CN110878721A - 一种活塞装置、活塞温度控制系统及方法和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活塞装置、活塞温度控制系统及方法和车辆，涉及发动机技术领域。本发明的活塞装置包括活塞、缸体、活塞冷却喷嘴和流量传感器；活塞设于缸体内，活塞具有冷却油道，冷却油道内部流通有用于冷却活塞的冷却油；活塞冷却喷嘴设于活塞下方的缸体一侧，活塞冷却喷嘴用于将冷却油喷入冷却油道的进油孔内；流量传感器设于冷却油道的进油孔处，流量传感器用于检测在进油孔处喷入冷却油的流量。相对于现有技术，本发明根据冷却油流量的变化，提前预警，避免了发动机由于活塞温度过高导致活塞出现拉缸、碎裂、烧熔等现象，进而避免出现发动机捣缸等故障，有利于减少发动机的维修成本；而且，有利于提高车辆的安全性能。

Description

一种活塞装置、活塞温度控制系统及方法和车辆
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种活塞装置、活塞温度控制系统及方法和车辆。
背景技术
活塞是发动机中工况最恶劣的零部件之一，在车辆所具备的汽油引擎等内燃机中，通过燃料燃烧来推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。由于活塞始终曝露在高温的燃烧气体中，所以较大的热负荷施加到活塞上。在发动机内，由于活塞承受燃气燃烧的高温，需要对其进行冷却。
现有技术中，一般是通过活塞环把活塞的热量传递到气缸体，再由气缸体传递到冷却液，随着发动机功率的提高，发动机承受更大的爆发压力，进而活塞承受更高的温度，因此活塞的冷却显得更为重要。一种有效的冷却方式是在活塞内设置冷却油道，在发动机工作时通过活塞冷却喷嘴将机油喷射到活塞冷却油道内，通过机油循环带走活塞的热量，对活塞进行冷却，降低活塞温度。但是，在发动机工作过程中，如果活塞冷却喷嘴不能准确地将机油喷射到活塞冷却油道的进油孔中，或者由于喷入的机油流量过小而不能满足活塞的冷却要求，就会导致活塞温度过高，出现拉缸、碎裂、烧熔等现象，进而出现发动机捣缸等故障。
因此，有必要提出一种活塞装置、活塞温度控制系统及方法和车辆，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活塞装置、活塞温度控制系统及方法和车辆，用以克服现有技术中的活塞温度过高，出现拉缸、碎裂、烧熔，进而出现发动机捣缸等故障的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种活塞装置，包括活塞、缸体、活塞冷却喷嘴和流量传感器；所述活塞设于所述缸体内，所述活塞具有冷却油道，所述冷却油道内部流通有用于冷却所述活塞的冷却油；所述活塞冷却喷嘴设于所述活塞下方的缸体一侧，所述活塞冷却喷嘴用于将所述冷却油喷入所述冷却油道的进油孔内；所述流量传感器设于所述冷却油道的进油孔处，所述流量传感器用于检测在所述进油孔处喷入冷却油的流量。
进一步地，所述活塞装置还包括温度传感器，所述温度传感器设于所述活塞的顶部，所述温度传感器用于检测所述活塞的温度。
进一步地，所述温度传感器为热电偶温度传感器。
相应地，本发明还提供一种活塞温度控制系统，包括第一接收单元、第一判断单元、第一警报单元和上述的活塞装置；所述第一接收单元用于接收所述流量传感器的流量信息；所述第一判断单元用于根据所述流量信息，判断喷入所述进油孔处的冷却油的流量是否低于预设的流量阈值；所述第一警报单元用于发出流量警报。
进一步地，所述活塞温度控制系统还包括温度获取单元、第二接收单元、第二判断单元和第二警报单元；所述温度获取单元用于获取所述活塞的温度信息；所述第二接收单元用于接收所述温度信息；所述第二判断单元用于根据所述温度信息，判断活塞的温度是否高于预设的温度阈值；所述第二警报单元用于发出温度警报。
进一步地，所述活塞温度控制系统还包括控制单元，所述控制单元用于控制喷油器停止喷油，以及控制车辆紧急制动。
相应地，本发明还提供一种活塞温度控制方法，包括以下步骤：
获取冷却油道进油孔处喷入冷却油的流量信息；
根据所述流量信息，判断进油孔处冷却油的流量是否低于预设的流量阈值；
当所述流量低于所述流量阈值时，则发出流量警报。
进一步地，所述活塞温度控制方法还包括以下步骤：
获取活塞的温度信息；
根据所述温度信息，判断活塞的温度是否高于预设的温度阈值；
当所述活塞的温度高于所述温度阈值时，则发出温度警报。
进一步地，当所述活塞的温度高于预设的温度阈值时，还包括控制喷油器停止喷油，以及控制车辆紧急制动。
相应地，本发明还提供一种车辆，所述车辆包括上述的活塞温度控制系统。
实施本发明，具有如下有益效果：
(1)本发明通过在活塞上设置流量传感器，能够实时获取活塞冷却油道的冷却油流量，当经过活塞冷却油道的冷却油流量偏小时，可以发出报警，提醒用户发动机工作异常，应尽快停车，避免了活塞温度过高现象，有利于减少发动机的维修成本；
(2)本发明通过在活塞上设置温度传感器，能够实时获取活塞温度，当活塞温度升高时，可以发出报警，提醒用户发动机工作异常，应尽快停车，避免了由于活塞温度过高导致的活塞拉缸、碎裂、烧熔等现象，进而避免出现发动机捣缸的故障，有利于减少发动机的维修成本；
(3)本发明的活塞温度控制方法，当活塞温度超出预设的阈值时，控制发动机的喷油量以及紧急制动，减小发动机动力输出，使车速迅速降低，避免了由于活塞异常高温，进而导致的在行驶过程中因车辆动力缺失造成的安全问题，从而保证驾乘人员的人身安全，提高了车辆的安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明一种实施方式中的活塞装置的结构示意图；
图2是本发明一种实施方式中的活塞温度控制系统的示意图
图3是本发明一种实施方式中的活塞温度控制方法的流程示意图；
图4是本发明一种优选实施方式中的活塞温度控制方法的流程示意图；
其中，图中附图标记对应为：1-活塞冷却喷嘴、2-信号接收器、3-温度传感器、4-流量传感器、5-活塞、6-缸体。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
本实施例中，参阅图1，提供了一种活塞装置，包括活塞5、缸体6、活塞冷却喷嘴1和流量传感器4；活塞5设于缸体6内，活塞5具有冷却油道，冷却油道内部流通有用于冷却活塞5的冷却油；活塞冷却喷嘴1设于活塞5下方的缸体6一侧，活塞冷却喷嘴1用于将冷却油喷入冷却油道的进油孔内；流量传感器4设于冷却油道的进油孔处，流量传感器4用于检测在进油孔处喷入冷却油的流量。本实施例通过设置流量传感器4，可实时获取发动机在工作过程中活塞冷却喷嘴1喷入冷却油道内的冷却油的流量，有利于避免活塞5温度过高现象的发生。
在一个优选的实施方式中，活塞装置还包括温度传感器3，温度传感器3设于活塞5的顶部，温度传感器3用于检测活塞5的温度，有利于根据活塞5的温度对车辆执行相应的控制操作。
在进一步优选的实施方式中，温度传感器3热电偶温度传感器，在活塞5顶面开设用于安装热电偶温度传感器的安装孔，从而将热电偶温度传感器装入活塞5内部。
相比于现有技术，本实施例通过设置流量传感器4和温度传感器3，可实时获取发动机在工作过程中活塞冷却喷嘴1喷入冷却油道内的冷却油的流量和活塞温度，当活塞冷却喷嘴1不能准确地将冷却油喷入冷却油道内，或者喷入的冷却油流量过小，导致活塞温度过高时，避免了发动机继续高速运转导致活塞出现拉缸、碎裂、烧熔等现象，进而避免出现发动机捣缸等故障，有利于减少发动机的维修费用，以及提高车辆的安全性。
本发明的另一实施例还提供一种活塞温度控制系统，参阅图2，该活塞温度控制系统包括第一接收单元、第一判断单元、第一警报单元和上述实施例中的活塞装置；第一接收单元用于接收流量传感器的流量信息；第一判断单元用于根据流量信息，判断喷入进油孔处的冷却油的流量是否低于预设的流量阈值；第一警报单元用于发出流量警报。
在一个优选的实施方式中，活塞温度控制系统还包括温度获取单元、第二接收单元、第二判断单元和第二警报单元；温度获取单元用于获取活塞的温度信息；第二接收单元用于接收温度信息；第二判断单元用于根据温度信息，判断活塞的温度是否高于预设的温度阈值；第二警报单元用于发出温度警报。
在一个具体的实施方式中，第一接收单元、第二接收单元集成于信号接收器2上，信号接收器2设置在缸体上，通过信号接收器2完成流量信息和温度信息的接收。
在一个具体的实施方式中，活塞温度控制系统还包括控制单元，控制单元用于控制喷油器停止喷油，以及控制车辆紧急制动。
本实施例的活塞温度控制系统，一方面，根据实时获取的流量信息和温度信息提前预警，避免发动机由于活塞温度过高，导致活塞出现拉缸、碎裂、烧熔等现象，进而避免出现发动机捣缸等故障，有利于减少发动机维修成本；另一方面，通过在活塞异常高温时进行喷油控制以及紧急制动，避免在行驶过程中由于动力缺失造成的安全问题，保证了驾乘人员的人身安全，提高了车辆的安全性能。
本发明的另一实施例还提供一种活塞温度控制方法，包括以下步骤：
获取冷却油道进油孔处喷入冷却油的流量信息；
根据流量信息，判断进油孔处冷却油的流量是否低于预设的流量阈值；
当流量低于流量阈值时，则发出流量警报。
在一个优选的实施方式中，活塞温度控制方法还包括以下步骤：
获取活塞的温度信息；
根据温度信息，判断活塞的温度是否高于预设的温度阈值；
当活塞的温度高于温度阈值时，则发出温度警报。
在一个具体的实施方式中，流量阈值和温度阈值可以根据以下方法确定：首先通过发动机和整车试验，确认发动机正常运转时活塞的正常工作温度范围和冷却油道里的冷却油流量，进而确定活塞正常运转时允许的最高温度和冷却油的最小流量，并将该最高温度和该最小流量分别作为温度阈值和流量阈值。在其他的一些实施方式中，也可以采用其他的方式确定流量阈值和温度阈值，只要能够实现相同的功能即可。
在一个具体的实施方式中，当活塞的温度高于预设的温度阈值时，还包括控制喷油器停止喷油，以及控制车辆紧急制动，在活塞异常高温时，避免车辆继续行驶过程中活塞出现拉缸、碎裂、烧熔等问题，进而避免由于车辆动力缺失造成的安全问题，保证了驾乘人员的人身安全，提高了车辆的安全性能。
在一个具体的实施方式中，第一接收单元和第二接收单元集成于信号接收器2上，信号接收器2安装于缸体6上，第一判断单元和第二判断单元通过发动机ECU实现，当发动机运转时，如出现机油泵、活塞冷却喷嘴1等故障，导致活塞冷却喷嘴1喷入活塞冷却油道内的冷却油流量低于流量阈值时，信号接收器2接收流量传感器4的流量信号，流量信号传递给发动机的ECU，ECU做出判断后发出警报，提醒用户发动机工作异常，应尽快停车；进一步地，如果用户没有尽快停车而继续行驶，活塞冷却油道内冷却油流量长时间偏低导致活塞温度进一步升高，当活塞温度超过温度阈值时，活塞有可能出现拉缸、碎裂、烧熔等故障的风险，此时通过温度传感器3将温度信号发送至信号接收器2，进一步发送至发动机ECU，ECU发出红色的警报，警告用户发动机异常工作，需要立即停车；同时ECU控制发动机喷油量和紧急制动，使车速迅速降低，避免车辆动力缺失造成的安全问题，保证驾乘人员的人身安全，从而提高了车辆的安全性能。
本实施例的活塞温度控制方法，一方面，根据实时获取的流量信息和温度信息提前预警，避免发动机由于活塞温度过高，导致活塞出现拉缸、碎裂、烧熔等现象，进而避免出现发动机捣缸等故障，有利于减少发动机维修成本；另一方面，通过在活塞异常高温时进行喷油控制以及紧急制动，避免用户在行驶过程中由于动力缺失造成的安全问题，保证驾乘人员的人身安全，提高了车辆的安全性能。
本发明的另一实施例还提供一种车辆，本实施例中的车辆包括上述实施例中的活塞温度控制系统。
本发明的上述实施例，具有如下有益效果：
(1)本发明通过在活塞上设置流量传感器，能够实时获取活塞冷却油道的冷却油流量，当经过活塞冷却油道的冷却油流量偏小时，可以发出报警，提醒用户发动机工作异常，应尽快停车，避免了活塞温度过高现象，有利于减少发动机的维修成本；
(2)本发明通过在活塞上设置温度传感器，能够实时获取活塞温度，当活塞温度升高时，可以发出报警，提醒用户发动机工作异常，应尽快停车，避免了由于活塞温度过高导致的活塞拉缸、碎裂、烧熔等现象，进而避免出现发动机捣缸的故障，有利于减少发动机的维修成本；
(3)本发明的活塞温度控制方法，当活塞温度超出预设的阈值时，控制发动机的喷油量以及紧急制动，减小发动机动力输出，使车速迅速降低，避免了由于活塞异常高温，进而导致的在行驶过程中因车辆动力缺失造成的安全问题，从而保证驾乘人员的人身安全，提高了车辆的安全性能。
以上所述是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种活塞装置，其特征在于，包括活塞(5)、缸体(6)、活塞冷却喷嘴(1)和流量传感器(4)；
所述活塞(5)设于所述缸体(6)内，所述活塞(5)具有冷却油道，所述冷却油道内部流通有用于冷却所述活塞(5)的冷却油；
所述活塞冷却喷嘴(1)设于所述活塞(5)下方的缸体(6)一侧，所述活塞冷却喷嘴(1)用于将所述冷却油喷入所述冷却油道的进油孔内；
所述流量传感器(4)设于所述冷却油道的进油孔处，所述流量传感器(4)用于检测在所述进油孔处喷入冷却油的流量。
2.根据权利要求1所述的活塞装置，其特征在于，还包括温度传感器(3)，所述温度传感器(3)设于所述活塞(5)的顶部，所述温度传感器(3)用于检测所述活塞(5)的温度。
3.根据权利要求2所述的活塞装置，其特征在于，所述温度传感器(3)为热电偶温度传感器。
4.一种活塞温度控制系统，其特征在于，包括第一接收单元、第一判断单元、第一警报单元和权利要求1-3中任一项所述的活塞装置；
所述第一接收单元用于接收所述流量传感器的流量信息；
所述第一判断单元用于根据所述流量信息，判断喷入所述进油孔处的冷却油的流量是否低于预设的流量阈值；
所述第一警报单元用于发出流量警报。
5.根据权利要求4所述的活塞温度控制系统，其特征在于，还包括温度获取单元、第二接收单元、第二判断单元和第二警报单元；
所述温度获取单元用于获取所述活塞的温度信息；
所述第二接收单元用于接收所述温度信息；
所述第二判断单元用于根据所述温度信息，判断活塞的温度是否高于预设的温度阈值；
所述第二警报单元用于发出温度警报。
6.根据权利要求5所述的活塞温度控制系统，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元用于控制喷油器停止喷油，以及控制车辆紧急制动。
7.一种活塞温度控制方法，所述活塞温度控制方法基于权利要求4-6中任一项所述的活塞温度控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
获取冷却油道进油孔处喷入冷却油的流量信息；
根据所述流量信息，判断进油孔处冷却油的流量是否低于预设的流量阈值；
当所述流量低于所述流量阈值时，则发出流量警报。
8.根据权利要求7所述的活塞温度控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
获取活塞的温度信息；
根据所述温度信息，判断活塞的温度是否高于预设的温度阈值；
当所述活塞的温度高于温度阈值时，则发出温度警报。
9.根据权利要求8所述的活塞温度控制方法，其特征在于，当所述活塞的温度高于预设的温度阈值时，还包括控制喷油器停止喷油，以及控制车辆紧急制动。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求4-6中任一项所述的活塞温度控制系统。
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