CN111550298B - 一种发动机油底壳机油液面稳定系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机油底壳机油液面稳定系统及其控制方法，所述机油液面稳定系统包括：发动机油底壳；气囊，其固定安装在所述发动机油底壳的底部；气嘴，其固定设置在所述气囊上，所述气嘴的一端与所述气囊的内部空腔连通；气接头，其设置在所述发动机油底壳外部；其中，所述气接头的一端与所述气嘴的另一端连通；储气筒，其设置在所述发动机油底壳外部；电磁阀，其为三位三通阀，所述电磁阀的三个接口分别与气囊外部环境、储气筒及所述气接头的另一端连通。本发明提供的发动机油底壳机油液面稳定系统通过在发动机油底壳内设置气囊来调节机油液面的高度，从而保证发动机的正常润滑。

Description

一种发动机油底壳机油液面稳定系统及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车发动机技术领域，特别涉及一种发动机油底壳机油液面稳定系统及其控制方法。
背景技术
汽车的运行工况十分复杂，包括上陡坡、下陡坡、路面倾斜、急加速、急减速等。这使得发动机油底壳内的润滑油在上述工况下由于自身惯性或重力的作用，容易偏向某一侧。这可能导致机油泵吸油口出现瞬时真空吸油状态，也可能使曲轴在高速旋转时，无法接触到油底壳内的机油，从而使飞溅润滑失效。长期如此，发动机将产生严重的磨损。
发明内容
本发明的目的之一是克服现有技术的缺陷，提供了一种发动机油底壳机油液面稳定系统，其通过在发动机油底壳内设置气囊来调节机油液面的高度，从而保证发动机的正常润滑。
本发明的目的之二是提供一种发动机油底壳机油液面稳定系统的控制方法，其根据汽车行驶状态，对气囊内的气压值进行调节，从而保证发动机油底壳内的液面高度处于正常位置。
本发明提供的技术方案为：
一种发动机油底壳机油液面稳定系统，包括：
发动机油底壳；
气囊，其固定安装在所述发动机油底壳的底部；
气嘴，其固定设置在所述气囊上，所述气嘴的一端与所述气囊的内部空腔连通；
气接头，其固定安装在所述发动机油底壳侧壁上；
其中，所述气接头的一端与所述气嘴的另一端连通；
储气筒，其设置在所述发动机油底壳外部；
电磁阀，其为三位三通阀，所述电磁阀的三个接口分别与所述气囊的外部环境、所述储气筒及所述气接头的另一端连通。
优选的是，所述气囊内设置有多个弹簧，所述弹簧的两端分别与所述气囊的顶部和底部固定连接。
优选的是，所述多个弹簧在所述气囊内均匀间隔布置。
优选的是，所述气囊的底部设置有底座，所述底座上具有多个连接件；
其中，所述气囊通过所述连接件固定连接在所述发动机油底壳上。
优选的是，所述底座的外围设置有导热鳍片，所述导热鳍片具有磁性。
优选的是，所述导热鳍片为两组，并且对称设置在所述气囊底座的两端。
优选的是，每组所述导热鳍片包括多个导热片，所述多个导热片围绕所述底座的一端均匀间隔排列。
优选的是，所述的发动机油底壳机油液面稳定系统，还包括：
第一加速度传感器，其用于检测车身纵向加速度；
第二加速度传感器，其用于检测车身横向加速度；
第一倾角传感器，其用于检测车身纵向倾角；
第二倾角传感器，其用于检测车身横向倾角；
压力传感器，其用于检测气囊内的压力；
机油位置传感器，其用于检测油底壳内的机油液位；
ECU，其接收所述车身纵向加速度、所述车身横向加速度、所述车身纵向倾角、所述车身横向倾角、所述气囊内的压力及所述机油液位信息；并向所述电磁阀发送控制信号。
一种发动机油底壳机油液面稳定系统的控制方法，在车辆行驶过程中，通过控制电磁阀对气囊进行充气或放气，使气囊内的压力值为：
其中，kp为常数，ap为车辆纵向加速度，ah为车辆横向加速度，a0表示单位加速度；kpθ为纵向倾角θp的比例常数，khθ为横向倾角θh的比例常数，θ0表示单位倾角；P0表示单位压力。
优选的是，当Pt>Pt-1时，控制电磁阀使气囊与储气筒连通，并且控制电磁阀的通电时间为：
当Pt<Pt-1时，控制电磁阀使气囊与气囊外部环境连通，并且控制电磁阀的通电时间为：
其中，ka为充气状态通电比例常数，km为放气状态通电比例常数，Pt-1为当前气囊内的压力值，。
本发明的有益效果是：
本发明提供的发动机油底壳机油液面稳定系统，通过在发动机油底壳内设置气囊来调节机油液面的高度，从而保证发动机的正常润滑。
本发明提供的发动机油底壳机油液面稳定系统，在气囊的底部设置有导热鳍片，能够对发动机内的机油起到辅助散热的作用。
本发明提供的发动机油底壳机油液面稳定系统的控制方法，根据汽车行驶状态，对气囊内的气压值进行调节，从而保证发动机油底壳内的液面高度处于正常位置。
附图说明
图1为本发明所述的发动机油底壳结构示意图。
图2为本发明所述的发动机油底壳机油液面稳定系统的结构示意图。
图3为本发明所述的气接头的结构示意图。
图4为本发明所述的气囊的内部结构示意图。
图5为本发明所述的气囊的外部结构示意图。
图6为本发明所述的发动机油底壳机油液面稳定系统的部件连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-6所示，本发明提供了一种发动机油底壳机油液面稳定系统，其主要包括：发动机油底壳110，气囊120，气嘴130，气接头140，储气筒150和电磁阀160。
气囊120设置在发动机油底壳110内部，并且固定安装发动机油底壳110的底部。气嘴130固定设置在气囊120上，气嘴130的一端与气囊120的内部空腔连通。气接头140气接头固定安装在发动机油底壳110侧壁上；其中，气接头140的一端位于发动机油底壳110内部，并且与气嘴130的另一端连通；气接头140的另一端位于发动机油底壳110外部。储气筒150设置在发动机油底壳110外部。电磁阀160为三位三通阀，电磁阀160具有三个接口，并且所述三个接口分别与大气、储气筒150及气接头140的另一端(位于发动机油底壳110的一端)连通。
如图2-3所示，气接头140的两端为宝塔式快速接头，可与其它标准快速接头匹配，以实现气路的快速连接。气接头140中部为螺纹部分141与螺帽部分142；通过旋转螺帽部分142将气接头141的螺纹部分旋入发动机油底壳110的侧壁内，气接头141进入发动机油底壳110的一端与气嘴130的一端通过气管或快速接头连通；气接头141内部中空，以实现气路的连通。同时，气接头140的螺帽部分142抵靠在发动机油底壳110的外壁上，能够起到限位作用。
如图4-5所示，气囊120内部设置有多个弹簧170，弹簧170的两端分别与气囊120的顶部和底部固定连接。多个弹簧170在气囊120内部均匀间隔布置。当气囊120处于充气状态时，弹簧处于拉伸状态。其作用是：当气囊120达到充气极限时，弹簧170的拉力与气囊120内的气体压力相平衡，以防止气囊120充气过量，导致气囊120损坏或使机油液面过度升高。
在本实施例中，气囊120由气囊本体121和底座122组成。底座122设置在气囊120的底部。其中，底座122为上端开口、下端封闭的筒状；气囊本体122为具有下端开口的软质囊状结构，气囊本体122的下端与底座122的上端密封连接形成一个整体的气囊120。其中，在底座122上固定设置有多个连接件123；连接件123上开设有螺栓孔123a，通过螺栓可将连接件123固定在发动机油底壳110上，从而实现将底座122固定在发动机油底壳110上，进而实现气囊120的固定安装。
在底座122的外围环绕式设置有导热鳍片180，导热鳍片180采用磁性材料，具有磁性。导热鳍片180可吸附机油中的磁性杂质；当机油温度过高时，热量通过导热鳍片180传导至气囊120内的空气，在放气阶段时，空气将带走这部分热量；因此，气囊120还能起到给机油辅助散热的作用。
在本实施例中，导热鳍片180为两组，并且两组导热鳍片180对称设置在气囊的底座122的两端。每组导热鳍片180包括多个导热片181，多个导热片181围绕底座122的一端均匀间隔排列；以保证散热均匀。
气嘴130固定安装在底座122上，并且位于两组导热鳍片180之间。
在另一实施例中，多个连接件123对称设置在气囊的底座122的两侧，并且分别设置在两组导热鳍片180之间，即位于底座122两侧的中间位置；以保证气囊120固定的稳定性；并且不会对导热鳍片180的散热效果产生影响。
通过气囊120的充气、放气以及保持三个状态来实时调节机油液面的高度，保证发动机的正常润滑。
如图6所示，在本实施例中，发动机油底壳机油液面稳定系统还包括感受控制系统；所述感受控制系统包括：ECU200、第一加速度传感器210、第二加速度传感器220、第一倾角传感器230、第二倾角传感器240、气体压力传感器250和机油位置传感器260。第一加速度传感器210安装在主车架纵梁上，用于检测车身纵向加速度；第二加速度传感器220安装在主车架横梁上，用于检测车身横向加速度；第一倾角传感器230安装在主车架纵梁上，其用于检测车身纵向倾角；第二倾角传感器240安装在主车架横梁上，其用于检测车身横向倾角；气体压力传感器250安装在气囊120与电磁阀160之间的输气管路上，其用于检测气囊120内的压力；机油位置传感器260其安装在发动机油底壳110侧壁上，用于检测油底壳内的机油液位；ECU200接收第一加速度传感器210、第二加速度传感器220、第一倾角传感器230、第二倾角传感器240、气体压力传感器250和机油位置传感器260采集的车身纵向加速度信息、车身横向加速度信息、车身纵向倾角信息、车身横向倾角信息、气囊内的压力信息及所述机油液位信息；并且向电磁阀160发送控制信号。
本发明的工作具体原理如下：ECU 200接收上述各个传感器的采集信息后，判断车辆目前的状态。ECU 200将第一加速度传感器210、第二加速度传感器220、第一倾角传感器230、第二倾角传感器240获取到的数据传输至ECU。之后，ECU 200向电磁阀160输出控制信号，实现气囊120的充气、放气、保持三个状态。如图6所示，电磁阀160左位为放气状态，当电磁阀160的左位连通时，气囊160内的气体通过电磁阀160排入大气300，使得发动机油底壳110内机油液面下降，此时，储气筒150中的气体被密封。电磁阀160的中位为保持状态，此时，气囊120内的气体被封闭在气囊中，发动机油底壳110内机油液面高度保持不变，同时，储气筒150中的气体也被密封。电磁阀160右位为充气状态，此时，储气筒150中的气体通过电磁阀160进入气囊120，使气囊120的体积增大，发动机油底壳110内机油液面升高。
作为进一步的优选，在控制过程中，ECU 200从空气压力传感器250获取空气压力传感器信号，根据空气压力传感器信号实时获取气囊120内的气体压力数据，判断气囊120内当前的充气量，对输出的控制信号进行修正，以实现闭环反馈控制，从而准确控制气囊120内的空气量。
本发明还提供了一种发动机油底壳机油液面稳定系统的控制方法，在车辆行驶过程中，通过传感器采集车辆纵向加速度ap、车辆横向加速度ah(向左为正)、车辆纵向倾角θp及车辆横向倾角用θh；其中，机油纵向侧偏指数用p表示，机油横向侧偏指数用h表示，则：
式中，kpθ为纵向倾角θp的比例常数，0.25<kpθ<0.3；khθ为横向倾角θh的比例常数，0.25<khθ<0.3；a0表示单位加速度，即a0＝1m/s2；θ0表示单位倾角，即θ0＝1°。
机油的总体侧偏指数用c表示，则：
c＝|p|+|h|；
当前时刻气囊内气体需要的压力值应为：
Pt＝kpcP0；
因此，通过控制电磁阀对气囊进行充气或放气，使气囊内的压力值为：
其中，kp为比例常数，约为2000；P0表示单位压力，即P0＝1Pa。
设当前气囊内气体的实际压力值为Pt-1；此时，
若Pt>Pt-1，则控制电磁阀处于右位，即充气状态，使电磁阀使气囊与储气筒连通，并且控制电磁阀的通电时间为：
式中，ka为充气状态通电比例常数，约为3.5×10-5，t0表示单位时间，即t0＝1s。
若Pt<Pt-1，则控制电磁阀处于左位，即放气状态，使电磁阀使气囊与气囊外部环境(大气)连通，并且控制电磁阀的通电时间为：
式中，km为放气状态通电比例常数，约为3.0×10-5，t0表示单位时间，即t0＝1s。
若Pt＝Pt-1，则控制电磁阀处于中位，即保持气囊内压力不变。在上述计算过程中，加速度单位为：m/s2，角度单位为：°，气压单位为：Pa，时间单位为：s。
当车辆在水平路面停车时，ECU 200根据机油位置传感器260信号判断当前发动机油底壳110内机油量(液位)。若当前机油量过少，即机油液面过低，ECU 200可控制电磁阀160处于充气状态，通过储气筒150向气囊120充气，将机油液面临时提高到正常位置，以保证发动机的正常润滑。同时在仪表盘显示机油量过少警告，提醒驾驶员及时添加机油。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种发动机油底壳机油液面稳定系统，其特征在于，包括：
发动机油底壳；
气囊，其固定安装在所述发动机油底壳的底部；
气嘴，其固定设置在所述气囊上，所述气嘴的一端与所述气囊的内部空腔连通；气接头，其固定安装在所述发动机油底壳侧壁上；
其中，所述气接头的一端与所述气嘴的另一端连通；
储气筒，其设置在所述发动机油底壳外部；
电磁阀，具有充气、放气和保持三个状态，充气状态时，储气筒中的气体通过电磁阀进入气囊，放气状态时，气囊内的气体通过电磁阀排入大气，保持状态时，气囊内的气体被封闭在气囊中；
还包括：
第一加速度传感器，其用于检测车身纵向加速度；
第二加速度传感器，其用于检测车身横向加速度；
第一倾角传感器，其用于检测车身纵向倾角；
第二倾角传感器，其用于检测车身横向倾角；
压力传感器，其用于检测气囊内的压力；
机油位置传感器，其用于检测油底壳内的机油液位；
ECU，其接收所述车身纵向加速度、所述车身横向加速度、所述车身纵向倾角、所述车身横向倾角、所述气囊内的压力及所述机油液位信息；并向所述电磁阀发送控制信号。
2.根据权利要求1所述的发动机油底壳机油液面稳定系统，其特征在于，所述气囊内设置有多个弹簧，所述弹簧的两端分别与所述气囊的顶部和底部固定连接。
3.根据权利要求2所述的发动机油底壳机油液面稳定系统，其特征在于，所述多个弹簧在所述气囊内均匀间隔布置。
4.根据权利要求2或3所述的发动机油底壳机油液面稳定系统，其特征在于，所述气囊的底部设置有底座，所述底座上具有多个连接件；
其中，所述气囊通过所述连接件固定连接在所述发动机油底壳上。
5.根据权利要求4所述的发动机油底壳机油液面稳定系统，其特征在于，所述底座的外围设置有导热鳍片，所述导热鳍片具有磁性。
6.根据权利要求5所述的发动机油底壳机油液面稳定系统，其特征在于，所述导热鳍片为两组，并且对称设置在所述气囊底座的两端。
7.根据权利要求6所述的发动机油底壳机油液面稳定系统，其特征在于，每组所述导热鳍片包括多个导热片，所述多个导热片围绕所述底座的一端均匀间隔排列。
8.一种发动机油底壳机油液面稳定系统的控制方法，其基于权利要求1-7任一项所述的一种发动机油底壳机油液面稳定系统，其特征在于，在车辆行驶过程中，通过控制电磁阀对气囊进行充气或放气，使气囊内的压力值为：
其中，kp为常数，ap为车辆纵向加速度，ah为车辆横向加速度，a0表示单位加速度；kpθ为纵向倾角θp的比例常数，khθ为横向倾角θh的比例常数，θ0表示单位倾角；P0表示单位压力。
9.根据权利要求8所述的发动机油底壳机油液面稳定系统的控制方法，其特征在于，当Pt>Pt-1时，控制电磁阀使气囊与储气筒连通，并且控制电磁阀的通电时间为：
当Pt<Pt-1时，控制电磁阀使气囊与气囊外部环境连通，并且控制电磁阀的通电时间为：
其中，ka为充气状态通电比例常数，km为放气状态通电比例常数，Pt-1为当前气囊内的压力值，t0表示单位时间。
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