CN113309619A - 一种防止节气门结冰的控制方法和采用该控制方法的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防止节气门结冰的控制方法和采用该控制方法的车辆，属于车辆内燃机领域。本发明防止节气门结冰的控制方法，至少包括以下过程：进行结冰风险判断；当判断节气门有结冰风险时，调节节气门开度，控制窜缸混合气回流装置的下游压力，阻止窜缸混合气从窜缸混合气回流装置的上游窜缸混合气回流通道回流。本发明可以改善现有车辆由于节气门上游带水分的窜缸混合气流入引发节气门冻结引发发动机故障的问题。

Description

一种防止节气门结冰的控制方法和采用该控制方法的车辆
技术领域
本发明涉及车辆内燃机领域，具体涉及一种防止节气门结冰的控制方法和采用该控制方法的车辆。
背景技术
请参阅图2，在内燃机里，在活塞环和气缸之间未燃烧的混合气(窜缸混合气)有时会泄漏到曲柄箱1内，需要设置窜缸混合气回流装置回收泄漏的窜缸混合气，并使回收后的窜缸混合气再到燃烧室7燃烧。滞留在曲柄箱1内的窜缸混合气，除HC外，还含有燃烧时产生的大量水分(水蒸气)。这个水分，发动机停止后，在发动机温度低于露点温度左右时，曲柄箱1和油底壳9的壁面上就会结露，结露的水分渗透壁面积攒在油底壳9内部的发动润滑油里。在寒地或寒冷天气里，曲柄箱1内的蒸汽容易结露，那么油底壳9内部积攒的水分量也更易增加。在回流的窜缸混合气水分含量多时，发动机启动后在行驶过程中，节气门2和收纳节气门2的节气门体3之间有水分附着，这些水分可能会冻结结冰引发节气门2结冰，有时会导致发动机故障。虽然现有技术中也有使通过节气门体3的温水通道升温的发动机冷却水流动结构，以及在节气门体3周围设置加热器的结构，但是都会使得车辆成本增加。
发明内容
鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供一种防止节气门结冰的控制方法和采用该控制方法的车辆，以改善现有车辆由于节气门上游带水分的窜缸混合气流入引发节气门冻结引发发动机故障的问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种防止节气门结冰的控制方法，至少包括以下过程：
进行结冰风险判断；
当判断节气门有结冰风险时，调节节气门开度，控制窜缸混合气回流装置的下游压力，阻止窜缸混合气从窜缸混合气回流装置的上游窜缸混合气回流通道回流。
在本发明控制方法一示例中，调节节气门开度使所述混合气回流装置下游的进气负压比标准气压小100mmhg以上，从而阻止所述窜缸混合气从所述上游窜缸混合气回流通道回流。
在本发明控制方法一示例中，所述进行结冰风险判断的过程包括判断外界环境温度是否小于设定结冰温度阈值的过程。
在本发明控制方法一示例中，所述进行结冰风险判断的过程包括对润滑油中是否具有水分的判断过程，若在1个驾驶循环中，车辆启动后油水温未达到设定温度阈值就结束驾驶循环，则判断本驾驶循环润滑油积累了水分。
在本发明控制方法一示例中，所述进行结冰风险判断的过程包括对油底壳内积攒水分量进行预测的过程。
在本发明控制方法一示例中，若在车辆启动后发动机油水温高于设定温度阈值且持续设定时间，则判断为所述积攒水分量蒸发完毕，使预测的所述积攒水分量归零。
在本发明控制方法一示例中，所述设定温度阈值为70℃。
在本发明控制方法一示例中，所述设定时间为3分钟。
在本发明控制方法一示例中，所述预测水分量积攒累计通过吸入的空气总量及空气湿度预测得到。
本发明还提供一种车辆，该车辆采用上述任一项所述的控制方法来防止节气门结冰。
综上所述，采用本发明控制方法来预防节气门结冰，无需增加任何硬件设施，成本较低。并且进一步地，本发明对润滑油中的水分量进行判断，仅在判断润滑油中具有水分时开展控制，阻止窜缸混合气从窜缸混合气回流装置的上游窜缸混合气回流通道回流，从而防止节气门冻结，可无需高价的温水结构或加热结构以及在全油门加速时的动力不足仅受最小限制。本发明车辆，采用本发明控制方法来预防节气门结冰，成本较低，且防结冰效果较好。
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，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地介绍，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他的附图。
图1为本发明防止节气门结冰的控制方法一实施例的流程示意图；
图2为本发明一实施例中内燃机及节气门的工作管路图；
图3为本发明一实施例中油底壳内收纳的发动机润滑油中积攒的含水量蒸发特性图；
图4为本发明一实施例中对推测累计积攒水分量和重置的示意图；
图5为本发明一实施例中驾驶循环的示意图；
图6为本发明一实施例中积攒水分量推测的流程图；
图7为本发明防止节气门结冰的控制方法一实施例的流程示意图。
元件标号说明
1、曲柄箱；2、节气门；3、节气门体；4、上游窜缸混合气回流通道；5、气缸盖；6、下游窜缸混合气回流通道；7、燃烧室；8、PCV阀门；9、油底壳；100、发动机中冷却液的温度曲线；200、发动机中的润滑油温度曲线；300、油底壳内积攒水蒸气的曲线；400、没有重置过的积攒水分曲线；500、具有重置的积攒水分曲线。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种防止节气门结冰的控制方法，采用本发明控制方法来预防节气门结冰，无需增加任何硬件设施，成本较低。并且本发明控制方法仅在判断润滑油中具有水分时开展控制，阻止窜缸混合气从窜缸混合气回流装置的上游窜缸混合气回流通道回流，从而防止节气门冻结，无需高价的温水结构或加热结构，可以有效改善现有由于节气门上游带水分的窜缸混合气流入引发节气门冻结引发发动机故障的问题。
请参阅图1，图1为本发明防止节气门结冰的控制方法一实施例的流程示意图。上述防止节气门结冰的控制方法至少包括过程：
S1、进行结冰风险判断；
S2、当判断节气门有结冰风险时，调节节气门开度，控制窜缸混合气回流装置的下游压力，阻止窜缸混合气从窜缸混合气回流装置的上游窜缸混合气回流通道回流。
请参阅图7，图7为本发明防止节气门结冰的控制方法一实施例的流程示意图。在步骤S1中进行结冰风险判断过程，可以为能够判断节气门具有结冰风险的一切合适过程，在本发明控制方法一实施例中，所述进行结冰风险判断的过程包括判断外界环境温度是否小于设定结冰温度阈值的过程。一般来说当外界环境温度小于0℃时即可以判断具有结冰风险，但考虑到车辆内部与外界环境温度的差值，在一实施例中，所述设定结冰温度阈值为-10℃，在外界环境温度小于等于-10℃时，判断为具有结冰的前提，从而继续进行后续的结冰风险判断。否则，判断为不具有结冰的前提，不再进行后续的结冰风险判断，也无需对车辆进行任何控制。
请继续参阅图7，在本发明控制方法一示例中，在步骤S1中，所述进行结冰风险判断的过程包括对润滑油中是否具有水分的判断过程。对润滑油中的水分量进行判断的过程可以为现有能够判断出润滑油中具有水分的多种方式，例如通过设置可以检测到水分的传感器等手段，在本发明一示例中，若在1个驾驶循环中，车辆启动后油水温未达到设定温度阈值就结束驾驶循环，则判断本驾驶循环润滑油积累了水分。该设定温度阈值可以根据实验设定，也可以根据经验设定。发明人做了大量的实验，并得出了图3中油底壳内收纳的发动机润滑油中积攒的含水量蒸发特性图。其中，图3中曲线100表示发动机中冷却液的温度，曲线200表示发动机中的润滑油温度，曲线300表示油底壳内积攒水蒸气的曲线。需要说明的是润滑油和冷却液是两个彼此独立的系统，冷却液主要负责冷却燃烧产生的大量热，润滑油负责润滑和一定程度的冷却。当外界气温较低时，曲柄箱内外有温差，在曲柄箱内壁凝结的水珠会与曲柄箱内的润滑油混在一起。进一步从图3可以看出，发动机启动时冷却液和润滑油温度相同，表示开始发动机是完全冷却的状态，水温、油温、外界气温达到热平衡，发动机启动后燃烧室会产生很多热量，这些热量首先被燃烧室外的水套中的冷却液带走，冷却液温度升高很快，而润滑油没有和燃烧室直接接触，在这个过程中吸收的热量相对较少，温度上升较慢在发动机启动经过一定时间后，冷却通道内的水温和润滑系统的油温上升到设定温度为止，发动机进入暖机状态的ta点，从而开始积攒的水分开始蒸发气化，随着时间和温度的进一步累积蒸汽剧增，这些蒸发产生的蒸汽和曲柄箱中的窜缸混合气混合。之后，在积攒的水分气化开始到经过一定时间后水温和油温又上升一步的tb点，积攒水分的完全蒸发气化，蒸汽产生也停止。且，在积攒水分的气化期间，积攒水分的气化现象带有随着环境等外在因素或用户的操作(高负荷行驶状态)而产生显著变化的特性。甚至，在图3中从发动机启动到ta点为止，由于油中的水分不蒸发，在启动后油水温未到达规定温度状态下重复进行关闭发动机进行停车的话会进一步积攒发动机油中的水分。相反如果发动机启动后油水温到达规定温度的话其特性则是会消除发动机油中水分。因此，本发明控制方法中，基于以上的发动机油中的水分蒸发特性，在ta和tb之间取一设定温度阈值，例如70℃，若在1个驾驶循环中，车辆启动后油水温未达到70℃就结束驾驶循环，则认为在该过程中水分未蒸发完毕，则判断本驾驶循环润滑油积累了水分。当外界环境温度≤-10℃，且推测多个驾驶循环积累的总水分超过50ml，且判断润滑油积累了水分时，被认为有结冰风险。
请参阅图2、图4至图7，图4为本发明一实施例中对推测累计积攒水分量重置的示意图；
图5为本发明一实施例中驾驶循环的示意图；图6为本发明一实施例中积攒水分量推测的流程图。在本发明控制方法一示例中，请参阅图2，燃烧室7上部安装有气缸盖5，燃烧室7下部设置有油底壳9，燃烧室7分别与上游窜缸混合气回流通道4和下游窜缸混合气回流通道6相连通，下游窜缸混合气回流通道6上安装有PCV阀门8。在步骤S1中，所述进行结冰风险判断的过程还包括对油底壳9内积攒水分量进行预测的过程。当在一个驾驶循环中，当外界环境温度≤-10℃，且油水温≤70℃，且推测总积攒水分量大于等于设定积攒水分量阈值50ML时，判断具有结冰风险，从而调节节气门开度使所述混合气回流装置下游的进气负压比标准气压小100mmhg以上,阻止窜缸混合气从窜缸混合气回流装置的上游窜缸混合气回流通道4回流。当进一步地，在任意一驾驶循环积累水分的过程中，油水温条件在规定值70℃以上且持续3分钟以上，则油底壳9内的积攒水分量完全蒸发，累积积攒水分量就被重置，归零，继而实行允许将混合气回流装置下游的进气负压维持在标准气压以上的控制，否则，仍使所述混合气回流装置下游的进气负压比标准气压小100mmhg以上,阻止窜缸混合气从窜缸混合气回流装置的上游窜缸混合气回流通道4回流，直至油水温条件在规定值70℃以上且持续3分钟以上。
请参阅图6，本发明中的设定积攒水分量阈值可以根据不同地区的湿度、温度等进行设定，所述预测水分量的积攒累计通过吸入的空气总量及空气湿度预测得到。例如，在本发明一示例中，在多个驾驶循环中，预测多个驾驶循环中的总积攒水分量大于等于设定积攒水分量阈值50ML时，即判断具有结冰风险，此时可以根据蒸发特性曲线及积攒水分量(50ML)来计算或选定需要控制节气门的时长，并在该时长内控制控制窜缸混合气回流装置的下游压力，阻止窜缸混合气从窜缸混合气回流装置的上游窜缸混合气回流通道回流。
如图4至图6所示，积攒水分量是基于发动机启动到发动机熄火停止位置1个驾驶循环吸入的空气量的累积值来进行积攒水分量的推测，并且正如图2含水量蒸发特性图所描述的，其控制结构是1个驾驶循环中若在车辆启动后的设定时间范围内油水温持续高于设定温度阈值例如70℃，则判断为所述积攒水分量蒸发完毕，然后重置积攒的水分量，然后再从0开始对每1个驾驶循环进行水分积攒推测。请参阅图6，在图6中曲线400表示没有重置过的积攒水分曲线，曲线500表示具有重置的积攒水分曲线，从曲线400可以看出，在之前的连续3个驾驶循环都有积累水分且没有达到重置水分的条件的积攒水分曲线；从曲线500可以看出前2个驾驶循环没有水分积累，达到重置条件水分被重置为0，最后1个驾驶循环有水分积累的积攒水分曲线。在本发明一示例中，当预测积攒水分量为50ML时，若在车辆启动后润滑油温度达到70℃以上，并持续3分钟以上时，判断积攒水分量蒸发完毕，使积攒水分量归零。
请参阅图7，在本发明控制方法一示例中，在步骤S2中，调节节气门开度使所述混合气回流装置下游的进气负压比标准气压小100mmhg以上，从而阻止所述窜缸混合气从所述上游窜缸混合气回流通道回流。在该步骤中，只需在润滑油中水分未蒸发完毕前关小节气门，调整混合气回流装置下游的进气负压比标准气压小100mmhg以上即可，因此本发明控制方法仅在判断节气门有结冰风险时控制进气负压，可以使车辆的动力受限最小化。
在本发明一实施例中还提供一种车辆，该车辆采用上述任一实施例所述的控制方法来防止节气门结冰。该车辆仅在判断节气门具有结冰风险时，对节气门进行控制，成本较低，且防结冰效果较好
综上所述，采用本发明控制方法来预防节气门结冰，无需增加任何硬件设施，成本较低。并且进一步地，本发明对润滑油中的水分量进行判断，仅在判断润滑油中具有水分时开展控制，阻止窜缸混合气从窜缸混合气回流装置的上游窜缸混合气回流通道回流，从而防止节气门冻结，可无需高价的温水结构或加热结构以及在全油门加速时的动力不足仅受最小限制。本发明车辆，采用本发明控制方法来预防节气门结冰，成本较低，且防结冰效果较好。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种防止节气门结冰的控制方法，其特征在于，至少包括以下过程：
进行结冰风险判断；
当判断节气门有结冰风险时，调节节气门开度，控制窜缸混合气回流装置的下游压力，阻止窜缸混合气从窜缸混合气回流装置的上游窜缸混合气回流通道回流。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，调节节气门开度使所述混合气回流装置下游的进气负压比标准气压小100mmhg以上，从而阻止所述窜缸混合气从所述上游窜缸混合气回流通道回流。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述进行结冰风险判断的过程包括判断外界环境温度是否小于设定结冰温度阈值的过程。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述进行结冰风险判断的过程包括对润滑油中是否具有水分的判断过程，若在1个驾驶循环中，车辆启动后油水温未达到设定温度阈值就结束驾驶循环，则判断本驾驶循环润滑油积累了水分。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述进行结冰风险判断的过程包括对油底壳内积攒水分量进行预测的过程。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，若在车辆启动后发动机油水温高于设定温度阈值且持续设定时间，则判断为所述积攒水分量蒸发完毕，使预测的所述积攒水分量归零。
7.根据权利要求4或6任一项所述的控制方法，其特征在于，所述设定温度阈值为70℃。
8.根据权利要求6任一项所述的控制方法，其特征在于，所述设定时间为3分钟。
9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述预测水分量积攒累计通过吸入的空气总量及空气湿度预测得到。
10.一种车辆，其特征在于，采用权利要求1至9中任一项所述的控制方法来防止节气门结冰。
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