尼孔与泵出口或主油道始终相连，这样就意味着弹簧腔内既有弹簧力作用于阀芯的第一圆盘，还有从阻尼孔进来的油压力作用于阀芯的第一圆盘，对阀芯形成了混合支撑力。这种混合支撑力相较于单一的弹簧支撑力而言，其压力的大小会随着系统压力的改变而进行自我调整。由于先导阀的控制腔和弹簧腔的压力油都来自于泵出口或主油道，因此，在未变排量阶段，控制腔和弹簧腔的油压是相等的，当油压持续升高时，由于阻尼孔的存在，进入控制腔内的油压必然大于弹簧腔的油压，控制腔内的压力油就能推动阀芯向弹簧腔移动，随着压力的升高，压力油的温度也会相应升高，而当温度升高时，控制腔内的油压力则会有所降低，弹簧腔内的油压力同样也会有所降低，这样就不会影响先导阀的开启时间。

本发明的工作过程包括以下两个阶段：在一级可变排量阶段，在ECU的控制下，电磁阀的P口与A口连通，主油道压力油通过电磁阀进入先导阀的中转室，在此阶段，由于弹簧腔和中转室内都充满压力油，从泵出口或主油道进入控制腔内的油压不足以推动阀芯往弹簧腔移动，此时反馈油道接口与中转室相通，将中转室内的机油引入到反馈压力油腔内；当主油道的机油压力达到调定的低压变量压力点时，主油道的机油压力经过中转室进入反馈压力油腔并直接作用于变量滑块，使变量滑块与转子的偏心量减少，从而降低输出排量；

当电磁阀在ECU的控制下切换到另一工作状态时，电磁阀的P口与A口不连通，电磁阀的A口与T口连通，先导阀的中转室内的压力油通过电磁阀泄至油底壳，系统进入二级可变排量阶段，在二级可变排量阶段，先导阀的控制腔和弹簧腔仍然与泵出口或主油道相通，中转室内的油压为零；在泵出口或主油道的机油压力未达到调定的高压变量压力点之前，反馈压力油腔依次通过先导阀的反馈油道接口、中转室与油底壳相通；当泵出口或主油道的机油压力达到调定的高压变量压力点时，先导阀阀芯在控制腔内的机油压力作用下向弹簧腔移动，使控制腔的空间增大进而与反馈油道接口相通，反馈压力油腔依次通过先导阀的反馈油道接口、控制腔与泵出口或主油道相通，泵出口或主油道的机油压力进入反馈压力油腔直接作用于变量滑块，使变量滑块与转子的偏心量减少，从而降低输出排量。

本发明的有益效果是：1）在一级可变排量阶段，先导阀的阀芯不需要作工，主油道的压力油通过电磁阀和中转室直接流入到反馈压力油腔，使主油道油压直接作用于反馈压力油腔；在二级可变排量阶段，电磁阀关闭，泵出口或主油道的压力油只能通过先导阀的控制腔流入到反馈压力油腔；两个阶段的控制策略各不相同，但是油路设计都非常简单直接，使整个控制系统的反应更灵敏，机油泵的变量滑块响应更快。2）先导阀的阀芯在一级可变排量阶段没有运动，在二级可变排量阶段才运动，这样就减少了先导阀因为运动带来的磨损，从而增加了阀的使用寿命。3）先导阀的阀芯两端为直径相同的圆盘部，这样的结构使阀孔不再需要设计台阶，便于加工保证同轴度。

附图说明

图1为本发明实施例1的控制系统在一级可变排量阶段的结构示意图；

图2为本发明实施例1的控制系统在二级可变排量阶段的结构示意图；

图3为本发明实施例2的控制系统在一级可变排量阶段的结构示意图；

图4为本发明实施例2的控制系统在二级可变排量阶段的结构示意图；

附图标记：

1——单腔反馈可变排量叶片泵 11——反馈压力油腔

2——泵出口 3——安全阀 4——过滤器

5——主油道 6——油底壳 7——电磁阀

8——先导阀 81——弹簧腔 82——控制腔

83——中转室 84——反馈油道接口 85——阀芯

9——阻尼孔。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、 “外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。

实施例1

如图1、2所示，一种避免温升干扰的两级变量控制系统，包括单腔反馈可变排量叶片泵1、泵出口2、安全阀3、过滤器4、主油道5、油底壳6、电磁阀7、先导阀8，所述单腔反馈可变排量叶片泵1包括泵体、反馈压力油腔11、转子、变量滑块和变量弹簧，先导阀8包括阀套、阀芯85和弹簧；阀芯85整体呈“工”字形，包括杆状部和分别设置在杆状部两端的第一圆盘和第二圆盘，第一圆盘和第二圆盘的直径相同，第一圆盘的端面与阀套之间形成弹簧腔81，第二圆盘的端面与阀套之间形成控制腔82，所述杆状部与阀套内壁之间形成中转室83；控制腔82通过油路与主油道（5）始终相连，弹簧腔81通过阻尼孔9与主油道5始终相连，中转室83通过电磁阀7与主油道5相连；阀套的侧壁上设有用于连接反馈压力油腔11的反馈油道接口84，通过弹簧力和机油压力控制阀芯85在阀套中的移动，随着阀芯85在阀套中的位置不同，反馈油道接口84择一地处于与中转室83相通或与控制腔82相通两种状态，从而实现中转室83或控制腔82与反馈压力油腔11的通断；电磁阀7的P口与主油道5相通，A口与先导阀8的中转室83相通，T口与油底壳6相通，A口在ECU的控制下可与P口或T口连通。

在上述技术方案中，由于先导阀的弹簧腔81通过阻尼孔9与主油道5始终相连，这样就意味着弹簧腔内既有弹簧力作用于阀芯85的第一圆盘，还有从阻尼孔9进来的油压力作用于阀芯85的第一圆盘，对阀芯85形成了混合支撑力。由于先导阀的控制腔82和弹簧腔81的压力油都来自于主油道5，因此，在未变排量阶段，控制腔和82弹簧腔81的油压是相等的，当油压持续升高时，由于阻尼孔9的存在，进入控制腔82内的油压必然大于弹簧腔81的油压，控制腔82内的压力油就能推动阀芯85向弹簧腔81移动，随着压力的升高，压力油的温度也会相应升高，而当温度升高时，控制腔82内的油压力则会有所降低，弹簧腔81内的油压力同样也会有所降低，这样就不会影响先导阀8的开启时间。

本实施例的工作过程包括以下两个阶段：如图1所示，在一级可变排量阶段，在ECU的控制下，电磁阀的P口与A口连通，主油道压力油通过电磁阀7进入先导阀的中转室83，在此阶段，从主油道5进入控制腔82内的油压不足以推动阀芯85往弹簧腔81移动，此时反馈油道接口84与中转室83相通，将中转室83内的机油引入到反馈压力油腔11内；当主油道5的机油压力达到调定的低压变量压力点时，主油道5的机油压力经过中转室83进入反馈压力油腔11并直接作用于变量滑块，使变量滑块与转子的偏心量减少，从而降低输出排量。

如图2所示，当电磁阀7在ECU的控制下切换到另一工作状态时，电磁阀的P口与A口不连通，电磁阀7的A口与T口连通，先导阀的中转室83内的压力油通过电磁阀7泄至油底壳6，系统进入二级可变排量阶段，在二级可变排量阶段，先导阀的控制腔82和弹簧腔81仍然与主油道相通，中转室83内的油压为零；在主油道5的机油压力未达到调定的高压变量压力点之前，反馈压力油腔11依次通过先导阀的反馈油道接口84、中转室83与油底壳6相通；当主油道5的机油压力达到调定的高压变量压力点时，先导阀阀芯85在控制腔82内的机油压力作用下向弹簧腔81移动，使控制腔82的空间增大进而与反馈油道接口84相通，反馈压力油腔11依次通过先导阀的反馈油道接口84、控制腔82与主油道5相通，主油道5的机油压力进入反馈压力油腔11直接作用于变量滑块，使变量滑块与转子的偏心量减少，从而降低输出排量。

实施例2

如图3、4所示，本实施例提供的控制系统整体与实施例1属于相同的发明构思，两者的工作过程和工作原理基本一致。区别点在于：本实施例中的控制腔82通过油路与泵出口2始终相连，弹簧腔81通过阻尼孔9与泵出口2始终相连，其余部件之间的连接关系与实施例1完全相同。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

Claims (1)

1.一种避免温升干扰的两级变量控制系统，包括单腔反馈可变排量叶片泵（1）、泵出口（2）、安全阀（3）、主油道（5）、油底壳（6）、电磁阀（7）、先导阀（8），所述单腔反馈可变排量叶片泵（1）包括泵体、反馈压力油腔（11）、转子、变量滑块和变量弹簧，其特征在于：所述先导阀（8）包括阀套、阀芯（85）和弹簧；所述阀芯（85）整体呈“工”字形，包括杆状部和分别设置在杆状部两端的第一圆盘和第二圆盘，第一圆盘和第二圆盘的直径相同，第一圆盘的端面与阀套之间形成弹簧腔（81），第二圆盘的端面与阀套之间形成控制腔（82），所述杆状部与阀套内壁之间形成中转室（83）；所述控制腔（82）通过油路与泵出口（2）或主油道（5）始终相连，所述弹簧腔（81）通过阻尼孔（9）与泵出口（2）或主油道（5）始终相连，所述中转室（83）通过电磁阀（7）与主油道（5）相连；所述阀套的侧壁上设有用于连接反馈压力油腔（11）的反馈油道接口（84），通过弹簧力和机油压力控制阀芯（85）在阀套中的移动，随着阀芯（85）在阀套中的位置不同，反馈油道接口（84）择一地处于与中转室（83）相通或与控制腔（82）相通两种状态，从而实现中转室（83）或控制腔（82）与所述反馈压力油腔（11）的通断；所述电磁阀（7）的P口与主油道（5）相通，A口与先导阀的中转室（83）相通，T口与油底壳（6）相通，A口在ECU的控制下可与P口或T口连通；

在一级可变排量阶段，在ECU的控制下，电磁阀的P口与A口连通，主油道压力油通过电磁阀（7）进入先导阀的中转室（83），在此阶段，由于弹簧腔（81）和中转室（83）内都充满压力油，从泵出口（2）或主油道（5）进入控制腔（82）内的油压不足以推动阀芯（85）往弹簧腔（81）移动，此时反馈油道接口（84）与中转室（83）相通，将中转室（83）内的机油引入到反馈压力油腔（11）内；当主油道（5）的机油压力达到调定的低压变量压力点时，主油道（5）的机油压力经过中转室（83）进入反馈压力油腔（11）并直接作用于变量滑块，使变量滑块与转子的偏心量减少，从而降低输出排量；

当电磁阀（7）在ECU的控制下切换到另一工作状态时，电磁阀（7）的P口与A口不连通，电磁阀的A口与T口连通，先导阀的中转室（83）内的压力油通过电磁阀（7）泄至油底壳（6），系统进入二级可变排量阶段，在二级可变排量阶段，先导阀的控制腔（82）和弹簧腔（81）仍然与泵出口（2）或主油道（5）相通，中转室（83）内的油压为零；在泵出口（2）或主油道（5）的机油压力未达到调定的高压变量压力点之前，反馈压力油腔（11）依次通过先导阀的反馈油道接口（84）、中转室（83）与油底壳（6）相通；当泵出口（2）或主油道（5）的机油压力达到调定的高压变量压力点时，先导阀阀芯（85）在控制腔（82）内的机油压力作用下向弹簧腔（81）移动，使控制腔（82）的空间增大进而与反馈油道接口（84）相通，反馈压力油腔（11）依次通过先导阀的反馈油道接口（84）、控制腔（82）与泵出口（2）或主油道（5）相通，泵出口（2）或主油道（5）的机油压力进入反馈压力油腔（11）直接作用于变量滑块，使变量滑块与转子的偏心量减少，从而降低输出排量。