CN111608794A - 一种增压器的冷却润滑系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机领域，具体是一种增压器的冷却润滑系统，包括主循环回路和独立循环支路；主循环回路包括增压器、单向阀和设置在增压器上游的发动机主泵，独立循环支路包括电子泵，电子泵与主循环回路的连接口设置在增压器和发动机主泵之间的管路上，单向阀设置在连接口与发动机主泵之间的管路上，单向阀的流通方向设置成与主循环回路一致。采用电子泵避免了增压器转子系统干磨、高温结焦等问题，降低了电子泵的运行时间，提升了电子泵的使用寿命。

Description

一种增压器的冷却润滑系统

技术领域

本发明属于发动机领域，具体是一种增压器的冷却润滑系统。

背景技术

增压器因其对提高发动机功率、降低燃油消耗率、改善排放方面的功效，已广泛应用于发动机中。涡轮增压器由于工作时增压器与排气管连接，且涡轮增压器在正常工作时转速高达每分钟十几万转，因此必须保证增压器的转轴和轴承得到良好润滑，同时将增压器内部大量热量通过润滑油的流动带离增压器，从而起到保护作用。

对增压器，传统的润滑和冷却方式是通过机油泵提供的一定的机油及机油压力，对发动机的增压器进行润滑，同时利用润滑油的流动将热量带回至油底壳，起到润滑和冷却作用。发动机正常停机后，增压器系统管路的润滑油会由于重力作用，大部分回流至油底壳。通常发动机正常启动时，通过发动机怠速运行约1分钟的方式，使增压器转子系统充分润滑，以实现对增压器的保护；发动机正常停机时，通过发动机怠速运行3～5分钟的方式，降低排气系统温度，从而降低轴承温度，以实现对增压器的保护。

传统的增压器润滑和冷却方式，如中国专利CN103184928A公开的涡轮增压器停油保护装置，包括一个三通油管，该三通油管的第一支路连接涡轮增压器，第二支路连接发动机的润滑油路，第三支路连接增压器停油保护装置，其中：所述第一支路中设置有一个从发动机到三通油管单向导通的单向阀；所述停油保护装置在发动机正常运行时储存润滑油，在发动机停止时将所储存的润滑油输入到增压器中。该涡轮增压器停油保护装置在发动机运行时可以储存润滑油，在发动机停止时可以将储存的润滑油输入到涡轮增压器内进行降温和润滑，既可以节能，又适合于发动机频繁启停和意外停机的情况。但其存在以下缺点：

1、增压器在发动机启动时会有一个供油迟滞时间，一般为5s～8s，这样对增压器进油系统有很大设计局限性，如进油管不能设计过长等，保证 5s～8s供油延迟时间；同时，由于增压器存在供油迟滞时间，如用户误操作启动发动机时直接踩油门或混合动力为节省油耗控制模式为发动机启动后直接将发动机动力拉至燃油经济点，会导致增压器转子系统还未开始润滑就已达到很高转速，转子系统干磨，出现轴承磨损、断轴等故障；

2、正常停机时，要冷却增压器，就需要发动机怠速足够长的时间，会浪费很多能源；

3、若由于不确定因素导致发动机突然停机，此时无法继续向增压器提供机油进行润滑保护，聚集在增压器转轴和轴承处的大量热量无法及时散去，并且发动机停机后，由于惯性，增压器的叶轮仍然会在没有机油的情况下持续转动一段时间，这就可能造成增压器局部过热，烧毁增压器转轴和轴承，降低增压器乃至整机的使用寿命；

4、在一些常常频繁启停的发动机上，如柴油与电力混合动力发动机，没有足够的时间去怠速散热，怠速方式无法满足对增压器进行有效保护的要求。

又如，中国专利CN206158851U，公开了混合动力发动机增压器润滑油路，采用电机机油泵，实现在发动机停机后，电子机油泵继续泵油，为混合动力车辆的增压器的润滑和冷却来提供机油，依靠第二机油循环回路来为增压器的润滑和冷却提供机油，这样就可以实现在发动机停机后，电子机油泵继续泵油，为混合动力车辆的增压器的润滑和冷却来提供机油，避免因车辆的启停功能使增压器的轴承缺油干磨、局部高温结焦等情况而造成的增压器故障，从而提高用户对混合动力车辆的使用经济性。但上述结构在发动机停止工作后，由于三通管的结构，电子机油泵会把机油倒灌如主机油道中，但对流阻的设计和电子机油泵的流量匹配要求较高，造成了增压器的冷却效果不佳。

发明内容

本发明公开一种增压器的冷却润滑系统，采用电子泵并联方式，解决了电子泵串联在发动机冷却润滑通路阻力过大的问题，解决了发动机频繁启停、用户误操作及混合动力特殊应用带来的增压器转子系统干磨、高温结焦等问题；单向阀控制电子泵继续运行时油路的流向，保证增压器的流量足够，冷却润滑效果好。

本发明的技术方案如下：一种增压器的冷却润滑系统包括主循环回路和独立循环支路；所述主循环回路包括增压器、单向阀和设置在所述增压器上游的发动机主泵，所述独立循环支路包括电子泵，所述电子泵与所述主循环回路的连接口设置在所述增压器和所述发动机主泵之间的管路上，所述单向阀设置在所述连接口与所述发动机主泵之间的管路上，所述单向阀的流通方向设置成与所述主循环回路一致。

采用电子泵并联方式，即电子泵循环独立于发动机主循环，解决了电子泵串联在发动机冷却润滑通路阻力过大的问题，解决了发动机频繁启停、用户误操作及混合动力特殊应用带来的增压器的转子系统干磨、高温结焦等问题；

此外，单向阀控制电子泵继续运行时油路的流向，当发动机停机，电子泵继续运行一段时间，电子泵由于单向阀的作用，会全部流向增压器，电子泵仅需要达到能够冷却增压器的流量，保证增压器的流量足够，冷却润滑效果好，单向阀的旁通设计降低了电子泵的运行时间，提升了电子泵的使用寿命，同时避免了由于电子泵损坏堵塞增压器进水管路，导致增压器缺水或缺油的快速失效风险；避免了带内流通截面的特殊降低效率的水泵设计。

优选的，本发明还包括发动机控制单元和设置在所述增压器上的温度传感器，所述温度传感器和所述电子泵均电性连接所述发动机控制单元ECU。所述发动机控制单元用于根据所述增压器温度控制电子泵的流量，采用闭环控制，精确控制电子泵的流量和增压器温度，保证系统工作的可靠性。

优选的，所述温度传感器设置在所述增压器的轴承上，能最实时快速的测量出增压器的工作温度，增加了发动机控制单元ECU控制的准确性，提高电子泵的流量输出的实时性。

本发明所述的增压器的冷却润滑系统具体可为增压器的冷却系统，所述电子泵为电子水泵，所述发动机主泵为发动机主水泵，电子水泵的进水口与发动机的外循环连通，所述外循环是指发动机主循环冷却系统之外的辅助冷却系统，所述外循环具体可为发动机的副水箱、主水泵进水测和补水管等结构，主循环回路最后进入到发动机水循环通路中。

本发明所述的增压器的冷却润滑系统具体也可为增压器的润滑系统，所述电子泵为电子机油泵，所述发动机主泵为发动机主机油泵，电子机油泵的进油口与发动机的油底壳底部连通，主循环回路最后连通到油底壳。

此外，本发明也可不带轴承温度传感器，电子泵和发动机主泵根据发动机标定，定义出安全的液体流量。

本发明的有益效果是：

1、采用电子泵，解决了发动机频繁启停、用户误操作及混合动力特殊应用带来的增压器的转子系统干磨、高温结焦等问题。

2、采用电子泵并联方式，即电子泵循环独立于发动机主循环，解决了电子泵串联在发动机冷却润滑通路阻力过大的问题。

3、单向阀控制电子泵继续运行时油路的流向，液体会全部流向增压器，电子泵仅需要达到能够冷却增压器的流量，保证增压器的流量足够，冷却润滑效果好，单向阀的旁通设计降低了电子泵的运行时间，提升了电子泵的使用寿命，同时避免了由于电子泵损坏堵塞增压器进水管路，导致增压器缺水或缺油的快速失效风险；避免了带内流通截面的特殊降低效率的水泵设计。

附图说明

图1是本发明所述的一种增压器的冷却润滑系统的结构示意框图。

图2是本发明的实施例3的结构示意框图。

图3是本发明的实施例4的结构示意框图。

图中：1-主循环回路，101-增压器，102-发动机主泵，103-单向阀， 2-独立循环支路，201-电子泵，202-连接口，3-温度传感器，4-外循环，5- 油底壳，6-水循环通路，7-发动机控制单元ECU。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1：

如图1所示，一种增压器的冷却润滑系统包括主循环回路1和独立循环支路2；所述主循环回路1包括增压器101、单向阀103和设置在所述增压器101上游的发动机主泵102，所述独立循环支路2包括电子泵201，所述电子泵201与所述主循环回路1的连接口202设置在所述增压器101和所述发动机主泵102之间的管路上，所述单向阀103设置在所述连接口202与所述发动机主泵102之间的管路上，所述单向阀103的流通方向设置成与所述主循环回路1一致。

本实施例工作原理如下：

当发动机接收启动信号时，电子泵201即开始运行，缩短增压器101 供油迟滞时间；当发动机正常运行时，发动机主泵102直接给增压器101 提供润滑冷却介质，大部分发动机工况无需开启电子泵201，即可实现增压器101的冷却润滑，当发动机泵的润滑冷却介质不足以冷却润滑增压器 101时，电子泵201启动，提供更高的液体流量，可根据发动机标定确定电子泵201的开启策略。

单向阀103控制电子泵201继续运行时油路的流向，当发动机停机，电子泵201继续运行一段时间，电子泵201由于单向阀103的作用，会全部流向增压器101，电子泵201仅需要达到能够冷却增压器101的流量，保证增压器101的流量足够，冷却润滑效果好。

本实施例中，电子泵201可根据发动机使用需求，进行定转速控制，也可进行PWM调节控制。

实施例2：

如图1所示，一种增压器的冷却润滑系统包括主循环回路1和独立循环支路2；所述主循环回路1包括增压器101、单向阀103和设置在所述增压器101上游的发动机主泵102，所述独立循环支路2包括电子泵201，所述电子泵201与所述主循环回路1的连接口202设置在所述增压器101和所述发动机主泵102之间的管路上，所述连接口202为三通结构，所述单向阀103设置在所述连接口202与所述发动机主泵102之间的管路上，所述单向阀103的流通方向设置成与所述主循环回路1一致。

本实施例还包括发动机控制单元ECU7和设置在所述增压器101上的温度传感器3，所述温度传感器3和所述电子泵201均电性连接所述发动机控制单元ECU7。所述温度传感器3设置在所述增压器101的轴承上。

本发明中，所述发动机控制单元ECU7用于根据所述增压器101 温度控制电子泵201的流量，采用闭环控制，精确控制电子泵201的流量和增压器101温度，保证系统工作的可靠性。

实施例3：

如图2所示，本实施为实施例2的进一步技术方案，本实施例具体为增压器101的冷却系统，所述电子泵201为电子水泵，所述发动机主泵102 为发动机主水泵。

主循环回路1中，冷却液依次经过进水管路、发动机主水泵、单向阀103、增压器101、回水管路，最后进入水循环通路6。

独立循环支路2中，冷却液依次流经：发动机的外循环中的副水箱、电子水泵、所述连接口202，然后进入到主循环回路1中。

本实施例的工作原理：当发动机正常运行时，发动机主水泵直接给增压器101供冷却液，大部分发动机工况无需开启电子水泵，即可实现增压器101的冷却，当发动机主水泵供冷却液不足以冷却增压器101时，电子水泵启动，提供更高的冷却液流量

实施例4：

如图3所示，本实施为实施例2的进一步技术方案，本实施例具体为增压器101的冷却系统，本实施例中所述电子泵201为电子机油泵，所述发动机主泵102为发动机主机油泵。

本实施例中，主循环回路1中，机油依次经过进油管路、发动机主机油泵、单向阀103、增压器101、回油管路，最后进入油底壳5，形成机油循环。

在独立循环支路2中，机油依次经过油底壳5、电子机油泵、所述连接口202，然后进入到主循环回路1中。

本实施例的工作原理：当发动机接收启动信号时，电子机油泵即开始运行，缩短增压器101供油迟滞时间；当发动机正常运行时，发动机主油泵直接给增压器101供油，大部分发动机工况无需开启电子机油泵，即可实现增压器101的冷却润滑，当发动机主油泵供油不足以冷却增压器101 时，电子机油泵启动，提供更高的机油流量。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种增压器的冷却润滑系统，包括主循环回路(1)和独立循环支路(2)；所述主循环回路(1)包括增压器(101)、单向阀(103)和设置在所述增压器(101)上游的发动机主泵(102)，其特征在于：所述独立循环支路(2)包括电子泵(201)，所述电子泵(201)与所述主循环回路(1)的连接口(202)设置在所述增压器(101)和所述发动机主泵(102)之间的管路上，所述单向阀(103)设置在所述连接口(202)与所述发动机主泵(102)之间的管路上，所述单向阀(103)的流通方向设置成与所述主循环回路(1)一致。

2.根据权利要求1所述的一种增压器的冷却润滑系统，其特征在于：还包括发动机控制单元ECU(7)和设置在所述增压器(101)上的温度传感器(3)，所述温度传感器(3)和所述电子泵(201)均电性连接所述发动机控制单元ECU(7)。

3.根据权利要求2所述的一种增压器的冷却润滑系统，其特征在于：所述温度传感器(3)设置在所述增压器(101)的轴承上。

4.根据权利要求1～2所述的一种增压器的冷却润滑系统，其特征在于：所述电子泵(201)为电子水泵，所述发动机主泵(102)为发动机主水泵，电子水泵的进水口与发动机的外循环(4)连通。

5.根据权利要求1～2所述的一种增压器的冷却润滑系统，其特征在于：所述电子泵(201)为电子机油泵，所述发动机主泵(102)为发动机主机油泵，电子机油泵的进油口与发动机的油底壳(5)底部连通。

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