CN108019270A - 用于快速发动机冷却剂暖机的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于快速发动机冷却剂暖机的系统和方法,提供了用于在发动机起动事件期间调整车辆冷却系统中的冷却剂流的方法和系统。在一个示例中,方法包括,在发动机起动事件期间,经由被动阀和主动可调整阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径,并且响应于在发动机起动事件时发动机冷却剂温度低于阈值,将发动机冷却剂的流动路径隔离到冷却系统的子部分,以使发动机冷却剂能够快速变暖而无需使发动机冷却剂停滞在发动机处。以这种方式,发动机冷却剂可经由冷却剂流隔离而不是冷却剂流停滞而在发动机起动事件时快速变暖,这可减少发动机系统部件的不均匀加热,并且因此可延长发动机系统的功能寿命。
Description
技术领域
本发明整体涉及用于控制车辆发动机基于冷却剂温度调整一定体积的冷却剂循环的方法和系统。
背景技术
车辆可包括冷却系统,其被配置为通过将热传递到环境空气来减少发动机的过热。其中,冷却剂循环通过发动机缸体以从热发动机去除热量,并且然后加热的冷却剂循环通过靠近车辆前部的散热器。加热的冷却剂也可循环通过热交换器以加热乘客舱。冷却系统可包括各种部件,诸如各种阀和一个或多个恒温器。
虽然车辆可包括冷却系统以减少发动机过热,但是还可理解,车辆系统当处于最佳温度范围时趋于最有效地操作。例如,操作远高于最佳温度的发动机可存在耐久性的复杂问题,而操作远低于最佳温度的发动机可导致效率降低。因此,存在通过帮助发动机系统在冷起动期间迅速达到并且维持其最佳操作温度来增加效率的可能性。
为此,美国专利申请US 2013/0255604教导了一种冷却系统,其被配置为经由多个阀将冷却剂循环到各种车辆系统部件。此类阀可包括旁通切断阀、加热器切断阀、恒温阀、变速器冷却阀、变速器加热阀等。在发动机冷起动期间,加热器切断阀和旁通切断阀可关闭达第一持续时间,以使冷却剂停滞在发动机处,并且加速发动机暖机。然后,在发动机已充分变暖之后,旁通切断阀和加热器切断阀中的一个或多个可被致动打开,以允许先前停滞并且现在被加热的冷却剂到达恒温器。响应于加热的冷却剂到达恒温器,恒温阀可被打开,导致冷却剂流通过散热器。
然而,本文发明人已经认识到此方法的潜在问题。首先,使冷却剂流停滞在发动机中以允许快速暖机可导致由于各种发动机部件的不均匀加热引起的耐久性问题。此外,使用电子阀来选择性地控制各种冷却剂环路中的冷却剂循环是昂贵的,并且增加车辆系统的复杂性。例如,增加昂贵的电子阀需要连续地诊断阀,以确保阀并且从而确保车辆冷却系统按期望运行。
发明内容
本文发明人已经认识到这些问题,并已经开发出至少部分地解决上述问题的系统和方法。在一个示例中,提供一种方法,其包括在发动机起动事件期间,经由被动阀和主动可调整阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径;以及响应于在发动机起动事件时发动机冷却剂温度低于阈值,将发动机冷却剂的流动路径隔离到冷却系统的子部分,以使发动机冷却剂能够快速变暖而无需使发动机冷却剂停滞在发动机处。
在一个示例中,经由被动阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径包括经由定位在发动机的热侧上的第一恒温器的第一恒温阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径,其包括基于由第一恒温器的第一温度感测元件感测的发动机冷却剂温度而将第一恒温阀控制到第一位置、第二位置或第三位置,而不需要来自车辆控制器的输入。在此示例中,经由主动可调整阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径包括经由定位在发动机的冷侧上的第二恒温器的第二恒温阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径,其包括以下项中的一个或多个:基于由第二恒温器的第二温度感测元件感测的发动机冷却剂温度而将第二恒温阀控制到第四位置、第五位置或第六位置,而不需要来自车辆控制器的输入;以及通过启用与第二恒温器相关联的电加热器从而提高第二恒温器的温度来主动地将第二恒温阀控制到第五位置或第六位置。
在另一个示例中,经由被动阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径包括经由定位在发动机的冷侧上的第三恒温器的第三恒温阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径,其包括基于由第三恒温器的第三温度感测元件感测的发动机冷却剂温度而将第三恒温阀控制到第七位置、第八位置或第九位置,而不需要来自车辆控制器的输入。在此示例中,经由主动可调整阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径包括经由定位在发动机的冷侧上的可致动电磁阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径,并且其中可致动电磁阀可被配置处于打开位置或关闭位置。
本发明的上述优点和其他优点以及特征将在单独地或结合附图时通过以下具体实施方式变得显然。
应当理解,提供上面的发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不旨在确立所要求保护的主题的关键或必要特征,所述主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外,所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示意性地示出配置有用于控制冷却剂流的两个常规恒温器的示例车辆冷却系统,其中恒温器中的一个包括电加热恒温器。
图2示出用于根据图1的系统在发动机起动事件期间控制冷却剂流的示例方法的高级流程图。
图3示意性地示出配置有用于控制冷却剂流的一个常规恒温器和一个电磁致动阀的示例车辆冷却系统。
图4示出用于根据图3的系统在发动机起动事件期间控制冷却剂流的示例方法的高级流程图。
图5示出用于根据图2所示的方法在发动机起动事件期间控制车辆冷却系统中的冷却剂流的示例时间线。
图6示出用于根据图4所示的方法在发动机起动事件期间控制车辆冷却系统中的冷却剂流的示例时间线。
具体实施方式
以下描述涉及用于在发动机起动事件期间调整车辆冷却系统中的冷却剂流的系统和方法。在一个示例中,车辆冷却系统可包括两个常规恒温器,其中第一恒温器可定位在车辆冷却系统的热侧上,并且其中第二恒温器可定位在车辆冷却系统的冷侧上,如图1所示。在此示例中,第二恒温器可包括电加热恒温器。图2中示出用于根据图1所示的系统在发动机起动事件期间控制冷却剂流的方法。简而言之,此方法可包括在第一条件下,响应于发动机冷却剂温度低于第一阈值,在返回到发动机之前,将冷却剂流经由处于第一位置的第一恒温阀和处于第四位置的第二恒温阀隔离到包括旁通管线的冷却系统的子部分。此外,响应于包括发动机冷却剂温度高于第一阈值但低于第二阈值的第二条件,此方法可包括在返回到发动机之前,使来自发动机的冷却剂经由处于第一位置的第一恒温阀和处于第五位置的第二恒温阀流动通过旁通管线和加热器芯两者。
图2所示的方法还可包括在第三条件下,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器和脱气瓶中的每个。第三条件可包括发动机冷却剂温度高于第二阈值但低于第三阈值,或响应于变速器油温度高于发动机冷却剂温度预定量并且发动机冷却剂温度低于第二阈值。在此示例方法中,引导冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器和脱气瓶中的每个可以包括处于第一位置的第一恒温阀和处于第六位置的第二恒温阀。在另一个示例中,引导冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器和脱气瓶中的每个可包括响应于变速器油温度高于发动机冷却剂温度预定量并且发动机冷却剂温度低于第二阈值,启用与第二恒温器相关联的电加热器以将第二恒温阀配置处于第六位置。
图2所示的方法还可包括在第四条件下,响应于发动机冷却剂温度高于第三阈值但低于第四阈值,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、脱气瓶和散热器中的每个。在此示例中,引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、脱气瓶和散热器中的每个可包括处于第二位置的第一恒温阀和处于第六位置的第二恒温阀。在又一个示例中,图2所示的方法还可包括在第五条件下,响应于发动机冷却剂温度高于第四阈值,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、脱气瓶和散热器中的每个。在此示例中,引导来自发动机的冷却剂流通过加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、脱气瓶和散热器中的每个可包括处于第三位置的第一恒温阀和处于第六位置的第二恒温阀,并且其中在第五条件下阻止冷却剂流动通过旁通管线。
在另一个示例中,车辆冷却系统可包括具有第三恒温阀的一个常规蜡元件(waxelement)恒温器(例如第三恒温器)和一个可致动电磁阀。在此示例中,第三恒温阀和可致动电磁阀两者可定位在车辆发动机的冷侧,如图3所示。图4示出用于根据图3所示系统在发动机起动事件期间控制冷却剂流的方法。此方法可包括在第六条件下,响应于发动机冷却剂温度低于第六阈值,在返回到发动机之前,经由处于第七位置的第三恒温阀和处于关闭位置的可致动电磁阀将冷却剂流隔离到包括旁通管线和加热器芯的冷却系统的子部分。
图4所示的方法还可包括在第七条件下,响应于发动机冷却剂温度高于第六阈值但低于第七阈值,或变速器油温度高于发动机冷却剂温度预定量并且发动机冷却剂温度低于第六阈值,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器和脱气瓶中的每个。在此示例中,引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器和脱气瓶中的每个可包括处于第七位置的第三恒温阀和处于打开位置的可致动电磁阀。
图4所示的方法还可包括在第八条件下,响应于发动机冷却剂温度高于第七阈值但低于第八阈值,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器、脱气瓶和散热器中的每个。在此示例中,引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器、脱气瓶和散热器中的每个可包括处于第八位置的第三恒温阀和处于打开位置的可致动电磁阀。再者,图4所示的方法可包括在第九条件下,响应于发动机冷却剂温度高于第八阈值,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器、脱气瓶和散热器中的每个,但是其中阻止冷却剂流通过旁通管线。在此示例中,引导来自发动机的冷却剂流通过加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器、脱气瓶和散热器中的每个可包括处于第九位置的第三恒温阀和处于打开位置的可致动电磁阀。
图5中示出用于根据图2中示出的方法在发动机起动事件时控制通过车辆系统的冷却剂流的示例时间线。图6中示出用于根据图4中示出的方法在发动机起动事件时控制通过车辆系统的冷却剂流的示例时间线。
图1示出包括机动车辆102中的车辆冷却系统101的车辆系统100的示例实施例。车辆102具有驱动轮106、乘客舱104(本文也称为客舱)和发动机罩下舱103。发动机罩下舱103可在机动车辆102的发动机罩(未示出)下方容纳各种发动机罩下部件。例如,发动机罩下舱103可容纳内燃发动机10。内燃发动机10具有燃烧腔室,燃烧腔室可经由进气通道44接收进气,并且可经由排气通道48排出燃烧气体。如本文所示和所述的发动机10可包括在诸如道路车辆的车辆以及其他类型的交通工具中。虽然将参考车辆描述发动机10的示例应用,但是应当理解,可使用各种类型的发动机和车辆推进系统,包括客车、卡车等。
冷却系统101可将冷却剂循环通过内燃发动机10以吸收废热,并且可将加热的冷却剂分配到散热器80、加热器芯90、排气再循环(EGR)冷却器31、涡轮中心壳体32、尿素喷射器33、变速器油冷却器125、自动变速器暖机(ATWU)热交换器34、发动机油冷却器35和冷却剂脱气瓶37。在一个示例中,冷却系统101可耦接到发动机10,并且可经由发动机驱动的水泵86将发动机冷却剂从发动机10循环到上述各种部件,并且经由各种冷却剂管线返回到发动机10,如下面将进一步详细讨论的。发动机冷却剂温度(ECT)传感器26可耦接到发动机10,并且可被配置为测量发动机冷却剂的温度。来自ECT传感器26的读数然后可传送到发动机控制器12。发动机驱动的水泵86可经由前端附件驱动装置(FEAD)36耦接到发动机,并且经由皮带、链条等(由线5示出)与发动机转速成比例地旋转。具体地,发动机驱动的泵86可将冷却剂循环通过发动机缸体、盖等中的通道,以吸收发动机热,发动机热然后经由散热器80传递到环境空气中。在一个示例中,在泵86是离心泵的情况下,由泵产生的压力(和所得的流)可随着曲轴转速的增加而增加,曲轴转速在图1的示例中可直接与发动机转速相关联。如将在下面进一步详细讨论的,基于车辆工况和冷却剂温度,可选择性地将冷却剂循环到各种部件。
冷却剂的温度和(一个或多个)冷却剂流动路径可至少部分地由第一恒温器38调整。第一恒温器38可包括温度感测元件41,例如蜡元件。另外,第一恒温器38可包括位于冷却剂管线82、83和84之间的接合部处的第一恒温阀42。基于如由温度感测元件41感测的冷却剂的温度,第一恒温阀42可处于三个位置中的一个位置。例如,在第一位置中,第一恒温阀42可使冷却剂能够从冷却剂管线82流动到冷却剂管线83(本文也称为旁通管线83)中,同时阻止冷却剂从冷却剂管线82流动到冷却剂管线84。在第二位置中,第一恒温阀42可使冷却剂能够从冷却剂管线82流动到旁通管线83和冷却剂管线84两者中。因此,在第二位置中,除了使冷却剂能够流动到散热器80之外,还可使冷却剂能够流动通过旁通管线83。在第三位置中,第一恒温阀42可使冷却剂能够从冷却剂管线82流动到冷却剂管线84,同时阻止冷却剂流动到旁通管线83中。
一个或多个鼓风机(未示出)和冷却风扇可包括在冷却系统101中,以提供气流辅助并且增大通过发动机罩下部件的冷却气流。例如,耦接到散热器80的冷却风扇92可被操作以提供通过散热器80的冷却气流辅助。冷却风扇92可通过车辆102的前端中的开口,例如,通过格栅百叶窗系统112将冷却气流抽取到发动机罩下舱103中。此冷却气流然后可被散热器80和其他发动机罩下部件(例如,燃料系统部件、电池等)用于保持发动机和/或变速器冷却。另外,气流可以用于从车辆空调系统排出热。再者,气流可用于改善配备有中间冷却器的涡轮增压/机械增压发动机的性能,该中间冷却器降低进入进气歧管/发动机的空气的温度。在一个示例中,格栅百叶窗系统112可配置有多个百叶挡板(或翅片、叶片或百叶窗),其中控制器可以调节百叶挡板(louver)的位置以控制通过格栅百叶窗系统的气流。
冷却风扇92可经由交流发电机72和系统电池74耦接到发动机10并由发动机10驱动。冷却风扇92还可经由任选的离合器(未示出)机械地耦接到发动机10。在发动机操作期间,发动机产生的扭矩可沿驱动轴(未示出)传输到交流发电机72。所产生的扭矩可由交流发电机72使用以产生电功率,其可储存在诸如系统电池74的电能储存设备中。然后可使用电池74来操作电冷却风扇马达94。
车辆系统100还可包括用于将在发动机10处产生的功率传输到车轮106的变速器40。包括各种齿轮和离合器的变速器40可被配置为将发动机的高转速降低为车轮的低转速,同时在该过程中增加扭矩。为了实现各种变速器部件的温度调节,冷却系统101还可通信地耦接到变速器冷却系统45。变速器冷却系统45包括位于变速器40内部或与变速器40一体形成的变速器油冷却器125(或油-水变速器热交换器),例如在位于变速器旋转元件下方和/或从变速器旋转元件偏移的位置处的变速器油底壳区域中。变速器油冷却器125可具有用于最大热传递目的的多个板或翅片构件。来自冷却剂管线85的冷却剂可经由导管87与变速器油冷却器125连通。在一些示例中,变速器油温度(TOT)传感器27可耦接到变速器40,并且可被配置为监测变速器流体的温度,并将变速器流体的温度传送到控制器12。在一些示例中,冷却剂可从散热器流动到变速器油冷却器(未示出)。
在一些示例中,冷却剂可经由导管81通过冷却剂管线85流动到加热器芯90,其中热可传递到乘客舱104。具体地,可配置为水对空气热交换器的加热器芯90可与循环冷却剂交换热,并且基于操作者的加热需求将热传递到车辆乘客舱104。因此,加热器芯也可耦接到包括诸如加热器风扇和空调(未示出)的其他部件的车辆HVAC系统(或加热、通风和空调系统)。
在一些示例中,冷却剂可通过冷却剂管线85流动到发动机油冷却器35。在一些示例中,发动机油冷却器35可包括热交换器。例如,发动机油可被供给到发动机油冷却器,使得发动机油流动通过发动机油冷却器的管,同时发动机冷却剂围绕管流动。因此,来自油的热可通过管壁传递到周围的冷却剂。
在一些示例中,冷却剂可经由导管88通过冷却剂管线85流动到主动变速器暖机(ATWU)热交换器34。例如,可期望用发动机冷却剂加热变速器油以快速暖机变速器油,使得与变速器油是冷的时相比变速器更容易泵送油。为了说明的目的,从变速器40进入ATWU热交换器34并从ATWU热交换器34离开的油流由箭头21表示。作为示例,ATWU热交换器34可包括板-翅片设计。因为ATWU热交换器34利用发动机冷却剂作为热交换流体,所以变速器流体温度可大致等价于发动机温度操作。此外,在一些示例中,ATWU旁通阀22可定位在导管88中,并且可由控制系统14中的控制器12调整。例如,在一些示例中,ATWU热交换器34可被绕过(例如,旁通阀22被命令关闭)。此类示例可包括可在冷的环境温度(例如接近零华氏度)下发生的需要热冷却剂用于客舱加热的条件。在较温暖的环境温度下,ATWU旁通阀可在变速器被置于驱动时立即被命令打开以用于变速器油变暖。
在一些示例中,冷却剂可流动通过冷却剂管线82,并且经由导管89流动到冷却剂脱气瓶37。当冷却剂流动通过脱气罐时,脱气瓶37可允许冷却剂中夹带的空气和气体与冷却剂分离。在一些示例中,可存在从散热器80到脱气瓶37的排气管线191。在一些示例中,排气管线止回阀190可包括在排气管线191中,以阻止空气被吸入散热器80中。然而,在其他示例中,排气管线191和排气管线止回阀190可不包括在冷却系统101中。图1还示出控制系统14。控制系统14可通信地耦接到发动机10的各种部件,以执行本文所描述的控制程序和动作。例如,如图1所示,控制系统14可包括电子数字控制器12。控制器12可以是微型计算机,其包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器、保活存储器和数据总线。如图所示,控制器12可接收来自多个传感器16的输入,传感器16可包括用户输入和/或传感器(诸如变速器齿轮位置、油门踏板(gas pedal)输入、制动器输入、变速器选择器位置、车辆速度、车辆加速度、车辆姿态、发动机转速、通过发动机的质量空气流量、环境温度、进气温度等)、冷却系统传感器(诸如冷却剂温度、变速器油温度、冷却剂液位、冷却剂液位传感器电路板温度、汽缸加热温度、风扇转速、乘客舱温度、环境湿度、恒温器输出等)等。另外,控制器12可与各种致动器18通信,致动器18可包括发动机致动器(诸如燃料喷射器、电子控制的进气节流板、火花塞等)、冷却系统致动器(诸如冷却系统的各种阀)等。在一些示例中,存储介质可用表示可由处理器执行的指令的计算机可读数据来编程,该指令用于执行下面描述的方法以及预期但未具体列出的其他变型。
此外,冷却剂的温度和(一个或多个)冷却剂流动路径可至少部分地由第二恒温器61调整。第二恒温器61可包括第二温度感测元件62,例如蜡元件。第二恒温器61还可包括位于冷却剂管线81a、83、84a和24a之间的接合部处的第二恒温阀63。如图所示,冷却剂管线24a可从冷却剂管线87a、85a和89a中的一个或多个接收冷却剂流。第二恒温阀63可被配置处于第四位置,其中可使冷却剂能够经由冷却剂管线83和冷却剂管线84a返回到泵86,但是其中可阻止冷却剂流经由冷却剂管线81a和冷却剂管线24返回到泵86。第二恒温阀63还可被配置处于第五位置,其中可使冷却剂能够经由冷却剂管线83、84a和经由冷却剂管线81a返回到泵86,但是其中可阻止冷却剂流经由冷却剂管线24返回到泵86。第二恒温阀63可另外地被配置处于第六位置,其中可使冷却剂能够经由冷却剂管线83、冷却剂管线81a、冷却剂管线84a和冷却剂管线24返回到泵86。此外,第二恒温器61可包括电加热恒温器,其中可经由诸如系统电池74的电能储存设备将电提供给第二恒温器61。例如,除了蜡元件的机械功能之外,第二恒温器61还可包括电加热器25。电加热器25可由车辆控制器12控制,其中控制器可接收关于发动机转速、负荷、变速器油温度(TOT)等的信息。换言之,数据集或“映射”可存储在控制器处,这可决定何时以及如何将热添加到电加热恒温器以确保最佳发动机性能。这里,对第二恒温器61的电加热的控制可被称为第二恒温器61的映射控制的电加热。再者,位置传感器28可耦接到第二恒温阀63,使得阀处于什么位置的精确指示可以被传送到车辆控制器。
如下面将更详细地讨论的,通过将常规的第一恒温器38定位在冷却剂管线82、83和84之间的接合部处,以及通过将电加热的第二恒温器定位在冷却剂管线83、84a、81a和24之间的接合部处,冷却剂和其他动力系流体的快速暖机可通过冷却回路隔离实现而不是通过发动机冷却剂停滞实现。此外,通过使用廉价的蜡元件恒温器,可在不使用昂贵的电动阀的情况下实现冷却回路隔离。
此处将简要描述通过图1所示的系统的冷却剂流,并且冷却剂流将在下面参考图2所示的方法200进一步详细阐述。具体地,下面的描述包括与本公开相关的冷却剂流。然而,可以理解,下面的示例并不意味着限制。
在第一恒温阀42定位在第一位置,并且第二恒温阀被配置处于第四位置的情况下,可使冷却剂能够从发动机10流动到至少EGR冷却器31、涡轮中心壳体32和尿素喷射器33中的每个。冷却剂可继续流动通过冷却剂管线82和冷却剂管线83,流动通过被配置处于第四位置的第二恒温阀63,并且然后可经由冷却剂管线24b返回到泵86。冷却剂然后可被泵送通过冷却剂管线24c以使冷却剂返回到发动机10。
在第一恒温阀42处于第一位置,并且第二恒温阀63处于第五位置的情况下,可使冷却剂能够从发动机10流动到至少EGR冷却器31、涡轮中心壳体32和尿素喷射器33中的每个。冷却剂可继续经由冷却剂管线81流动通过冷却剂管线85并且流动到加热器芯90。在流动通过加热器芯90之后,冷却剂可流动通过冷却剂管线81a,流动通过被配置处于第五位置的第二恒温阀63,经由冷却剂管线24b流动到泵。冷却剂然后可被泵送通过冷却剂管线24c以将冷却剂返回到发动机10。此外,如上所述,针对第一恒温阀42处于第一位置的条件,冷却剂可另外地流动通过旁通管线83。
在第一恒温阀42处于第一位置,并且第二恒温阀63处于第六位置的情况下,可使冷却剂能够从发动机10流动到至少EGR冷却器31、涡轮中心壳体32和尿素喷射器33中的每个。如上所述,冷却剂可继续经由冷却剂管线85、81和81a流动通过加热器芯90。冷却剂可另外地继续通过冷却剂管线85和冷却剂管线87流动到变速器油冷却器125。在流动通过变速器油冷却器125之后,冷却剂可流动通过冷却剂管线87a和冷却剂管线24a。此外,冷却剂可从冷却剂管线85通过冷却剂管线88流动到ATWU热交换器34。在流动通过ATWU热交换器34之后,冷却剂可流动通过冷却剂管线88a,流动通过油冷却器35,流动通过冷却剂管线85a,以及流动通过冷却剂管线24a。冷却剂可另外地流动通过冷却剂管线85,流动通过油冷却器35,并且然后可继续通过冷却剂管线85a和冷却剂管线24a。再者,冷却剂可通过冷却剂管线82并且通过冷却剂管线89流动到脱气瓶37。在流动通过脱气瓶37之后,冷却剂可流动通过冷却剂管线89a和冷却剂管线24a。因此,可以理解,冷却剂管线24a接收从变速器油冷却器125、ATWU热交换器34、油冷却器35和脱气瓶37返回的冷却剂流。在冷却剂管线24a中流动的冷却剂然后可通过第二恒温阀63并且通过冷却剂管线24b流动到泵86。冷却剂然后可被泵送通过冷却剂管线24c,以使冷却剂返回到发动机10。此外,如上所述,针对第一恒温阀42处于第一位置的条件,冷却剂可另外地流动通过旁通管线83。
在第一恒温阀42处于第二位置,并且第二恒温阀处于第六位置的情况下,冷却剂可如上参考第二恒温阀处于第六位置所述地流动。例如,冷却剂可流动通过加热器芯90、变速器油冷却器125、ATWU热交换器34、油冷却器35和脱气瓶37中的每个。然而,通过将第一恒温阀配置处于第二位置,冷却剂可如上所述另外地流动通过旁通管线83,并且可另外地流动通过散热器。更具体地,冷却剂可另外地流动通过冷却剂管线82,流动通过第一恒温阀42,流动通过冷却剂管线84,以及流动通过散热器80。在流动通过散热器80之后,冷却剂可经由冷却剂管线84a返回到第二恒温阀63。在第一恒温阀定位在第二位置的情况下,冷却剂可另外地流动通过冷却剂管线82,流动通过第一恒温阀,流动通过旁通管线83,以返回到第二恒温阀63。在第二恒温阀被配置处于第六位置的情况下,来自管线84a和管线83的冷却剂流可通过第二恒温阀,通过冷却剂管线24b,流动到泵86。冷却剂然后可被泵送通过冷却剂管线24c到达发动机10。因此,在第一恒温阀被配置处于第二位置,并且第二恒温阀被配置处于第六位置的情况下,整个体积的冷却剂可流动通过车辆冷却系统。
最后,在第一恒温阀42处于第三位置,并且第二恒温阀处于第六位置的情况下,冷却剂流可与上面针对第一恒温阀处于第二位置并且第二恒温阀处于第六位置所描述的冷却剂流基本上相同,不同的是可阻止冷却剂流经由定位在第三位置的第一恒温阀流动通过旁通管线83。
如下面将进一步详细讨论的,通过如上所述以各种组合配置第一恒温阀42和第二恒温阀63,可在车辆发动机起动事件期间调整冷却剂流,使得冷却剂可快速变暖而无需使冷却剂流停滞在发动机处。
例如,用于车辆的系统可包括冷却剂系统,该冷却剂系统被配置为将冷却剂循环通过发动机、EGR冷却器、涡轮中心壳体、尿素喷射器、旁通管线、散热器、加热器芯和辅助环路。该系统还可包括具有第一恒温阀和第一温度感测元件的第一恒温器,第一恒温器定位在发动机的热侧上,并且被配置为从发动机接收冷却剂,并且在第一位置将冷却剂引导通过旁通管线,在第二位置将冷却剂引导通过旁通管线和散热器,以及在第三位置将冷却剂引导通过散热器而不通过旁通管线。该系统还可包括具有第二恒温阀和第二温度感测元件的第二恒温器,第二恒温器定位在发动机的冷侧上,并且被配置为在第四位置从旁通管线接收冷却剂,在第五位置从旁通管线和加热器芯接收冷却剂,以及在第六位置从旁通管线、加热器芯、散热器和辅助环路接收冷却剂。该系统还可包括被配置为使冷却剂循环的泵,该泵定位在发动机和第二恒温器之间的冷却剂管线中,并且其中冷却剂系统被配置为使得当发动机正在操作以及当第一恒温器处于第一位置至第三位置中的任一个时,并且当第二恒温器处于第四位置至第六位置中的任一个时,EGR冷却器、涡轮中心壳体和尿素喷射器接收冷却剂流。
在此用于车辆的系统中,响应于发动机冷却剂温度低于第一阈值,第一恒温阀可被配置处于第一位置,并且第二恒温阀可被配置处于第四位置。在另一个示例中,响应于发动机冷却剂温度高于第一阈值但低于第二阈值,第一恒温阀可被配置处于第一位置,并且第二恒温阀可被配置处于第五位置。另一个示例可包括响应于发动机冷却剂温度高于第二阈值但低于第三阈值,第一恒温阀被配置处于第一位置,并且第二恒温阀被配置处于第六位置。在此类示例中,响应于发动机冷却剂温度高于第三阈值但低于第四阈值,第一恒温阀可被配置处于第二位置,并且第二恒温阀可被配置处于第六位置。可替代地,响应于发动机冷却剂温度高于第四阈值,第一恒温阀可被配置处于第三位置,并且第二恒温阀可被配置处于第六位置。
此系统还可包括被配置为升高第二恒温器的温度的电加热器;变速器油温度传感器;发动机冷却剂温度传感器。该系统还可包括控制器,该控制器将指令存储在非暂时性存储器中,所述指令当被执行时使控制器监测变速器油温度和发动机冷却剂温度。响应于变速器油温度高于发动机冷却剂温度预定量,并且还响应于发动机冷却剂温度低于第二阈值,可启用电加热器以将第二恒温器的温度升高到高于第二阈值的温度,以将第二恒温器配置为处于第六位置。此外,对于上述系统,辅助环路可至少包括变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器和脱气瓶。
现在转到图2,示出用于在发动机起动事件期间快速冷却剂暖机的示例方法200的高级流程图。更具体地,第一恒温器和第二恒温器可定位在发动机冷却剂系统中,使得发动机冷却剂和其他动力系流体可通过冷却回路隔离而不是通过发动机冷却剂停滞来快速变暖。第一恒温器可包括蜡元件恒温器,并且第二恒温器可包括电加热恒温器。例如,该方法可包括在第一条件期间,使第一较小体积的冷却剂流动通过车辆冷却剂系统,该第一体积的冷却剂经由处于第一位置的定位在发动机热侧上的第一恒温器的第一恒温阀,以及处于第四位置的定位在发动机冷侧上的第二恒温器的第二恒温阀而被引导通过发动机和旁通管线。在第二条件期间,该方法可包括使第二较大体积的冷却剂流动通过车辆冷却剂系统,该第二体积的冷却剂经由处于第一位置的第一恒温阀和处于第五位置的第二恒温阀被引导通过发动机、旁通管线以及通过加热器芯。第一条件可包括发动机冷却剂温度低于第一阈值,并且第二条件可包括发动机冷却剂温度高于第一阈值但低于第二阈值。
该方法还可包括在第三条件期间,使大于第二体积的第三体积的冷却剂流动通过车辆冷却剂系统,该第三体积的冷却剂经由处于第一位置的第一恒温阀和处于第六位置的第二恒温阀而被引导通过发动机、旁通管线、加热器芯和辅助环路。将冷却剂引导通过辅助环路可包括使冷却剂流动通过变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器和脱气瓶中的一个或多个。此外,第三条件可包括发动机冷却剂温度高于第二阈值但低于第三阈值。此外,该方法可包括经由变速器油温度传感器监测变速器油温度。例如,第三条件可包括变速器油温度大于发动机冷却剂温度预定量,以及发动机冷却剂温度低于第二阈值。在此示例中,该方法可包括经由耦接到第二恒温器的电加热器来主动地升高第二恒温器的温度,其中主动地升高第二恒温器的温度包括主动地升高温度以将第二恒温阀配置处于第六位置。
该方法还可包括在第四条件期间,使大于第三体积的第四体积的冷却剂流动通过车辆冷却剂系统,该第四体积的冷却剂经由处于第二位置的第一恒温阀和处于第六位置的第二恒温阀被引导通过发动机、旁通管线、加热器芯、辅助环路和散热器。第四条件可包括发动机冷却剂温度高于第三阈值但低于第四阈值,并且其中第四体积的冷却剂包括车辆冷却系统中的整个体积的冷却剂。再者,在第五条件期间,该方法可包括使小于第四体积的第五体积的冷却剂流动通过车辆冷却剂系统。第五体积的冷却剂可经由处于第三位置的第一恒温器和处于第六位置的第二恒温阀被引导通过发动机、加热器芯、辅助环路和散热器,但是可阻止冷却剂流流动通过旁通管线,并且其中第五条件包括发动机冷却剂温度高于第四阈值。
将参考本文所描述的并且在图1中示出的系统来描述方法200,但是应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可将类似的方法应用于其他系统。方法200的部分可由控制器(诸如图1中的控制器12)执行,并且可作为非暂时性存储器中的可执行指令存储在控制器处。用于执行方法200和本文包括的其余方法的指令可至少部分地由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。根据下面描述的方法,控制器可采用冷却剂系统致动器,诸如第二恒温器电加热器(例如25)等。
方法200从205处开始,并且可包括评估工况。工况可被估计、测量和/或推断,并且可包括一个或多个车辆条件,诸如车辆速度、车辆位置等;各种发动机条件,诸如发动机状态、发动机负荷、发动机转速、A/F比等;各种燃料系统条件,诸如燃料液位、燃料类型、燃料温度等;各种蒸发排放系统条件,诸如燃料蒸汽罐负荷、燃料箱压力等;以及各种环境条件,诸如环境温度、湿度、大气压等。
进行到210,方法200可包括指示发动机冷却剂温度是否低于第一阈值。例如,可经由发动机冷却剂温度传感器(例如26)监测发动机冷却剂温度(ECT)。作为示例,低于第一阈值的ECT可包括在车辆的冷起动时的冷却剂的温度。车辆的冷起动例如可包括自发动机上次关闭以来经过了阈值持续时间之后的发动机起动。在另一个示例中,低于第一阈值的发动机冷却剂温度可包括低于排气催化剂起燃温度的发动机冷却剂温度。如果在210处指示ECT不低于第一阈值,则发动机冷却剂温度可高于第一阈值但低于第二阈值,或可高于第二阈值但低于第三阈值等。因此,可以理解,如果ECT不低于第一阈值,则发动机可已经操作一段持续时间,其中发动机冷却剂已经变暖到高于第一阈值的温度。另一个示例可包括车辆发动机热起动,其中发动机冷却剂温度在发动机起动时高于第一阈值,其中一个或多个排气催化剂的温度高于起燃温度,其中自上次发动机起动以来的时间低于预选时间等。因此,如果在210处指示ECT不低于第一阈值,则方法200可包括确定ECT是高于第一阈值,还是高于第二阈值、第三阈值或第四阈值,其中每个将在下面进一步详细讨论。因此,方法200中示出虚线,其从步骤210进行到步骤220、230、240或250中的任一个。关于每个步骤的细节以及用于根据ECT调整冷却剂流的控制机构将在下面详细讨论。
如果在210处指示ECT低于第一阈值,则方法200可进行到215。在215处,方法200可包括第一恒温器(例如38)被配置处于第一位置,以及第二恒温器(例如61)被配置处于第四位置。更具体地,因为ECT低于第一阈值,所以第一恒温阀(例如42)可被配置处于第一位置,而不需要来自车辆控制器的输入。例如,与第一恒温器相关联的蜡元件可由于冷却剂的温度低于第一阈值而基本上处于凝固形式,并且因此,第一恒温阀可被配置处于第一位置。在第一恒温阀被配置处于第一位置的情况下,可使冷却剂能够从发动机流动到旁通管线(例如83),但是可阻止冷却剂另外地通过导管(例如84)流动到散热器。此外,第二恒温阀(例如63)可被配置处于第四位置。可以理解,虽然第二恒温器可包括电加热恒温器,但是可不进行与第二恒温器相关联的第二恒温器电加热器(例如25)的外部加热,以将第二恒温器配置处于第四位置。因此,第二恒温阀在第四位置中可位于默认位置,而不需要来自车辆控制器的输入。在第四位置,第二恒温阀可使来自旁通管线(例如83)的冷却剂流和来自散热器的冷却剂流(例如经由冷却剂管线84a)能够返回。然而,由于第一恒温阀处于第一位置,所以冷却剂可不流动通过散热器。此外,被配置在第四位置的第二恒温阀可阻止冷却剂流从源自加热器芯(例如90)、变速器油冷却器(例如125)、发动机油冷却器(例如35)、ATWU热交换器(例如34)和脱气瓶(例如37)的导管返回。因此,在ECT低于第一阈值的情况下,冷却剂可从发动机(例如10)流动通过旁通管线(例如83),流动通过被配置在第四位置的第二恒温阀,并且然后可返回到泵(例如86)。此外,在到旁通管线的途中,冷却剂可流动到至少EGR冷却器(例如31)、涡轮中心壳体(例如32)和尿素喷射器(例如33)中的一个或多个,其中车辆系统包括此类部件。
如所讨论的,在第二恒温阀被配置处于第四位置的情况下,参考步骤215描述的冷却剂流可返回到泵(例如86),以通过发动机被泵送回。此外,由于可经由处于第四位置的第二恒温阀来阻止来自加热器芯、变速器油冷却器、发动机油冷却器、ATWU热交换器和脱气瓶的冷却剂的回流,所以可仅允许冷却剂从发动机流动通过旁通管线(以及通过诸如EGR冷却器、涡轮中心壳体、尿素喷射器等其他部件)并且返回到发动机,同时另外阻止冷却剂经由处于第一位置的第一恒温阀循环到散热器。通过限制冷却剂从发动机流动到旁通管线(例如将冷却剂流仅限制于旁通管线)并流回到发动机,可快速加热冷却剂,而无需使冷却剂停滞在发动机处。通过阻止冷却剂在发动机处停滞,可避免各种发动机部件的不均匀加热。此外,可以理解,将第一恒温阀配置处于第一位置以及将第二恒温阀配置处于第四位置可在没有来自车辆控制器的输入的情况下执行。相反,由第一温度感测元件(例如41)和第二温度感测元件(例如62)感测的ECT可导致第一恒温阀采用第一位置并且第二恒温阀采用第四位置。
进行到步骤220,方法200可包括指示ECT是否高于第一阈值。例如,高于第一阈值(但低于第二阈值)的ECT可包括ECT,在该ECT处,期望与能够实现来自加热器芯(例如90)的回流相关联的恒温器打开。如果在220处指示ECT不大于第一阈值,则方法200可返回到步骤215,并且可包括将第一恒温阀维持在第一位置,并将第二恒温阀维持在第四位置。可替代地,如果在步骤220处指示ECT大于第一阈值,则方法200可进行到步骤225。
在步骤225处,方法200可包括将第一恒温器维持在第一位置,而第二恒温器可采用第五位置。如上所述,并且如图1所示,来自加热器芯(例如90)的回流可由第二恒温器控制,其中第二恒温器可包括具有第二温度感测元件(例如62)的电加热恒温器。因此,在一些示例中,第二温度感测元件可被配置为响应于ECT越过第一阈值而将第二恒温阀(例如63)定位在第五位置。在第五位置,第二恒温阀可使冷却剂能够从加热器芯(例如90)返回到泵(例如86),并且回到发动机(例如10)。更具体地,参考图1,当ECT达到第一阈值时,可使发动机冷却剂能够经由冷却剂管线(例如,冷却剂管线85和冷却剂管线81)从发动机流动通过至少EGR冷却器(例如31)、涡轮中心壳体(例如32)以及尿素喷射器(例如33)中的一个或多个,并且流动到加热器芯。从加热器芯离开的冷却剂可通过经过第二恒温器返回到泵(例如经由冷却剂管线81a),其中第二恒温阀可被配置处于第五位置。
此外,在步骤225处,ECT可低于可导致第一恒温阀(例如42)从第一位置转变到第二位置(或第三位置)的温度。因此,在ECT大于第一阈值(但低于第二阈值)的情况下,冷却剂可经由被配置处于第五位置的第二恒温阀循环到加热器芯,以及经由处于第一位置的第一恒温阀(例如42)循环到旁通管线(例如83)。然而,可阻止冷却剂循环到散热器(例如80),以及循环到变速器油冷却器(例如125)、ATWU热交换器(例如34)、油冷却器(例如35)和冷却剂脱气瓶(例如37)。可以理解,在步骤225处,将第一恒温阀配置为处于第一位置以及将第二恒温阀配置为处于第五位置可在没有来自车辆控制器的输入的情况下执行。相反,由第一温度感测元件(例如41)和第二温度感测元件(例如62)感测的ECT可导致第一恒温阀采用第一位置,并且第二恒温阀采用第五位置。
进行到步骤230,可确定ECT是否大于第二阈值。例如,第二阈值可包括ECT,在该点处,期望使冷却剂能够流动到至少变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和冷却剂脱气瓶中的一个或多个。如果在230处指示ECT不大于第二阈值,则方法200可进行到步骤232。在232处,可指示变速器油温度(TOT)是否大于ECT预定量。例如,TOT可由TOT传感器(例如27)监测。在一些示例中,如果TOT大于ECT预定量,则可启用第二恒温器电加热器(例如25),以便主动地使冷却剂流能够动达至少变速器油冷却器(例如125),如下面将进一步详细讨论的。然而,如果在230处指示ECT不大于第二阈值,并且如果在步骤232处进一步指示TOT不大于ECT预定量,则方法200可返回到步骤225,其中第一恒温阀可被配置处于第一位置,并且第二恒温阀可被配置处于第五位置。如上所述,将第一恒温阀维持在第一位置并且将第二恒温阀维持在第五位置可在没有经由车辆控制器(例如12)的外部控制的情况下实现。
然而,如果在步骤232处指示TOT大于ECT预定量,则方法200可进行到233。在233处,方法200可包括车辆控制器将信号发送到第二恒温器电加热器以将第二恒温器处的温度升高到可导致第二恒温阀从第五位置转变到第六位置的温度。因此,进行到步骤234,方法200可包括指示第二恒温阀是被配置处于第五位置还是第六位置。在一些示例中,指示第二恒温阀处于哪个位置可包括车辆控制器经由第二恒温阀位置传感器(例如28)接收关于第二恒温阀的位置信息。例如,第二恒温阀位置传感器可监测第二恒温阀的位置(例如,第二恒温阀是处于第四位置、第五位置还是第六位置),并且可将指示的第二恒温阀的位置传送到车辆控制器。因此,在234处,如果指示第二恒温阀不处于第六位置,则方法200可返回到233,并且可包括经由第二恒温器电加热器继续加热第二恒温器。
如果在234处指示第二恒温器处于第六位置,如经由第二恒温阀位置传感器所指示的,则方法200可进行到235,其中第一恒温阀可被配置处于第一位置,并且其中第二恒温阀可被配置处于第六位置。在此类条件下的冷却剂流将在下面进一步详细描述。
可替代地,返回到步骤230,如果ECT大于第二阈值,则方法200可进行到235,而无需控制器主动地升高第二恒温器的温度以促使第二恒温阀从第五位置转变到第六位置。更具体地,如上所述,第二恒温器可包括蜡元件或其他温度感测元件,其可控制第二恒温阀的各个位置之间的转变。因此,在发动机冷却剂流动到第二恒温阀的情况下,当ECT达到第二阈值时,第二恒温阀可从第五位置转变到第六位置。
因此,在235处,在第二恒温阀被配置处于第六位置的情况下,可使冷却剂能够从公共冷却剂管线(例如24a)返回,该公共冷却剂管线从变速器油冷却器(例如125)、ATWU热交换器(例如34)、油冷却器(例如35)和脱气瓶(例如37)中的一个或多个接收冷却剂流。由于可经由将第二恒温阀配置处于第六位置而使回流能够从这些部件到泵和发动机,因此可以理解,在第二恒温阀采用第六位置时,冷却剂可从发动机流动到加热器芯,流动到变速器油冷却器,流动到ATWU热交换器,流动到油冷却器,以及流动到脱气瓶。更具体地,变速器油冷却器(例如125)可从源自发动机的冷却剂管线(例如冷却剂管线85和冷却剂管线87)接收冷却剂流。因此,冷却剂可通过行进穿过连接到另一个公共冷却剂管线(例如24a)的冷却剂管线(例如87a),经由第二恒温器从变速器油冷却器返回到泵和发动机。可以理解,公共冷却剂管线(例如24a)可被称为“公共的”,因为其可接收来自多个车辆部件诸如变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶的冷却剂回流。
冷却剂可另外地从发动机流动到ATWU热交换器(例如经由冷却剂管线85和冷却剂管线88),并且可经由公共冷却剂管线(例如24)返回(例如经由冷却剂管线88a和冷却剂管线85a)到泵和发动机。类似地,冷却剂可流动到油冷却器(例如经由冷却剂管线85),并且可经由被配置处于第六位置的第二恒温阀返回(例如经由冷却剂管线85)到泵和发动机。再者,冷却剂可流动到脱气瓶(例如37)(例如经由冷却剂管线82和冷却剂管线89),并且可经由被配置处于第六位置的第二恒温阀返回(例如经由冷却剂管线89a)到泵和发动机。
因此,在235处,通过车辆系统的冷却剂流可总结为能够从发动机流动到至少EGR冷却器(例如31)、涡轮中心壳体(例如32)和尿素喷射器(例如33)中的一个或多个,并且还可以流动到加热器芯(例如90)、变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶。还可使冷却剂能够从发动机流动到旁通管线(例如83)。然而,如上所述,由于第一恒温阀定位处于第一位置,可阻止冷却剂流动到散热器。
进行到240,可确定ECT是否大于第三阈值。例如,第三阈值可为可期望冷却剂流到达散热器的阈值温度。如果在240处,发动机冷却剂没有达到第三阈值,则方法200可返回到235,并且可包括将第一恒温阀维持在第一位置,以及将第二恒温阀维持在第六位置。更具体地,如上所述,由于ECT低于第三阈值,诸如蜡元件的温度感测元件(例如41)可感测ECT,并且在ECT低于第三阈值的情况下,第一恒温阀可不能实现从第一位置转变到第二位置。如上所述,在ECT低于第三阈值的情况下,第一恒温阀因此可维持在第一位置,而不需要来自车辆控制器的外部输入。
可替代地,如果在240处指示ECT大于第三阈值,则方法200可进行到245。在245处,方法200可包括将第二恒温阀维持在第六位置,并且还可包括将第一恒温阀配置处于第二位置。更具体地,由于ECT已经达到第三阈值,所以流动到第一恒温器的冷却剂可由与第一恒温器相关联的温度感测元件感测,并且因此可促使第一恒温阀从第一位置转变到第二位置。此外,由于可仅基于由温度感测元件感测的ECT的温度而促使第一恒温阀从第一位置转变到第二位置,所以可在没有来自车辆控制器的外部输入的情况下发生将第二恒温阀配置处于第二位置。
因此,在245处,可以理解,整个体积的冷却剂可流动通过车辆冷却剂系统。更具体地,通过将第一恒温阀配置处于第二位置,冷却剂可实现从发动机流动到至少EGR冷却器(例如31)、涡轮中心壳体(例如32)和尿素喷射器(例如33)中的一个或多个,并且还能够使冷却剂在返回到泵和发动机(例如经由冷却剂管线84a)之前通过第一恒温阀(例如经由冷却剂管线82和冷却剂管线84)流动到散热器(例如80)。在返回到泵和发动机之前,另外地可使冷却剂流能够流动通过旁通管线(例如83)。因此,可以理解,响应于第一恒温器被配置处于第二位置,冷却剂流可在散热器和旁通管线之间混合。此外,如上所述,在将第二恒温阀配置处于第六位置的情况下,可实现来自加热器芯、变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶中的每个的冷却剂回流。因此,响应于第一恒温阀处于第二位置并且第二恒温阀被配置处于第六位置,整个体积的冷却剂可被理解为流动通过冷却剂系统。
进行到步骤250,可确定ECT是否高于第四阈值。在一些示例中,第四阈值可包括阈值ECT,其中可期望冷却剂的额外的冷却。如上所述,第一恒温阀的温度感测元件(例如蜡元件)可感测冷却剂温度。因此,如果循环通过第一恒温器的冷却剂的温度不高于第四阈值,则方法200可返回到245,并且可包括将第一恒温器维持在第二位置,并且将第二恒温器维持在第六位置。然而,如果循环通过第一恒温器的冷却剂的温度高于第四阈值,则方法200可进行到255。
在255处,方法200可包括将第一恒温阀配置处于第三位置,以及将第二恒温阀维持在第六位置。更具体地,由于由第一恒温器温度感测元件感测的ECT高于第四阈值,所以第一恒温阀可从第二位置转变到第三位置。此外,第一恒温阀可从第二位置转变到第三位置,而不需要来自车辆控制器的外部输入。类似地,第二恒温阀可维持在第六位置,而不需要来自车辆控制器的外部输入。
在将第一恒温阀配置处于第三位置的情况下,可阻止冷却剂流从发动机流动通过第一恒温阀以及通过旁通管线(例如83)。然而,除了阻止冷却剂流流动通过旁通管线之外,车辆冷却系统中的其余体积的冷却剂可被理解为正在循环。通过阻止冷却剂流动通过旁通管线,可增加通向散热器的一定体积的流,使得可增加发动机冷却剂的冷却。
进行到260,方法200可包括在发动机被启用的驱动周期的持续时间内,根据ECT、发动机转速、发动机负荷、TOT等,继续控制整个车辆系统中的冷却剂流。例如,如果ECT下降到低于第四阈值但保持高于第三阈值,则第一恒温阀可转变到第二位置,并且第二恒温阀可维持在第六位置。此示例是说明性的,并不意味着限制。例如,可存在ECT下降到低于第三阈值但保持高于第二阈值等的条件。
上面描述的方法200示出用于经由具有温度感测元件(例如蜡元件)的两个恒温器在发动机起动事件期间控制车辆冷却系统中的冷却剂流的示例方法。如上所述,可在不需要经由车辆控制器的外部输入或调整的情况下实现该方法的大部分。然而,如图所示,可存在其中可期望控制阀打开的情况。此类情况可包括其中TOT大于ECT预定量的条件,其中主动促使第二恒温阀从一个位置转变到另一个位置可阻止车辆部件例如过热。为了清楚起见,此类示例在上面参考方法200被示出为响应于ECT低于第二阈值。然而,此示例并不意味着限制。相反,可以理解,在不脱离本公开的范围的情况下,车辆控制器可命令电加热器促使第二恒温阀在230处所示的步骤之前的步骤处从一个位置转变到另一个位置。例如,在一些车辆工况下,电加热器可用于促使从第四位置到第五位置的转变。此类条件可包括例如TOT大于ECT,并且还可基于例如发动机转速和负荷。虽然没有明确说明,但是除了TOT是否大于ECT预定量之外,第二恒温阀可类似地基于发动机转速和负荷被促使从第五位置转变到第六位置。例如,如上所述,数据集或映射可存储在控制器处,这可决定何时以及如何将热添加到电加热的第二恒温器以确保最佳性能。因此,虽然方法200描述了响应于ECT小于第二阈值,并且还响应于TOT>ECT来电加热第二恒温器,但是可以理解,此示例并不意味着限制。相反,可基于发动机负荷、转速、TOT等,将热供应到恒温器以确保在驱动周期期间(例如在方法200期间)的任何时刻的最佳性能。
如所讨论的,方法200示出其中可经由战略性地定位在车辆冷却剂系统中的两个恒温阀来调整通过车辆冷却剂系统的冷却剂流的示例。因此,可在发动机起动事件时隔离冷却剂流,使得可快速实现发动机冷却剂的变暖,而无需使冷却剂停滞在发动机处,这可因此防止与发动机部件的不均匀加热相关联的耐久性问题等。此外,第二恒温器可任选地被电加热,从而提供主动控制第二恒温阀可被配置在的位置。因此,根据相对于变速器油温度的发动机冷却剂温度,并且还根据发动机转速和负荷,可促使电加热的第二恒温阀来改变阀位置,使得可在驱动周期期间实现最佳的发动机性能。
在另一个示例中,替代两个恒温器的是,一个恒温器(这里称为第三恒温器,以将第三恒温器与上述第一恒温器和第二恒温器区分开)和一个可致动阀(例如电磁阀),其中可致动阀不与第三恒温器相关联(例如,可致动阀与第三恒温器分开),可使得能够在与上面参考图1所述的车辆冷却剂系统和图2所示的方法类似的车辆冷却剂系统中调整冷却剂流。此系统在图3中示出,并且图4中示出用于控制图3所示的系统的方法。
现在转到图3,示出包括车辆冷却系统301的车辆系统300。可以理解,车辆冷却系统301中示出的许多部件可包括与图1所示的车辆冷却系统101中所示的部件相同的部件。因此,为了简洁起见,在图1和图3之间共同的部件由相同的数字标识表示,并且因此本文将不再重复对具有相同标号的所有部件的深入描述。
简而言之,如上所述,车辆冷却系统101和车辆系统301之间的主要区别在于与车辆冷却系统101相比,车辆冷却系统301中仅包括一个恒温器,并且在车辆冷却系统301中包括可致动电磁阀310。这里,可致动电磁阀310可另外被称为冷却剂回流阀(CRV)310。如上所述,车辆冷却系统301可包括第三恒温器305。可以理解,第三恒温器305可基本上类似于图1所示的第一恒温器38。例如,第三恒温器305可包括温度感测元件307,例如蜡元件。另外,第三恒温器305可包括第三恒温阀306。基于由温度感测元件307感测的冷却剂的温度,第三恒温阀306可处于以下更详细描述的三个位置中的一个位置。然而,与图1中的第一恒温器38相似,第三恒温器可定位在冷却剂管线81b、83b、84d和24e之间的接合部处,而不是定位在冷却剂管线82、83和84之间的接合部处。更具体地,第三恒温器可定位在从加热器芯90(例如经由冷却剂管线81b)、从散热器80(例如经由冷却剂管线84d)、从变速器油冷却器125(例如经由冷却剂管线87b、24d和24e)、从ATWU热交换器34(例如经由冷却剂管线88a、85b、24d和24e)、从油冷却器35(例如经由冷却剂管线85b、24d和24e)以及从脱气瓶37(例如经由冷却剂管线89b、24d和24e)返回的冷却剂管线相交的接合部处。
CRV 310可定位在冷却剂管线24d和冷却剂管线24e之间,在接合点311和第三恒温器305之间。接合点311可包括从变速器油冷却器125、ATWU热交换器34、油冷却器35和脱气瓶37返回的冷却剂管线相交(例如冷却剂管线87b、89b和85b相交)的接合点。CRV 310可包括可致动阀,该可致动阀可响应于从车辆控制器12接收的电信号被打开和关闭,其中用于致动CRV 310的电力可经由诸如电池74的车载能源来提供。
泵86可定位在第三恒温器305和发动机10之间的导管中。因此返回到发动机的冷却剂可通过第三恒温阀306、通过冷却剂管线24f流动到泵86。泵86然后可将冷却剂通过冷却剂管线24g泵送到发动机10。
这里将讨论冷却剂系统操作的简要说明,并且将参考图4讨论更详细的方法。如所讨论的,第三恒温阀306可被配置在三个位置中的一个位置。这里,第三恒温阀的位置可包括第七位置、第八位置和第九位置。当配置在第七位置时,可使冷却剂能够从旁通管线83b(例如经由冷却剂管线83b和冷却剂管线24f)以及从加热器芯90(例如经由冷却剂管线81b和冷却剂管线24f)返回到泵86。然而,可阻止冷却剂从散热器80返回到泵86。来自其他冷却剂系统部件(诸如变速器油冷却器125、ATWU热交换器34、油冷却器35和脱气瓶37)的回流可由CRV 310调整。在CRV 310处于第一位置(例如关闭配置)的条件下,可阻止冷却剂从此类部件回流到泵86。可替代地,响应于CRV 310被配置处于第二位置(例如打开配置),可使冷却剂能够从此类部件回流。可以理解,响应于CRV 310被配置处于第二位置,冷却剂流可从变速器油冷却器125、ATWU热交换器34、油冷却器35和脱气瓶37中的一个或多个返回,而不管第三恒温阀处于什么位置。
在第三恒温阀306被配置处于第八位置的情况下,可使冷却剂能够从旁通管线83b(例如经由冷却剂管线83b和冷却剂管线24f)、从加热器芯90(例如经由冷却剂管线81b和冷却剂管线24f)以及从散热器80(例如经由冷却剂管线84d和冷却剂管线24f)返回到泵86。最后,在第三恒温阀306被配置处于第九位置的情况下,可使冷却剂能够从加热器芯90以及从散热器80返回到泵86,然而,可阻止冷却剂流从旁通管线83b返回。换句话说,在第三恒温阀306被配置处于第九位置的情况下,第三恒温阀306可阻止冷却剂流循环通过旁通管线83b,使得可通过阻止冷却剂被引导通过旁通管线83b而实现额外的冷却。
现在转到图4,示出用于在发动机起动事件期间快速冷却剂暖机的示例方法400的高级流程图。更具体地,第三恒温器(例如305)和可致动电磁阀(例如CRV 310)可定位在发动机冷却剂系统中,使得发动机冷却剂和其他动力系流体可通过冷却回路隔离而不是通过发动机冷却剂停滞来快速变暖。作为示例,第三恒温器可包括常规恒温器(例如蜡元件恒温器),并且可基本上类似于上面在图1所示的第一恒温器(例如38)。然而,尽管图1所示的第一恒温器可定位在发动机的热侧上,但第三恒温器可定位在发动机的冷侧上,如图3所示。类似地,可致动电磁阀(这里被称为冷却剂回流阀(CRV))可定位在发动机的冷侧上。在CRV打开的车辆工况下,第三恒温器可接收流动通过CRV的冷却剂。可替代地,在CRV关闭的车辆工况下,可阻止第三恒温器接收通过CRV的冷却剂流。如将在下面详细讨论的,通过控制CRV打开或关闭可调整遍布车辆冷却系统中的冷却剂流,并且遍布车辆冷却系统中的冷却剂流还可取决于第三恒温阀是否被配置处于三个位置中的一个位置。因此,例如,可实现发动机冷却剂的快速暖机而没有发动机处的冷却剂停滞。
将参考本文描述的并且在图3中示出的系统来描述方法400,但是应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可将类似的方法应用于其他系统。方法400的部分可由控制器(诸如图3中的控制器12)执行,并且可作为非暂时性存储器中的可执行指令存储在控制器处。用于执行方法400和本文包括的其余方法的指令可至少部分地由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图3描述的传感器)接收的信号来执行。根据下面描述的方法,控制器可采用冷却剂系统致动器,诸如CRV(例如310)等。
方法400从405处开始,并且可包括评估工况。工况可被估计、测量和/或推断,并且可包括一个或多个车辆条件,诸如车辆速度、车辆位置等;各种发动机条件,诸如发动机状态、发动机负荷、发动机转速、A/F比等;各种燃料系统条件,诸如燃料液位、燃料类型、燃料温度等;各种蒸发排放系统条件,诸如燃料蒸汽滤罐负荷、燃料箱压力等;以及各种环境条件,诸如环境温度、湿度、气压等。
进行到410,方法400可包括指示经由发动机冷却剂温度传感器(例如26)监测的发动机冷却剂温度(ECT)是否低于第六阈值。低于第六阈值的ECT可包括在车辆的冷起动时的冷却剂的温度,例如,其中车辆的冷起动可包括在自发动机上次关闭以来经过阈值持续时间之后的发动机起动;低于排气催化剂的起燃温度的ECT等。如果在410处指示ECT不低于第六阈值,则ECT可高于第六阈值但低于第七阈值,或高于第七阈值但低于第八阈值,或高于第八阈值等。因此,可以理解,如果ECT不低于第六阈值,则发动机可已经操作达一段持续时间,其中发动机冷却剂可变暖至高于第六阈值的温度。另一个示例可包括车辆热起动,其中一个或多个排气催化剂的温度高于起燃温度,其中自上次发动机起动以来的时间低于预选时间等。因此,如果在410处指示ECT不低于第六阈值,则方法400可包括确定ECT是高于第六阈值,还是高于第七阈值或第八阈值,其中每个将在下面更详细地描述。因此,在方法400中示出虚线,其从步骤410进行到步骤420、430或440中的任一个。关于每个步骤的细节以及用于根据ECT调整冷却剂流的控制机构将在下面详细描述。
如果在410处指示ECT低于第六阈值,则方法400可进行到415。在415处,方法400可包括第三恒温阀(例如306)被配置处于第七位置和CRV(例如310)处于第一位置(例如关闭构造)。更具体地,由于ECT低于第六阈值,所以第三恒温阀可被配置处于第七位置,而不需要来自车辆控制器的输入。例如,与第三恒温器相关联的蜡元件(或其他温度感测设备)可由于ECT低于第六阈值而基本上处于凝固形式,并且因此,第三恒温阀可被配置处于第七位置。在第三恒温阀被配置处于第七位置的情况下,可使冷却剂能够从旁通管线(例如经由冷却剂管线83b、24f和24g)返回到泵(例如86)和发动机(例如10)。此外,可使冷却剂能够从源自加热器芯(例如90)的冷却剂管线(例如81b)返回到泵和发动机。然而,因为第三恒温器可由于ECT低于第六阈值而被配置处于第七位置,所以可阻止来自散热器(例如80)的回流。
此外,在CRV 310被配置处于关闭位置(例如第一位置)的情况下,可阻止冷却剂从车辆冷却系统部件返回到泵和发动机,该车辆冷却系统部件包括但不限于变速器油冷却器(例如125)、ATWU热交换器(例如34)、油冷却器(例如35)和脱气瓶(例如37)。
因此,在415处,遍布车辆冷却系统中的冷却剂流可总结如下。可使冷却剂在返回到泵和发动机之前能够从发动机循环到至少EGR冷却器(例如31)、涡轮中心壳体(例如32)和尿素喷射器(例如33)中的一个或多个,其中车辆系统包括此类部件;循环到加热器芯;并且循环通过旁通管线。通过阻止来自散热器(以及诸如变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶的部件)的回流,在ECT低于第六阈值的条件下,冷却剂可快速变暖。此外,通过使冷却剂能够流动,而不是将冷却剂流停滞在发动机处,可避免与由发动机(和其他冷却系统部件)的不均匀加热引起的耐久性相关联的问题。
在一个示例中,CRV可包括常开电磁阀,其可以致动关闭以隔离冷却剂,并且改善冷却剂暖机。因此,在步骤415处,可以理解,车辆控制器(例如12)可将信号发送到CRV,从而致动CRV以采用关闭构造(例如第一位置)。
进行到步骤420,方法400可包括指示ECT是否高于第六阈值。例如,高于第六阈值(但低于第七阈值)的ECT可包括期望来自变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶中的一个或多个的回流的ECT。
如果在420处指示ECT不大于第六阈值,则方法400可进行到步骤421,并且可包括指示由变速器油温度传感器(例如27)监测的变速器油温度(TOT)是否高于ECT预定量。例如,车辆控制器可接收来自TOT传感器和ECT传感器(例如26)的输入,并且响应于TOT大于ECT预定量的指示,然后CRV可被命令打开(例如到CRV的电信号可被切断,从而导致CRV打开)。因此,在421处,如果未指示TOT大于ECT预定量,则方法400可返回到415,并且可包括将第三恒温阀维持在第七位置,并且将CRV维持在第一位置。可替代地,如果在421处指示TOT大于ECT预定量,则方法400可进行到422,并且可包括将CRV命令到第二位置(例如打开位置)。在一些示例中,CRV可另外地根据发动机转速、负荷、TOT等来调整。例如,数据集或映射可存储在控制器处,这可指示CRV何时可从第一位置(关闭)转变到第二位置(打开),或反之亦然。因此,对CRV的控制在本文中可被称为映射控制。
返回到步骤420,如果指示ECT大于第六阈值,则方法400可进行到425,并且可包括将第三恒温阀维持在第七位置,并且可包括打开CRV。换句话说,在425处,方法400可包括将CRV配置处于第二位置。如上所述,由于CRV可包括常开阀,所以将CRV配置处于第二位置可包括经由控制器停用发送到CRV的电信号。在没有来自控制器的外部输入的情况下,CRV可从关闭位置(例如第一位置)转变到打开位置(例如第二位置),并且可响应于没有控制器输入而维持在打开位置。
因此,在步骤425处,可使冷却剂能够从变速器油冷却器(经由冷却剂管线87b、24d、24e、24f和24g)、ATWU热交换器(经由冷却剂管线88a、85b、24d、24e、24f和24g)、油传感器(例如经由冷却剂管线85b、24d、24e、24f和24g)和脱气瓶(例如经由冷却剂管线89b、24d、24e、24f和24g)中的一个或多个返回到泵和发动机。因此,通过在ECT高于第六阈值但低于第七阈值时打开CRV,可使冷却剂在返回到泵和发动机之前能够从发动机通过至少EGR冷却器(例如31)、涡轮中心壳体(例如32)以及尿素喷射器(例如33)中的一个或多个流动到加热器芯、变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器、脱气瓶和旁通管线(例如83b)。因此,除了流动到散热器之外,可使冷却剂流流动通过整个车辆冷却系统,这是第三恒温阀定位在第七位置的结果。
进行到430,方法400可包括确定ECT是否大于第七阈值。第七阈值可包括其中期望通向散热器的冷却剂流的阈值,用于冷却剂的额外冷却。如果在430处,ECT不高于第七阈值,则方法400可返回到425,并且可包括将第三恒温阀维持在第七位置,并且还可包括将CRV维持在第二位置。然而,如果在430处指示ECT高于第七阈值,则方法400可进行到435。
在435处,方法400可包括将第三恒温阀配置处于第八位置,并且将CRV维持在第二位置。更具体地,第三恒温器温度感测元件(例如307)可暴露于循环的发动机冷却剂,并且由于ECT升高到高于第八阈值,第三恒温阀可从第七位置转变到第八位置。作为示例,转变到高于第八阈值的ECT可包括温度感测元件的相位变化,从而导致第三恒温阀从第七位置转变到第八位置。
在将第三恒温阀配置在第八位置的情况下,可使冷却剂能够从散热器(例如经由冷却剂管线84d、24f和24g)返回到泵和发动机。因此,在步骤435处,可以理解,车辆冷却系统中的整个体积的冷却剂可正在流动。更具体地,通过将第三恒温器配置处于第八位置,并且将CRV配置处于第二位置,可使冷却剂能够从发动机流动到至少EGR冷却器(例如31)、涡轮中心壳体(例如32)和尿素喷射器(例如33)中的一个或多个,流动通过旁通管线(例如83b),流动到散热器、加热器芯、变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶。换句话说,如步骤435处所述配置,不可阻止冷却剂在车辆冷却系统的任何部分中流动。
进行到步骤440,方法400可包括确定ECT是否大于第八阈值。在一些示例中,第八阈值可包括阈值ECT,其中可期望冷却剂的额外冷却。如上所述,第三恒温器的温度感测元件可感测冷却剂温度,并且因此,如果ECT升高到高于第八阈值,则第三恒温阀可从第八位置转变到第九位置,如将在下面进一步讨论的。然而,如果在440处,指示ECT低于第八阈值,则方法400可返回到435,并且可包括将第三恒温阀维持在第八位置,并且还可包括将CRV维持在第二位置(例如打开配置)。
如果在440处指示ECT高于第八阈值,则方法400可进行到445。在445处,方法400可包括将第三恒温器配置处于第九位置,并且还可包括将CRV维持在第二位置。如上所述,由于第三恒温器可被配置为感测ECT,所以从第八位置到第九位置的转变可发生在没有来自车辆控制器的外部输入的情况下。此外,将CRV维持在第二位置可发生在没有来自车辆控制器的外部输入的情况下。通过将第三恒温阀从第八位置转变到第九位置,可阻止冷却剂从旁通管线(例如83b)返回,并且因此可将更多的冷却剂流引导到散热器。因此,第八阈值可包括其中可期望冷却剂的额外冷却的ECT。
因此,可以理解,在步骤445处,可阻止冷却剂流流动通过旁通管线。然而,除了阻止冷却剂流流动通过旁通管线之外,车辆冷却系统中的其余体积的冷却剂可被理解为正在循环。通过阻止冷却剂流通过旁通管线,可增加通向散热器的一定体积的流,使得可增加发动机冷却剂的冷却。
进行到450,方法400可以包括根据ECT、发动机转速、发动机负荷、TOT等继续控制遍布车辆系统中的冷却剂流达发动机被启用的驱动周期的持续时间。例如,如果ECT下降到低于第八阈值但保持高于第七阈值,则第三恒温阀可转变到第八位置,并且CRV可维持在第二位置。此示例是说明性的,并不意味着限制。例如,可存在ECT下降到低于第七阈值但保持高于第六阈值等的条件。
现在转到图5,示出用于根据图2所示并且应用于本文所述并参考图1描述的系统的方法来调整车辆冷却系统中的冷却剂流的示例时间线500。时间线500包括曲线505,其指示车辆发动机是正在操作(打开)还是未操作(关闭)。时间线500还包括曲线510,其指示随时间推移的发动机冷却剂温度(ECT)。线511表示第一阈值(T_1),线512表示第二阈值(T_2),线513表示第三阈值(T_3),并且线514表示第四阈值(T_4)。可以理解,第一阈值至第四阈值可表示上面关于图2所示的方法200讨论的第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值。时间线500还包括曲线515,其指示随时间推移的第一恒温阀(例如42)的位置。例如,第一恒温阀(Tstat_1)可处于第一位置(Pos1)、第二位置(Pos2)或第三位置(Pos3)。时间线500还包括曲线520,其指示随时间推移的第二恒温阀(例如63)的位置。例如,第二恒温阀(Tstat_2)可处于第四位置(Pos4)、第五位置(Pos5)或第六位置(Pos6)。时间线500还包括曲线525,其指示随着时间的推移使流能够通过旁通管线(例如83)(是)还是不能够通过旁通管线(否),以及曲线530,其指示随着时间的推移使流能够通过加热器芯(例如90)(是)还是不能够通过加热器芯(否)。更具体地,“能够”通过旁通管线和通过加热器芯的流可指能够在循环通过旁通管线和/或加热器芯之后返回到泵(例如86)和发动机(例如10)的冷却剂流,如上所述并且将在下面进一步讨论。时间线500还包括曲线535,其指示随着时间的推移冷却剂流是否能够到包括变速器油冷却器(例如125)、ATWU热交换器(例如34)、油冷却器(例如35)和脱气瓶(例如37)的车辆冷却系统部件。类似于上面讨论的冷却剂流,“能够”流动到变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶的冷却剂流可指在循环通过此类冷却系统部件之后能够返回到泵和发动机的冷却剂。为了简洁起见,在示例时间线500中,通过此类部件的流被称为辅助流。时间线500还包括曲线540,其指示随着时间的推移流是否能够到散热器(例如80)(例如能够返回到泵和发动机)。时间线545还包括曲线545,其指示随着时间的推移变速器油温度(TOT)是否(例如是或否)大于ECT预定量。时间线550还包括曲线550,其指示随着时间的推移,与第二恒温器(例如61)相关联的加热元件(例如25)是被启用(打开)还是不被启用(关闭)。
在时间t0,发动机关闭,这由曲线505指示。指示ECT低于第一阈值,这由曲线510指示。在发动机关闭并且ECT低于第一阈值的情况下,第一恒温阀处于第一位置,这由曲线515指示,并且第二恒温阀处于第四位置,这由曲线520指示。当发动机关闭时,可以理解,泵(例如86)也是关闭的。因此不分别指示(否)随着时间的推移的旁通流、加热器芯流、辅助流和散热器流,如曲线525、530、535和540所示。此外,不指示TOT大于ECT,这由曲线545所示,并且第二恒温器加热元件关闭,这由曲线550所示。
在时间t1,发动机打开并且开始燃烧燃料。在发动机被启用的情况下,可以理解,泵可被启用以使冷却剂循环,因为泵可经由FEAD(例如36)耦接到发动机,并且因此可与发动机转速成比例地旋转。在第一恒温器处于第一位置并且第二恒温器处于第四位置的情况下,冷却剂可流动通过旁通管线(例如83),但可阻止冷却剂流动通过加热器芯、变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器、脱气瓶和散热器。此外,尽管没有明确说明,但是可以理解,冷却剂可另外流动通过排气再循环(EGR)冷却器(例如31)、涡轮中心壳体(例如32)和尿素喷射器(例如33)。由于发动机在时间t1刚刚打开,所以不指示TOT大于ECT。因此,第二恒温器加热元件关闭。通过将冷却剂流隔离到旁通管线,发动机冷却剂可快速变暖,而无需使冷却剂停滞在发动机处。因此,在时间t1和t2之间,发动机冷却剂温度开始升高。
在时间t2,指示ECT越过由线511表示的第一阈值。随着ECT越过第一阈值,与第二恒温器(例如61)相关联的第二温度感测元件(例如62)可经历例如相位变化,该相位变化可导致第二恒温阀从第四位置转变到第五位置。然而,当ECT低于第三阈值时,第一恒温阀(例如42)可保持在第一位置。在第二恒温阀处于第五位置,并且第一恒温阀处于第一位置的情况下,来自发动机的冷却剂流可在返回到泵和发动机之前流动通过旁通管线和加热器芯两者。
在时间t2和t3之间,发动机冷却剂继续变暖,因此指示ECT升高。在时间t3,指示TOT大于ECT预定量。作为示例,可经由TOT传感器(例如27)监测TOT,并且可经由ECT传感器(例如26)监测ECT。当指示TOT高于ECT预定阈值时,第二恒温器加热元件(例如25)被启用,这由曲线550指示。因此,在时间t3和t4之间,与第二恒温器相关联的加热元件可导致温度升高,其可导致第二温度感测元件的相位转变。此相位转变可导致第二恒温阀从第五位置转变到第六位置。因此,在第二加热元件在时间t3被启用的情况下,在时间t4,指示第二恒温阀从第五位置转变到第六位置。
尽管在示例时间线500中,响应于TOT大于ECT预定量的指示来启用第二恒温器加热元件,但其他可能性也可被理解为在本公开的范围内。作为一个示例,第二恒温器加热元件可在TOT大于ECT预定量之前被启用。在此示例中,第二恒温器加热元件可在TOT大于ECT预定量之前被启用,使得第二恒温阀可在与TOT升高到高于ECT预定量的基本相同的时间从第五位置转变到第六位置。例如,响应于TOT低于ECT预定量,第二恒温器加热元件可被启用。在一些示例中,可调整或控制由第二恒温器加热元件产生的热量。例如,根据TOT和ECT,可增加或减少来自第二恒温器加热元件的热输出,使得第二恒温阀在与指示TOT高于ECT预定量的基本相同的时间打开。在一些示例中,对第二恒温器加热元件的控制还可根据存储在控制器(例如12)处的数据集或映射来调整,使得可将热添加到电加热的第二恒温器以确保最佳发动机性能(例如,使得第二恒温阀在与TOT大于ECT预定量基本相同的时间从第五位置转变到第六位置)。
在时间t4,第二恒温阀从第五位置到第六位置的转变导致冷却剂能够在返回到泵和发动机之前流动通过辅助部件,其中辅助部件可指变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶。此外,在第二恒温阀被配置处于第六位置的情况下,可维持通过加热器冷却器的冷却剂流。再者,因为在时间t4,ECT低于第三阈值,所以可将第一恒温阀维持在第一位置。因此,可使冷却剂在返回到泵和发动机之前能够流动通过旁通管线,但是可阻止冷却剂流动通过散热器。因此,在时间t4,可以理解,冷却剂在返回到泵和发动机之前可流动通过加热器芯、变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器、脱气瓶和旁通管线,但是其中可阻止冷却剂流通过散热器。
在时间t4和t5之间,TOT保持高于ECT,并且ECT保持低于第二阈值(例如T_2)。因此,维持第二恒温器加热元件被启用(例如打开),使得将第二恒温阀维持在第六位置。为了阻止第二恒温器和第二恒温器加热元件的过热,可将第二恒温器加热元件的温度调整或控制到将第二恒温器阀维持在第六位置的温度。
在时间t5,指示ECT越过第二阈值。此外,在冷却剂流动到包括变速器油冷却器的辅助部件的情况下,不再指示TOT高于ECT。如上所述,高于第二阈值的ECT可包括这样的ECT,其可导致第二恒温器温度感测元件的相位转变经历可导致第二恒温阀在第五位置和第六位置之间转变的相位转变。然而,因为由于TOT大于ECT预定量,热被主动地添加到第二恒温器,所以第二恒温阀已经在时间t5被配置处于第六位置。因此,在ECT在时间t5高于第二阈值的情况下,可停止对第二恒温器加热元件的启用。换句话说,第二恒温器加热元件可被关闭,因为ECT可将第二恒温阀维持在第六位置。
在时间t5和t6之间,ECT继续变暖。在时间t6,ECT越过第三阈值。在ECT高于第三阈值的情况下,第一恒温阀可从第一位置转变到第二位置。例如,由于ECT越过第二阈值所导致的第一温度感测元件(例如41)的相位变化可导致第一恒温阀从第一位置转变到第二位置。在第一恒温阀处于第二位置的情况下,可使冷却剂能够在返回到泵和发动机之前流动通过旁通管线并通过散热器。此外,在第二恒温阀被配置处于第六位置的情况下,可使冷却剂能够在返回到泵和发动机之前流动通过加热器芯、变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶。因此,可以理解,在时间t6,整个体积的冷却剂可流动通过车辆冷却系统。
在时间t6和t7之间,ECT保持高于第三阈值,但低于第四阈值。因此,车辆系统中的整个体积的冷却剂可在时间t6和t7之间循环。在时间t7,指示ECT越过第四阈值。高于第四阈值的ECT可导致第一温度感测元件的进一步的相位变化,使得第一恒温阀可从第二位置转变到第三位置。在第一恒温阀被配置处于第三位置的情况下,可使冷却剂能够在返回到泵和发动机之前流动通过散热器,但是可阻止冷却剂流动通过旁通管线。因此,可以理解,在ECT高于第四阈值的情况下,可期望额外冷却发动机冷却剂,因此,由于阻止冷却剂流动通过旁通管线,所以可将更大体积的冷却剂引导通过散热器。因此,在时间t7,指示停止通过旁通管线的冷却剂流,这由曲线525所示。在时间t7之后,ECT保持高于第四阈值。因此,冷却剂可从发动机流动到加热器芯、变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器、脱气瓶和散热器,同时阻止冷却剂流动通过旁通管线。
时间线500示出驱动周期的一部分,并且因此可以理解,可在驱动周期的其余部分(例如,在时间t7之后)继续调整冷却剂流。例如,如上关于图2所述,可存在ECT下降到低于第四阈值但保持高于第三阈值,或下降到低于第三阈值但保持高于第二阈值等的情况。因此,在发动机被启用的条件下,可根据图2所示的方法,继续调整冷却剂流达驱动周期的持续时间。
现在转到图6,示出用于根据图4所示并且应用于本文所述并参考图3描述的系统的方法来调整车辆冷却系统中的冷却剂流的示例时间线600。时间线600包括曲线605,其指示车辆发动机是否随着时间的推移打开或关闭。时间线600还包括曲线610,其指示随着时间的推移的发动机冷却剂温度(ECT)。线611表示第六阈值(T_6),线612表示第七阈值(T_7),并且线613表示第八阈值(T_8)。可以理解,第六阈值至第八阈值可表示上面关于图4所示的方法400讨论的第六阈值、第七阈值和第八阈值。时间线600还包括曲线615,其指示与第三恒温器(例如305)相关联的第三恒温阀(例如306)随着时间的推移是处于第一位置、第二位置还是第三位置。时间线600还包括曲线620,其指示冷却剂回流阀(CRV)(例如310)随着时间的推移是处于第一位置(关闭)还是第二位置(打开)。时间线600还包括曲线625,其指示随着时间的推移,是否可使冷却剂在返回到泵(例如86)和发动机(例如10)之前能够流动通过旁通管线(例如83)。时间线600还包括曲线630,其指示随着时间的推移,是否可使冷却剂在返回到泵和发动机之前能够流动通过加热器芯(例如90)。时间线600还包括曲线635,其指示随着时间的推移,是否可使冷却剂在返回到泵和发动机之前能够流动通过辅助部件。如上面关于时间线500所讨论的,辅助部件可指车辆冷却系统部件,包括变速器油冷却器(例如125)、ATWU热交换器(例如34)、油冷却器(例如35)和脱气瓶(例如37)。时间线600还包括曲线640,其指示随着时间的推移,冷却剂在返回到泵和发动机之前是否可流动通过散热器(例如80)。时间线600还包括曲线645,其指示随着时间的推移变速器油温度(TOT)是否大于ECT预定量。
在时间t0,发动机关闭,这由曲线605指示。在发动机处于关闭状态的情况下,指示ECT低于第六阈值,这由曲线610指示。在ECT低于第六阈值的情况下,指示第三恒温阀被配置处于第一位置,这由曲线615指示。此外,在发动机关闭的情况下,CRV可被配置处于第二位置。例如,CRV可包括可被致动关闭的常开电磁阀。因此,在发动机关闭的情况下,CRV可处于第二位置(例如打开),而不需要来自车辆控制器(例如12)的外部输入。此外,在发动机关闭的情况下,冷却剂可不流动到旁通管线(由曲线625指示)、加热器芯(由曲线630指示)、散热器(由曲线640指示)中的任一个,或辅助部件诸如变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶中的任一个(由曲线635指示)。例如,由于发动机关闭,泵(例如86)可关闭,因为泵可经由皮带、链条等被发动机驱动。再者,由于发动机关闭,不指示TOT大于ECT,这由曲线645指示。
在时间t1,车辆发动机被打开并且开始燃烧燃料。在发动机被启用的情况下,可以理解,泵可被启用以使冷却剂循环。当ECT低于第六阈值时,第三恒温阀被配置处于第一位置。例如,与第三恒温阀(例如306)相关联的温度感测元件(例如307)可响应于ECT而经历相位变化。当ECT低于第六阈值时,第三温度感测元件可处于导致第三恒温阀处于第一位置的状态。在第三恒温阀被配置处于第一位置的情况下,可使发动机冷却剂能够从发动机流动到至少排气再循环(EGR)冷却器(例如31)、涡轮中心壳体(例如32)、尿素喷射器(例如33)、旁通管线(例如83b)和加热器芯(例如90)中的一个或多个。然而,可阻止冷却剂流动到散热器(例如80)。此外,在时间t1,当ECT低于第六阈值时,可经由控制器命令CRV采用第二位置。更具体地,控制器可发送信号,致动CRV关闭。在CRV关闭的情况下,可阻止冷却剂从至少变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶中的每个返回到泵和发动机。因此,在时间t1,循环的冷却剂的体积可包括车辆冷却系统中的冷却剂的总体积的一部分。通过阻止冷却剂流动通过变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶,发动机冷却剂可快速变暖。此外,通过使冷却剂能够在车辆冷却系统的隔离部分中循环,冷却剂可快速变暖,而无需使冷却剂流停滞在发动机处。
在时间t1和t2之间,由于发动机正在操作并且冷却剂循环通过发动机并通过车辆冷却系统的隔离部分,因此ECT升高。在时间t2,ECT越过第六阈值。响应于ECT越过第六阈值,CRV可被命令到第二位置(例如打开位置)。在一些示例中,在ECT越过第六阈值之前,可根据TOT是否大于ECT预定量来将CRV命令到第二位置。例如,如上所述,可使用TOT传感器和ECT传感器来确定TOT和ECT之间的关系。如果ECT低于第六阈值,但是指示TOT大于ECT预定量,则可命令CRV打开。在另外的示例中,可根据发动机转速、负荷、TOT等命令CRV打开以确保最佳发动机性能。然而,在示例时间线600中,在ECT越过第六阈值之前,不指示TOT高于ECT预定量,这由曲线645所示。因此,响应于ECT在时间t2越过第六阈值的指示,将CRV命令到第二位置。
通过在时间t2将CRV命令到第二位置,可使冷却剂在返回到泵和发动机之前能够流动通过变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器和脱气瓶。此外,在ECT高于第六阈值但低于第七阈值的情况下,可使冷却剂在返回到泵和发动机之前能够循环通过加热器芯和旁通管线,但是可阻止其流动通过散热器。
在时间t2和t3之间,ECT继续升高。在时间t2和t3之间的时间段期间,冷却剂在返回到泵和发动机之前可继续从发动机循环通过加热器芯、变速器油冷却器、ATWU热交换器、油冷却器、脱气瓶和旁通管线中的每个。此外,可通过将第三恒温阀配置处于第一位置来阻止流通过散热器。
在时间t3,ECT越过第七阈值。响应于ECT越过第七阈值,第三温度感测元件可经历可导致第三恒温阀从第一位置转变到第二位置的相位变化。在第三恒温阀被配置处于第二位置的情况下,可使冷却剂在返回到泵和发动机之前能够另外流动通过散热器。因此,在时间t3,可以理解,整个体积的冷却剂可流动遍布车辆冷却系统,而冷却系统中没有任何部分与冷却剂流隔离。
在时间t3和t4之间,发动机冷却剂温度继续升高,并且在时间t4,指示ECT越过第八阈值。第八阈值可包括其中可期望额外冷却发动机冷却剂的阈值ECT。因此,在时间t4,在ECT越过第八阈值的情况下,与第三恒温器相关联的温度感测元件可经历相位变化,该相位变化可导致第三恒温阀采用第三位置。当被配置处于第三位置时,第三恒温阀可使冷却剂能够从发动机流动到散热器和加热器芯,但是可阻止冷却剂流动通过旁通管线,这由曲线625指示。因此,与冷却剂能够循环通过旁通管线的情况相比,通过阻止冷却剂流动通过旁通管线,发动机冷却剂可更有效地被冷却。
在由于第三恒温器采用第三配置而使得能够额外冷却冷却剂的情况下,ECT在时间t4和t5之间的时间段期间上升并且然后开始下降,并且在时间t5,指示ECT下降到低于第八阈值。响应于ECT下降到低于第八阈值,第三恒温器可从第三位置转变回到第二位置。因此,在第三恒温阀被配置处于第二位置的情况下,再次启用旁通流。因此,在时间t5和t6之间,可以理解,整个体积的发动机冷却剂可再次遍布车辆冷却系统而循环。
时间线600示出驱动周期的一部分,并且因此可以理解,可贯穿驱动周期的其余部分(例如,在时间t6之后)继续调整冷却剂流。例如,如上关于图4所述,可存在ECT下降到低于第八阈值但保持高于第七阈值,或下降到低于第七阈值但保持高于第六阈值等的情况。因此,在发动机被启用的条件下,可根据图4所示的方法继续调整冷却剂流达驱动周期的持续时间。
以这种方式,可在发动机起动事件期间调整冷却剂流,使得冷却剂快速变暖。可响应于发动机冷却剂温度而选择性地控制冷却剂流动通过车辆冷却系统的各个区段,并且可根据发动机转速、负荷、变速器油温度等进一步控制冷却剂。通过选择性地控制在发动机起动事件期间冷却剂可流动的地方,发动机冷却剂可快速变暖,而无需使冷却剂停滞在发动机处。
技术效果是认识到可调整车辆冷却系统流以实现发动机冷却剂的快速变暖,而使用来自车辆控制器的最少输入并且无需使冷却剂流停滞在发动机处,该停滞可导致由于发动机系统部件加热不均匀引起的耐久性问题。在一个示例中,具有诸如蜡元件的温度感测元件的两个常规恒温器可战略性地定位在车辆冷却系统中,以使发动机冷却剂能够经由发动机冷却剂流隔离而不是发动机冷却剂在发动机处的停滞而快速变暖。在此示例中,一个恒温器可包括电加热恒温器,以便于主动控制恒温阀处于哪个位置。在另一个示例中,一个常规恒温器可战略性地定位在车辆冷却系统中,并且冷却剂流可另外地经由电磁致动阀来调整。在此示例中,冷却剂流可快速变暖而无需使冷却剂停滞在发动机处,并且其中对冷却剂流的唯一主动控制包括车辆控制器命令关闭电磁致动阀。因此,本文描述的系统和方法能够在发动机起动事件期间快速变暖发动机冷却剂,而无需使冷却剂停滞在发动机处,并且这可在不使用复杂的电动阀选项的情况下实现。
本文所述并且参考图1和图3描述的系统与本文所述并且参考图2和图4描述的方法一起可实现一种或多种系统和一种或多种方法。在一个示例中,一种方法包括在发动机起动事件期间,经由被动阀和主动可调整阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径;以及响应于发动机起动事件时发动机冷却剂温度低于阈值,将发动机冷却剂的流动路径隔离到冷却系统的一个子部分,以使发动机冷却剂能够快速变暖而无需使发动机冷却剂停滞在发动机处。在该方法的第一示例中,该方法还包括:其中经由被动阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径包括经由定位在发动机的热侧上的第一恒温器的第一恒温阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径,其包括基于由第一恒温器的第一温度感测元件感测的发动机冷却剂温度而将第一恒温阀控制到第一位置、第二位置或第三位置,而不需要来自车辆控制器的输入。该方法的第二示例任选地包括第一示例,并且还包括其中经由主动可调整阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径包括经由定位在发动机的冷侧上的第二恒温器的第二恒温阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径,其包括以下项中的一个或多个:基于由第二恒温器的第二温度感测元件感测的发动机冷却剂温度而将第二恒温阀控制到第四位置、第五位置或第六位置,而不需要来自车辆控制器的输入;以及通过启用与第二恒温器相关联的电加热器从而升高第二恒温器的温度来主动地将第二恒温阀控制到第五位置或第六位置。该方法的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括其中将冷却剂流隔离到冷却系统的子部分包括在第一条件下,在返回到发动机之前,将冷却剂流经由处于第一位置的第一恒温阀和处于第四位置的第二恒温阀隔离到包括旁通管线的冷却系统的子部分;其中阈值是第一阈值,并且还包括响应于包括发动机冷却剂温度高于第一阈值但低于第二阈值的第二条件,在返回到发动机之前,使来自发动机的冷却剂经由处于第一位置的第一恒温阀和处于第五位置的第二恒温阀流动通过旁通管线和加热器芯两者。该方法的第四示例任选地包括第一示例至第三示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括在第三条件下,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器和脱气瓶中的每个,其中第三条件包括发动机冷却剂温度高于第二阈值但低于第三阈值,或响应于变速器油温度高于发动机冷却剂温度预定量并且发动机冷却剂温度低于第二阈值;其中,引导冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器和脱气瓶中的每个包括第一恒温阀处于第一位置并且第二恒温阀处于第六位置;以及其中响应于变速器油温度高于发动机冷却剂温度预定量并且发动机冷却剂温度低于第二阈值,启用与第二恒温器相关联的电加热器以将第二恒温阀配置处于第六位置。该方法的第五示例任选地包括第一示例至第四示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括在第四条件下,响应于发动机冷却剂温度高于第三阈值但低于第四阈值,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、脱气瓶和散热器中的每个;其中引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、脱气瓶和散热器中的每个包括第一恒温阀处于第二位置和第二恒温阀处于第六位置;以及在第五条件下,响应于发动机冷却剂温度高于第四阈值,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、脱气瓶和散热器中的每个;其中引导来自发动机的冷却剂流通过加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、脱气瓶和散热器中的每个包括第一恒温阀处于第三位置和第二恒温阀处于第六位置,并且其中在第五条件下阻止冷却剂流动通过旁通管线。该方法的第六示例任选地包括第一示例至第五示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括其中经由被动阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径包括经由定位在发动机的冷侧上的第三恒温器的第三恒温阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径,其包括基于由第三恒温器的第三温度感测元件感测的发动机冷却剂温度而将第三恒温阀控制到第七位置、第八位置或第九位置,而不需要来自车辆控制器的输入。该方法的第七示例任选地包括第一示例至第六示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括其中经由主动可调整阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径包括经由定位在发动机的冷侧上的可致动电磁阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径,并且其中可致动电磁阀可被配置在打开位置或关闭位置。该方法的第八示例任选地包括第一示例至第七示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括其中将冷却剂流隔离到冷却系统的子部分包括在第六条件下,在返回到发动机之前,将冷却剂流经由处于第七位置的第三恒温阀和处于关闭位置的可致动电磁阀隔离到包括旁通管线和加热器芯的冷却系统的子部分。该方法的第九示例任选地包括第一示例至第八示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括在第七条件下,响应于发动机冷却剂温度高于第六阈值但低于第七阈值,或变速器油温度高于发动机冷却剂温度预定量并且发动机冷却剂温度低于第六阈值,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器和脱气瓶中的每个;其中引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器和脱气瓶中的每个包括第三恒温阀处于第七位置和可致动电磁阀处于打开位置。该方法的第十示例任选地包括第一示例至第九示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括在第八条件下,响应于发动机冷却剂温度高于第七阈值但低于第八阈值,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器、脱气瓶和散热器中的每个;其中引导来自发动机的冷却剂流通过旁通管线、加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器、脱气瓶和散热器中的每个包括第三恒温阀处于第八位置和可致动电磁阀处于打开位置;以及在第九条件下,响应于发动机冷却剂温度高于第八阈值,在返回到发动机之前,引导来自发动机的冷却剂流通过加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器、脱气瓶和散热器中的每个,但是其中阻止冷却剂流通过旁通管线;其中引导来自发动机的冷却剂流通过加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器、脱气瓶和散热器中的每个包括第三恒温阀处于第九位置和可致动电磁阀处于打开位置。
方法的另一个示例包括在第一条件期间,使第一较小体积的冷却剂流动通过车辆冷却剂系统,第一体积的冷却剂经由处于第一位置的定位在发动机的热侧上的第一恒温器的第一恒温阀,和处于第四位置的定位在发动机的冷侧上的第二恒温器的第二恒温阀而被引导通过发动机和旁通管线;在第二条件期间,使第二较大体积的冷却剂流动通过车辆冷却剂系统,第二体积的冷却剂经由处于第一位置的第一恒温阀和处于第五位置的第二恒温阀而被引导通过发动机、旁通管线以及通过加热器芯;并且其中第一条件包括发动机冷却剂温度低于第一阈值,并且其中第二条件包括发动机冷却剂温度高于第一阈值但低于第二阈值。在该方法的第一示例中,该方法还包括其中第一恒温器包括蜡元件恒温器,并且其中第二恒温器包括电加热恒温器。该方法的第二示例任选地包括第一示例,并且还包括在第三条件期间,使在大于第二体积的第三体积的冷却剂流动通过车辆冷却剂系统,第三体积的冷却剂经由处于第一位置的第一恒温阀和处于第六位置的第二恒温阀而被引导通过发动机、旁通管线、加热器芯和辅助环路。该方法的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括其中引导冷却剂通过辅助环路包括使冷却剂流动通过变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器和脱气瓶中的一个或多个。该方法的第四示例任选地包括第一示例至第三示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括其中第三条件包括发动机冷却剂温度高于第二阈值但低于第三阈值。该方法的第五示例任选地包括第一示例至第四示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括经由变速器油温度传感器监测变速器油温度;并且其中第三条件包括变速器油温度大于发动机冷却剂温度预定量,以及发动机冷却剂温度低于第二阈值。该方法的第六示例任选地包括第一示例至第五实施例中的任何一个或多个或每个,并且还包括经由耦接到第二恒温器的电加热器主动地升高第二恒温器的温度;并且其中主动地升高第二恒温器的温度包括主动地升高温度以将第二恒温阀配置处于第六位置。该方法的第七示例任选地包括第一示例至第六示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括在第四条件期间,使大于第三体积的第四体积的冷却剂流动通过车辆冷却剂系统,第四体积的冷却剂经由处于第二位置的第一恒温阀和处于第六位置的第二恒温阀而被引导通过发动机、旁通管线、加热器芯、辅助环路和散热器;其中第四条件包括发动机冷却剂温度高于第三阈值但低于第四阈值;以及其中第四体积的冷却剂包括车辆冷却系统中的整个体积的冷却剂。该方法的第八示例任选地包括第一示例至第七示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括在第五条件期间,使小于第四体积的第五体积的冷却剂流动通过车辆冷却剂系统,第五体积的冷却剂经由处于第三位置的第一恒温阀和处于第六位置的第二恒温阀而被引导通过发动机、加热器芯、辅助环路和散热器,但其中阻止冷却剂流流动通过旁通管线;并且其中第五条件包括发动机冷却剂温度高于第四阈值。
用于车辆的系统的示例包括冷却剂系统,其被配置为将冷却剂循环通过发动机、EGR冷却器、涡轮中心壳体、尿素喷射器、旁通管线、散热器、加热器芯和辅助环路;第一恒温器,其具有第一恒温阀和第一温度感测元件,该第一恒温器定位在发动机的热侧上,并且被配置为从发动机接收冷却剂,并且在第一位置引导冷却剂通过旁通管线,在第二位置引导冷却剂通过旁通管线和散热器,以及在第三位置引导冷却剂通过散热器而不经过旁通管线;第二恒温器,其具有第二恒温阀和第二温度感测元件,该第二恒温器定位在发动机的冷侧上,并且被配置为在第四位置从旁通管线接收冷却剂,在第五位置从旁通管线和加热器芯接收冷却剂,以及在第六位置从旁通管线、加热器芯、散热器和辅助环路接收冷却剂;泵,其被配置为使冷却剂循环,该泵定位在发动机和第二恒温器之间的冷却剂管线中;以及其中冷却剂系统被配置为使得当发动机正在操作时以及当第一恒温器处于第一位置至第三位置中的任一个时,并且当第二恒温器处于第四位置至第六位置中的任一个时,EGR冷却器、涡轮中心壳体和尿素喷射器接收冷却剂流。在第一示例中,该系统还包括其中响应于发动机冷却剂温度低于第一阈值,将第一恒温阀配置处于第一位置并且将第二恒温阀配置处于第四位置;其中响应于发动机冷却剂温度高于第一阈值但低于第二阈值,将第一恒温阀配置处于第一位置并且将第二恒温阀配置处于第五位置;其中响应于发动机冷却剂温度高于第二阈值但低于第三阈值,将第一恒温阀配置处于第一位置并且将第二恒温阀配置处于第六位置;其中响应于发动机冷却剂温度高于第三阈值但低于第四阈值,将第一恒温阀配置处于第二位置并且将第二恒温阀配置处于第六位置;以及其中响应于发动机冷却剂温度高于第四阈值,将第一恒温阀配置处于第三位置并且将第二恒温阀配置处于第六位置。该系统的第二示例任选地包括第一示例,并且还包括电加热器,其被配置为升高第二恒温器的温度;变速器油温度传感器;发动机冷却剂温度传感器;以及控制器,其在非暂时性存储器中存储指令,所述指令当被执行时使控制器:监测变速器油温度和发动机冷却剂温度;以及响应于变速器油温度高于发动机冷却剂温度预定量,并且还响应于发动机冷却剂温度低于第二阈值:启用电加热器以将第二恒温器的温度升高到高于第二阈值的温度,以将第二恒温器配置处于第六位置。该系统的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的任何一个或多个或每个,并且还包括其中辅助环路至少包括变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器和脱气瓶。
注意,本文包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器以及其他发动机硬件来实行。本文所描述的特定程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个,诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等等。因此,所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序执行、并行执行或在某些情况下被省略。同样地,处理的顺序不是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需的,而是为易于说明和描述提供。可以根据所使用的具体策略重复执行所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。另外,所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码,其中所描述的动作通过在包括结合电子控制器的各种发动机硬件部件的系统中执行该指令来实行。
应当理解,因为可以具有许多变化,所以本文公开的配置和程序本质上是示例性的,并且这些具体实施例不应被认为具有限制意义。例如,上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸等发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置,以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别指出被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元素或“第一”元素或其等价物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元素的并入,既不要求也不排除两个或更多个此类元素。所公开的特征、功能、元素和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求被要求保护。此类权利要求,无论是宽于、窄于、等于或不同于原始权利要求的范围,均都被视为包括在本公开的主题内。
Claims (24)
1.一种方法,其包括:
在发动机起动事件期间,经由被动阀和主动可调整阀控制车辆冷却系统中的发动机冷却剂的流动路径;以及
响应于在所述发动机起动事件时发动机冷却剂温度低于阈值,将发动机冷却剂的所述流动路径隔离到所述冷却系统的子部分,以使所述发动机冷却剂能够快速变暖而无需使所述发动机冷却剂停滞在发动机处。
2.根据权利要求1所述的方法,其中经由所述被动阀控制所述车辆冷却系统中的所述发动机冷却剂的所述流动路径包括经由定位在所述发动机的热侧上的第一恒温器的第一恒温阀控制所述车辆冷却系统中的所述发动机冷却剂的所述流动路径,其包括基于由所述第一恒温器的第一温度感测元件感测的发动机冷却剂温度而将所述第一恒温阀控制到第一位置、第二位置或第三位置,没有来自车辆控制器的输入。
3.根据权利要求2所述的方法,其中经由所述主动可调整阀控制所述车辆冷却系统中的所述发动机冷却剂的所述流动路径包括经由定位在所述发动机的冷侧上的第二恒温器的第二恒温阀控制所述车辆冷却系统中的所述发动机冷却剂的所述流动路径,其包括以下项中的一个或多个:
基于由所述第二恒温器的第二温度感测元件感测的发动机冷却剂温度而将所述第二恒温阀控制到第四位置、第五位置或第六位置,没有来自所述车辆控制器的输入;以及
通过启用与所述第二恒温器相关联的电加热器从而升高所述第二恒温器的温度来主动地将所述第二恒温阀控制到所述第五位置或第六位置。
4.根据权利要求3所述的方法,其中将冷却剂流隔离到所述冷却系统的所述子部分包括在返回到所述发动机之前,在第一条件下将所述冷却剂流经由处于所述第一位置的所述第一恒温阀和处于所述第四位置的所述第二恒温阀隔离到包括旁通管线的所述冷却系统的子部分;
其中所述阈值是第一阈值,并且还包括响应于包括发动机冷却剂温度高于所述第一阈值但低于第二阈值的第二条件,在返回到所述发动机之前,使来自所述发动机的冷却剂经由处于所述第一位置的所述第一恒温阀和处于所述第五位置的所述第二恒温阀流动通过所述旁通管线和加热器芯两者。
5.根据权利要求4所述的方法,还包括:
在返回到所述发动机之前,在第三条件下引导来自所述发动机的冷却剂流通过所述旁通管线、所述加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器和脱气瓶中的每个,其中所述第三条件包括发动机冷却剂温度高于所述第二阈值但低于第三阈值,或响应于变速器油温度高于发动机冷却剂温度预定量并且发动机冷却剂温度低于所述第二阈值;
其中引导冷却剂流通过所述旁通管线、所述加热器芯、所述变速器油冷却器、所述自动变速器暖机热交换器和所述脱气瓶中的每个包括第一恒温阀处于所述第一位置和所述第二恒温阀处于所述第六位置;以及
其中响应于所述变速器油温度高于发动机冷却剂温度所述预定量并且发动机冷却剂温度低于所述第二阈值,启用与所述第二恒温器相关联的所述电加热器以将所述第二恒温阀配置处于所述第六位置。
6.根据权利要求5所述的方法,还包括:
响应于发动机冷却剂温度高于所述第三阈值但低于第四阈值,在返回到所述发动机之前,在第四条件下引导来自所述发动机的冷却剂流通过所述旁通管线、所述加热器芯、所述变速器油冷却器、所述自动变速器暖机热交换器、所述脱气瓶和散热器中的每个;
其中引导来自所述发动机的冷却剂流通过所述旁通管线、所述加热器芯、所述变速器油冷却器、所述自动变速器暖机热交换器、所述脱气瓶和所述散热器中的每个包括所述第一恒温阀处于所述第二位置和所述第二恒温阀处于所述第六位置;以及
响应于发动机冷却剂温度高于所述第四阈值,在返回到所述发动机之前,在第五条件下引导来自所述发动机的冷却剂流通过所述加热器芯、所述变速器油冷却器、所述自动变速器暖机热交换器、所述脱气瓶和所述散热器中的每个;
其中引导来自所述发动机的冷却剂流通过所述加热器芯、所述变速器油冷却器、所述自动变速器暖机热交换器、所述脱气瓶和所述散热器中的每个包括所述第一恒温阀处于所述第三位置和所述第二恒温阀处于所述第六位置,并且其中在所述第五条件下阻止冷却剂流动通过所述旁通管线。
7.根据权利要求1所述的方法,其中经由所述被动阀控制所述车辆冷却系统中的所述发动机冷却剂的所述流动路径包括经由定位在所述发动机的冷侧上的第三恒温器的第三恒温阀控制所述车辆冷却系统中的所述发动机冷却剂的所述流动路径,其包括基于由所述第三恒温器的第三温度感测元件感测的发动机冷却剂温度而将所述第三恒温阀控制到第七位置、第八位置或第九位置,没有来自车辆控制器的输入。
8.根据权利要求7所述的方法,其中经由所述主动可调整阀控制所述车辆冷却系统中的所述发动机冷却剂的所述流动路径包括经由定位在所述发动机的所述冷侧上的可致动电磁阀控制所述车辆冷却系统中的所述发动机冷却剂的所述流动路径,并且其中所述可致动电磁阀能够被配置在打开位置或关闭位置。
9.根据权利要求8所述的方法,其中将冷却剂流隔离到所述冷却系统的所述子部分包括在返回到所述发动机之前,在第六条件下将所述冷却剂流经由处于所述第七位置的所述第三恒温阀和处于所述关闭位置的所述可致动电磁阀隔离到包括旁通管线和加热器芯的所述冷却系统的子部分。
10.根据权利要求9所述的方法,还包括:
响应于发动机冷却剂温度高于所述第六阈值但低于第七阈值,或变速器油温度高于发动机冷却剂温度预定量并且发动机冷却剂温度低于所述第六阈值,在返回到所述发动机之前,在第七条件下引导来自所述发动机的冷却剂流通过所述旁通管线、所述加热器芯、变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器和脱气瓶中的每个;
其中引导来自所述发动机的冷却剂流通过所述旁通管线、所述加热器芯、所述变速器油冷却器、所述自动变速器暖机热交换器、所述油冷却器和所述脱气瓶中的每个包括所述第三恒温阀处于所述第七位置和所述可致动电磁阀处于所述打开位置。
11.根据权利要求10所述的方法,还包括:
响应于发动机冷却剂温度高于所述第七阈值但低于第八阈值,在返回到所述发动机之前,在第八条件下引导来自所述发动机的冷却剂流通过所述旁通管线、所述加热器芯、所述变速器油冷却器、所述自动变速器暖机热交换器、所述油冷却器、所述脱气瓶和散热器中的每个;
其中引导来自所述发动机的冷却剂流通过所述旁通管线、所述加热器芯、所述变速器油冷却器、所述自动变速器暖机热交换器、所述油冷却器、所述脱气瓶和所述散热器中的每个包括所述第三恒温阀处于所述第八位置和所述可致动电磁阀处于所述打开位置;以及
响应于发动机冷却剂温度高于所述第八阈值,在返回到所述发动机之前,在第九条件下引导来自所述发动机的冷却剂流通过所述加热器芯、所述变速器油冷却器、所述自动变速器暖机热交换器、所述油冷却器、所述脱气瓶和所述散热器中的每个,但是其中阻止冷却剂流通过所述旁通管线;
其中引导来自所述发动机的冷却剂流通过所述加热器芯、所述变速器油冷却器、所述自动变速器暖机热交换器、所述油冷却器、所述脱气瓶和所述散热器中的每个包括所述第三恒温阀处于所述第九位置和所述可致动电磁阀处于所述打开位置。
12.一种方法,其包括:
在第一条件期间,使第一较小体积的冷却剂流动通过车辆冷却剂系统,所述第一体积的冷却剂经由定位在所述发动机的热侧上的处于第一位置的第一恒温器的第一恒温阀和定位在所述发动机的冷侧上的处于第四位置的第二恒温器的第二恒温阀被引导通过发动机和旁通管线;
在第二条件期间,使第二较大体积的冷却剂流动通过所述车辆冷却剂系统,所述第二体积的冷却剂经由处于所述第一位置的所述第一恒温阀和处于第五位置的所述第二恒温阀被引导通过所述发动机、所述旁通管线以及通过加热器芯;以及
其中所述第一条件包括发动机冷却剂温度低于第一阈值,并且其中所述第二条件包括发动机冷却剂温度高于所述第一阈值但低于第二阈值。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述第一恒温器包括蜡元件恒温器,并且其中所述第二恒温器包括电加热恒温器。
14.根据权利要求12所述的方法,还包括:
在第三条件期间,使大于所述第二体积的第三体积的冷却剂流动通过所述车辆冷却剂系统,所述第三体积的冷却剂经由处于所述第一位置的所述第一恒温阀和处于第六位置的所述第二恒温阀被引导通过所述发动机、所述旁通管线、所述加热器芯和辅助环路。
15.根据权利要求14所述的方法,其中引导冷却剂通过所述辅助环路包括使冷却剂流动通过变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器和脱气瓶中的一个或多个。
16.根据权利要求14所述的方法,其中所述第三条件包括发动机冷却剂温度高于所述第二阈值但低于第三阈值。
17.根据权利要求14所述的方法,还包括:
经由变速器油温度传感器监测变速器油温度;以及
其中所述第三条件包括变速器油温度大于发动机冷却剂温度预定量,以及发动机冷却剂温度低于所述第二阈值。
18.根据权利要求17所述的方法,还包括:
经由耦接到所述第二恒温器的电加热器主动地升高所述第二恒温器的温度;以及
其中主动地升高所述第二恒温器的温度包括主动地升高所述温度以将所述第二恒温阀配置处于所述第六位置。
19.根据权利要求14所述的方法,还包括:
在第四条件期间,使大于所述第三体积的第四体积的冷却剂流动通过所述车辆冷却剂系统,所述第四体积的冷却剂经由处于第二位置的所述第一恒温阀和处于所述第六位置的所述第二恒温阀被引导通过所述发动机、所述旁通管线、所述加热器芯、所述辅助环路和所述散热器;
其中所述第四条件包括发动机冷却剂温度高于所述第三阈值但低于第四阈值;以及
其中所述第四体积的冷却剂包括所述车辆冷却系统中的整个体积的冷却剂。
20.根据权利要求19所述的方法,还包括:
在第五条件期间,使小于所述第四体积的第五体积的冷却剂流动通过所述车辆冷却剂系统,所述第五体积的冷却剂经由处于第三位置的所述第一恒温阀和处于所述第六位置的所述第二恒温阀被引导通过所述发动机、所述加热器芯、所述辅助环路和所述散热器,但其中阻止冷却剂流流动通过所述旁通管线;以及
其中所述第五条件包括发动机冷却剂温度高于所述第四阈值。
21.一种用于车辆的系统,其包括:
冷却剂系统,其被配置为将冷却剂循环通过发动机、EGR冷却器、涡轮中心壳体、尿素喷射器、旁通管线、散热器、加热器芯和辅助环路;
第一恒温器,其具有第一恒温阀和第一温度感测元件,所述第一恒温器定位在所述发动机的热侧上,并且被配置为从所述发动机接收冷却剂,并且在第一位置引导冷却剂通过所述旁通管线,在第二位置引导冷却剂通过所述旁通管线和所述散热器,以及在第三位置引导冷却剂通过所述散热器而不通过所述旁通管线;
第二恒温器,其具有第二恒温阀和第二温度感测元件,所述第二恒温器定位在所述发动机的冷侧上,并且被配置为在第四位置从所述旁通管线接收冷却剂,在第五位置从所述旁通管线和所述加热器芯接收冷却剂,以及在第六位置从所述旁通管线、加热器芯、散热器和辅助环路接收冷却剂;
泵,其被配置为使所述冷却剂循环,所述泵定位在所述发动机和所述第二恒温器之间的冷却剂管线中;以及
其中所述冷却剂系统被配置为使得当所述发动机正在操作时以及当所述第一恒温器处于所述第一位置至第三位置中的任一个时,并且当所述第二恒温器处于所述第四位置至第六位置中的任一个时,所述EGR冷却器、所述涡轮中心壳体和所述尿素喷射器接收冷却剂流。
22.根据权利要求21所述的系统,其中响应于发动机冷却剂温度低于第一阈值,将所述第一恒温阀配置处于所述第一位置,并且将所述第二恒温阀配置处于所述第四位置;
其中响应于发动机冷却剂温度高于所述第一阈值但低于第二阈值,将所述第一恒温阀配置处于所述第一位置,并且将所述第二恒温阀配置处于所述第五位置;
其中响应于发动机冷却剂温度高于所述第二阈值但低于第三阈值,将所述第一恒温阀配置处于所述第一位置,并且将所述第二恒温阀配置处于第六位置;
其中响应于发动机冷却剂温度高于所述第三阈值但低于第四阈值,将所述第一恒温阀配置处于所述第二位置,并且将所述第二恒温阀配置处于所述第六位置;以及
其中响应于发动机冷却剂温度高于所述第四阈值,将所述第一恒温阀配置处于第三位置,并且将所述第二恒温阀配置处于所述第六位置。
23.根据权利要求22所述的系统,还包括:
电加热器,其被配置为升高所述第二恒温器的温度;
变速器油温度传感器;
发动机冷却剂温度传感器;以及
控制器,其在非暂时性存储器中存储指令,所述指令当被执行时使所述控制器:
监测变速器油温度和发动机冷却剂温度;以及
响应于变速器油温度高于发动机冷却剂温度预定量,并且还响应于发动机冷却剂温度低于所述第二阈值:
启用所述电加热器以将所述第二恒温器的所述温度升高到高于所述第二阈值的温度,以将所述第二恒温器配置处于所述第六位置。
24.根据权利要求21所述的系统,其中所述辅助环路至少包括变速器油冷却器、自动变速器暖机热交换器、油冷却器和脱气瓶。
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