一种具有预润滑功能的发动机齿轮泵结构及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车发动机预润滑技术领域，具体为一种具有预润滑功能的发动机齿轮泵结构及其控制方法。

背景技术

据资料统计，目前世界上的能源约有30％消耗在各种不同形式的摩擦上，发动机也是如此，不同技术状态的发动机，其内部磨损损失功率占到指示功率的20％～25％，磨损严重的发动机，甚至可以达到35％左右。车辆发动机的磨损主要表现在启动瞬间特别是冷、热启动时。美国汽车工程师协会和道格拉斯公司的共同测试表明，发动机在冷态启动时的磨损占总磨损量的60％～80％之间。

传统机油泵，在发动机冷启动时，转速较慢，曲轴无法给机油泵提供充足的动力，建立合适的机油润滑压力需要10秒左右的运转时间。在此期间发动机内部各摩擦副表面之间处半干摩擦或者干摩擦状态。长期下去，会加速发动机运动部件的磨损，降低零件的使用寿命，因此有必要增加发动机的预润滑装置。

现有的预润滑装置主要有以下形式：

起动机驱动式。这种润滑装置是在发动机起动机电枢轴的换向器一端加装一个机油泵，增加一条控制电路。在起动之前，由起动机驱动加装机油泵工作，将油底壳中的机油压入主油道，为各运动机件摩擦副提供润滑油。

独立电机驱动式。这种预润滑装置的结构和原理与起动机驱动式大同小异，其主要区别是将动力源改成了直流电机，并且控制电路也有较大区别。

储能式。这种预润滑装置不需要额外增设机油泵和电动机，只需要在发动机主油道上设置一个电控式压力机油储能器，在发动机正常运转时进行储油，在发动机下次启动时，从储能器中释放压力机油到主油道之中，为各个摩擦副提供润滑机油。

上述起动机驱动式和独立电机驱动式两种预润滑装置的缺点在于需要另外增加一个机油泵、动力源、润滑油路等，装置结构复杂，造价昂贵，占用较大的空间，直流电机在工作时会大大依赖蓄电池的电力，而当冬季蓄电池电力不足时，预润滑便无法较好的完成。储能式的缺点在于需要较大的储油器，占用空间较大并且储油量有限，当发动机首次起动未成功时，储能器由于没有储油过程无法进行第二次的发动机起动预润滑；其次，储能式的储油器也不能长时间蓄压，在车辆长时间未使用时，需要将压力机油泄压，在这种情况下，便无法对发动机进行起动预润滑。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于现有齿轮泵中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种具有预润滑功能的发动机齿轮泵结构及其控制方法，能够实现利用高压气体带动的气动马达来为润滑系统提供动力，进行起动预润滑，将会减少各摩擦副之间的磨损，有效的提高发动机及其零部件的寿命。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种具有预润滑功能的发动机齿轮泵结构及其控制方法，其包括一号泵体、传动齿轮、一号半圆键、锁紧螺母、主齿轮轴、一号螺栓、分隔板、泵盖、气动马达外壳、叶片、转子、二号半圆键、副齿轮轴、二号螺栓、二号泵体、出油口、进油口、螺栓孔、一号螺纹孔、二号螺纹孔、弹簧、金属球、进气口、排气口、主供油路、副供油路、高压气罐、ECU、电磁阀；

传动齿轮由一号半圆键和锁紧螺母与主齿轮轴固定，一号泵体的外侧有一圆柱凸台；

主齿轮轴及其啮合齿轮放置在一号泵体和分隔板之间，副齿轮轴及其啮合齿轮放置在分隔板和泵盖之间，形成主供油路和副供油路；即主供油路是由发动机带动主齿轮轴及其啮合齿轮进行泵油，副供油路由气动马达带动副齿轮轴及其啮合齿轮进行泵油；

在副供油路的出油口处增置一单向阀结构，该单向阀由弹簧和金属球组成，防止主供油路的机油回流至副供油路；

气动马达由气动马达外壳、叶片、转子、二号半圆键、副齿轮轴、进气口、排气口构成，转子由二号半圆键与副齿轮轴固定，叶片均匀分布在气动马达转子内的凹槽中，离心力使得气动马达叶片紧密的抵在气动马达外壳的内壁；

三个二号螺栓由二号螺纹孔将气动马达固定于机油泵一号泵体，三个一号螺栓由一号螺纹孔将机油泵固定为一体，四个螺栓通过螺栓孔将机油泵固定于发动机机体；

高压气罐内的高压气体通过管道流经电磁阀和气动马达进气口之后，从排气口排出。

作为本发明所述的一种具有预润滑功能的发动机齿轮泵结构及其控制方法的一种优选方案，其中：三个二号螺栓通过二号螺纹孔将气动马达外壳、泵盖、二号泵体、一号泵体固定为一体，且二号螺纹孔仅在一号泵体上有螺纹；由三个一号螺栓通过一号螺纹孔将泵盖、二号泵体、一号泵体固定为一体，且一号螺纹孔仅在一号泵体上有螺纹；四个螺栓通过螺栓孔将固定为一体的机油泵固定到发动机机体。

作为本发明所述的一种具有预润滑功能的发动机齿轮泵结构及其控制方法的一种优选方案，其中：主供油路和副供油路的油路关系为并联，即具有相同的出油口、进油口。

作为本发明所述的一种具有预润滑功能的发动机齿轮泵结构及其控制方法的一种优选方案，其中：单向阀内腔的直径与金属球的直径之差为出油口直径，保证单向阀打开时，压力机油的流通宽度不变，减小机油的压力波动。

作为本发明所述的一种具有预润滑功能的发动机齿轮泵结构及其控制方法的一种优选方案，其中：步骤如下：

当车辆准备启动时，驾驶员将车辆钥匙处于ON，ECU控制电磁阀打开，气动马达带动机油泵高速旋转，将油底壳中的机油经过副供油路泵入发动机油道之中，进行发动机起动预润滑；十五秒钟之后，电磁阀自动关闭，气动马达逐渐停止工作，预润滑过程结束，油道内和摩擦副之间的压力机油可以满足发动机起动的需要；当驾驶员将钥匙旋转至START时，发动机由起动电机起动，主齿轮轴及其啮合齿轮由发动机带动运转，机油经过主供油路通过出油口进入发动机油道之中，内置的单向阀可以防止机油回流至未工作的副供油路，进而机油泵继续为润滑系统提供润滑压力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用的动力源为气动马达，气动马达是气压传动中将压缩气体的压力转换为机械能并产生旋转运动的气动执行元件。相对于电动机，气动马达的能量来源是储存在高压气罐中的压缩空气，启动扭矩较大，可以带载启动，工作稳定安全；利用高压气体带动的气动马达来为润滑系统提供动力，进行起动预润滑，将会减少各摩擦副之间的磨损，有效的提高发动机及其零部件的寿命，将单向阀置于机油泵泵体之中，与泵盖及其配流面良好的结合，结构紧凑，体积较小，可提高空间利用率，便于在车辆上安装布置，使用ECU所控制的电磁阀，响应迅速，精准度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明所述的一种具有预润滑功能的发动机齿轮泵纵剖面图；

图2为图1所示机油泵泵体处A-A剖面的结构示意图；

图3为图1所示机油泵分隔板处B-B剖面的结构示意图；

图4为图1所示机油泵泵体处C-C剖面的结构示意图；

图5为图1所示机油泵气动马达D-D剖面的结构示意图；

图6为图1所示机油泵主、副供油路和进、出油口的E-E横剖面的结构示意图；

图7为高压气罐、电磁阀、ECU、气动马达及其进气口的电气连接示意图。

图中；一号泵体1、传动齿轮2、一号半圆键3、锁紧螺母4、主齿轮轴5、一号螺栓6、分隔板7、泵盖8、气动马达外壳9、叶片10、转子11、二号半圆键12、副齿轮轴13、二号螺栓14、二号泵体15、出油口16、进油口17、螺栓孔18、一号螺纹孔19、二号螺纹孔20、弹簧21、金属球22、进气口23、排气口24、主供油路25、副供油路26、高压气罐27、ECU28、电磁阀29。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供如下技术方案：一种具有预润滑功能的发动机齿轮泵结构及其控制方法，包括一号泵体1、传动齿轮2、一号半圆键3、锁紧螺母4、主齿轮轴5、一号螺栓6、分隔板7、泵盖8、气动马达外壳9、叶片10、转子11、二号半圆键12、副齿轮轴13、二号螺栓14、二号泵体15、出油口16、进油口17、螺栓孔18、一号螺纹孔19、二号螺纹孔20、弹簧21、金属球22、进气口23、排气口24、主供油路25、副供油路26、高压气罐27、ECU28、电磁阀29；

传动齿轮2由一号半圆键3和锁紧螺母4与主齿轮轴5固定，一号泵体1的外侧有一圆柱凸台；

主齿轮轴5及其啮合齿轮放置在一号泵体1和分隔板7之间，副齿轮轴13及其啮合齿轮放置在分隔板7和泵盖8之间，形成主供油路25和副供油路26；即主供油路25是由发动机带动主齿轮轴5及其啮合齿轮进行泵油，副供油路26由气动马达带动副齿轮轴13及其啮合齿轮进行泵油；

在副供油路26的出油口处增置一单向阀结构，该单向阀由弹簧21和金属球22组成，防止主供油路25的机油回流至副供油路26；

气动马达由气动马达外壳9、叶片10、转子11、二号半圆键12、副齿轮轴13、进气口23、排气口24构成，转子11由二号半圆键12与副齿轮轴13固定，叶片10均匀分布在气动马达转子11内的凹槽中，离心力使得气动马达叶片10紧密的抵在气动马达外壳9的内壁；

三个二号螺栓14由二号螺纹孔20将气动马达固定于机油泵一号泵体1，三个一号螺栓6由一号螺纹孔19将机油泵固定为一体，四个螺栓通过螺栓孔18将机油泵固定于发动机机体；

高压气罐27内的高压气体通过管道流经电磁阀29和气动马达进气口23之后，从排气口24排出。

具体的，三个二号螺栓14通过二号螺纹孔20将气动马达外壳9、泵盖8、二号泵体15、一号泵体1固定为一体，且二号螺纹孔20仅在一号泵体1上有螺纹；由三个一号螺栓6通过一号螺纹孔19将泵盖8、二号泵体15、一号泵体1固定为一体，且一号螺纹孔19仅在一号泵体1上有螺纹；四个螺栓通过螺栓孔18将固定为一体的机油泵固定到发动机机体。

具体的，主供油路25和副供油路26的油路关系为并联，即具有相同的出油口16、进油口17。

具体的，单向阀内腔的直径与金属球的直径之差为出油口16直径，保证单向阀打开时，压力机油的流通宽度不变，减小机油的压力波动。

具体的，步骤如下：

当车辆准备启动时，驾驶员将车辆钥匙处于ON，ECU28控制电磁阀29打开，气动马达带动机油泵高速旋转，将油底壳中的机油经过副供油路26泵入发动机油道之中，进行发动机起动预润滑；十五秒钟之后，电磁阀29自动关闭，气动马达逐渐停止工作，预润滑过程结束，油道内和摩擦副之间的压力机油可以满足发动机起动的需要；当驾驶员将钥匙旋转至START时，发动机由起动电机起动，主齿轮轴5及其啮合齿轮由发动机带动运转，机油经过主供油路25通过出油口16进入发动机油道之中，内置的单向阀可以防止机油回流至未工作的副供油路26，进而机油泵继续为润滑系统提供润滑压力。

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。