CN112601877A - 油系统和控制油系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油系统(7)，包括：泵装置(11)；第一油道(13)，用于向第一发动机部位(14)供油；第二油道(15)，用于向第二发动机部位(16)供油；第二油道流动控制装置(25)，用于控制油从泵装置(11)向第二油道(15)的流动；控制电路(5)；第一压力传感器(27)，用于感测第一油道(13)中的油压；以及第二压力传感器(29)，用于感测第二油道(15)中的油压。该油系统(7)能够在如下状态之间被控制：第一状态，在该第一状态中，该控制电路(5)将第二油道流动控制装置(25)控制成打开状态，并且通过控制泵装置(11)来控制第二油道(15)中的油压；以及第二状态，在该第二状态中，该控制电路(5)通过控制泵装置(11)来控制第一油道(13)中的油压，并且通过控制第二油道流动控制装置(25)来控制第二油道(15)中的油压。

Description

油系统和控制油系统的方法
技术领域
本发明涉及一种油系统，涉及一种控制油系统的方法以及一种内燃发动机装置。
本发明能够被应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车以及建筑设备。尽管将针对卡车描述本发明，但是本发明不限于这种特定车辆，而是还可以被用于其它车辆(诸如，公共汽车)或工程机械(诸如，轮式装载机或挖掘机等)中。
背景技术
内燃发动机(ICE)具有用于润滑和/或冷却ICE的不同部件的油系统。该油系统通常具有油泵，该油泵用于将油从油底壳泵送到不同的所谓油道。从每个油道，对ICE的不同部件供应油。柴油发动机例如可以具有主油道和活塞冷却喷嘴(PCJ)油道，该主油道用于向曲柄轴轴承等供应油，该活塞冷却喷嘴(PCJ)油道用于向喷嘴供应油，这些喷嘴向活塞的底侧喷油。
每个油道中所需的油压取决于ICE的针对各种参数的操作点，这些参数诸如是发动机转速、发动机负载和/或油温。将油系统的尺寸设定为适用于最大可能的压力需求，通常可能导致不必要的高油泵作业。
US 2012/0048228公开了一种油系统，其中，基于发动机的转数、发动机的负载以及油温来控制电磁阀，该电磁阀被布置在将油从油底壳供应到发动机的通道，该通道连接油泵的入口和出口。
然而，会期望提供一种改进的油系统，特别是提供更节能的操作。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的油系统，特别是提供更节能的操作。
根据本发明的第一方面，该目的通过一种控制用于内燃发动机的油系统的方法来实现，该油系统包括：储油器；可控泵装置，该可控泵装置以流体流动的方式连接到该储油器，用于从储油器泵送油；第一油道，该第一油道以流体流动的方式连接到泵装置，用于从该泵装置接收油，该第一油道被构造成向第一发动机部位供油；第二油道，该第二油道以流体流动的方式连接到泵装置，用于从该泵装置接收油，该第二油道被构造成向第二发动机部位供油；第二油道流动控制装置，该第二油道流动控制装置用于控制油从该泵装置向第二油道的流动；第一压力传感器，该第一压力传感器用于感测第一油道中的油压；以及第二压力传感器，该第二压力传感器用于感测第二油道中的油压。该方法包括以下步骤：估计第一油道中最低所需第一油道油压，以向第一发动机部位供应充足的油；估计第二油道中最低所需第二油道油压，以向第二发动机部位供应充足的油；当最低所需第二油道油压与最低所需第一油道油压之间的比率大于预定的第一阈值比率时：将第二油道流动控制装置控制成打开状态；从第二压力传感器获取指示第二油道中的当前油压的信号；使用基于指示第二油道中的当前油压的信号的反馈控制来控制泵装置，以至少实现第二油道中的最低所需第二油道油压；以及当最低所需第二油道油压与最低所需第一油道油压之间的比率小于预定的第二阈值比率时：从第一压力传感器获取指示第一油道中的当前油压的信号；以及使用基于指示第一油道中的当前油压的信号的反馈控制来控制泵装置，以至少实现第一油道中的最低所需第一油道油压；从第二压力传感器获取指示该第二油道中的当前油压的信号；以及使用基于指示第二油道中的当前油压的信号的反馈控制来控制第二油道流动控制装置，以至少实现第二油道中的最低所需的第二油道油压。
应当注意，当最低所需第二油道油压与最低所需第一油道油压之间的比率大于预定的第一阈值比率时，可以将该第二油道流动控制装置有利地控制成全开状态或接近全开状态。
还应当注意，根据本发明的实施例，可以根据单个阈值或根据取决于油系统的当前状态的不同阈值来选择油系统的不同操作模式或状态。换言之，该第一阈值比率和第二阈值比率可以由单个阈值比率构成，或者第一阈值比率和第二阈值比率可以不同。有利地，为了利用滞后性来稳定地控制油系统，该第二阈值比率可以小于第一阈值比率。
本发明基于这样的认识，即，通过基于在第一油道和第二油道中感测到的油压的反馈控制，并且取决于油系统的不同部件中的油压需求来选择不同的反馈控制策略，能够实现对油系统的不同部件中的油压进行更精确地控制。对油压的这种更精确的控制进而为油系统提供了更节能的操作，并且由此为包括油系统的ICE装置提供了更节能的操作。
根据各种实施例，可控泵装置的反馈控制可以被构造成呈现第一时间常数；该第二油道流动控制装置的反馈控制可以被构造成呈现第二时间常数；并且该第二时间常数可以小于第一时间常数。通过使第二油道流动控制装置的控制比泵装置的控制快，能够确保两个控制器的作业不会彼此干扰，使得能够实现对油系统的稳定控制。
根据各实施例，可以基于发动机转速、发动机负载和油温中的至少一个来估计最低所需第一油道油压和最低所需第二油道油压。
根据各实施例，该第二油道可以是活塞冷却喷射油道；并且该第二发动机部位可以包括发动机的至少一个活塞。
根据本发明的第二方面，该目的通过一种用于内燃发动机的油系统来实现，该油系统包括：可控泵装置，该可控泵装置以流体流动的方式连接到该储油器，用于从储油器中泵送油；第一油道，该第一油道以流体流动的方式连接到泵装置，用于从该泵装置接收油，该第一油道被构造成向第一发动机部位供油；第二油道，该第二油道以流体流动的方式连接到泵装置，用于从该泵装置接收油，该第二油道被构造成向第二发动机部位供油；第二油道流动控制装置，该第二油道流动控制装置用于控制油从该泵装置向第二油道的流动；控制电路，该控制电路具有至少一个输入部、第一输出部以及第二输出部，该至少一个输入部用于接收指示发动机转速、发动机负载和油温中的至少一个的至少一个信号，该第一输出部连接到泵装置，并且该第二输出部连接到第二油道流动控制装置；第一压力传感器，该第一压力传感器用于感测第一油道中的油压；以及第二压力传感器，该第二压力传感器用于感测第二油道中的油压，其中，该油系统能够在如下状态之间被控制：第一状态，在该第一状态中，该控制电路将第二油道流动控制装置控制成打开状态，从第二压力传感器获取指示第二油道中当前油压的信号，并且通过使用基于指示第二油道中当前油压的信号的反馈控制来控制泵装置，从而控制第二油道中的油压；以及第二状态，在该第二状态中，该控制电路从第一压力传感器获取指示第一油道中当前油压的信号，通过使用基于指示第一油道中当前油压的信号的反馈控制来控制泵装置，从而控制第一油道中的油压，并且通过使用基于指示第二油道中当前油压的信号的反馈控制来控制第二油道流动控制装置，从而控制第二油道中的油压。
该可控泵装置可以以本领域普通技术人员已知的各种方式来实施，例如，通过可变叶片泵或者通过具有可控旁通阀的泵等来实施。
根据各种实施例，该控制电路可以被构造成；估计第一油道中最低所需第一油道油压，以向第一发动机部位供应充足的油；估计第二油道中最低所需第二油道油压，以向第二发动机部位供应充足的油；当最低所需第二油道油压与最低所需第一油道油压之间的比率已经增加到大于预定的第一阈值比率时，控制该油系统以从第二状态转换到第一状态；以及当最低所需第二油道油压与最低所需第一油道油压之间的比率已经减小到小于预定的第二阈值比率时，控制该油系统以从第一状态转换到第二状态。
根据各实施例，第二阈值比率可以小于第一阈值比率。
此外，根据本发明的实施例的油系统可以有利地包括在内燃发动机装置中。
该内燃发动机装置可以包括在车辆中。
本发明的另一方面涉及一种控制单元，该控制单元用于控制根据本发明的实施例的油系统，并且该控制单元被构造成执行根据本发明的实施例的方法的各步骤。
本发明的另一方面涉及一种计算机程序，该计算机程序被构造成当在包括于根据本发明的实施例的油系统中的控制电路上运行时，导致根据本发明的实施例的油系统执行根据本发明的实施例的方法。
本发明的另一方面涉及一种携载计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括程序代码组件，该程序代码组件用于当所述程序产品在计算机上运行时控制根据本发明的实施例的方法的步骤。
总之，本发明的各方面由此涉及一种油系统，该油系统包括：泵装置；第一油道，该第一油道用于向第一发动机部位供油；第二油道，该第二油道用于向第二发动机部位供油；第二油道流动控制装置，该第二油道流动控制装置用于控制油从该泵装置向第二油道的流动；控制电路；第一压力传感器，该第一压力传感器用于感测第一油道中的油压；以及第二压力传感器，该第二压力传感器用于感测第二油道中的油压。该油系统能够在如下状态之间被控制：第一状态，在该第一状态中，该控制电路将第二油道流动控制装置控制成打开状态，并且通过控制泵装置来控制第二油道中的油压；以及第二状态，在该第二状态中，该控制电路通过控制泵装置来控制第一油道中的油压，并且通过控制该第二油道流动控制装置来控制第二油道中的油压。
附图说明
参照附图，下文将更详细地描述作为示例列举的本发明各实施例。
在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的车辆的侧视图，该车辆呈包括ICE装置的卡车的形式。
图2是根据本发明的示例实施例的油系统的简化示意图。
图3是示意地说明根据本发明的示例实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的示例实施例的车辆，该车辆在这里呈卡车1的形式并且包括ICE装置3。该ICE装置3包括用于控制ICE装置3的操作的控制单元5。该ICE装置3包括用于润滑和冷却ICE装置3的油系统7(在图1中不可见)。
图2是根据本发明的示例实施例的油系统的简化示意图。例如，已经省略了不是本发明的核心的各个部件。这样的部件可以例如包括滤油器和油加热器等。然而，这样的和其它的油系统部件对于本领域普通技术人员是众所周知的。
参照图2，油系统7包括包含油10的储油器9、以流体流动的方式连接到该储油器9的可控泵装置11、以流体流动的方式连接到该泵装置11的第一油道13和第二油道15、第一压力传感器27、第二压力传感器29、第二油道流动控制装置25以及控制单元5。
第一油道13例如可以是柴油发动机的所谓的主油道，其被构造成向第一发动机部位14供油，该第一发动机部位在这里示意性地由曲柄轴轴承表示。第二油道15例如可以是柴油发动机的所谓的活塞冷却喷嘴(PCJ)油道，并且被构造成向第二发动机部位16供油。在图2中，该第二发动机部位示意性地由活塞表示，并且油系统7被示出为包括用于向活塞底部喷油的喷嘴17。
第一压力传感器27被布置成感测第一油道13中的油压，并且向控制单元5提供指示第一油道13中的油压的信号。第二压力传感器29被布置成感测第二油道15中的油压，并且向控制单元5提供指示第二油道15中的油压的信号。第二油道流动控制装置25在此被设置为阀，该阀被布置在泵装置11与第二油道15之间的流动路径上。该第二油道阀25能够由来自控制单元5的信号控制，如图2中示意地所示。
可控泵装置11在此被例示为常规油泵12，该常规油泵可以通过ICE3的曲柄轴的旋转而被驱动，并且可控旁通阀23连接在油泵12的入口19与出口21之间。通过控制旁通阀23的开度，能够控制泵装置11的出口22处的油压。
控制单元5包括第一输入部31、第二输入部33、第三输入部35、第一输出部37以及第二输出部39，该第一输入部31用于接收ICE参数，诸如发动机转速、发动机负载和/或油温，该第二输入部33用于接收来自第一压力传感器27的信号，该第三输入部35用于接收来自第二压力传感器29的信号，该第一输出部37用于控制包括在泵装置11中的旁通阀23，并且该第二输出部39用于控制第二油道阀25。
基于在第一输入部31处接收的发动机参数，控制单元5能够估计不同油道中的最低所需油压，并且根据所估计的最低所需油压、在至少第一状态与第二状态之间控制油系统7。
现在将参照图3中的示意流程图来描述操作图2中的油系统7的示例方法。
在第一步骤S1中，通过控制单元5来获取各种发动机参数，诸如发动机转速“rpm”、发动机负载“load”以及油温“Toil”。
在随后的步骤S2中，基于所获取的发动机参数，估计在第一油道13(图2中的主油道13)中、用于向第一发动机部位14(诸如，图2中的曲柄轴轴承14)供油的最低所需第一油道油压PMG，并且估计在第二油道15(图2中的PCJ油道15)中、用于向第二发动机部位(图2中活塞的底部)供油的最低所需第二油道压力PPCJ。估计这样的最低所需油道油压本身对用于ICE的油系统中的普通技术人员来说是显而易见的。
基于由此估计的最低所需第一油道油压PMG与最低所需第二油道油压PPCJ之间的关系，确定应如何控制油系统7。可以评估各种可能的关系来作为确定油系统7的控制策略的基础。根据一种示例方法，能够确定PMG与PPCJ之间的比率(或PPCJ与PMG之间的比率)，并且可以将该比率与一个或多个相关阈值比率进行比较。替代地，当处于预定状态(诸如，完全打开)中时，可以基于PPCJ和横贯第二油道阀25的已知压降来估计与最低所需第二油道油压PPCJ相对应的主油道13中(或泵装置11的出口22处)的压力。然后，可以将该所估计最低所需压力直接与PMG进行比较。
当在步骤S3中确定(无论确切地选择哪种方法来实现)第一油道13中的最低所需第一油道油压PMG不足以实现第二油道15中的最低所需第二油道油压PPCJ时(当第二油道阀25打开时)，该方法进行到步骤S4和S5。
在步骤S4中，控制单元5控制第二油道阀25打开，并且在步骤S5中，控制单元5使用基于从第二压力传感器29获取的信号的反馈控制来控制可控泵装置11(例如，通过控制图2中的旁通阀23)，以实现第二油道15中的最低所需第二油道油压PPCJ。从S5，该方法返回到S1。
当替代地在步骤S3中确定第一油道13中的最低所需第一油道油压PMG足以实现第二油道15中的最低所需第二油道油压PPCJ时(当第二油道阀25打开时)，该方法进行到步骤S6和S7。
在S6中，控制单元5使用基于从第一压力传感器27获取的信号的反馈控制来控制可控泵装置11(例如，通过控制图2中的旁通阀23)，以实现第一油道13中的最低所需的第一油道油压PMG，并且在步骤S7中，该控制单元5使用基于从第二压力传感器29获取的信号的反馈控制来控制第二油道阀25，以实现第二油道15中的最低所需第二油道油压PPCJ。从S7，该方法返回到S1。
应该注意，图3中的方法步骤不必一定按照图3中指示的顺序进行。此外，一些步骤可以并行执行。例如，可以并行执行S4和S5，并且可以并行执行S6和S7。
应当理解，本发明不限于上述和附图所示的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多改变和修改。

Claims (13)

1.一种控制用于内燃发动机(3)的油系统(7)的方法，所述油系统(7)包括：
储油器(9)；
可控泵装置(11)，所述可控泵装置(11)以流体流动的方式连接到所述储油器(9)，用于从所述储油器(9)泵送油(10)；
第一油道(13)，所述第一油道(13)以流体流动的方式连接到所述泵装置(11)，用于从所述泵装置(11)接收油，所述第一油道(13)被构造成向第一发动机部位(14)供油；
第二油道(15)，所述第二油道(15)以流体流动的方式连接到所述泵装置(11)，用于从所述泵装置(11)接收油，所述第二油道(15)被构造成向第二发动机部位(16)供油；
第二油道流动控制装置(25)，所述第二油道流动控制装置(25)用于控制油从所述泵装置(11)向所述第二油道(15)的流动；
第一压力传感器(27)，所述第一压力传感器(27)用于感测所述第一油道(13)中的油压；以及
第二压力传感器(29)，所述第二压力传感器(29)用于感测所述第二油道(15)中的油压，
所述方法包括如下步骤：
估计(S2)所述第一油道(13)中最低所需第一油道油压(PMG1)，以向所述第一发动机部位(14)供应充足的油；
估计(S2)所述第二油道(15)中最低所需第二油道油压(PPCJ)，以向所述第二发动机部位(16)供应充足的油；
当所述最低所需第二油道油压(PPCJ)与所述最低所需第一油道油压(PMG1)之间的比率大于预定的第一阈值比率时：
将所述第二油道流动控制装置(25)控制(S4)成打开状态；
从所述第二压力传感器(29)获取指示所述第二油道(15)中的当前油压的信号；
使用基于指示所述第二油道(15)中的当前油压的所述信号的反馈控制来控制(S5)所述泵装置(11)，以至少实现所述第二油道(15)中的所述最低所需第二油道油压(PPCJ)；以及
当所述最低所需第二油道油压(PPCJ)与所述最低所需第一油道油压(PMG1)之间的所述比率小于预定的第二阈值比率时，所述第二阈值比率小于或等于所述第一阈值比率：
从所述第一压力传感器(27)获取指示所述第一油道(13)中的当前油压的信号；并且
使用基于指示所述第一油道(13)中的当前油压的所述信号的反馈控制来控制(S6)所述泵装置(11)，以至少实现所述第一油道(13)中的所述最低所需第一油道油压(PMG1)；
从所述第二压力传感器(29)获取指示所述第二油道(15)中的当前油压的所述信号；并且
使用基于指示所述第二油道(15)中的当前油压的所述信号的反馈控制来控制(S7)所述第二油道流动控制装置(25)，以至少实现所述第二油道(15)中的所述最低所需第二油道油压(PPCJ)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二阈值比率小于所述第一阈值比率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：
所述可控泵装置(11)的所述反馈控制被构造成呈现第一时间常数；
所述第二油道流动控制装置(25)的所述反馈控制被构造成呈现第二时间常数；并且
所述第二时间常数小于所述第一时间常数。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，基于发动机转速、发动机负载和油温中的至少一个来估计所述最低所需第一油道油压(PMG1)和所述最低所需第二油道油压(PPCJ)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第二油道(15)是活塞冷却喷射油道；并且所述第二发动机部位(16)包括所述发动机(3)的至少一个活塞。
6.一种用于内燃发动机(3)的油系统(7)，包括：
可控泵装置(11)，所述可控泵装置(11)以流体流动的方式连接到储油器(9)，用于从所述储油器(9)泵送油(10)；
第一油道(13)，所述第一油道(13)以流体流动的方式连接到所述泵装置(11)，用于从所述泵装置(11)接收油，所述第一油道(13)被构造成向第一发动机部位(14)供油；
第二油道(15)，所述第二油道(15)以流体流动的方式连接到所述泵装置(11)，用于从所述泵装置(11)接收油，所述第二油道(15)被构造成向第二发动机部位(16)供油；
第二油道流动控制装置(25)，所述第二油道流动控制装置(25)用于控制油从所述泵装置(11)向所述第二油道(15)的流动；
控制电路(5)，所述控制电路(5)具有至少一个输入部(31)、第一输出部(37)以及第二输出部(39)，所述至少一个输入部(31)用于接收指示发动机转速、发动机负载和油温中的至少一个的至少一个信号，所述第一输出部(37)连接到所述泵装置(11)，并且所述第二输出部(39)连接到所述第二油道流动控制装置(25)；
第一压力传感器(27)，所述第一压力传感器(27)用于感测所述第一油道(13)中的油压；以及
第二压力传感器(29)，所述第二压力传感器(29)用于感测所述第二油道(15)中的油压，
其中，所述油系统(7)能够在如下状态之间被控制：
第一状态，在所述第一状态中，所述控制电路(5)将所述第二油道流动控制装置(25)控制成打开状态，从所述第二压力传感器(29)获取指示所述第二油道(15)中的当前油压的信号，并且通过使用基于指示所述第二油道(15)中的当前油压的所述信号的反馈控制来控制所述泵装置(11)，从而控制所述第二油道(15)中的油压；以及
第二状态，在所述第二状态中，所述控制电路(5)从所述第一压力传感器(27)获取指示所述第一油道(13)中的当前油压的信号，通过使用基于指示所述第一油道(13)中的当前油压的所述信号的反馈控制来控制所述泵装置(11)，从而控制所述第一油道(13)中的油压，并且通过使用基于指示所述第二油道(15)中的当前油压的所述信号的反馈控制来控制所述第二油道流动控制装置(25)，从而控制所述第二油道(25)中的油压。
7.根据权利要求6所述的油系统(7)，其中，所述控制电路(5)被构造成：
估计所述第一油道(13)中的最低所需第一油道油压(PMG1)，以向所述第一发动机部位(14)供应充足的油；
估计所述第二油道(15)中的最低所需第二油道油压(PPCJ)，以向所述第二发动机部位(16)供应充足的油；
当所述最低所需第二油道油压(PPCJ)与所述最低所需第一油道油压(PMG1)之间的比率已经增加到大于预定的第一阈值比率时，控制所述油系统(7)以从所述第二状态转换到所述第一状态；并且
当所述最低所需第二油道油压(PPCJ)与所述最低所需第一油道油压(PMG1)之间的比率已经减小到小于预定的第二阈值比率时，控制所述油系统(7)以从所述第一状态转换到所述第二状态。
8.根据权利要求7所述的油系统，其中，所述第二阈值比率小于所述第一阈值比率。
9.一种控制单元，所述控制单元用于控制根据权利要求6到8中的任一项所述的油系统，所述控制单元被构造成执行根据权利要求1到5中的任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序，所述计算机程序被构造成当在包括于所述油系统(7)中的所述控制电路(5)上运行时，使根据权利要求6到8中的任一项所述的油系统(7)执行根据权利要求1到5中的任一项所述的方法。
11.一种携载计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序产品在计算机上运行时，控制根据权利要求1到5中的任一项所述的步骤。
12.一种内燃发动机装置(3)，所述内燃发动机装置(3)包括根据权利要求6到8中的任一项所述的油系统(7)。
13.一种车辆(1)，所述车辆(1)包括根据权利要求12所述的内燃发动机装置(3)。
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