CN101377148B - 用于冷却引擎电子装置的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于冷却引擎电子装置的系统。具体地，提供了一种用于车辆的温度控制系统，其包括冷却剂比较模块、组件比较模块、和冷却风扇控制模块。冷却剂比较模块在冷却剂温度大于第一阈值时产生具有第一状态的冷却剂状态信号。组件比较模块在电子组件温度大于第二阈值时产生具有第二状态的组件状态信号。冷却风扇控制模块在所述冷却剂状态信号具有所述第一状态和所述组件状态信号具有所述第二状态至少之一时选择性地启动冷却风扇。

Description

用于冷却引擎电子装置的系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年8月31日提交的美国临时申请No.60/969,308的权益。在此以引用方式将该申请的公开内容全部并入本文。

技术领域

本发明涉及内燃机，更具体地，涉及对引擎冷却风扇的控制。

背景技术

在此提供的背景技术是为了总体地展现与本发明有关的背景信息。发明人的工作(其在一定程度上被描述于“背景技术”这一节中)以及那些不能视为在本申请提交时成为现有技术的各方面的描述都不能被明确地或暗示地认为是破坏本发明专利性的现有技术。

内燃机中的燃烧过程产生大量的热。过热可降低引擎和/或引擎组件的可靠性。而且，过热可缩短引擎和/或引擎组件的寿命(即，可靠使用的时长)。

典型地，包含内燃机的车辆还包括热交换器(例如散热器)，其连接到引擎中的冷却剂通道。流体(例如引擎冷却剂)循环通过冷却剂通道和散热器。引擎冷却剂吸收来自引擎的热并将热传递到散热器。散热器例如通过对流将来自引擎冷却剂的热传递到经过散热器的空气。由此，引擎得到冷却。

车辆可还包括帮助冷却引擎和引擎组件的冷却风扇。例如，冷却风扇通过增大经过散热器的空气量，可冷却引擎并且更直接地冷却引擎冷却剂。当引擎冷却剂温度达到某个温度阈值时，冷却风扇可被启动(即，打开)。由此，冷却风扇可以帮助防止引擎和引擎冷却剂由于过热而受损。

发明内容

一种用于车辆的温度控制系统，包括冷却剂比较模块、组件比较模块和冷却风扇控制模块。冷却剂比较模块在冷却剂温度大于第一阈值时产生具有第一状态的冷却剂状态信号。组件比较模块在电子组件温度大于第二阈值时产生具有第二状态的组件状态信号。冷却风扇控制模块在所述冷却剂状态信号具有所述第一状态以及所述组件状态信号具有所述第二状态至少之一时选择性地启动冷却风扇。

在其他特征中，所述电子组件温度为皮带发电起动器(beltalternator starter)的温度。当所述冷却剂温度小于第三阈值时，所述冷却剂比较模块产生具有第三状态的所述冷却剂状态信号；当所述电子组件温度小于第四阈值时，所述组件比较模块产生具有第四状态的所述组件状态信号；其中所述第三阈值小于所述第一阈值，所述第四阈值小于所述第二阈值；以及当所述冷却剂状态信号具有所述第三状态并且所述组件状态信号具有所述第四状态时，所述冷却风扇控制模块关闭所述冷却风扇。

在进一步的特征中，所述冷却风扇控制模块基于所述车辆的速度选择性地启动所述冷却风扇。当所述速度小于速度阈值并且所述冷却剂状态信号具有所述第一状态和所述组件状态信号具有所述第二状态至少之一时，所述冷却风扇控制模块选择性地启动所述冷却风扇。

在更进一步的特征中，所述组件比较模块接收包括所述电子组件温度的多个电子组件温度。所述组件比较模块确定所述多个电子组件温度的最热温度，并且当所述最热温度大于所述第二阈值时，产生具有所述第二状态的所述组件状态信号。

在其他特征中，所述温度控制系统进一步包括一个或多个额外的组件比较模块，每个额外的组件比较模块分别接收一电子组件温度，而且分别具有各自的第二阈值，并且分别在各自接收的电子组件温度大于各自的第二阈值时产生各自的具有所述第二状态的组件状态信号，其中当至少一个所述冷却剂状态信号具有所述第一状态、所述组件状态信号具有所述第二状态、以及各自组件状态信号中任一个具有所述第二状态至少之一时，所述冷却风扇控制模块启动所述冷却风扇。

一种方法包括：当冷却剂温度大于第一阈值时，产生具有第一状态的冷却剂状态信号；当电子组件温度大于第二阈值时，产生具有第二状态的组件状态信号；以及当所述冷却剂状态信号具有所述第一状态和所述组件状态信号具有所述第二状态至少之一时，选择性地启动车辆中的冷却风扇。

在其他特征中，所述的方法进一步包括：当所述冷却剂温度小于第三阈值时，产生具有第三状态的所述冷却剂状态信号；当所述电子组件温度小于第四阈值时，产生具有第四状态的所述组件状态信号，其中所述第三阈值小于所述第一阈值，所述第四阈值小于所述第二阈值；以及当所述冷却剂状态信号具有所述第三状态并且所述组件状态信号具有所述第四状态时，关闭所述冷却风扇。

在进一步的特征中，所述方法进一步包括：基于所述车辆的速度选择性地启动所述冷却风扇。所述方法进一步包括，当所述速度小于速度阈值并且所述冷却剂状态信号具有所述第一状态和所述组件状态信号具有所述第二状态至少之一时，选择性地启动所述冷却风扇。

在更进一步的特征中，所述方法进一步包括：接收包括所述电子组件温度的多个电子组件温度。所述方法进一步包括：确定所述多个电子组件温度中的最热温度；以及当所述最热温度大于所述第二阈值时，产生具有所述第二状态的所述组件状态信号。

在其他特征中，所述方法进一步包括：各自接收一个或多个额外的电子组件温度，且每个均具有各自的第二阈值；当所述各自接收的电子组件温度大于所述各自的第二阈值时，为每个所述各自接收的电子组件温度产生各自的具有所述第二状态的组件状态信号；以及当所述冷却剂状态信号具有所述第二状态、所述组件状态信号具有所述第二状态以及任一个所述各自的组件状态信号具有所述第二状态至少之一时，启动所述冷却风扇。

根据本文提供的描述，本发明进一步的应用范围将变得明显。应该理解的是，所述描述和具体示例仅仅是示例性的，无意限制本发明的范围。

附图说明

本文所述的附图仅仅是出于示意性的目的，无意以任何方式限制本发明的范围。

图1是根据本发明原理的示例性动力系系统的功能框图；

图2A-2B是根据本发明原理的示例性温度控制模块的功能框图；

图3是根据本发明原理的通过温度控制模块执行的各示例性步骤的流程图。

具体实施方式

下面的描述实际上仅仅是示例性的，无意以任何方式限制本发明及其应用或使用。为清楚起见，在附图中用相同的附图标记来表示相同或相似的元件。本文所用表达方式“A、B和C至少之一”应该被理解成一种逻辑(A或B或C)，使用的是非排他性逻辑。应该理解的是，在不改变本发明原理的情况下，方法中的各步骤可采用不同的顺序执行。

本文所用术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的处理器(共享、专用或群组式)和存储器、组合逻辑电路或提供所述功能的其它合适部件。

现在参考图1，其示出了示例性的动力系系统10的功能框图。引擎12在一个或多个汽缸14中燃烧空气燃料混合物以产生力矩。在各种不同的实施方案中，引擎12包括6个汽缸14，它们被构建成汽缸组16和18。虽然示出的是6个汽缸14，但是引擎12可包括更多或更少的汽缸14。仅仅是举例而言，引擎12可包括2、4、5、8、10、12或16个汽缸14。进一步，引擎12的汽缸14可被构建成任意合适的结构，例如V形结构、直列式结构和平置式结构。

引擎12将力矩传送到变速箱20。在各种不同的实施方案中，引擎12经由力矩变换器22将力矩传送到变速箱20。变速箱20可包括后轮驱动变速箱、前轮驱动变速箱、四轮驱动变速箱、和/或全轮驱动变速箱。进一步地，变速箱20可包括手动型变速箱或自动型变速箱。

空气燃料混合物在汽缸14中的燃烧产生热。流体(例如冷却剂)循环通过引擎12并从引擎12吸热，从而冷却引擎12。冷却剂从引擎12吸取热，并将热传到散热器30。冷却剂例如通过对流将热传到经过散热器30的空气。由此，经过散热器30的空气对冷却剂进行冷却。

当车辆10静止或缓慢运动时，极少或根本没有空气经过散热器30。因此，当车辆10静止或缓慢运动时，冷却剂可能无法实现释放热。当冷却剂不能将热充分释放到经过散热器30的空气时，可能会对引擎12和/或冷却剂造成损害。

车辆10可包括冷却风扇32，其增加经过散热器30的空气流。尽管图示的是单个冷却风扇32，但是车辆10可包括多于一个的冷却风扇32。冷却风扇32可由冷却风扇控制信号控制，并可由电风扇马达(EFM)34进行驱动。通过增加经过散热器30的空气流，冷却风扇32可帮助将热从冷却剂传到经过散热器30的空气。当车辆10静止或缓慢运动时，增加的空气流尤其有益于吸取来自冷却剂的热。

冷却风扇32也可增加在车辆10的引擎隔间(未示出)中的空气流。因此，冷却风扇32也可有助于冷却与引擎12相关的“罩下(underthe hood)”组件，例如一个或多个电子组件36。电子组件36可以例如包括电动发动机单元、起动器、点火系统、和/或皮带发电起动器(BAS)。当车辆10停止和/或启动引擎12以将车辆10从停止状态加速时，BAS例如可以关闭引擎12。

组件温度传感器38基于其中一个电子组件36的温度产生组件温度信号。尽管所示为一个组件温度传感器38，但是也可为每个电子组件36提供一个或多个组件温度传感器38。尽管组件温度传感器38被图示为包含在电子组件36中，但是组件温度传感器38也可安装在电子组件36外部。

冷却剂温度传感器40基于冷却剂的温度产生冷却剂温度信号。尽管冷却剂温度传感器40被图示为位于引擎12中，但是冷却剂温度传感器40也可位于容纳冷却剂的任意位置，例如在散热器30内。

温度控制模块42接收一个或多个组件温度信号以及冷却剂温度信号(统称为输入温度信号)。温度控制模块42基于输入温度信号产生冷却风扇控制信号。替换性地，温度控制模块42可基于车辆速度信号产生冷却风扇控制信号。

温度控制模块42可例如从车辆速度传感器44接收车辆速度信号。车辆速度传感器44可基于任意合适的车辆速度测量结果(例如引擎输出速度或变速箱输出速度)产生车辆速度信号。

现在参考图2A，其示出了温度控制模块42的示例性实施方案的功能框图。冷却剂温度模块50接收来自冷却剂温度传感器40的冷却剂温度信号。冷却剂温度模块50例如可以过滤、缓冲和/或数字化冷却剂温度信号。

冷却剂温度模块50向冷却剂比较模块52提供冷却剂温度。冷却剂比较模块52将冷却剂温度与最大冷却剂温度阈值(MAX冷却剂阈值)和较低冷却剂温度阈值(LOW冷却剂阈值)进行比较。最大冷却剂和低冷却剂阈值可校准。仅仅作为示例，最大冷却剂阈值可设置为一旦被超过就会对引擎12和/或冷却剂造成损害的温度。低冷却剂阈值可设置为小于最大冷却剂阈值的温度。

冷却剂比较模块52产生冷却剂状态信号，其指示冷却剂的温度状态，例如HOT(热)或COOL(冷)。当冷却剂温度大于最大冷却剂阈值时，冷却剂比较模块52可产生指示HOT的冷却剂状态信号。当冷却剂温度小于低冷却剂阈值时，冷却剂比较模块52可产生指示COOL的冷却剂状态信号。

组件温度模块54接收来自组件温度传感器38的组件温度信号。组件温度模块54例如可以过滤、缓冲、和/或数字化组件温度信号。例如当车辆10包括多个电子组件36时，组件温度模块54可接收多个组件温度信号。

组件温度模块54向组件比较模块56提供一个或多个组件温度。组件比较模块56可将每个组件温度与最大组件温度阈值(MAX组件阈值)和较低组件温度阈值(LOW组件阈值)进行比较。最大组件和低组件阈值是可校准的。仅仅是作为示例，最大组件阈值可设置为在电子组件36的可靠运行温度范围之内的一个温度。低组件阈值可设置为一个小于最大组件阈值的温度。

组件比较模块56产生组件状态信号，其指示电子组件36的温度状态，例如HOT(热)或COOL(冷)。仅仅是作为示例，当任意电子组件36的温度大于最大组件阈值时，组件比较模块56可产生指示HOT的组件状态信号。当每个电子组件36的温度小于低组件阈值时，组件比较模块56可产生指示COOL的组件状态信号。

替代性地，组件比较模块56可基于电子组件36的最热温度与最大组件和低组件阈值的比较产生组件状态信号。组件比较模块56可例如基于每个电子组件56的温度的比较来确定最热温度。仅仅是作为示例，当最热温度大于最大组件阈值时，组件比较模块56可产生指示HOT的组件状态信号。当最热温度小于低组件阈值时，组件比较模块56可产生指示COOL的组件状态信号。

冷却风扇控制模块58基于冷却剂状态信号和组件状态信号产生冷却风扇控制信号，例如接通(ON)或关断(OFF)。仅仅是作为示例，冷却风扇控制模块58产生冷却风扇ON信号以启动冷却风扇32，并产生冷却风扇OFF信号以关闭冷却风扇32。

当冷却剂状态信号和/或组件状态信号指示HOT时，冷却风扇控制模块58可产生冷却风扇ON信号。当冷却剂状态信号和组件状态信号均指示COOL时，冷却风扇控制模块58可产生冷却风扇OFF信号。冷却风扇控制模块58然后可等待以再次产生冷却风扇ON信号，直至冷却剂状态信号和/或组件状态信号指示HOT。在不同的实施方案中，冷却风扇控制模块58可将产生冷却风扇ON信号限制于车辆速度低于速度阈值之时的时刻。仅仅是作为示例，速度阈值可为大约35英里/小时。

低冷却剂阈值可被设置成，在低冷却剂阈值和最大冷却剂阈值之间存在明显的温度差异。进一步，低组件阈值可被设置成，在低组件阈值和最大组件阈值之间存在明显的温度差异。这些温度差异可防止在启动和关闭冷却风扇32之间的快速转变。另外，这些温度差异可确保，在冷却风扇32关闭之前，冷却剂和电子组件36处于安全的远离损害温度的温度。

现在参考图2B，其针对具有多组件温度传感器38的车辆示出了温度控制模块242的另一示例性实施方案的功能框图。温度控制模块242可包括多个组件温度模块54-1、54-2、...54-N以及组件比较模块56-1、56-2、...56-N。对于所有电子组件36，N可等于组件温度传感器38的总数。替代性地，N可等于电子组件36的数量。

组件温度模块54-1、54-2、...、54-N各自向组件比较模块56-1、56-2、...、56-N之一提供组件温度。组件比较模块56-1、56-2、...、56-N产生组件状态信号，以指示对应的电子组件36的温度状态。

冷却风扇控制模块258接收来自冷却剂比较模块52的冷却剂状态信号以及来自组件比较模块56-1、56-2、...56-N的组件状态信号。当冷却剂状态信号和/或任一组件状态信号指示HOT时，冷却风扇控制模块258可产生冷却风扇ON信号。当冷却剂状态信号和每个组件状态信号指示COOL时，冷却风扇控制模块258可产生冷却风扇OFF信号。

现在参考图3，其示出了由温度控制模块42实现的示例性步骤的流程图。控制过程始于启动引擎12时的步骤302。然后，控制过程继续进行步骤304，其中，控制过程确定冷却剂的温度和电子组件38的温度。

控制过程继续至步骤306，其中，控制过程将冷却剂温度和最大冷却剂阈值进行比较。如果冷却剂温度大于最大冷却剂阈值，则控制过程转至步骤310；否则，控制过程继续至步骤308。在步骤308，控制过程将电子组件36的温度与最大组件阈值进行比较。如果电子组件36的温度大于最大组件阈值，则控制过程转至步骤310；否则控制过程返回至步骤304。

在步骤310，控制过程启动冷却风扇32，并且控制过程继续至步骤312。在步骤312，控制过程再次确定冷却剂的温度和电子组件36的温度。控制过程继续至步骤314，其中，控制过程将冷却剂温度与低冷却剂阈值进行比较。如果冷却剂温度小于低冷却剂阈值，则控制过程继续至步骤316；否则，控制过程返回至步骤312并且冷却风扇32保持为启动。

在步骤316，控制过程将电子组件36的温度与低组件阈值进行比较。如果电子组件36的温度小于低组件阈值，则控制过程继续至步骤318；否则控制过程返回至步骤312并且冷却风扇32保持启动。

在步骤318，控制过程关闭冷却风扇32，并且控制过程返回至步骤304。在各不同实施方案中，关闭引擎12将不会关闭冷却风扇32。在这些实施方案中，冷却风扇32可保持启动，直至冷却剂和组件温度均小于各自阈值。

根据上文的描述，本领域技术人员现在能够意识到，本发明宽范围的教导可采用多种方式来实现。因此，尽管本发明已经结合其具体示例进行了描述，但是本发明的真实范围不应受此限制，因为在研究了附图、说明书和所附权利要求书后，其他的修改将变得明显。

Claims (15)

1.一种用于车辆的温度控制系统，包括：

冷却剂比较模块，其在冷却剂温度大于第一阈值时产生具有第一状态的冷却剂状态信号；

组件比较模块，其在电子组件温度大于第二阈值时产生具有第二状态的组件状态信号；和

冷却风扇控制模块，其在所述冷却剂状态信号具有所述第一状态以及所述组件状态信号具有所述第二状态至少之一时选择性地启动冷却风扇。

2.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述电子组件温度为皮带发电起动器的温度。

3.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于：

当所述冷却剂温度小于第三阈值时，所述冷却剂比较模块产生具有第三状态的所述冷却剂状态信号；

当所述电子组件温度小于第四阈值时，所述组件比较模块产生具有第四状态的所述组件状态信号；

所述第三阈值小于所述第一阈值，所述第四阈值小于所述第二阈值；以及

当所述冷却剂状态信号具有所述第三状态并且所述组件状态信号具有所述第四状态时，所述冷却风扇控制模块关闭所述冷却风扇。

4.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述冷却风扇控制模块基于所述车辆的速度选择性地启动所述冷却风扇。

5.根据权利要求4所述的温度控制系统，其特征在于，当所述速度小于速度阈值并且所述冷却剂状态信号具有所述第一状态和所述组件状态信号具有所述第二状态至少之一时，所述冷却风扇控制模块选择性地启动所述冷却风扇。

6.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述组件比较模块接收包含所述电子组件温度的多个电子组件温度。

7.根据权利要求6所述的温度控制系统，其特征在于，所述组件比较模块确定所述多个电子组件温度的最热温度，并且当所述最热温度大于所述第二阈值时，产生具有所述第二状态的所述组件状态信号。

8.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，进一步包括一个或多个额外的组件比较模块，每个额外的组件比较模块均各自接收电子组件温度，均具有各自的第二阈值，并且均在所述各自接收的电子组件温度大于所述各自的第二阈值时产生具有所述第二状态的各自的组件状态信号，

其中当所述冷却剂状态信号具有所述第一状态、所述组件状态信号具有所述第二状态和所述各自组件状态信号中任一个具有所述第二状态至少之一时，所述冷却风扇控制模块启动所述冷却风扇。

9.一种用于车辆的温度控制方法，包括：

当冷却剂温度大于第一阈值时，产生具有第一状态的冷却剂状态信号；

当电子组件温度大于第二阈值时，产生具有第二状态的组件状态信号；以及

当所述冷却剂状态信号具有所述第一状态和所述组件状态信号具有所述第二状态至少之一时，选择性地启动在车辆中的冷却风扇。

10.根据权利要求9所述的温度控制方法，其特征在于进一步包括：

当所述冷却剂温度小于第三阈值时，产生具有第三状态的所述冷却剂状态信号；

当所述电子组件温度小于第四阈值时，产生具有第四状态的所述组件状态信号，

其中所述第三阈值小于所述第一阈值，所述第四阈值小于所述第二阈值；以及

当所述冷却剂状态信号具有所述第三状态并且所述组件状态信号具有所述第四状态时，关闭所述冷却风扇。

11.根据权利要求9所述的温度控制方法，其特征在于进一步包括：基于所述车辆的速度选择性地启动所述冷却风扇。

12.根据权利要求11所述的温度控制方法，其特征在于进一步包括：当所述速度小于速度阈值并且所述冷却剂状态信号具有所述第一状态和所述组件状态信号具有所述第二状态至少之一时，选择性地启动所述冷却风扇。

13.根据权利要求9所述的温度控制方法，其特征在于进一步包括：接收包含所述电子组件温度的多个电子组件温度。

14.根据权利要求13所述的温度控制方法，其特征在于进一步包括：

确定所述多个电子组件温度的最热温度；以及

当所述最热温度大于所述第二阈值时，产生具有所述第二状态的所述组件状态信号。

15.根据权利要求9所述的温度控制方法，其特征在于进一步包括：

各自接收一个或多个额外的电子组件温度，每个额外的电子组件温度均具有各自的第二阈值；

当所述各自接收的电子组件温度大于所述各自的第二阈值时，产生各自的组件状态信号，其为每个所述各自接收的电子组件温度产生具有所述第二状态的各自的组件状态信号；以及

当所述冷却剂状态信号具有所述第二状态、所述组件状态信号具有所述第二状态和任一个所述各自的组件状态信号具有所述第二状态至少之一时，启动所述冷却风扇。

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