CN103790688B - 一种发动机及其冷却喷嘴的控制方法、控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机冷却喷嘴的控制方法，包括如下步骤：将发动机的转速划分为至少两个预设转速范围，将发动机的功率划分为至少两个预设功率范围，所述发动机处于不同预设转速范围、预设功率范围时的稳定热效率不同；获取所述发动机的当前转速和当前功率；判断所述当前转速对应的预设转速范围，判断所述当前功率对应的预设功率范围，并获取所述发动机在所述对应的预设转速范围、所述对应的预设功率范围内发出稳定热效率时的需求冷却机油量；输出所述需求冷却机油量。该方法实现了冷却机油量的按需分配，避免发动机怠速低负荷时输出冷却机油量大等现象，保证了发动机的热效率。本发明还公开一种发动机冷却喷嘴的控制系统、应用该系统的发动机。

Description

一种发动机及其冷却喷嘴的控制方法、控制系统

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种发动机及其冷却喷嘴的控制方法、控制系统。

背景技术

冷却喷嘴属于发动机的冷却系统，尤其是热负荷较高的发动机上一般都设有冷却喷嘴，它通常固定装配在发动机的油道上，发动机在运转过程中，冷却喷嘴向活塞喷射冷却机油，温度较低的冷却机油通过热交换带走活塞的热量，对活塞进行冷却。

现有技术中，对于发动机冷却喷嘴的控制方法有两种：

第一种，将冷却喷嘴直接安装在副油道上，在发动机的整个运转过程中，冷却喷嘴一直向活塞喷射冷却机油，以对高温的活塞进行冷却。

第二种，在冷却喷嘴与副油道之间设置控制阀，通过调节控制阀的开口大小控制冷却喷嘴的喷油量。控制过程中，首先检测发动机主油道的机油压力，该压力越大，表示发动机产生的热量越多，则调节控制阀的开口较大，使冷却喷嘴的喷油量较大；主油道的机油压力越小，表示发动机产生的热量越少，则调节控制阀的开口较小，使冷却喷嘴的喷油量较小。

然而，由于活塞在不同工况下所承受的热负荷不同，在较高负荷工况下发动机的功率较大，活塞表面温度较高，此时需要较多的机油进行冷却；在较低负荷工况下发动机的功率较小，活塞表面温度相对较低，此时只需较少的机油进行冷却；在冷态低速低负荷时，为了更高的热效率，此时需要冷却喷嘴很少量的喷油或者不喷油。

显然，上述两种方法都没有考虑到发动机热负荷的工况因素，不能根据活塞承受的实际热负荷喷出实际需要的油量，尤其在冷态低速低负荷时喷油较多，影响了发动机的热效率。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，进一步优化现有技术中的冷却喷嘴的控制方法，以使冷却喷嘴喷出活塞实际所需的冷却机油量，保证活塞的热效率。

发明内容

本发明的目的为提供一种发动机冷却喷嘴的控制方法，该方法能够根据发动机的当前转速和当前功率输出所需的冷却机油量，避免发动机在怠速时喷油，从而保证活塞的热效率。在此基础上，本发明还提供对应的控制系统，以及应用该系统的发动机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种发动机冷却喷嘴的控制方法，包括如下步骤：

将发动机的转速划分为至少两个预设转速范围，将发动机的功率划分为至少两个预设功率范围，所述发动机处于不同预设转速范围、预设功率范围时的稳定热效率不同；

获取所述发动机的当前转速和当前功率；

判断所述当前转速对应的预设转速范围，判断所述当前功率对应的预设功率范围，并获取所述发动机在所述对应的预设转速范围、所述对应的预设功率范围内发出稳定热效率时的需求冷却机油量；

输出所述需求冷却机油量。

采用上述方法，以发动机处于稳定热效率为出发点，根据获取的发动机转速和发动机功率判断出当前状态对应的预设速度范围、预设功率范围，再根据该预设速度范围、预设功率范围对应的稳定热效率获取发动机当前的需求冷却机油量、最后输出该冷却机油量。由此可见，上述控制方法实现了冷却机油量的按需分配，避免了发动机怠速低负荷时需求冷却机油量小、实际输出冷却机油量大等现象的发生，保证了发动机的热效率和工作稳定性。

优选地，在获取所述当前转速和所述当前功率之前，先

检测所述发动机的主油道的当前机油温度；

判断所述当前机油温度是否高于预设温度，若是，再获取所述当前转速和所述当前功率；若否，冷却喷嘴不喷油。

优选地，所述预设转速范围的数目为三个，其中第一预设转速范围包括怠速到正常扭矩转速的下限值，第二预设转速范围包括正常扭矩转速的下限值到正常扭矩转速的上限值，第三预设转速范围包括正常扭矩转速的上限值到最高空车转速。

优选地，所述预设功率范围的数目为三个，其中第一预设功率范围包括0～额定功率的10%，第二预设功率范围包括额定功率的10%～50%，第三预设功率范围包括额定功率的50%～100%。

优选地，所述冷却喷嘴与所述发动机的副油道之间设有电磁阀，所述控制方法通过改变电磁阀的开口大小调整冷却喷嘴的喷油量。

本发明还提供一种发动机冷却喷嘴的控制系统，包括：

检测装置，用于获取发动机的当前转速和当前功率；

控制器，与所述检测装置连接，用于将发动机的转速划分为至少两个预设转速范围，将发动机的功率划分为至少两个预设功率范围；并判断所述当前转速对应的预设转速范围，判断所述当前功率对应的预设功率范围，并获取所述发动机在所述对应的预设转速范围、所述对应的预设功率范围内发出稳定热效率时的需求冷却机油量；

执行装置，与所述控制器连接，用于将所述需求冷却油量输出至所述冷却喷嘴。

优选地，所述检测装置还用于检测所述发动机的主油道的当前机油温度；

所述控制器还用于判断所述当前机油温度是否高于预设温度，若是，发出检测所述发动机的当前转速和当前功率的第一控制信号；若否，发出所述冷却喷嘴不喷油的第二控制信号。

优选地，所述检测装置包括用于检测所述当前转速的速度传感器，用于获取所述当前功率的油门开度传感器，以及用于检测所述当前机油温度的温度传感器。

优选地，所述执行装置为电磁阀，所述电磁阀设于所述冷却喷嘴与所述发动机的副油道之间，所述电磁阀的电流大小与其阀口开度大小呈正比。

本发明还提供一种发动机，包括冷却喷嘴和与所述冷却喷嘴连接的控制系统；所述控制系统采用如上所述的结构。

由于上述控制方法具有如上所述的技术效果，因此，与该方法对应的控制系统、包括该系统的发动机也应当具有相应的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明所提供发动机冷却喷嘴的控制方法的一种具体实施方式的流程框图；

图2为本发明所提供控制方法的另一种具体实施方式的流程框图；

图3为本发明所提供发动机冷却喷嘴的控制系统的一种具体实施方式的结构示意图。

其中，图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

检测装置11；控制器12；执行装置13。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种发动机冷却喷嘴的控制方法，该方法可以根据当前速度和功率输出发动机处于稳定热效率时的需求冷却机油量，避免冷却机油量过多或过少导致的发动机热效率较差的现象，保证发动机的工作稳定性。此外，本发明的另一核心为提供一种冷却喷嘴的控制系统、包括该系统的发动机。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供发动机冷却喷嘴的控制方法的一种具体实施方式的流程框图。

在一种具体实施方式中，如图1所示，本发明提供一种发动机冷却喷嘴的控制方法，主要用于控制冷却喷嘴的喷油量，该方法主要包括以下步骤：

S11：将发动机的转速划分为至少两个预设转速范围，将发动机的功率划分为至少两个预设功率范围；

对于发动机来说，发动机在每个具体的转速范围、功率范围内都对应有不同的稳定热效率。

S12：获取发动机的当前转速和当前功率；

具体可以采用速度传感器检测发动机的当前转速，采用油门开度传感器检测油门踏板的油门开度，再根据油门开度计算得出发动机的当前功率。

S13：判断所述当前转速对应的预设转速范围，判断所述当前功率对应的预设功率范围，并获取所述发动机在所述对应的预设转速范围、所述对应的预设功率范围内发出稳定热效率时的需求冷却机油量；

S14：输出所述需求冷却机油量。

采用上述方法，以发动机处于稳定热效率为出发点，根据获取的发动机转速和发动机功率判断出当前状态对应的预设速度范围、预设功率范围，再根据该预设速度范围、预设功率范围对应的稳定热效率获取发动机当前的需求冷却机油量、最后输出该冷却机油量。

由此可见，上述控制方法实现了冷却机油量的按需分配，避免了发动机怠速低负荷时需求冷却机油量小、实际输出冷却机油量大等现象的发生，保证了发动机的热效率和工作稳定性。

还可以进一步设置上述控制方法的其他具体步骤。

在另一种具体实施方式中，如图2所示，该图为本发明所提供控制方法的另一种具体实施方式的流程框图，上述控制方法可以具体包括如下步骤：

S21：将发动机的转速划分为至少两个预设转速范围，将发动机的功率划分为至少两个预设功率范围，发动机在每个具体的转速范围、功率范围内都对应有不同的稳定热效率；

S22：检测所述发动机的主油道的当前机油温度；

S23：判断所述当前机油温度是否高于预设温度，若是，执行步骤S24；若否，执行步骤S27；

S24：获取发动机的当前转速和当前功率；

S25：判断所述当前转速对应的预设转速范围，判断所述当前功率对应的预设功率范围，并获取所述发动机在所述对应的预设转速范围、所述对应的预设功率范围内发出稳定热效率时的需求冷却机油量；

S26：输出所述需求冷却机油量；

S27：所述冷却喷嘴不喷油。

该方法是在上述获取发动机的当前转速和当前功率之前增加了步骤S22和步骤S23，这两个步骤通过检测机油温度、判断该温度是否高于预设温度来确定当前发动机是否需要冷却，如果当前机油温度较高则开始后续步骤，如果当前机油温度较低则无需输出冷却机油。

这是由于发动机通常在刚刚开启或者开启时间非常短或者环境温度较低的情况下，活塞发热没有达到一定程度，即机油温度较低，不需要向活塞喷射冷却机油。由此可见，采用这种方法增加机油温度作为控制因素，更进一步保证发动机冷却喷嘴的控制精度。

进一步的方案中，上述控制方法可以具体将发动机转速分为三个所述预设转速范围，其中第一预设转速范围包括怠速到正常扭矩转速的下限值，第二预设转速范围包括正常扭矩转速的下限值到正常扭矩转速的上限值，第三预设转速范围包括正常扭矩转速的上限值到最高空车转速。

需要说明的是，这里“正常扭矩转速”是一个泛指的概念，通常根据本领域技术人员的以往经验界定该正常扭矩转速的范围，对于不同型号的发动机来说，通常具有不同的正常扭矩转速范围。

采用这种划分方式，将发动机转速划分为三个速度范围，这种划分方式较为细化，使得上述控制方法的精度较高，并且这种划分方式也符合本领域技术对于各阶段速度的经验划分。可以想到，上述预设速度范围并不仅限三个，还可以将发动机转速划分为四个或者更多个预设速度范围，划分的速度范围越多，则控制方法细化的程度越高，对冷却喷嘴的控制精度也越高，当然，其控制过程也相应复杂。

另一具体的方案中，上述控制方法可以将发动机功率分为三个预设功率范围，其中第一预设功率范围包括0～发动机额定功率的10%，第二预设功率范围包括额定功率的10%～额定功率的50%，第三预设功率范围包括额定功率的50%～额定功率的100%。

采用这种划分方式，使得上述控制方法的精度较高，并且符合本领域技术人员的经验划分。可以想到，上述预设功率范围并不仅限三个，还可以将发动机功率划分为四个或者更多个预设功率范围，划分的功率范围越多，则控制方法细化的程度越高，对冷却喷嘴的控制精度也越高。

另一种具体实施方式中，上述冷却喷嘴与所述发动机的副油道之间设有电磁阀，上述控制方法通过改变电磁阀的开口大小调整冷却喷嘴的喷油量。

这样，副油道流向冷却喷嘴的冷却机油量通过改变电磁阀的开口大小来实现，而电磁阀的开口大小与其电流大小有关。因此，上述控制方法可以通过调整输送给电磁阀的电流大小，以改变电磁阀的开口大小，进而调节冷却喷嘴的喷油量。这使得上述控制方法具有操作简单、容易实现的特点。

可以想到，上述控制方法并不仅限于电流控制，还可以在副油道和冷却喷嘴之间设置其他控制阀，采用机械控制、液压控制等方式来调整控制阀的开口大小，进而控制冷却机油量。

请参考图3，图3为本发明所提供发动机冷却喷嘴的控制系统的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，如图3所示，本发明还提供一种发动机冷却喷嘴的控制系统，包括检测装置11、控制器12和执行装置13。检测装置11用于检测发动机的当前转速和当前功率；控制器12与所述检测装置11连接，用于判断所述当前转速对应的预设转速范围，判断所述当前功率对应的预设功率范围，并获取所述发动机在所述对应的预设转速范围、所述对应的预设功率范围内发出稳定热效率时的需求冷却机油量；执行装置13与所述控制器12连接，用于将所述需求冷却油量输出至所述冷却喷嘴。

与上述控制方法的技术效果相似，采用这种控制系统后能够实现冷却机油量的按需分配，避免了发动机怠速时需求冷却机油量小、实际输出冷却机油量大等现象的发生，保证了发动机的热效率和工作稳定性。

另一种具体实施方式中，上述所述检测装置11还用于检测所述发动机的主油道的当前机油温度；所述控制器12还用于判断所述当前机油温度是否高于预设温度，若是，发出检测所述发动机的当前转速和当前功率的第一控制信号；若否，发出所述冷却喷嘴不喷油的第二控制信号。

采用这种结构，控制系统在检测发动机转速和发动机功率之前，先检测机油温度、判断该温度是否高于预设温度来确定当前发动机是否需要冷却，如果当前机油温度较高则开始后续控制过程，如果当前机油温度较低则无需输出冷却机油。这样能够避免在发动机刚刚开启或者开启时间非常短或者环境温度较低的情况下，活塞发热没有达到一定程度时，向活塞喷射冷却机油的现象。由此可见，采用这种结构的控制系统能够增加机油温度作为控制因素，进一步保证发动机冷却喷嘴的控制精度。

具体的方案中，上述检测装置11可以包括用于检测所述当前转速的速度传感器，用于获取所述当前功率的油门开度传感器，以及用于检测所述当前机油温度的温度传感器。

采用三个传感器能够直接获取发动机转速、主油道的机油温度，根据油门开度传感器检测到的油门开度能够间接计算出发动机功率，这种检测装置11具有结构简单、操作方便的特点。当然，上述检测装置还可以采用其他结构。

进一步的方案中，上述冷却喷嘴的控制系统的执行装置13可以具体为电磁阀，所述电磁阀设于所述冷却喷嘴与所述发动机的副油道之间，所述电磁阀的电流大小与其阀口开度大小呈正比。

采用这种结构，副油道流向冷却喷嘴的冷却机油量可以通过改变电磁阀的开口大小来实现，而电磁阀的开口大小与其电流大小有关。因此，上述控制方法可以通过调整电磁阀的电流大小，改变电磁阀的开口大小，进而调节冷却喷嘴的喷油量。这使得上述控制系统具有操作简单、容易实现的特点。

可以想到，上述执行装置13并不仅限于电磁阀，还可以在副油道和冷却喷嘴之间设置其他控制阀，采用机械控制、液压控制等方式来调整控制阀的开口大小，进而控制冷却机油量。

此外，本发明还提供一种发动机，包括冷却喷嘴和与所述冷却喷嘴连接的控制系统，该控制系统采用如上所述的结构。

由于上述冷却喷嘴的控制系统具有如上技术效果，因此，包括该控制系统的发动机也应当具有相应的技术效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种发动机及其冷却喷嘴的控制方法、控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种发动机冷却喷嘴的控制方法，包括如下步骤：

将发动机的转速划分为至少两个预设转速范围，将发动机的功率划分为至少两个预设功率范围，所述发动机处于不同预设转速范围、预设功率范围时的稳定热效率不同；

获取所述发动机的当前转速和当前功率；

判断所述当前转速对应的预设转速范围，判断所述当前功率对应的预设功率范围，并获取所述发动机在所述对应的预设转速范围、所述对应的预设功率范围内发出稳定热效率时的需求冷却机油量；

输出所述需求冷却机油量；

在获取所述当前转速和所述当前功率之前，先

检测所述发动机的主油道的当前机油温度；

判断所述当前机油温度是否高于预设温度，若是，再获取所述当前转速和所述当前功率；若否，冷却喷嘴不喷油。

2.根据权利要求1所述的发动机冷却喷嘴的控制方法，其特征在于，所述预设转速范围的数目为三个，其中第一预设转速范围包括怠速到正常扭矩转速的下限值，第二预设转速范围包括正常扭矩转速的下限值到正常扭矩转速的上限值，第三预设转速范围包括正常扭矩转速的上限值到最高空车转速。

3.根据权利要求2所述的发动机冷却喷嘴的控制方法，其特征在于，所述预设功率范围的数目为三个，其中第一预设功率范围包括0～额定功率的10％，第二预设功率范围包括额定功率的10％～50％，第三预设功率范围包括额定功率的50％～100％。

4.根据权利要求3所述的发动机冷却喷嘴的控制方法，其特征在于，所述冷却喷嘴与所述发动机的副油道之间设有电磁阀，所述控制方法通过改变电磁阀的开口大小调整冷却喷嘴的喷油量。

5.一种发动机冷却喷嘴的控制系统，其特征在于，包括：

检测装置(11)，用于获取发动机的当前转速和当前功率；

控制器(12)，与所述检测装置(11)连接，用于将发动机的转速划分为至少两个预设转速范围，将发动机的功率划分为至少两个预设功率范围；并判断所述当前转速对应的预设转速范围，判断所述当前功率对应的预设功率范围，并获取所述发动机在所述对应的预设转速范围、所述对应的预设功率范围内发出稳定热效率时的需求冷却机油量；

执行装置(13)，与所述控制器(12)连接，用于将所述需求冷却油量输出至所述冷却喷嘴；

所述检测装置(11)还用于检测所述发动机的主油道的当前机油温度；

所述控制器(12)还用于判断所述当前机油温度是否高于预设温度，若是，发出检测所述发动机的当前转速和当前功率的第一控制信号；若否，发出所述冷却喷嘴不喷油的第二控制信号。

6.根据权利要求5所述的发动机冷却喷嘴的控制系统，其特征在于，所述检测装置(11)包括用于检测所述当前转速的速度传感器，用于获取所述当前功率的油门开度传感器，以及用于检测所述当前机油温度的温度传感器。

7.根据权利要求6所述的发动机冷却喷嘴的控制系统，其特征在于，所述执行装置(13)为电磁阀，所述电磁阀设于所述冷却喷嘴与所述发动机的副油道之间，所述电磁阀的电流大小与其阀口开度大小呈正比。

8.一种发动机，包括冷却喷嘴和与所述冷却喷嘴连接的控制系统；其特征在于，所述控制系统采用如权利要求5-7任一项所述的发动机冷却喷嘴的控制系统。