CN109838298B - 一种商用车活塞冷却喷嘴控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种商用车活塞冷却喷嘴控制方法及控制系统，控制方法包括：存储通过试验预先标定的数据表，当发动机运行但处于非暖车工况时，发动机电控单元ECU根据实时获取的发动机转速、发动机负荷、主油道机油压力、主油道机油温度的实时值以及数据表；控制变量机油泵改变其排量，达到相应的主油道机油目标压力；并基于主油道机油目标压力控制与活塞冷却喷嘴连接的限压阀实现相应开度，使活塞冷却喷嘴产生不同的流量。其控制系统可以用于执行上述控制方法。本发明商用车活塞冷却喷嘴控制方法是一种不完全仅依赖于发动机转速或机油压力的控制方法；在不同工况下可对活塞冷却喷嘴进行不同的精准控制，降低机油消耗。

Description

一种商用车活塞冷却喷嘴控制方法及控制系统

技术领域

本发明属于发动机控制技术领域，尤其是涉及一种商用车活塞冷却喷嘴控制方法及控制系统。

背景技术

活塞冷却喷嘴属于发动机的润滑系统，尤其是热负荷较高的发动机上一般都设有活塞冷却喷嘴，它通常固定装配在发动机的油道上，发动机在运转过程中，活塞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，对活塞进行冷却润滑。

当前商用车柴油机活塞冷却喷嘴分为两种结构：有的不带限压阀、有的集成限压阀，限压阀的控制范围一般是在暖车工况下不进行开启，但热车过程中因机油压力高活塞喷嘴反而喷油，怠速后未进行精确的标定控制，活塞冷却喷嘴的工作完全依赖于发动机的转速。活塞冷却喷嘴过多的喷射机油易造成机油消耗的增加。随着欧六柴油机的设计强化，活塞热负荷提高，活塞冷却喷嘴流量占润滑系统额定流量高达到30％，而目前活塞冷却喷嘴的流量随转速变化，不能独立控制，往往更容易造成不必要的能源消耗。

还有一种发动机活塞冷却喷嘴的控制方法是：在活塞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。这种控制方法在低负荷工况下，不能对活塞冷却喷嘴进行限制喷油，增加了机油消耗且使活塞出现过度冷却的现象，再者使用电磁阀控制活塞喷嘴油路的通断，结构复杂，整机油道布置要求高而且成本高。

发明内容

旨在克服上述现有技术中存在的不足，本发明解决的第一个技术问题是，提出了一种不完全依赖于发动机转速的商用车活塞冷却喷嘴控制方法，可在不同工况下，使活塞冷却喷嘴喷出活塞实际所需的冷却机油量，降低机油消耗。

作为同一个发明构思，本实施新型解决的第二个技术问题是，提供一种商用车活塞冷却喷嘴控制系统。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案是，提供一种商用车活塞冷却喷嘴控制方法，所述活塞冷却喷嘴与限压阀连接；所述商用车活塞冷却喷嘴控制方法包括以下步骤：

S1、存储通过试验预先标定的数据表，通过所述数据表可以查找到不同发动机转速对应的最大主油道机油压力，不同发动负荷对应的变量机油泵的排量，所述变量机油泵不同所述排量对应的主油道机油目标压力以及不同所述主油道机油目标压力对应的所述限压阀开度；

S2、当发动机运行但处于非暖车工况时，发动机电控单元ECU根据实时获取的发动机转速、发动机负荷、主油道机油压力、主油道机油温度的实时值以及所述数据表；控制所述变量机油泵改变其排量，达到相应的主油道机油目标压力；并基于所述主油道机油目标压力控制所述限压阀实现相应开度，使所述活塞冷却喷嘴产生不同的流量。

进一步，所述商用车活塞冷却喷嘴控制方法还包括以下步骤：

S3、当发动机处于暖车工况时，控制所述变量机油泵的排量逐渐减小到预设的变量机油泵最小排量，并逐渐达到相应的所述主油道机油目标压力；同时，基于所述主油道机油目标压力控制所述限压阀的开度逐渐减小到相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量。

进一步，所述步骤S2包括以下步骤：

S21、当所述主油道机油温度大于T℃时，控制所述变量机油泵改变其排量，确保所述主油道机油目标压力达到此时发动机转速下对应的所述最大主油道机油压力，同时控制所述限压阀实现相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量。

S22、当所述主油道机油温度小于等于T℃时，基于所述发动机负荷的实时值，控制所述变量机油泵改变其排量，以达到相应的所述主油道机油目标压力，同时，基于所述主油道机油目标压力控制所述限压阀实现相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量。

进一步，所述步骤S22包括：

正常工况下，当所述发动机负荷小于A,且所述发动机转速低于a时，控制所述变量机油泵改变其排量，使达到的所述主油道机油目标压力低于所述限压阀的开启压力P0，所述活塞冷却喷嘴不工作；

当所述发动机负荷大于等于A小于B时，控制所述变量机油泵改变其排量，确保达到的所述主油道机油目标压力可以使所述限压阀的开度达到q；

当所述发动机负荷大于等于B小于C时，控制所述变量机油泵改变其排量，确保达到所述主油道机油目标压力可以使所述限压阀的开度达到r；

当所述发动机负荷大于等于C时，控制所述变量机油泵的排量达到当前所述发动转速下对应的变量机油泵最大排量，确保达到的所述主油道机油目标压力可以使所述限压阀完全开启。

进一步，T等于120；A等于25±10％；B等于50±10％；C等于70±10％；a等于950±50r/min；q等于30±10％，r等于60±10％。

进一步，不同所述发动机转速下对应的所述变量机油泵最大排量可以通过所述数据表查找到。

进一步，所述变量机油泵的变量腔连接电液比例阀；发动机电控单元ECU通过控制电液比例阀的目标电流来间接控制所述变量机油泵的排量。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案是，提供一种商用车活塞冷却喷嘴控制系统，所述活塞冷却喷嘴与限压阀连接，所述控制系统包括发动机电控单元ECU，与所述发动机电控单元ECU电连接的发动机转速传感器、机油温度传感器、机油压力传感器、油门踏板位置传感器和变量机油泵，所述限压阀也与所述发动机电控单元ECU电连接，其中：所述油门踏板位置传感器传送的油门开度与发动机负荷相对应；

所述发动机电控单元ECU用于：

存储通过试验预先标定的数据表，通过所述数据表可以查找到不同发动机转速对应的最大主油道机油压力，不同发动负荷对应的变量机油泵的排量，所述变量机油泵不同所述排量对应的主油道机油目标压力以及不同所述主油道机油目标压力对应的所述限压阀开度；

判定发动机运行但处于非暖车工况时，根据实时接收的发动机转速、发动机负荷、主油道机油压力、主油道机油温度的实时值以及所述数据表；控制所述变量机油泵改变其排量，使达到相应的主油道机油目标压力；并根据所述主油道机油目标压力控制所述限压阀实现相应开度，使所述活塞冷却喷嘴产生不同的流量。

优选地，所述发动机电控单元ECU还用于：

判定发动机处于暖车工况时，控制所述变量机油泵的排量逐渐减小到预设的变量机油泵最小排量，并逐渐达到相应的所述主油道机油目标压力；同时，根据所述主油道机油目标压力控制所述限压阀的开度逐渐减小到相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量。

优选地，所述发动机电控单元ECU还用于：

判定所述主油道机油温度大于T℃时，控制所述变量机油泵改变其排量，确保所述主油道机油目标压力达到此时发动机转速下对应的所述最大主油道机油压力，同时控制所述限压阀实现相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量。

判定所述主油道机油温度小于等于T℃时，根据所述发动机负荷的实时值，控制所述变量机油泵改变其排量，以达到相应的所述主油道机油目标压力，同时，根据所述主油道机油目标压力控制所述限压阀实现相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明商用车活塞冷却喷嘴控制方法及控制系统，避免了现有控制方法中单纯考虑机油压力或发动机转速对冷却喷嘴进行控制导致的热效率差的问题；即通过综合考虑发动机的运行工况、实时获取的发动机转速、发动机负荷、主油道机油压力、主油道机油温度的实时值以及通过台架试验预先标定的数据表后执行不同的控制步骤，发动机电控单元ECU控制变量机油泵改变其排量，达到相应的主油道机油目标压力；并基于主油道机油目标压力控制限压阀实现相应开度，使活塞冷却喷嘴产生不同的流量。

综上，本发明商用车活塞冷却喷嘴控制方法是一种不完全仅依赖于发动机转速或机油压力的活塞冷却喷嘴控制方法；在不同工况下可对活塞冷却喷嘴进行不同的精准控制，降低机油消耗。

附图说明

图1是本发明中商用车活塞冷却喷嘴的控制原理示意图；

图2是本发明商用车活塞冷却喷嘴控制方法的流程图；

图3是图2步骤S22中发动机基于发动机负荷执行不同步骤的流程图；

图4是本发明商用车活塞冷却喷嘴控制系统的原理图；

图5是图4中变量机油泵和电液比例阀的连接结构示意图；

图中:1-进油口，2-出油口，3-内转子，4-变量结构，5-电液比例阀，6-变量腔。

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实施例进行详细描述。

如图1和图5共同所示，一种商用车活塞冷却喷嘴控制方法，其中活塞冷却喷嘴上集成有限压阀，或者活塞冷却喷嘴与限压阀连接，限压阀可由电磁阀代替。商用车活塞冷却喷嘴控制方法的核心是：

发动机电控单元ECU采集分析发动机转速、主油道机油温度、主油道机油压力及发动机负荷(等同为油门开度)，分析并计算出电液比例阀5所需的目标电流，以实现电液比例阀5不同工作流量，进而控制变量机油泵排量的改变，达到主油道机油目标压力；在此主油道机油目标压力下，限压阀实现不同开度，进而使活塞冷却喷嘴产生不同的流量。

其中：变量机油泵除了进油口1和出油口2外，还有一个起核心作用的变量腔6。变量机油泵的变量腔6连接电液比例阀5；发动机电控单元ECU通过控制电液比例阀5的目标电流来间接控制变量机油泵的排量。具体原理为：

运用电液比例阀5控制机油进入变量机油泵中变量腔6内的流量，使变量结构4发生位移，控制内转子3偏心量的改变进而产生排量的变化。

其中：主油道机油目标压力是指变量机油泵排到主油道的机油部分进入变量机油泵的变量腔6之后，达到一个稳定态后的压力值。

如图2和图3共同所示，商用车活塞冷却喷嘴控制方法具体包括以下步骤：

S1、存储通过试验预先标定的数据表，通过该数据表可以查找到不同发动机转速对应的最大主油道机油压力，不同发动负荷对应的变量机油泵的排量，变量机油泵不同排量对应的主油道机油目标压力以及不同主油道机油目标压力对应的限压阀开度。

S2、当发动机运行但处于非暖车工况时，发动机电控单元ECU根据实时获取的发动机转速、发动机负荷、主油道机油压力、主油道机油温度的实时值以及上述数据表；控制变量机油泵改变其排量(实际是控制电液比例阀5的目标电流)，达到相应的主油道机油目标压力；并基于主油道机油目标压力控制限压阀实现相应开度，使活塞冷却喷嘴产生不同的流量。

S3、当发动机处于暖车工况时，控制变量机油泵的排量逐渐减小到预设的变量机油泵最小排量，并逐渐达到相应的主油道机油目标压力；同时，基于所主油道机油目标压力控制所述限压阀的开度逐渐减小到相应开度，以调整活塞冷却喷嘴产生的流量。

本实施例中，上述步骤S2还包括以下步骤：

S21、当主油道机油温度大于120℃时，控制变量机油泵改变其排量，确保主油道机油目标压力达到此时发动机转速下对应的最大主油道机油压力，同时控制限压阀实现相应开度，以调整活塞冷却喷嘴产生的流量。

S22、当主油道机油温度小于等于120℃时，基于发动机负荷的实时值，控制变量机油泵改变其排量，以达到相应的主油道机油目标压力，同时，基于主油道机油目标压力控制限压阀实现相应开度，以调整活塞冷却喷嘴产生的流量。

下面对步骤S22进行详细阐述：

正常工况下，当发动机负荷小于25±10％,且发动机转速低于950±50r/min时，控制变量机油泵改变其排量，使达到的主油道机油目标压力低于限压阀的开启压力P0，此时活塞冷却喷嘴不工作。

当发动机负荷大于等于25±10％小于50±10％时，控制变量机油泵改变其排量，确保达到的主油道机油目标压力可以使限压阀的开度达到30±10％。

当发动机负荷大于等于50±10％小于70±10％时，控制变量机油泵改变其排量，确保达到主油道机油目标压力可以使限压阀的开度达到60±10％。

当发动机负荷大于等于70±10％时，控制变量机油泵的排量达到当前发动转速下对应的变量机油泵最大排量，确保达到的主油道机油目标压力可以使限压阀完全开启。

本实施例以T等120，A等于25±10％，B等于50±10％，C等于70±10％；a等于950±50r/min，q等于30±10％，r等于60±10％为例，对本发明商用车活塞冷却喷嘴控制方法中的步骤S22进行详细阐述，这些具体数值仅是示例性的，并非仅有这些数值是适用的；可以客户根据需求进行设定。

其中：不同发动机转速下对应的变量机油泵最大排量也可以通过上述数据表查找到。

数据表是通过台架试验获得。需要说明的是，台架试验是本领域技术人员获取参数、调用数据的常规手段，至于台架试验的过程在此不做赘述。

本发明商用车活塞冷却喷嘴控制方法是一种不完全仅依赖于发动机转速或机油压力的控制方法；在不同工况(暖车工况、正常工况、主油道机油温度大于120℃时的临界工况)下可对活塞冷却喷嘴进行不同的精准控制，降低机油消耗。

如图4和图5共同所示，本实施例还公开了一种商用车活塞冷却喷嘴控制系统，其中活塞冷却喷嘴与限压阀连接或集成为一体，控制系统包括发动机电控单元ECU，与发动机电控单元ECU输入端电连接的发动机转速传感器、机油温度传感器、机油压力传感器、油门踏板位置传感器；与发动机电控单元ECU输出端电连接的变量机油泵(实际是与电液比例阀直接电连接，变量机油泵与电液比例阀可为集成式设计)，限压阀也与发动机电控单元ECU输出端电连接，其中：油门踏板位置传感器传送的油门开度与发动机负荷相对应。

本实施例中的发动机电控单元ECU用于存储通过试验预先标定的数据表。

还能用于当判定发动机运行但处于非暖车工况时，根据实时接收的发动机转速、发动机负荷、主油道机油压力、主油道机油温度的实时值以及内置的数据表；控制变量机油泵改变其排量，使达到相应的主油道机油目标压力；并根据主油道机油目标压力控制限压阀实现相应开度，使活塞冷却喷嘴产生不同的流量。

发动机电控单元ECU还用于当判定发动机处于暖车工况时，控制变量机油泵的排量逐渐减小到预设的变量机油泵最小排量，并逐渐达到相应的主油道机油目标压力；同时，根据主油道机油目标压力控制限压阀的开度逐渐减小到相应开度，以调整活塞冷却喷嘴产生的流量。

用于当判定主油道机油温度大于120℃时，控制变量机油泵改变其排量，确保主油道机油目标压力达到此时发动机转速下对应的最大主油道机油压力，同时控制限压阀实现相应开度，以调整活塞冷却喷嘴产生的流量。

用于当判定主油道机油温度小于等120℃时，根据发动机负荷的实时值，控制变量机油泵改变其排量，以达到相应的主油道机油目标压力，同时，根据主油道机油目标压力控制限压阀实现相应开度，以调整活塞冷却喷嘴产生的流量。

本实施例控制系统的发明点在于运用了能够实现上述商用车活塞冷却喷嘴控制方法的发动机电控单元ECU。也就说本实施例的商用车活塞冷却喷嘴控制系统可以用于执行上述商用车活塞冷却喷嘴控制方法；其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种商用车活塞冷却喷嘴控制方法，所述活塞冷却喷嘴与限压阀连接；其特征在于，所述商用车活塞冷却喷嘴控制方法包括以下步骤：

S1、存储通过试验预先标定的数据表，通过所述数据表可以查找到不同发动机转速对应的最大主油道机油压力，不同发动负荷对应的变量机油泵的排量，所述变量机油泵不同所述排量对应的主油道机油目标压力以及不同所述主油道机油目标压力对应的所述限压阀开度；

S2、当发动机运行但处于非暖车工况时，发动机电控单元ECU根据实时获取的发动机转速、发动机负荷、主油道机油压力、主油道机油温度的实时值以及所述数据表；控制所述变量机油泵改变其排量，达到相应的主油道机油目标压力；并基于所述主油道机油目标压力控制所述限压阀实现相应开度，使所述活塞冷却喷嘴产生不同的流量；

所述变量机油泵的变量腔连接电液比例阀；所述发动机电控单元ECU通过控制所述电液比例阀的目标电流来间接控制所述变量机油泵的排量；

S21、当所述主油道机油温度大于T℃时，控制所述变量机油泵改变其排量，确保所述主油道机油目标压力达到此时发动机转速下对应的所述最大主油道机油压力，同时控制所述限压阀实现相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量；

S22、当所述主油道机油温度小于等于T℃时，基于所述发动机负荷的实时值，控制所述变量机油泵改变其排量，以达到相应的所述主油道机油目标压力，同时，基于所述主油道机油目标压力控制所述限压阀实现相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量。

2.如权利要求1所述的商用车活塞冷却喷嘴控制方法，其特征在于，所述商用车活塞冷却喷嘴控制方法还包括以下步骤：

S3、当发动机处于暖车工况时，控制所述变量机油泵的排量逐渐减小到预设的变量机油泵最小排量，并逐渐达到相应的所述主油道机油目标压力；同时，基于所述主油道机油目标压力控制所述限压阀的开度逐渐减小到相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量。

3.如权利要求1所述的商用车活塞冷却喷嘴控制方法，其特征在于，所述步骤S22包括：

正常工况下，当所述发动机负荷小于A,且所述发动机转速低于a时，控制所述变量机油泵改变其排量，使达到的所述主油道机油目标压力低于所述限压阀的开启压力P0，所述活塞冷却喷嘴不工作；

当所述发动机负荷大于等于A小于B时，控制所述变量机油泵改变其排量，确保达到的所述主油道机油目标压力可以使所述限压阀的开度达到q；

当所述发动机负荷大于等于B小于C时，控制所述变量机油泵改变其排量，确保达到所述主油道机油目标压力可以使所述限压阀的开度达到r；

当所述发动机负荷大于等于C时，控制所述变量机油泵的排量达到当前所述发动机转速下对应的变量机油泵最大排量，确保达到的所述主油道机油目标压力可以使所述限压阀完全开启。

4.如权利要求3所述的商用车活塞冷却喷嘴控制方法，其特征在于，T等于120；A等于25±10%；B等于50±10% ；C等于70±10%；a等于950±50r/min；q等于30±10%，r等于60±10%。

5.如权利要求3所述的商用车活塞冷却喷嘴控制方法，其特征在于，不同所述发动机转速下对应的所述变量机油泵最大排量可以通过所述数据表查找到。

6.一种商用车活塞冷却喷嘴控制系统，所述活塞冷却喷嘴与限压阀连接，其特征在于，所述控制系统包括发动机电控单元ECU，与所述发动机电控单元ECU电连接的发动机转速传感器、机油温度传感器、机油压力传感器、油门踏板位置传感器和变量机油泵，所述限压阀也与所述发动机电控单元ECU电连接，其中：所述油门踏板位置传感器传送的油门开度与发动机负荷相对应；所述变量机油泵的变量腔连接电液比例阀；所述发动机电控单元ECU通过控制所述电液比例阀的目标电流来间接控制所述变量机油泵的排量；

所述发动机电控单元ECU用于：

存储通过试验预先标定的数据表，通过所述数据表可以查找到不同发动机转速对应的最大主油道机油压力，不同发动负荷对应的变量机油泵的排量，所述变量机油泵不同所述排量对应的主油道机油目标压力以及不同所述主油道机油目标压力对应的所述限压阀开度；

判定发动机运行但处于非暖车工况时，根据实时接收的发动机转速、发动机负荷、主油道机油压力、主油道机油温度的实时值以及所述数据表；控制所述变量机油泵改变其排量，使达到相应的主油道机油目标压力；并根据所述主油道机油目标压力控制所述限压阀实现相应开度，使所述活塞冷却喷嘴产生不同的流量；

所述发动机电控单元ECU还用于：

判定所述主油道机油温度大于T℃时，控制所述变量机油泵改变其排量，确保所述主油道机油目标压力达到此时发动机转速下对应的所述最大主油道机油压力，同时控制所述限压阀实现相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量；

判定所述主油道机油温度小于等于T℃时，根据所述发动机负荷的实时值，控制所述变量机油泵改变其排量，以达到相应的所述主油道机油目标压力，同时，根据所述主油道机油目标压力控制所述限压阀实现相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量。

7.如权利要求6所述的商用车活塞冷却喷嘴控制系统，其特征在于，所述发动机电控单元ECU还用于：

判定发动机处于暖车工况时，控制所述变量机油泵的排量逐渐减小到预设的变量机油泵最小排量，并逐渐达到相应的所述主油道机油目标压力；同时，根据所述主油道机油目标压力控制所述限压阀的开度逐渐减小到相应开度，以调整所述活塞冷却喷嘴产生的流量。

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