CN101025109B

CN101025109B - 用于设计发动机部件的温度估计器的方法

Info

Publication number: CN101025109B
Application number: CN2007100083682A
Authority: CN
Inventors: D·里佐利斯; G·D·曼德拉西亚克; C·B·桑塔纳姆
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2010-11-03
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: CN101025109A; DE102007003245A1; DE102007003245B4; US7409928B2; US20070175415A1

Abstract

一种估计发动机中温度的方法包括在多个节点的每个处估计金属温度和估计冷却剂温度。该方法还包括检测测量的冷却剂温度，并且基于估计的冷却剂温度和测量的冷却剂温度之间的差值来确定增益。该方法基于该增益调节在多个节点的每个处的金属温度。该方法在没有传感器的情况下估计发动机部件的金属温度。

Description

用于设计发动机部件的温度估计器的方法

技术领域

本发明涉及发动机控制，并且尤其涉及发动机温度估计器。

背景技术

内燃机通过燃烧、摩擦和不同部件的低效率产生热量。冷却系统调节发动机的温度以防止发动机过热和促进有效的燃烧。冷却的发动机可能为更低效率并且可产生增加的排放。过热的发动机增加在发动机部件上的应力并且可导致机械故障。

当发动机的各区域维持在不同的温度下时，内燃机通常能更有效的运行。例如，发动机可受益于发动机底部相对于发动机顶部的更低温度。为了维持在发动机区域中的不同的温度，传统的冷却系统通常采用测量和追踪发动机中的金属温度的多个传感器。应该理解到在批量生产的发动机中测量金属温度是复杂和昂贵的。例如，任意附加的传感器增加产品成本，增加发动机复杂性和增加车辆的保修成本。

发明内容

估计发动机中温度的方法包括在所述发动机中的多个节点的每个处估计金属温度，并且估计冷却剂温度。该方法还包括检测测量的冷却剂温度，并且基于估计的冷却剂温度和测量的冷却剂温度之间的差值来确定增益。该方法基于该增益调节在多个节点的每个处估计的金属温度。该方法在没有传感器的情况下估计当前的金属温度。

在一个特征中，该方法基于所述温度分配一定数量的发动机冷却剂到多个发动机位置。

本发明的应用的进一步的领域将从下面提供的详细描述中变得明显。应该理解的是该详细描述和具体例子虽然表示本发明的不同的实施例，但意图仅仅是为了阐述的目的而不意图去限制本发明的范围。

附图说明

本发明将从详细的描述，所附的权利要求和附图中变得充分理解，其中：

图1是包括根据本发明的教导构造的控制模块的车辆的示意图；

图2是根据本发明的教导用来设计发动机部件温度估计器的方法的流程图；

图3是根据本发明的教导示出发动机部件温度估计器控制的流程图；和

图4是示出包括金属和冷却剂温度检测模块和增益调节模块的图1的控制模块和发动机的示意图。

具体实施方式

不同实施例的下面的描述实际上仅仅是示例并且决不意图去限制本发明、其应用和使用。当在此使用时，术语模块是指专用集成电路(ASIC)，电路，处理器(共享，专用或者组)和执行一个或者多个软件或固件程序的存储器，联合逻辑电路，或者提供所述功能的其它合适的部件。而且，车辆控制器可与采用数据或者逻辑输入和输出的各种车辆系统以及/或车辆通讯网络通信，该车辆通讯网络包括，但不限于，下面通常使用的车辆通讯网络标准：CAN，SAE J1850和GMLAN。

现在参见图1，车辆的部分包括发动机12，其以现有技术已知的方式产生扭矩输出来通过传动系14驱动车辆。该发动机12可以为内燃机。应该理解的是发动机12还可由多种动力装置构造，例如但不限于，燃料电池和/或蓄电池动力电机，内燃机(例如柴油，生物资源，汽油和天然气消耗发动机)，和它们的混合动力组合。

发动机12包括进气歧管16和节气门18。进入进气歧管16的气流通过节气门18进行调节。从进气歧管16来的气流和从燃料泵20来的燃料通过点火系统24以现有技术中已知的方式在多个气缸22中点燃。在每个气缸22中的燃烧朝向曲轴28推动活塞26，活塞26通过连杆30被连接到曲轴28上。活塞26的向上和向下运动被传送到曲轴28上，导致被传送到动力系14上的旋转动力。应该理解的是虽然示出的发动机采用火花点火，本发明可应用到柴油机和其它无火花压缩点燃发动机上。

每个气缸22包括气缸盖32，摇臂34和气缸套。气缸22设置在气缸体中。应该理解的是发动机12的部件能够产生和保留热。而且，发动机12的部件能够通过传导，对流，辐射和/或水平对流在两个或多个部件之间传送热。例如，连接到发动机12上的冷却系统提供对发动机12的部件和区域的冷却。

冷却系统40引导冷却剂通过多个冷却通道42以冷却发动机12的多个部件和区域。冷却系统40包括水泵44，其推动冷却剂通过多个冷却通道42。水泵44能够为具有可变流率的电动水泵。应该理解的是机械水泵也能够被使用，其另外可机械地由发动机12驱动。冷却系统40还包括散热器46和加热器48。散热器46通过从冷却剂中传送热量到车辆10的外部来降低冷却剂的温度。加热器48还通过从冷却剂传送热量到车辆10的内部来降低冷却剂的温度。恒温器50能够以现有技术已知的方式防止在发动机暖机的期间冷却剂到散热器46的输送。

冷却系统40包括水泵44和阀52，两者都能够与控制模块54相通信。控制模块54能够控制水泵44的可变流率。控制模块54能够与阀52通信，以在发动机12的不同部件和区域之间分配冷却剂。更具体的，气缸盖32和气缸体，它们能够分别称作发动机的顶部和底部，能够在不同的对应温度下更有效的运行。而且，冷却系统40能够通过控制冷却剂的分配更有效的冷却发动机12。同样的，水泵44和阀52能够通过控制模块54进行控制以引导不同的冷却剂容量到发动机顶部和发动机底部，以维持在发动机的不同区域中的最优温度。

控制模块54还基于车辆运行参数56控制车辆10的运行，该车辆运行参数56能够包括环境指示值，例如湿度，温度或者大气压力。车辆运行参数56还能够包括动力装置概况和动力装置状态，该动力装置状态显示例如冷发动机信号或者发动机控制器故障。应该理解的是冷发动机是指发动机12的对应部件的温度大致上等于环境温度的情况。同样的，冷发动机温度能够指示为在大约0℃(32°F)到大约32℃(90°F)范围中的发动机温度。动力装置概况能够包括查表数据，其表示，例如，基于火花点火延迟的扭矩输出，基于发动机速度的扭矩输出，和在发动机功率上的环境指示值的影响。远程信息处理模块58，例如

其还能够提供输入到控制模块54和接收从控制模块54的输出。

控制模块54能够产生节气门控制信号60，其被送到调节节气门18的节气门致动器62上。发动机速度传感器64产生用于发动机12的发动机速度信号66，该信号也发送到控制模块54。传动系速度传感器68产生传动系速度信号70，该信号也发送到控制模块54。入口冷却剂温度传感器72传送入口冷却剂温度信号74到控制模块54上。类似的，出口冷却剂温度传感器76传送出口冷却剂温度信号78到控制模块54上。应该理解的是虽然单个出口冷却剂温度传感器72被示出邻近阀52，两个入口冷却剂温度传感器能够使用和设置在发动机12分别对应于发动机的顶部和底部的位置处。

参见图2，产生发动机温度估计器模型的方法被示出，发动机温度估计器控制系统能够来源于该方法并且在发动机中进行实施。为了产生发动机温度估计器模型，该方法能够包括，例如，第一部分102和第二部分104，如图2所示。在第一部分102中，详细的多缸发动机温度模型被创造，其对整个发动机的热传送和热产生进行建模。在第二部分104中，详细的多缸发动机模型被简化并且线性化以产生示例的发动机温度估计器控制系统。

在步骤106中，用于详细的多缸发动机温度模型的多个节点位置被确定。例如，详细的发动机模型每个气缸设置5个节点在气缸体，气缸盖，摇臂，气缸套和发动机冷却剂处。需要理解的是节点能够设置在发动机中的不同其它位置中，例如，但不限于，活塞，油箱，凸轮轴或者活塞环中。而且，该方法可应用到具有不同构造的发动机上，例如，具有不同数目的气缸。例如，该节点能够代表对应于发动机部件上的位置的物理地点。作为例子，节点能够代表在每个气缸中的气缸套的部分。

在步骤108处，在每个节点处的热容被确定。该热容基于，例如，每个节点代表的发动机部件或其部分的几何结构、材料特性和温度。在步骤110处，在每个节点处的热源被确定以计算从节点设置的发动机部件处热量的生成。热量的生成或者热量损失能够通过在发动机中的摩擦，燃烧或者其它损失进行产生。同样的，用于这些热源的值使用车辆运行参数计算，这些参数例如包括但不限于发动机速度，发动机负荷，歧管压力和燃料流率。

在步骤112，在每个节点之间的热传送路径被确定。应该理解的是在内燃机中所有的节点能够交换热量。在其它的例子中，节点可设置使得没有热传送发生在两个或者多个节点之间，因为一个节点可以与另一个节点热绝缘。应该理解的是一个或者多个用于热传递(即，传导，对流，辐射和/或水平对流)的合适的公式被用来确定热传送路径。在步骤114处，沿着每个热传送路径的热阻被确定。热阻基于，例如，发动机部件的几何特性，流入和流出发动机部件的流率和发动机部件或者部分的材料特性。

在步骤116处，发动机温度和热传递速率采用在方法的第一部分102中构造的详细的多缸发动机温度模型进行确定。为了确定温度和热传递速率，发动机通过从标准化发动机测试中选择出来的多个发动机运行点进行运行。该测试包括，例如，多个测试点，这些测试点对应于在预定时期中一定发动机速度处的发动机上的特定负荷。详细的多缸模型(其是详细的发动机的热传递模型)基于在多个发动机运行点上在测试期间围绕发动机的热量怎样的产生和传递来确定发动机的温度和热传递速率。应该理解到详细的模型能够被调节，通过以测量的温度确认估计的温度并且重复在该方法的第一部分102中产生的详细的模型的设计，以更好的预测发动机温度和热传递路径。

还应该理解的是相对于物理安装的温度传感器详细的模型能够精确的估计不同发动机部件及其部分的金属温度。详细的模型能够提供精确的估计发动机温度和热传递速率，但是详细的模型是复杂的并且实施入发动机的控制系统中是昂贵的，因为，例如需要修改和额外计算功率。但是，详细的模型能够被简化并且仍然能够提供精确的控制。在步骤118处，在方法的第一部分102中产生的详细的模型被简化。简化的模型保留了预测发动机温度需要的所有的参数，例如，冷却剂流率，发动机速度和燃料流率，但是其更简单，并且因此更容易在车辆上实施。在简化详细的模型方面，不同的结构和解决方案能够采用，从而使得在发动机运行情况的充分的范围内，通过简化的模型估计的温度与详细的模型获得的相匹配。

简化的模型包括为多个发动机节点团产生的一阶的微分公式。应该理解的是发动机节点团的数目可基于具体的发动机进行变化，然而，5个发动机节点团被确定来在精确性和复杂性之间提供最佳的平衡。发动机节点团，虽然不具有实际物理位置，但却是例如位于气缸体、气缸盖、摇臂、气缸套和发动机冷却剂处的各个节点中每一个的理想聚集。更具体的，每个气缸的摇臂处的节点结合为一个摇臂节点团，并且该节点团的温度是随着时间追踪的各节点的结合的金属温度估计值。每个节点团的热容和热源可包括在详细的模型中的每个节点的对应值的和。在节点团中的热传递路径的热阻为节点的热阻的和，其能够被调节以确保不同的发动机组件能够在简化模型中以与它们在详细的模型中相类似的速率交换热能。

因此，简化的模型包括用于节点团的一阶微分公式的示例的系统，这些公式定义该简化的模型。应该理解的是一阶的微分公式的系统可能不是线性的，但是可以充分追踪由详细的模型产生的值。每个公式追踪各个节点团的随着时间的温度。

用于气缸盖的示例的一阶公式可提供如下：

C_{H} \frac{{dT}_{H}}{dt} = Q_{H} (m_{F}, N_{E}) + G_{HC} (m_{F}, m_{CH}) (T_{C} - T_{H}) + G_{VH} (m_{F}, m_{CH}) (T_{V} - T_{H})

用于摇臂的示例的一阶公式可提供如下：

C_{V} \frac{{dT}_{V}}{dt} = Q_{V} (m_{F}, N_{E}) + G_{VH} (m_{F}, m_{CB}) (T_{H} - T_{V})

用于气缸体的示例的一阶公式可提供如下：

C_{B} \frac{{dT}_{B}}{dt} = Q_{B} (m_{F}, N_{E}) + G_{BC} (m_{F}, m_{CB}) (T_{C} - T_{B}) + G_{LB} (m_{F}) (T_{L} - T_{B})

用于气缸套的示例的一阶公式可提供如下：

C_{L} \frac{{dT}_{L}}{dt} = Q_{L} (m_{F}, N_{E}) + G_{LC} (m_{F}, m_{CB}) (T_{C} - T_{L}) + G_{LB} (m_{F}) (T_{B} - T_{L})

用于冷却剂的示例的一阶公式可提供如下：

C_{C} \frac{{dT}_{C}}{dt} = G_{HC} (m_{F}, m_{CH}) (T_{H} - T_{C}) + G_{BC} (m_{F}, m_{CB}) (T_{B} - T_{C}) +

G_{LC} (m_{F}) (T_{L} - T_{C}) + m_{CH} c_{PC} (T_{CIN} - T_{C})

通过诸如上述示例发动机测试的预定的程序来运行详细的多缸模型，在上述公式中用于系数的值被产生。在上述公式中，系数G_XY是指在任意位置X和任意位置Y之间的热传递。例如，G_HC是指在气缸盖和发动机冷却剂之间的热传递。Q_X是指在任意位置X产生的热量。例如，Q_B是指在气缸体中产生的热量。通过上述例子，详细的模型用从标准化发动机测试中选择的多个点以稳态模式运行，以产生先前提及的系数。一旦上述公式中的系数在详细的模型中产生，这些系数被修改以适于简化的模型。应该理解的是详细的多缸模型的简化是反复的过程，其中从简化模型中获得的结果能够与从详细的模型中和从实际测量中获得的结果相比较，从而使得简化的模型能够变得更精确。虽然详细的模型的简化能够产生非线性公式，这些公式不是复杂的并且能够在车辆的控制系统中实施。

在步骤120处，确定在步骤118处产生的简化模型是否精确。简化模型的精确性是基于标准化发动机测试的结果，其被用来产生在步骤118处产生的公式的系数。当在一时间期间内，简化模型的节点团处的金属和冷却剂温度估计值在详细的模型的估计值的预定误差容限内时，简化模型被认为是精确的。当简化模型不精确时，简化模型在步骤122处再次形成。简化模型的再次形成包括，例如，多项式拟和的调节以产生非线性一阶公式。当简化模型是精确时，在步骤124处选择线性化点。

在步骤124处，多个运行和线性化点从标准化发动机测试中选择并且围绕这些点上述公式被线性化。这些运行点或者线性化点包括已知的整个发动机的温度和冷却剂的流率。运行点还包括不同的发动机速度，燃料流率，和发动机冷却剂的温度。应该理解的是运行点能够从与产生用于上述公式的系数和重复改善详细的多缸模型同样的标准化发动机测试中选择。

在步骤126处，简化的模型，如在上述用于气缸盖，摇臂，气缸体和气缸套和冷却剂温度的示例的非线性公式中示出的，围绕选择的运行点被线性化。用来线性化上述示例的公式的技术方法包括，例如，泰勒级数展开。用于气缸盖的示例的线性化公式提供如下：

C_{H} \frac{{dT}_{H}}{dt} = a_{HH} T_{H} + a_{HV} T_{V} + a_{HB} T_{B} + a_{HL} T_{L} + a_{HC} T_{C} + b_{H 1} m_{F} +

b_{H 2} m_{CH} + b_{H 3} m_{CB} + b_{H 4} Q_{H} + b_{H 5} Q_{H} + b_{H 6} Q_{B} + b_{H 7} Q_{L} + b_{H 8} T_{CIN} + {Cst}_{H}

用于摇臂的示例的线性化公式提供如下：

C_{V} \frac{{dT}_{V}}{dt} = a_{VH} T_{H} + a_{VV} T_{V} + a_{VB} T_{B} + a_{VL} T_{L} + a_{VC} T_{C} + b_{V 1} m_{F} +

b_{V 2} m_{CH} + b_{V 3} m_{VB} + b_{V 4} Q_{H} + b_{V 5} Q_{V} + b_{V 6} Q_{B} + b_{V 7} Q_{L} + b_{V 8} T_{CIN} + {Cst}_{V}

用于气缸体的示例的线性化公式提供如下：

C_{B} \frac{{dT}_{B}}{dt} = a_{BH} T_{H} + a_{BV} T_{V} + a_{BB} T_{B} + a_{BL} T_{L} + a_{BC} T_{C} + b_{B 1} m_{F} +

b_{B 2} m_{CH} + b_{B 3} m_{VB} + b_{B 4} Q_{H} + b_{B 5} Q_{V} + b_{B 6} Q_{B} + b_{B 7} Q_{L} + b_{B 8} T_{CIN} + {Cst}_{B}

用于气缸套的示例的线性化公式提供如下：

C_{L} \frac{{dT}_{L}}{dt} = a_{LH} T_{H} + a_{LV} T_{V} + a_{LB} T_{B} + a_{LL} T_{L} + a_{LC} T_{C} + b_{L 1} m_{F} +

b_{L 2} m_{CH} + b_{L 3} m_{VB} + b_{L 4} Q_{H} + b_{L 5} Q_{V} + b_{L 6} Q_{B} + b_{L 7} Q_{L} + b_{L 8} T_{CIN} + {Cst}_{L}

用于冷却剂的示例的线性化公式提供如下：

C_{C} \frac{{dT}_{C}}{dt} = a_{CH} T_{H} + a_{CV} T_{V} + a_{CB} T_{B} + a_{CL} T_{L} + a_{CC} T_{C} + b_{C 1} m_{F} +

b_{C 2} m_{CH} + b_{C 3} m_{VB} + b_{C 4} Q_{H} + b_{C 5} Q_{V} + b_{C 6} Q_{B} + b_{C 7} Q_{L} + b_{C 8} T_{CIN} + {Cst}_{C}

在示例的线性化公式中，Q_X是指在设置在任意位置X处的节点团处产生的热量，其基于发动机速度和燃料流率。例如，Q_B是指设置在气缸体中的节点团处产生的热量。

在步骤128处，确定线性化模型是否精确。在每个线性化点处线性化模型的结果与从方法的第一部分102处的详细的模型计算的结果进行比较。当在线性化点处简化模型的结果最密切的匹配线性化模型的结果时运行点或者线性化点被选择作为最佳线性化点。当线性化模型不精确时，在步骤130处确定不同的线性化点。在线性化模型和简化模型之间产生最佳一致的线性化点变为用于整个系统的线性化点。当线性化模型被认为时精确时，方法继续到步骤132。

在步骤132处，初始条件被确定。更具体的，在发动机的入口和出口处的冷却剂的温度被确定并且与线性模型相关联。应该理解的是当初始条件是已知时，线性模型被求解以产生在节点团处的实时温度，该温度对应于在每个节点处的金属温度的估计值。当车辆是冷的时，应该理解的是初始温度可等于环境温度。当在短暂关闭期间之后起动车辆，例如，整个发动机的初始温度可能不同，从而使得进入发动机的冷却剂与排出发动机的冷却剂是不同的温度。线性化公式能够结合步骤132的初始条件，并且以矩阵形式如下所示：

应该理解的是，在初始条件中的任意不确定或者对其的扰动，能够导致在估计的实时温度中的误差，该实时温度通过求解上述公式矩阵进行确定。还应该理解的是由不确定或者扰动导致的误差被集成在微分公式的求解期间，并且能够驱动该系统到不稳定状态。

在步骤134处，控制系统确定在每个节点团处估计的金属和冷却剂温度，其对应于在多个发动机位置处的节点处的温度。应该理解的是温度估计值可通过增益进行调节。还应该理解的是金属和冷却剂温度的估计值能够基于线性模型。

在步骤136处，确定测量的实际发动机冷却剂温度(即，T_CA)。发动机冷却剂温度在例如其中冷却剂以一定路线排出气缸体到散热器中的位置处被确定。如下面公式中所示，测量的实际冷却剂温度(T_CA)能够使用在反馈循环中以稳定线性模型。在步骤138处，在测量的实际冷却剂温度(T_CA)和通过线性模型确定的估计冷却剂温度(即，T_CE)之间的误差是否在可接受的容限或者误差之内。当在测量的实际冷却剂温度(T_CA)和通过线性模型确定的估计冷却剂温度(T_CE)之间的误差不在误差的可接受容限之内时，合适的增益在步骤140中确定。在步骤140中确定的增益能够基于在步骤138处确定的误差和会另外使更高或者更低增益为必要的方法参数。从步骤140处，控制返回到步骤134处并且将该增益乘以估计的冷却剂温度。

从测量的实际冷却剂温度(T_CA)和估计的冷却剂温度(T_CE)之间的差值获得的增益提供该方法具有用于线性化公式的反馈回路并且使得线性化模型自修正。矩阵形式的示例线性化模型中示例的自修正反馈回路如下：

该反馈回路使得线性模型精确的估计对于任何过渡运行情况下整个发动机的金属温度。应该理解的是在反馈回路中使用的增益组能够相对于微分公式的简化(非线性)系统被选择和确认，并且最终相对详细的发动机模型被选择和确认以获得在发动机中系统温度的精确的预测。

参见图3，示出了示例的控制系统，其估计从如图2所示的方法中获得的在发动机部件处的金属温度。在步骤202处，控制测量在发动机入口和出口处的冷却剂的初始温度。应该理解的是在冷的发动机中，整个发动机的冷却剂可大致等于环境温度。但在暖机发动机中的初始温度的确定，可发生在例如当在发动机关闭之后在短时期(即，小于20分钟)内起动时。

在步骤204处，控制基于上述的线性模型确定在每个节点处估计的金属和冷却剂温度。发动机的节点可设置在，例如，气缸体，气缸盖，摇臂，气缸套和发动机冷却剂中。应该理解的是估计的金属和冷却剂温度能够基于在步骤212处确定的增益进行调节。在步骤206处，控制基于设置在发动机冷却剂中的温度测量装置确定测量的冷却剂温度。温度装置和发动机冷却剂的位置能够为，例如，在气缸体的出口处，在该处发动机冷却剂从气缸体被导入散热器。在步骤208处，控制确定估计的冷却剂温度(T_CE)是否等于测量的实际冷却剂温度(T_CA)。当估计的冷却剂温度(T_CE)在测量的实际冷却剂温度(T_CA)的可接受误差容限内时，控制结束。当估计的冷却剂温度(T_CE)不在测量的实际冷却剂温度(T_CA)的可接受误差容限内时，控制继续到步骤210。

在步骤210处，估计的冷却剂温度(T_CE)和测量的实际冷却剂温度(T_CA)之间的误差被确定。在步骤212处，增益基于该误差和控制系统中可能另外需要增益增大或减小的其它参数及变量被确定。应该理解的是，其它的参数包括，例如，运行参数和从远程信息处理模块来的通信。从步骤212开始，控制返回到步骤204，并且一个或者多个金属或者冷却剂温度估计值乘以增益。应该理解的是温度估计值乘以增益将理想的匹配在步骤202确定的实际测量的温度。

在步骤214处，控制通过调节阀的位置和水泵的流率而分配发动机的冷却剂到发动机中的位置处。冷却剂的分配能够预先确定到发动机的顶部和发动机底部的比例。应该理解的是三通阀被示出(图1)，但是合适结构的各种阀能够被使用并且基于具体的发动机构造。同样的，控制能够基于具体的发动机通过多种冷却剂分配结构引导多个阀和多个水泵，以精确的冷却发动机。

参见图4，示出了示例的温度估计器模块300。示例的温度估计器模块300产生估计的金属温度信号302和估计的冷却剂温度信号304。金属温度信号能够包括，例如，对应于多个发动机位置的多个节点处的金属温度(T_ME)。冷却剂温度信号能够包括，例如，对应于多个发动机位置的多个节点处的冷却剂温度(T_CE)。

估计的金属温度信号302和估计的冷却剂温度信号304基于增益调节信号306和实际冷却剂温度信号308。发动机12(图1)包括冷却剂温度检测传感器，其产生实际的冷却剂温度信号308。应该理解的是实际的冷却剂温度信号308能够为，例如，从测量实际冷却剂温度(T_CA)的温度检测装置得来得信号。比较模块312基于实际的冷却剂温度信号308和估计的冷却剂温度信号304产生比较信号314。比较模块，例如，能够确定在实际冷却剂温度(T_CA)和估计的冷却剂温度(T_CE)之间的差值。

增益调节模块316基于增益控制信号318和比较信号314产生增益调节信号306。应该理解的是增益调节模块316能够基于运行参数56(图1)和与远程信息处理模块58(图1)的通信产生增益调节信号306。还应该理解的是增益调节信号能够基于具体车辆模型信息。金属和冷却剂温度检测模块能够基于增益调节信号306调节增益。估计的金属温度信号302和估计的冷却剂温度信号304能够基于增益调节以增加估计的精确性。

控制系统54能够基于估计的金属温度信号302和估计的冷却剂温度信号304分配冷却剂到多个发动机位置。多个发动机位置能够包括，例如，气缸体，气缸盖，摇臂，气缸套、发动机出口冷却剂和它们的部分。其它的发动机位置能够包括对车辆模型特定的位置。

本领域技术人员从上述描述中现在能够理解到本发明的宽的教导能够以不同的形式进行实施。因此，虽然本发明结合具体例子进行了描述，但本发明的真实范围不应该被如此限制，因为其它的修改对理解附图，说明书和下面权利要求的本领域技术人员来说是显然的。

Claims

1.一种在发动机中估计温度的方法，其包括：

在所述发动机中的多个节点的每个处估计金属温度；

估计冷却剂温度；

检测测量的冷却剂温度；

基于在所述估计的冷却剂温度和所述测量的冷却剂温度之间的差值确定增益；和

基于所述增益调节在所述多个节点的每个处估计的金属温度。

2.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述估计的金属温度和所述估计的冷却剂温度分配一定量的发动机冷却剂到多个发动机位置处。

3.如权利要求1所述的方法，还包括确定在所述多个节点的每个处的热容。

4.如权利要求1所述的方法，还包括确定在所述多个节点的每个处的热生成量。

5.如权利要求1所述的方法，还包括确定在所述多个节点的每个之间的热传送路径。

6.如权利要求1所述的方法，还包括确定沿着在所述多个节点的每个之间的热传递路径的热阻。

7.如权利要求1所述的方法，还包括测量所述发动机的初始温度。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述初始温度包括发动机出口冷却剂温度。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述初始温度包括发动机入口冷却剂温度。

10.一种设计发动机部件温度估计器的方法，其包括：

在多个发动机位置处定义多个节点；

确定在每个所述节点处的热信息；

基于所述多个节点和所述热信息建立发动机的详细的热模型；

将所述多个节点组合为多个节点团，其中每个所述节点团包括来自所述发动机位置的每个的节点；

基于所述详细的热模型和所述多个节点团建立发动机的简化的热模型；

基于所述简化的热模型估计金属和冷却剂温度；

比较估计的冷却剂温度与测量的冷却剂温度；和

基于所述比较调节所述估计的金属和冷却剂温度。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述多个发动机位置包括：气缸体，气缸盖，摇臂，气缸套和发动机出口冷却剂；或者气缸体一部分，气缸盖一部分，摇臂一部分，气缸套一部分和发动机出口冷却剂一部分。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述热信息包括在每个所述节点处的热容，在每个所述节点处的热生成量和在所述节点的每个之间的热传递。

13.如权利要求10所述的方法，还包括围绕线性化点线性化所述简化的热模型。

14.如权利要求10所述的方法，还包括基于在所述估计的冷却剂温度和所述测量的冷却剂温度之间的所述比较确定增益。

15.用于车辆的冷却系统的控制系统，包括：

温度估计器模块，其基于测量的实际冷却剂温度和增益估计在多个发动机位置处的金属和冷却剂温度；

比较模块，其基于所述实际的冷却剂温度和估计的冷却剂温度产生比较信号；

增益调节模块，其基于所述比较信号调节所述增益。

16.如权利要求15所述的控制系统，还包括冷却系统，其基于所述估计的金属和冷却剂温度分配发动机冷却剂到所述多个发动机位置处。

17.如权利要求15所述的控制系统，还包括检测所述测量的实际冷却剂温度的控制模块。

18.如权利要求15所述的控制系统，其中所述多个发动机位置包括：气缸体，气缸盖，摇臂，气缸套和发动机出口冷却剂；或者包括气缸体一部分，气缸盖一部分，摇臂一部分，气缸套一部分和发动机出口冷却剂一部分。

19.如权利要求15所述的控制系统，其中所述增益调节模块基于运行参数调节所述增益。

20.如权利要求15所述的控制系统，其中所述增益调节模块基于来自远程信息处理模块的信号调节所述增益。