CN106321221A - 用于估计缸壁温度以及用于基于估计的缸壁温度来控制流经发动机的冷却剂的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种系统包括温度估计模块和泵控制模块。温度估计模块估计流经发动机的冷却剂的温度。温度估计模块基于所估计的冷却剂温度和所测量的冷却剂温度估计发动机中缸壁的温度。泵控制模块控制冷却剂泵，以便基于所估计的缸壁温度来调节通过发动机的冷却剂流的实际流率。

Description

用于估计缸壁温度以及用于基于估计的缸壁温度来控制流经 发动机的冷却剂的系统和方法

技术领域

本公开涉及内燃机，更具体地涉及用于估计缸壁温度以及用于基于估计的缸壁温度来控制流经发动机的冷却剂的系统和方法。

背景技术

本文提供的背景描述是出于大体阐述本公开的上下文内容。当前所署名发明人的作品(在该背景技术部分中描述的范围内)和本说明中作为申请时另外可能不达标的现有技术的方面，既不明显地也不隐含地被接受为与本公开相抵触的现有技术。

发动机的冷却系统通常包括散热器、冷却剂泵、入口管线和出口管线。入口管线从散热器的出口延伸至发动机的入口。出口管线从发动机的出口延伸至散热器的入口。冷却剂泵使冷却剂循环通过入口管线、发动机、出口管线和散热器。在一些情况下，冷却系统包括旁通阀，当旁通阀打开时，该旁通阀使冷却剂绕过散热器。

发动机控制系统通常通过调节冷却剂泵的速度来控制流经发动机的冷却剂。传统的发动机控制系统调节冷却剂流动，以使期望的冷却剂温度与测量得到的冷却剂温度之差最小化。通过这种方式控制冷却剂流动可以称为反馈方法。

在稳态条件过程中，诸如当车辆以恒速运行时，仅仅通过使用反馈方法便可足以控制冷却剂流动。然而，在瞬态条件过程中，诸如当车辆加速时，仅仅通过使用反馈方法控制冷却剂流动可能无法按照期望而尽快且精确地调节冷却剂温度。

发明内容

系统包括温度估计模块和泵控制模块。温度估计模块估计冷却剂流经发动机的温度。温度估计模块基于估计的冷却剂温度和测量的冷却剂温度来估计发动机的缸壁温度。泵控制模块基于估计的缸壁温度来控制冷却剂泵，以调节冷却剂流经发动机的实际流率。

本公开进一步的应用领域将通过详细说明、权利要求书和附图变得显而易见。详细说明和具体实例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

通过详细说明和对应附图，本公开将变得更加充分理解，其中：

图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能框图；

图2是根据本公开的原理的示例性控制系统的功能框图；

图3是示出了根据本公开的原理而基于估计的缸壁温度来控制冷却剂泵的示例性方法的流程图；以及

图4是示出了根据本公开的原理而估计缸壁温度的示例性方法的流程图。

在各个附图中，参考标号可以重复使用以识别相似和/或相同的元件。

具体实施方式

根据本公开的系统和方法，通过使用前馈方法和反馈方法这两者来控制流经发动机的冷却剂。在反馈方法中，该系统和方法基于期望的冷却剂温度与测量的冷却剂温度之差来确定冷却剂流率的调节。在前馈方法中，该系统和方法基于从发动机至流经发动机的冷却剂的实际传热速率来确定期望的冷却剂流率。然后，该系统和方法控制冷却剂泵的速度，以使实际的冷却剂流率减去期望的冷却剂流率与冷却剂流率调节所得总和的差值最小化。

该系统和方法可以通过使用数学模型来确定从发动机至流经发动机的冷却剂的传热速率。在一个实例中，该系统和方法基于发动机中的缸壁温度、以及冷却剂入口温度和冷却剂出口温度的平均值来确定传热速率。该系统和方法还可以基于缸壁和冷却剂的物理性能，诸如质量、比热、热传递系数和/或表面积来确定传热速率。

相对于仅使用反馈方法来控制冷却剂流率，使用前馈方法和反馈方法这两者来控制流经发动机的冷却剂流率改善了系统的响应时间。另外，使用反馈方法控制冷却剂流率修正了与前馈方法中使用的数学模型相关联的任何误差。因此，根据本公开的系统和方法调节冷却剂流率从而精确而快速地控制稳态条件和瞬态条件这两者的冷却剂温度。

根据本公开的系统和方法使用分析模型和闭环反馈这两者来估计发动机中的缸壁温度。所述系统和方法可以使用分析模型以便基于来自发动机的排热速率、流经发动机的期望的冷却剂流率、以及测量的冷却剂入口温度来估计缸壁温度和冷却剂平均温度。冷却剂平均温度是冷却剂入口温度和冷却剂出口温度的平均值。分析模型还可以考虑闭环反馈，诸如估计的冷却剂平均温度与测量的冷却剂平均温度之间的差值。测量的冷却剂平均温度是测量的冷却剂入口温度和测量的冷却剂出口温度的平均值。然后，所述系统和方法可以基于估计的缸壁温度使用上文讨论的前馈和反馈方法来控制流经发动机的冷却剂流率。

现在参考图1，发动机系统100包括燃烧空气/燃料混合物来为车辆产生驱动扭矩的发动机102。由发动机102产生的驱动扭矩的量基于驾驶员输入103。驾驶员输入103可以基于加速踏板的位置而产生。驾驶员输入103还可以由巡航控制系统产生，巡航控制系统可以是改变车速以维持预定跟随距离的自适应巡航控制系统。

空气通过进气歧管104进入发动机102。进入发动机102的空气的量可以用节流阀106来改变。一个或多个燃料喷射器(诸如燃料喷射器108)将燃料喷射到空气中形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在发动机102的气缸(诸如气缸110)内燃烧。虽然发动机102被描述为包括一个气缸，但是发动机102可以包括一个以上的气缸。

气缸110包括机械地联结到曲轴112的活塞(未示出)。气缸110内的一个燃烧循环可以包括四个阶段：进气阶段、压缩阶段、燃烧阶段和排气阶段。在进气阶段，活塞朝向最底部位置移动并且将空气吸入气缸110中。在压缩阶段，活塞朝向最顶部位置移动并且压缩气缸110内的空气或空气/燃料混合物。

在燃烧阶段，来自火花塞114的火花点燃空气/燃料混合物。空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞朝向最顶部位置返回，且活塞驱动曲轴112旋转。在排气阶段，废气通过排气歧管116从气缸110中排出以完成燃烧循环。发动机102经由曲轴112向变速器(未示出)输出扭矩。虽然发动机102被描述为火花点燃发动机，但是发动机102可以是压缩点燃发动机。

用于发动机102的冷却系统118包括散热器120、冷却剂泵122和旁通阀123。散热器120使流经散热器120的冷却剂冷却，且冷却剂泵122使冷却剂循环通过发动机102和散热器120。冷却剂从散热器120流向冷却剂泵122，通过入口管线124从冷却剂泵122流向发动机102，并且通过出口管线126从发动机102流回散热器120。

冷却剂泵122可以是可切换水泵。在一个实例中，冷却剂泵122是包括推进器和离合器的离心泵，所述离合器选择性地将推进器与连接到曲轴112的皮带驱动的滑轮接合。当冷却剂泵122分别开启和关闭时，离合器将推进器与滑轮接合并使推进器脱离滑轮。冷却剂可以通过位于冷却剂泵122的中心附近的入口进入冷却剂泵122，且推进器可以将冷却剂径向地向外推动到位于冷却剂泵122外侧的出口。或者，冷却剂泵122可以是电动泵。

当冷却剂从出口管线126流至入口管线124时，旁通阀123可以打开以允许冷却剂绕过散热器120。旁通阀123可以调节至完全关闭位置、完全打开位置和部分打开位置(即，完全关闭位置与完全打开位置之间的位置)。当旁通阀123调节至部分打开位置时，离开发动机102的一部分冷却剂流通过散热器120，离开发动机102的一部分冷却剂流通过旁通阀123。

曲轴位置(CKP)传感器128测量曲轴112的位置，其可以用来确定发动机102的速度。冷却剂入口温度(CIT)传感器130测量进入发动机102的冷却剂的温度，其称为冷却剂入口温度。冷却剂出口温度(COT)传感器132测量离开发动机102的冷却剂的温度，其称为冷却剂出口温度。CIT传感器130和COT传感器132可以分别位于入口管线124和出口管线126内，或者位于发生冷却剂循环的其他位置处，例如，在发动机102的冷却剂通道(未示出)中和/或在散热器120中。

进气歧管104内的压力可以采用歧管绝对压力(MAP)传感器134来测量。在各种实施方案中，可以对发动机真空进行测量，发动机真空是环境空气压力与进气歧管104内的压力之间的差值。流入进气歧管104中的空气的质量流率可以采用质量流率(MAF)传感器136来测量。在各种实施方案中，MAF传感器136可以位于也包括节流阀106的壳体中。

节流阀106的位置可以采用一个或多个节流位置传感器(TPS)140来测量。吸入发动机102中的空气的环境温度可以采用进气温度(IAT)传感器142来测量。发动机控制模块(ECM)144基于来自传感器的信号来控制节流阀106、燃料喷射器108、火花塞114和冷却剂泵122。

ECM144输出节流控制信号146，以控制节流阀106的位置。ECM144输出燃料控制信号148，以控制燃料喷射器108的打开正时和持续时间。ECM144输出火花控制信号150，以控制火花塞114的点火正时。ECM144输出泵控制信号152，以控制冷却剂泵122的速度。ECM144输出阀控制信号153，以控制旁通阀123的打开面积。

ECM144控制冷却剂泵122以便基于流经发动机102的期望的冷却剂流率和冷却剂流率调节来调节流经发动机102的实际的冷却剂流率。ECM144基于期望的冷却剂出口温度与来自COT传感器132的冷却剂出口温度之间的差值来确定冷却剂流率调节。ECM144基于从发动机102到流经发动机102的冷却剂的传热速率来确定期望的冷却剂流率。ECM144基于发动机102的缸壁温度、来自CIT传感器130和COT传感器132的冷却剂入口温度和冷却剂出口温度、以及缸壁和冷却剂的物理特性来确定传热速率。

现在参考图2，ECM144的示例性实施方案包括用于确定发动机102速度的发动机速度模块202。发动机速度模块202可以基于来自CKP传感器128的曲轴位置来确定发动机速度。例如，发动机速度模块202可以基于曲轴完成一次或多次旋转所耗费的时间段来计算发动机速度。发动机速度模块202输出发动机速度。

冷却剂温度模块204确定CIT传感器130所测量的冷却剂入口温度和COT传感器132所测量的冷却剂出口温度的平均值。该平均值可以称为冷却剂平均测量温度。冷却剂温度模块204输出冷却剂平均测量温度。

温度估计模块206不依靠所测量的冷却剂入口温度和所测量的冷却剂出口温度来估计冷却剂入口温度和冷却剂出口温度的平均值。该平均值的估计值可以称为估计的冷却剂平均温度。温度估计模块206还基于测量的冷却剂平均温度和估计的冷却剂平均温度来估计发动机102的缸壁温度。在一个实例中，温度估计模块206基于测量的冷却剂平均温度与估计的冷却剂平均温度之间的差值来估计冷却剂平均温度和缸壁温度。温度估计模块206输出估计的冷却剂平均温度和缸壁估计温度。

温度估计模块206可基于对来自前一迭代、采样周期和调节率向量的这些值的估计来估计冷却剂平均温度和缸壁温度。例如，温度估计模块206可以使用如下关系式来估计冷却剂平均温度和缸壁温度，

$\left(1\right)---\hat{X}(k+1)=\hat{X}\left(k\right)+T_s*\stackrel{\·}{\hat{X}}\left(k\right)$

其中，和

且其中，是迭代编号k的估计的冷却剂平均温度，是迭代编号k的缸壁估计温度，是迭代编号k+1的估计的冷却剂平均温度，是迭代编号k+1的缸壁估计温度，T_s为采样周期，并且为调节率向量。

采样周期是冷却剂平均温度和缸壁温度的连续估计之间的周期。例如，冷却剂温度和缸壁温度可以分别在迭代编号k和k+1的第一和第二时间被估计，且第一和第二时间之间的周期可以为采样周期T_s。采样周期可以为预定周期(例如，10毫秒(ms)和50ms之间的周期)。

温度估计模块206可以基于系统矩阵、来自前一迭代的冷却剂平均温度和缸壁估计温度、输入向量、增益矩阵，以及测量的冷却剂平均温度和估计的冷却剂平均温度之间的差值来确定调节率向量。例如，温度估计模块206可使用关系式比如

来确定调节率向量，

其中，且

且其中，A(k)是迭代编号k的系统矩阵，B(k)是迭代编号k的输入向量，K是增益矩阵，是迭代编号k的估计的冷却剂平均温度，是迭代编号k的测量的冷却剂平均温度。

温度估计模块206可使用以下关系式来确定系统矩阵：

$\left(3\right)---A\left(k\right)=\left[\begin{array}{cc}-\{\frac{h_w{A}_w}{m_c{c}_{pc}}+\frac{2{\stackrel{\·}{m}}_c\left(k\right)}{m_c}\}& \frac{h_w{A}_w}{m_c{c}_{pc}}\\ \frac{h_w{A}_w}{m_w{c}_{pw}}& -\frac{h_w{A}_w}{m_c{c}_{pc}}\end{array}\right]$

其中，A(k)是迭代编号k的系统矩阵，h_w是缸壁的热传递系数，A_w是缸壁的表面积，m_c是流经发动机102的冷却剂的质量，是迭代编号k的冷却剂的质量流率，c_pc是冷却剂的比热，m_w是缸壁的质量且可以包括周围护套的质量，c_pw是缸壁的比热。温度估计模块206可基于将冷却剂泵122的速度关联到冷却剂流率的功能或映射来确定冷却剂流率。温度估计模块206可以假定冷却剂泵122的速度等于由泵控制信号152所指示的指令泵速。或者，冷却剂泵122的速度可被测量并提供给温度估计模块206。与冷却剂流率不同，用于确定系统矩阵的参数可以预先确定。

温度估计模块206可使用以下关系式来确定输入向量：

$\left(4\right)---B\left(k\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{2{\stackrel{\·}{m}}_c\left(k\right)}{m_c}{T}_{in}\left(k\right)\\ \frac{{\left({\stackrel{\·}{Q}}_{rej}\right)}_{des}\left(k\right)}{m_w{c}_{pw}}\end{array}\right]$

其中，B(k)是迭代编号k的输入向量，m_c是流经发动机102的冷却剂的质量，是迭代编号k的冷却剂的质量流率，T_in(k)是迭代编号k的CIT传感器130的冷却剂入口温度，是迭代编号k的发动机102的期望排热速率，m_w是缸壁的质量，且c_pw是缸壁的比热。

温度估计模块206可使用以下关系式来确定增益矩阵：

$\left(5\right)---K=\left[\begin{array}{c}{G}_1\\ G_2\end{array}\right]$

其中，G₁是第一增益，G₂是第二增益。第一增益和第二增益可以是预定值。

发动机热吸收模块208确定由发动机102所吸收的热量的实际的变化率。发动机102的部件(例如缸壁)吸收发动机102的气缸内由空气和燃料燃烧所产生的热量。基于缸壁的温度变化以及与其相关联的时间段，发动机热吸收模块208确定此热吸收的变化率。例如，发动机热吸收模块208可以使用诸如以下关系式来确定由发动机102所吸收的热量的变化率：

$\left(6\right)---{\stackrel{\·}{Q}}_{eng}=m_w{c}_{pw}\frac{{\mathrm{\ΔT}}_w}{\mathrm{\Δ}t}$

其中，为发动机102所吸收的热量的变化率，m_w为缸壁的质量，c_pw为缸壁的比热，ΔT_w为一时间段内的缸壁温度的变化，以及Δt为该时间段。发动机热吸收模块208输出由发动机102所吸收的热量的变化率。

冷却剂热吸收模块210确定由流经发动机102的冷却剂所吸收的热量的实际变化率。基于冷却剂平均温度的变化以及与其相关联的时间段，冷却剂热吸收模块210确定由冷却剂所吸收的热量的变化率。例如，冷却剂热吸收模块210可以使用诸如以下关系式来确定由冷却剂所吸收的热量的变化率：

$\left(7\right)---{\stackrel{\·}{Q}}_c=m_c{c}_{pc}\frac{{\left({\mathrm{\ΔT}}_c\right)}_{avg}}{\mathrm{\Δ}t}$

其中，为冷却剂所吸收的热量的变化率，m_c为冷却剂的质量，c_pc为冷却剂的比热，(ΔT_c)_avg为一时间段内的冷却剂平均温度的变化，以及Δt为该时间段。冷却剂热吸收模块210输出由冷却剂所吸收的热量的变化率。

传热速率模块212确定从发动机102至流经该发动机102的冷却剂的传热速率。传热速率模块212可以使用诸如以下关系式来确定该传热速率：

$\left(8\right)---{\stackrel{\·}{Q}}_{eng\→c}={\left({\stackrel{\·}{Q}}_{rej}\right)}_{des}-{\stackrel{\·}{Q}}_{eng}-{\stackrel{\·}{Q}}_c$

其中，为从发动机102至冷却剂的传热速率，以及为来自发动机102的预期排热速率。

基于发动机转速和输送至发动机102的每个气缸的空气量(其可以称为每缸空气量)，传热速率模块212可以确定来自发动机102的所需排热速率。例如，传热速率模块212可以采用将发动机转速和每缸空气量与预期的排热速率相关联的函数或映射来确定来自发动机102的所需排热速率。或者，基于发动机转速和预期的发动机102的扭矩输出，传热速率模块212可以确定来自发动机102的所需排热速率。传热速率模块212输出来自发动机102的所需排热速率。

ECM144可以将MAF传感器136所得的进气质量流率除以发动机102的气缸数量来得到每缸空气量。ECM144可以基于驾驶员输入103来确定发动机102的所需扭矩输出。在一个实施例中，ECM144存储一个或多个油门踏板位置至所需扭矩的映射，并且基于所选的映射之一来确定发动机102的所需扭矩输出。

在各个实施例中，传热速率模块212可以使用诸如以下关系式来确定从发动机102至流经该发动机102的冷却剂的传热速率：

$\left(9\right)---{\stackrel{\·}{Q}}_{eng\→c}=h_w{A}_w\[T_w-{\left(T_c\right)}_{avg}\]$

其中，为传热速率，h_w为缸壁的传热系数，A_w为缸壁的表面积，T_w为缸壁温度，和(T_c)_avg为冷却剂平均温度。

在各个实施例中，传热速率模块212可以使用诸如以下关系式来确定从发动机102至流经该发动机102的冷却剂的传热速率：

$\left(10\right)---{\stackrel{\·}{Q}}_{eng\→c}=\[k_{HEX,0}+k_{HEX,1}*{\left({\stackrel{\·}{m}}_c\right)}_{act}\]*\[T_w-{\left(T_c\right)}_{avg}\]$

其中，为传热速率，K_HEX,0和K_HEX,1为缸壁的有效传热系数，为冷却剂的实际质量流率，T_w为缸壁温度，以及(T_c)_avg为冷却剂平均温度。传热速率模块212可以基于冷却剂泵122的速度来估计冷却剂的实际质量流率。传热速率模块212可以假定冷却剂泵122的速度等于由泵控制信号152所指示的指令泵速。或者，冷却剂泵122的速度可被测量并提供给传热速率模块212。传热速率模块212输出从发动机102到流过发动机102的冷却剂的传热速率。

期望流率模块214确定通过发动机102的冷却剂流的期望流率。期望流率模块214可以使用如下的关系式来确定冷却剂期望流率：

$\left(11\right)---{\left({\stackrel{\·}{m}}_c\right)}_{des}=\frac{{\stackrel{\·}{Q}}_{eng\→c}}{c_{pc}\[{\left(T_{out}\right)}_{des}-T_{in}\]}$

其中，为通过发动机的冷却剂流的期望质量流率，为从发动机102到流过发动机102的冷却剂的传热速率，c_pc为冷却剂的比热，(T_out)_des为期望的冷却剂出口温度，以及T_in为CIT传感器130获得的冷却剂入口温度。期望流率模块214输出冷却剂期望流率。

冷却剂温度模块204可以利用发动机转矩和发动机速度到冷却剂出口温度的映射来确定期望的冷却剂出口温度。可以预定(例如，校准)该映射，使发动机102的效率最大化。如果从该映射获得的期望的冷却剂出口温度处于限值之外，则可以将该期望的冷却剂出口温度调节为处于预定的限值之内。所述限值可以包括在发动机启动时用于加热发动机102的下限以及用于防止发动机过热的上限。

关系式(6)、(7)和(8)可以代入关系式(11)，以获得以下关系式：

$\left(12\right)---{\left({\stackrel{\·}{m}}_c\right)}_{des}=\frac{{\left({\stackrel{\·}{Q}}_{rej}\right)}_{des}-m_w{c}_{pw}\frac{{\mathrm{\ΔT}}_w}{\mathrm{\Δ}t}-m_c{c}_{pc}\frac{{\left({\mathrm{\ΔT}}_c\right)}_{avg}}{\mathrm{\Δ}t}}{c_{pc}\[{\left(T_{out}\right)}_{des}-T_{in}\]}$

关系式(9)可以代入关系式(11)，以获得以下关系式：

$\left(13\right)---{\left({\stackrel{\·}{m}}_c\right)}_{des}=\frac{h_w{A}_w\[T_w-{\left(T_c\right)}_{avg}\]}{c_{pc}\[{\left(T_{out}\right)}_{des}-T_{in}\]}$

关系式(10)可以代入关系式(11)，以获得以下关系式：

$\left(14\right)---{\left({\stackrel{\·}{m}}_c\right)}_{des}=\frac{\[K_{HEX,0}+K_{HEX,1}*{\left({\stackrel{\·}{m}}_c\right)}_{act}\]*\[T_w-{\left(T_c\right)}_{avg}\]}{c_{pc}\[{\left(T_{out}\right)}_{des}-T_{in}\]}$

冷却剂流的期望质量流率可以用于代替关系式(14)中的冷却剂的实际质量流率并且该关系式可以重新排列成求解冷却剂流的期望质量流率的如下关系式：

$\left(15\right)---{\left({\stackrel{\·}{m}}_c\right)}_{des}=\frac{K_{HEX,0}*\[T_w-{\left(T_c\right)}_{avg}\]}{c_{pc}\[{\left(T_{out}\right)}_{des}-T_{in}\]-K_{HEX,1}*\[T_w-{\left(T_c\right)}_{avg}\]}$

流率调节模块216基于期望的冷却剂温度与测量的冷却剂温度之间的差值来确定冷却剂流率调节。期望的冷却剂温度可以是由冷却剂温度模块204所确定的期望的冷却剂出口温度。冷却剂测量温度可以是获自COT传感器132的冷却剂出口温度。流率调节模块216输出冷却剂流率调节。

泵控制模块218输出泵控制信号152以控制冷却剂泵122的速度。泵控制模块218可以基于冷却剂期望流率和冷却剂流率调节来控制冷却剂泵122的速度，以调节通过发动机102的冷却剂流的实际流率。在一个实例中，泵控制模块218控制冷却剂泵122的速度，以使冷却剂实际流率减去冷却剂期望流率和冷却剂流率调节的总和的差值最小化。

现在参考图3，用于控制通过发动机的冷却剂流的方法在302处开始。在图2所示ECM144的示例性实施方案中的模块背景下对所述方法进行描述。然而，执行该方法步骤的特定模块可以与下述模块不同，和/或该方法可以脱离图2的模块来实施。

在304处，期望流率模块214确定发动机系统100是否以要求的冷却模式在运行。如果发动机系统100以要求的冷却模式在运行，则该方法在306处继续。否则，期望流率模块214继续确定发动机系统100是否以要求的冷却模式在运行。

当ECM144主动地控制流经发动机102的冷却剂从而调节冷却剂的温度时，发动机系统100可以在所需的冷却模式下运行。例如，当冷却剂的实际流率大于零时，发动机系统100可以在所需的冷却模式下运行。当由泵控制信号152指示的指令泵速大于零时，冷却剂的实际流率可以假定为大于零。

在306处，冷却剂温度模块204确定期望的冷却剂出口温度。在308处，冷却剂控制模块204确定冷却剂平均温度。在310处，温度估计模块206估计缸壁温度。

在312处，传热速率模块212确定从发动机102到流经发动机102的冷却剂的传热速率。传热速率模块212可以使用关系式(8)、(9)、或(10)来确定传热速率。如果使用关系式(8)，则传热速率模块212可以确定来自发动机102的期望排热速率。此外，发动机吸热模块208可以确定由发动机102吸收的热量的实际变化速率，且冷却剂吸热模块210可以确定由流经发动机102的冷却剂吸收的热量的实际变化速率。

在314处，期望流率模块214确定流经发动机102的期望的冷却剂流率。期望流率模块214使用关系式(11)来确定期望的冷却剂流率。或者，期望流率模块214可以使用关系式(12)、(13)、(14)或(15)来确定期望的冷却剂流率。在后一种情况下，传热速率模块212可以不确定传热速率(即，可以将312从方法中省略)。

在316处，流率调节模块216确定冷却剂流率调节。在318处，泵控制模块218基于期望的冷却剂流率和冷却剂流率调节来控制冷却剂泵122。在一个实例中，泵控制模块218控制冷却剂泵122的速度，以使冷却剂实际流率减去期望的冷却剂流率和冷却剂流率调节之和所得的差值最小化。

现在参考图4，用于估计发动机缸壁温度的方法在402开始。图4的方法可与图3的方法结合执行。例如，图4的方法可以在图3的310处执行，以估计缸壁温度。或者，图3和4的方法可以独立地执行。图4的方法在图2所示的ECM144的示例性实施方案中的模块背景下进行描述。然而，用于执行图4的方法步骤的特定模块，可以不同于以下所述的模块，和/或图4的方法可以与图2的模块分开实现。

在404处，期望流率模块214确定发动机系统100是否在所需的冷却模式下运行。如果发动机系统100在所需的冷却模式下运行，则方法在406处继续。否则，期望流率模块214继续确定发动机系统100是否在所需的冷却模式下运行。

在406处，温度估计模块206使迭代编号、估计的冷却剂平均温度和期望的缸壁估计温度初始化。温度估计模块206可以通过将迭代编号设置为等于零来使迭代编号初始化。温度估计模块206可以通过将估计的冷却剂平均温度和估计的缸壁温度这两个值中的每一个设置成等于测量的冷却剂平均温度，以使估计的冷却剂平均温度和估计的缸壁温度初始化。

在308处，冷却剂控制模块204确定测量的冷却剂平均温度。如上所述，测量的冷却剂平均温度是由CIT传感器130测量的冷却剂入口温度和由COT传感器132测量的冷却剂出口温度的平均值。测量的冷却剂平均温度可以在估计的冷却剂平均温度和估计的缸壁温度初始化之前和/或之后确定。

在410处，传热速率模块212确定来自发动机102的期望排热速率。如上所述，传热速率模块212可以基于发动机速度和每缸空气量来确定来自发动机102的期望排热速率。或者，传热速率模块212可以基于发动机速度以及发动机102的期望转矩输出来确定来自发动机102的期望排热速率。

在412处，温度估计模块206确定迭代编号k的系统矩阵和输入向量。温度估计模块206可使用关系式(3)来确定迭代编号k的系统矩阵。温度估计模块206可使用关系式(4)来确定迭代编号k的输入向量。

在414处，温度估计模块206确定增益矩阵。温度估计模块206可以使用关系式(5)来确定增益矩阵。在416处，温度估计模块206针对迭代编号k确定调节速率向量。温度估计模块206可以使用关系式(2)来确定迭代编号k的调节速率向量。

在418处，温度估计模块206调节冷却剂平均温度和估计的缸壁温度的先前估计。换句话说，温度估计模块206可以产生迭代编号k+1的冷却剂平均温度和缸壁温度的新估计。温度估计模块206可以使用关系式(1)来估计迭代编号k+1的冷却剂平均温度和缸壁温度。

在420处，温度估计模块206将迭代编号增加1。例如，温度估计模块206可以将迭代编号从k+1增加至k+2。温度估计模块206接着可以在408处继续。关系式(1)中用于估计冷却剂平均温度和缸壁温度所用的采样周期，可以是随着温度估计模块206执行单个迭代(包括408、410、412、414、416、418和420的循环)所经过的周期。

以上描述的本质仅仅是说明性的，并且决不旨在限制本公开及其应用或用途。本公开的广泛教导可通过各种形式来实现。因此，虽然本公开包括特定实例，但是本公开的真实范围不应该局限于此，因为当对附图、说明书和以下权利要求书进行研究之后，其它修改将变得显而易见。如本文所用的，语句A、B和C中的至少一个应被理解为意指使用非排他性逻辑或的逻辑(A或B或C)。应当理解的是，方法内的一个或多个步骤可以按不同次序(或同时)执行而不改变本公开的原理。

在包括以下定义的本申请中，术语模块可以用术语电路取代。术语模块可以指代以下各项的部分或包括以下各项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合式模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合式模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享、专用或组)；存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或组)；提供所述功能性的其它合适的硬件部件；或某些或所有上述的组合，诸如在片上系统中。

如上文所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类别和/或对象。术语共享处理器涵盖执行来自多个模块的某些或所有代码的单个处理器。术语组处理器涵盖结合另外的处理器来执行来自一个或多个模块的某些或所有代码的处理器。术语共享存储器涵盖执行来自多个模块的某些或所有代码的单个存储器。术语组存储器涵盖结合另外的存储器来存储来自一个或多个模块的某些或所有代码的存储器。术语存储器可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质并不涵盖传播通过介质的暂时性电和电磁信号，并且可以因此被视为有形且非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性实例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储器和光存储器。

本申请中描述的设备和方法可以部分或完全由通过一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来实施。计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括和/或依赖于所存储的数据。

Claims (10)

1.一种方法，其包括：

估计流经发动机的冷却剂的温度；

基于所述估计的冷却剂温度和测量的冷却剂温度来估计所述发动机中的缸壁的温度；以及

基于所述估计的缸壁温度来控制冷却剂泵，以调节通过所述发动机的冷却剂流的实际流率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述测量的冷却剂温度是进入所述发动机的冷却剂的测量温度和离开所述发动机的冷却剂的测量温度的平均值；以及

所述估计的冷却剂温度是进入所述发动机的冷却剂的温度和离开所述发动机的冷却剂的温度的估计平均值。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于所述测量的冷却剂温度与所述估计的冷却剂温度之间的差值来估计所述缸壁温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括基于流经所述发动机的冷却剂的质量流率和所述发动机的期望排热速率来估计所述缸壁温度。

5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括基于所述冷却剂泵的速度来确定流经所述发动机的冷却剂的所述质量流率。

6.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括基于所述发动机的速度，以及所述发动机的期望转矩输出和输送至所述发动机的气缸的空气量中的至少一者来确定所述发动机的期望排热速率。

7.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括基于所述冷却剂温度和所述缸壁温度的先前估计值、采样周期和调节速率向量来估计所述冷却剂温度和所述缸壁温度。

8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括基于系统矩阵、所述冷却剂温度和所述缸壁温度的所述先前估计值、输入向量、增益矩阵和所述估计的冷却剂温度与所述测量的冷却剂温度之间的所述差值来确定所述调节速率向量。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括基于所述缸壁的热传递系数、所述缸壁的表面积、所述缸壁的质量、所述缸壁的的比热、流经所述发动机的冷却剂的质量、流经所述发动机的冷却剂的比热，以及流经所述发动机的冷却剂的质量流率来确定所述系统矩阵。

10.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括基于流经所述发动机的冷却剂的质量流率、流经所述发动机的冷却剂的质量、进入所述发动机的冷却剂的测量温度、所述发动机的所述期望排热速率、所述缸壁的质量和所述缸壁的比热来确定所述输入向量。