CN112610324B - 一种发动机进气温度控制系统、方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发动机进气温度控制系统、方法及车辆。所述系统：电子水泵、散热器和设置在增压器与发动机之间的气路上的水空中冷器构成水循环系统，车辆运行参数采集器用于获取车辆运行参数，控制器用于根据获取的参数确定发动机最优进气温度，基于该温度生成电子水泵驱动信号。所述方法包括获取车辆运行参数、根据获取的参数确定发动机最优进气温度以及调整电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到发动机最优进气温度的步骤。所述车辆包含发动机进气温度控制设备，该设备中，处理器执行存储器中保存的计算机程序时实现所述方法。根据本发明，能够解决现有水空中冷器不具备冷却能力调节功能，无法满足发动机对最优进气温度的要求的问题。

Description

一种发动机进气温度控制系统、方法及车辆

技术领域

本发明属于发动机进气控制技术领域，更具体地，涉及一种发动机进气温度控制系统、方法及车辆。

背景技术

随着国家节能减排政策法规的愈加严格，提高汽车的燃油经济性和减少汽车尾气排放已是大势所趋。采用涡轮增压和进气中冷技术来提高汽车的燃油经济性和减少汽车尾气排放是当前常用的解决方案之一。在该技术中，涡轮增压器利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入发动机气缸。作为涡轮增压器的配套部件，中冷器在该环节中起着重要的作用。中冷器设置在涡轮增压器与发动机的进气歧管之间，用于基于冷却介质对涡轮增压器输出的增压空气进行降温，以提高发动机的进气氧密度，提高发动机的有效充气效率，同时能够防止发动机燃烧温度过高，造成爆震，还能够降低发动机废气中的NOx的含量，减少汽车尾气排放。

按照冷却介质的不同，中冷器可以分为采用空气作为冷却介质的空空中冷器和采用水作为冷却介质的水空中冷器。其中，水空中冷器因具有节省发动机舱前端模块的空间、换热效率高和进气阻力小等优点而得到了更为广泛的应用。

然而，现有的水空中冷器仅能够在自身能力范围内最大程度地降低发动机进气温度，无法实现对发动机进气温度的动态调节，进而无法满足发动机对最优进气温度的要求，限制了汽车的经济性与环保性的进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的水空中冷器不具备冷却能力调节功能，无法满足发动机对最优进气温度的要求的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种发动机进气温度控制系统、方法及车辆。

根据本发明的第一方面，提供了一种发动机进气温度控制系统。

本发明的发动机进气温度控制系统包括设置在增压器与发动机之间的气路上的水空中冷器，还包括电子水泵、散热器、车辆运行参数采集器和控制器；

所述电子水泵、所述散热器和所述水空中冷器构成水循环系统；

所述车辆运行参数采集器用于获取预定项的车辆运行参数；

所述控制器用于根据获取的车辆运行参数确定发动机最优进气温度，并基于所述发动机最优进气温度生成所述电子水泵的驱动信号。

作为优选的是，所述电子水泵的出水端与所述散热器的进水端相连通，所述散热器的出水端与所述水空中冷器的进水端相连通，所述水空中冷器的出水端与所述电子水泵的进水端相连通。

作为优选的是，所述发动机进气温度控制系统还包括冷却水壶，该冷却水壶用于对所述水循环系统中的冷却水进行补充或者溢流。

根据本发明的第二方面，提供了一种发动机进气温度控制方法，该发动机进气温度控制方法基于上述任一种发动机进气温度控制系统实现，包括以下步骤：

获取预定项的车辆运行参数；

根据获取的车辆运行参数确定发动机最优进气温度；

调整电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到所述发动机最优进气温度。

作为优选的是，所述车辆运行参数包括发动机转速、发动机负荷、车速和发动机水温；

所述发动机最优进气温度的确定方法包括：

根据所述发动机转速与所述发动机负荷确定相应工况下的第一发动机最优进气温度；

根据所述发动机负荷与所述车速确定相应工况下的第二发动机最优进气温度；

根据所述车速与所述发动机水温确定相应工况下的第三发动机最优进气温度；

将三种工况下的发动机最优进气温度之中的最小者作为所述发动机最优进气温度。

作为优选的是，所述车辆运行参数还包括环境温度；

所述发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断所述环境温度是否低于预定的第一环境温度下限阈值，若是，将三种工况下的发动机最优进气温度之中的最大者作为所述发动机最优进气温度。

作为优选的是，所述车辆运行参数还包括发动机实际进气温度；

所述发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断所述发动机实际进气温度是否超出预定的发动机进气温度上限阈值，若是，判断预定的第一发动机进气温度限值是否小于所述发动机最优进气温度，若是，将所述发动机最优进气温度更新为所述第一发动机进气温度限值。

作为优选的是，所述车辆运行参数还包括油门踏板开度变化率；

所述发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断所述油门踏板开度变化率是否超出预定的油门踏板开度变化率上限阈值，若是，判断预定的第二发动机进气温度限值是否同时小于所述第一发动机进气温度限值和所述发动机最优进气温度，若是，将所述发动机最优进气温度更新为所述第二发动机进气温度限值。

作为优选的是，所述车辆运行参数还包括发动机进气温度传感器工作状态；

当所述发动机进气温度传感器工作状态为异常时，所述发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断预定的第三发动机进气温度限值是否同时小于所述第一发动机进气温度限值、所述第二发动机进气温度限值和所述发动机最优进气温度，若是，将所述发动机最优进气温度更新为所述第三发动机进气温度限值。

作为优选的是，所述调整电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到所述发动机最优进气温度的步骤包括：

根据所述发动机实际进气温度与确定的发动机最优进气温度的差值以及所述车速确定所述电子水泵的驱动信号的占空比，并输出满足该占空比的电子水泵驱动信号。

作为优选的是，所述调整电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到所述发动机最优进气温度的步骤还包括：

判断所述环境温度是否低于预定的第二环境温度下限阈值，若是，判断预定的温度修正下的电子水泵驱动信号占空比是否小于所述电子水泵的驱动信号的占空比，若是，将所述电子水泵的驱动信号的占空比更新为温度修正下的电子水泵驱动信号占空比。

作为优选的是，所述调整电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到所述发动机最优进气温度的步骤还包括：

当所述发动机进气温度传感器工作状态为异常时，判断预定的异常修正下的电子水泵驱动信号占空比是否同时小于所述温度修正下的电子水泵驱动信号占空比和所述电子水泵的驱动信号的占空比，若是，将所述电子水泵的驱动信号的占空比更新为所述异常修正下的电子水泵驱动信号占空比。

根据本发明的第三方面，提供了一种车辆。

本发明的车辆包含发动机进气温度控制设备；

所述发动机进气温度控制设备包括处理器和存储器，所述处理器执行所述存储器中保存的计算机程序时实现上述任一种发动机进气温度控制方法。

本发明的有益效果在于：

本发明的发动机进气温度控制系统，通过车辆运行参数采集器获取预定项的车辆运行参数，通过控制器根据获取的车辆运行参数确定当前的发动机最优进气温度，并基于该发动机最优进气温度生成电子水泵的驱动信号。响应于该驱动信号，电子水泵调整由电子水泵、散热器和水空中冷器构成的水循环系统中冷却水的流速，进而对水空中冷器的冷却能力进行相应的调节，对发动机的实际进气温度进行相应的控制，以满足发动机对最优进气温度的要求。由此可知，本发明的发动机进气温度控制系统能够有效地解决现有的水空中冷器不具备冷却能力调节功能，无法满足发动机对最优进气温度的要求的问题。

本发明的发动机进气温度控制方法和车辆与上述发动机进气温度控制系统属于一个总的发明构思，故与上述发动机进气温度控制系统具有相同的有益效果。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的实施例的发动机进气温度控制系统的结构框图。

图2示出了根据本发明的实施例的发动机最优进气温度确定逻辑图。

图3示出了根据本发明的实施例的电子水泵驱动信号占空比确定逻辑图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例：图1示出了本实施例的发动机进气温度控制系统的结构框图。参照图1，本实施例的发动机进气温度控制系统包括设置在增压器与发动机之间的气路上的水空中冷器，还包括电子水泵、散热器、车辆运行参数采集器和控制器；

电子水泵、散热器和水空中冷器构成水循环系统；

车辆运行参数采集器用于获取预定项的车辆运行参数；

控制器用于根据获取的车辆运行参数确定发动机最优进气温度，并基于发动机最优进气温度生成电子水泵驱动信号。

其中，车辆运行参数采集器采用信号传感器实现。

本实施例中，电子水泵的出水端与散热器的进水端相连通，散热器的出水端与水空中冷器的进水端相连通，水空中冷器的出水端与电子水泵的进水端相连通。

本实施例的发动机进气温度控制系统还包括冷却水壶，该冷却水壶接入水空中冷器与电子水泵之间的水路，用于对所述水循环系统中的冷却水进行补充或者溢流。

本实施例中，水空中冷器的进气端与涡轮增压器的压气机端相连通，水空中冷器的出气端接入发动机的进气歧管。在进气过程中，外部环境中的空气依次经过空气滤清器的滤清、涡轮增压器的增压以及水空中冷器的冷却后经发动机的进气歧管进入发动机。

本实施例的水循环系统中，冷却回水经电子水泵循环至散热器，散热器对进入其中的冷却回水进行降温，输出冷却进水。冷却进水进入到水空中冷器中与增压后的气体进行热交换，以降低发动机进气温度。冷却进水经热交换升温后，回流至电子水泵。

电子水泵的工作状态主要受控制器控制，控制器根据信号传感器采集的各路信号，判定车辆工作状态，计算此时的发动机最优进气温度，控制器根据发动机最优进气温度及车速确定此时的电子水泵驱动信号占空比，并通过发动机最优进气温度与发动机实际进气温度的差值进行电子水泵驱动信号占空比PID控制。

相应地，本实施例还提出了一种发动机进气温度控制方法，该发动机进气温度控制方法基于上述发动机进气温度控制系统实现。

本实施例的发动机进气温度控制方法包括以下步骤：

获取预定项的车辆运行参数；

根据获取的车辆运行参数确定发动机最优进气温度；

调整所述电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到发动机最优进气温度。

其中，所述车辆运行参数包括发动机转速、发动机负荷、车速和发动机水温；

相应地，发动机最优进气温度的确定方法包括：

根据发动机转速与发动机负荷确定相应工况下的第一发动机最优进气温度；

根据发动机负荷与车速确定相应工况下的第二发动机最优进气温度；

根据车速与发动机水温确定相应工况下的第三发动机最优进气温度；

将三种工况下的发动机最优进气温度之中的最小者作为发动机最优进气温度。

其中，所述车辆运行参数还包括环境温度；

相应地，发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断环境温度是否低于预定的第一环境温度下限阈值，若是，将三种工况下的发动机最优进气温度之中的最大者作为发动机最优进气温度。

其中，所述车辆运行参数还包括发动机实际进气温度；

相应地，发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断发动机实际进气温度是否超出预定的发动机进气温度上限阈值，若是，判断预定的第一发动机进气温度限值是否小于发动机最优进气温度，若是，将发动机最优进气温度更新为第一发动机进气温度限值。

其中，所述车辆运行参数还包括油门踏板开度变化率；

相应地，发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断油门踏板开度变化率是否超出预定的油门踏板开度变化率上限阈值，若是，判断预定的第二发动机进气温度限值是否同时小于第一发动机进气温度限值和发动机最优进气温度，若是，将发动机最优进气温度更新为第二发动机进气温度限值。

其中，所述车辆运行参数还包括发动机进气温度传感器工作状态；

当发动机进气温度传感器工作状态为异常时，发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断预定的第三发动机进气温度限值是否同时小于第一发动机进气温度限值、第二发动机进气温度限值和发动机最优进气温度，若是，将发动机最优进气温度更新为第三发动机进气温度限值。

本实施例中，所述调整所述电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到发动机最优进气温度的步骤包括：

根据发动机实际进气温度与确定的发动机最优进气温度的差值以及车速确定所述电子水泵的驱动信号的占空比，并输出满足该占空比的电子水泵驱动信号。

本实施例中，所述调整所述电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到发动机最优进气温度的步骤还包括：

判断环境温度是否低于预定的第二环境温度下限阈值，若是，判断预定的温度修正下的电子水泵驱动信号占空比是否小于所述电子水泵的驱动信号的占空比，若是，将所述电子水泵的驱动信号的占空比更新为温度修正下的电子水泵驱动信号占空比。

本实施例中，当发动机进气温度传感器工作状态为异常时，所述调整所述电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到发动机最优进气温度的步骤还包括：

判断预定的异常修正下的电子水泵驱动信号占空比是否同时小于温度修正下的电子水泵驱动信号占空比和所述电子水泵的驱动信号的占空比，若是，将所述电子水泵的驱动信号的占空比更新为异常修正下的电子水泵驱动信号占空比。

图2示出了本实施例的发动机最优进气温度确定逻辑图。以下参照图2对本实施例中发动机最优进气温度的确定方法进行更为详细的说明：

控制器通过车辆运行参数采集器读取车辆运行参数，包括发动机转速、发动机负荷、车速、发动机水温、环境温度、发动机实际进气温度、油门踏板开度变化率和发动机进气温度传感器工作状态，并根据车辆运行参数判定车辆所处运行环境及工作状态。

控制器根据发动机转速与发动机负荷、发动机负荷与车速、车速与发动机水温，分别计算相应工况下的发动机最优进气温度Temp1/Temp2/Temp3；

取以上三个温度的最小值Temp_min＝min(Temp1,Temp2,Temp3)输入给温度选择部分，温度选择部分通过判定环境温度是否处于冬季环境，如果环境温度小于第一环境温度下限阈值T_cold1(例如0℃)，温度选择部分则输出以上三个温度中的最大值Tmax，否则，温度选择部分输出Temp_min＝min(Temp1,Temp2,Temp3)。

另外，通过对发动机实际进气温度的判断确定是否超过发动机进气温度上限阈值，如果发动机实际进气温度高于发动机进气温度上限阈值T1，则触发第一发动机进气温度限值Tlimit1；如果油门踏板开度变化率超出油门踏板开度变化率上限阈值T2，则触发第二发动机进气温度限值Tlimit2；如果检测到发动机进气温度传感器故障，则触发第三发动机进气温度限值Tlimit3；

最终确定的发动机最优进气温度为：

T_best＝min(Tsel,Tlimit1,Tlimit2,Tlimit3)，Tsel为温度选择部分的输出。

图2中，TempMap1、TempMap2和TempMap3均为工况条件下的发动机最优进气温度计算模块，Min1和Min2均为取小值模块。

图3示出了本实施例的电子水泵驱动信号占空比确定逻辑图。以下参照图3对本实施例中电子水泵驱动信号占空比的确定方法进行更为详细的说明：

控制器根据发动机实际进气温度与确定的发动机最优进气温度的差值Delta_T和当前车速，计算当前运行工况下的电子水泵驱动信号占空比IPF1，如果环境温度低于第二环境温度下限阈值T_cold2(例如0℃)，则进入冬季模式控制，激活温度修正下的电子水泵驱动信号占空比IPF3，如果检测到发动机进气温度传感器故障信号，激活异常修正下的电子水泵驱动信号占空比IPF2，最终确定的电子水泵驱动信号占空比为min(IPF1.IPF2,IPF3)。

图3中，PWMmap为电子水泵驱动信号占空比计算模块，Min3为取小值模块。

相应地，本实施例还提出了一种车辆，该车辆包含发动机进气温度控制设备，该发动机进气温度控制设备包括处理器和存储器，处理器执行存储器中保存的计算机程序时实现本实施例的发动机进气温度控制方法。

本实施例提出了一种发动机进气温度控制系统、方法及车辆，通过对电子水泵的控制，合理调节冷却水路的水流量，将发动机进气温度控制在最优的范围内，低负荷时提升发动机燃油经济性，高负荷时提升发动机动力性。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种发动机进气温度控制方法，其特征在于，基于发动机进气温度控制系统实现，所述发动机进气温度控制系统包括设置在增压器与发动机之间的气路上的水空中冷器，以及电子水泵、散热器、车辆运行参数采集器和控制器；

所述电子水泵、所述散热器和所述水空中冷器构成水循环系统；

所述车辆运行参数采集器用于获取预定项的车辆运行参数；

所述控制器用于根据获取的车辆运行参数确定发动机最优进气温度，并基于所述发动机最优进气温度生成所述电子水泵的驱动信号；

所述发动机进气温度控制方法包括：

获取预定项的车辆运行参数；

根据获取的车辆运行参数确定发动机最优进气温度；

调整电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到所述发动机最优进气温度；

所述车辆运行参数包括发动机转速、发动机负荷、车速和发动机水温；

所述发动机最优进气温度的确定方法包括：

根据所述发动机转速与所述发动机负荷确定相应工况下的第一发动机最优进气温度；

根据所述发动机负荷与所述车速确定相应工况下的第二发动机最优进气温度；

根据所述车速与所述发动机水温确定相应工况下的第三发动机最优进气温度；

将三种工况下的发动机最优进气温度之中的最小者作为所述发动机最优进气温度。

2.根据权利要求1所述的发动机进气温度控制方法，其特征在于，所述车辆运行参数还包括环境温度；

所述发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断所述环境温度是否低于预定的第一环境温度下限阈值，若是，将三种工况下的发动机最优进气温度之中的最大者作为所述发动机最优进气温度。

3.根据权利要求2所述的发动机进气温度控制方法，其特征在于，所述车辆运行参数还包括发动机实际进气温度；

所述发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断所述发动机实际进气温度是否超出预定的发动机进气温度上限阈值，若是，判断预定的第一发动机进气温度限值是否小于所述发动机最优进气温度，若是，将所述发动机最优进气温度更新为所述第一发动机进气温度限值。

4.根据权利要求3所述的发动机进气温度控制方法，其特征在于，所述车辆运行参数还包括油门踏板开度变化率；

所述发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断所述油门踏板开度变化率是否超出预定的油门踏板开度变化率上限阈值，若是，判断预定的第二发动机进气温度限值是否同时小于所述第一发动机进气温度限值和所述发动机最优进气温度，若是，将所述发动机最优进气温度更新为所述第二发动机进气温度限值。

5.根据权利要求4所述的发动机进气温度控制方法，其特征在于，所述车辆运行参数还包括发动机进气温度传感器工作状态；

当所述发动机进气温度传感器工作状态为异常时，所述发动机最优进气温度的确定方法还包括：

判断预定的第三发动机进气温度限值是否同时小于所述第一发动机进气温度限值、所述第二发动机进气温度限值和所述发动机最优进气温度，若是，将所述发动机最优进气温度更新为所述第三发动机进气温度限值。

6.根据权利要求5所述的发动机进气温度控制方法，其特征在于，所述调整电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到所述发动机最优进气温度的步骤包括：

根据所述发动机实际进气温度与确定的发动机最优进气温度的差值以及所述车速确定所述电子水泵的驱动信号的占空比，并输出满足该占空比的电子水泵驱动信号。

7.根据权利要求6所述的发动机进气温度控制方法，其特征在于，所述调整电子水泵的驱动信号，直至发动机实际进气温度达到所述发动机最优进气温度的步骤还包括：

判断所述环境温度是否低于预定的第二环境温度下限阈值，若是，判断预定的温度修正下的电子水泵驱动信号占空比是否小于所述电子水泵的驱动信号的占空比，若是，将所述电子水泵的驱动信号的占空比更新为温度修正下的电子水泵驱动信号占空比；

当所述发动机进气温度传感器工作状态为异常时，判断预定的异常修正下的电子水泵驱动信号占空比是否同时小于所述温度修正下的电子水泵驱动信号占空比和所述电子水泵的驱动信号的占空比，若是，将所述电子水泵的驱动信号的占空比更新为所述异常修正下的电子水泵驱动信号占空比。

8.一种车辆，其特征在于，包含发动机进气温度控制设备；

所述发动机进气温度控制设备包括处理器和存储器，所述处理器执行所述存储器中保存的计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的发动机进气温度控制方法。

Images