CN109790790A - 内燃机的活塞温度状态监视系统及内燃机的活塞温度监视方法 - Google Patents

内燃机的活塞温度状态监视系统及内燃机的活塞温度监视方法 Download PDF

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Abstract

提供一种能够对活塞温度的履历适当地进行管理的内燃机的活塞温度状态监视系统及内燃机的活塞温度监视方法。计数输出系统(M13)在对活塞温度抑制控制的次数进行计数时，在最大限制温度(Tmax)与活塞温度(Tp)的差即温度差(△T)、和最大限制温度(Tmax)与控制开始温度(Tc)的差即余量幅度(△Tm)之比(μ)为被预先设定或算出的计数阈值(μc)以下的情况下，输出计数信号(Cs)。

Description

内燃机的活塞温度状态监视系统及内燃机的活塞温度监视 方法
技术领域
本公开涉及能够适当地掌握内燃机的活塞成为了高温时的频度的内燃机的活塞温度状态监视系统及内燃机的活塞温度监视方法。
背景技术
在车辆所具备的柴油引擎等内燃机中，通过使燃料燃烧来使活塞往复运动，从而得到旋转力。由于该活塞被反复曝露在高温的燃烧气体中，所以较大的热负荷反复地施加到活塞上。因此，需要注意会对活塞的耐久性造成较大的影响的活塞的过剩升温，为了使活塞的温度不过度上升而使燃料喷射时期进行变化。
例如，提出了一种内燃机的控制系统：尽管为缸内直接喷射火花点火式内燃机，但在活塞温度为温度阈值以下的情况下，将喷射器的燃料喷射时期设定为进气下止点附近，在活塞温度比温度阈值高时，将喷射器的燃料喷射时期设定为进气上止点附近(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-103106号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，因活塞在内燃机的运转中被反复曝露在高温中，所以在对活塞的耐久性的降低进行推定的情况下，不仅要求避免活塞温度的过剩升温，还要求对活塞温度的履历进行适当地管理，该活塞温度的履历为活塞何种程度成为了受到热损伤那样的高温状态。
本公开提供一种内燃机的活塞温度状态监视系统及内燃机的活塞温度监视方法，能够对活塞温度的履历进行适当地管理，该活塞温度的履历为在内燃机的运转中活塞何种程度地成为了受到热损伤那样的高温状态。
用于解决课题的手段
本公开的内燃机的活塞温度状态监视系统对内燃机的活塞成为了预先设定或算出的监视用设定温度以上的频度进行监视，被构成为：包括活塞温度算出系统、活塞温度抑制控制系统、以及计数输出系统；上述活塞温度算出系统对活塞温度进行计测或推定；上述活塞温度抑制控制系统输入上述活塞温度，并基于预先设定了该活塞温度的最大限制温度、和为比该最大限制温度低的值并且被预先设定或时时刻刻算出的控制开始温度，来进行在上述活塞温度为上述控制开始温度以上时控制向气缸内的燃料喷射以抑制活塞温度的上升的活塞温度抑制控制；上述计数输出系统在对上述活塞温度抑制控制的次数进行计数时，在上述最大限制温度与上述活塞温度的差即温度差、和上述最大限制温度与上述控制开始温度的差即余量幅度之比为被预先设定或算出的计数阈值比以下的情况下，输出计数信号。
另外，本公开的内燃机的活塞温度状态监视方法对内燃机的活塞成为了预先设定或算出的监视用设定温度以上的频度进行监视，是如下方法：在活塞温度算出系统中对活塞温度进行计测或推定；在活塞温度抑制控制系统中，输入上述活塞温度，并基于预先设定了该活塞温度的最大限制温度、和为比该最大限制温度低的值并且被预先设定或时时刻刻算出的控制开始温度，来进行在上述活塞温度为上述控制开始温度以上时控制向气缸内的燃料喷射以抑制活塞温度的上升的活塞温度抑制控制，在计数输出系统中，在对上述活塞温度抑制控制的次数进行计数时，在上述最大限制温度与上述活塞温度的差即温度差、和上述最大限制温度与上述控制开始温度的差即余量幅度之比为被预先设定或算出的计数阈值比以下的情况下，输出计数信号。
发明效果
根据本公开的活塞温度状态监视系统及内燃机的活塞温度监视方法，能够对活塞温度的履历进行适当地管理，该活塞温度的履历为在内燃机的运转中活塞何种程度地成为了受到热损伤那样的高温状态。
附图说明
图1是表示内燃机的活塞温度状态监视系统的构成的图。
图2是表示内燃机的活塞温度状态监视系统中的运算的图。
图3是表示内燃机的活塞温度状态监视方法的控制流程的一个示例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式的内燃机的活塞温度状态监视系统及内燃机的活塞温度监视方法进行说明。
本公开的内燃机的活塞温度状态监视系统为对内燃机的活塞成为了预先设定或算出了的监视用设定温度以上的频度进行监视的系统，如图1及图2所示，内燃机的活塞温度状态监视系统M10被构成为包括：活塞温度算出系统M11、活塞温度抑制控制系统M12、以及计数输出系统M13。
而且，该活塞温度算出系统M11为对活塞温度Tp进行计测或推定的系统。该活塞温度Tp可以是对活塞的温度进行直接计测，也可以是参照预先设定了的设定图表数据并基于引擎转速或燃料喷射量进行推定，也可以是基于其他的实验统计模型进行推定。在此利用公知的技术求出活塞温度Tp即可。
另外，如图2所示，活塞温度抑制控制系统M12输入被活塞温度算出系统M11算出了的活塞温度Tp，并基于预先设定了该活塞温度Tp的最大限制温度Tmax、和为比该最大限制温度Tmax更低的值且为预先设定的或者时时刻刻算出的控制开始温度Tc，进行活塞温度抑制控制，在该活塞温度抑制控制中，在活塞温度Tp为控制开始温度Tc以上时，控制向气缸内的燃料喷射、特别是燃料喷射时期来抑制活塞温度Tp的上升。
该最大限制温度Tmax为根据实验等预先设定的值。另外，控制开始温度Tc可以采用根据实验等预先设定的值，也可以采用仅比最大限制温度Tmax低预先设定了的预定温度△Ts的温度，或者也可以采用根据引擎转速或燃料喷射量等时时刻刻算出的值。即，也可以采用受到引擎转速或燃料喷射量的影响的值。例如，也可以针对表示引擎的运转状态的引擎转速或燃料喷射量，参照预先根据实验等设定的设定图表数据等算出。
而且，活塞温度抑制控制利用活塞温度抑制控制系统M12主要对燃料喷射时期进行控制。即，随着活塞成为高温，因气缸内的燃烧反应而产生的热量会使活塞过剩升温，存在活塞的耐久性的劣化量变大的可能。因此，在活塞温度Tp为高温的情况下，通过使燃料的喷射开始时期控制值Sc比通常的标准喷射开始时期Sn延迟，使气缸内的燃烧状态变化而使气缸内的燃烧温度降低，从而抑制活塞的过剩升温。
说明该活塞温度抑制控制的一个示例，例如在活塞温度Tp为控制开始温度Tc以下的情况下，将喷射开始时期控制值Sc设定为标准喷射开始时期Sn，在活塞温度Tp为最大限制温度Tmax以上的情况下，将喷射开始时期控制值Sc设定为最大延迟喷射开始时期Smax。另外，在活塞温度Tp为比控制开始温度Tc大、并且小于最大限制温度Tmax的情况下，将喷射开始时期控制值Sc设定为在最大延迟喷射开始时期Smax与标准喷射开始时期Sn之间进行线性近似而得到的喷射开始时期Sk。此外，关于该活塞温度抑制控制，能够应用公知的技术对活塞温度Tp的过剩升温进行抑制即可。
而且，作为本公开的中心的计数输出系统被构成为：在对活塞温度抑制控制的执行次数进行计数时，在最大限制温度Tmax与活塞温度Tp的差即温度差△T(＝Tmax-Tp)、和最大限制温度Tmax与控制开始温度Tc的差即余量幅度△Tm(＝Tamax-Tc)之比(μ＝△T/△Tm)为被预先设定或算出的计数阈值比μc以下的情况下，输出计数信号Cs。
即，在活塞温度Tp为控制开始温度Tc以下时，“μ≥1”，在活塞温度Tp比控制开始温度Tc大且小于最大限制温度Tmax时，“1>μ>0”，在活塞温度Tp为最大限制温度Tmax以上时，“0≥μ”。
该计数阈值比μc被设定为比0.0大且比1.0小的值，例如在0.3以上0.7以下，优选被设定为在0.4以上0.6以下的范围内的值，优选根据实验等而设定为能够在活塞温度抑制控制被可靠地进行的时机将计数信号Cs发送的最适合的值。
在将该计数阈值比μc设为“1”的情况下，为在开始活塞温度抑制控制的时机时的计数，会导致活塞温度Tp因活塞温度抑制控制的效果而立刻成为比控制开始温度Tc小那样的、在损伤较少时也输出计数信号Cs的情况。
另外，在将该计数阈值比μc设定为“0”的情况下，为在活塞温度Tp达到最大限制温度Tmax的时机时的计数，即使开始进行活塞温度抑制控制，活塞温度Tp因活塞温度抑制控制的效果而比最大限制温度Tmax小，在活塞温度Tp未达到最大限制温度Tmax以上时不输出计数信号Cs，会导致在损伤较大时也不输出计数信号Cs。
与此不同，通过使用适当的计数阈值比μc，例如“μc＝0.5”，成为在执行活塞温度抑制控制中的计数，由于仅在活塞温度Tp达到较大的温度范围并受到损伤的情况下输出计数信号Cs，所以能够适当地发送活塞受到损伤那样的高温状态的频度。
另外，计数输出系统M13被构成为：在输出计数信号Cs时，在输出了计数信号Cs后，即使比μ的值为计数阈值比μc以下，也直到经过被预先设定了的或被算出的计数待机期间to为止，不输出下个计数信号Cs。该计数待机期间to预先根据实验等设定为固定值。例如，被设定为200秒以上且400秒以下，优选被设定为250秒以上且350秒以下左右。但是，也可以使该计数待机期间to根据引擎转速和燃料喷射量而变化。例如，因为在引擎的运转状态为高负荷时活塞的温度容易升高，所以将计数待机期间to设为较短，另外，因为在引擎的运转状态为低负荷时活塞温度难以升高，所以将计数待机期间to设为较长。
在这种情况下，由于活塞温度抑制控制的控制期间根据引擎运转状态而不同，所以通过基于表示引擎运转状态的引擎转速和燃料喷射量来设定该计数待机期间to，从而能够设为更适当的计数待机期间to。
根据该构成，在发送过一次计数信号Cs后，在计数待机期间to的期间不发送计数信号Cs，连续几次都不发送信号。由此，能够将进行了活塞温度抑制控制的通知即计数信号Cs以更适当地频度发送。即，因为若连续输出计数信号Cs则会不清楚损伤，所以将其离散来看，将活塞温度抑制控制的出入作为1次计数。
进一步，优选计数输出系统M13在输出计数信号Cs时，将引擎转速和燃料喷射量，更进一步，将搭载了内燃机的车辆行驶时的环境数据(大气温度、车速、冷却水温度等)追加到计数信号Cs中而输出。由此，设计人员或技术人员能够更详细地掌握在何种状况下在内燃机的运转中活塞成为受到热损伤那样的高温状态并进行活塞温度抑制控制，能够以该信息为基础对市场上的内燃机的活塞相关的不良状况或故障的原因进行调查。
作为该计数信号Cs的接受者，可以考虑监视车辆内部的整体的系统，即对来自引擎控制单元(ECU)等控制器的信息进行数据存储的信息处理系统或综合数据存储系统，进一步，也可以考虑向车辆外部的信息数据中心进行通报。
下面，说明本公开的实施方式的内燃机的活塞温度状态监视方法。该内燃机的活塞温度状态监视方法为对内燃机的活塞成为了预先设定或算出了的监视用设定温度以上的频度进行监视的内燃机的活塞温度监视方法。
该内燃机的活塞温度状态监视方法以图3所示的控制流程进行。该图3的控制流程表示为如下控制流程：若内燃机开始运转，则从上级的控制流程调用并被实施，若内燃机停止运转，则通过中断来使控制中断并返回上级的控制流程，与上级的控制流程一同结束。
若该图3的控制流程开始，则在步骤S11中，输入最大限制温度Tmax等，与此同时，将计数后经过时间t复位归零。该计数后经过时间t在该控制流程的控制的期间被继续计数，并在步骤S34中被复位而被继续计数。在下个步骤S12中，输入表示引擎运转状态的引擎转速和燃料喷射量。在下个步骤S13中，算出活塞温度Tp、控制开始温度Tc、以及计数待机期间to。
在下个步骤S14中，对温度Tp是否为控制开始温度Tc以上进行判定。通过该步骤S14的判定，在活塞温度Tp不为控制开始温度以上的情况下向“否”前进，返回步骤S12。另外，通过该步骤S14的判定，在活塞温度Tp为控制开始温度Tc以上的情况下向“是”前进，走到步骤S21和步骤S31。在该步骤S21中，进行活塞温度抑制控制，若活塞温度抑制控制结束了，则返回步骤S12。
而步骤S31在步骤S14处分支，与步骤S21并行，算出最大限制温度Tmax与活塞温度Tp的差即温度差△T、和最大限制温度Tmax与控制开始温度Tc的差即余量幅度△Tm之比μ。
在下个步骤S32中，对该比μ是否为计数阈值比μc以下进行判定。通过该步骤S32的判定，在比μ不为计数阈值比μc以下的情况下向“否”前进，回到步骤S12。通过该步骤S32的判定，在比μ为计数阈值比μc以下的情况下向“是”前进，走到步骤S33。
在该步骤S33中，对计数后经过时间t是否为计数待机时间to以上进行判定。通过该步骤S33的判定，在计数后经过时间t不为计数待机时间to以上的情况下向“否”前进，回到步骤S12。通过该步骤S33的判定，在计数后经过时间t为计数待机时间to以上的情况下向“是”前进，走到步骤S34。在该步骤S34中，输出计数信号Cs。与此同时，将计数后经过时间t复位归零。之后，返回步骤S12。由此，在比μ比计数阈值比μc大的情况、以及虽然比μ为计数阈值比μc以下却从上次的计数信号Cs的输出起未经过计数待机时间to的情况下，不进行计数信号Cs的输出。
由此，从步骤S12开始一边选择各线路一边被反复实施，根据需要，进行活塞的温度抑制控制或输出计数信号。之后，若内燃机停止运转，则通过中断而使控制中断并返回上级的控制流程，与上级的控制流程一同结束。
由此，能够实施以下的方法。即，在该内燃机的活塞温度状态监视方法中，用活塞温度算出系统M11对活塞温度Tp进行计测或推定。接下来，在活塞温度抑制控制系统M12中，输入活塞温度Tp，并基于预先设定了该活塞温度Tp的最大限制温度Tmax、和为比最大限制温度Tmax低的值并且被预先设定或被时时刻刻算出的控制开始温度Tc，来进行在活塞温度Tp为控制开始温度Tc以上时控制向气缸内的燃料喷射以抑制温度的上升的温度抑制控制。另外，在计数输出系统M13中，在对活塞温度抑制控制的次数进行计数时，在最大限制温度Tmax与活塞温度Tp的差即温度差△T、和最大限制温度Tmax与控制开始温度Tc的差即余量幅度△Tm之比μ为被预先设定或算出的计数阈值比μc以下的情况下，输出计数信号Cs。
因此，根据上述实施方式的活塞温度状态监视系统及内燃机的活塞温度监视方法，能够在受到损伤那样的高温状态下适当地发送计数信号Cs，能够对活塞温度的履历进行适当地管理，该活塞温度的履历为在内燃机的运转中活塞何种程度地成为了受到热损伤那样的高温状态。
另外，设计人员或技术人员能够掌握在何种情况下进行活塞温度抑制控制，能够基于该信息对市场上的活塞相关的不良情况或故障的原因进行调查。
本申请基于2016年9月21日申请的日本专利申请(特愿2016-184530)，并将其内容作为参照援引于此。
工业可利用性
根据本公开能够对活塞温度的履历进行适当地管理，该活塞温度的履历为在内燃机的运转中活塞何种程度地成为了受到热损伤那样的高温状态。
附图标记说明
Cs 计数信号
M10 内燃机的活塞温度状态监视系统
M11 活塞温度算出系统
M12 活塞温度抑制控制系统
M13 计数输出系统
Tc 控制开始温度
Tp 活塞温度
Tmax 最大限制温度
t 计数信号输出后的经过时间
to 计数待机时间
μ 比
μc 计数阈值比
△T 温度差
△Tm 余量幅度

Claims (5)

1.一种活塞温度状态监视系统，其对内燃机的活塞成为了预先设定或算出的监视用设定温度以上的频度进行监视，
包括活塞温度算出系统、活塞温度抑制控制系统、以及计数输出系统；
上述活塞温度算出系统对活塞温度进行计测或推定；
上述活塞温度抑制控制系统输入上述活塞温度，并基于预先设定了该活塞温度的最大限制温度、和为比该最大限制温度低的值并且被预先设定或时时刻刻算出的控制开始温度，来进行在上述活塞温度为上述控制开始温度以上时控制向气缸内的燃料喷射以抑制活塞温度的上升的活塞温度抑制控制；
上述计数输出系统在对上述活塞温度抑制控制的次数进行计数时，在上述最大限制温度与上述活塞温度的差即温度差、和上述最大限制温度与上述控制开始温度的差即余量幅度之比为被预先设定或算出的计数阈值比以下的情况下，输出计数信号。
2.如权利要求1所述的活塞温度状态监视系统，其中
上述计数输出系统在输出计数信号时，在输出了计数信号后，直到经过被预先设定的或被算出的计数待机期间为止，不输出下个计数信号。
3.如权利要求2所述的活塞温度状态监视系统，其中
上述计数输出系统基于引擎转速和燃料喷射量来设定上述计数待机期间。
4.如权利要求1～3的任何1项所述的活塞温度状态监视系统，其中
上述计数输出系统在输出计数信号时，将引擎转速和燃料喷射量追加到计数的时间序列中而输出。
5.一种活塞温度状态监视方法，其对内燃机的活塞成为了预先设定或算出的监视用设定温度以上的频度进行监视，
在活塞温度算出系统中对活塞温度进行计测或推定；
在活塞温度抑制控制系统中，输入上述活塞温度，并基于预先设定了该活塞温度的最大限制温度、和为比该最大限制温度低的值并且被预先设定或时时刻刻算出的控制开始温度，来进行在上述活塞温度为上述控制开始温度以上时控制向气缸内的燃料喷射以抑制活塞温度的上升的活塞温度抑制控制，
在计数输出系统中，在对上述活塞温度抑制控制的次数进行计数时，在上述最大限制温度与上述活塞温度的差即温度差、和上述最大限制温度与上述控制开始温度的差即余量幅度之比为被预先设定或算出的计数阈值比以下的情况下，输出计数信号。
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