CN111810270A - 涡轮增压发动机辅助润滑系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涡轮增压发动机辅助润滑系统，包括通过润滑油道依次串联的发动机、单向阀、涡轮增压器、第三电磁阀和油底壳，还包括与涡轮增压器串联的辅助润滑回路。本发明还提供了一种涡轮增压发动机辅助润滑系统的控制方法，包括1)发动机首次启动时给储油室充油；2)储油室充满后切换至正常润滑工况；3)根据涡轮增压器进油压力选择是否切换至辅助润滑工况，若切换，待涡轮增压器进油压力上升至设定值再切换至正常润滑工况。辅助润滑系统可以在涡轮增压器处于乏机油工况工况时，提供短时间的辅助润滑作用，避免涡轮增压器发生不可逆损毁。

Description

涡轮增压发动机辅助润滑系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及发发动机润滑技术领域，具体地指一种涡轮增压发动机辅助润滑系统及其控制方法。
背景技术
特种车辆在被空投至超过发动机极限倾角的大倾角陡坡时，容易发生翻滚或者油底壳被击穿，此时发动机将在短时间内吸不到机油，此时发动机摩擦副将处于缺乏机油润滑的工作状态，进一步导致发动机摩擦副磨损加剧并损毁摩擦副零件，最终导致特种车辆在这些特殊情况下无法继续行驶，失去战斗力。目前行业内基于乏机油工况下的防护手段，主要是通过发动机控制模块监控发动机出水温度来进行报警和限扭停机操作，以及在关键摩擦副零件表面增加减摩擦涂层并设计储油槽结构，以达到被动降低发动机损毁程度的目的。
但目前这三种技术手段均存在很大局限性，发动机因干摩擦导致的机油温度快速上升现象到发动机控制模块检测出水温度上升有一段延迟时间，而现在特种柴油机由于高功率密度需求普遍匹配有涡轮增压器，而增压器一般要求冷机启动3秒内进油压力达到对应转速下的目标值，同时增压器的浮动轴承对机油油膜厚度和机油杂质颗粒尺寸要求均很高，所以发动机在这段延迟时间内会继续发生不可逆的损毁，极易引发安全问题和降低作战性能。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种在发动机机油不足时提供辅助润滑的涡轮增压发动机辅助润滑系统及其控制方法。
为实现上述目的，本发明提供一种涡轮增压发动机辅助润滑系统，其特征在于：包括通过润滑油道依次串联的发动机、单向阀、涡轮增压器、第三电磁阀和油底壳，还包括与所述涡轮增压器串联的辅助润滑回路。
所述辅助润滑回路包括与涡轮增压器的油道进口连接的储油室，以及与涡轮增压器的油道出口连接的电动机油泵。
进一步地，所述储油室与所述增压器之间还设有第二电磁阀，所述电动机油泵与所述储油室之间还设有第一电磁阀。
进一步地，所述发动机与所述单向阀之间还设有压力传感器。
进一步地，还包括控制器，所述控制器的信号输入端分别与压力传感器和发动机连接；其信号输出端分别与电动机油泵、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀连接。
进一步地，所述润滑油道中的润滑油含有油溶性纳米材料，其质量分数为0.3～2％，其微粒直径小于或等于30纳米。
本发明还提供一种基于上述涡轮增压发动机辅助润滑系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)发动机首次启动时，开启辅助润滑回路，关闭第三电磁阀，储油室充油。
2)当储油室充满润滑油时，关闭辅助润滑回路，开启第三电磁阀。
3)若涡轮增压器的进油压力位于正常范围时，保持步骤2)中的状态；若涡轮增压器的进油压力小于下限值时，开启辅助润滑回路并关闭第三电磁阀，直至进油压力上升到设定值，然后保持步骤2)中的状态。
本发明的有益效果是：辅助润滑系统可以在涡轮增压器处于乏机油工况工况时，提供短时间的辅助润滑作用，避免涡轮增压器发生不可逆损毁。
附图说明
图1为本发明涡轮增压发动机辅助润滑系统的示意图。
图中各部件标号如下：发动机1、涡轮增压器2、油底壳3、压力传感器4、单向阀5、储油室6、电动机油泵7、第一电磁阀8、第二电磁阀9、第三电磁阀10、控制器11。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，一种涡轮增压发动机辅助润滑系统，包括通过润滑油道依次串联的发动机1、压力传感器4、单向阀5、涡轮增压器2、第三电磁阀10和油底壳3。当压力传感器中的进油压力大于进油压力下限值时，发动机中的润滑油通过润滑油道单向流向涡轮增压器以及油底壳。
上述技术方案中，包括与涡轮增压器2的油道进出口两端串联的辅助润滑回路，辅助润滑回路包括与涡轮增压器2的油道进口连接的储油室6，以及与涡轮增压器2的油道出口连接的电动机油泵7；储油室6与增压器2之间还设有第二电磁阀9，电动机油泵7与储油室6之间还设有第一电磁阀8。当辅助润滑回路开启时，可以对涡轮增压器进行辅助润滑，避免涡轮增压器发生不可逆损毁。
上述技术方案中，还包括控制器11，控制器11的信号输入端分别与压力传感器4和发动机1连接；其信号输出端分别与电动机油泵7、第一电磁阀8、第二电磁阀9和第三电磁阀10连接。这样，控制器通过涡轮增压器的进油压力以及发动机是否首次启动来控制第三电磁阀和辅助润滑回路的开闭，从而实现正常润滑工况和辅助润滑工况的切换。
上述技术方案中，润滑油道中的润滑油含有油溶性纳米材料，其质量分数为0.3～2％，其微粒直径小于或等于30纳米。这种含有油溶性纳米材料的机油添加剂可以在摩擦副表面形成一层沉积膜，该沉积膜可以承受部分运动件的摩擦并减小对发动机摩擦副零件本身的磨损。纳米金属的正常熔点在1083℃左右，但纳米金属粒径在30纳米以内时，其熔点温度将小于300℃，更容易形成“微区固溶体”，并牢固渗嵌到金属表面凹痕和微孔的晶格中，修复受损表面。
上述涡轮增压发动机辅助润滑系统的控制过程如下：
1、发动机1首次启动时，控制器11控制第三电磁阀10关闭，控制第一电磁阀8、第二电磁阀9和电动机油泵7开启，开启辅助润滑回路，发动机1中的润滑油经过涡轮增压器2以及电动机油泵7后流入储油室6中，给储油室6充油。
2、当储油室6充满润滑油时，控制器控制第三电磁阀10开启，并关闭整个辅助润滑回路，此时系统位于正常润滑工况。
3、发动机1正常运行时，若涡轮增压器2的进油压力位于0.8bar～6bar，保持步骤2)中的状态，此时发动机中的润滑油通过单向阀流向涡轮增压器，润滑后再流向油底壳中；若涡轮增压器2的进油压力小于下限值0.8bar时，发动机中的润滑油无法流入涡轮增压器中，此时控制器控制第三电磁阀10关闭并开启辅助润滑回路，直至进油压力上升到设定值3.5bar，然后保持步骤2)中的状态。
这样，辅助润滑系统可以在涡轮增压器处于乏机油工况工况时，提供短时间的辅助润滑作用，避免涡轮增压器发生不可逆损毁。

Claims (6)

1.一种涡轮增压发动机辅助润滑系统，其特征在于：包括通过润滑油道依次串联的发动机(1)、单向阀(5)、涡轮增压器(2)、第三电磁阀(10)和油底壳(3)，还包括与所述涡轮增压器(2)串联的辅助润滑回路；
所述辅助润滑回路包括与涡轮增压器(2)的油道进口连接的储油室(6)，以及与涡轮增压器(2)的油道出口连接的电动机油泵(7)。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压发动机辅助润滑系统，其特征在于：所述储油室(6)与所述增压器(2)之间还设有第二电磁阀(9)，所述电动机油泵(7)与所述储油室(6)之间还设有第一电磁阀(8)。
3.根据权利要求2所述的涡轮增压发动机辅助润滑系统，其特征在于：所述发动机(1)与所述单向阀(5)之间还设有压力传感器(4)。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压发动机辅助润滑系统，其特征在于：还包括控制器(11)，所述控制器(11)的信号输入端分别与压力传感器(4)和发动机(1)连接；其信号输出端分别与电动机油泵(7)、第一电磁阀(8)、第二电磁阀(9)和第三电磁阀(10)连接。
5.根据权利要求4所述的涡轮增压发动机辅助润滑系统，其特征在于：所述润滑油道中的润滑油含有油溶性纳米材料，其质量分数为0.3～2％，其微粒直径小于或等于30纳米。
6.一种基于权利要求1～5任意一项所述的涡轮增压发动机辅助润滑系统的控制方法，其特征在于，包括以下过程：
1)发动机(1)首次启动时，开启辅助润滑回路，关闭第三电磁阀(10)，储油室(6)充油；
2)当储油室(6)充满润滑油时，关闭辅助润滑回路，开启第三电磁阀(10)；
3)若涡轮增压器(2)的进油压力位于正常范围时，保持步骤2)中的状态；若涡轮增压器(2)的进油压力小于下限值时，开启辅助润滑回路并关闭第三电磁阀(10)，直至进油压力上升到设定值，然后保持步骤2)中的状态。
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