一种机油保温装置

技术领域

本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种机油保温装置。

背景技术

现有车辆发动机机油通常储存在金属薄壁油底壳内，这样有利于发动机在高负荷下机油的散热，但另一方面却不利于低负荷时机油的保温。北方冬季发动机长时间停机后，机油温度通常在0度以下，冷启动时机油粘度较大，发动机摩擦阻力大；同时，由液压驱动的可变气门正时(Variable Valve Timing，VVT)技术在低油温下无法工作，进一步导致发动机效率下降，这些因素导致发动机冷启动后油耗比热机油耗可升高10％以上，污染物排放也会明显增加。

发动机冷启动时由于机油温度低，油耗比热机状态显著升高，现有技术通常在润滑系统中串联机油保温、加热等装置来解决这一问题，但存在结构复杂、布置困难、能耗高等问题。

发明内容

本发明提供了一种机油保温装置，以解决发动机冷启动时，机油温度低导致机油粘度较大发动机摩擦阻力大及发动机效率低的问题。

第一方面，本实施例提供了一种机油保温装置，分别与润滑装置、发动机控制器连接，所述装置包括：保温储油罐、第一电控油阀、第二电控油阀、气压平衡管，其中，

所述第一电控油阀的第一连接端与保温储油罐的底部连接，第一电控油阀的第二连接端与所述润滑装置中油底壳的下部连接；

所述第二电控油阀的第一连接端与所述润滑装置中发动机缸体的主油道连接，第二电控油阀的第二连接端与保温储油罐的顶端连接，所述发动机控制器控制所述第一电控油阀和第二电控油阀开闭；

所述保温储油罐内壁具有辐射反射层，内外壁间为真空保温层，外壁外包裹隔热材料，罐体连接的管路和阀门采用非金属隔热材质，保温储油罐的罐体用于盛装高温机油；

所述气压平衡管连接保温储油罐和所述润滑装置中的发动机缸体，用于实现机油流动过程中保温储油罐内气压与所述润滑装置中曲轴箱压力平衡。

进一步的，基于车辆当前状态，所述发动机控制器控制所述第一电控油阀和所述第二电控油阀的开闭。

进一步的，若所述车辆当前状态处于冷启动阶段，所述发动机控制器控制第一电控油阀开启、第二电控油阀关闭，以使高温机油从所述保温储油罐内流入至所述润滑装置中的油底壳。

进一步的，若所述车辆当前状态处于行驶阶段，发动机控制器基于接收到整车控制器反馈的发动机运行参数，确定发动机所处运行状态；

根据发动机所处运行状态，所述发动机控制器控制所述第一电控油阀及所述第二电控油阀的开闭。

进一步的，当发动机处于第一运行状态时，所述发动机控制器控制第一电控油阀、第二电控油阀同时开启，使第一设定质量机油在所述保温储油罐内驻留后流入所述油底壳，以减少所述油底壳的散热量；

当发动机处于第二运行状态时，所述发动机控制器控制第一电控油阀和第二电控油阀关闭，第二电控阀门先于第一电控阀门关闭，以使所述保温储油罐中的机油全部流入所述油底壳中，以满足所述主油道的油压需求及机油的散热；

所述第一运行状态和所述第二运行状态对应不同的发动机运行参数。

进一步的，所述第一运行状态为发动机转速小于转速阈值且发动机负荷小于负荷阈值且机油温度小于目标油温；第二运行状态为发动机转速大于或等于转速阈值或者发动机负荷大于或等于负荷阈值或者机油温度大于或等于目标油温。

进一步的，若所述车辆当前状态处于临时停车阶段，所述发动机控制器控制第一电控油阀关闭、第二电控油阀开启，以使高温机油注入所述保温储油罐，直至所述保温储油罐内高温机油达到第二设定质量，所述发动机控制器控制第二电控油阀关闭，完成临时停车阶段注油。

进一步的，若所述车辆当前状态处于停机驻车阶段，所述发动机控制器控制第二电控油阀开启，直至所述保温储油罐内高温机油达到第三设定质量后所述发动机控制器控制发动机熄火。

进一步的，若所述车辆当前状态处于保养阶段，通过保养执行开关控制第一电控油阀开启、第二电控油阀关闭，以使高温机油从所述油底壳全部放出，并加注新机油。

进一步的，第一设定质量、第二设定质量及第三设定质量由所述第一电控油阀和所述第二电控油阀的开闭时长确定。

本发明实施例公开一种机油保温装置，该装置分别与润滑装置、发动机控制器连接，该装置包括：保温储油罐、第一电控油阀、第二电控油阀、气压平衡管，其中，所述第一电控油阀的第一连接端与保温储油罐的底部连接，第一电控油阀的第二连接端与所述润滑装置中油底壳的下部连接；第二电控油阀的第一连接端与所述润滑装置中发动机缸体的主油道连接，第二电控油阀的第二连接端与保温储油罐的顶端连接，所述发动机控制器控制所述第一电控油阀和第二电控油阀开闭；所述保温储油罐内壁具有辐射反射层，内外壁间为真空保温层，外壁外包裹隔热材料，罐体连接的管路和阀门采用非金属隔热材质，保温储油罐的罐体用于盛装高温机油；所述气压平衡管连接保温储油罐和所述润滑装置中的发动机缸体，用于实现机油流动过程中保温储油罐内气压与所述润滑装置中曲轴箱压力平衡。该装置与原有润滑装置并联，通过保温储油罐和两个电控油阀来对机油进行选择性保温控制，在不改变原有润滑装置结构的基础上直接应用于现有发动机，具有更好的经济性和可靠性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例一提供的一种机油保温装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的保温油罐完全注油状态的示例图；

图3为本发明实施例一提供的保温油罐处于放空状态的示例图；

图4为本发明实施例一提供的保温油罐部分注油状态的示例图；

图5为本发明实施例二提供的一种机油保温装置的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“目标”、“原始”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现有发动机润滑油路的常用结构，机油收集器和机油泵位于油底壳(机油盘)下沉部位以保证机油吸入，机油滤位于油底壳外方便更换。油底壳中充满机油，上方的曲柄机构通过搅油进行飞溅润滑，在这样紧凑的空间内布置大容量的保温装置是不具有可行性的。

由于启动后油压建立的需要，要求机油泵后的管道容积尽可能小，通常约为300ml，如果在管路中串联大容量罐体(车用发动机机油量通常在4L以上)，油压建立的时间就会显著变长，引起润滑失效等一系列问题。传统油底壳底部有放油螺丝，拧开后机油依靠重力即可快速流出，如果管路中串联封闭罐体，那罐体中的机油将很难快速流出，无疑增加了发动机维护的困难。

现有技术中，针对于发动机冷启动时温度过低的问题，有的解决方法是在油底壳外或润滑管路中增加电加热装置来提升冷启动时机油温度，这一方法对普通燃油乘用车存在能耗高和加热慢的问题。以某装备1.5升的涡轮增压发动机的乘用车为例，4L机油从-7℃(国VI法规冷启动温度)升高到10℃(液压VVT通常的使能温度)需要4L*0.91kg/L*1.87kJ/(kg·℃)*17℃＝115.7kJ的能量，实际车辆在燃料耗量测试循环中完成该加热过程大约需要行驶1min，等效加热功率约为2kW，而普通12V蓄电池持续输出的加热功率(以30A电流计算为360W)通常远小于该功率，所以理论上无法达到快速提升机油温度的作用。而且为了达到更大温升的持续加热会大量消耗蓄电池电量，引起电池过放。

另外，有的解决方法是在油底壳至主油道的润滑管路中串联保温装置在停机后维持机油的温度。这种方案无法直接应用于现有机型，需要重新设计油底壳和润滑管路，且在润滑管路中串联保温罐体会影响大负荷时机油的散热和飞溅润滑；更换机油时无法放空或注满保温罐，从而引起油压建立失效等问题。针对上述问题，本发明实施例提供一种机油保温装置。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种机油保温装置的结构示意图，本实施例适用于发动机冷启动时提供高温机油的情况。如图1所示，本实施例提供的机油保温装置1分别与润滑装置2、发动机控制器3连接，机油保温装置包括：保温储油罐11、第一电控油阀12、第二电控油阀13、气压平衡管14。

其中，第一电控油阀12的第一连接端与保温储油罐11的底部连接，第一电控油阀12的第二连接端与润滑装置2中油底壳22的下部连接。

第二电控油阀13的第一连接端与润滑装置2中发动机缸体21的主油道连接，第二电控油阀13的第二连接端与保温储油罐11的顶端连接。发动机控制器3控制第一电控油阀12和第二电控油阀13开闭。

保温储油罐11内壁具有辐射反射层，内外壁间为真空保温层，外壁外包裹隔热材料，罐体连接的管路和阀门采用非金属隔热材质，保温储油罐的罐体用于盛装高温机油。

气压平衡管14连接保温储油罐11和润滑装置2中的发动机缸体21，用于实现机油流动过程中保温储油罐11内气压与润滑装置2中曲轴箱压力平衡。

需要知道的是，保温储油罐11的设计结构可以保证罐内高温机油在12h内降温不超过50℃，满足日常用车机油保温需求。示例性的，可以设置保温储油罐体容纳3/4以上机油总量。

本发明实施例公开一种机油保温装置，该装置分别与润滑装置、发动机控制器连接，该装置包括：保温储油罐、第一电控油阀、第二电控油阀、气压平衡管，其中，第一电控油阀的第一连接端与保温储油罐的底部连接，第一电控油阀的第二连接端与润滑装置中油底壳的下部连接；第二电控油阀的第一连接端与润滑装置中发动机缸体的主油道连接，第二电控油阀的第二连接端与保温储油罐的顶端连接，发动机控制器控制第一电控油阀和第二电控油阀开闭；保温储油罐内壁具有辐射反射层，内外壁间为真空保温层，外壁外包裹隔热材料，罐体连接的管路和阀门采用非金属隔热材质，保温储油罐的罐体用于盛装高温机油；气压平衡管连接保温储油罐和润滑装置中的发动机缸体，用于实现机油流动过程中保温储油罐内气压与润滑装置中曲轴箱压力平衡。该装置与原有润滑装置并联，通过保温储油罐和两个电控油阀来对机油进行选择性保温控制，在不改变原有润滑装置结构的基础上直接应用于现有发动机，具有更好的经济性和可靠性。

作为本发明实施例的第一可选实施例，本实施例在上述实施例基础上进一步限定了基于车辆当前状态，发动机控制器控制第一电控油阀和第二电控油阀的开闭。

可以理解的是车辆从启动到停车包括以下几个阶段：冷启动阶段、行驶阶段、临时停车阶段和停机驻车阶段，其中行驶阶段还可以分为刚起步的低速低负荷行驶及高速高负荷行驶。针对不同的阶段，滑油装置对机油的需求是不同的，因此机油保温装置所执行的操作是不同的。示例性的，当车辆处于冷启动阶段时，需要尽快将机油温度提升，从而降低冷启动时发动机的油耗。本实施例中，针对车辆处于不同运行阶段，通过发动机控制器控制第一电控油阀和第二电控油阀的开闭，从而控制高温储油罐中高温机油的流动，保证润滑装置对高温机油的使用。

下述可选实施例是分别针对车辆处于不同运行阶段，具体介绍发动机控制器是如何控制第一电控油阀和第二电控油阀开闭的。

作为本发明实施例的第二可选实施例，本实施例在上述第一可选实施例基础上进一步限定了车辆当前状态处于冷启动阶段时，发动机控制器控制第一电控油阀和第二电控油阀开闭的操作是怎样的。具体限定为，若车辆当前状态处于冷启动阶段，发动机控制器3控制第一电控油阀12开启、第二电控油阀13关闭，以使高温机油从保温储油罐11内流入至润滑装置2中的油底壳22。

保温储油罐11内的高温机油依靠重力流入油底壳22中，与油底壳22中少量低温机油混合后可以有效降低启动阶段的摩擦阻力，并让液压VVT具备使能条件，从而降低发动机冷启动油耗。可以理解的是，上次行驶结束后的高温机油大部分存储于保温储油罐11内，其余少量存储于油底壳22内。其中储存在保温储油罐11里高温机油，用于在冷启动阶段注入到油底壳22中。少量存储于油底壳22内的机油会逐渐冷却，其目的主要是在车辆再次启动时，防止因高温油储罐11中高温机油还未流入油底壳22中，且油底壳22中无油，而出现空吸现象。本实施例中发动机冷启动时，采用连接保温罐和油底壳的电控油阀控制机油依靠重力输运至油底壳。

为了更清楚的表述车辆当前状态处于冷启动阶段，机油保温装置是如何工作的，示例性，图2为本发明实施例一提供的保温油罐完全注油状态的示例图。图3为本发明实施例一提供的保温油罐处于放空状态的示例图。如图2所示，传统润滑装置2包括、发动机缸体(21)、油底壳(22)、发动机缸盖(23)、机油滤清器(24)、机油集滤器(25)、机油泵(26)、输油管道(27)，内置于发动机中。另外发动机还包括发动机控制器(Electronic Control Unit，ECU)3，以上均为发动机既有部件。机油保温装置为本发明实施例提出，机油保温装置内置于发动机中，与润滑装置并联，机油保温装置1包括：保温储油罐11、第一电控油阀12、第二电控油阀13、气压平衡管14。车辆冷启动阶段，发动机控制器3控制第一电控油阀12开启、第二电控油阀13关闭，以使高温机油从保温储油罐11内流入至润滑装置2中的油底壳。可以看出高温储油罐由图2中完全注油状态到图3中放空状态。

作为本发明实施例的第三可选实施例，本实施例在上述第一可选实施例基础上进一步限定了车辆当前状态处于行驶阶段时，发动机控制器控制第一电控油阀和第二电控油阀开闭的操作是怎样的。具体限定为，若所述车辆当前状态处于行驶阶段，发动机控制器基于接收到整车控制器反馈的发动机运行参数，确定发动机所处运行状态；根据发动机所处运行状态，发动机控制器控制第一电控油阀及第二电控油阀的开闭。

其中，运行参数可以理解为发动机转速、发动机负荷和机油温度。整车控制器可以理解为发动机控制中心，可以获取发动机运行参数，并反馈至发动机控制器，从而基于发动机运行参数确定发动机运行状态。其中，发动机运行状态包括低速小负荷运转和高速大负荷运转。低速小负荷运转可以理解为车辆行驶的初始阶段，发动机转速等运行参数还未达到设定阈值。高速大负荷运转可以理解为车辆已行驶了一阶段，发动机转速等运行参数已达到设定阈值。

进一步的，当发动机处于第一运行状态时，发动机控制器3控制第一电控油阀12、第二电控油阀13同时开启，使第一设定质量机油在保温储油罐11内驻留后流入油底壳，以减少油底壳22的散热量；

当发动机处于第二运行状态时，发动机控制器3控制第一电控油阀12和第二电控油阀13关闭，第二电控阀门先于第一电控阀门关闭，以使保温储油罐中的机油全部流入油底壳中，以满足主油道的油压需求及机油的散热；

第一运行状态和第二运行状态对应不同的运行参数。

其中，第一运行状态是指发动机处于低速小负荷运转，具体的，所述第一运行状态为发动机转速小于转速阈值且发动机负荷小于负荷阈值且机油温度小于目标油温。需要说明的是，转速阈值、负荷阈值及目标油温的取值可以根据历史实际经验值设定。

具体的，当发动机低速小负荷运转(即发动机转速n<转速阈值n

其中，第二运行状态为发动机转速大于或等于转速阈值或者发动机负荷大于或等于负荷阈值或者机油温度大于或等于目标油温。示例性的，要增加罐内机油量，可以增加第二电控油阀13的开启时长。对于装备油压传感器的发动机，如果由于机油泄露等原因造成机油量不足，发动机控制器3应控制开启第一电控油阀12保证油底壳机油供应。行车时，依据发动机转速负荷及油温状态，通过控制两个电控油阀的开启时间来让部分机油驻留保温油罐或让机油全部流入油底壳.

具体的，当发动机高速大负荷运转(发动机转速n>转速阈值n

作为本发明实施例的第三可选实施例，本实施例在上述第一可选实施例基础上进一步限定了车辆当前状态处于临时停车阶段时，发动机控制器控制第一电控油阀和第二电控油阀开闭的操作是怎样的。本实施例中，停车阶段分为临时停车与停机驻车。具体限定为，若车辆当前状态处于临时停车阶段，发动机控制器控制第一电控油阀关闭、第二电控油阀开启，以使高温机油注入保温储油罐，直至保温储油罐内高温机油达到第二设定质量，发动机控制器控制第二电控油阀关闭，完成临时停车阶段注油。

当变速器挂入空挡、驻车挡或倒挡，或通过全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)信号判断车辆进入停车场内0油门行驶，此时发动机对油压和润滑油量需求较低，发动机控制器3控制第一电控油阀12关闭、第二电控油阀13开启，高温机油开始注入保温储油罐11，直到保温储油罐11内驻留机油达到第二设定质量后发动机控制器3控制第二电控油阀13关闭，完成临时停车注油。如果随后车辆再次加速行驶，则进入行车阶段控制。如果随后驾驶员按下停机按钮，则进入停机驻车阶段。第二设定质量的大小可以根据历史实际经验值确定，其大小可以由第一电控油阀和第二电控油阀的开闭时长确定。

作为本发明实施例的第四可选实施例，本实施例在上述第一可选实施例基础上进一步限定了车辆当前状态处于停机驻车阶段时，发动机控制器如控制第一电控油阀和第二电控油阀开闭的操作是怎样的。具体限定为若车辆当前状态处于停机驻车阶段，发动机控制器控制第二电控油阀13开启，直至保温储油罐11内高温机油达到第三设定质量后发动机控制器控制发动机熄火。

继续接上述实施例进行描述，如果随后驾驶员按下停机按钮，发动机控制器3再次控制第二电控油阀13开启，直到保温储油罐11内机油达到第三设定质量后控制发动机熄火，完成停机驻车注油并进入停机驻车阶段。第三设定质量的大小可以根据历史实际经验值确定，其大小可以由第二电控油阀的开闭时长确定。两种停车注油可以更大程度减少机油热量流失并缩短发动机停机驻车注油时间，减少油耗。优选的，第三设定质量为3/4全部机油量。可以理解的是第三设定质量大于第二设定质量。本实施例中，停车时，通过挡位、定位等识别停车工况，分临时停车注油和停机驻车注油两种控制状态，采用连接主油道和保温罐的电控阀门控制不同的机油量依靠油泵压力输运至保温罐。在停机驻车时，使用与原润滑油路并联的保温罐对机油进行保温，从而降低冷启动时发动机的油耗，且不影响原有润滑管路功能和结构。

作为本发明实施例的第五可选实施例，本实施例在上述第一可选实施例基础上进一步限定，若车辆当前状态处于保养阶段，通过保养执行开关控制第一电控油阀开启、第二电控油阀关闭，以使高温机油从油底壳全部放出，并加注新机油。

具体的，当需要更换机油时，通过特定的保养执行开关控制第一电控油阀12开启、第二电控油阀13关闭，机油可以从油底壳22全部放出，加注新机油后再次启动即可进入正常工作模式。通过特定保养开关使机油依靠重力全部流入油底壳，方便从油底壳放出机油。

实施例二

为了更清楚地表述机油保温装置的工作原理，以车辆从启动到驻车的过程为例，示例性的，图5为本发明实施例二提供的一种机油保温装置的工作流程示意图，如图5所示，该流程包括以下步骤。

S1、当车辆处于冷启动阶段，ECU控制第一电控油阀开启、第二电控油阀关闭；

S2、当车辆处于行驶阶段，判断是否发动机转速<转速阈值且发动机负荷<负荷阈值且机油温度<目标油温，若是，则执行S3，否则，执行步骤S1；

S3、ECU控制第一电控油阀和第二电控油阀开启，直至高温储油罐中机油质量达到第一设定质量；

S4、判断机油压力是否低于设定油压，若是，则执行步骤S1，否则，执行步骤S5；

S5、监测车辆是否进入临时停车阶段(如，变速器挂入空挡、驻车挡或倒挡，或通过GPS信号判断车辆进入停车场内0油门行驶)，若是，则执行步骤S6，否则执行步骤S2；

S6、当车辆进入临时停车阶段，ECU控制第一电控油阀关闭、第二电控油阀开启；

S7、判断高温储油罐中驻留机油是否达到第二设定质量，若是则执行步骤S8，否则，返回执行S6；

S8、ECU控制第一电控油阀和第二电控油阀关闭；

S9、当驾驶员按下停机按钮，车辆处于停机驻车阶段，ECU控制第一电控油阀关闭、第二电控油阀开启；

S10、判断高温储油罐中驻留机油是否达到第三设定质量，若是则执行步骤S11，否则，返回执行S9；

S11、ECU控制第二电控油阀关闭，此时第一电控油阀关闭、第二电控油阀关闭，ECU控制发动机关机。

可以理解的是，若车辆再次启动，处于冷启动阶段，则重新执行上述步骤。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。