一种活塞冷却喷嘴控制方法及控制系统与流程

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种活塞冷却喷嘴控制方法及控制系统。

背景技术：

随着汽车工业的发展，为了减小整车重量，发动机的重量和尺寸也越来越小，这要求动机的升功率不断提升(升功率表示单位气缸工作容积的做功能力，升功率越大单位气缸工作容积所发出的功率越大)，发动机的升功率直接影响发动机的热负荷，升功率的升高也就意味着发动机热负荷的增大，从而导致发动机的燃烧室和活塞的温度升高，活塞的温度过高可能会导致发动机产生爆震。

为了降低活塞的温度，目前大多数发动机都在活塞附近设置活塞冷却喷嘴，活塞冷却喷嘴与润滑油道连通，润滑油道上设置有电磁阀。在汽车运行的过程中，电磁阀开启，润滑油经由活塞冷却喷嘴喷到活塞上，由于润滑油的温度低于活塞的温度，因此起到冷却活塞的效果。

但是，在汽车运行的过程中，有的时候活塞的温度并不会过高，不需要冷却，而此时活塞冷却喷嘴仍对活塞进行冷却，导致活塞的温度过低，从而导致活塞吸收较多发动机的燃烧室的热量，降低了燃烧室热量转化为有效机械能的效率，从而导致汽车的油耗增多。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种活塞冷却喷嘴控制方法，以解决由于活塞温度过低导致的汽车的油耗增多的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种活塞冷却喷嘴控制方法，包括：

在车辆热机运行的过程中，获取所述车辆中发动机的当前转速和当前负荷；

当所述发动机的当前转速大于等于极限转速，且所述发动机的当前负荷大于等于极限负荷时，开启活塞冷却喷嘴；

当所述发动机的当前转速小于极限转速，且所述发动机的当前负荷小于极限负荷时，关闭所述活塞冷却喷嘴；

其中，所述极限转速为发动机的活塞处于热负荷限值时所述发动机的转速，所述极限负荷为所述活塞处于热负荷限值时所述发动机的负荷。

进一步地，所述活塞冷却喷嘴控制方法还包括：

在所述车辆首次下线启动、冷机及暖机的过程中，开启所述活塞冷却喷嘴；

在所述车辆长时间停放后的首次启动、冷机和暖机的过程中，开启所述活塞冷却喷嘴；

在所述车辆短时间停放后的首次启动、冷机和暖机的过程中，关闭所述活塞冷却喷嘴。

进一步地，所述活塞冷却喷嘴控制方法还包括：

在所述车辆带档滑行的过程中，所述发动机响应断油请求后，关闭所述活塞冷却喷嘴；

在所述车辆热机怠速的过程中，关闭所述活塞冷却喷嘴。

优选地，在关闭所述活塞冷却喷嘴的步骤之前，判断：

所述发动机的冷却水温度是否低于水温设定值；

所述发动机的机油温度是否低于油温设定值；

所述发动机的爆震点火提前角是否小于角度设定值；

所述发动机的机油压力是否小于压力设定值；

当所述发动机同时满足：所述发动机的冷却水温度低于水温设定值、所述发动机的机油温度低于油温设定值、所述发动机的爆震点火提前角小于角度设定值、所述发动机的机油压力小于压力设定值，激活所述活塞冷却喷嘴的关闭功能。

优选地，所述活塞冷却喷嘴控制方法还包括：在所述车辆上电及运行的过程中，

在关闭所述活塞冷却喷嘴之前，判断分别负责监测所述发动机的水温、爆震、转速、机油压力、负荷的传感器是否出现故障；

当分别负责监测所述发动机的水温、爆震、转速、机油压力、负荷的传感器均未故障时，激活所述活塞冷却喷嘴的关闭功能；

当分别负责监测所述发动机的水温、爆震、转速、机油压力、负荷的传感器中任意一个传感器故障时，开启所述活塞冷却喷嘴。

相对于现有技术，本发明所述的活塞冷却喷嘴控制方法具有以下优势：

由于当发动机的当前转速大于等于极限转速，且发动机的当前负荷大于等于极限负荷时，活塞的热负荷超出热负荷限值，容易引起发动机爆震，因此此时打开活塞冷却喷嘴对活塞进行冷却，使活塞的温度降低，从而防止发动机爆震。当发动机的当前转速小于极限转速，且发动机的当前负荷小于极限负荷时，此时活塞的热负荷小于热负荷限值，不易引起发动机爆震，如果继续使活塞冷却，可能使得活塞温度过低，从而导致活塞吸收较多发动机的燃烧室的热量，降低了燃烧室热量转化为有效机械能的效率，从而导致汽车的油耗增多，因此此时关闭活塞冷却喷嘴，不对活塞进行冷却。与现有技术中控制活塞冷却喷嘴的方法相比，本发明提供的活塞冷却控制方法在活塞温度较低，不易引起发动机爆震时停止对活塞冷却，从而避免活塞温度过低，从而降低汽车的油耗。

本发明的另一目的在于提出一种活塞冷却喷嘴控制系统，以解决由于活塞温度过低导致的汽车的油耗增多的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种活塞冷却喷嘴控制系统，包括控制单元，所述控制单元用于：

在车辆热机运行的过程中，获取所述车辆中发动机的当前转速和当前负荷，并

当所述发动机的当前转速大于等于极限转速，且所述发动机的当前负荷大于等于极限负荷时，开启活塞冷却喷嘴；

当所述发动机的当前转速小于极限转速，且所述发动机的当前负荷小于极限负荷时，关闭所述活塞冷却喷嘴；

其中，所述极限转速为活塞处于热负荷限值时发动机的转速，所述极限负荷为活塞处于热负荷限值时发动机的负荷。

进一步地，所述控制单元还用于：

在所述车辆首次下线的启动、冷机及暖机的过程中，开启所述活塞冷却喷嘴；

在所述车辆长时间停放后的首次启动、冷机和暖机的过程中，开启所述活塞冷却喷嘴；

在所述车辆短时间停放后的首次启动、冷机和暖机的过程中，关闭所述活塞冷却喷嘴。

进一步地，所述控制单元还用于：

在所述车辆带档滑行的过程中，所述发动机响应断油请求后，关闭所述活塞冷却喷嘴；

在所述车辆热机怠速的过程中，关闭所述活塞冷却喷嘴。

优选地，所述控制单元还用于：

在关闭所述活塞冷却喷嘴的步骤之前，判断：

所述发动机的冷却水温度是否低于水温设定值；

所述发动机的机油温度是否低于油温设定值；

所述发动机的爆震点火提前角是否小于角度设定值；

所述发动机的机油压力是否小于压力设定值；

当所述发动机同时满足：所述发动机的冷却水温度低于水温设定值、所述发动机的机油温度低于油温设定值、所述发动机的爆震点火提前角小于角度设定值、所述发动机的机油压力小于压力设定值，激活所述活塞冷却喷嘴的关闭功能。

优选地，所述控制单元还用于：在所述车辆上电及运行的过程中，

在关闭所述活塞冷却喷嘴之前，判断分别负责监测所述发动机的水温、爆 震、转速、机油压力、负荷的传感器是否出现故障；

当分别负责监测所述发动机的水温、爆震、转速、机油压力、负荷的传感器均未故障时，激活所述活塞冷却喷嘴的关闭功能；

当分别负责监测所述发动机的水温、爆震、转速、机油压力、负荷的传感器中任意一个传感器故障时，开启所述活塞冷却喷嘴。

相对于现有技术，本发明所述的活塞冷却喷嘴控制系统具有以下优势：

所述活塞冷却喷嘴控制系统与上述活塞冷却喷嘴控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的活塞与活塞冷却喷嘴的相对位置示意图；

图2为本发明实施例所述的转速检测方法的流程图。

附图标记说明：

1-活塞， 2-润滑油道，

3-电磁阀， 4-活塞冷却喷嘴，

6-控制单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图和实施例来详细说明本发明。

实施例一

请参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种活塞冷却喷嘴控制方法，包括：

步骤100、在车辆热机运行期间，获取车辆中发动机的当前转速和当前负荷；

步骤200、当发动机的当前转速大于等于极限转速，且发动机的当前负荷大于等于极限负荷时，开启活塞冷却喷嘴4；

步骤300、当发动机的当前转速小于极限转速，且发动机的当前负荷小于极限负荷时，关闭活塞冷却喷嘴4；

其中，极限转速为发动机的活塞1处于热负荷限值(达到活塞1的热负荷限值意味着活塞1有可能会导致发动机产生爆震)时发动机的转速，极限负荷为活塞1处于热负荷限值时发动机的负荷。

由于在本发明实施例提供的活塞1冷却方法中，在车辆热机运行期间，当活塞1处于热负荷限值时发动机的当前转速为极限转速，发动机的当前负荷为极限负荷，也就是说，在本发明实施例中，通过对发动机的当前转速和当前负荷的检测来判断活塞1是否达到或超出热负荷限值(即活塞1的温度是否达到超出温度限值)。当发动机的当前转速大于等于极限转速，且发动机的当前负荷大于等于极限负荷时，此时活塞1的热负荷大于等于热负荷限值，容易引起发动机爆震，因此此时开启活塞冷却喷嘴4，使活塞冷却喷嘴4向活塞1喷射冷却液对活塞1进行冷却以使活塞1的温度降低，从而防止发动机爆震。当发动机的当前转速小于极限转速，且发动机的当前负荷小于极限负荷时，此时活塞1的热负荷小于热负荷限值，不易引起发动机爆震，如果继续使活塞1冷却，可能使得活塞1温度过低，从而导致活塞1吸收较多发动机的燃烧室的热量，降低了燃烧室热量转化为有效机械能的效率，从而导致汽车的油耗增多，因此此时关闭活塞冷却喷嘴4，使活塞冷却喷嘴4停止向活塞1喷射冷却液，不对活塞1进行冷却，使得活塞1的温度不会降到很低，从而避免由于活塞1温度过低导致的汽车的油耗增多的问题。

需要说明的是，可以在发动机的当前转速小于极限转速，且发动机的当前负荷小于极限负荷时，立即开启活塞冷却喷嘴4，也可以当发动机的当前转速小于等于设定转速，且发动机的当前负荷小于等于设定负荷时再开启活塞冷却 喷嘴。其中，设定转速小于极限转速，设定负荷小于极限负荷，设定转速和设定负荷均可在发动机出厂前根据不同发动机的不同需求进行设定。

值得一提的是，可以使用润滑油作为使活塞1温度降低的冷却液，此时，活塞冷却喷嘴4设置于活塞1旁，活塞冷却喷嘴4与润滑油道2相连通，润滑油道2上靠近活塞冷却喷嘴4的区域设置有电磁阀3，通过控制电磁阀3的开合来控制活塞冷却喷嘴4的开合，从而控制是否向活塞1喷射润滑油。将润滑油喷射到活塞1上后，润滑油在起到冷却作用的同时还起到润滑作用。因此，在本实施例中均以使用润滑油作为冷却液为例对本发明实施例提供的活塞冷却喷嘴4的控制方法进行说明。

车辆处于不同工况时，活塞冷却喷嘴4的开合状态不同，通常，将发动机的转速达到启动转速之前称为发动机的启动过程，当发动机的转速达到启动转速后，根据发动机的温度的不同有冷机、暖机和热机三种情况，其中冷机时发动机的温度处于第一界值以下，暖机时发动机的温度处于第一界值和第二界值之间，热机时发动机的温度保持在第二界值。通常，第一界值为40℃，第二界值为80℃，当然，不同发动机的第一界值和第二界值均会有所差异。表1为车辆处于不同工况时，对应的活塞冷却喷嘴4的开合状态。

下面参照表1对发动机处于不同工况时，对应的活塞冷却喷嘴4的开合状态进行进一步说明。MAP为一个三维表，在本发明实施例应用的MAP表中的三个维度分别为发动机的转速、发动机的负荷、以及表示活塞冷却喷嘴4的开合状态的参数，根据其中两个变量寻找最优选的第三个参数，两个变量为发动 机的转速和负荷，第三个参数表示活塞冷却喷嘴4的开合状态，也就是说，在发动机的热机期间，通过不同的发动机的转速和负荷，寻找最合理的活塞冷却喷嘴4的开合状态。形成上述MAP表的基本策略为：当发动机的转速大于等于极限转速，且发动机的负荷大于等于极限负荷时，开启活塞冷却喷嘴4；当发动机的转速小于极限转速，且发动机的负荷小于极限负荷时，关闭活塞冷却喷嘴4。上述MAP表可根据对发动机的转速、发动机的负荷及活塞冷却喷嘴4的开合状态的对应关系进行多次试验的试验结果进行绘制，由于不同发动机的活塞1的热负荷限值和活塞1处于最佳工作状态时的热负荷均可能不同，因此对不同的发动机进行试验后绘制出的MAP表格可能有所不同。

在车辆首次下线的启动、冷机及暖机的过程中，开启活塞冷却喷嘴4；发动机首次下线就是在车辆刚刚出厂，第一次投入使用的时候，在启动、冷机及暖机的过程中，虽然活塞1的温度不会过高，但是由于是第一次使用，因此活塞1与燃烧室壁之间摩擦力较大，所以，此时使活塞冷却喷嘴4向活塞1喷射润滑油，在活塞1相对燃烧室壁运动的过程中，润滑油在活塞1与燃烧室壁之间形成一层油膜，产生润滑作用，使得活塞1相对燃烧室的运动更加顺畅，从而减少活塞1的磨损及发动机产生的噪音。

在车辆长时间停放后的首次启动、冷机和暖机的过程中，开启活塞冷却喷嘴4；车辆在长时间停放后，此时虽然活塞1温度不会过高，但由于活塞1长时间不运动，原来在活塞1与燃烧室壁之间产生的油膜已经破损甚至消失，在活塞1重新开始运动之后，活塞1上需要重新形成油膜以起到润滑作用，所以此时开启活塞冷却喷嘴4，向活塞1喷射润滑油，使得活塞1与燃烧室壁之间重新形成油膜，以使活塞1运动平顺，降低发动机产生的噪音。

在车辆短时间停放后的首次启动、冷机和暖机的过程中，关闭活塞冷却喷嘴4。由于车辆停放时间短，因此活塞1与燃烧室壁之间的油膜还存在，当活塞1再次开始运动后，活塞1与燃烧室壁之间的油膜仍然能够使活塞1平顺运动；同时，车辆在短时间停放后，活塞1的温度下降，此时活塞1不需要冷却，因此关闭活塞冷却喷嘴4，停止向活塞1喷射润滑油，使活塞1缸温度保持在 一定值，从而避免活塞1温度过低，进而减少油耗。

在车辆带档滑行的过程中，发动机响应断油请求后，关闭活塞冷却喷嘴4。在这种工况下，活塞1上的润滑油膜存在良好，同时，在发动机响应断油请求后，停止向燃烧室提供燃油，燃烧室中的温度会逐渐降低，活塞1的温度也会逐渐降低，因此，活塞1在这种状态下不需要冷却，所以此时关闭活塞冷却喷嘴4。

在车辆热机怠速的过程中，关闭活塞冷却喷嘴4。在热机怠速期间，发动机处于零负荷状态，此时活塞1运动速度较慢，因此活塞1不会产生大量热量，因此此时活塞1的温度不会过高，同时，活塞1上存在有良好的润滑油膜，所以这此时关闭活塞冷却喷嘴4，减少油耗。

发动机的爆震不仅与活塞1的温度有关，还与发动机的冷却水温度、发动机的机油温度、发动机的爆震点火提前角的角度、以及发动机的机油压力相关，也就是说，即使活塞1的热负荷没有超出活塞1的热负荷限值(活塞1的温度没有过高)，但是如果发动机的冷却水温度过高，发动机的机油温度过高、发动机的爆震点火提前角的角度过大、或者发动机的机油压力过大都有可能导致发动机爆震。因此，如果发动机的机油温度过高、发动机的爆震点火提前角的角度过大、或者发动机的机油压力过大时，即使活塞1不需要冷却也不需要润滑，此时也不能关闭活塞冷却喷嘴4。因为当发动机容易产生爆震的情况下向活塞1喷射润滑油，润滑油在使活塞1的温度下降的同时也会使燃烧室的温度下降，从而减小发动机产生爆震的可能。而当发动机的冷却水温度低于水温设定值，发动机的机油温度低于油温设定值，发动机的爆震点火提前角小于角度设定值，发动机的机油压力小于压力设定值时，激活活塞冷却喷嘴4的关闭功能。也就是说，如果发动机同时满足以上条件，则导致发动机爆震的因素与活塞1的温度的相关性更大，此时根据活塞1的温度及活塞1是否需要润滑作用来决定是否关闭活塞冷却喷嘴4。

在具体实施时，上述水温设定值、油温设定值、角度设定值和压力设定值可以小于或等于对应的发动机可以承受的水位极限值、油温极限值、角度极限 值和压力极限值。举例来说，当水温极限值为95℃时，水温设定值可为85℃；当油温极限值为105℃时，油温设定值可为95℃；当角度极限值为3℃A时，角度设定值也可以为3℃A；当压力极限值90kpa时，压力设定值可为80kpa。值得一提的是，不同的发动机的爆震点火提前角可能不同，因此，为适应不同爆震点火提前角的发动机，在发动机的爆震点火提前角低于角度设定值之后，延时一段时间(例如延时2s)后再激活活塞冷却喷嘴4的关闭功能。

发动机的水温、爆震、转速、机油压力、以及负荷都是通过对应的传感器检测出来的，如果任何一个传感器故障，则发动机无法获取对应的指标，因此无法判断发动机是否可能产生爆震的现象，此时，为了保护发动机，避免发动机在检测不到某一项与爆震相关的指标的时候产生爆震现象而一直开启活塞冷却喷嘴4。只有当所有的对应上述指标的所有传感器都没有故障时，才可以激活活塞冷却喷嘴4的关闭功能。

实施例二

本发明实施例二提供了一种活塞冷却喷嘴控制系统，采用实施例一提供的活塞冷却喷嘴控制方法控制，活塞冷却喷嘴控制系统包括控制单元6，控制单元6用于：在车辆热机运行的过程中，当发动机的当前转速大于等于极限转速，且发动机的当前负荷大于等于极限负荷时，开启活塞冷却喷嘴4；当发动机的当前转速小于极限转速，且发动机的当前负荷小于极限负荷时，关闭活塞冷却喷嘴4；其中，极限转速为活塞1处于热负荷限值时发动机的转速，极限负荷为活塞1处于热负荷限值时发动机的负荷。

具体实施时，且可以使用润滑油作为使活塞1温度降低的冷却液，此时，活塞冷却喷嘴4设置于活塞1旁，活塞冷却喷嘴4与润滑油道2相连通，润滑油道2上靠近活塞冷却喷嘴4的区域设置有电磁阀3，控制单元6通过控制电磁阀3的开合来控制活塞冷却喷嘴4的开合，从而控制是否向活塞1喷射润滑油以冷却活塞1。本发明实施例二提供的活塞冷却喷嘴控制系统与上述实施例一提供的活塞冷却喷嘴控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

需要说明的是，为了减少电磁阀3的开启和关闭过程中，由于电磁阀3开合速度过快而使得润滑油道2内压力产生冲击，因此，在控制电磁阀3的开启或关闭的过程中，通过控制电磁阀3的占空比(脉冲信号的通电时间与通电周期之比)在规定时间内成递增或递减变化，从而实现电磁阀3的驱动电流缓和输送，使得电磁阀3缓慢开启与关闭，进而减小对润滑油道2压力冲击。

在车辆生产首次下线的启动、冷机及暖机的过程中，控制单元6开启活塞冷却喷嘴4；在车辆长时间停放后的首次启动、冷机和暖机的过程中，控制单元6开启活塞冷却喷嘴4。在上述两种工况下，控制单元6开启活塞冷却喷嘴4，向活塞1喷射润滑油，从而在活塞1相对燃烧室运动时，在活塞1与燃烧室壁之间形成油膜，产生润滑作用，使得活塞1相对燃烧室的运动更加顺畅。

在车辆短时间停放后的首次启动、冷机和暖机的过程中，控制单元6关闭活塞冷却喷嘴4。由于车辆停放了一段时间，因此活塞1的温度不会过高，且由于车辆停放时间短，因此活塞1与燃烧室壁之间的油膜还存在，因此此时需要关闭活塞冷却喷嘴4以减少油耗。

在车辆热机带档滑行的过程中，发动机响应断油请求后，控制单元6关闭活塞冷却喷嘴4；在车辆热机怠速期间，控制单元6关闭活塞冷却喷嘴4。在上述两种工况下，燃烧室的温度较低，使得活塞1的温度也较低，不需要继续冷却活塞1，因此关闭活塞冷却喷嘴4。

发动机的爆震不仅与活塞1的温度有关，还与发动机的冷却水温度、发动机的机油温度、发动机的爆震点火提前角的角度、以及发动机的机油压力相关，因此，在控制单元6关闭活塞冷却喷嘴4之前，优选地，控制单元6判断发动机的冷却水温度是否低于水温设定值，发动机的机油温度是否低于油温设定值，发动机的爆震点火提前角是否小于角度设定值，发动机的机油压力是否小于压力设定值。当发动机同时满足发动机的冷却水温度低于水温设定值，发动机的机油温度低于油温设定值，发动机的爆震点火提前角小于角度设定值，发动机的机油压力小于压力设定值，控制单元6激活活塞冷却喷嘴4的关闭功能：如果不满足上述任意一个条件时，发动机都有可能产生爆震的现象，因此即使活 塞1的温度不高且活塞1不需润滑也不能关闭活塞冷却喷嘴4。

在车辆上电及运行期间，在关闭活塞冷却喷嘴4之前，控制单元6判断分别负责监测所述发动机的水温、爆震、转速、机油压力、负荷的传感器是否出现故障：当诊断分别负责监测发动机的水温、爆震、转速、机油压力、负荷的传感器均未故障时，激活活塞冷却喷嘴4的关闭功能；当分别负责监测发动机的水温、爆震、转速、机油压力、负荷的传感器中任意一个传感器出现故障时，开启活塞冷却喷嘴4。

发动机的水温、爆震、转速、机油压力、以及负荷都是通过对应的传感器检测出来的，如果任何一个传感器故障，则发动机无法获取对应的指标，因此无法判断发动机是否可能产生爆震的现象，此时，为了保护发动机，避免发动机在检测不到某一项与爆震相关的指标的时候产生爆震现象而一直开启活塞冷却喷嘴4。只有当所有的对应上述指标的所有传感器都没有故障时，才可以激活活塞冷却喷嘴4的关闭功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。