CN109469542A - 一种具有冷却剂控制阀单元的冷却系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有冷却剂控制阀单元的冷却系统的控制方法，所述冷却系统具有接收从汽缸盖排出的冷却剂的冷却剂控制阀单元。该种冷却系统的控制方法被配置为控制第一冷却剂通道、第二冷却剂通道和第三冷却剂通道的开度，其中，冷却剂通过所述第一冷却剂通道分配至加热器芯，冷却剂通过所述第二冷却剂通道分配至散热器，冷却剂通过所述第三冷却剂通道从汽缸体排出，该方法进一步包括感测驱动条件，并且根据经感测的驱动条件来控制冷却剂控制阀的操作。

Description

一种具有冷却剂控制阀单元的冷却系统的控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月8日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请号10-2017-0115423的优先权和利益，并且通过引用将该申请的全部内容纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种结合有冷却剂控制阀单元的冷却系统的控制方法，其通过根据驱动条件控制流动通过汽缸体的冷却剂以及流动通过发动机的各个部件的冷却剂而改进预热性能和冷却性能。

背景技术

发动机在基于燃料燃烧而产生扭矩的同时排放热能，冷却剂在循环通过发动机、加热器和散热器的同时吸收热能，并将热能释放至外部。

当车辆的冷却剂的温度较低时，机油的粘度可能会增加，从而增加了摩擦力和燃料消耗，排放气体的温度可能会逐渐增加，从而延长了催化剂的活化时间，这将导致排放气体的质量变差。此外，由于将加热器的功能正常化所需的时间增加，驾驶员可能会感到不舒服。

当冷却剂温度过高时，由于爆震的发生，为了抑制爆震而调节点火正时可能会使发动机的性能变差。此外，当润滑剂的温度过高时，其粘度减小，从而可能会使润滑剂性能变差。

因此，需要应用一种用于控制多个冷却元件的系统，该系统通过一个阀单元从而在发动机的特定部件处保持较高的冷却剂温度，而在发动机的其他部件处保持较低的冷却剂温度。

此外，已经考虑一种利用一个冷却剂控制阀单元来控制冷却剂穿过散热器、加热器芯、EGR冷却器、机油冷却器或汽缸体的系统。例如，此类型的系统公开于日本公开专利第2015-59615号中。

作为相关技术的示例，这种冷却剂控制阀单元包括电机、通过电机旋转的凸轮、通过在凸轮的一个表面上形成的轨道而移动的杆、形成在杆上的阀，这种冷却剂控制阀具有在通过电机旋转凸轮并且轨道推动杆时而通过阀来连通和闭合的冷却剂通道的结构。

根据以上设置，阀的控制策略取决于凸轮和轨道的形状来实施，因为由于其构造不同于根据发动机的规格的冷却回路图，所以将不能实施优化的冷却剂流动。

因此，需要一种用于配置冷却剂流动适合于预设发动机的凸轮的旋转控制策略。具体地，希望获得一种根据驱动条件停止汽缸体的冷却剂的流动以及根据驱动条件来控制冷却剂分配至加热器芯和散热器的结构和方法。

公开于该发明背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在相关国家已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供一种结合有冷却剂控制阀单元的冷却系统的控制方法，从而在通过汽缸体的冷却剂的流动停止时将从汽缸盖排出的冷却剂分布到加热器芯、散热器或机油冷却器一侧；并且根据预定的条件引导穿过汽缸体的冷却剂。

一种冷却系统，其具有接收从汽缸盖排出的冷却剂的冷却剂控制阀单元。一种冷却系统的控制方法，其配置为控制第一冷却剂通道、第二冷却剂通道和第三冷却剂通道的开度，冷却剂通过所述第一冷却剂通道分配至加热器芯，冷却剂通过所述第二冷却剂通道分配至散热器，冷却剂通过所述第三冷却剂通道从汽缸体排出，其中，所述控制方法进一步包括：利用控制器感测驱动条件；以及根据经感测的驱动条件，利用控制器来控制冷却剂控制阀的操作。

冷却剂控制阀的操作的控制可以包括第一模式，其阻断第一冷却剂通道和第二冷却剂通道，并阻断第三冷却剂通道。

冷却剂控制阀的操作的控制可以包括第二模式，其可变地控制第一冷却剂通道的开度，并阻断第二冷却剂通道和第三冷却剂通道。

冷却剂控制阀的操作的控制可以包括第三模式，其最大化第一冷却剂通道的开度，可变地控制第二冷却剂通道的开度，并阻断第三冷却剂通道。

冷却剂控制阀的操作的控制可以包括第四模式，其最大化第一冷却剂通道的开度，最大化第二冷却剂通道的开度，并可变地控制第三冷却剂通道的开度。

冷却剂控制阀的操作的控制可以包括第五模式，其最大化第一冷却剂通道的开度，最大化第二冷却剂通道的开度，并最大化第三冷却剂通道的开度。

冷却剂控制阀的操作的控制可以包括第六模式，其最大化第一冷却剂通道的开度，可变地控制第二冷却剂通道的开度，并最大化第三冷却剂通道的开度。

冷却剂控制阀的操作的控制可以包括第七模式，其最大化第一冷却剂通道的开度，阻断第二冷却剂通道，并最大化第三冷却剂通道的开度。

根据本发明的示例性实施方案，由于对应于加热器芯和低压EGR冷却器、散热器、以及汽缸体的第一冷却剂通道、第二冷却剂通道和第三冷却剂通道在第一模式中阻断，所以发动机可以完全预热。

在第二模式中，对应于散热器和汽缸体的第二冷却剂通道和第三冷却剂通道阻断，并控制对应于加热器芯和低压EGR冷却器的第一冷却剂通道的开度，由此快速地执行预热。

在第三模式中，对应于汽缸体的第三冷却剂通道阻断，控制对应于散热器的第二冷却剂通道的开度，并最大化对应于加热器芯和低压EGR冷却器的第一冷却剂通道的开度，由此适当地控制冷却剂的温度。

在第四模式中，控制对应于汽缸体的第三冷却剂通道的开度，最大化对应于散热器的第二冷却剂通道的开度，并最大化对应于加热器芯和低压EGR冷却器的第一冷却剂通道的开度，由此控制汽缸体的温度并且防止冷却剂的过度加热。

在第五模式中，最大化对应于汽缸体的第三冷却剂通道的开度，最大化对应于散热器的第二冷却剂通道的开度，并最大化对应于加热器芯和低压EGR冷却器的第一冷却剂通道的开度，由此最大化地将冷却剂的热量释放至外部。

在第六模式中，最大化对应于汽缸体的第三冷却剂通道的开度，控制对应于散热器的第二冷却剂通道的开度，并最大化对应于加热器芯和低压EGR冷却器的第一冷却剂通道的开度，由此控制汽缸体的温度并且防止冷却剂的过度加热。

在第七模式中，最大化对应于汽缸体的第三冷却剂通道的开度，阻断对应于散热器的第二冷却剂通道，并最大化对应于加热器芯和低压EGR冷却器的第一冷却剂通道的开度，由此在车外温度较低的条件下最大化加热器的性能。

附图说明

图1为根据本发明的示例性实施方案的结合有冷却剂阀单元的冷却系统中的冷却剂流动的示意图。

图2为根据本发明的示例性实施方案的冷却剂控制阀单元的局部截面示意图。

图3为根据本发明的示例性实施方案的冷却剂控制阀单元的局部分解立体图。

图4为显示了根据本发明的示例性实施方案的冷却剂控制阀单元的控制模式的图。

图5为显示了根据本发明的示例性实施方案的冷却剂控制阀单元的控制方法的流程图。

具体实施方式

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

本文所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本发明。除非上下文中清楚地做出相反表示，如本文所使用的单数形式“一”和“一个”旨在也包括复数形式。应当进一步了解，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指定所述特征、数字、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的术语“和/或”包括列出的相关项目的一个或多个的任何和全部组合。在本说明书中，除非另有明确地说明，术语“包括”及其变体例如“包括有”、“包含”应理解为暗示包括所述要素但不排除任何其他要素。此外，在本说明书中描述的术语“单元”、“…器”、“…部件”和“模块”意指进行至少一个功能和操作的单元，并可以通过硬件组件或软件组件和它们的组合实施。

此外，本发明的控制逻辑可以具体表达为在计算机可读媒介上含有通过处理器、控制器等可执行程序指令的非临时性计算机可读媒介。计算机可读媒介的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读媒介还可以分布在联接计算机系统的网络中，使得计算机可读媒介以分散的方式存储并执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(Controller Area Network，CAN)。

下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

然而，在附图中显示的每个组件的尺寸和厚度出于易于说明的目的而任意地显示，且本发明不限于此，而部分和区域的厚度为了清晰而可能被夸大。

此外，省略与描述无关的部件以清楚地描述本发明的示例性实施方案，在整个说明书中相似的附图标记表示相似的元件。

在下面的描述中，由于组件的名称相同，因此组件名称被分为“第一”、“第二”等以便区分名称，但组件的顺序并不特别限定于此。

图1为根据本发明的示例性实施方案的结合有冷却剂阀单元的冷却系统中的冷却剂流动的示意图。

参考图1，该种冷却系统包括：汽缸体100、汽缸盖105、低压EGR冷却器110、加热器芯115、冷却剂温度传感器120、冷却剂控制阀单元125、散热器130、机油冷却器135、机油控制阀140、供油管线142、高压EGR阀145，储液罐150和冷却剂泵155。

冷却剂泵155将冷却剂泵送至汽缸体100的冷却剂入口侧，经泵送的冷却剂被分配至汽缸体100和汽缸盖105。

冷却剂控制阀单元125安装在汽缸盖105的冷却剂出口侧，以总是从汽缸盖105接收冷却剂，并且可以控制汽缸体100冷却剂出口侧的冷却剂通道的开度。

用于感测从汽缸盖105或汽缸体100排出的冷却剂的温度的冷却剂温度传感器120设置在冷却剂控制阀单元125上。

冷却剂控制阀单元125可以分别控制分配至加热器芯115和散热器130的冷却剂流。具体地，冷却剂可以在穿过加热器芯115之前穿过低压EGR冷却器110，并且加热器芯115和低压EGR冷却器110可以串联或并联设置。

冷却剂控制阀单元125将冷却剂分配至高压EGR阀145和机油冷却器135侧。

此外，沿着汽缸体100和汽缸盖105循环的一部分发动机机油在循环通过机油冷却器135的同时被冷却，并且机油控制阀140设置在供油管线142上。具体地，可以主动地控制或机械地操作(如节温器)机油控制阀140。

图2为根据本发明的示例性实施方案的冷却剂控制阀单元的局部截面示意图。

参考图2，冷却剂控制阀单元125包括盖205、凸轮210、轨道320、壳体200、杆215、阀220、弹性构件225和支架230。

支架230固定并设置在壳体200的下部，并且支架230支撑弹性构件225的下端部。

弹性构件225向上支撑阀220的下表面，使得阀220关闭冷却剂通道322。

阀220的下表面是平的，阀220具有沿中心向上方向上突出的形状，杆215连接至阀220的上端部，并且杆215以预定的长度向上延伸。

具有预定斜度和高度的轨道320形成在凸轮210的下表面上，并且轨道320根据凸轮210的旋转位置向下推动杆215的上端部。

因此，在弹性构件225压缩的同时，阀220可以打开并关闭冷却剂通道322。具体地，可以根据凸轮210的旋转位置而控制冷却剂通道322的开度。

在本发明的示例性实施方案中，可以配置两个或更多个阀220和杆215，并且冷却剂通道322可以配置为对应于两个或更多个阀220和杆215。

图3为根据本发明的示例性实施方案的冷却剂控制阀单元的局部分解立体图。

参考图3，控制器300通过利用驱动条件(冷却剂温度、车外温度等)以及从凸轮位置检测传感器600接收的凸轮210的位置来控制电机305，电机305通过齿轮箱310改变凸轮210的旋转位置。

凸轮位置检测传感器600可以为直接地感测凸轮210的旋转位置的传感器，控制器300可以通过由分析器(未示出)来感测电机305的旋转位置，从而间接地计算凸轮210的旋转位置。

在凸轮210的下表面形成三个轨道320，对应于这三个轨道320而配置有三个杆215a、215b、215c和三个阀220a、220b、220c。具体地，可以分别对应于阀220a、220b和220c形成第一、第二和第三冷却剂通道(参考图2的322)。

第一冷却剂通道连接至加热器芯115和低压EGR冷却器110，第二冷却剂通道连接至散热器130，第三冷却剂通道连接至汽缸体100。

此外，冷却剂控制阀单元125总是从汽缸盖105接收冷却剂，并且将冷却剂分配至机油冷却器135和高压EGR阀145。

控制器300可以通过由预定程序操作的一个或多个处理器来实现，所述预定程序可以包括用于执行如下描述的根据本发明的示例性实施方案的方法的一系列指令。

根据本发明的示例性实施方案的冷却剂控制阀单元可以对应于图2和图3中所示的冷却剂控制阀单元，但也可以使用能够打开和关闭至少两个冷却剂通道的其他已知的冷却剂控制阀单元。

图4为显示了根据本发明的示例性实施方案的冷却剂控制阀单元的控制模式的图。

参考图4，横轴表示凸轮210的旋转位置，纵轴表示阀220的移动距离(例如，被称为“阀升程”)。具体地，可以通过阀220的升程来控制冷却剂通道322的开度。

在第一模式中，阻断对应于加热器芯115和低压EGR冷却器110、散热器130以及汽缸体100的第一冷却剂通道、第二冷却剂通道以及第三冷却剂通道。根据第一模式，阀升程为零。

在第二模式中，阻断对应于散热器130和汽缸体100的第二冷却剂通道和第三冷却剂通道，并且控制对应于加热器芯115和低压EGR冷却器110的第一冷却剂通道的开度。

在第三模式中，阻断对应于汽缸体100的第三冷却剂通道，控制对应于散热器130的第二冷却剂通道的开度，并且最大化对应于加热器芯115和低压EGR冷却器110的第一冷却剂通道的开度。

在第四模式中，控制对应于汽缸体100的第三冷却剂通道的开度，最大化对应于散热器130的第二冷却剂通道的开度，并且最大化对应于加热器芯115和低压EGR冷却器110的第一冷却剂通道的开度。

在第五模式中，最大化对应于汽缸体100的第三冷却剂通道的开度，最大化对应于散热器130的第二冷却剂通道的开度，并且最大化对应于加热器芯115和低压EGR冷却器110的第一冷却剂通道的开度。

在第六模式中，最大化对应于汽缸体100的第三冷却剂通道的开度，控制对应于散热器130的第二冷却剂通道的开度，并且最大化对应于加热器芯115和低压EGR冷却器110的第一冷却剂通道的开度。

在第七模式中，最大化对应于汽缸体100的第三冷却剂通道的开度，阻断对应于散热器130的第二冷却剂通道，并最大化对应于加热器芯115和低压EGR冷却器110的第一冷却剂通道的开度。

在第一模式中，由于最小化冷却剂的流动，所以在低温状态下的发动机机油和冷却剂的温度迅速地增加。

第二模式是通过使用加热器芯115或低压EGR冷却器110来进行操作并且执行预热的区段。

第三模式作为散热器冷却区段，是通过根据发动机的驱动区段来调节冷却量从而控制目标水温的区段。

第四模式作为汽缸体冷却区段，其控制汽缸体100的温度。

第五模式为作为最大冷却区段，是在发动机热量较高且难以确保冷却量的驱动条件中所使用的区段。在第五模式中，实施单独的冷却，从而可以确保汽缸体的冷却性能。

第六模式作为汽缸体和散热器冷却区段，其可以单独地控制汽缸盖和汽缸体的目标冷却剂温度。

在第七模式中，当冷却剂的温度为预定值或更高时，并且车外温度小于预定值时，可以关闭对应于散热器130的第二冷却剂通道，可以完全打开对应于加热器芯115和低压EGR冷却器110的第一冷却剂通道，并且可以完全打开对应于汽缸体100的第三冷却剂通道。亦即，作为在车外温度较低的区域中预热过程中最大化加热性能的区段，第七模式是汽缸盖和汽缸体的冷却剂全部循环至加热器芯的区段。

图5为显示了根据本发明的示例性实施方案的冷却剂控制阀单元的控制方法的流程图。

参考图5，控制器300感测包括有冷却剂温度和车外温度等方面的驱动条件(S550)。

控制器300根据驱动条件计算凸轮210的目标旋转位置(S520)，控制器300计算凸轮210的实际旋转位置或者测量实际旋转位置(S525)。

控制器300计算目标旋转位置和实际旋转位置之间的差值(S530)，控制器300根据该差值将电力应用至电机305，从而旋转凸轮210(S535)。

控制器300确定差值是否小于预定值(S540)，如果差值为预定值或者大于预定值，则控制器300再次执行步骤S530，如果差值小于预定值，则控制器300再次执行步骤S500。

在本发明的示例性实施方案中，凸轮210的目标旋转位置和实际旋转位置可以大致上包含图4中所展现的内容。也就是说，如果凸轮210的目标旋转位置是50度，则对应于第二模式，如果凸轮210的目标旋转位置为230度，则对应于第五模式。

尽管本发明通过目前被认为实际的示例性实施方案进行了描述，应理解本发明并不限于所公开的实施方案，相反地，本发明旨在覆盖包含在所附权利要求书的本质和范围内各种变体和等同布置。

Claims (8)

1.一种冷却系统的控制方法，其包括：

提供冷却系统的冷却剂控制阀单元，该冷却剂控制阀单元接收从汽缸盖排出的冷却剂，并且配置为控制第一冷却剂通道、第二冷却剂通道和第三冷却剂通道的开度，其中，冷却剂通过所述第一冷却剂通道被分配至加热器芯，冷却剂通过所述第二冷却剂通道被分配至散热器，冷却剂通过所述第三冷却剂通道从汽缸体排出，

利用控制器感测驱动条件；

根据感测的驱动条件，利用控制器控制所述冷却剂控制阀的操作。

2.根据权利要求1所述的冷却系统的控制方法，其中：

所述冷却剂控制阀的操作的控制包括第一模式，所述第一模式阻断所述第一冷却剂通道和第二冷却剂通道，并且阻断所述第三冷却剂通道。

3.根据权利要求1所述的冷却系统的控制方法，其中：

所述冷却剂控制阀的操作的控制包括第二模式，该第二模式能够改变地控制所述第一冷却剂通道的开度，并阻断所述第二冷却剂通道和第三冷却剂通道。

4.根据权利要求1所述的冷却系统的控制方法，其中：

所述冷却剂控制阀的操作的控制包括第三模式，所述第三模式最大化所述第一冷却剂通道的开度，并且能够改变地控制所述第二冷却剂通道的开度，以及阻断所述第三冷却剂通道。

5.根据权利要求1所述的冷却系统的控制方法，其中：

所述冷却剂控制阀的操作的控制包括第四模式，所述第四模式最大化所述第一冷却剂通道的开度，并且最大化所述第二冷却剂通道的开度，以及能够改变地控制所述第三冷却剂通道的开度。

6.根据权利要求1所述的冷却系统的控制方法，其中：

所述冷却剂控制阀的操作的控制包括第五模式，所述第五模式最大化所述第一冷却剂通道的开度，并且最大化所述第二冷却剂通道的开度，以及最大化所述第三冷却剂通道的开度。

7.根据权利要求1所述的冷却系统的控制方法，其中：

所述冷却剂控制阀的操作的控制包括第六模式，所述第六模式最大化所述第一冷却剂通道的开度，并且能够改变地控制所述第二冷却剂通道的开度，以及最大化所述第三冷却剂通道的开度。

8.根据权利要求1所述的冷却系统的控制方法，其中：

所述冷却剂控制阀的操作的控制包括第七模式，所述第七模式最大化所述第一冷却剂通道的开度，并且阻断所述第二冷却剂通道，以及最大化所述第三冷却剂通道的开度。