CN109306897A - 使用次级冷却剂泵来控制车辆冷却系统中的冷却剂流体 - Google Patents

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Abstract

提供了用于使用次级冷却剂泵来控制用于内燃机的车辆冷却系统中的冷却剂流体的技术的示例。在一个示例性实施方案中，计算机实现的方法包括由处理装置接收关于内燃机的发动机操作数据。该方法进一步包括由处理装置检测内燃机的关闭。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于缸体流量请求和缸盖流量请求来计算发动机流量。该方法进一步包括在检测到内燃机关闭之后，由处理装置至少部分地基于发动机操作数据来确定运行后状况。该方法进一步由处理装置至少部分地基于确定运行后状况来激活次级冷却剂泵。

Description

使用次级冷却剂泵来控制车辆冷却系统中的冷却剂流体
引言
本公开总体上涉及内燃机，并且更具体地涉及使用次级冷却剂泵来控制用于内燃机的车辆冷却系统中的冷却剂流量。
诸如汽车、摩托车或任何其它类型的汽车等车辆可以配备有内燃机以对车辆提供电源。发动机中的动力可以包括机械动力(以使得车辆能够移动)和电功率(以使得车辆内的电子系统、泵等能够操作)。当内燃机操作时，发动机和其相关部件产生热量，如果不进行管理，该热量可能会损坏发动机和其相关部件。
为了减少发动机中的热量，冷却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，然后当冷却剂流体从发动机中泵出并进入散热器时经由散热器中的热量交换进行冷却。相应地，冷却剂流体变得更冷，然后循环返回通过发动机以冷却发动机和其相关部件。
发明内容
提供了用于使用次级冷却剂泵来控制用于内燃机的车辆冷却系统中的冷却剂流量的技术的示例。在一个示例实施例中，一种计算机实现的方法包括由处理装置接收关于内燃机的发动机操作数据。该方法进一步包括由处理装置检测内燃机的关闭。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于缸体流量请求和缸盖流量请求来计算发动机流量。该方法进一步包括在检测到内燃机关闭之后，由处理装置至少部分地基于发动机操作数据来确定运行后状况。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于确定运行后状况来激活次级冷却剂泵。
在另一个示例实施例中，一种用于使用次级冷却剂泵来控制用于内燃机的冷却系统中的冷却剂流体的系统包括存储器和处理装置，该存储器包括计算机可读指令，该处理装置用于执行实施方法的计算机可读指令。该方法包括由处理装置接收关于内燃机的发动机操作数据。该方法进一步包括由处理装置检测内燃机的关闭。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于缸体流量请求和缸盖流量请求来计算发动机流量。该方法进一步包括在检测到内燃机关闭之后，由处理装置至少部分地基于发动机操作数据来确定运行后状况。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于确定运行后状况来激活次级冷却剂泵。
在另一个示例实施例中，一种用于使用次级冷却剂泵来控制用于内燃机的冷却系统中的冷却剂流体的计算机程序产品包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有用其实施的程序指令，其中该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执行方法。该方法包括由处理装置接收关于内燃机的发动机操作数据。该方法进一步包括由处理装置检测内燃机的关闭。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于缸体流量请求和缸盖流量请求来计算发动机流量。该方法进一步包括在检测到内燃机关闭之后，由处理装置至少部分地基于发动机操作数据来确定运行后状况。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于确定运行后状况来激活次级冷却剂泵。
根据一个或多个实施例，周期性地接收发动机操作数据并将其存储在循环缓冲器中。根据一个或多个实施例，发动机操作数据包括速度数据和转矩数据。根据一个或多个实施例，该方法进一步包括至少部分地基于速度数据和转矩数据来计算平均功率，并且至少部分地基于转矩数据来计算平均转矩。根据一个或多个实施例，该方法进一步包括将平均功率与功率阈值进行比较并且将平均转矩与转矩阈值进行比较。根据一个或多个实施例，确定运行后状况是至少部分地基于平均功率超过功率阈值或平均转矩超过转矩阈值中的至少一个。根据一个或多个实施例，内燃机包括主冷却剂泵和次级冷却剂泵。根据一个或多个实施例，从包括由高温、高平均功率和高平均转矩组成的群组中选择运行后状况。
从以下结合附图的具体实施方式中，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将显而易见。
附图说明
仅作为示例，其它特征、优点和细节出现在以下具体实施方式中，该具体实施方式参考附图，其中：
图1描绘了根据本公开的实施例的车辆发动机的热布局，该车辆发动机包括次级冷却剂泵，该次级冷却剂泵可在检测到运行后状况时控制车辆发动机中的冷却剂流体流量；
图2描绘了根据本公开的实施例的用于使用次级冷却剂泵来控制车辆冷却系统中的冷却剂流体的方法的流程图；
图3描绘了根据本公开的实施例的用于使用次级冷却剂泵来控制车辆冷却系统中的冷却剂流体的方法的流程图；并且
图4描绘了根据本公开的实施例的用于实施本文描述的技术的处理系统的框图。
具体实施方式
以下描述仅仅具有示例性本质并且不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解的是，在整个附图中，对应的附图标号指示相同或对应的部分和特征。如本文所使用，术语模块是指可以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/或提供所述功能的其它合适部件。
本文描述的技术方案提供了用于在使用次级冷却剂泵检测到发动机的运行后状况时控制用于内燃机(“发动机”)的车辆冷却系统中的冷却剂流量。一些发动机(诸如汽缸组策略柴油发动机)可以包括辅助冷却液泵以防止发动机过热。运行后状况是发动机关闭后的一段时间。在该时间段期间，可能期望使用车辆冷却剂系统(或其部分)来继续冷却发动机以防止发动机硬件过热并且防止可能导致由于沸腾引起的冷却剂流体泄漏的冷却剂流体过压。由于发动机内的燃烧室的能量(热量)向发动机的不同部件的缓慢传递，所以需要运行后状况。在发动机长时间在高功率、高转矩等条件下操作后，这可能尤其如此。
本技术基于在发动机关闭之前的驾驶循环期间对转矩和发动机转速进行采样并且因此基于在发动机关闭时的平均转矩和功率需求来识别运行后状况(例如，发动机在高功率下长时间操作等)。例如，关于发动机转速、转矩和功率的数据可以在不同时间段内采集并以各种频率采样。当检测到发动机关闭时，平均值确定是否激活辅助冷却剂泵以防止过热状况。
相应地，发动机上的热应力减小，防止发动机和其部件的可能的损坏或故障。通过控制冷却剂流体的温度，可以在尽可能最高温度下操作发动机，而不包括发动机的硬件完整性。这提高了发动机和燃料效率，同时防止发动机故障。
图1描绘了根据本公开的实施例的车辆发动机100的热布局，该车辆发动机100包括次级冷却剂泵106，该次级冷却剂泵106可在检测到运行后状况时控制车辆发动机100中的冷却剂流体流量。车辆发动机100包括至少阀控制器102、主冷却剂泵(“主泵”)104、次级冷却剂泵(“次级泵”)106、发动机缸体110、发动机缸盖112、其它发动机部件114(例如，涡轮增压器、排气再循环器等)、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、流量控制阀(FCV)160以及缸体旋转阀(BRV)162。
主旋转阀130包括第一阀(或腔室)140，其具有第一入口141、第二入口142和出口143。主旋转阀130还包括第二阀(或腔室)150，其具有入口151、第一出口152和第二出口153。车辆发动机100的各个部件根据本公开的实施例如图1中所示连接和布置，并且这些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。
根据本公开的示例，主泵104是由发动机例如通过风扇皮带、蛇形皮带或正时皮带驱动的机械泵。次级泵106是电动泵，其包括由诸如车辆内的电池(未示出)等电源驱动的电动机。
当发动机正在运行(开启)时，冷却剂流体由散热器120冷却，并且通过主泵104从散热器120中泵出并进入发动机缸体110、发动机缸盖112和其它部件114(统称为发动机“入口”)。当发动机未运行(关闭)时，主泵104不泵送冷却剂流体通过冷却系统。然而，由于次级泵106是电动泵，所以即使发动机不运行，次级泵也可以将冷却剂流体泵送通过冷却系统。阀控制器102可以控制次级泵106以使次级泵106改变冷却剂流体的流量。阀控制器102还可启用和禁用至少次级泵106。
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中。管理流出散热器120的流量能够将低温冷却剂与高温冷却剂混合，以便在期望温度下向车辆发动机100提供冷却剂。
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的冷却剂流体的流量。具体地，入口温度控制器102可以使第二阀150将来自发动机缸体110和发动机缸盖112的流量通过第一出口152和第二出口153引导到散热器120和/或散热器旁路122中。类似地，阀控制器102可以使第一阀门140将来自第一入口141和/或第二入口142的流量通过出口143引导到发动机油加热器116和变速器油加热器118中。
第一入口141(也称为“低温入口”)经由主泵104从散热器120接收冷却后的冷却剂流体。第二入口142(也称为“温热入口”)在温热冷却剂流体被主泵104泵送通过发动机缸体110/发动机缸盖112和其它部件114之后接收该温热冷却剂流体(相对于冷却后的冷却剂流体为温热的)。温热冷却剂流体在其通过发动机缸体110、发动机缸盖112和/或其它部件时被加热。相应地，取决于第一阀140的状态，第一阀140可以将冷却后的冷却剂流体或温热冷却剂流体提供给发动机油加热器116和变速器油加热器118。
为了减少发动机缸体110和发动机缸盖112中的冷却冷却剂流体的流入，可以关闭发动机缸体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。具体地，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(直接和/或间接)。FCV160的出口与主旋转阀130的第二阀150的入口151以及与其它部件114的入口流体连通。
当FCV160关闭时，冷却剂流体停止流入散热器120，因此冷却剂流体不被散热器120冷却。这防止冷却后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的状态改变来控制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)以实现期望流量(例如，以保持通过车辆发动机100的恒定温度)。
然而，在一些情况下，发动机缸体110和发动机缸盖112可能需要不同的冷却剂流体流量。例如，发动机缸体110和发动机缸盖112各自需要最小流量以避免冷却剂流体沸腾并且防止每个部件内出现高温，高温可能会导致缸体损坏。相应地，BRV162被引入到发动机缸体110的出口与FCV160的入口之间，使得BRV162与发动机缸体110和FCV160流体连通。BRV162可由阀控制器102控制以提供冷却剂流体以不同速率通过发动机缸体110和发动机缸盖112中的每一个的能力。
阀控制器102可以连续调节FCV160和BRV162以调整主泵104和/或次级泵106可通过发动机缸体110和发动机缸盖112提供的冷却剂流体流量。通过减少主泵104和/或次级泵106的流量，也可减少曲轴(未示出)上的负载以减少发动机摩擦并且使燃烧效率最大化。
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施本文描述的功能。其它发动机/模块/控制器也可以用于包括本文其它示例中描述的其它特征和功能。替代地或另外，阀控制器102可以被实施为专用硬件，诸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)或用于执行本文描述的技术的专用硬件的前述示例的任何组合。
图2描绘了根据本公开的实施例的用于使用次级冷却剂泵来控制车辆冷却系统中的冷却剂流体的方法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(下面描述)或通过另一个合适的处理系统或装置来实施。
在框202处，阀控制器102(即，处理装置或系统)接收关于车辆发动机100的发动机操作数据。发动机操作数据可以包括速度数据和转矩数据等。
在框204处，阀控制器102检测车辆发动机100的关闭。例如，当车辆发动机100关闭时(例如，当车辆的操作者使车辆发动机100关闭时)，可以向阀控制器102发送指示车辆发动机100关闭的命令。
在检测到车辆发动机100关闭之后，阀控制器102在框206处至少部分地基于发动机操作数据来确定运行后状况。运行后状况可以是高温(与温度阈值进行比较)、高平均功率(与功率阈值进行比较)以及高平均转矩(与转矩阈值进行比较)。因此，如果超过(或满足)温度、功率或转矩阈值中的任何一个，则确定存在运行后状况并且在框208处激活次级冷却剂泵106，在本文更详细地描述。例如，阀控制器102基于速度数据和转矩数据来计算平均功率。阀控制器102还可以基于转矩数据来计算平均转矩。计算的平均转矩和平均转速可分别与转矩和转速阈值进行比较。如果超过(或满足)阈值中的任何一个(或两者)，则确定存在运行后状况。
在框208处，阀控制器102至少部分地基于确定运行后状况来激活次级冷却剂泵106。例如，如果确定平均转矩超过转矩阈值，则存在运行后状况，并且激活次级冷却剂泵106。通过激活次级冷却剂泵106，可以保护车辆发动机100免于过热(例如，沸腾状况、硬件损坏等)和过压(例如，冷却剂由于沸腾而泄漏)。
也可以包括另外的过程，并且应当理解的是，图2中描绘的过程表示图示，并且在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以添加其它过程或者可以移除、修改或重新布置现有过程。
图3描绘了根据本公开的实施例的用于使用次级冷却剂泵来控制车辆冷却系统中的冷却剂流体的方法300的流程图。方法300可以例如通过图1的阀控制器102、通过图4的处理系统400(下面描述)或通过另一个合适的处理系统或装置来实施。
在框302处，将车辆发动机100初始化(即，用户转动点火钥匙、用户按下按钮等)。此时，时间变量T被设定为0，而时间采样变量Tsample也被设定。时间采样变量Tsample指示进行采样的频率。时间采样变量Tsample可以秒或赫兹为单位。例如，时间采样变量Tsample可以被设定为3秒，大约为0.33Hz。在框304处，将发动机模式设定为1，指示车辆发动机100正在运行(框306)。
在发动机正在运行时，方法300的两个不同分支同时执行。首先，在判定框314处，确定车辆发动机100是否仍在运行。其次，在发动机运行时(框306)，对车辆发动机100进行采样以获取关于车辆发动机100的操作的发动机操作数据。例如，可以在车辆发动机100的每个采样循环期间获取关于即时转矩和发动机转速的发动机操作数据。
为了执行采样(统称为框308、310、312)，更新时间变量(在框302处设定)以添加指示采样花费多长时间的循环速率。在判定框310处，确定时间T是否等于时间采样变量Tsample。如果为否，则在框308处更新时间T。如果在判定框310处确定时间T等于时间采样变量Tsample，则从车辆发动机100获取发动机数据，并且填充缓冲器以包括获取的数据。时间采样变量Tsample被更新为当前Tsample值Tsample加上旧的Tsample值Tsample_old。
根据一个实施例，使用具有以0.33Hz的频率采样的30个值的循环缓冲器在90秒的窗口中执行采样。如果在判定框314处确定车辆发动机100仍然未运行，则采样(统称为框308、310、312)停止，并且该方法继续到框316。
在框316处，在一检测到发动机停止之前的时间段期间(例如，时间采样可变Tsample值)为车辆发动机100计算平均功率和平均转矩。将平均功率和平均转矩进行比较。在判定框318处，通过将平均功率和平均转矩与功率和转矩的预定义阈值进行比较来确定是否满足运行后状况。如果超过(或满足)一个或多个阈值，则在判定框318处确定存在运行后状况，并且在框320处激活次级泵106。然而，如果没有超过(或没有满足)阈值，则在判定框318处确定不存在运行后状况，并且在框322处不激活次级泵106。
在判定框318处，还可以确定车辆发动机100的温度是否临界(例如，大于(或大于或等于)温度阈值)。如果温度是临界的，则在框320处激活次级泵106。如果温度不是临界的，则在框322处不激活次级泵106。
根据本公开的一个或多个示例，方法300能够考虑各种车辆发动机100的操作范围，包括高负载、低发动机转速(平均转矩计算)；高负载、高发动机转速(平均功率计算)；等。
也可以包括另外的过程，并且应当理解的是，图3中描绘的过程表示图示，并且在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以添加其它过程或者可以移除、修改或重新布置现有过程。
应当理解的是，本公开能够结合现在已知或后续开发的任何其它类型的计算环境来实施。例如，图4说明了用于实施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(统称或通常称为处理器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)和各种其它部件。只读存储器(ROM)22耦合到系统总线33，并且可以包括控制处理系统400的某些基本功能的基本入口/出口系统(BIOS)。
进一步说明了耦合到系统总线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或任何其它类似部件进行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在本文统称为大容量存储装置34。用于在处理系统400上执行的操作系统40可以存储在大容量存储装置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能够与其它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，该显示适配器可以包括图形适配器以提高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中，适配器26、27和/或32可以连接到经由中间总线桥(未示出)连接到系统总线33的一个或多个I/O总线。用于连接诸如硬盘控制器、网络适配器和图形适配器等外围装置的合适的I/O总线通常包括诸如外围部件互连(PCI)等公共协议。另外的入口/出口装置被示为经由用户接口适配器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，该用户接口适配器可以包括例如将多个装置适配器集成到单个集成电路中的超级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是专用电子电路，其被设计成操纵并改变存储器以加速在帧缓冲器中产生旨在出口到显示器的图像。通常，图形处理单元37在操纵计算机图形和图像处理方面非常高效，并且具有高度并行结构，该结构使得对于用于在并行地处理大块数据的情况下的算法比通用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)和大容量存储装置34的存储能力、诸如键盘29和鼠标30等入口装置，以及包括扬声器31和显示器35的出口能力。在本公开的一些方面中，系统存储器(例如RAM24)的一部分和大容量存储装置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。选择在本文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而不是市场上发现的技术，或者使得本领域的普通技术人员能够理解本文公开的技术。
虽然已经参考示例性实施例描述了以上公开，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变并且可用等同物替换其元件。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。

Claims (10)

1.一种用于使用次级冷却剂泵来控制用于内燃机的冷却系统中的冷却剂流体的计算机实现的方法，所述方法包括：
由处理装置接收关于所述内燃机的发动机操作数据；
由所述处理装置检测所述内燃机的关闭；
在检测到所述内燃机关闭之后，由所述处理装置至少部分地基于所述发动机操作数据来确定运行后状况；以及
由所述处理装置至少部分地基于确定所述运行后状况来激活所述次级冷却剂泵。
2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中周期性地接收所述发动机操作数据并将其存储在循环缓冲器中。
3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述发动机操作数据包括速度数据和转矩数据。
4.根据权利要求3所述的计算机实现的方法，进一步包括：
至少部分地基于所述速度数据和所述转矩数据来计算平均功率，并且至少部分地基于所述转矩数据来计算平均转矩。
5.根据权利要求4所述的计算机实现的方法，进一步包括：
将所述平均功率与功率阈值进行比较并且将所述平均转矩与转矩阈值进行比较。
6.根据权利要求5所述的计算机实现的方法，其中确定所述运行后状况是至少部分地基于所述平均功率超过所述功率阈值或所述平均转矩超过所述转矩阈值中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述内燃机包括主冷却剂泵和所述次级冷却剂泵。
8.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中从包括由高温、高平均功率和高平均转矩组成的群组中选择所述运行后状况。
9.一种用于使用次级冷却剂泵来控制用于内燃机的车辆冷却系统中的冷却剂流体的系统，所述系统包括：
存储器，其包括计算机可读指令；以及
处理装置，其用于执行实施方法的计算机可读指令，所述方法包括：
由所述处理装置接收关于所述内燃机的发动机操作数据；
由所述处理装置检测所述内燃机的关闭；
在检测到所述内燃机关闭之后，由所述处理装置至少部分地基于所述发动机操作数据来确定运行后状况；以及
由所述处理装置至少部分地基于确定所述运行后状况来激活所述次级冷却剂泵。
10.一种用于使用次级冷却剂泵来控制用于内燃机的冷却系统中的冷却剂流体的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：
计算机可读存储介质，其具有用其实施的程序指令，其中所述计算机可读存储介质本身不是暂时信号，所述程序指令可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：
由所述处理装置接收关于所述内燃机的发动机操作数据；
由所述处理装置检测所述内燃机的关闭；
在检测到所述内燃机关闭之后，由所述处理装置至少部分地基于所述发动机操作数据来确定运行后状况；以及
由所述处理装置至少部分地基于确定所述运行后状况来激活所述次级冷却剂泵。
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