CN112576361B - 基于温控模块的快速暖机方法及快速暖机装置 - Google Patents

Abstract

一种基于温控模块的快速暖机方法，包括：在快速暖机模式下，检查当前水温T₀；将当前水温T₀与预设的若干个温度阈值进行对比，判断当前水温T₀所处的温度区间；根据当前水温T₀所处的温度区间调取对应的控制参数，以相应的控制策略控制温控模块。本发明将发动机快暖过程中的水温上升过程划分为若干个阶段，并针对每个阶段设置一组优化的快暖参数，当水温不够高时，以快暖为主要目的，当水温达到某个阈值时，可响应对应的功能需求，可在满足各功能性需求的前提下提高汽车暖机的速度。另外，本发明还提供一种基于温控模块的快速暖机装置。

Description

基于温控模块的快速暖机方法及快速暖机装置

技术领域

本发明涉及发动机水冷系统，特别是涉及一种基于温控模块的快速暖机方法及快速暖机装置。

背景技术

目前，市面上常用的发动机冷却系统通常包括机械水泵和节温器。节温器的物理结构以蜡包为主，水温低时，蜡包为固态，节温器阀在弹簧的作用下关闭冷却液通往散热器的支路，水温高时，蜡包熔化为液体，体积随之增大，推动节温器阀打开散热器支路进行降温。在汽车冷启动时水温较低，蜡包为固态，使得暖机过程节温器均不打开，冷却水走小循环，不对外散热，但无法再进行更多的控制。当水温上升至足够温度，节温器打开时，蜡包的响应特性会导致水温出现振荡，一段时间内无法继续上升，最终的结果即整体暖机时间较长，且过程不可控。

近年也有出现采用离合式水泵或开关阀的快速暖机方案。离合式水泵，在暖机阶段，通过断开离合器，使水泵失去动力，停止冷却液的循环。开关阀，在小循环内额外增加一个阀门，暖机阶段强行关闭小循环，停止冷却液的流动。这两种方式本质上都是停止发动机内部对外的换热过程，通过热量聚集快速提高发动机缸壁的温度，从而加速整体温升，但该两种方案都存在着一定缺陷。

离合式水泵在发动机的带轮和水泵之间增加了一个离合器，提升了系统的复杂程度，长期使用过程中离合器的吸合使得齿轮之间存在磨损，机械结构上存在更高风险。此外，这种方案通常只使用简单的控制形式，只能实现开与关，不存在中间的变化过程，不能够进行无级调整，且其通常也无法反馈当前工作状态，不可主动进行诊断。离合式水泵也仅仅在暖机阶段起作用，整车正常行驶过程中为了确保安全，其工作形态与普通水泵无异。

开关阀的结构相比之下比离合式水去泵简单，但其一样只能实现开与关，不存在中间的变化过程，不能够进行无级调整，不能够进行主动诊断，也仅仅在暖机阶段起作用。

温控模块是一种新开发的零部件，通过电机驱动球阀，当球阀的开口与对应的管路对齐时，对应的支路打开，当球阀开口与对应管路错开时，即可关闭该支路，或使该支路处于半开半闭状态。温控模块可以同时控制3～5个支路的流量，对大循环、小循环、暖风、油冷器等支路的流量按需分配，由于是通过电机驱动调整开度，因此可随时对开度进行主动式调节，解决了传统节温器设计固化的问题；并且，因为不存在蜡包熔化的过程，其调整速度极快，水温响应速度可得到提升；另外，温控模块与离合式水泵、开关阀不同，不仅可以实现无级调整，对水温的调整更加精确，同时还可在正常行车过程中使用，使发动机在任意时刻都工作在最佳的温度点，而不局限于加速暖机阶段，应用场景较广。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

基于此，本发明提供一种基于温控模块的快速暖机方法及快速暖机装置。

本发明提供的基于温控模块的快速暖机方法，包括如下步骤：在快速暖机模式下，检查当前水温T₀；将当前水温T₀与预设的若干个温度阈值进行对比，判断当前水温T₀所处的温度区间；根据当前水温T₀所处的温度区间调取对应的控制参数，以相应的控制策略控制温控模块；快速暖机方法还包括：在快速暖机过程中，监测水温在各温度区间内保持的时长；若水温在某个温度区间的时长超过对应的时间阈值，强制退出快速暖机模式。

进一步地，所述快速暖机方法还包括：整车上电，温控模块开始自检；如温控模块异常则报警，如温控模块正常，则判断水温传感器是否故障；如水温传感器异常则报警，如水温传感器正常，则读取当前水温，并检查发动机是否处于工作状态，如发动机工作且当前水温T₀低于暖机结束阈值T_end，则温控模块进入快速暖机模式；如当前水温T₀高于暖机结束阈值T_end，则温控模块进入正常工作模式。

进一步地，所述控制参数包括温控模块每次开启的时长T_on、每次开启的位置AG_on、每次关闭的时长T_off、以及每次关闭的位置AG_off。

进一步地，所述若干个温度阈值包括第一温度阈值TR₁、第二温度阈值TR₂、第三温度阈值TR₃、第四温度阈值TR₄、第五温度阈值TR₅，所述第一温度阈值TR₁为寒区快速暖机边界，所述第二温度阈值TR₂为开始响应暖风需求的边界，所述第三温度阈值TR₃为避免EGR冷凝的边界，所述第四温度阈值TR₄为避免快速暖机过程中缸盖过热的边界，所述第五温度阈值TR₅为暖机结束阈值T_end。

进一步地，若当前水温T₀低于第一水温阈值TR₁，对应的控制策略包括：不响应暖风和EGR功能需求，以第一组快暖参数T_on1、AG_on1、T_off1、AG_off1控制温控模块，在第一组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on1处于小循环打开位置区间，温控模块的关闭位置AG_off1处于全关位置；若当前水温T₀高于第一水温阈值TR₁，但低于第二水温阈值TR₂，对应的控制策略包括：不响应暖风和EGR功能需求，以第二组快暖参数T_on2、AG_on2、T_off2、AG_off2控制温控模块，在第二组快暖参数中，温控模块的开启时长T_on2大于第一组快暖参数中温控模块的开启时长T_on1，温控模块的开启位置AG_on2大于第一组快暖参数中温控模块的开启位置AG_on1，温控模块的关闭时长T_off2小于第一组快暖参数中温控模块的关闭时长T_off1，温控模块的关闭位置AG_off2处于全关位置；若当前水温T₀高于第二水温阈值TR₂，但低于第三水温阈值TR₃，对应的控制策略包括：开放暖风功能，并判断是否收到暖风需求；如未收到暖风需求，则执行第二组快暖参数T_on2、AG_on2、T_off2、AG_off2；如收到暖风需求，则对其进行响应，执行第三组快暖参数T_on3、AG_on3、T_off3、AG_off3，在第三组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on3处于暖风回路打开的位置区间，温控模块的关闭位置AG_off3处于全关位置；若当前水温T₀高于第三水温阈值TR₃，但低于第四水温阈值TR₄，对应的控制策略包括：若当前水温T₀达到第三水温阈值TR₃的最小值，则根据环境温度T_amb选择对应的第三水温阈值TR₃，并继续监测发动机水温；若当前水温T₀达到选定的TR₃值时，则判断是否收到EGR需求；如没有收到EGR需求，则执行第三组快暖参数T_on3、AG_on3、T_off3、AG_off3；如收到EGR需求，则开放EGR功能，执行第四组快暖参数T_on4、AG_on4、T_off4、AG_off4，在第四组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on4处于EGR回路打开的位置区间，温控模块的关闭位置AG_off4为有轻微泄露的位置；若当前水温T₀高于第四水温阈值TR₄，但低于第五水温阈值TR₅，对应的控制策略包括：判断发动机负荷Load是否超过对应的限制LD_lim，如是，则退出快速暖机策略，进入温控模块正常工作模式；如否，则执行第五组快暖参数T_on5、AG_on5、T_off5、AG_off5，在第五组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on5处于大循环打开位置区间，温控模块的关闭位置AG_off5为有轻微泄露的位置；若当前水温T₀高于第五水温阈值TR₅，对应的控制策略包括：退出快速暖机策略，温控模块进入正常工作模式。

进一步地，快速暖机方法还包括：在快速暖机过程中，监控副水温传感器读取的副水温值T_2nd，并判断副水温值T_2nd是否超过设定阈值T_2lim，所述当前水温T₀为发动机缸体和缸盖其中之一的水温，所述副水温值T_2nd为发动机缸体和缸盖其中另一的水温；若副水温值T_2nd超过设定阈值T_2lim，则强制退出快速暖机模式。

进一步地，快速暖机方法还包括：在退出快暖策略后监测发动机转速和整车上下电情况；如果整车尚未下电，且发动机转速由0逐渐增大，则比较当前水温T₀与暖机结束阈值T_end之间的关系；若当前水温T₀低于暖机结束阈值T_end，则重新进入快暖策略，否则在停车熄火，重新启动之前，不再进入快暖策略。

本发明提供的基于温控模块的快速暖机装置，包括：球阀，用于通过其转动控制冷却系统各通路的通断；电机，用于驱动所述球阀转动；球阀位置传感器，用于检测所述球阀所处的转角位置；水温传感器，用于采集发动机水温；温控模块控制器，与所述电机和所述球阀位置传感器信号连接，用于根据发动机控制器的信号控制电机，或接收球阀位置传感器的信号并将其传递给发动机控制器；所述发动机控制器与所述温控模块控制器和所述温度传感器信号连接，用于接收发动机水温信号，并将当前水温T₀与预设的若干个温度阈值进行对比，判断当前水温T₀所处的温度区间，根据当前水温T₀所处的温度区间调取对应的控制参数，以相应的控制策略控制温控模块；所述发动机控制器还在快速暖机过程中，监测水温在各温度区间内保持的时长，若水温在某个温度区间的时长超过对应的时间阈值，强制退出快速暖机模式。

进一步地，所述温度阈值和所述控制参数预先存储于所述发动机控制器内，所述温度阈值包括第一温度阈值TR₁、第二温度阈值TR₂、第三温度阈值TR₃、第四温度阈值TR₄、第五温度阈值TR₅，所述第一温度阈值TR₁为寒区快速暖机边界，所述第二温度阈值TR₂为开始响应暖风需求的边界，所述第三温度阈值TR₃为避免EGR冷凝的边界，所述第四温度阈值TR₄为避免快速暖机过程中缸盖过热的边界，所述第五温度阈值TR₅为暖机结束阈值T_end，所述控制参数包括温控模块每次开启的时长T_on、每次开启的位置AG_on、每次关闭的时长T_off、以及每次关闭的位置AG_off。

进一步地，所述控制策略预先存储于所述发动机控制器内，若当前水温T₀低于第一水温阈值TR₁，对应的控制策略包括：不响应暖风和EGR功能需求，以第一组快暖参数T_on1、AG_on1、T_off1、AG_off1控制温控模块，在第一组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on1处于小循环打开位置区间，温控模块的关闭位置AG_off1处于全关位置；若当前水温T₀高于第一水温阈值TR₁，但低于第二水温阈值TR₂，对应的控制策略包括：不响应暖风和EGR功能需求，以第二组快暖参数T_on2、AG_on2、T_off2、AG_off2控制温控模块，在第二组快暖参数中，温控模块的开启时长T_on2大于第一组快暖参数中温控模块的开启时长T_on1，温控模块的开启位置AG_on2大于第一组快暖参数中温控模块的开启位置AG_on1，温控模块的关闭时长T_off2小于第一组快暖参数中温控模块的关闭时长T_off1，温控模块的关闭位置AG_off2处于全关位置；若当前水温T₀高于第二水温阈值TR₂，但低于第三水温阈值TR₃，对应的控制策略包括：开放暖风功能，并判断是否收到暖风需求；如未收到暖风需求，则执行第二组快暖参数T_on2、AG_on2、T_off2、AG_off2；如收到暖风需求，则对其进行响应，执行第三组快暖参数T_on3、AG_on3、T_off3、AG_off3，在第三组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on3处于暖风回路打开的位置区间，温控模块的关闭位置AG_off3处于全关位置；若当前水温T₀高于第三水温阈值TR₃，但低于第四水温阈值TR₄，对应的控制策略包括：若当前水温T₀达到第三水温阈值TR₃的最小值，则根据环境温度T_amb选择对应的第三水温阈值TR₃，并继续监测发动机水温；若当前水温T₀达到选定的TR₃值时，则判断是否收到EGR需求；如没有收到EGR需求，则执行第三组快暖参数T_on3、AG_on3、T_off3、AG_off3；如收到EGR需求，则开放EGR功能，执行第四组快暖参数T_on4、AG_on4、T_off4、AG_off4，在第四组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on4处于EGR回路打开的位置区间，温控模块的关闭位置AG_off4为有轻微泄露的位置；若当前水温T₀高于第四水温阈值TR₄，但低于第五水温阈值TR₅，对应的控制策略包括：判断发动机负荷Load是否超过对应的限制LD_lim，如是，则退出快速暖机策略，进入温控模块正常工作模式；如否，则执行第五组快暖参数T_on5、AG_on5、T_off5、AG_off5，在第五组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on5处于大循环打开位置区间，温控模块的关闭位置AG_off5为有轻微泄露的位置；若当前水温T₀高于第五水温阈值TR₅，对应的控制策略包括：退出快速暖机策略，温控模块进入正常工作模式。

进一步地，所述水温传感器包括主水温传感器和副水温传感器，所述主水温传感器设于发动机缸体和缸盖的其中之一，所述副水温传感器设于发动机缸体和缸盖的其中另一，所述当前水温T₀由所述主水温传感器测得，所述发动机控制器还在快速暖机过程中，监测副水温传感器读取的副水温值T_2nd，并将其与设定的阈值T_2lim进行对比，若副水温值T_2nd大于设定的阈值T_2lim，则强制退出快暖策略。

综上所述，本发明至少具有如下有益效果其中之一：

本发明依据冷却系统多个支路的不同工作特性，将发动机快暖过程中的水温上升过程划分为若干个阶段，并针对每个阶段设置一组优化的快暖参数，当水温不够高时，以快暖为主要目的，当水温达到某个阈值时，可响应对应的功能需求，能够在同时满足多个支路的需求下实现最大程度的快速暖机，解决传统冷却系统暖机速度慢，且无法兼顾暖风、EGR的支路功能需求的问题，并达到节油减排的效果。

附图说明

图1为本发明的基于温控模块的快速暖机方法中部分流程的控制策略图。

图2为本发明的快速暖机控制系统的架构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的基于温控模块的快速暖机方法包括：

步骤S10：整车上电，温控模块开始进行自检。如正常则进入下一步，如异常则报警，发动机限扭，且发动机控制器对温控模块输入散热器支路全开的信号，避免发动机过热。

在步骤S10中，温控模块自检时，温控模块控制器首先控制球阀将开度调整到最大开度P₁₀₀，如球阀位置传感器读取的位置信号表明球阀已转动至最大开度P₁₀₀，则进一步将球阀从最大开度P₁₀₀调整到最小开度P₀，确认位置正常后再将球阀调回至最大开度P₁₀₀。如果在球阀的转动过程中，驱动球阀转动的电机已经移动到上、下止点无法再移动，但是球阀位置传感器读取的信号表明球阀转角还未达到最大或最小值，又或者球阀位置传感器反馈的信号表明球阀转角已经超出正常量程，则说明球阀位置传感器的标定与实际位置无法对应，此时发动机控制器输出报警信号，发动机限扭，且对温控模块输入散热器支路全开的信号，将水冷系统的散热器支路开至最大，避免发动机过热。

步骤S20：判断水温传感器是否故障，如水温传感器故障，则发动机控制器报警，并对温控模块输入散热器支路全开的信号，避免发动机过热。

在步骤S20中，发动机控制器根据水温传感器故障码判断水温传感器是否出现故障。如果水温传感器发送的当前水温值超过发动机水温的正常工作范围，则表明水温传感器存在故障，发动机控制器报警，并对温控模块输入散热器支路全开的信号，否则表示水温传感器正常工作，进入下一步骤。

步骤S30：如水温传感器正常，则读取当前水温T₀，并检查发动机是否处于工作状态(即发动机转速n是否为0)，如发动机工作且当前水温T₀低于暖机结束阈值T_end，则进入暖机模式，如当前水温T₀高于暖机结束阈值T_end，则温控模块直接进入正常工作模式。

在步骤S30中，如水温传感器正常，则读取当前水温T₀，并检查发动机转速n是否为0，如果发动机转速n为0，则温控模块将球阀转角调整至预设的安全位置，即将球阀转角调整至最大开度P₁₀₀，以避免发动机工作时因温控模块异常导致发动机过热；如发动机转速n不为0，则检查当前水温T₀是否低于暖机结束阈值T_end，如当前水温T₀高于暖机结束阈值T_end，则温控模块跳过暖机模式，直接进入正常工作模式，并根据发动机的实际运行工况以及实际水温和目标水温的差异实时调整球阀转角；如当前水温T₀低于暖机结束阈值T_end，则温控模块进入暖机模式。

步骤S40：在快速暖机模式下，检查当前水温T₀，并将当前水温T₀与预设的若干个温度阈值进行对比，判断当前水温T₀所处的温度区间，并根据当前水温T₀所处温度区间的不同执行不同的控制策略。

步骤S40中，发动机控制器内预设有快速暖机过程中的若干个温度阈值TR₁～TR_n，这些温度阈值将暖机过程的温度划分若干个温度区间，并且在每个温度区间内预留某个功能(如暖风、EGR等)的开关信号。在本发明的一个实施例中，快速暖机过程中有5个温度阈值，分别为：第一水温阈值TR₁(0℃，作为寒区快暖的边界)、第二水温阈值TR₂(55℃，作为开始响应暖风需求的边界)、第三水温阈值TR₃(75℃，为避免EGR冷凝设定的安全边界)、第四水温阈值TR₄(85℃，为避免快暖过程出现急加速工况，导致缸盖过热)、第五水温阈值TR₅(92℃，快暖策略结束的边界，即暖机结束阈值T_end)，该5个温度阈值将快速暖机过程划分为6个温度区间，分别为第一温度区间(水温小于TR₁)、第二温度区间(水温介于TR₁与TR₂之间)、第三温度区间(水温介于TR₂与TR₃之间)、第四温度区间(水温介于TR₃与TR₄之间)、第五温度区间(水温介于TR₄与TR₅之间)及第六温度区间(水温大于TR₅)。

在本发明的快速暖机过程中，主要以温控模块的on-off控制策略实现对水温的控制，即在快速暖机过程中，间歇性地控制温控模块打开和关闭，通过温控模块的打开和关闭来控制水温。因此，需要设置温控模块每次开启的时长T_on、每次开启的位置AG_on、每次关闭的时长T_off、以及每次关闭的位置AG_off四个参数，即每个温度区间均设置有对应的温控模块开启时长、开启位置、关闭时长及关闭位置，通过该温度区间内球阀的多次打开和关闭，来实现对发动机水温的控制。

具体地，步骤S40包括：

步骤S41：检查当前水温T₀，并将当前水温T₀与预设的若干个温度阈值进行对比，判断当前水温T₀所处的温度区间；

步骤S42：根据当前水温T₀所处的温度区间，由预设的表格内获取当前区间对应的控制参数，将获取的控制参数传给温控模块执行相应的控制策略。

在一具体实施例中，如当前水温T₀低于第一水温阈值TR₁，则表明车辆位于寒区，发动机水温过低，此时发动机控制器将暖风和EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环)开关置0，强制关闭暖风、EGR功能，控制策略忽略(不响应)暖风、EGR等需求，执行第一组快暖参数T_on1、AG_on1、T_off1、AG_off1，该组参数可相对激进以适应寒区需求，该温度区间的每个循环当中，温控模块的开启时间T_on1较短，开启的位置AG_on1较小，球阀角度处于小循环打开位置区间内，而每次关闭的时间T_off1较长，关闭位置AG_off1可调至全关，该组参数可确保温控模块每次打开时，冷却液仅有微小的流通以确保发动机内不过热，同时尽可能地将热量锁定在发动机内部以加快暖机；

如当前水温T₀高于第一水温阈值TR₁，但低于第二水温阈值TR₂，则发动机控制器将暖风和EGR开关置0，强制暖风、关闭EGR功能，控制策略忽略(不响应)暖风、EGR等需求，执行第二组快暖参数T_on2、AG_on2、T_off2、AG_off2，该组参数主要用于适配常温下的快速暖机，对比第一组用于寒区的参数来说，该组参数适当放宽要求，该温度区间的每个循环当中，温控模块的开启时间T_on2略长，开启的位置AG_on2略大，但球阀角度仍处于小循环打开位置区间，每次关闭的时间T_off2较短，关闭位置AG_off2可调至全关。与第一组参数相比，该组参数可使温控模块每次打开时流量增大，在保证可以实现快速暖机的效果同时，适当控制整机温升，以避免整机迅速过热；

如当前水温T₀高于第二水温阈值TR₂，但低于第三水温阈值TR₃，需要开始考虑响应来自暖风的功能需求，若发动机水温低于该温度区间的水温，则因水温过低，即使打开空调也无法得到有效的暖风，而当发动机水温超过该温度区间的低温阈值(即TR₂)后则可以开放暖风功能，将暖风功能开关置1；如没有收到暖风需求，则仍以快速暖机为第一目的，维持第二组快暖参数不变，如有暖风需求，则对其进行响应，执行第三组快暖参数T_on3、AG_on3、T_off3、AG_off3，其中温控模块每次开启的位置AG_on3需设定在温控模块使暖风回路打开的位置区间，关闭的位置AG_off3可调至全关，而参数组合上，应使每次打开时流量足够满足整车除霜要求；

如当前水温T₀高于第三水温阈值TR₃，但低于第四水温阈值TR₄，需要开始考虑EGR的需求，将EGR功能开关置1，由于将高温废气引入气缸内重新进行燃烧的过程，容易出现冷凝现象，而冷凝与环境温度有关，故该温度区间主要用于解决冷凝问题。在该温度区间内，需考虑TR₃与环境温度T_amb的对应关系，环境温度较低时，需要适当提高TR₃的数值，以推迟使用EGR的时机。采用的做法是，在发动机控制器内存储表示TR₃与环境温度T_amb对应关系的二维表格，表中不同的环境温度T_amb对应不同的TR₃数值，若发动机水温达到TR₃的最小值，则开始考虑EGR需求，同时根据环境温度T_amb选择对应的TR₃的值，并继续监测发动机水温，若当前水温T₀达到选定的TR₃值时，温控模块可以响应EGR需求。如此时无EGR需求，则仍以快速暖机为第一目的，维持当前参数不变，如有EGR需求，则发动机控制器将EGR功能开关置1，解除EGR功能的限制，并执行第四组快暖参数T_on4、AG_on4、T_off4、AG_off4，其中温控模块每次开启的位置AG_on4需设定在温控模块使EGR冷却回路打开的位置区间，关闭的位置AG_off4设定至有轻微泄露的位置，以使主回路流量增大，参数组合上，应使每次打开时流量足够满足EGR冷却的需求；

如当前水温T₀高于第四水温阈值TR₄，但低于第五水温阈值TR₅，表明水温已经上升到一定水平，过快的温升可能导致风险，故需要考虑缸内个别点过热的情况，在此温度区间内，任何油门深踩的工况，如加速超车或低速爬坡等，导致发动机负荷Load超过当前转速外特性的限制LD_lim，则退出快暖策略，进入正常调整模式，否则执行相对保守的第五组快暖参数T_on5、AG_on5、T_off5、AG_off5，在该温度区间的每个循环当中，温控模块开启的时间T_on5较长，开启的位置AG_on5较大，球阀转角处于大循环打开位置区间，每次关闭的时间T_off5较短，每次关闭的位置AG_off5设定至有轻微泄露的位置，以使主回路流量增大，在保证可以实现快速暖机的效果同时，适当控制整机温升，以避免整机迅速过热；

如当前水温T₀高于TR₅(即暖机结束阈值T_end)，则快速暖机过程结束，退出快暖策略。

进一步的，本发明的快速暖机方法还包括：

步骤S50：在快速暖机过程中，监测水温在各温度区间内保持的时长，若水温在某个温度区间的时长超过对应的时间阈值，则强制退出快速暖机策略。

在本发明中，在整个快速暖机过程中，还针对每个温度区间预设相应的退出时间阈值t_tr1～t_tr5，如水温在该温度区间内的维持时间过长，则强制退出快速暖机策略，该策略主要是考虑低温环境下可能会遇到因热平衡而导致水温无法继续上升的情况，这种情况下停止快暖策略可以避免球阀做出过多的动作，延长温控模块的使用寿命。

需要说明的是，上面所述实施例为只包括一个水温传感器的情况，可以理解的，在发动机冷却系统中，有时候会同时在发动机缸体和缸盖中设置水温传感器，此种情况下，将其中一个水温传感器定义为主水温传感器，将另一个水温传感器定义为副水温传感器，主水温传感器读取的水温值被认为是发动机水温，例如前述的当前水温T₀，副水温传感器读取的水温值被认为是副水温值T_2nd，具体采用哪个水温传感器读取的水温值作为发动机水温需要根据具体情况进行判断，例如，若暖风支路与缸体串联，则将缸体内的水温传感器作为主水温传感器，若暖风支路与缸盖串联，则将缸盖内的水温传感器作为主水温传感器。

在设置两个水温传感器的实施例中，本发明的快速暖机方法进一步包括：

步骤S60：在快速暖机过程中，监测副水温传感器读取的副水温值T_2nd，并将其与设定的阈值T_2lim进行对比，若副水温值T_2nd大于设定的阈值T_2lim，则不论发动机水温为何种表现，均强制退出快暖策略。

在本发明中，退出快暖策略时，将快暖策略标志位B_wu置0，表示温控模块已经退出快暖策略，进入正常工作模式，此时控制策略设定在下一次停机之前不再重复进入快暖过程，但由于启停或混动策略等原因，会出现发动机转速n为0但整车尚未下电等情况，因此，本发明的快速暖机方法进一步包括：

步骤S70：在退出快暖策略后监测发动机转速和整车上下电情况，如果整车尚未下电，且发动机转速由0逐渐增大，则比较当前水温T₀与暖机结束阈值T_end之间的关系，若当前水温T₀低于暖机结束阈值T_end，则修改快暖策略标志位B_wu为1，重新进入快暖策略，否则保持快暖策略标志位B_wu不变，在停车熄火，重新启动之前，不再进入快暖策略。

如图2所示，本发明还提供一种基于温控模块的快速暖机装置，其包括：

球阀，用于通过其转动控制冷却系统各通路的通断；

电机，用于驱动所述球阀转动；

球阀位置传感器，用于检测所述球阀所处的转角位置；

水温传感器，用于采集发动机水温；

温控模块控制器，与所述电机和所述球阀位置传感器信号连接，用于根据发动机控制器的信号控制电机，或接收球阀位置传感器的信号并将其传递给发动机控制器；

所述发动机控制器与所述温控模块控制器和所述温度传感器信号连接，用于接收发动机水温信号，并将当前水温T₀与预设的若干个温度阈值进行对比，判断当前水温T₀所处的温度区间，根据当前水温T₀所处的温度区间调取对应的控制参数，以相应的控制策略控制温控模块。

进一步地，所述发动机控制器还在发动机启动后，发送信号给温控模块控制器，所述温控模块控制器在收到信号后启动温控模块自学习。在温控模块自学习时，温控模块控制器首先控制电机驱动球阀，将球阀开度调整到最大开度P₁₀₀，然后将球阀从最大开度P₁₀₀调整到最小开度P₀，接着再将球阀调回至最大开度P₁₀₀。在球阀转动过程中，温控模块控制器以特定的频率向发动机控制器反馈电机的运转情况，球阀位置传感器以特定的频率读取球阀的位置，并将位置信号通过温控模块控制器传给发动机控制器，发动机控制器根据电机运转情况和球阀位置判断球阀是否运动至最大开度P₁₀₀或最小开度P₀，若电机反馈的信号表明球阀已经移动到上、下止点无法再移动，但是球阀位置传感器读取的信号表明球阀转角还未达到最大或最小值，又或者球阀位置传感器反馈的信号表明球阀转角已经超出正常量程，则说明球阀位置传感器的标定与实际位置无法对应，此时发动机控制器输出报警信号，发动机限扭，且对温控模块控制器输入散热器支路全开的信号，将水冷系统的散热器支路开至最大，避免发动机过热。

在温控模块自检正常后，发动机控制器还根据水温传感器故障码判断水温传感器是否出现故障。如果水温传感器发送的当前水温值超过发动机水温的正常工作范围，则表明水温传感器存在故障，发动机控制器报警，并对温控模块输入散热器支路全开的信号，否则表示水温传感器正常工作。

如果水温传感器正常，发动机控制器还根据水温传感器的信号读取当前水温T₀，并检查发动机是否处于工作状态(发动机转速n是否为0)，如果发动机不工作，则发动机控制器通过温控模块控制器和电机将球阀转角调整至最大开度P₁₀₀，以避免发动机启动时因温控模块异常导致发动机过热；如果发动机工作且当前水温T₀低于暖机结束阈值T_end，则发送信号给温控模块控制器，通知温控模块进入暖机模式，如当前水温T₀高于暖机结束阈值T_end，则通知温控模块直接进入正常工作模式。

在暖机模式下，发动机控制器检查当前水温T₀，将当前水温T₀与预设的若干个温度阈值进行对比，判断当前水温T₀所处的温度区间，并根据当前水温T₀所处温度区间的不同执行不同的控制策略，温度阈值、控制参数、及控制策略均预先存储于发动机控制器内。

具体地，如当前水温T₀低于第一水温阈值TR₁，则发动机控制器判定车辆位于寒区，发动机水温过低，此时发动机控制器将暖风和EGR开关置0，强制关闭暖风、EGR功能，并执行第一组快暖参数T_on1、AG_on1、T_off1、AG_off1。

如当前水温T₀高于第一水温阈值TR₁，但低于第二水温阈值TR₂，则发动机控制器将暖风和EGR开关置0，强制暖风、关闭EGR功能，并执行第二组快暖参数T_on2、AG_on2、T_off2、AG_off2。

如当前水温T₀高于第二水温阈值TR₂，但低于第三水温阈值TR₃，则发动机控制器将暖风功能开关置1，并进一步判断是否收到暖风需求。如果发动机控制器此时没有收到暖风需求，则仍以快速暖机为第一目的，维持第二组快暖参数不变，如有暖风需求，则对其进行响应，执行第三组快暖参数T_on3、AG_on3、T_off3、AG_off3。

如当前水温T₀高于第三水温阈值TR₃，但低于第四水温阈值TR₄，则发动机控制器在发动机当前水温T₀达到内置的表格中TR₃的最小值时，根据环境温度T_amb选择对应的TR₃的值，并继续监测发动机当前水温，当发动机的当前水温T₀达到选定的TR₃值时，发动机控制器将EGR功能开关置1，解除EGR功能的限制，并进一步判断有没有收到EGR需求。如发动机控制器此时没有收到EGR需求，则仍以快速暖机为第一目的，维持第三组快暖参数不变，如有EGR需求，则发动机控制器控制温控模块执行第四组快暖参数T_on4、AG_on4、T_off4、AG_off4。

如当前水温T₀高于第四水温阈值TR₄，但低于第五水温阈值TR₅，发动机控制器进一步通过CAN总线采集发动机负荷信号，若发动机负荷Load超过当前转速外特性的限制LD_lim时，发动机控制器控制温控模块退出快速暖机策略，进入正常工作模式；若发动机负荷Load没有超过当前转速外特性的限制LD_lim，则发动机控制器控制温控模块执行第五组快暖参数T_on5、AG_on5、T_off5、AG_off5。

如当前水温T₀高于TR₅(即暖机结束阈值T_end)，则发动机控制器控制温控模块退出快暖策略。

在本发明的其它一些实施例中，发动机控制器还在快速暖机过程中，以设定频率监测水温在各温度区间内保持的时长，若水温在某个温度区间的时长超过对应的时间阈值，则强制退出快速暖机策略。

在具有两个水温传感器的实施例中，发动机控制器还在快速暖机过程中，以设定频率监测副水温传感器读取的副水温值T_2nd，并将其与设定的阈值T_2lim进行对比，若副水温值T_2nd大于设定的阈值T_2lim，则不论发动机水温为何种表现，均强制退出快暖策略。

在退出快暖策略后，发动机控制器还以设定频率监测发动机转速和整车上下电情况，如果整车尚未下电，且发动机转速由0逐渐增大，则比较当前水温T₀与暖机结束阈值T_end之间的关系，若当前水温T₀低于暖机结束阈值T_end，则修改快暖策略标志位B_wu为1，控制温控模块重新进入快暖策略，否则保持快暖策略标志位B_wu不变，在停车熄火，重新启动之前，不再进入快暖策略。

综上所述，本发明至少具有如下有益效果其中之一：

1、本发明依据冷却系统多个支路的不同工作特性，将发动机快暖过程中的水温上升过程划分为若干个阶段，并针对每个阶段设置一组优化的快暖参数，当水温不够高时，以快暖为主要目的，当水温达到某个阈值时，可响应对应的功能需求，能够在同时满足多个支路的需求，并考虑整机过热风险的前提下，实现最大程度的快速暖机，解决传统冷却系统暖机速度慢，且无法兼顾暖风、EGR的支路功能需求的问题，并达到节油减排的效果。

2、本发明在无需新增水温传感器的条件下，通过已有的水温、车速、发动机转速及负荷等参数，建立起一套温控模块的控制逻辑，同时考虑各个支路对冷却液的需求，可在满足各功能性需求的前提下提高汽车暖机的速度。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种基于温控模块的快速暖机方法，其特征在于，包括如下步骤：

在快速暖机模式下，检查当前水温T₀；

将当前水温T₀与预设的若干个温度阈值进行对比，判断当前水温T₀所处的温度区间；

根据当前水温T₀所处的温度区间调取对应的控制参数，以相应的控制策略控制温控模块；

进一步包括：

在快速暖机过程中，监测水温在各温度区间内保持的时长；

若水温在某个温度区间的时长超过对应的时间阈值，强制退出快速暖机模式。

2.如权利要求1所述的基于温控模块的快速暖机方法，其特征在于，所述快速暖机方法还包括：

整车上电，温控模块开始自检；

如温控模块异常则报警，如温控模块正常，则判断水温传感器是否故障；

如水温传感器异常则报警，如水温传感器正常，则读取当前水温，并检查发动机是否处于工作状态，如发动机工作且当前水温T₀低于暖机结束阈值T_end，则温控模块进入快速暖机模式；

如当前水温T₀高于暖机结束阈值T_end，则温控模块进入正常工作模式。

3.如权利要求1所述的基于温控模块的快速暖机方法，其特征在于，所述控制参数包括温控模块每次开启的时长T_on、每次开启的位置AG_on、每次关闭的时长T_off、以及每次关闭的位置AG_off。

4.如权利要求3所述的基于温控模块的快速暖机方法，其特征在于，所述若干个温度阈值包括第一温度阈值TR₁、第二温度阈值TR₂、第三温度阈值TR₃、第四温度阈值TR₄、第五温度阈值TR₅，所述第一温度阈值TR₁为寒区快速暖机边界，所述第二温度阈值TR₂为开始响应暖风需求的边界，所述第三温度阈值TR₃为避免EGR冷凝的边界，所述第四温度阈值TR₄为避免快速暖机过程中缸盖过热的边界，所述第五温度阈值TR₅为暖机结束阈值T_end。

5.如权利要求4所述的基于温控模块的快速暖机方法，其特征在于，若当前水温T₀低于第一水温阈值TR₁，对应的控制策略包括：不响应暖风和EGR功能需求，以第一组快暖参数T_on1、AG_on1、T_off1、AG_off1控制温控模块，在第一组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on1处于小循环打开位置区间，温控模块的关闭位置AG_off1处于全关位置；

若当前水温T₀高于第一水温阈值T_R1，但低于第二水温阈值T_R2，对应的控制策略包括：不响应暖风和EGR功能需求，以第二组快暖参数T_on2、AG_on2、T_off2、AG_off2控制温控模块，在第二组快暖参数中，温控模块的开启时长T_on2大于第一组快暖参数中温控模块的开启时长T_on1，温控模块的开启位置AG_on2大于第一组快暖参数中温控模块的开启位置AG_on1，温控模块的关闭时长T_off2小于第一组快暖参数中温控模块的关闭时长T_off1，温控模块的关闭位置AG_off2处于全关位置；

若当前水温T₀高于第二水温阈值T_R2，但低于第三水温阈值T_R3，对应的控制策略包括：开放暖风功能，并判断是否收到暖风需求；如未收到暖风需求，则执行第二组快暖参数T_on2、AG_on2、T_off2、AG_off2；如收到暖风需求，则对其进行响应，执行第三组快暖参数T_on3、AG_on3、T_off3、AG_off3，在第三组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on3处于暖风回路打开的位置区间，温控模块的关闭位置AG_off3处于全关位置；

若当前水温T₀高于第三水温阈值TR₃，但低于第四水温阈值TR₄，对应的控制策略包括：若当前水温T₀达到第三水温阈值TR₃的最小值，则根据环境温度T_amb选择对应的第三水温阈值TR₃，并继续监测发动机水温；若当前水温T₀达到选定的TR₃值时，则判断是否收到EGR需求；如没有收到EGR需求，则执行第三组快暖参数T_on3、AG_on3、T_off3、AG_off3；如收到EGR需求，则开放EGR功能，执行第四组快暖参数T_on4、AG_on4、T_off4、AG_off4，在第四组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on4处于EGR回路打开的位置区间，温控模块的关闭位置AG_off4为有轻微泄露的位置；

若当前水温T₀高于第四水温阈值TR₄，但低于第五水温阈值TR₅，对应的控制策略包括：判断发动机负荷Load是否超过对应的限制LD_lim，如是，则退出快速暖机策略，进入温控模块正常工作模式；如否，则执行第五组快暖参数T_on5、AG_on5、T_off5、AG_off5，在第五组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on5处于大循环打开位置区间，温控模块的关闭位置AG_off5为有轻微泄露的位置；

若当前水温T₀高于第五水温阈值TR₅，对应的控制策略包括：退出快速暖机策略，温控模块进入正常工作模式。

6.如权利要求1所述的基于温控模块的快速暖机方法，其特征在于，进一步包括：

在快速暖机过程中，监控副水温传感器读取的副水温值T_2nd，并判断副水温值T_2nd是否超过设定阈值T_2lim，所述当前水温T₀为发动机缸体和缸盖其中之一的水温，所述副水温值T_2nd为发动机缸体和缸盖其中另一的水温；

若副水温值T_2nd超过设定阈值T_2lim，则强制退出快速暖机模式。

7.如权利要求1所述的基于温控模块的快速暖机方法，其特征在于，进一步包括：

在退出快暖策略后监测发动机转速和整车上下电情况；

如果整车尚未下电，且发动机转速由0逐渐增大，则比较当前水温T₀与暖机结束阈值T_end之间的关系；

若当前水温T₀低于暖机结束阈值T_end，则重新进入快暖策略，否则在停车熄火，重新启动之前，不再进入快暖策略。

8.一种基于温控模块的快速暖机装置，其包括：

球阀，用于通过其转动控制冷却系统各通路的通断；

电机，用于驱动所述球阀转动；

球阀位置传感器，用于检测所述球阀所处的转角位置；

水温传感器，用于采集发动机水温；

温控模块控制器，与所述电机和所述球阀位置传感器信号连接，用于根据发动机控制器的信号控制电机，或接收球阀位置传感器的信号并将其传递给发动机控制器；

所述发动机控制器与所述温控模块控制器和所述水温传感器信号连接，用于接收发动机水温信号，并将当前水温T₀与预设的若干个温度阈值进行对比，判断当前水温T₀所处的温度区间，根据当前水温T0所处的温度区间调取对应的控制参数，以相应的控制策略控制温控模块；

所述发动机控制器还在快速暖机过程中，监测水温在各温度区间内保持的时长，若水温在某个温度区间的时长超过对应的时间阈值，强制退出快速暖机模式。

9.如权利要求8所述的基于温控模块的快速暖机装置，其特征在于，所述温度阈值和所述控制参数预先存储于所述发动机控制器内，所述温度阈值包括第一温度阈值TR₁、第二温度阈值TR₂、第三温度阈值TR₃、第四温度阈值TR₄、第五温度阈值TR₅，所述第一温度阈值TR₁为寒区快速暖机边界，所述第二温度阈值TR₂为开始响应暖风需求的边界，所述第三温度阈值TR₃为避免EGR冷凝的边界，所述第四温度阈值TR₄为避免快速暖机过程中缸盖过热的边界，所述第五温度阈值TR₅为暖机结束阈值T_end，所述控制参数包括温控模块每次开启的时长T_on、每次开启的位置AG_on、每次关闭的时长T_off、以及每次关闭的位置AG_off。

10.如权利要求8所述的基于温控模块的快速暖机装置，其特征在于，所述控制策略预先存储于所述发动机控制器内，若当前水温T₀低于第一水温阈值TR₁，对应的控制策略包括：不响应暖风和EGR功能需求，以第一组快暖参数T_on1、AG_on1、T_off1、AG_off1控制温控模块，在第一组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on1处于小循环打开位置区间，温控模块的关闭位置AG_off1处于全关位置；

若当前水温T₀高于第一水温阈值TR₁，但低于第二水温阈值TR₂，对应的控制策略包括：不响应暖风和EGR功能需求，以第二组快暖参数T_on2、AG_on2、T_off2、AG_off2控制温控模块，在第二组快暖参数中，温控模块的开启时长T_on2大于第一组快暖参数中温控模块的开启时长T_on1，温控模块的开启位置AG_on2大于第一组快暖参数中温控模块的开启位置AG_on1，温控模块的关闭时长T_off2小于第一组快暖参数中温控模块的关闭时长T_off1，温控模块的关闭位置AG_off2处于全关位置；

若当前水温T₀高于第二水温阈值TR₂，但低于第三水温阈值TR₃，对应的控制策略包括：开放暖风功能，并判断是否收到暖风需求；如未收到暖风需求，则执行第二组快暖参数T_on2、AG_on2、T_off2、AG_off2；如收到暖风需求，则对其进行响应，执行第三组快暖参数T_on3、AG_on3、T_off3、AG_off3，在第三组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on3处于暖风回路打开的位置区间，温控模块的关闭位置AG_off3处于全关位置；

若当前水温T₀高于第三水温阈值TR₃，但低于第四水温阈值TR₄，对应的控制策略包括：若当前水温T₀达到第三水温阈值TR₃的最小值，则根据环境温度T_amb选择对应的第三水温阈值TR₃，并继续监测发动机水温；若当前水温T₀达到选定的TR₃值时，则判断是否收到EGR需求；如没有收到EGR需求，则执行第三组快暖参数T_on3、AG_on3、T_off3、AG_off3；如收到EGR需求，则开放EGR功能，执行第四组快暖参数T_on4、AG_on4、T_off4、AG_off4，在第四组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on4处于EGR回路打开的位置区间，温控模块的关闭位置AG_off4为有轻微泄露的位置；

若当前水温T₀高于第四水温阈值TR₄，但低于第五水温阈值TR₅，对应的控制策略包括：判断发动机负荷Load是否超过对应的限制LD_lim，如是，则退出快速暖机策略，进入温控模块正常工作模式；如否，则执行第五组快暖参数T_on5、AG_on5、T_off5、AG_off5，在第五组快暖参数中，温控模块的开启位置AG_on5处于大循环打开位置区间，温控模块的关闭位置AG_off5为有轻微泄露的位置；

若当前水温T₀高于第五水温阈值TR₅，对应的控制策略包括：退出快速暖机策略，温控模块进入正常工作模式。

11.如权利要求8所述的基于温控模块的快速暖机装置，其特征在于，所述水温传感器包括主水温传感器和副水温传感器，所述主水温传感器设于发动机缸体和缸盖的其中之一，所述副水温传感器设于发动机缸体和缸盖的其中另一，所述当前水温T₀由所述主水温传感器测得，所述发动机控制器还在快速暖机过程中，监测副水温传感器读取的副水温值T_2nd，并将其与设定的阈值T_2lim进行对比，若副水温值T_2nd大于设定的阈值T_2lim，则强制退出快暖策略。

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