一种电控活塞冷却喷嘴的控制方法、装置、车辆及存储介质
文献发布时间：2023-06-19 16:09:34
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种电控活塞冷却喷嘴的控制方法、装置、车辆及存储介质。
背景技术
发动机缸内燃烧会释放出大量热量，热量会传递给活塞、缸套与缸盖。为了保证活塞位于正常温度范围内工作，需要对活塞通过润滑油冷却，对缸套与缸盖主要通过冷却液冷却。而活塞的温度无法直接测量，现有技术中通常通过主油道机油温度来评估。
如申请号为CN201910180471.8的前期专利中所公开的商用车活塞冷却喷嘴控制方法，通过综合考虑发动机的运行工况、实时获取的发动机转速、发动机负荷、主油道机油压力、主油道机油温度的实时值以及通过台架试验预先标定的数据表后执行不同的控制步骤，发动机电控单元ECU控制变量机油泵改变其排量，达到相应的主油道机油目标压力；并基于主油道机油目标压力控制限压阀实现相应开度，使活塞冷却喷嘴产生不同的流量。但是，润滑油对于活塞的影响，不仅体现在温度上，还有润滑油冷却油腔的对流换热系数都会影响到活塞的实际温度，因此该方法对于活塞的温度评估并不精确，这就会影响后续对电控活塞冷却喷嘴的控制精度。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种电控活塞冷却喷嘴的控制方法、装置、车辆及存储介质，以解决现有技术中仅通过主油道机油温度无法精确评估活塞的温度，会导致对电控活塞冷却喷嘴的控制精度降低的问题。
一方面，本发明提供一种电控活塞冷却喷嘴的控制方法，该电控活塞冷却喷嘴的控制方法包括：
S100：获取发动机的运行参数，所述发动机的运行参数包括发动机转速、发动机负荷率、润滑油流量、流过散热器的风速、冷却液流量和大气温度；
S200：基于所述发动机的运行参数确定主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数；
S300：基于所述主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数确定活塞的工作温度T
S400：获取活塞的目标温度T
S500：比较T
若|T
S600：保持电控活塞冷却喷嘴的开度不变。
作为电控活塞冷却喷嘴的控制方法的优选技术方案，若(T
S700：将所述电控活塞冷却喷嘴的开度增大第一设定值，并返回S200。
作为电控活塞冷却喷嘴的控制方法的优选技术方案，若(T
S800：将所述电控活塞冷却喷嘴的开度减小第二设定值，并返回S200。
作为电控活塞冷却喷嘴的控制方法的优选技术方案，基于所述发动机的运行参数确定主油道温度包括：
公式一：
其中，Q
公式二：
Q
其中，Q
公式三：
其中，C
公式四：
Q
公式五：
其中，Q
公式六：
其中，C
公式七：
Q
其中，Q
公式八：
Q
通过所述公式一、公式二、公式三、公式四、公式五、公式六、公式七和公式八计算所述主油道温度。
作为电控活塞冷却喷嘴的控制方法的优选技术方案，基于所述发动机的运行参数确定润滑油冷却油腔的对流换热系数包括：
其中，h为润滑油冷却油腔的对流换热系数，L为活塞冷却油腔的特征长度，Re为雷诺数，Pr为普朗特数，ρ为润滑油的密度，v为电控活塞冷却喷嘴的润滑油流速，d为电控活塞冷却喷嘴的直径，μ为润滑油的动力粘度，C为润滑油的比热容，λ为润滑油的导热系数，C
通过上述三个公式计算所述润滑油冷却油腔的对流换热系数。
作为电控活塞冷却喷嘴的控制方法的优选技术方案，基于所述主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数确定活塞的工作温度包括：
获取主油道温度、润滑油冷却油腔的对流换热系数和活塞的工作温度的关系图表；
根据所述主油道温度和所述润滑油冷却油腔的对流换热系数从所述关系图表中查询所述活塞的工作温度。
本发明还提供一种电控活塞冷却喷嘴的控制装置，该电控活塞冷却喷嘴的控制装置包括：
参数获取模块，用于获取发动机的运行参数，所述发动机的运行参数包括发动机转速、发动机的负荷率、润滑油流量、流过散热器的风速、冷却液流量和大气温度；
第一确定模块，用于基于所述发动机的运行参数确定主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数；
第二确定模块，用于基于所述主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数确定活塞的工作温度T
目标温度获取单元，用于获取活塞的目标温度T
比较单元，用于比较T
第一执行单元，用于当|T
作为电控活塞冷却喷嘴的控制装置的优选技术方案，所述电控活塞冷却喷嘴的控制装置还包括：
第二执行单元，用于当(T
第三执行单元，用于当(T
本发明还提供一种车辆，包括发动机和电控活塞冷却喷嘴，该车辆还包括：
行车控制器；
转速传感器，用于检测所述发动机的发动机转速，并将检测的发动机转速发送给所述行车控制器；
扭矩传感器，用于检测所述发动机的扭矩，并将检测的扭矩发送给所述行车控制器；
温度传感器，用于检测大气温度，并将检测的所述大气温度发送给所述行车控制器；
润滑油流量传感器，用于检测润滑油流量，并将检测的所述检测润滑油流量发送给所述行车控制器；
风扇转速传感器，用于检测流过散热器风扇的转速，并将检测的散热器风扇的转速发送给所述行车控制器；
冷却液流量传感器，用于检测冷却液流量，并将检测的冷却液流量发送给所述行车控制器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述行车控制器执行时，使得所述行车控制器控制车辆实现如任一上述方案中所述的电控活塞冷却喷嘴的控制方法。
本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被行车控制器执行时实现如如任一上述方案中所述的电控活塞冷却喷嘴的控制方法。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种电控活塞冷却喷嘴的控制方法，该电控活塞冷却喷嘴的控制方法包括获取发动机的运行参数；基于发动机的运行参数确定主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数；基于主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数确定活塞的工作温度T
附图说明
图1为本发明实施例中电控活塞冷却喷嘴的控制方法的流程图；
图2为本发明实施例中电控活塞冷却喷嘴的控制装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中车辆的结构示意图。
图中：
2001、参数获取模块；2002、第一确定模块；2003、第二确定模块；2004、目标温度获取单元；2005、比较单元；2006、第一执行单元；2007、第二执行单元；2008、第三执行单元；
3001、发动机；3002、电控活塞冷却喷嘴；3003、行车控制器；3004、转速传感器；3005、扭矩传感器；3006、温度传感器；3007、润滑油流量传感器；3008、风扇转速传感器；3009、冷却液流量传感器；3010、存储器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例一
现有的活塞冷却喷嘴控制方法，通过综合考虑发动机的运行工况、实时获取的发动机转速、发动机负荷、主油道机油压力、主油道机油温度的实时值以及通过台架试验预先标定的数据表后执行不同的控制步骤，发动机电控单元ECU控制变量机油泵改变其排量，达到相应的主油道机油目标压力；并基于主油道机油目标压力控制限压阀实现相应开度，使活塞冷却喷嘴产生不同的流量。但是，润滑油对于活塞的影响，不仅体现在温度上，还有润滑油冷却油腔的对流换热系数都会影响到活塞的实际温度，因此该方法对于活塞的温度评估并不精确，这就会影响后续对电控活塞冷却喷嘴的控制精度。
对此，本实施例提供一种电控活塞冷却喷嘴的控制方法以解决上述问题。其中，该电控活塞冷却喷嘴的控制方法可以由电控活塞冷却喷嘴的控制装置来执行，该电控活塞冷却喷嘴的控制装置可以通过软件和/或硬件的方式实现并集成在车辆中。
具体地，如图1所示，该电控活塞冷却喷嘴的控制方法包括以下步骤。
S100：获取发动机的运行参数，发动机的运行参数包括发动机转速、发动机负荷率、润滑油流量、流过散热器的风速、冷却液流量和大气温度。
其中，可通过转速传感器检测发动机的转速，通过扭矩传感器检测发动机的扭矩，由于发动机的扭矩和发动机的负荷率为正比例关系，通过检测的发动机扭矩和对应的系数可计算出发动机的负荷率。
可通过流量传感器检测润滑油的流量。
散热器的风量由散热器的风扇提供，而散热器的风扇通过发动机驱动，从而，散热器的风扇的转速可通过发动机的转速以及两者之间的传动比计算得出，或者通过风扇传感器检测，基于散热器的风扇的转速以及风扇的具体参数，如风扇的扇叶尺寸和风扇的扇叶数量，可计算出流过散热器的风速。
冷却液流量可通过冷却液流量传感器检测。
大气温度可通过温度传感器检测。
S200：基于发动机的运行参数确定主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数。
其中，可将发动机的运行参数输入预先确定的主油道温度计算模型，由主油道温度计算模型输出主油道温度。
本实施例中主油道温度计算模型包括以下公式一至公式八。
公式一：
其中，Q
公式二：
Q
其中，Q
公式三：
其中，C
公式四：
Q
公式五：
其中，Q
公式六：
其中，C
公式七：
Q
其中，Q
公式八：
Q
通过公式一、公式二、公式三、公式四、公式五、公式六、公式七和公式八计算主油道温度。
可将发动机的运行参数输入预先确定的对流换热系数计算模型，由对流换热系数计算模型输出润滑油冷却油腔的对流换热系数。
本实施例中对流换热系数计算模包括以下三个公式。
具体地，
其中，h为润滑油冷却油腔的对流换热系数，L为活塞冷却油腔的特征长度，Re为雷诺数，Pr为普朗特数，ρ为润滑油的密度，v为电控活塞冷却喷嘴的润滑油流速，d为电控活塞冷却喷嘴的直径，μ为润滑油的动力粘度，C为润滑油的比热容，λ为润滑油的导热系数，C
S300：基于所述主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数确定活塞的工作温度T
具体地，行车控制器中预先存储有主油道温度、润滑油冷却油腔的对流换热系数和活塞的工作温度的关系图表，基于主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数可从主油道温度、润滑油冷却油腔的对流换热系数和活塞的工作温度的关系图表查询出对应的活塞的工作温度。其中，主油道温度、润滑油冷却油腔的对流换热系数和活塞的工作温度的关系图表可通过前期的仿真得到。
S400：获取活塞的目标温度T
S500：比较T
若|T
其中m为设定温度，且为正值，本实施例中示例性地给出了m为10℃的方案，在其他的实施例中亦可根据需要设置m的具体数值，如m还可设置为8℃、5℃等。
S600：保持电控活塞冷却喷嘴的开度不变。
S700：将电控活塞冷却喷嘴的开度增大第一设定值，并返回S200。
S800：将电控活塞冷却喷嘴的开度减小第二设定值，并返回S200。
其中，第一设定值和第二设定值可根据需要进行设定。当|T
本实施例提供的电控活塞冷却喷嘴的控制方法，通过获取发动机的运行参数；基于发动机的运行参数确定主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数；基于主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数确定活塞的工作温度T
实施例二
本实施例提供一种电控活塞冷却喷嘴的控制装置，该电控活塞冷却喷嘴的控制装置用于执行上述电控活塞冷却喷嘴的控制方法。具体地，如图2所示，该电控活塞冷却喷嘴的控制装置包括参数获取模块2001、第一确定模块2002、第二确定模块2003、目标温度获取单元2004、比较单元2005和第一执行单元2006。
其中，参数获取模块2001用于获取发动机的运行参数，发动机的运行参数包括发动机转速、发动机的负荷率、润滑油流量、流过散热器的风速、冷却液流量和大气温度。第一确定模块2002用于基于发动机的运行参数确定主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数。第二确定模块2003用于基于主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数确定活塞的工作温度T
可选地，该电控活塞冷却喷嘴的控制装置还包括第二执行单元2007和第三执行单元2008。其中，第二执行单元2007用于当(T
本实施例提供的电控活塞冷却喷嘴的控制装置，通过参数获取模块2001获取发动机的运行参数，通过第一确定模块2002基于发动机的运行参数确定主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数，通过第二确定模块2003基于主油道温度和润滑油冷却油腔的对流换热系数确定活塞的工作温度T
实施例三
本实施例提供一种车辆，如图3所示，该车辆包括发动机3001、电控活塞冷却喷嘴3002、行车控制器3003、转速传感器3004、扭矩传感器3005、温度传感器3006、润滑油流量传感器3007、风扇转速传感器3008、冷却液流量传感器3009和存储器3010。其中，发动机3001、电控活塞冷却喷嘴3002、行车控制器3003、转速传感器3004、扭矩传感器3005、温度传感器3006、润滑油流量传感器3007、风扇转速传感器3008、冷却液流量传感器3009和存储器3010通过总线连接。其中，转速传感器3004用于检测发动机的发动机转速，并将检测的发动机转速发送给行车控制器3003；扭矩传感器3005用于检测发动机的扭矩，并将检测的扭矩发送给行车控制器3003，其中，发动机的扭矩和发动机的负荷率成正比例关系，可进行相互换算；温度传感器3006用于检测大气温度，并将检测的大气温度发送给行车控制器3003；润滑油流量传感器3007用于检测润滑油流量，并将检测的检测润滑油流量发送给行车控制器3003；风扇转速传感器3008用于检测流过散热器风扇的转速，并将检测的散热器风扇的转速发送给行车控制器3003，基于风扇的转速、风扇的结构参数，如扇叶面积和扇叶数量可确定流过散热器的风速；冷却液流量传感器3009用于检测冷却液流量，并将检测的冷却液流量发送给行车控制器3003。
存储器3010作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的电控活塞冷却喷嘴的控制方法对应的程序指令/模块。行车控制器3003通过运行存储在存储器3010中的软件程序、指令以及模块，从而执行车辆的各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例的电控活塞冷却喷嘴的控制方法。
存储器3010主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器3010可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器3010可进一步包括相对于行车控制器3003远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车辆。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本发明实施例三提供的车辆与上述实施例提供的电控活塞冷却喷嘴的控制方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例具备执行电控活塞冷却喷嘴的控制方法相同的有益效果。
实施例四
本发明实施例四还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被行车控制器执行时实现如本发明上述实施例所述的电控活塞冷却喷嘴的控制方法。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的电控活塞冷却喷嘴的控制方法中的操作，还可以执行本发明实施例所提供的电控活塞冷却喷嘴的控制装置中的相关操作，且具备相应的功能和有益效果。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是机器人，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的电控活塞冷却喷嘴的控制方法。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。