一种活塞喷油模块化的发动机机油系统技术方案

本发明专利技术公布了一种活塞喷油模块化的发动机机油系统，该系统可以分为三个子系统，发动机的油底壳、主油道、集滤器、机油泵、机油冷却器及机油滤清器连接油路构成发动机润滑子系统。发动机的油底壳与机油箱、电控三通阀门及发动机内的机油泵连接油路构成发动机润滑油保温子系统。发动机的油底壳与机油箱、电控三通阀门及发动机外用于喷嘴供油的机油泵、机油轨、喷嘴连接油路构成模块化的活塞喷油子系统。本发明专利技术设置的电控三通阀门能够根据不同工况控制不同出口打开，从而能够同时实现改善冷起动困难与模块化活塞喷油两种功能。

【技术实现步骤摘要】
一种活塞喷油模块化的发动机机油系统
本技术涉及发动机润滑、传热
，具体涉及一种活塞喷油模块化的发动机机油系统。
技术介绍
现代的内燃机功率密度越来越高，热负荷越来越大。对于高负荷内燃机，活塞的工作时的内部环境非常的恶劣，在做往复运动时受到了非常高的温度影响，如果温度超过了可承受的极限则会造成活塞的材料的损坏，局部发生断裂和裂纹，活塞变形和不均匀的磨损等问题(LiuXiaori,ChengDongkang,ZhouJingjing,etal.Fluid-structureinteractionheattransferofpistonwithconsiderationofoiloscillatingcoolingandin-cylinderlocalheattransfer,ChemicalEngineeringTransactions,2017,61:973-978)。所以对活塞进行有效的冷却降温尤为重要。当前通常采用活塞底部喷润滑油对活塞进行冷却，以降低活塞热负荷(YuXL,YiD,HuangYQ,etal.Experimentalinvestigationoftwo-phaseflowandheattransferperformanceinacoolinggalleryunderforcedoscillation[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2019,132:1306-1318)。通过对活塞喷油冷却进行控制，实现活塞热管理是非常有意义的，既可以保证活塞不会出现热疲劳问题，也可以进一步降低摩擦，专利技术人设计了带有缸套模块热管理和活塞喷油冷却热管理的活塞摩擦力测试装置，以通过模块化热管理实现低摩擦(刘晓日,米雪,魏石峰,等.带有热管理的活塞摩擦力测试装置,2018.02.06,技术,ZL201720595705.1)。此外，节能环保日益成为汽车的主题，当前市面上的所有内燃机都是依靠消耗燃料获得动力，快速提升发动机润滑油温度使发动机内各部件能在较快的时间内得到较好的润滑。但在环境温度比较低的情况下，如冬季气温低时、中国东北等情况，冷起动困难，长时间的热车会造成油耗的增加，污染物的增加(陈龙,郑建.低温环境对柴油机排放性能的影响[J].柴油机设计与制造,2019,25(3):15-18+47)，尽管冷起动过程很短,但是起动过程中的各项参数,如混合气的浓度及温度,燃烧反应的程度等,都将导致发动机燃烧出现不稳定、失火等不正常的现象,从而产生大量的未燃碳氢物(马志豪,袁中营,陈孝培,等.满足“欧V”排放法规的GW4G15T汽油机试验研究[J].小型内燃机与摩托车,2013(01):80-84.)。可以通过预热方式来改善冷起动状态，其中对于润滑油预热常采用在油底壳加电热塞的方法。(娄洪利,崔鹏飞,王巍.柴油机低温冷起动预热方法的特点及选择[J].科学技术创新,2017(20):79-80.)。高负荷内燃机中润滑油系统既要起到润滑作用，同时还要给在活塞底部向上进行喷油实现活塞冷却，对于润滑功能和冷却功能是两个不同的功能效果，对于润滑油系统的要求不同。但是由于目前活塞喷油冷却的润滑油从主油道供给，而发动机内喷嘴附近没有多余空间布置电控喷油装置，导致现在的活塞喷油冷却实现电控具有很大的困难，因此，本专利专利技术了一种活塞喷油模块化的发动机机油系统从而解决该问题，并在模块化基础上更好的解决冷起动困难。该系统能够在发动机达到正常工况时使活塞喷油冷却不经过主油道而独立供油，实现活塞模块化热管理；冷起动时通过润滑油保温和加热降低冷起动难度，改善冷起动过程中能源浪费和环境污染问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题是：提供一种活塞喷油模块化的发动机机油系统。该系统将原有内燃机活塞喷油冷却的润滑油从主油道供给喷油喷嘴的方式改为将喷嘴独立出来的方式，将喷油冷却油道与润滑主油道分离，实现了模块化的活塞喷油冷却，并可以提高冷起动润滑油温度，改善冷起动困难，顺利建立油压，达到正常工作的润滑状态。本技术解决所述技术问题采用的技术方案是：一种活塞喷油模块化的发动机机油系统，包括发动机油底壳、主油道及依次安装发动机内的集滤器、机油泵、机油冷却器、机油滤清器，其特征在于，该系统在发动机外部还设置有具有保温功能的机油箱，所述机油箱与发动机油底壳相连，机油箱中安装有液位传感器与加热塞，机油箱与油底壳之间有两条管路，一条装有用于控制机油箱和油底壳通断的电控阀门，另一条装有用于补充机油箱内机油量的机油泵与机油滤清器；机油箱的出口经一个集滤器连接电控三通阀门，电控三通阀门的一端连接在发动机内的机油泵入口上，电控三通阀门第三端连接用于喷嘴供油的机油泵，用于喷嘴供油的机油泵再依次经一个机油冷却器、机油滤清器通过管路连接机油轨，机油轨上安装用于给活塞喷油冷却的喷嘴。上述发动机内的油底壳、主油道、集滤器、机油泵、机油冷却器及机油滤清器连接油路构成发动机润滑子系统c；发动机内的油底壳与机油箱、电控三通阀门及发动机内的机油泵连接油路构成发动机润滑油保温子系统b；发动机内的油底壳与机油箱、电控三通阀门及发动机外用于喷嘴供油的机油泵、机油轨、喷嘴连接油路构成模块化的活塞喷油子系统a。所述机油箱包括薄钢板外箱体和保温内箱组成，保温内箱采用导热系数低的保温材料制成，能保持机油箱内热润滑油长时间处于热状态；机油箱的容积小于相应油底壳的容积，保温内箱材料可使用气凝胶毡。气凝胶毡导热系数低，具有优异的隔热效果，其隔热效果是传统隔热材料2-5倍，且具有一定的抗拉及抗压强度，便于保温施工应用，属于新型的保温材料。根据阿伦尼乌斯实验测定的理论使用年限为20年，适用于保温内箱材料。机油箱尺寸与发动机一次循环(对四冲程发动机即为发动机曲轴2转)润滑油油量有关，改善冷起动工况需要足够的一次发动机循环润滑油油量。假设冷起动时需90L/min润滑油流量的发动机，起动时发动机转速为800r/min，为保证冷起动稳定和顺利可增加至40转，即仅需3s时间，经计算发动机每40转需要润滑油油量为4.5L，机油箱尺寸可设置为5L，润滑油流量、发动机转速为发动机的固有参数，5L容量的机油箱可以确保发动机一次点火成功，从润滑油温度方面完善冷起动困难问题。本申请对于需要改装本申请发动机机油系统的柴油机，需要保证柴油机内部具有能容纳机油箱的相应空间，机油箱与油底壳并排设置，安装在发动机侧面，在柴油机空间不足时，可以将机油箱设置为不规则的形状以满足空间要求。所述电控三通阀门、三个机油泵、电控阀门、液位传感器、温度传感器、加热塞受车载ECU控制，在不同的工况下电控三通阀门的启闭时刻不同，冷起动的时候通往发动机润滑方向的出口开启、活塞喷油冷却的方向关闭，正常工作时，通往活塞喷油冷却的出口开启，发动机润滑方向的出口关闭；ECU采集液位传感器13的液位信号，控制发动机润滑油保温子系统b内的用于补充机油箱内机油量的机油泵的工作状态，当机油箱中的液位过低时，液位传感器感应液位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活塞喷油模块化的发动机机油系统，包括发动机油底壳、主油道及依次安装发动机内的集滤器、机油泵、机油冷却器、机油滤清器，其特征在于，该系统在发动机外部还设置有具有保温功能的机油箱，所述机油箱与发动机油底壳相连，机油箱中安装有液位传感器与加热塞，机油箱与油底壳之间有两条管路，一条装有用于控制机油箱和油底壳通断的电控阀门，另一条装有用于补充机油箱内机油量的机油泵与机油滤清器；机油箱的出口经一个集滤器连接电控三通阀门，电控三通阀门的一端出口连接在发动机内的机油泵入口上，电控三通阀门另一端出口连接用于喷嘴供油的机油泵，用于喷嘴供油的机油泵再依次经一个机油冷却器、机油滤清器通过管路连接机油轨，机油轨上安装用于给活塞喷油冷却的喷嘴。/n

【技术特征摘要】
1.一种活塞喷油模块化的发动机机油系统，包括发动机油底壳、主油道及依次安装发动机内的集滤器、机油泵、机油冷却器、机油滤清器，其特征在于，该系统在发动机外部还设置有具有保温功能的机油箱，所述机油箱与发动机油底壳相连，机油箱中安装有液位传感器与加热塞，机油箱与油底壳之间有两条管路，一条装有用于控制机油箱和油底壳通断的电控阀门，另一条装有用于补充机油箱内机油量的机油泵与机油滤清器；机油箱的出口经一个集滤器连接电控三通阀门，电控三通阀门的一端出口连接在发动机内的机油泵入口上，电控三通阀门另一端出口连接用于喷嘴供油的机油泵，用于喷嘴供油的机油泵再依次经一个机油冷却器、机油滤清器通过管路连接机油轨，机油轨上安装用于给活塞喷油冷却的喷嘴。


2.根据权利要求1所述的活塞喷油模块化的发动机机油系统，其特征在于，上述发动机的油底壳、主油道、集滤器、机油泵、机油冷却器及机油滤清器连接油路构成发动机润滑子系统c；
发动机的油底壳与机油箱、电控三通阀门及发动机内的机油泵连接油路构成发动机润滑油保温子系统b...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓日，张国锐，杨烁，季畅，孙彦东，王琨，兰晨阳，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12