发动机机油外循环系统及控制方法与流程

1.本发明涉及发动机性能测试技术领域，尤其涉及发动机机油外循环系统及控制方法。


背景技术：

2.在发动机制造的过程中，需要在台架实验中对发动机的性能进行测试，测试时，需要在发动机上外接机油循环系统，以精确控制实验中润滑系统的状态。为了满足发动机低油耗的性能，现有发动机通常采用可变排量的机油泵，即机油泵可根据发动机处于不同的运行工况向主油道内泵入机油。在对采用可变排量的机油泵的发动机进行台架实验时，需要调控机油外循环系统的机油压力、机油温度以及发动机机油流量这三个边界条件，以精确模拟发动机实际工况下的运行状态。而传统的机油循环系统通常只能调控机油压力和温度两个边界条件，即只适用于采用定量机油泵的发动机的测试，而对采用可变排量的机油泵的发动机进行测试时，其不能精确模拟发动机实际工况下的运行情况，测试精度较低。
3.因此，亟需提出一种发动机机油外循环系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.基于以上所述，本发明的目的在于提供一种发动机机油外循环系统及控制方法，可以实时调控发动机机油流量，精确模拟发动机在不同工况下的运行情况，测试精度较高。
5.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明提供的发动机机油外循环系统，用于在待测发动机的台架实验中对其内机油流量进行调节，所述待测发动机包括依次连通的油底壳、机油泵和主油道，所述油底壳用于储存机油，所述机油泵能将所述机油从所述油底壳泵入所述主油道中，经所述主油道循环后的所述机油能够回流至所述油底壳中，所述发动机机油外循环系统包括流量调节模块；
7.所述流量调节模块包括质量流量计、循环管路、分流管路和分流控制件，所述循环管路位于所述机油泵的出口和所述主油道的进口之间，所述质量流量计设置于所述循环管路上，并用于检测所述机油泵中的当前机油流量；当所述当前机油流量大于当前工况下所述待测发动机的预设机油流量时，所述分流控制件控制所述分流管路与所述循环管路相连通，以将所述循环管路中的部分所述机油导入所述油底壳中。
8.本发明提供的发动机机油外循环系统，当当前机油流量大于当前工况下待测发动机的预设机油流量时，分流控制件控制分流管路与循环管路相连通，以将循环管路中的部分机油导入油底壳中，从而使实际进入主油道中的机油流量减少，以适配当前工况下的待测发动机对机油的需求，精确模拟发动机实际工况下的运行情况，保证测试结果的精确性。
9.作为发动机机油外循环系统的一种优选方案，所述循环管路包括总管路和分支管路；
10.所述流量调节模块还包括三通比例阀，所述总管路的进口与所述机油泵的出口相
连通，所述总管路的出口与所述三通比例阀的进口相连通，所述三通比例阀的第一出口和所述三通比例阀的第二出口分别连通所述分支管路的进口和所述分流管路的进口，所述分支管路的出口连通所述主油道的进口，所述分流管路的出口连通所述油底壳的进口；所述分流控制件能够调节所述三通比例阀的第二出口的开度。
11.作为发动机机油外循环系统的一种优选方案，所述发动机机油外循环系统还包括转接装置，所述流量调节模块通过所述转接装置外接于所述待测发动机；
12.所述转接装置内设置有互不连通的进油腔和回油腔，所述进油腔的进口与所述机油泵的出口相连通，所述进油腔的出口与所述总管路的进口相连通；所述回油腔的进口与所述分支管路的出口相连通，所述回油腔的出口与所述主油道的进口相连通。
13.作为发动机机油外循环系统的一种优选方案，所述转接装置与所述待测发动机的外壳之间设置有密封件，且所述转接装置的外壁上设置有用于容纳所述密封件的密封凹槽。
14.作为发动机机油外循环系统的一种优选方案，所述进油腔的出口处设置有内螺纹，所述总管路上设置有外螺纹，所述总管路螺纹连接于所述进油腔的出口；和/或
15.所述回油腔的进口处设置有内螺纹，所述分支管路上设置有外螺纹，所述分支管路螺纹连接于所述回油腔的进口。
16.作为发动机机油外循环系统的一种优选方案，所述发动机机油外循环系统还包括与所述流量调节模块并联的温度调节模块，所述温度调节模块的进口与所述油底壳的出口相连通，所述温度调节模块的出口与所述油底壳的进口相连通，所述温度调节模块被配置为将流经其内的所述机油调节至预设温度范围内。
17.作为发动机机油外循环系统的一种优选方案，所述温度调节模块包括温度调节单元和变频泵，所述变频泵能够将所述油底壳中的机油泵入所述温度调节单元中，经所述温度调节单元调温后的所述机油能够回流至所述油底壳中。
18.作为发动机机油外循环系统的一种优选方案，所述主油道上设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述主油道内机油的温度。
19.作为发动机机油外循环系统的一种优选方案，所述循环管路上设置有第一压力传感器；所述主油道上设置有第二压力传感器。
20.本发明还提供一种基于如以上任一方案所述的发动机机油外循环系统的控制方法，包括如下步骤：
21.步骤s1：质量流量计检测待测发动机的机油泵中的当前机油流量；
22.步骤s2：判断所述当前机油流量是否大于当前工况下所述待测发动机的预设机油流量，若是，执行步骤s3；若否，执行步骤s4；
23.步骤s3：分流控制件将三通比例阀的第二出口的开度调大；
24.步骤s4：分流控制件将三通比例阀的第二出口的开度调小。
25.本发明的有益效果为：
26.本发明提供一种发动机机油外循环系统，包括流量调节模块；流量调节模块包括质量流量计、循环管路、分流管路和分流控制件，循环管路位于机油泵的出口和主油道的进口之间，质量流量计设置于循环管路上，并用于检测机油泵中的当前机油流量；当当前机油流量大于当前工况下待测发动机的预设机油流量时，分流控制件控制分流管路与循环管路
相连通，以将循环管路中的部分机油导入油底壳中，从而使实际进入主油道中的机油流量减少，以适配当前工况下的待测发动机对机油的需求，精确模拟发动机实际工况下的运行情况，保证测试结果的精确性。
27.本发明还提供一种发动机机油外循环系统的控制方法，通过将发动机机油外循环系统外接于待测发动机上，可以实时调控发动机机油流量，精确模拟发动机在不同工况下的运行情况，测试精度较高。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
29.图1是本发明实施例提供的发动机机油外循环系统的结构示意图；
30.图2是本发明实施例提供的发动机机油外循环系统的转接装置的结构示意图；
31.图3是本发明实施例提供的发动机机油外循环系统的控制方法的流程图。
32.图中：
33.100-待测发动机；101-油底壳；102-机油泵；103-主油道；104-机油滤；105-第二压力传感器；106-温度传感器；
34.1-流量调节模块；11-质量流量计；12-循环管路；121-总管路；122-分支管路；13-分流管路；14-分流控制件；15-三通比例阀；16-第一压力传感器；
35.2-温度调节模块；21-温度调节单元；22-变频泵；
36.3-转接装置；31-进油腔；32-回油腔；33-密封凹槽；34-螺纹安装孔。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
38.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图
所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
41.本实施例提供一种发动机机油外循环系统，该发动机机油外循环系统用于对在待测发动机100的台架实验中对其内机油流量进行调节。
42.图1是本发明实施例提供的发动机机油外循环系统的结构示意图。为方便理解，首先结合图1简述待测发动机100的具体结构，如图1所示，待测发动机100包括依次连通的油底壳101、机油泵102和主油道103，油底壳101用于储存机油，机油泵102能将机油从油底壳101泵入主油道103，经主油道103循环后的机油能够回流至油底壳101中。其中，机油从油底壳101流至主油道103、再回流至油底壳101这一循环过程实现对待测发动机100内部各零部件进行润滑。
43.进一步地，待测发动机100还包括外壳(图中未示出)，油底壳101和机油泵102均位于外壳内部，外壳起到了整体容纳和保护的作用。
44.进一步地，待测发动机100还包括机油滤104，机油滤104设置于机油泵102和主油道103之间，机油滤104用于对机油泵102泵出的机油进行过滤，过滤后的机油进入主油道103中，避免经多次循环使用后的机油内存在的杂质损坏待测发动机100内部的零部件，影响待测发动机100的正常运行。
45.待测发动机100在不同的运行工况中，其内部零部件对机油的需求量不同，如果不能根据待测发动机100不同的运行工况对机油流量进行实时调控，则会导致台架实验中获取的机油泵机械损失以及机油泵效率等实验参数不准确。为了解决这一问题，本实施例提供的发动机机油外循环系统包括流量调节模块1；流量调节模块1包括质量流量计11、循环管路12、分流管路13和分流控制件14，循环管路12位于机油泵102的出口和主油道103的进口之间，质量流量计11设置于循环管路12上，并用于检测机油泵102中的当前机油流量；当当前机油流量大于当前工况下待测发动机100的预设机油流量时，分流控制件14控制分流管路13与循环管路12相连通，以将循环管路12中的部分机油导入油底壳101中，从而使实际进入主油道103中的机油流量减少，以适配当前工况下的待测发动机100对机油的需求，精确模拟发动机实际工况下的运行情况，保证测试结果的精确性。
46.进一步地，循环管路12包括总管路121和分支管路122；流量调节模块1还包括三通比例阀15，总管路121的进口与机油泵102的出口相连通，总管路121的出口与三通比例阀15的进口相连通，三通比例阀15的第一出口和三通比例阀15的第二出口分别连通分支管路122的进口和分流管路13的进口，分支管路122的出口连通主油道103的进口，分流管路13的出口连通油底壳101的进口；分流控制件14能够调节三通比例阀15的第二出口的开度。通过三通比例阀15和分流控制件14的配合，实现循环管路12内机油流量的调节，以适配待测发动机100实际工况下所需的机油流量，结构简单，方便管路连接，且能降低测试成本。
47.具体而言，在对待测发动机100进行功能开发实验和机械损失实验时，操作人员会预先将待测发动机100在不同工况下的预设机油流量导入测试装置的控制器中；测试开始前，首先将发动机机油外循环系统外接于待测发动机100上；测试开始后，质量流量计11实时检测机油泵102中的当前机油流量并将检测结果传输至测试装置的控制器中，控制器通过比较当前机油流量与当前工况下待测发动机100的预设机油流量之间的关系，当当前机
油流量大于当前工况下待测发动机100的预设机油流量，控制器会控制分流控制件14调大三通比例阀15的第二出口的开度，以使多余的总管路121中多余的机油回流至油底壳101中；当当前机油流量小于当前工况下待测发动机100的预设机油流量，控制器会控制分流控制件14调小三通比例阀15的第二出口的开度，以使更多地机油流至主油道103中，满足待测发动机100的使用需求。
48.图2是本发明实施例提供的发动机机油外循环系统的转接装置3的结构示意图。进一步地，如图1和图2所示，发动机机油外循环系统还包括转接装置3，流量调节模块1通过转接装置3外接于待测发动机100；转接装置3内设置有互不连通的进油腔31和回油腔32，进油腔31的进口与机油泵102的出口相连通，进油腔31的出口与总管路121的进口相连通；回油腔32的进口与分支管路122的出口相连通，回油腔32的出口与主油道103的进口相连通。通过设置转接装置3，可以简化该发动机机油外循环系统与待测发动机100的连接步骤，只需要将转接装置3连接于待测发动机100上即可，方便操作，且能够提高测试效率。
49.在本实施例中，转接装置3的中部设置有螺纹安装孔34，双头螺柱旋拧于螺纹安装孔34内，且双头螺柱的两端分别连接待测发动机100的外壳与机油滤104，以实现转接装置3与待测发动机100之间的紧固连接，且连接方便快捷。
50.进一步地，转接装置3的外壁与待测发动机100的外壳之间设置有密封件，保证转接装置3与待测发动机100之间的密封性，防止漏油。在本实施例中，密封件为橡胶圈，取材方便且加工成本较低。可选地，转接装置3的外壁上设置有用于容纳密封件的密封凹槽33。通过设置密封凹槽33实现密封件的容纳，可以方便对密封件进行定位，同时能够防止密封件脱落，以保证密封效果。
51.进一步地，进油腔31的出口处设置有内螺纹，总管路121上设置有外螺纹，总管路121螺纹连接于进油腔31的出口；回油腔32的进口处设置有内螺纹，分支管路122上设置有外螺纹，分支管路122螺纹连接于回油腔32的进口。通过螺纹连接实现转接装置3与循环管路12之间的连接，连接稳固性较好，且方便拆装更换。
52.进一步地，该发动机机油外循环系统还包括与流量调节模块1并联的温度调节模块2，温度调节模块2的进口与油底壳101的出口相连通，温度调节模块2的出口与油底壳101的进口相连通，温度调节模块2被配置为将流经其内的机油调节至预设温度范围内。
53.具体而言，温度调节模块2包括温度调节单元21和变频泵22，变频泵22能够将油底壳101中的机油泵入温度调节单元21中，经温度调节单元21调温后的机油能够回流至油底壳101中。其中，本实施例对温度调节单元21的具体结构不作限定，只要现有技术中能够实现机油温度调节的温度调节单元21均可以被采用。
54.进一步地，主油道103上设置有温度传感器106，温度传感器106用于检测主油道103内机油的温度。在测试时，温度传感器106实时检测主油道103内的当前机油温度，当当前机油温度不在预设温度范围内时，变频泵22会将机油从油底壳101中泵入温度调节单元21中，以对机油的温度进行调节，从而保证在整个测试过程中，待测发动机100内部循环的机油的温度均处于预设温度范围内，以保证测试结果的准确性。需要说明的是，温度调节单元21可以对机油进行加热，以使机油的温度升高；也可以对机油进行冷却，以使机油的温度降低。
55.进一步地，循环管路12上设置有第一压力传感器16，第一压力传感器16用于监控
机油泵102后的机油压力；主油道103上设置有第二压力传感器105，第二压力传感器105用于监控主油道103内的机油压力。通过设置第一压力传感器16和第二压力传感器105，以保证在整个测试过程中，待测发动机100内部循环的机油的压力均处于预设压力范围内，以保证测试结果的准确性。
56.本实施例提供的发动机机油外循环系统包括以下优点：1)通用性较强，易应用，易实现；2)不需要破坏待测发动机100即可以实现对其内部机油流量的实时测量与监控；3)可以保证待测发动机100中可变排量的机油泵102的功能开发实验的准确性，为发动机的设计与开发提供了可靠的实验数据。
57.图3是本发明实施例提供的发动机机油外循环系统的控制方法的流程图。如图3所示，本实施例还提供一种基于发动机机油外循环系统的控制方法，包括如下步骤：
58.步骤s1：质量流量计11检测待测发动机100的机油泵102中的当前机油流量；
59.步骤s2：判断当前机油流量是否大于当前工况下待测发动机100的预设机油流量，若是，执行步骤s3；若否，执行步骤s4；
60.步骤s3：分流控制件14将三通比例阀15的第二出口的开度调大；
61.步骤s4：分流控制件14将三通比例阀15的第二出口的开度调小。
62.具体而言，在待测发动机100正常工作时，其内部机油回路由油底壳101、机油泵102、机油滤104和主油道103组成，机油的循环路径为：油底壳101-机油泵102-机油滤104-主油道103-油底壳101。在待测发动机100上外接发动机机油外循环系统后，整个测试系统还包括机油温度调节回路和机油流量调节回路。下面详细介绍机油温度调节回路和机油流量调节回路。
63.机油温度调节回路由油底壳101、变频泵22和温度调节单元21组成，用于待测发动机100测试过程中机油温度的控制。油底壳101内机油通过变频泵22，再经温度调节单元21后回流到油底壳101中。通过温度调节单元21对机油温度的调节，保证测试过程中机油温度处于预设温度范围内，实现精确调控主油道103中的机油温度，保证测试结构的精确性。
64.机油流量调节回路由机油泵102、转接装置3、第一压力传感器16、质量流量计11、分流控制件14、三通比例阀15、机油滤104、主油道103和油底壳101组成，用于待测发动机100测试过程中机油流量的控制。机油泵102从油底壳101中抽油，经过转接装置3、第一压力传感器16、质量流量计11、分流控制件14和三通比例阀15后，再通过转接装置3进入机油滤104后，回流到主油道103。分流控制件14通过控制三通比例阀15的开度，可以将一定比例的机油分流，并与机油温度调节回路连通一起回流到油底壳101，实现精确调控主油道103中的机油流量，保证测试结构的精确性。
65.综上所述，待测发动机100处于正常工作状态时，机油流量调节回路中三通比例阀15开度为“0”，处于关闭状态，无分流到油底壳101。机油温度调节回路与机油流量调节回路独立工作。待测发动机100处于不同转速工况下，机油泵102始终处于正常负荷状态，该发动机机油外循环系统仅需要通过机油温度调节回路中的变频泵22和温度调节单元21，精确监控主油道103的机油温度，可变排量的机油泵102通过ecu控制不同转速工况和机油温度条件下主油道103的机油压力，机油流量调节回路负责采集与监控相对应的不同转速工况和机油温度条件下待测发动机100的机油流量参数。
66.在待测发动机100的功能开发实验过程中，由于待测发动机100内零部件变化会导
致其需油量变化。机油流量调节回路中分流控制件14需要实时监测机油流量，并通过调节三通比例阀15的开度大小，对循环管路12中的部分机油进行分流，回流到油底壳101，其余机油进入转接装置3经机油滤104过滤后再回流到主油道103中。发动机不同转速工况下，通过机油流量反馈信号进行流量控制，调节三通比例阀15的开度，调节机油泵102输出的机油流量，模拟机油泵102实际整机运行工况，保证各测试步骤中主油道103的机油流量与整机状态下保持一致，进而实现可变排量的机油泵102在不用转速和温度工况下待测发动机100的机油流量边界条件的实时精准调控。
67.本实施例提供的发动机机油外循环系统的控制方法，通过将发动机机油外循环系统外接于待测发动机100上，可以实时调控发动机机油流量、机油温度以及机油压力，精确模拟发动机在不同工况下的运行情况，测试精度较高，可以为发动机的设计与开发提供可靠的实验数据。
68.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。