CN112594050A - 用于基于发动机壁温控制推进系统预热的方法和装置 - Google Patents
用于基于发动机壁温控制推进系统预热的方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及用于基于发动机壁温控制推进系统预热的方法和装装置。一种方法包括:(a)确定内燃发动机的发动机转速,其中内燃发动机具有发动机壁,并且发动机壁具有壁温;(b)确定内燃发动机的发动机负荷;(c)根据内燃发动机的发动机负荷和发动机转速确定壁参考温度;以及(d)使用冷却系统调节流经内燃发动机的冷却剂的体积流量,以将壁温维持在壁参考温度。
Description
技术领域
本公开涉及车辆系统和方法,并且更具体地,涉及用于基于发动机壁温控制推进系统预热的方法和装置。
背景技术
当前推进系统预热控制策略主要基于测得的冷却剂温度。此类控制策略需要具有复杂校准的复杂控制结构,并且不能达到最佳控制要求。因此,期望开发一种不仅仅依赖于冷却剂温度来预热推进系统的控制策略。
发明内容
本公开描述了一种用于在不仅仅依赖于冷却剂温度的情况下预热推进系统的控制方法和车辆系统。当前公开的控制策略通过在发动机预热的所有阶段期间直接控制发动机壁温来工作。控制发动机壁温以同时维持期望的发动机壁温,同时支持从发动机到推进系统的其他部件(诸如变速器)的能量传递。与基于冷却剂温度的控制策略相比,发动机壁的更快响应允许对发动机温度进行更优化的控制,以便避免沸腾和过冷。这种控制策略也是下一代热力系统的促成因素,在下一代热力系统中,需要更严格的低流量和壁温控制。
在本公开的一方面,该方法包括:(a)确定内燃发动机的发动机转速,其中内燃发动机具有发动机壁,并且发动机壁具有壁温;(b)确定内燃发动机的发动机负荷;(c)根据内燃发动机的发动机负荷和发动机转速确定壁参考温度;以及(d)使用冷却系统调节流经内燃发动机的冷却剂的体积流量,以将壁温维持在壁参考温度。
确定是否需要油升温包括:(a)确定流经内燃发动机的发动机油的油温;(b)将流经内燃发动机的发动机油的油温与预定油温阈值进行比较;以及(c)确定发动机油的油温低于预定油温阈值。该方法可还包括响应于确定需要油升温,将油升温偏移应用于壁参考温度。将油升温偏移应用于壁参考温度包括从壁参考温度减去油升温预定值。
该方法还可包括确定冷却剂正在沸腾。该方法可还包括响应于确定冷却剂正在沸腾,在从壁参考温度减去油升温预定值之后,通过从壁参考温度减去沸腾缓和值而将沸腾缓和偏移应用于壁参考温度。
该方法可还包括在从壁参考温度减去沸腾缓和值并从壁参考温度减去油升温预定值之后,由控制器输出最终仲裁的壁参考温度。
该方法可还包括响应于确定冷却剂正在沸腾而执行壁参考温度的修正以防止将来的沸腾,通过以下方式:(a)当冷却剂正在沸腾时确定内燃发动机的发动机运行条件,其中发动机运行条件包括内燃发动机的沸腾发动机负荷和沸腾发动机转速;以及(b)根据内燃发动机的沸腾发动机负荷和沸腾发动机转速学习壁沸腾偏移表,其中壁沸腾偏移表包括多个壁沸腾偏移值,每个壁沸腾偏移值基于沸腾发动机负荷和沸腾发动机转速。该方法可还包括通过从壁参考温度减去一个相应壁沸腾偏移值,将多个壁沸腾点值中的该相应壁沸腾偏移值应用于壁参考温度。
冷却系统可包括泵和与泵流体连通的阀。流经内燃发动机的冷却剂的体积流量可通过调节泵的功率和/或阀的位置而调节,以将壁温维持在壁参考温度。
本公开还描述了一种车辆系统。该车辆系统包括内燃发动机,该内燃发动机包括发动机壁。发动机壁有壁温。车辆系统还包括与内燃发动机热连通的冷却系统。车辆系统还包括与冷却系统电子通信的控制器。控制器被编程为执行上述方法。例如,控制器被编程为:(a)确定内燃发动机的发动机转速,其中内燃发动机具有发动机壁,并且发动机壁具有壁温;(b)确定内燃发动机的发动机负荷;(c)根据内燃发动机的发动机负荷和发动机转速确定壁参考温度;以及(d)命令冷却系统调节流经内燃发动机的冷却剂的体积流量,以将壁温维持在壁参考温度。
本发明提供如下技术方案:
1. 一种方法,其包含:
确定内燃发动机的发动机转速,其中所述内燃发动机具有发动机壁,并且所述发动机壁具有壁温;
确定所述内燃发动机的发动机负荷;
根据所述内燃发动机的所述发动机负荷和所述发动机转速确定壁参考温度;以及
使用冷却系统调节流经所述内燃发动机的冷却剂的体积流量,以将所述壁温维持在壁参考温度。
2. 如方案1所述的方法,还包含确定需要油升温。
3. 如方案2所述的方法,其中确定需要油升温包括:
确定流经所述内燃发动机的发动机油的油温;
将流经所述内燃发动机的发动机油的油温与预定油温阈值进行比较;以及
确定所述发动机油的油温小于所述预定油温阈值。
4. 如方案3所述的方法,其中响应于确定需要油升温,将油升温偏移应用于所述壁参考温度。
5. 如方案4所述的方法,其中将所述油升温偏移应用于所述壁参考温度包括从所述壁参考温度减去油升温预定值。
6. 如方案5所述的方法,还包含确定所述冷却剂正在沸腾。
7. 如方案6所述的方法,其中响应于确定所述冷却剂正在沸腾,将沸腾缓和偏移应用于所述壁参考温度。
8. 如方案7所述的方法,其中将所述沸腾缓和偏移应用于所述壁参考温度包括在从所述壁参考温度减去所述油升温预定值之后,从所述壁参考温度减去沸腾缓和值。
9. 如方案8所述的方法,还包含在从所述壁参考温度减去所述沸腾缓和值并从所述壁参考温度减去所述油升温预定值之后,由控制器输出最终仲裁的壁参考温度。
10. 如方案9所述的方法,还包含响应于确定所述冷却剂正在沸腾而执行所述壁参考温度的修正以防止将来的沸腾。
11. 如方案10所述的方法,其中执行所述壁参考温度的所述修正包括:
当所述冷却剂正在沸腾时确定所述内燃发动机的发动机运行条件,其中所述发动机运行条件包括所述内燃发动机的沸腾发动机负荷和沸腾发动机转速;以及
根据所述内燃发动机的沸腾发动机负荷和沸腾发动机转速学习壁沸腾偏移表,其中所述壁沸腾偏移表包括多个壁沸腾偏移值,每个壁沸腾偏移值基于所述沸腾发动机负荷和所述沸腾发动机转速。
12. 如方案11所述的方法,还包含将所述多个壁沸腾点值中的相应壁沸腾偏移值应用于所述壁参考温度。
13. 如方案12所述的方法,其中应用所述多个壁沸腾偏移值中的所述相应壁沸腾偏移值包括从所述壁参考温度减去所述相应壁沸腾偏移值。
14. 如方案13所述的方法,其中所述冷却系统包括泵和与所述泵流体连通的阀,其中使用所述冷却系统调节流经所述内燃发动机的所述冷却剂的体积流量以将所述壁温维持在所述壁参考温度包括调节所述泵的功率。
15. 如方案14所述的方法,其中使用所述冷却系统调节流经所述内燃发动机的冷却剂的体积流量以将所述壁温维持在所述壁参考温度包括调节所述阀的位置。
16. 一种车辆系统,其包含:
包括发动机壁的内燃发动机,其中所述发动机壁具有壁温;
与所述内燃发动机热连通的冷却系统;
与所述冷却系统电子通信的控制器,其中所述控制器被编程为:
确定所述内燃发动机的发动机转速,其中所述内燃发动机具有发动机壁,并且所述发动机壁具有壁温;
确定所述内燃发动机的发动机负荷;
根据所述内燃发动机的发动机负荷和发动机转速确定壁参考温度;以及
命令所述冷却系统调节流经所述内燃发动机的冷却剂的体积流量,以将所述壁温维持在所述壁参考温度。
17. 如方案16所述的车辆系统,其中所述控制器还被编程为:
通过以下方式确定需要油升温:
确定流经所述内燃发动机的发动机油的油温;
将流经所述内燃发动机的发动机油的油温与预定油温阈值进行比较;以及
确定所述发动机油的油温小于所述预定油温阈值。
18. 如方案17所述的车辆系统,其中响应于确定需要油升温,所述控制器被编程为通过从所述壁参考温度减去油升温预定值而将油升温偏移应用于所述壁参考温度。
19. 如方案18所述的车辆系统,其中所述控制器被编程为:
确定所述冷却剂正在沸腾;以及
响应于确定所述冷却剂正在沸腾,所述控制器被编程为通过在从所述壁参考温度减去所述油升温预定值之后,从所述壁参考温度减去沸腾缓和值而将沸腾缓和偏移应用于所述壁参考温度。
20. 如方案19所述的车辆系统,其中所述控制器被编程为在从所述壁参考温度减去所述沸腾缓和值并从所述壁参考温度减去所述油升温预定值之后,输出最终仲裁的壁参考温度。
本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点,当结合附图时,从下面对用于实施本教导的一些最佳模式和其他实施例(如所附权利要求中所限定)的详细描述中很容易看出。
附图说明
图1为车辆系统的示意图。
图2为使用发动机壁温冷却或加热推进系统的方法的流程图。
图3为图2的方法的子例程的流程图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅为示例性的,并不旨在限制应用和使用。此外,无意受到在前面的介绍、发明内容或下面的详细描述中提出的明示或暗示的理论的约束。
在此可按照功能和/或逻辑块组件以及各种处理步骤来描述本公开的实施例。应当理解,此类块组件可通过被配置为执行指定功能的多个硬件、软件和/或固件组件来实现。例如,本公开的实施例可采用各种集成电路组件,例如,存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等,其可在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下执行各种功能。另外,本领域技术人员将理解,本公开的实施例可结合多个系统来实践,并且本文描述的系统仅仅为本公开的示例性实施例。
为了简洁起见,与信号处理、数据融合、信号传递、控制和系统的其他功能方面(以及系统的各个操作组件)有关的技术在本文可不作详细描述。此外,本文包含的各个附图中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例功能关系和/或物理联接。应当注意,在本公开的实施例中可存在替代或附加的功能关系或物理连接。
参考图1,车辆系统10可为汽车、卡车、拖拉机、农用装备和/或其系统。车辆系统10包括用于推进的推进系统12。推进系统12包括内燃发动机14和机械地联接到内燃发动机的变速器16。内燃发动机14具有至少一个发动机壁15。发动机壁15具有壁温。另外,推进系统12包括与内燃发动机14流体连通的进气歧管18。进气歧管18被配置为将空气A引导至内燃发动机14。推进系统12还包括与内燃发动机14流体连通的油源20。油源20将诸如发动机油的油O供应给内燃发动机14。车辆系统10还包括控制器22。
控制器22包括至少一个处理器24和计算机非暂时性可读存储设备或介质26。处理器可为定制的或可商购的处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元( GPU)、与控制器22相关联的若干个处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(以微芯片或芯片集的形式)、宏处理器、其组合或通常用于执行指令的设备。计算机可读存储设备或介质可包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储装置。KAM为持久性或非易失性存储器,其可在处理器24断电时用于存储各种操作变量。计算机可读存储设备或介质26可使用多个存储设备来实施,诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪存或能够存储数据的另一电、磁、光或组合存储设备,所述数据的一些表示由控制器22在控制冷却系统28时使用的可执行指令。
冷却系统28包括冷却剂源30,该冷却剂源30含有冷却剂C。冷却系统28还包括与冷却剂源30流体连通的泵32。这样,泵32被配置为从冷却剂源30提取冷却剂C并将其递送到推进系统12。控制器22与泵32电子通信,以便调节其功率。冷却系统28还包括阀34。通过调节泵32的功率,可调节递送到推进系统12(即,内燃发动机14和变速器16)的冷却剂C的体积流量,以便控制发动机壁15的壁温。冷却系统28还包括与泵32和冷却剂源30流体连通的阀34。控制器22与阀34电子通信。因此,控制器22可调节阀34的位置,以调节冷却剂C到推进系统12(即,内燃发动机14和变速器16)的体积流量,从而控制发动机壁15的壁温。冷却系统28还包括用于冷却冷却剂C的(冷凝器-风扇-散热器模块)CFRM 36。
车辆系统10还包括与控制器22电子通信的节气门位置传感器38。节气门位置传感器38被配置为检测进气歧管18的节气门19的位置。控制器22被配置为基于来自节气门位置传感器38的输入确定节气门19的位置。车辆系统10还包括联接到进气歧管18的质量空气流量(MAF)传感器40。MAF传感器40被配置为测量流入内燃发动机14中的空气A的质量空气流量。控制器22与MAF传感器40电子通信。因此,控制器22被配置为基于来自MAF传感器40的输入确定流入内燃发动机14中的空气A的质量空气流量。控制器22被配置为根据节气门19的位置和/或进入内燃发动机14的空气A的质量空气流量确定发动机负荷。
车辆系统10还包括被配置为测量内燃发动机14的发动机转速的发动机转速传感器42。控制器22与发动机转速传感器42电子通信。这样,控制器22被配置为基于来自发动机转速传感器42的输入确定内燃发动机14的发动机转速。
车辆系统10还包括油温传感器21,以测量油的温度(即,油温)。控制器22与油温传感器21电子通信。这样,控制器22被编程为基于来自油温传感器21的输入确定油温。
车辆系统10还包括被配置为测量冷却剂C的压力的压力传感器37。压力传感器37与控制器22电子通信。控制器22被编程为基于来自压力传感器37的输入确定冷却剂C是否正在沸腾。换句话说,控制器22被编程为基于冷却剂C的压力确定冷却剂C是否正在沸腾。
图2为用于使用发动机壁温冷却或加热推进系统12的方法100的流程图。方法100包括框102,在框102中,确定内燃发动机14的发动机转速(RPM)。为此,控制器22被编程为基于来自发动机转速传感器42的输入确定内燃发动机14的发动机转速。如上所述,发动机转速传感器42被配置为测量发动机转速。方法100还包括框104,在框104中,确定内燃发动机14的发动机负荷(负荷)。为此,控制器22可根据流入内燃发动机14中的空气A的质量空气流量和/或节气门19的位置确定内燃发动机14的发动机负荷(负荷)。如上所述,节气门位置传感器38可用于确定节气门19的位置,并且MAF传感器40可用于确定流入内燃发动机14中的空气A的质量空气流量。因此,控制器22被编程为基于来自MAF传感器40和/或节气门位置传感器38的输入确定内燃发动机14的发动机负荷(负荷)。方法100然后进行到框106。
在框106,控制器22被编程为根据内燃发动机14的发动机负荷(负荷)和发动机转速(RPM)确定壁参考温度。在方法100的第一循环期间,在框106不执行沸腾修正。为了确定壁参考温度,对特定车辆进行测试,以确定在发动机负荷(负荷)和发动机转速(RPM)的每种组合下的最佳壁参考温度。然后,基于此测试创建查找表。因此,在框106,控制器22被编程为访问查找表,以仅基于内燃发动机14的发动机负荷(负荷)和发动机转速(RPM)确定壁参考温度。然后,方法100继续到框108。
在框108,控制器22被编程为确定是否需要油升温(即,油O是否必须升温)。为此,控制器22确定油温。控制器22基于油温传感器21的输入确定流经内燃发动机14的发动机油O的油温。此外,控制器22将流经内燃发动机的发动机油O的油温与预定油温阈值进行比较。然后,控制器22确定发动机油O的油温是否小于预定油温阈值。如果油温小于预定油温阈值,则方法100进行到框110。
在框110,控制器22将油升温偏移应用于在框106中确定的壁参考温度。为此,控制器22从壁参考温度减去油升温预定值。通过降低发动机壁温参考值,更多的能量将从发动机传递到发动机和变速器油,以促进油的升温。然后,方法100进行到框112。如果油温等于或大于预定油温阈值,则方法100直接进行到框112,而不执行框110。
在框112,控制器22确定冷却剂C是否正在沸腾。为此,控制器22可执行沸腾检测算法。在框111,控制器22可基于冷却剂C的压力确定冷却剂C是否正在沸腾。如上所述,冷却剂C的压力可用压力传感器37来测量。如果控制器22确定冷却剂C正在沸腾,则方法100进行到框114。
在框114,控制器22将沸腾缓和偏移应用于壁参考温度。为此,控制器22在从壁参考温度减去油升温预定值之后,从壁参考温度减去沸腾缓和值。因此,在这一点上,已从壁参考温度减去了沸腾缓和值和油升温预定值。在沸腾的情况下,降低发动机壁温设定值会增加通过发动机所需的冷却剂流量,这将消除沸腾。如果冷却剂C没有在沸腾,则方法100直接进行到框116。
在框116,控制器22在以下步骤之后输出最终仲裁的壁参考温度:a)仅从壁参考温度减去沸腾缓和值;b)仅从壁参考温度减去油升温预定值;c)减去沸腾缓和值和油升温预定值两者;或者d)依据判定框108和112的结果,不改变壁参考温度的值。而且,在框116,控制器22命令冷却系统28调节流经推进系统12(即,内燃发动机14和/或变速器16)的冷却剂C的体积流量,以将壁温维持在壁参考温度,如依据判定框108和112的结果所调节。为此,控制器22命令泵32调节其功率和/或命令阀34调节其位置,以调节流经推进系统12(即,内燃发动机14和/或变速器16)的冷却剂C的体积流量,从而将壁温保持在壁参考温度。
参考图2和图3,方法100可还包括框117,框117需要响应于确定冷却剂C正在沸腾而执行壁参考温度的修正以防止将来的沸腾。在框117之后,方法100返回到框106,在框106中,将壁沸腾偏移值应用于壁参考温度。具体地,控制器22从壁参考温度减去壁沸腾偏移值,以防止冷却剂在方法100的将来循环中沸腾。
参考图3,框117包括框117a和框117b。响应于在框112确定冷却剂C正在沸腾而执行框117。在框117a,当冷却剂正在沸腾时,控制器22确定内燃发动机14的发动机运行条件。内燃发动机14的运行条件包括内燃发动机14的沸腾发动机负荷和沸腾发动机转速。术语“沸腾发动机负荷”意指冷却剂C正在沸腾时内燃发动机14的发动机负荷。术语“沸腾发动机转速”意指冷却剂C正在沸腾时内燃发动机14的发动机转速。沸腾发动机负荷和沸腾发动机转速可如上所论述相对于发动机负荷(负荷)和发动机转速(RPM)而确定。在框117a之后,执行框117b。
在框117b中,控制器22根据内燃发动机14的沸腾发动机负荷和沸腾发动机转速学习壁沸腾偏移表。壁沸腾偏移表包括多个壁沸腾偏移值,每个壁沸腾偏移值基于沸腾发动机负荷和沸腾发动机转速。在完成任何学习之前,将偏移值初始化为0。当检测到学习条件时,对应于沸腾发动机负荷和沸腾发动机RPM的偏移值将增加。这样,下次发动机在此负荷和RPM下运行时,壁参考值将降低此偏移值,以防止重复沸腾事件。在框117b之后,方法100返回到框106,其包括框106a和框106b。
在框106a,控制器22如上所论述根据发动机负荷(负荷)和发动机转速(RPM)确定壁参考温度。在框116a之后,执行框116b。在框116b,控制器22将壁沸腾偏移表中的多个壁沸腾点值中的一个相应壁沸腾偏移值应用于壁参考温度。基于发动机负荷(负荷)和发动机转速(RPM)确定壁沸腾偏移值。应用壁沸腾偏移值需要从壁参考温度减去相应的壁沸腾偏移值。
详细描述和附图或视图为对本教导的支持和描述,但是本教导的范围仅由权利要求书限定。虽然已详细描述了用于实行本教导的一些最佳模式和其他实施例,但是存在各种替代设计和实施例以用于实践在所附权利要求中限定的本教导。
Claims (10)
1.一种方法,其包含:
确定内燃发动机的发动机转速,其中所述内燃发动机具有发动机壁,并且所述发动机壁具有壁温;
确定所述内燃发动机的发动机负荷;
根据所述内燃发动机的所述发动机负荷和所述发动机转速确定壁参考温度;以及
使用冷却系统调节流经所述内燃发动机的冷却剂的体积流量,以将所述壁温维持在壁参考温度。
2.如权利要求1所述的方法,还包含确定需要油升温。
3.如权利要求2所述的方法,其中确定需要油升温包括:
确定流经所述内燃发动机的发动机油的油温;
将流经所述内燃发动机的发动机油的油温与预定油温阈值进行比较;以及
确定所述发动机油的油温小于所述预定油温阈值。
4.如权利要求3所述的方法,其中响应于确定需要油升温,将油升温偏移应用于所述壁参考温度。
5.如权利要求4所述的方法,其中将所述油升温偏移应用于所述壁参考温度包括从所述壁参考温度减去油升温预定值。
6.如权利要求5所述的方法,还包含确定所述冷却剂正在沸腾。
7.如权利要求6所述的方法,其中响应于确定所述冷却剂正在沸腾,将沸腾缓和偏移应用于所述壁参考温度。
8.如权利要求7所述的方法,其中将所述沸腾缓和偏移应用于所述壁参考温度包括在从所述壁参考温度减去所述油升温预定值之后,从所述壁参考温度减去沸腾缓和值。
9.如权利要求8所述的方法,还包含在从所述壁参考温度减去所述沸腾缓和值并从所述壁参考温度减去所述油升温预定值之后,由控制器输出最终仲裁的壁参考温度。
10.一种车辆系统,其包含:
包括发动机壁的内燃发动机,其中所述发动机壁具有壁温;
与所述内燃发动机热连通的冷却系统;
与所述冷却系统电子通信的控制器,其中所述控制器被编程为:
确定所述内燃发动机的发动机转速,其中所述内燃发动机具有发动机壁,并且所述发动机壁具有壁温;
确定所述内燃发动机的发动机负荷;
根据所述内燃发动机的发动机负荷和发动机转速确定壁参考温度;以及
命令所述冷却系统调节流经所述内燃发动机的冷却剂的体积流量,以将所述壁温维持在所述壁参考温度。
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