一种发动机机油压力控制方法及相应的发动机保护装置
技术领域
本发明涉及发动机的技术领域，具体涉及一种发动机机油压力控制方法及保护装置。
背景技术
发动机正常工作时，必须保持合理的机油压力范围。如机油压力过高，容易造成机油管路、油封等零部件损坏；如果机油压力过低，各运动件摩擦面润滑不足，将会导致运动副磨损加快，极端情况下将导致发动机连杆抱死从而损坏发动机的情况。
现有的发动机机油压力报警装置，多数采用电阻式报警器与仪表机油压力报警灯连接，当发动机机油压力低时，触发仪表机油压力报警灯亮灯提示驾驶员。这种装置主要侧重于检测发动机机油压力以及反馈给驾驶员，并不能主动的对发动机进行保护。
传统的机油压力报警装置所采用的机油压力报警器，采集精度较低，自身允许偏差达到0.02Mpa，并且传统的机油压力报警器采用开关式触发，只有在机油压力低于设定值时，才会闭合电路触发仪表机油压力报警灯亮灯。其缺点在于，无法实时监测发动机机油压力，更不能主动的对发动机进行保护，当仪表损坏或驾驶员未注意到报警灯时，无法发现发动机机油压力异常的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的机油压力报警装置的无法实时监测发动机机油压力，更不能主动的对发动机进行保护的技术问题，提供了一种发动机机油压力控制方法及保护装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种发动机机油压力控制方法，包括如下步骤：
首先，将发动机机油压力信号采集单元实时采集到的发动机机油压力值分别与控制单元中预设的第一压力阈值、第二压力阈值和第三压力阈值进行比较；
当发动机机油压力值小于第一压力阈值时，由计时单元对该发动机机油压力值的保持时长进行计时，如果发动机机油压力值的保持时长小于控制单元中预设的第一预设时长，则继续实时采集发动机机油压力值，如果发动机机油压力值的保持时长大于或等于控制单元中预设的第一预设时长，则按控制单元中预设的第一预设关系限制发动机工作状态；
当发动机机油压力值大于或等于第一压力阈值但小于第二压力阈值，由计时单元对该发动机机油压力值的保持时长进行计时，如果发动机机油压力值的保持时长小于控制单元中预设的第二预设时长，则继续实时采集发动机机油压力值，如果发动机机油压力值的保持时长大于或等于控制单元中预设的第二预设时长，则按控制单元中预设的第二预设关系限制发动机工作状态；
当发动机机油压力值大于第三压力阈值时，由计时单元对该发动机机油压力值的保持时长进行计时，如果发动机机油压力值的保持时长小于控制单元中预设的第三预设时长，则继续实时采集发动机机油压力值，如果发动机机油压力值的保持时长大于或等于控制单元中预设的第三预设时长，则按控制单元中预设的第三预设关系限制发动机转速及扭矩输出。
作为上述技术方案的优选，发动机机油温度信号采集单元实时采集发动机机油温度，如果发动机机油温度小于或等于预设的机油温度阈值，则继续实时采集发动机机油温度，如果如果发动机机油温度大于预设的机油温度阈值，则按第二预设关系限制发动机工作状态。
作为上述技术方案的优选，控制单元按照第一预设关系限制发动机工作状态，具体为通过控制发动机喷油量及目标转速，将发动机进行停机，以实现主动保护发动机的目的；
控制单元按照第二预设关系限制发动机工作状态，具体为通过控制发动机喷油量及目标转速，发动机限制在怠速运行，以实现主动保护发动机的目的；
控制单元按照第三预设关系限制发动机工作状态，具体为通过控制发动机喷油量及目标转速，将发动机扭矩限制为50％输出，转速限制为比发动机当前转速低500rpm；当目标转速低于怠速转速时，设置为怠速转速；以实现主动对发动机进行保护的目的；所述发动机的当前转速通过发动机转速信号采集单元进行采集。
作为上述技术方案的优选，控制单元按第一预设关系控制发动机工作状态时，蜂鸣器报警，机油报警灯常亮；控制单元按第二预设关系控制发动机工作状态时，蜂鸣器报警，机油报警灯闪亮；控制单元按第三预设关系限制发动机转速及扭矩输出时，蜂鸣器报警，机油报警灯闪亮。
一种实现上述发动机机油压力控制方法的发动机保护装置，包括信息采集单元、计时单元和控制单元，信息采集单元包括发动机机油压力信号采集单元，发动机机油压力信号采集单元实时采集发动机机油压力，计时单元在控制单元判定发动机机油压力异常状态时，开始计时并将计时时长提供给控制单元；具体包括：在控制单元判定发动机机油压力极低(机油压力值小于第一压力阈值)时，开始计时t1并将计时时长提供给控制单元；在控制单元排定发动机机油压力较低(机油压力值大于或等于第一压力阈值且小于第二压力阈值)时，开始计时t2并将计时时长提供给控制单元；在控制单元判定发动机机油压力过高(机油压力值大于第三压力阈值)时，开始计时t3并将计时时长提供给控制单元；
控制单元根据发动机机油压力信息，按照不同的预设关系对发动机动力输出进行控制，以达到主动保护发动机的目的；具体包括：通过控制发动机喷油量，限制发动机扭矩输出；通过控制发动机目标转速，限制发动机的实际工作转速。
作为上述技术方案的优选，信息采集单元还包括发动机机油温度信号采集单元；发动机机油温度信号采集单元能够实时采集发动机机油温度信息，并提供给控制单元进行判定。
作为上述技术方案的优选，信息采集单元还包括发动机转速信号采集单元；发动机转速信号采集单元能够实时实时采集发动机转速信息，并提供给控制单元进行判定。
作为上述技术方案的优选，还包括报警单元；报警单元包括蜂鸣器和机油压力灯。
作为上述技术方案的优选，报警单元能通过声音以及灯光方式对发动机异常状态进行提醒并且可以按声音或者灯光的区别，对发动机异常状态进行区分。
本发明的有益效果在于：实时监测发动机机油压力，按预设策略对发动机进行保护，更好的满足车辆实际使用需求。
附图说明
图1为本发明的控制方法的过程流程图；
图2为本发明的信号采集单元的示意图；
图3为本发明的计时单元及控制单元的示意图；
图4为本发明的报警单元示意图；
图中，A00、机油压力采集单元；B00、机油温度采集单元；C00、发动机转速采集单元；D00、计时单元；E00控制单元；S10、蜂鸣器；S30、机油报警灯。
具体实施方式
如图1所示，发动机机油压力保护控制方法，包括：
步骤A100，实时获取发动机机油压力值P。可以在发动机启动时立即开始获取发动机机油压力值P的过程，保证对发动机整个工作过程进行有效保护。当然，也允许在发动机启动一段时间后再开始获取发动机机油压力值P的过程，本发明实施案例对具体的获取发动机机油压力值P的时机不做具体要求。
为了更精准的获取发动机的实时信息，完整有效的保护发动机的整个工作过程，本发明实施案例所述的获取发动机机油压力值P的过程，可以通过发动机上设置的机油压力传感器进行获取。本发明实施案例所采用的机油压力传感器能够实时获取发动机机油压力值P，当然对于部分要求不高的发动机，也可以采用周期性采集发动机机油压力P并报送控制单元的方法，此种方法能减少机油压力采集单元的成本，但是也会带来不能连续采集数据的影响，对实际使用会有一定的影响。
步骤B200，实时获取机油温度T(k)。可以在发动机启动时立即开始获取发动机机油温度T(k)的过程，保证对发动机整个工作过程进行有效保护。当然，也允许在发动机启动一段时间后再开始获取发动机机油温度T(k)的过程，本发明实施案例对具体的获取发动机机油温度T(k)的时机不做具体要求。
为了更精准的获取发动机的实时信息，完整有效的保护发动机的整个工作过程，本发明实施案例所述的获取发动机机油温度T(k)的过程，可以通过发动机上设置的机油温度传感器进行获取。本发明实施案例所采用的机油温度传感器能够实时获取发动机机油温度T(k)，当然对于部分要求不高的发动机，也可以采用周期性采集发动机机油温度T(k)并报送控制单元的方法，此种方法能减少机油温度采集单元的成本，但是也会带来不能连续采集数据的影响，对实际使用会有一定的影响。
步骤C300，实时获取发动机转速RPM。可以在发动机启动时立即开始获取发动机转速RPM的过程，保证对发动机整个工作过程进行有效保护。当然，也允许在发动机启动一段时间后再开始获取发动机转速RPM的过程，本发明实施案例对具体的获取发动机转速RPM的时机不做具体要求。
为了更精准的获取发动机的实时信息，完整有效的保护发动机的整个工作过程，本发明实施案例所述的获取发动机转速RPM的过程，可以通过发动机上设置的转速传感器进行获取。本发明实施案例所采用的转速传感器能够实时获取发动机转速RPM，当然对于部分要求不高的发动机，也可以采用周期性采集发动机转速RPM并报送控制单元的方法，此种方法能减少发动机转速采集单元的成本，但是也会带来不能连续采集数据的影响，对实际使用会有一定的影响。
下一步，对步骤A100所获取到的发动机机油压力值P进行判定。
第一阶段，本阶段主要是针对发动机机油压力极低时对发动机进行保护。
步骤A110，若所述获取到的发动机机油压力值P低于所述预设第一压力阈值，则执行步骤D400。
步骤D400，所述计时单元开始计时t1并判定所述计时t1是否符合步骤D410或步骤D420所设置的要求。
步骤D410，若所述计时t1小于所述第一预设时长，则判定所获取的机油压力值P低于所述预设第一压力阈值，只是偶发故障。返回步骤A100，继续获取发动机机油压力值P。
步骤D420，若所述计时t1大于等于所述第一预设时长，则判定发动机机油压力值P低于所述第一压力阈值，且已持续一定时间，发动机有损坏风险。执行步骤S110、步骤S210、步骤S310。
步骤S110，所述蜂鸣器通过蜂鸣报警的方式，提示操作员发动机状态异常。
步骤S210，所述发动机控制单元按所述第一预设关系，通过限制喷油量、控制发动机转速等方式，限制发动机的工作状态。
为避免发动机在机油压力极低或机油泄漏的情况下继续运转，造成不必要的损失，此时所述第一预设关系可设置为将发动机强制停机。
步骤S310，所述机油报警灯通过常亮的方式，提示操作员发动机状态异常。
显而易见的，若所述获取到的发动机机油压力值P不再满足小于所述第一压力阈值，本发动机机油压力保护控制方法将退出第一阶段。即是解除步骤S110所述保护方法，所述蜂鸣器停止报警；解除步骤S210所述保护方法，发动机解除保护状态，可再次启动并按操作员需求控制动力输出；解除步骤S310所述保护方法，所述发动机机油报警灯熄灭。
第二阶段，此阶段主要针对发动机机油压力较低，且已达到正常工作温度时，对发动机进行保护。
步骤A120,若所述获取到的发动机机油压力值P满足大于或等于所述第一压力阈值且同时小于所述第二压力阈值时，则执行步骤D500。
步骤D500，所述计时单元开始计时t2并判定所述计时t2是否符合步骤D510或步骤D520所设置的要求。
步骤D510，若所述计时t2小于所述第二预设时长，则判定所获取的发动机机油压力值P满足大于或等于所述第一压力阈值且同时小于所述第二压力阈值，只是偶发故障。返回步骤A100，继续获取发动机机油压力值P。
步骤D520，若所述计时t2大于等于所述第二预设时长，则判定所获取的发动机机油压力值P满足大于或等于所述第一压力阈值且同时小于所述第二压力阈值，且已持续一定时间，发动机有损坏风险。
此时，所述获取到的发动机机油温度T(k)信息开始介入控制过程，并判定所述发动机机油温度T(k)是否符合步骤B210或步骤B220的要求。
步骤B210，若所述发动机机油温度T(k)大于所述预设机油温度阈值，则判定所述发动机机油温度T(k)已达到发动机正常工作时温度，控制程序可进行下一步操作；
步骤B220，若所述获取到的发动机机油温度T(k)小于或等于所述预设机油温度阈值，则判定所述发动机机油温度T(k)未达到发动机正常工作时温度，发动机未充分预热，返回步骤B200获取发动机机油温度T(k)；
下一步，在同时满足步骤D520，所述计时t2大于或等于第二预设时长，以及步骤B210，所述发动机机油温度T(k)大于所述预设机油温度阈值时。可判定发动机机油温度已达到正常工作时温度要求，且发动机机油压力处于较低水平并已持续工作一定时间，为避免发动机在较低机油压力水平下进行大负荷工作，造成对发动机的损坏及避免安全隐患，本发明所述一种发动机机油压力保护控制方法进行下一步操作。
下一步，步骤S110，所述蜂鸣器通过蜂鸣报警的方式，提示操作员发动机状态异常。
步骤S220，所述发动机控制单元按所述第二预设关系，通过限制喷油量、控制发动机转速等方式，限制发动机的工作状态。
为避免发动机在机油压力较低下进行大负荷运转，造成不必要的损失，此时所述第二预设关系可设置为将发动机转速限制为怠速转速。
步骤S320，所述机油报警灯通过闪亮的方式，提示操作员发动机状态异常。
显而易见的，若所述获取到的发动机机油压力值P不再满足大于或等于第二压力阈值的条件，则本发明一种发动机机油压力保护控制方法将退出第二阶段。即是解除步骤S110所述保护方法，所述蜂鸣器停止报警；解除步骤S220所述保护方法，发动机解除保护状态，发动机可按驾驶员需求进行动力输出；解除步骤S320所述保护方法，所述发动机机油报警灯熄灭。
第三阶段，本阶段主要针对发动机机油压力过高时，对发动机进行保护。
步骤A130,若所述获取到的发动机机油压力值P满足大于第三压力阈值时，则执行步骤D600。
步骤D600，所述计时单元开始计时t3并判定所述计时t3是否符合步骤D610或步骤D620所设置的要求。
步骤D610，若所述计时t3小于所述第三预设时长，则判定所获取的发动机机油压力值P满足大于第三压力阈值，只是偶发故障。返回步骤A100，继续获取发动机机油压力值P。
步骤D620，若所述计时t3大于等于所述第三预设时长，则判定所获取的发动机机油压力值P满足大于第三压力阈值，机油压力值P过高且已持续一定时间，发动机机油管路系统及油封等零部件有损坏风险。
此时，所述获取到的发动机转速RPM信息开始介入控制过程。
下一步，针对所述发动机机油压力值P大于所述预设第三压力阈值并持续一定时间(所述t3大于所述预设时长)，本发明所述一种发动机机油压力保护控制方法按以下步骤对发动机进行保护。
步骤S110，所述蜂鸣器通过蜂鸣报警的方式，提示操作员发动机状态异常。
步骤S320，所述发动机控制单元按所述第三预设关系，通过限制喷油量、控制发动机转速等方式，限制发动机的工作状态。
为避免发动机在机油压力较高情况下，持续工作对发动机机油管路、油封等零部件造成损坏，所述第三预设关系，可设置为当前转速与目标转速的映射关系。
所述第三预设关系，设置为发动机当前转速与目标转速、扭矩输出的映射关系，所述发动机当前转速RPM通过所述发动机转速采集单元进行采集。所述发动机目标转速，通常设置为比发动机当前转速低500rpm(目标转速低于怠速转速时，设置为怠速转速)，同时，通过对发动机喷油量进行控制，将发动机扭矩输出控制为正常状态的50％。
步骤S320，所述机油报警灯通过闪亮的方式，提示操作员发动机状态异常。
显而易见的，当通过所述第三预设关系对发动机实际转速进行调整之后，所获取到的发动机机油压力值P将会下降，若所述获取到的发动机机油压力值P不再满足大于或等于第二压力阈值的条件，则本发明一种发动机机油压力保护控制方法将退出第二阶段。即是解除步骤S110所述保护方法，所述蜂鸣器停止报警；解除步骤S220所述保护方法，发动机解除保护状态，发动机可按驾驶员需求进行动力输出；解除步骤S320所述保护方法，所述发动机机油报警灯熄灭。
此外，需要说明的是，本实例对所述一种发动机机油压力保护控制方法的具体描述，是按第一阶段、第二阶段、第三阶段以及不同的步骤进行控制。但是在实际运行过程中，获取发动机机油压力P的过程以及针对发动机机油压力P进行判定的过程，一直是持续进行的。
综上所述，本发明一种发动机机油压力保护控制方法的一种具体实施案例，在实时获取发动机机油压力值P、发动机机油温度T(k)、发动机转速RPM的基础上，对所获取到的发动机机油压力值P进行判定，确认发动机机油压力值P的实际状态并采取对应的保护方法及警示措施，便于更主动的对发动机进行保护。
附图2为所述信息采集单元包括：
A00，机油压力采集单元，用于采集发动机机油压力信息。
B00，机油温度采集单元，用于采集发动机机油温度信息。
C00，发动机转速采集单元，用于采集发动机转速信息。
附图3为所述计时及控制单元包括：
D00，计时单元，用于在获取到的所述发动机机油压力值P满足以下条件时开始计时：
所述获取到的发动机机油压力值P小于所述第一压力阈值；
所述获取到的发动机机油压力值P大于或等于所述第一压力阈值，且小于第二压力阈值；
所述获取到的发动机机油压力值P大于所述第三压力阈值。
E00，控制单元，用于储存所述预设第一压力阈值、第二压力阈值、第三压力阈值，储存所述预设机油温度阈值，储存所述第一预设时长、第二预设时长、第三预设时长，储存所述第一预设关系、第二预设关系、第三预设关系。
同时，所述控制单元按照所述获取到的发动机机油压力值P、所述获取到的机油温度值T(k)、所述获取到的发动机转速RPM、计时单元所计时时长t1、t2、t3进行判定发动机实际机油压力状态。依据所判定的发动机实际机油压力状态，按照所述预设关系通过控制喷油量、目标转速等方式对发动机动力输出状态进行控制。同时控制报警单元进行报警提示。
所述第一压力阈值，低于发动机整车工作时最低机油压力统计值，在本实施案例中设置为0.03Mpa；
所述第二压力阈值，稍低于发动机正常工作时最低机油压力统计值，在本实施案例中设置为0.1Mpa；
所述第三压力阈值，稍低于机油管路及系统中油封所能承受的最大压力值，在本实施案例中设置为0.8Mpa；
所述第一预设时长，设置为发动机在极端工况(例如机油泄漏)，运动副无有效润滑时，预测的损坏时长，在本实施案例中设置为5秒；
所述第二预设时长，在本实施案例中设置为300s；
所述第三预设时长，在本实施案例中设置为60s；
所述第一预设关系，设置为发动机机油压力状态与实际动力输出的映射关系，通过控制喷油量及目标转速进行调整，在本实施案例中设置为判定发动机处于机油压力极低时，控制单元控制发动机停机并触发报警单元，以实现主动对发动机进行保护的目的。
所述第二预设关系，在本实施案例中设置为在判定发动机处于机油压力较低状态时，控制发动机喷油量及目标转速，将发动机转速限制在怠速转速，以实现主动对发动机进行保护的目的。
所述第三预设关系，在本实施案例中设置为在判定发动机处于机油压力较高状态时，通过控制发动机喷油量及目标转速，将发动机扭矩限制为50％输出，转速限制为比发动机当前转速低500rpm(目标转速低于怠速转速时，设置为怠速转速)，以实现主动对发动机进行保护的目的。
具体实现方法如下：
当所述获取到的机油压力值P小于所述第一压力阈值且持续一定时间(计时时长t1大于或等于所述第一预设时长)。判定发动机处于机油压力极低状态，发动机不宜继续运转。所述控制单元按所述第一预设关系，限制发动机工作状态，同时控制所述报警单元进行报警提示。
当所述获取到的机油压力值P大于或等于所述第一压力阈值且小于所述第二压力阈值并且持续一定时间(计时时长t2大于或等于所述第二预设时长)，同时所述获取到的发动机机油温度大于所述预设机油温度阈值时。判定发动机处于机油压力较低状态，发动机不宜进行高负荷运转，所述控制单元按所述第二预设关系，限制发动机工作状态，同时控制所述报警单元进行报警提示。
当所述获取到的机油压力值P大于第三压力阈值并且持续一定时间(计时时长t3大于或等于所述第三预设时长)，判定发动机处于机油压力较高状态，为避免发动机机油管路及系统中油封部件损坏，发动机不宜进行高速高负荷运转，所述控制单元按所述第三预设关系，限制发动机工作状态，同时控制所述报警单元进行报警提示。
附图4为所述报警单元包括：
S10，蜂鸣器，用于通过声音方式进行报警提醒。
S20，机油报警灯，用于通过灯光方式进行报警提醒。
在本实施案例中，所述S20机油报警灯设置为常亮与闪亮两种状态，以区分发动机机油压力故障的不同状态。
以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
