CN105569801A - 用于运行用于机动车的发动机舱通风装置的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行用于机动车（1）的发动机舱通风装置（6）的方法和设备。在所述发动机舱中布置有至少一个特别用于驱动所述机动车（1）的组件（3、4），所述方法具有以下步骤：-根据输入到所述发动机舱（2）中的热能输入量（E_热输入）和从所述发动机舱（2）中排出的热能排出量（E_热排出）来求得当前的发动机舱温度（T_{发动机舱模型}）；-根据所求得的当前的发动机舱温度（T_{发动机舱模型}）来操控所述发动机舱通风装置（6）。

Description

用于运行用于机动车的发动机舱通风装置的方法和设备

技术领域

本发明涉及机动车、尤其是用于机动车的发动机舱通风装置，所述发动机通风装置用于将通过内燃机的运行而产生的热排出并且防止发动机舱中的构件过热。

背景技术

在用内燃机来运行的机动车中，由内燃机和排气设备来将热引入到所述机动车的发动机舱中。为了排出这些热，在所述机动车运动时由迎面风来对所述发动机舱进行扫气。如果由于车速太低而使得迎面风不足以用于排出通过所述内燃机和所述排气设备而被引入的热能，那么热能的排出就通过发动机舱通风装置来得到支持。总之应该实现这一点：发动机舱中的构件没有由于太高的热作用而受损。

发动机舱通风装置通常并非针对其使用寿命期间的较高的工作小时数而设计。但是，在传统的、用于运行发动机舱通风装置的两点式调节的基础上无法保证，不超过在制造商方面所担保的工作小时数。

发明内容

按照本发明，设置了一种根据权利要求1所述的、用于运行用于机动车的发动机舱的发动机舱通风装置的方法以及按并列权利要求所述的设备和机动车。

其他设计方案在从属权利要求中得到了说明。

按照第一方面，设置了一种用于运行用于机动车的发动机舱的发动机舱通风装置的方法，在所述发动机舱中布置有至少一个特别用于驱动机动车的组件。所述方法包括以下步骤：

-根据输入到所述发动机舱中的热能输入量和从所述发动机舱中排出的热能排出量来求得当前的发动机舱温度；并且

-根据所求得的当前的发动机舱温度来操控所述发动机舱通风装置。

上述方法的构思在于，不是按照基于发动机舱中的实际的温度测量的调节方案来运行所述发动机舱通风装置，而是更确切地说根据输入到机动车的发动机舱中的热能输入量和从机动车的发动机舱中排出的热能排出量、尤其是根据相应的热能平衡（Wärmeenergiebilanz）来运行所述发动机舱通风装置并且对发动机舱中的温度的温度变化进行预测。而后从中相应地求得应该由所述发动机舱通风装置提供的、额外的冷却功率需求。

在传统的、用于调节所述发动机舱通风装置的方法中设置了二点式调节方案，所述二点式调节方案考虑了公差范围。因此，在达到所述发动机舱的临界的、不得超过的极限温度之前，就已经接通所述发动机舱通风装置。这会在不超过所述极限温度的情况中导致所述发动机舱通风装置的激活。由此以非必要的方式提高所述发动机舱通风装置的工作小时数。

通过用求取热能平衡的方式来求得的额外的冷却功率需求以及所述发动机舱通风装置的取决于此的激活，可以防止所述发动机舱通风装置的不必要的接通。上述方法原则上规定，根据输入到机动车的发动机舱中的热能输入量以及从机动车的发动机舱中排出的热能排出量来执行引入到所述发动机舱中的热量或从所述发动机舱中排出的热量，通过所述热量来确定所述发动机舱温度的时间上的变化曲线。所述发动机舱通风装置的根据热能平衡的上述操控策略由此考虑了所述发动机舱的冷却和加热的时间方面，从而只有在所述排气设备和/或所述内燃机已经将特定的、通过迎面风冷却不能排出的热量引入到所述发动机舱中时，才接通所述发动机舱通风装置。

上述方法的优点在于，为了运行发动机舱通风装置，不需要用于对发动机舱温度进行检测的温度传感器。此外可以保证，只有在有必要有效地对发动机舱进行冷却时才接通所述发动机舱通风装置，因为所述热能输入量大于由于迎面风冷却所引起的热能输出量并且存在着超过用于发动机舱的极限温度的危险。

此外，当前的发动机舱温度的求取可以包括以下步骤：

-提供至少一个关于所述机动车的发动机舱中的至少一个组件的当前的温度的数据；

-根据至少一个关于至少一个组件的当前的温度的数据来求得输入到发动机舱中的热能输入量。

可以规定，根据特别地分别经过加权的、关于所述机动车的发动机舱中的多个组件的当前的温度的数据的总和或者根据至少一个特别地分别经过加权的、关于所述机动车的发动机舱中的至少一个组件的当前的温度的数据的最大值来确定输入到发动机舱中的热能输入量。

按照一种实施方式，根据所述发动机舱的被动的空气通流量（Luftdurchflutung）可以求得从所述发动机舱中排出的热能排出量，其中特别地根据车速和环境温度来求得所述发动机舱的被动的空气通流量。

此外，可以根据由所述热能输入量和所述热能排出量构成的被引入的热能差的积分来确定当前的发动机舱温度。

可以规定，在取决于环境温度的最小值与预先给定的最大值之内来实施所述积分。

特别地，当确定车速在预先确定的持续时间内大于预先给定的速度阈值时，可以将所述积分重置到取决于环境温度的数值上。

此外，可以在关掉内燃机之后设置所述发动机舱通风装置的空转，其中如果或只要最后求得的发动机舱温度大于预先给定的关机温度阈值，就起动所述发动机舱通风装置或保持所述发动机舱通风装置的运行。

作为替代方案或补充方案，可以在关掉所述内燃机之后设置所述发动机舱通风装置的空转，其中根据至少一个关于所述机动车的发动机舱中的至少一个组件的当前的温度的数据来起动所述发动机舱通风装置或保持所述发动机舱通风装置的运行。

按照另一个方面，设计了一种用于运行用于机动车的发动机舱的发动机舱通风装置的设备、尤其是控制器，在所述发动机舱中布置有至少一个特别用于驱动所述机动车的组件。所述设备被构造用于：

-根据输入到所述发动机舱中的热能输入量和从所述发动机舱中排出的热能排出量来求得当前的发动机舱温度；

-根据所求得的当前的发动机舱温度来操控所述发动机舱通风装置。

按照另一个方面，设计了一种机动车，其中发动机舱包括以下组件：

-至少一个特别用于驱动机动车的组件，所述组件提供输入到发动机舱中的热能输入量；

-用于通过迎面风对所述发动机舱进行冷却的机构；

-发动机舱通风装置；

-以上所述的设备。

附图说明

下面借助于附图对实施方式进行详细解释。在附图中：

图1是具有用于发动机系统的发动机舱的机动车的示意图；

图2是用于对用来运行发动机舱通风装置的功能进行说明的功能图；

图3是用于解释所述排气设备中的温度的时间上的变化曲线、车速的时间上的变化曲线以及被引入到所述发动机舱中的热能的时间上的变化曲线的图示。

具体实施方式

图1示意性地示出了具有发动机舱2的机动车1。所述发动机舱2设有一个或多个在运行时散发热量的组件、如内燃机3和排气设备4。所述内燃机3通过所述排气设备4来排出燃烧废气。所述发动机舱2基本上是封闭的，但是可以被环境空气流过。所述发动机舱2一般来说（但是不一定）在机动车1中处于前面，并且在前面通过空气进气装置5、例如散热器隔栅5来打开，从而在所述车辆1沿着向前方向运动时环境空气作为迎面风F流过所述发动机舱2。

此外，可以在所述空气进气装置5的附近设置发动机舱通风装置6，以便当迎面风冷却由于车速太低而不充分时支持或增强以环境空气流过所述发动机舱2。所述发动机舱通风装置6可以被设计为能够可变地控制的结构或者只能接通和切断。

设置了控制器7，该控制器用于操控所述发动机舱通风装置6。在所述控制器7中执行如在图2的功能图中所示出的那样的功能、尤其是软件功能。

在第一热能输入量综合特性曲线11中，对散热的组件、即所述排气设备4和内燃机3的区段的温度T_{废气 1}、T_{废气 2}、T_发动机的被检测到的或建模的数据进行评估，并且借助于所述热输入量综合特性曲线11来对所产生的输入到发动机舱2中的热能输入量进行估计。要么可以在所述排气设备4和内燃机3的区段的经过加权的温度T_{废气 1}、T_{废气 2}、T_发动机的总和的基础上进行所述估计。为此，借助于乘法元件12用相应的加权因数G_{废气 1}、G_{废气 2}和G_发动机来对所述温度T_{废气 1}、T_{废气 2}、T_发动机进行加权，以得到经过加权的温度G_{废气 1}*T_{废气 1}、G_{废气 2}*T_{废气 2}、G_发动机*T_发动机。所述加权因数G_{废气 1}、G_{废气 2}和G_发动机得到应用，并且描绘了所述发动机舱2中的相关组件的传热系数以及所述发动机舱2中的组件3、4的布置情况。

作为替代方案，尤其可以取代如在图2中所示出的那样的求和而借助于在用于所有组件3、4的最大值框13中求最大值的方法来将所述经过加权的温度G_{废气 1}*T_{废气 1}、G_{废气 2}*T_{废气 2}、G_发动机*T_发动机的最高值作为输入参量来传输给热能输入量综合特性曲线11，因为该最高值决定性地确定所述热能输入量。在这里，也可以将所述加权因数G_{废气 1}、G_{废气 2}和G_发动机选择为相同，以便在所有组件3、4具有最大的在所述发动机舱2中出现的温度的假设下近似地描绘所述热能输入量。由内燃机3和排气设备4构成的发动机系统的热能输入量也可以仅仅根据所述排气设备4上的温度或所述内燃机3的温度来求得。

将通过所述热能输入量综合特性曲线11所求得的热能输入量E_热输入输送给减法函数14，并且减去热能排出量E_热排出，以得到热能平衡。所述热能排出量E_热排出由热能排出量综合特性曲线15根据车速V_车辆和环境空气的温度T_环境来求得。所述热能排出量E_热排出以物理的方式通过在所述机动车1行驶时流过所述空气进气装置5的环境空气来确定，由此实现了迎面风冷却。

在一种实施方式中，在完成上述热能平衡时还可以考虑通过所述发动机舱通风装置6的以前所进行的激活而引起的热能排出量。

将作为热能输入量E_热输入和热能排出量E_热排出相减的结果而求得的热能差ΔE_热输送给积分函数17。在所述积分函数17中关于时间进行积分，并且由此得到当前的、实际上在所述发动机舱2中占优势的温度水平的建模的温度值T_{发动机舱模型}。

借助于实际上在发动机舱2中占优势的当前的发动机舱温度的求得的或建模的温度值T_{发动机舱模型}，通过特性曲线函数18来计算用于所述发动机舱通风装置6的冷却要求L_要求。所述冷却要求L_要求可以是具有例如处于0与100%之间的数值的可变的冷却要求，所述冷却要求例如可以被预先设定为用于对所述发动机舱通风装置进行操控的占空比，或者所述冷却要求可以是用于所述发动机舱通风装置6的接通/切断要求。所述发动机舱通风装置6可以根据所述可变的冷却要求L_要求来接通或切断，例如根据与预先给定的、例如50%的冷却要求阈值进行的阈值比较来接通或切断。

在只能接通和切断所述发动机舱通风装置6的情况中，所述特性曲线函数18仅仅将接通/切断信号输出给所述发动机舱通风装置，所述接通/切断信号根据被引入到所述发动机舱2中的热能与预先给定的热能阈值之间的阈值比较的结果来产生。尤其在处于所述发动机舱中的热能超过特定的热能阈值时接通所述发动机舱通风装置，并且在低于该热能阈值时将其切断。

积分函数17通过最小值Min和最大值Max受到限制。由此实现这一点：在通过所述热能输入量综合特性曲线11或所述热能排出综合特性曲线15进行不精确的估计的情况下，所述积分值既不会朝正方向也不会朝负方向偏移，也就是说不会任意远地偏离实际的发动机舱温度。所述最小值Min可以从通常在机动车中作为数据来提供的环境温度T_环境加上可自由地应用的、预先给定的温度偏移T_偏移得到的结果中产生。所述最大值Max可以相当于所述发动机舱2的最大可达到的极限温度或最大温度T_{发动机舱最大值}，预先给定了所述极限温度或最大温度并且所述极限温度或最大温度原则上考虑了布置在所述发动机舱2中的（被动的）构件的热稳定性。

在图3中示出了所述排气设备3的区段的温度T_{废气 1}、所述车速V_车辆和被引入到所述发动机舱2中的热能ΔE_热的时间上的曲线。可以看出接通时刻t_接通和时刻t_切断，其中在接通时刻所介绍的功能件接通所述发动机舱通风装置6，并且在所述时刻t_切断上面所介绍的功能件切断所述发动机舱通风装置6。

对于较长时间随着运转的内燃机3停止或缓慢行驶的机动车来说，根据所述积分总是达到所述发动机舱2的最大可达到的温度水平，因为所述热能排出量E_热排出的水平从不会达到所述热能输入量E_热输入的水平。由此在该运行范围内（即缓慢地行驶的或停止的车辆）同样在特定的持续时间之后接通所述发动机舱通风装置6。

可以额外地规定，一旦所述车速V_车辆足够长时间地超过预先给定的速度阈值V_阈值，就将所述积分值重置到起始值、也就是所述发动机舱的最小可达到的温度水平、也就是所述环境温度T_环境与所述可自由应用的预先给定的例如20℃的温度偏移T_偏移的总和。这考虑到，对于较高的车速来说按照经验产生可测量的、总是以相同的方式取决于所述环境温度T_环境的温度平衡。可以这样认为，对于较高的车速来说所述发动机舱温度因所述发动机舱2的新鲜空气流动而已经冷却下来，从而已经达到所述发动机舱2的、最小在运行中可达到的温度水平。重置通过用于将车速V_车辆与所述速度阈值V_阈值进行比较的比较函数20和布置在后面的计时器21来实现，一旦所述车速V_车辆在预先确定的持续时间t_s里超过所述速度阈值V_阈值，所述计时器就将重置信号R输出给积分器函数17。主动的重置信号R将所述积分器17重置到所述环境温度T_环境与所述可自由地应用的、预先给定的温度偏移T_偏移的总和的数值上并且也重置所述计时器21。

此外，可以设置用于所述发动机舱通风装置6的空转函数，该空转函数在切断所述内燃机3时也就是说在关掉所述内燃机2时可以起作用，其中所述切断或关掉例如可以通过端子（Klemme）-15-切断而用信号传递。将实际上在发动机舱2中占优势的温度水平的最后所求得的发动机舱温度T_{发动机舱模型}与关机温度阈值T_{关机 _ 阈值}进行比较。如果所述发动机舱2中的求得的温度值T_{发动机舱模型}大于或等于所述关机温度阈值T_{关机 _ 阈值}，那就开始所述发动机舱通风装置6的空转或在发动机舱温度-空转时间里保持所述发动机舱通风装置6的运行。所述发动机舱温度-空转时间对应于一持续时间，该持续时间取决于发动机舱2中的被求得的温度值T_{发动机舱模型}并且通过预先给定的发动机舱温度-空转时间综合特性曲线根据所求得的温度值T_{发动机舱模型}来求得。

作为替代方案或补充方案可以规定，将最后在关掉所述内燃机2之前所求得的、可以与在0与100%之间的量相对应的冷却要求L_要求与冷却要求阈值进行比较。如果所述冷却要求L_要求大于或等于所述冷却要求阈值，那就开始所述发动机舱通风装置6的空转或在冷却要求-空转时间里保持所述发动机舱通风装置6的运行。所述冷却要求-空转时间对应于一持续时间，该持续时间取决于所求得的冷却要求L_要求并且通过预先给定的、所求得的冷却要求-空转时间-综合特性曲线根据所求得的冷却要求L_要求来求得。

作为替代方案或补充方案可以规定，将组件3、4的、最后在关掉所述内燃机2之前所求得的最大的温度T_{废气 1}、T_{废气 2}、T_发动机与组件温度阈值进行比较。如果所述最大的温度大于或等于所述组件温度阈值，那就开始所述发动机舱通风装置6的空转或在组件温度-空转时间里保持所述发动机舱通风装置6的运行。所述组件温度-空转时间对应于一持续时间，该持续时间取决于所求得的最大的温度并且通过预先给定的组件温度-空转时间综合特性曲线根据所求得的最大的温度来求得。

这用于描绘在关掉所述内燃机3之后所述内燃机3及排气设备4的再加热效果。因此，还额外地例如通过利用所述最大值函数13求最大值的方式来对所述排气设备4以及内燃机3的区段的温度T_{废气 1}、T_{废气 2}、T_发动机的热能输入量加以考虑。这用于：当虽然所求得的发动机舱温度T_{发动机舱模型}、即在关掉发动机的时刻的温度水平还没有超过所述发动机舱温度阈值，但是所述排气设备4或内燃机3的温度还是提供了一预计会导致超过发动机舱2中的极限温度的热能输入量时，在有利于所述发动机舱2的冷却的情况下也延长所述控制器空转。在这种情况中，所述发动机舱通风装置6的空转通过预先给定的组件温度-空转时间综合特性曲线来求得，所述组件温度-空转时间综合特性曲线借助于上述求最大值的结果来计算所述发动机舱通风装置6的空转的延长时间。

根据所述发动机舱温度-空转时间的和/或冷却要求-空转时间的和/或组件温度-空转时间的最大值来设定全部的空转时间。

Claims (13)

1.用于运行用于机动车（1）的发动机舱（2）的发动机舱通风装置（6）的方法，在所述发动机舱中布置有至少一个特别用于驱动所述机动车（1）的组件（3、4），所述方法具有以下步骤：

-根据输入到所述发动机舱（2）中的热能输入量（E_热输入）和从所述发动机舱（2）中排出的热能排出量（E_热排出）来求得当前的发动机舱温度（T_{发动机舱模型}）；

-根据所求得的当前的发动机舱温度（T_{发动机舱模型}）来操控所述发动机舱通风装置（6）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述当前的发动机舱温度（T_{发动机舱模型}）的求取包括以下步骤：

-提供至少一个关于所述机动车（1）的发动机舱（2）中的至少一个组件（3、4）的当前温度（T_废气1、T_废气2、T_发动机）的数据；

-根据所述至少一个关于所述至少一个组件（3、4）的当前温度的数据来求得输入到所述发动机舱（2）中的热能输入量（E_热输入）。

3.根据权利要求2所述的方法，其中根据至少一个特别地分别经过加权的、关于所述机动车（1）的发动机舱（2）中的至少一个组件（3、4）的当前的温度（T_废气1、T_废气2、T_发动机）的数据的总和或者根据至少一个特别地分别经过加权的、关于所述机动车（1）的发动机舱（2）中的至少一个组件（3、4）的当前的温度（T_废气1、T_废气2、T_发动机）的数据的最大值来确定输入到发动机舱中的热能输入量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中根据所述发动机舱（2）的被动的空气通流量来求得从所述发动机舱（2）中排出的热能排出量（E_热排出），其中特别地根据车速（V_车辆）和环境温度（T_环境）来求得所述发动机舱（2）的被动的空气通流量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中根据由所述热能输入量（E_热输入）和所述热能排出量（E_热排出）构成的、被引入的热能差的积分来确定所述当前的发动机舱温度（T_{发动机舱模型}）。

6.根据权利要求5所述的方法，其中在取决于环境温度（T_环境）的最小值（Min）与预先给定的最大值（Max）之内来实施所述积分。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中当确定车速（V_车辆）在预先确定的持续时间（t_s）内大于预先给定的速度阈值（V_阈值）时，将所述积分重置到取决于环境温度（T_环境）的数值上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中在关掉内燃机（3）之后设置所述发动机舱通风装置（6）的空转，其中如果或只要最后求得的发动机舱温度（T_{发动机舱模型}）大于预先给定的关机温度阈值，就起动所述发动机舱通风装置（6）或保持所述发动机舱通风装置（6）的运行。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在关掉所述内燃机（3）之后设置所述发动机舱通风装置（6）的空转，其中根据以下参数中的一个或多个参数来起动所述发动机舱通风装置（6）或保持所述发动机舱通风装置（6）的运行：

-至少一个关于所述机动车（1）的发动机舱（2）中的至少一个组件（3、4）的当前的温度（T_废气1、T_废气2、T_发动机）的数据；

-最后所求得的发动机舱温度（T_{发动机舱模型}）；

-从所求得的发动机舱温度（T_{发动机舱模型}）中求得的冷却要求（L_要求）。

10.用于运行用于机动车（1）的发动机舱（2）的发动机舱通风装置（6）的设备、尤其是控制器，在所述发动机舱中布置有至少一个特别用于驱动所述机动车（1）的组件（3、4），其中所述设备被构造用于：

-根据输入到所述发动机舱（2）中的热能输入量（E_热输入）和从所述发动机舱（2）中排出的热能排出量（E_热排出）来求得当前的发动机舱温度（T_{发动机舱模型}）；

-根据所求得的当前的发动机舱温度（T_{发动机舱模型}）来操控所述发动机舱通风装置（6）。

11.机动车（1），其中发动机舱（2）包括以下组件：

-至少一个特别地用于驱动所述机动车（1）的组件（3、4），所述组件提供输入到所述发动机舱（2）中的热能输入量（E_热输入）；

-用于通过迎面风（F）对所述发动机舱（2）进行冷却的机构；

-发动机舱通风装置（6）；

-根据权利要求10所述的设备。

12.计算机程序，该计算机程序被设立用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的所有步骤。

13.机器可读的存储介质，在该存储介质上保存有根据权利要求12所述的计算机程序。