CN109268124B - 在车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控制阀 - Google Patents

Abstract

公开了用于在用于内燃机的车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控制阀的技术的示例。在一个示例性实施方式中，方法包括由处理系统检测车辆冷却系统中主旋转阀的模式改变的开始。该方法还包括通过处理装置至少部分地基于模式改变将要完成来关闭流量控制阀。该方法还包括通过处理装置至少部分地基于模式改变将要完成来打开流量控制阀。

Description

在车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控 制阀

引言

本公开总体上涉及内燃机，并且更具体地涉及在用于内燃机的车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控制阀。

例如小汽车、摩托车或任何其他类型的汽车的车辆可以配备有内燃机，从而为车辆提供动力源。来自发动机的动力可以包括机械动力(使车辆能够移动)和电力(使车辆内的电子系统、泵等能够工作)。当内燃机工作时，发动机及其相关部件产生热量，如果不检查的话，它们会损坏发动机及其相关部件。

为了减少发动机内的热量，冷却剂系统使冷却剂流体循环通过发动机内的冷却通道。冷却剂流体从发动机吸收热量，并且当冷却剂流体从发动机泵出并进入散热器时，其通过散热器内的热交换被冷却。相应地，冷却剂流体变冷，然后循环返回通过发动机，以冷却发动机及其相关部件。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种在用于内燃机的车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控制阀的计算机实现方法包括：通过处理系统，为车辆冷却系统中的主旋转阀检测模式改变的开始。该方法还包括通过处理系统至少部分地基于检测到模式改变的开始来关闭流量控制阀。该方法还包括通过处理系统至少部分地基于模式改变即将完成来打开流量控制阀。

在本公开的一些实施例中，模式改变是从冷却模式到加热模式的改变。在本公开的一些实施例中，模式改变是从加热模式到冷却模式的改变。在本公开的一些实施例中，关闭流量控制阀防止冷却剂流体流入主旋转阀的入口。在本公开的一些实施例中，打开流量控制阀使得冷却剂流体能够流入主旋转阀的入口。在本公开的一些实施例中，流量控制阀的入口与发动机缸体的出口和发动机缸盖的出口流体连通。在本公开的一些实施例中，流量控制阀的出口与主旋转阀的入口流体连通。

在另一个示例性实施例中，用于在内燃机的车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控制阀的系统包括：包含计算机可读指令的存储器，以及用于执行计算机可读指令的处理装置，该计算机可读指令用于实施方法。在示例中，方法包括由处理系统检测车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变的开始。该方法还包括通过处理系统至少部分地基于检测到模式改变的开始来关闭流量控制阀。该方法还包括通过处理系统至少部分地基于模式改变即将完成来打开流量控制阀。

在本公开的一些实施例中，模式改变是从冷却模式到加热模式的改变。在本公开的一些实施例中，模式改变是从加热模式到冷却模式的改变。在本公开的一些实施例中，关闭流量控制阀防止冷却剂流体流入主旋转阀的入口。在本公开的一些实施例中，打开流量控制阀使得冷却剂流体能够流入主旋转阀的入口。在本公开的一些实施例中，流量控制阀的入口与发动机缸体的出口和发动机缸盖的出口流体连通。在本公开的一些实施例中，流量控制阀的出口与主旋转阀的入口流体连通。

在又一个示例性实施例中，用于在内燃机的车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控制阀的计算机程序产品包括：具有用其实现的程序指令的计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质本身不是暂时信号，该程序指令可由处理装置执行以使处理装置实施方法。在示例中，方法包括由处理系统检测车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变的开始。该方法还包括通过处理系统至少部分地基于检测到模式改变的开始来关闭流量控制阀。该方法还包括通过处理系统至少部分地基于模式改变即将完成来打开流量控制阀。

在本公开的一些实施例中，模式改变是从冷却模式到加热模式的改变。在本公开的一些实施例中，模式改变是从加热模式到冷却模式的改变。在本公开的一些实施例中，关闭流量控制阀防止冷却剂流体流入主旋转阀的入口。在本公开的一些实施例中，打开流量控制阀使得冷却剂流体能够流入主旋转阀的入口。在本公开的一些实施例中，流量控制阀的入口与发动机缸体的出口和发动机缸盖的出口流体连通，并且流量控制阀的出口与主旋转阀的入口流体连通。

结合附图，根据以下详细描述，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

其他特征、优点和细节仅作为示例在下文的详细描述中出现，详细描述参考附图，其中：

图1示出了根据本公开的实施例的车辆发动机，其包括在内燃机中的主旋转阀的模式改变期间可以被调节的流量控制阀；

图2示出了根据本公开的实施例的用于在内燃机中的第一阀的模式改变期间调节流量控制阀的方法的流程图；

图3A和3B示出了根据本公开的实施例的图1中的第一阀在模式改变期间的阀角度的曲线图；以及

图4示出了根据本公开的实施例的用于实现本文描述的技术的处理系统的框图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不意图限制本公开、其应用或用途。应该理解的是，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。如本文所使用的，术语模块是指可包括执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器的处理电路、组合逻辑电路，和/或提供所描述功能的其他适当的部件。

这里描述的技术方案提供了在用于内燃机的车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控制阀。用于内燃机(“发动机”)的冷却系统切换主旋转阀的模式以满足来自油加热器(例如，发动机油加热器或变速器油加热器)的冷却或加热的请求。

在模式改变的情况下，主旋转阀打开通向散热器的冷却液管路，这导致冷却的冷却液流过冷却系统。结果，冷却的冷却液流入发动机内的水套内，这可能导致发动机的热应力。例如，由于主旋转阀的几何形状，每次发生模式改变时，散热器管路都会完全打开一段时间。该转换导致冷却的冷却液流过冷却系统(取决于发动机转速和冷却系统内其他阀的位置)。为了防止冷却的冷却液(即使在环境温度下)在发动机水套内部流动，可以关闭流量控制阀以减少流过发动机的冷却剂流体的流量。

特别地，本技术提供了在用于内燃机的车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控制阀。为此，检测车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变的开始。然后关闭流量控制阀直到模式改变完成，在该点时流量控制阀是打开的。模式改变可以例如从冷却模式(例如，油冷却模式)改变为加热模式(例如，油加热模式)。

相应地，发动机上的热应力减小，防止发动机及其部件的可能的损坏或失效。通过控制冷却剂流体的温度，可以在尽可能高的温度下操作发动机，而不包括发动机的硬件完整性。这将提高发动机和燃油效率，同时防止发动机故障。

图1示出了根据本公开的实施例的车辆发动机100，其包括在内燃机内的主旋转阀130的模式改变期间可以被调节的流量控制阀160。车辆发动机100至少包括主冷却剂泵(“泵”)104、发动机缸体110、发动机缸盖112、其他发动机部件114(例如涡轮增压器，废气再循环器等)、主旋转阀130、发动机油加热器116、变速器油加热器118、散热器120以及流量控制阀(FCV)160。

主旋转阀130包括具有第一入口141、第二入口142和出口143的第一阀140(或者腔体)。主旋转阀130还包括具有入口151、第一出口152和第二出口153的第二阀150(或者腔体)。根据本发明的实施例，车辆发动机100的各个部件如图1所示连接和布置，部件之间的实线表示部件之间的流体连接，箭头表示流体的流动方向。

冷却剂流体由散热器120冷却，并通过泵104从散热器120中泵出返回到发动机缸体110、发动机缸盖112以及其他部件114(统称为发动机“入口”)。由散热器120冷却的冷却剂流体也可以被直接泵送到主旋转阀130的第一入口141。管理流出散热器120的流动能够将冷的冷却剂与热的冷却剂混合，以便向车辆发动机100提供期望的温度下的冷却剂。

阀控制器102通过打开和关闭第一阀140和第二阀150来控制通过车辆发动机100的冷却剂流体的流动。特别地，阀控制器102可以使第二阀150引导来自发动机缸体110和发动机缸盖112的流动通过第一出口152和第二出口153流入散热器120和/或散热器旁路122。类似地，阀控制器102可以使第一阀140引导来自第一入口141和/或第二入口142的流动通过出口143流至发动机机油加热器116和变速器油加热器118。

第一入口141(也称为“冷入口”)通过泵104接收来自散热器120的冷却的冷却剂流体。在冷却剂流体被泵104泵送通过发动机缸体110/发动机缸盖112和其他部件114后，第二入口142(也称为“热入口”)接收热的冷却剂流体(相对于冷却的冷却剂流体是热的)。热的冷却剂流体在其通过发动机缸体110、发动机缸盖112和/或其他部件时被加热。因此，取决于第一阀140的状态，第一阀140可将冷却的冷却剂流体或热的冷却剂流体提供给发动机机油加热器116和发动机变速器油加热器118。

当第一阀140将冷却的冷却剂流体从第一(冷)入口141传递至出口143时，第一阀140处于冷却模式。相反，当第一阀140将热的冷却剂流体从第二(热)入口142传递到出口143时，第一阀140处于加热模式。因此，当第一阀140处于冷却模式时，发动机油加热器116和变速器油加热器118接收冷却的冷却剂流体。然而，当第一阀140处于加热模式时，发动机油加热器116和变速器油加热器接收热的冷却剂流体。

一旦发生模式改变，由于主旋转阀130正在从一种模式移动到另一种模式(例如，从加热模式变为冷却模式或从冷却模式变为加热模式)，实际的散热器开度的百分比从期望值变化。当主旋转阀130经历模式转换(例如，从冷却模式到加热模式或从加热模式到冷却模式)时，冷的冷却剂流体的流入可以流过发动机缸体110和发动机缸盖112。为了减少发动机缸体110和发动机缸盖112中的冷的冷却剂流体的流入，在发动机缸体110/发动机缸盖112与主旋转阀130的第二阀150之间的流量控制阀(FCV)160可以关闭。特别地，FCV160的入口与发动机缸体110的出口和发动机缸盖112的出口流体连通，并且FCV160的出口与第主旋转阀130的第二阀150的入口151流体连通。由于期望的和实际的散热器开口百分比之间的差值在模式改变期间增加，只要该差值大于可调的百分比，FCV160就处于饱和状态以便减小其开启直到达到可调阈值。

当FCV160关闭时，冷却剂流体流入散热器120的流动停止，从而冷却剂流体不被散热器120冷却。这防止冷却的冷却剂流体循环回到发动机缸体110/发动机缸盖112中。阀控制器102至少部分地基于主旋转阀130的模式改变来控制FCV160以打开和关闭FCV160。根据一些实施例，FCV160部分关闭(例如，关闭25％，关闭50％，关闭80％等)以实现期望的流量(例如，以保持通过车辆发动机100的恒定温度)。

继续参考图1，在本公开的实施例中，阀控制器102可以是硬件和编程的组合。编程可以是存储在有形存储器上的处理器可执行指令，并且硬件可以包括用于执行那些指令的处理装置。因此，系统存储器可以存储程序指令，该程序指令在由处理装置执行时实现本文描述的功能。也可以使用其他发动机/模块/控制器，以包括本文其他示例中描述的其他特征和功能。可选地或附加地，阀控制器102可以被实现为专用硬件，例如一个或多个集成电路、专用集成电路(ASIC)、专用特殊处理器(ASSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何用于执行在此描述的技术的专用硬件的前述示例的组合。

图2示出了根据本公开的实施例的用于在内燃机中的第一阀140的模式改变期间调节流量控制阀(FCV)160的方法200的流程图方法200可以例如通过图1的阀控制器102、通过图4的处理系统400(在下文中描述)或通过另一合适的处理系统或装置来实现。

在框202中，阀控制器102(即处理装置或系统)检测车辆发动机100的车辆冷却系统中的主旋转阀130的模式改变的开始。例如，当发动机油加热器116和/或变速器油加热器118需要冷却系统从冷却模式改变为加热模式时，第一阀140从入口142流出热的冷却剂流体，而不是从入口141流出冷的冷却剂流体。相反，当发动机油加热器116和/或变速器油加热器118需要冷却系统从加热模式改变为冷却模式时，第一阀140从入口141流出冷的冷却剂流体，而不是从入口142流出热的冷却剂流体。

在框204处，当检测到模式改变时，阀控制器102关闭FCV160。这防止冷的冷却剂流体流入主旋转阀130的入口(例如入口151)，使得冷却剂不通过散热器120并且作为冷的冷却剂流体重新被引入到发动机缸体110和发动机缸盖112。这防止了发动机缸体110和发动机缸盖112上的热应力。

在框206处，当模式改变完成或接近完成时，阀控制器102打开FCV160。这使得冷却剂流体能够流入主旋转阀130的入口151，从而冷却剂流体可以穿过散热器120，由此冷却冷却剂流体。

附加的过程也可以被包括，并且应该理解的是，图2中描绘的过程仅表示说明，并且在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以添加其他过程，或者可以移除、修改或重新排列现有过程。

图3A和3B示出了根据本公开的实施例的图1中的第一阀140在模式改变期间的阀角度的曲线图300；特别地，曲线图300表示通过主旋转阀130的第一阀140的冷却剂流体的流动。曲线图300绘制了阀门旋转的角度(以度为单位)与通过阀门的冷却剂流体的流量百分比之间的关系。如图3A所示，随着阀的角度改变，冷却剂流体的流量百分比增加或减小。

线310表示从主旋转阀130的第二阀150的入口151到第二出口153的冷却剂的流量百分比。线312表示从主旋转阀130的第二阀150的入口151到第一出口152的冷却剂的流量百分比。线314表示从主旋转阀130的第一阀140的第二入口142到出口143的冷却剂的流量百分比。线316表示从主旋转阀130的第一阀140的第一入口141到出口143的冷却剂的流量百分比。

如图3B所示，当车辆发动机100开始加热模式302或冷却模式304时，阀控制器102执行关闭FCV306功能以关闭FCV160，以防止冷的冷却剂流体流入发动机缸体110和发动机缸盖112。因此，从主旋转阀130的第二阀150的入口151到第二出口153的冷却剂的流量百分比就降低了。参考图3B，在关闭的FCV306上方且由线310界定的区域内的区域显示通过发动机缸体110和发动机缸盖112的冷的冷却剂流体的流动减少。

应该理解，本公开能够结合现在已知或以后开发的任何其他类型的计算环境来实现。例如，图4示出了用于实现本文描述的技术的处理系统400的框图。在示例中，处理系统400具有一个或多个中央处理单元(处理器)21a，21b，21c等(共同地或统称为处理器21和/或处理装置)。在本公开的方面中，每个处理器21可以包括精简指令集计算机(RISC)微处理器。处理器21经由系统总线33耦合到系统存储器(例如，随机存取存储器(RAM)24)和各种其他部件。只读存储器(ROM)22连接到系统总线33，并且可以包括控制处理系统400的某些基本功能的基本的入口/出口系统(BIOS)。

进一步示出了耦合到系统总线33的入口/出口(I/O)适配器27和网络适配器26。I/O适配器27可以是与硬盘23和/或另一个存储驱动器25或任何其他类似部件通信的小型计算机系统接口(SCSI)适配器。I/O适配器27、硬盘23和存储装置25在此统称为大容量存储器34。用于在处理系统400上执行的操作系统40可以被存储在大容量存储器34中。网络适配器26将系统总线33与外部网络36互连，使得处理系统400能够与其他这样的系统进行通信。

显示器(例如显示监视器)35通过显示适配器32连接到系统总线33，该显示适配器32可以包括图形适配器，以改善图形密集型应用和视频控制器的性能。在本公开的一个方面，适配器26、27和/或32可以连接到一个或多个I/O总线，这些I/O总线经由中间总线桥(未示出)连接到系统总线33。用于连接例如硬盘控制器、网络适配器和图形适配器之类的外围设备的合适的I/O总线通常包括例如外围组件互连(PCI)之类的公共协议。更多的入口/出口装置被显示为经由用户界面适配器28和显示适配器32连接到系统总线33。键盘29、鼠标30和扬声器31可以经由用户接口适配器28互连到系统总线33，用户接口适配器28可以包括例如将多个设备适配器集成到单个集成电路中的Super I/O芯片。

在本公开的一些方面中，处理系统400包括图形处理单元37。图形处理单元37是专门设计的电子电路，设计为用于操作和改变存储器，以加速用于输出到显示器的帧缓冲器中图像的创建。通常，图形处理单元37在操作计算机图形和图像处理方面非常高效，并且具有高度并行的结构，使得其对于并行地处理大块数据的算法而言比通用CPU更有效。

因此，如本文所配置的，处理系统400包括以处理器21的形式的处理能力，包括系统存储器(例如RAM24)和大容量存储器34的存储能力，诸如键盘29和鼠标30的输入装置，以及包括扬声器31和显示器35的输出能力。在本公开的一些方面，系统存储器(例如RAM24)的一部分和大容量存储器34共同存储操作系统，以协调处理系统400中所示的各种部件的功能。

已经出于说明的目的呈现了本公开的各种示例的描述，但是并非旨在穷尽或限制于所公开的实施例。在不脱离所描述的技术的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。选择在此使用的术语是为了最好地解释本技术的原理，实际应用或技术改进优于市场上发现的技术，或者使本领域的普通技术人员能够理解本文公开的技术。

尽管已经参考示例性实施例描述了以上公开内容，但是本领域技术人员将理解，可以做出各种改变并且可以用等同物替换其元件而不背离其范围。另外，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导，而不脱离其基本范围。因此，意图是本技术不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种用于在用于内燃机的车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控制阀的计算机实现方法，所述方法包括：

通过处理装置检测所述车辆冷却系统中的所述主旋转阀的所述模式改变的开始；

通过所述处理装置至少部分地基于检测到所述模式改变的开始来关闭所述流量控制阀；以及

通过所述处理装置至少部分地基于所述模式改变将要完成来打开所述流量控制阀，

其中，主旋转阀包括具有第一入口、第二入口和出口的第一阀以及具有入口、第一出口和第二出口的第二阀，

其中，当第一阀处于冷却模式时，第一阀将冷却的冷却剂流体从第一入口传递至出口，发动机油加热器和变速器油加热器接收冷却的冷却剂流体，

并且其中，当第一阀处于加热模式时，第一阀将热的冷却剂流体从第二入口传递到出口，发动机油加热器和变速器油加热器接收热的冷却剂流体。

2.如权利要求1所述的计算机实现方法，其中，所述模式改变是从冷却模式到加热模式的改变。

3.如权利要求1所述的计算机实现方法，其中，所述模式改变是从加热模式到冷却模式的改变。

4.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其中关闭所述流量控制阀防止冷却剂流体流入所述主旋转阀的入口。

5.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其中打开所述流量控制阀使得冷却剂流体能够流入所述主旋转阀的入口。

6.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其中所述流量控制阀的入口与发动机缸体的出口和发动机缸盖的出口流体连通。

7.根据权利要求6所述的计算机实现方法，其中所述流量控制阀的出口与所述主旋转阀的入口流体连通。

8.一种用于在用于内燃机的车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控制阀的系统，所述系统包括：

包括计算机可读指令的存储器；以及

用于执行所述计算机可读指令以实施方法的处理装置，所述方法包括：

通过所述处理装置检测所述车辆冷却系统中的所述主旋转阀的所述模式改变的开始；

由所述处理装置至少部分地基于检测到所述模式改变的开始来关闭所述流量控制阀；以及

通过所述处理装置至少部分地基于所述模式改变将要完成来开启所述流量控制阀，

其中，主旋转阀包括具有第一入口、第二入口和出口的第一阀以及具有入口、第一出口和第二出口的第二阀，

其中，当第一阀处于冷却模式时，第一阀将冷却的冷却剂流体从第一入口传递至出口，发动机油加热器和变速器油加热器接收冷却的冷却剂流体，

并且其中，当第一阀处于加热模式时，第一阀将热的冷却剂流体从第二入口传递到出口，发动机油加热器和变速器油加热器接收热的冷却剂流体。

9.根据权利要求8所述的系统，其中关闭所述流量控制阀防止冷却剂流体流入所述主旋转阀的入口。

10.一种用于在用于内燃机的车辆冷却系统中的主旋转阀的模式改变期间调节流量控制阀的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：

计算机可读存储介质，其具有用其体现的程序指令，其中所述计算机可读存储介质本身不是暂时信号，所述程序指令能够由处理装置执行，以使所述处理装置执行包括以下步骤的方法：

通过所述处理装置检测所述车辆冷却系统中的所述主旋转阀的所述模式改变的开始；

通过所述处理装置至少部分地基于检测到所述模式改变的开始来关闭所述流量控制阀；以及

通过所述处理装置至少部分地基于所述模式改变将要完成来开启所述流量控制阀，

其中，主旋转阀包括具有第一入口、第二入口和出口的第一阀以及具有入口、第一出口和第二出口的第二阀，

其中，当第一阀处于冷却模式时，第一阀将冷却的冷却剂流体从第一入口传递至出口，发动机油加热器和变速器油加热器接收冷却的冷却剂流体，

并且其中，当第一阀处于加热模式时，第一阀将热的冷却剂流体从第二入口传递到出口，发动机油加热器和变速器油加热器接收热的冷却剂流体。

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