CN113187579A - 发动机润滑系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机润滑系统，包括依次串联的可变排量机油泵、机油滤清器和缸体主油道，缸体主油道一端依次通过机油泵反馈油道、机油泵OCV阀连接到可变排量机油泵的回油口，另一端依次通过活塞冷却喷嘴油道、活塞冷却喷嘴OCV阀连接到活塞冷却喷嘴，机油泵OCV阀并联有机油泵单向阀，活塞冷却喷嘴OCV阀并联有活塞冷却喷嘴单向阀。控制单元的信号输入端分别与机油压力传感器和发动机连接，其信号输出端分别与机油泵OCV阀和活塞冷却喷嘴单向阀连接。本发明还公开了一种发动机润滑系统的控制方法，包括根据获取的四种参数和信号进行判断并执行四种控制模式。本发明避免润滑系统控制阀失效造成活塞无法润滑，且避免长期低负荷低转速下活塞无法润滑。

Description

发动机润滑系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及发动机润滑技术领域，具体地指一种发动机润滑系统及其控制方法。
背景技术
现有的发动机润滑系统通过发动机的工作载荷、油温、机油压力等参数对可变排量机油泵和电控活塞冷却喷嘴单独控制，并将二者有效的进行结合，实现发动机润滑系统中机油热管理。但现有技术均基于降油耗考虑，运用大量电控零部件(OCV阀)，在这些电控零部件失效情况下，系统将无法正常工作，从而有可能会导致发动机损坏，而且在低速低负荷情况下活塞冷却喷嘴喷油不及时将造成发动机损坏。
中国专利CN110454295A公开了一种活塞冷却喷嘴喷射控制方法。为了兼顾活塞冷却与发动机油耗就合理地控制活塞冷却喷嘴的开关本发明保留了现有的根据机油压力、转速和负荷控制，并进一步考虑了小负荷工况也有发生爆震和早燃的风险，在控制方法中增加了爆震和早燃的控制，使该方法更为合理，达到降低排放和保护发动机的效果。该专利虽考虑到了小负荷情况下对活塞冷却喷嘴的控制，但对于检测暴震和早燃后再开启冷却活塞，存在滞后性，容易导致冷却润滑效果不佳以及发动机相关部件的磨损。
中国专利CN206329381U公开了一种发动机活塞冷却电磁阀控制装置。包括可控单向阀、电磁控制液压先导阀、进油管、冷却油管、控制油管和安装支座，所述进油管分别连入到可控单向阀和电磁控制液压先导阀，可控单向阀和电磁控制液压先导阀固定在安装支座上，通过控制油管相连，所述可控单向阀与冷却油管相连。通过电磁控制液压先导阀的来油，控制可控单向阀按发动机ECU指令实时控制单向阀通断来达到精确控制喷油，减少不必要的喷油。虽然该专利中公开了当电磁阀出现故障时，使用单向阀的措施。但并未明确说明故障时活塞冷却喷嘴单向阀的控制策略。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种发动机润滑系统及其控制方法，该系统及控制方法可以保证在机油泵控制阀和活塞冷却喷嘴控制阀失效时以及低速低负荷时活塞冷却喷嘴可以及时喷油，保证发动机得到及时润滑。
为实现上述目的，本发明提供一种发动机润滑系统，其特征在于：包括依次串联的可变排量机油泵、机油滤清器和缸体主油道，所述缸体主油道一端依次通过机油泵反馈油道、机油泵OCV阀连接到可变排量机油泵的回油口，另一端依次通过活塞冷却喷嘴油道、活塞冷却喷嘴OCV阀连接到活塞冷却喷嘴，所述机油泵OCV阀并联有机油泵单向阀，所述活塞冷却喷嘴OCV阀并联有活塞冷却喷嘴单向阀。
进一步地，所述活塞冷却喷嘴单向阀的开启压力大于缸体主油道机油工作压力，且小于机油泵单向阀的开启压力。
进一步地，还包括控制单元和设置在缸体主油道的有机油压力传感器，所述控制单元的信号输入端分别与机油压力传感器和发动机连接，其信号输出端分别与机油泵OCV阀和活塞冷却喷嘴单向阀连接。
进一步地，所述控制单元用于获取发动机负荷、发动机转速、缸体主油道压力以及活塞爆震信号；
以及判断当发动机负荷大于或等于发动机负荷设定值和/或发动机转速大于或等于发动机转速设定值时，执行开启活塞冷却喷嘴OCV阀和机油泵OCV阀；
并判断当活塞出现爆震，则执行减小机油泵OCV阀的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀的开启压力；判断当活塞没有出现爆震，则执行保持机油泵OCV阀的开度不变。
进一步地，所述控制单元还用于判断当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值时，且活塞冷却喷嘴OCV阀的关闭时间大于关闭时间设定值时，执行开启活塞冷却喷嘴OCV阀并持续开启时间设定值，然后重新关闭活塞冷却喷嘴OCV阀。
进一步地，所述控制单元还用于判断当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值，且活塞冷却喷嘴OCV阀为开启状态时，且活塞出现爆震，则执行减小机油泵OCV阀的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀的开启压力。
本发明还提供一种基于上述所述的发动机润滑系统的控制方法，其特征在于：
获取发动机负荷、发动机转速、缸体主油道压力以及活塞爆震信号；
当发动机负荷大于或等于发动机负荷设定值和/或发动机转速大于或等于发动机转速设定值时，开启活塞冷却喷嘴OCV阀和机油泵OCV阀；
若活塞出现爆震，则减小机油泵OCV阀的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀的开启压力；若活塞没有出现爆震，则保持机油泵OCV阀的开度不变。
进一步地，当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值时，关闭活塞冷却喷嘴OCV阀且开启机油泵OCV阀。
进一步地，当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值时，若活塞冷却喷嘴OCV阀的关闭时间大于关闭时间设定值时，开启活塞冷却喷嘴OCV阀并持续开启时间设定值，然后重新关闭活塞冷却喷嘴OCV阀。
进一步地，当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值，且活塞冷却喷嘴OCV阀为开启状态时，若活塞出现爆震，则减小机油泵OCV阀的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀的开启压力。
本发明的有益效果：
1、避免润滑系统控制阀失效造成活塞无法润滑。本发明在活塞冷却喷嘴OCV阀故障失效时，通过调节机油泵OCV阀的开度使得缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀的开启压力，从而保证活塞冷却喷嘴油道中的机油通过活塞冷却喷嘴给活塞润滑，若机油泵OCV阀需要开启时而出现故障失效，则会导致可变排量机油泵无法回油，缸体主油道压力增大并超过机油泵单向阀的开启压力，使得缸体主油道压力不会过大，且此时若同时出现活塞冷却喷嘴OCV阀故障失效时，由于活塞冷却喷嘴单向阀的开启压力小于机油泵单向阀的开启压力，使得活塞冷却喷嘴单向阀一定保持开启，保证活塞冷却喷嘴正常喷油。
2、避免长期低负荷低转速下活塞无法润滑。本发明在低负荷低转速时，即发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值时，若活塞冷却喷嘴OCV阀的关闭时间大于关闭时间设定值时，开启活塞冷却喷嘴OCV阀并持续开启时间设定值，然后重新关闭活塞冷却喷嘴OCV阀，通过活塞冷却喷嘴OCV阀间歇性的开启来保证在长时间低负荷低转速下活塞也能得到润滑，但又无需长期连续润滑。
附图说明
图1为本发明发动机润滑系统结构示意图。
图2为本发明发动机润滑系统控制方法流程图。
图中各部件标号如下：油底壳1、机油收集器2、可变排量机油泵3、机油泵OCV阀31、机油泵单向阀32、机油泵反馈油道33、机油滤清器4、缸体主油道5、机油压力传感器6、缸盖上行油道7、活塞冷却喷嘴8、活塞冷却喷嘴OCV阀81、活塞冷却喷嘴单向阀82、活塞冷却喷嘴油道83、发动机9、控制单元10。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1所示，一种发动机润滑系统，包括依次串联的可变排量机油泵3、机油滤清器4和缸体主油道5，缸体主油道5一端依次通过机油泵反馈油道33、机油泵OCV阀31连接到可变排量机油泵3的回油口，另一端依次通过活塞冷却喷嘴油道83、活塞冷却喷嘴OCV阀81连接到活塞冷却喷嘴8，活塞冷却喷嘴OCV阀81位于发动机缸体上，机油泵OCV阀31并联有机油泵单向阀32，活塞冷却喷嘴OCV阀81并联有活塞冷却喷嘴单向阀82(PCJ单向阀)。
本实施例中，缸体主油道机油工作压力为P0，活塞冷却喷嘴单向阀82的开启压力为P0+50kPa，机油泵单向阀32的开启压力为P0+100kPa。这样，保证了在缸体主油道压力为正常工作压力时，机油泵单向阀32和活塞冷却喷嘴单向阀82均无需开启，通过机油泵OCV阀31和活塞冷却喷嘴OCV阀81实现可变排量机油泵3回油和活塞冷却喷嘴喷油；也实现了当增大缸体主油道压力并超过P0+50kPa时，可以开启活塞冷却喷嘴单向阀82保证活塞冷却喷嘴喷油，也保证了当缸体主油道压力过大且超过阈值Pl＝P0+100kPa时，可以开启机油泵单向阀32实现可变排量机油泵3回油，避免缸体主油道压力持续增大。
本实施例中，还包括控制单元10和设置在缸体主油道5的有机油压力传感器6，控制单元10的信号输入端分别与机油压力传感器6和发动机9连接，其信号输出端分别与机油泵OCV阀31和活塞冷却喷嘴单向阀82连接。活塞爆震信号的出现表明了活塞长时间得不到润滑和冷却，它通过活塞爆震传感器获取，控制单元通过获取发动机负荷、发动机转速、缸体主油道压力以及活塞爆震信号来控制机油泵OCV阀31的开度和活塞冷却喷嘴单向阀82的开闭。机油泵OCV阀31的开度与可变排量机油泵的排量负相关，且可变排量机油泵的排量越大，则缸体主油道压力越高。
本实施例中，控制单元10用于获取发动机负荷P、发动机转速n、缸体主油道压力以及活塞爆震信号；以及判断当发动机负荷大于或等于发动机负荷设定值和/或发动机转速大于或等于发动机转速设定值时，执行开启活塞冷却喷嘴OCV阀81和机油泵OCV阀31；
并在上述情况下，判断当活塞出现爆震，则执行减小机油泵OCV阀31的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀82的开启压力；判断当活塞没有出现爆震，则执行保持机油泵OCV阀31的开度不变。这样，在活塞冷却喷嘴OCV阀故障失效时，通过调节机油泵OCV阀的开度使得缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀的开启压力，从而保证活塞冷却喷嘴油道中的机油通过活塞冷却喷嘴给活塞润滑。
本实施例中，控制单元10还用于判断当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值时，且活塞冷却喷嘴OCV阀81的关闭时间t等于关闭时间设定值t1时，执行开启活塞冷却喷嘴OCV阀81并使开启时间t’等于开启时间设定值t2，然后重新关闭活塞冷却喷嘴OCV阀81。这样在低负荷低转速时，通过活塞冷却喷嘴OCV阀间歇性的开启来保证在长时间低负荷低转速下活塞也能得到润滑，但又无需长期连续润滑。
本实施例中，控制单元10还用于判断当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值，且活塞冷却喷嘴OCV阀81为开启状态时，且活塞出现爆震，则执行减小机油泵OCV阀31的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀82的开启压力。这样，若机油泵OCV阀需要开启时而出现故障失效，则会导致可变排量机油泵无法回油，缸体主油道压力增大并超过机油泵单向阀的开启压力，使得缸体主油道压力不会过大，且此时若同时出现活塞冷却喷嘴OCV阀故障失效时，由于活塞冷却喷嘴单向阀的开启压力小于机油泵单向阀的开启压力，使得活塞冷却喷嘴单向阀一定保持开启，保证活塞冷却喷嘴正常喷油。
如图2所示，上述发动机润滑系统的控制过程如下：
首先，控制单元10获取发动机负荷P、发动机转速n、缸体主油道压力以及活塞爆震信号，根据获取的四种参数和信号进行判断并执行如下四种控制模式。
控制模式一：当发动机负荷大于或等于发动机负荷设定值和/或发动机转速大于或等于发动机转速设定值时，控制单元10控制开启活塞冷却喷嘴OCV阀81和机油泵OCV阀31，若活塞没有出现爆震，则保持机油泵OCV阀31的开度不变，使得缸体主油道压力维持在缸体主油道机油工作压力P0。
控制模式二：当发动机负荷大于或等于发动机负荷设定值和/或发动机转速大于或等于发动机转速设定值时，控制单元10控制开启活塞冷却喷嘴OCV阀81和机油泵OCV阀31，若活塞出现爆震，说明活塞冷却喷嘴OCV阀81发生故障无法开启，则通过控制机油泵OCV阀31的占空比减小机油泵OCV阀31的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀82的开启压力，保证了活塞冷却喷嘴8正常喷油。
在上述控制模式二中，若控制机油泵OCV阀31需要改变开度但是发生故障无法改变时，会导致缸体主油道压力增大并大于机油泵单向阀32的开启压力，此时机油泵单向阀32和活塞冷却喷嘴单向阀82均可以开启，既保证了活塞冷却喷嘴8正常喷油，又防止了缸体主油道压力过大。
控制模式三：当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值时，关闭活塞冷却喷嘴OCV阀81且开启机油泵OCV阀31。若活塞冷却喷嘴OCV阀81的关闭时间大于关闭时间设定值时，开启活塞冷却喷嘴OCV阀81并持续开启时间设定值，然后重新关闭活塞冷却喷嘴OCV阀81。
控制模式四：在上述控制模式三的基础上，若活塞出现爆震，则减小机油泵OCV阀31的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀82的开启压力，保证了活塞冷却喷嘴8正常喷油。若此时机油泵OCV阀31需要增大开度但是发生故障无法增大时，会导致缸体主油道压力增大并大于机油泵单向阀32的开启压力，此时机油泵单向阀32和活塞冷却喷嘴单向阀82均可以开启，既保证了活塞冷却喷嘴8正常喷油，又防止了缸体主油道压力过大。

Claims (10)

1.一种发动机润滑系统，其特征在于：包括依次串联的可变排量机油泵(3)、机油滤清器(4)和缸体主油道(5)，所述缸体主油道(5)一端依次通过机油泵反馈油道(33)、机油泵OCV阀(31)连接到可变排量机油泵(3)的回油口，另一端依次通过活塞冷却喷嘴油道(83)、活塞冷却喷嘴OCV阀(81)连接到活塞冷却喷嘴(8)，所述机油泵OCV阀(31)并联有机油泵单向阀(32)，所述活塞冷却喷嘴OCV阀(81)并联有活塞冷却喷嘴单向阀(82)。
2.根据权利要求1所述的发动机润滑系统，其特征在于：所述活塞冷却喷嘴单向阀(82)的开启压力大于缸体主油道机油工作压力，且小于机油泵单向阀(32)的开启压力。
3.根据权利要求2所述的发动机润滑系统，其特征在于：还包括控制单元(10)和设置在缸体主油道(5)的有机油压力传感器(6)，所述控制单元(10)的信号输入端分别与机油压力传感器(6)和发动机(9)连接，其信号输出端分别与机油泵OCV阀(31)和活塞冷却喷嘴单向阀(82)连接。
4.根据权利要求3所述的发动机润滑系统，其特征在于：所述控制单元(10)用于获取发动机负荷、发动机转速、缸体主油道压力以及活塞爆震信号；
以及判断当发动机负荷大于或等于发动机负荷设定值和/或发动机转速大于或等于发动机转速设定值时，执行开启活塞冷却喷嘴OCV阀(81)和机油泵OCV阀(31)；
并判断当活塞出现爆震，则执行减小机油泵OCV阀(31)的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀(82)的开启压力；判断当活塞没有出现爆震，则执行保持机油泵OCV阀(31)的开度不变。
5.根据权利要求4所述的发动机润滑系统，其特征在于：所述控制单元(10)还用于判断当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值时，且活塞冷却喷嘴OCV阀(81)的关闭时间大于关闭时间设定值时，执行开启活塞冷却喷嘴OCV阀(81)并持续开启时间设定值，然后重新关闭活塞冷却喷嘴OCV阀(81)。
6.根据权利要求4所述的发动机润滑系统，其特征在于：所述控制单元(10)还用于判断当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值，且活塞冷却喷嘴OCV阀(81)为开启状态时，且活塞出现爆震，则执行减小机油泵OCV阀(31)的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀(82)的开启压力。
7.一种基于上述权利要求3～6任意一项所述的发动机润滑系统的控制方法，其特征在于：
获取发动机负荷、发动机转速、缸体主油道压力以及活塞爆震信号；
当发动机负荷大于或等于发动机负荷设定值和/或发动机转速大于或等于发动机转速设定值时，开启活塞冷却喷嘴OCV阀(81)和机油泵OCV阀(31)；
若活塞出现爆震，则减小机油泵OCV阀(31)的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀(82)的开启压力；若活塞没有出现爆震，则保持机油泵OCV阀(31)的开度不变。
8.根据权利要求7所述的发动机润滑系统的控制方法，其特征在于：当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值时，关闭活塞冷却喷嘴OCV阀(81)且开启机油泵OCV阀(31)。
9.根据权利要求8所述的发动机润滑系统的控制方法，其特征在于：当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值时，若活塞冷却喷嘴OCV阀(81)的关闭时间大于关闭时间设定值时，开启活塞冷却喷嘴OCV阀(81)并持续开启时间设定值，然后重新关闭活塞冷却喷嘴OCV阀(81)。
10.根据权利要求7所述的发动机润滑系统的控制方法，其特征在于：当发动机负荷小于发动机负荷设定值且发动机转速小于发动机转速设定值，且活塞冷却喷嘴OCV阀(81)为开启状态时，若活塞出现爆震，则减小机油泵OCV阀(31)的开度，使缸体主油道压力大于活塞冷却喷嘴单向阀(82)的开启压力。
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