国内大众CC2.0LTSI发动机第一次采用电控可调式机油泵,如图6-27所示。开发这款自调式机油泵的首要目的是提高运行效率,进一步改善燃油经济性。相比其他的自调节机油泵,这个泵设计的特点是控制更加精确,运行更有效率。传统的机油泵,发动机转速增加,机油压力增加,靠机油泵内部的限压阀限制压力,但是此时,机油泵仍然运行在最大输出量下,需要消耗发动机的动力,而且输入的能量都转化为热能,加速了机油老化。自动调节机油泵的结构如图6-28所示,机油泵泵油如图6-29所示,自调式机油泵油路如图6-30。
新调节方式的理念:采用两个不同的压力,低压(相对)约为1.8bar,当发动机转速达到约3500r/min时就切换到高压,这时压力(相对)约为3.3bar。压力调节是通过调节泵齿轮的供油量来实现的,这样即可按机油冷却器和机油滤清器下游所需要的机油压力来精确地供给机油。机油循环是通过移动单元的轴向移动(就是两个泵齿轮的相对移动)来实现的:如果两个泵齿轮正对着,那么这时的供油能力是最大的;如果泵的从动齿轮在轴向产生最大移动,那么这时的供油能力是最小的(输送的只是齿间挤出的机油);也就是说,齿轮的位移越大,供油能力越低。这个位移过程是通过将过滤完的机油的压力引到移动单元的前部活塞面上实现的。移动单元的前部活塞面上还作用有压力弹簧力,移动单元的后部活塞面上一直加载着过滤完的机油的压力,如图6-31所示。电控可调式机油泵工作过程可以分为以下几种情况。
⒈发动机启动时。
如图6-32所示是发动机启动时机油泵的工作状况(该泵开始供油)。发动机机油通过已过滤机油侧的压力通道作用到调节活塞的所有面上以及移动单元的两侧。发动机控制单元激活机油压力调节阀(N428),使可控压力通道处于打开状态,于是机油压力就作用到调节活塞的所有面上,移动单元就保持在这个位置上。该泵以最大供油能力来供油,直至建立起低压(约1.8bar)。如果发动机怠速运行的话,压力可能低于这个值。这个压力值过低会损坏发动机,因此必须对机油压力值进行监控。这个监控工作由机油低压压力开关F378来完成。
2.达到低压时。
如果发动机转速升高,那么机油压力也稍微提高,这就使得调节活塞顶着调节弹簧力发生移动。于是通向前部活塞面的机油通道就被封闭,与此同时通向无压力的回流管(进入油底壳)开口就打开。这时,后部活塞面上的液压力就大于弹簧力,于是移动单元就顶着压力弹簧力发生移动,泵的从动齿轮相对于主动齿轮也就发生了轴向移动,此时泵的容积流量(供油能力)减小,也就是根据发动机的机油消耗情况进行适配。这个容积流量(供油能力)的适配使得机油压力保持在一个相对恒定的水平。机油压力值等于供油量与发动机转速的乘积,由于移动单元的压缩弹簧弹性系数一定,因而机油压力值可以保持在相对恒定值,那么供油量和发动机转速的关系就是反比的关系。如图6-33所示,当转速较低时,供油量较大,当转速提高导致机油压力提高时,会使得移动单元向箭头方向移动,供油量减小这样就限制了机油压力的进一步上升,那么机油压力就维持在一个相对恒定的水平上,这是一个动态的平衡过程。
3.切换到高压前的状态。
如图6-34所示,随着发动机转速不断上升,机油压力随之升高。在马上就要切换到高压前的状态(压力值为1.8bar左右),此时移动单元完全伸出,机油压力就被限制在1.8bar左右。
4.切换到高压的状态。
如图6-35所示,在转速超过约3500/min时就切换到高压状态。为此机油压调节阀(N428)被断电,这就使得可控压力通道被关闭,与此同时也关闭了通向油底壳内的无压力腔的开口,由于现在调节活塞的一个作用面不再作用有机油压力,调节弹簧的力就占上风调节活塞继续向左移动,以至于通向移动单元前部活塞面的机油通道就被打开。这时作用在前部活塞面的机油压力和压力弹簧就再次将移动单元向回推,直到该泵的两个齿轮又几乎完全正面相对,这时泵以最大供油能力在供油。移动单元保持在这个位置上,直至机油压力达到3.3bar。
5.达到高压的状态。
如图6-36所示,机油压力调节阀(N428)处于断电状态,调节活塞与调节弹簧之间力的关系由机油高压来保持着(有效的活塞面积减小)。如果发动机转速继续升高,那么移动单元又开始移动(就像低压状态时那样)。切换到高压由机油压力开关F22(在机油滤清器模块上)记录下来。可控机油通道在高压时仍由机油压力调节阀(N428)保持关闭状态直至机油压力达到约3.3bar。机油压力和调节弹簧力平衡后,高压保持在相对恒定的水平。
通过几种发动机机油压力供给和需求的比较,可见自调节的机油泵更能满足要求。这样做的目的是,当不需要较高的机油压力时,将机油压力控制在较低的范围内,这样做的目的有两个。
(1)改善排放一方面,机油压力高,发动机相应负荷大,燃油消耗也会大:另一方面,以前的设计较高的机油压力,相应也会有较多的机油参与燃烧,也就是机油消耗大,排放也会变差。
(2)降低了机油消耗量在不需要高的机油压力的时候通过电磁阀控制降低油压,进而也会降低机油消耗量。
