DE102015113209A1

DE102015113209A1 - Steuersysteme und-verfahren für eine kühlmittelpumpe zur gegendruckkompensation

Info

Publication number: DE102015113209A1
Application number: DE102015113209.5A
Authority: DE
Inventors: Eugene V. Gonze; Vijay Ramappan; Yue-Ming Chen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-08-13
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2035-08-12
Also published as: US20160047291A1; DE102015113209B4; CN105370377B; CN105370377A; US9957875B2

Abstract

Ein Zieldrehzahlmodul bestimmt eine Zieldrehzahl einer Motorkühlmittelpumpe des Fahrzeugs. Ein Drehzahleinstellmodul bestimmt eine Drehzahleinstellung auf der Grundlage einer Position eines Ventils, wobei sich ein Gegendruck der Motorkühlmittelpumpe ändert, wenn sich die Position des Ventils ändert. Ein Modul für eingestellte Zieldrehzahl bestimmt eine eingestellte Zieldrehzahl für die Motorkühlmittelpumpe auf Grundlage der Zieldrehzahl und der Drehzahleinstellung. Ein Drehzahlsteuermodul steuert eine Drehzahl der Motorkühlmittelpumpe auf Grundlage der eingestellten Zieldrehzahl.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/036,766, die am 13. August 2014 eingereicht wurde. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen.
Diese Anmeldung steht in Verbindung mit den US-Patentanmeldungen Nrn. 14/495,037, die am selben Tag wie diese Anmeldung eingereicht wurde und die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/036,814 beansprucht, die am 13. August 2014 eingereicht wurde; 14/495,141, die am selben Tag wie diese Anmeldung eingereicht wurde und die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/036,833 beansprucht, die am 13. August 2014 eingereicht wurde; und 14/495,265, die am selben Tag wie diese Anmeldung eingereicht wurde und die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/036,862 beansprucht, die am 13. August 2014 eingereicht wurde. Die gesamten Offenbarungen der obigen Anmeldungen sind hier durch Bezugnahme mit aufgenommen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zum Steuern einer Motorkühlmittelströmung.
HINTERGRUND
Die hier vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzulegen. Arbeit der vorliegend genannten Erfinder in dem Umfang, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die nicht auf andere Weise als Stand der Technik zum Zeitpunkt der Einreichung berechtigen, sind weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
Ein Verbrennungsmotor verbrennt Luft und Kraftstoff in Zylindern, um Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die Verbrennung von Luft und Kraftstoff erzeugt auch Wärme und Abgas. Abgas, das von einem Motor erzeugt wird, strömt durch ein Abgassystem, bevor es an die Atmosphäre ausgestoßen wird.
Eine übermäßige Erwärmung kann die Lebensdauer des Motors, von Motorkomponenten und/oder anderen Komponenten eines Fahrzeugs verkürzen. Somit weisen Fahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor aufweisen, typischerweise einen Kühler auf, der mit Kühlmittelkanälen in dem Motor verbunden ist. Motorkühlmittel zirkuliert durch die Kühlmittelkanäle und den Kühler. Das Motorkühlmittel absorbiert Wärme von dem Motor und führt die Wärme zu dem Kühler. Der Kühler überträgt Wärme von dem Motorkühlmittel an die durch den Kühler gelangende Luft. Das gekühlte Motorkühlmittel, das den Kühler verlässt, wird zurück an den Motor zirkuliert.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einem Merkmal ist ein Kühlmittelsteuersystem für ein Fahrzeug offenbart. Ein Zieldrehzahlmodul bestimmt eine Zieldrehzahl einer Motorkühlmittelpumpe des Fahrzeugs. Ein Drehzahleinstellmodul bestimmt eine Drehzahleinstellung auf der Grundlage einer Position eines Ventils, wobei sich ein Gegendruck der Motorkühlmittelpumpe ändert, wenn sich die Position des Ventils ändert. Ein Modul für eingestellte Zieldrehzahl bestimmt eine eingestellte Zieldrehzahl für die Motorkühlmittelpumpe auf Grundlage der Zieldrehzahl und der Drehzahleinstellung. Ein Drehzahlsteuermodul steuert eine Drehzahl der Motorkühlmittelpumpe auf Grundlage der eingestellten Zieldrehzahl.
Gemäß weiteren Merkmalen bestimmt ein Gegendruckmodul den Gegendruck der Motorkühlmittelpumpe auf der Grundlage der Position des Ventils, wobei das Drehzahleinstellmodul die Drehzahleinstellung auf Grundlage des Gegendrucks bestimmt.
Gemäß weiteren Merkmalen führt das Drehzahleinstellmodul aus: Erhöhen der Drehzahleinstellung, wenn der Gegendruck abnimmt; und Verringern der Drehzahleinstellung, wenn der Gegendruck zunimmt.
Gemäß weiteren Merkmalen führt das Modul für eingestellte Zieldrehzahl aus: Erhöhen der eingestellten Zieldrehzahl, wenn die Drehzahleinstellung zunimmt; und Verringern der eingestellten Zieldrehzahl, wenn die Drehzahleinstellung abnimmt.
Gemäß weiteren Merkmalen setzt das Modul für eingestellte Zieldrehzahl die eingestellte Zieldrehzahl gleich einem aus: einer Summe der Zieldrehzahl und der Drehzahleinstellung; und einem Produkt der Zieldrehzahl und der Drehzahleinstellung.
Gemäß weiteren Merkmalen bestimmt das Drehzahleinstellmodul die Drehzahleinstellung ferner auf der Grundlage einer zweiten Position eines zweiten Ventils, das eine Kühlmittelströmung durch einen Blockabschnitt eines Motors steuert.
Gemäß weiteren Merkmalen bestimmt das Drehzahleinstellmodul die Drehzahleinstellung ferner auf der Grundlage einer zweiten Position eines zweiten Ventils, das eine Kühlmittelströmung durch einen Heizerkern des Fahrzeugs steuert.
Gemäß weiteren Merkmalen bestimmt das Zieldrehzahlmodul die Zieldrehzahl der Motorkühlmittelpumpe auf der Grundlage eines Zieldurchflusses von Motorkühlmittel durch einen Motor des Fahrzeugs.
Gemäß weiteren Merkmalen bestimmt das Zieldrehzahlmodul die Zieldrehzahl der Motorkühlmittelpumpe auf der Grundlage eines Motordrehmoments, einer Motordrehzahl, einer Temperatur von Motorkühlmittel, das dem Motor zugeführt wird, und einer Temperatur von Motorkühlmittel, das von dem Motor ausgegeben wird.
Gemäß weiteren Merkmalen steuert das Drehzahlsteuermodul elektrische Leistung, die an die Motorkühlmittelpumpe angelegt ist, auf Grundlage der eingestellten Zieldrehzahl.
Ein Kühlmittelsteuerverfahren für ein Fahrzeug umfasst: Bestimmen einer Zieldrehzahl einer Motorkühlmittelpumpe des Fahrzeugs; Bestimmen einer Drehzahleinstellung auf der Grundlage einer Position eines Ventils, wobei sich ein Gegendruck der Motorkühlmittelpumpe ändert, wenn sich die Position des Ventils ändert; Bestimmen einer eingestellten Zieldrehzahl für die Motorkühlmittelpumpe auf Grundlage der Zieldrehzahl und der Drehzahleinstellung; und Steuern der Motorkühlmittelpumpe auf der Grundlage der eingestellten Zieldrehzahl.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerverfahren ferner: Bestimmen des Gegendrucks der Motorkühlmittelpumpe auf der Grundlage der Position des Ventils; und Bestimmen der Drehzahleinstellung auf der Grundlage des Gegendrucks.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerverfahren ferner: Erhöhen der Drehzahleinstellung, wenn der Gegendruck abnimmt; und Verringern der Drehzahleinstellung, wenn der Gegendruck zunimmt.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerverfahren ferner: Erhöhen der eingestellten Zieldrehzahl, wenn die Drehzahleinstellung zunimmt; und Verringern der eingestellten Zieldrehzahl, wenn die Drehzahleinstellung abnimmt.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerverfahren ferner ein Setzen der eingestellten Zieldrehzahl gleich einem aus: einer Summe der Zieldrehzahl und der Drehzahleinstellung; und einem Produkt der Zieldrehzahl und der Drehzahleinstellung.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerverfahren ferner: Bestimmen der Drehzahleinstellung ferner auf der Grundlage einer zweiten Position eines zweiten Ventils, das eine Kühlmittelströmung durch einen Blockabschnitt eines Motors steuert.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerverfahren ferner: Bestimmen der Drehzahleinstellung ferner auf der Grundlage einer zweiten Position eines zweiten Ventils, das eine Kühlmittelströmung durch einen Heizerkern des Fahrzeugs steuert.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerverfahren ferner: Bestimmen der Zieldrehzahl der Motorkühlmittelpumpe auf der Grundlage eines Zieldurchflusses von Motorkühlmittel durch einen Motor des Fahrzeugs.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerverfahren ferner: Bestimmen der Zieldrehzahl der Motorkühlmittelpumpe auf der Grundlage eines Motordrehmoments, einer Motordrehzahl, einer Temperatur von Motorkühlmittel, das dem Motor zugeführt wird, und einer Temperatur von Motorkühlmittel, das von dem Motor ausgegeben wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerverfahren ferner: Steuern von elektrischer Leistung, die an die Motorkühlmittelpumpe angelegt ist, auf Grundlage der eingestellten Zieldrehzahl.
Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Offenbarung gehen aus der ausführlichen Beschreibung, aus den Ansprüchen und aus den Zeichnungen hervor. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele sind nur zu Veranschaulichungszwecken bestimmt und sollen den Schutzumfang der Offenbarung nicht einschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird umfassender verständlich aus der ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugssystems ist;
2 ein beispielhaftes Diagramm ist, das eine Kühlmittelströmung zu und von einem Kühlmittelventil für verschiedene Positionen des Kühlmittelventils zeigt;
3 ein funktionales Blockdiagramm eines beispielhaften Kühlmittelsteuermoduls ist;
4 ein funktionales Blockdiagramm eines beispielhaften Pumpensteuermoduls ist; und
5 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern einer Kühlmittelpumpe zeigt.
In den Zeichnungen können Bezugszeichen wiederverwendet sein, um ähnliche und/oder gleiche Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Motor verbrennt Luft und Kraftstoff, um Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Ein Kühlsystem weist eine Kühlmittelpumpe auf, die Kühlmittel durch verschiedene Abschnitte des Motors zirkuliert, wie einen Zylinderkopf, einen Motorblock sowie einen integrierten Abgaskrümmer (IEM von engl.: ”integrated exhaust manifold”). Herkömmlich wird das Motorkühlmittel dazu verwendet, Wärme von dem Motor, dem Motoröl, Getriebefluid und anderen Komponenten aufzunehmen und Wärme an Luft über einen oder mehrere Wärmetauscher zu übertragen. Ein Kühlmittelventil steuert, wie Kühlmittel zurück zu der Kühlmittelpumpe und durch verschiedene Komponenten strömt.
Ein Pumpensteuermodul steuert die Kühlmittelpumpe auf Grundlage eines Zieldurchflusses von Kühlmittel durch den Motor. Ein Gegendruck auf die Kühlmittelpumpe beeinflusst jedoch den Ausgang der Kühlmittelpumpe. Eine Betätigung des Kühlmittelventils beeinflusst den Gegendruck auf die Kühlmittelpumpe.
Das Pumpensteuermodul der vorliegenden Offenbarung bestimmt eine Zieldrehzahl für die Kühlmittelpumpe auf Grundlage des Zieldurchflusses von Kühlmittel durch den Motor. Das Pumpensteuermodul bestimmt auch eine Drehzahleinstellung für die Zieldrehzahl basierend auf einer Position des Kühlmittelventils. Das Pumpensteuermodul stellt die Zieldrehzahl auf Grundlage der Drehzahleinstellung ein und steuert die Drehzahl der Kühlmittelpumpe basierend auf der eingestellten Zieldrehzahl. Ein Einstellen der Zieldrehzahl auf Grundlage der Drehzahleinstellung stellt die Zieldrehzahl so ein, dass ein Gegendruck auf die Kühlmittelpumpe berücksichtigt wird.
Nun unter Bezugnahme auf 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugsystems dargestellt. Ein Motor 104 verbrennt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern, um Antriebsmoment zu erzeugen. Ein integrierter Abgaskrümmer (IEM) 106 empfängt Abgas, das von den Zylindern ausgegeben wird, und ist in einen Abschnitt des Motors 104 integriert, wie einen Kopfabschnitt des Motors 104.
Der Motor 104 gibt Drehmoment an ein Getriebe 108 ab. Das Getriebe 108 überträgt Drehmoment an ein oder mehrere Reeder eines Fahrzeugs über einen Endantrieb (nicht gezeigt). Ein Motorsteuermodul (ECM) 112 kann einen oder mehrere Motoraktoren steuern, um den Drehmomentausgang des Motors 104 zu regulieren.
Eine Motorölpumpe 116 zirkuliert Motoröl durch den Motor 104 und einen ersten Wärmetauscher 120. Der erste Wärmetauscher 120 kann als ein (Motor-)Ölkühler oder als ein Ölwärmetauscher (HEX) bezeichnet werden. Wenn das Motoröl kalt ist, kann der erste Wärmetauscher 120 Wärme an das Motoröl in dem ersten Wärmetauscher 120 von Kühlmittel, das durch den ersten Wärmetauscher 120 strömt, übertragen. Der erste Wärmetauscher 120 kann Wärme von dem Motoröl auf Kühlmittel, das durch den ersten Wärmetauscher 120 strömt, und/oder auf Luft übertragen, die durch den ersten Wärmetauscher 120 gelangt, wenn das Motoröl warm ist.
Eine Getriebefluidpumpe 124 zirkuliert Getriebefluid durch das Getriebe 108 und einen zweiten Wärmetauscher 128. Der zweite Wärmetauscher 128 kann als ein Getriebekühler oder als ein Getriebewärmetauscher bezeichnet werden. Wenn das Getriebefluid kalt ist, kann der zweite Wärmetauscher 128 Wärme auf Getriebefluid in dem zweiten Wärmetauscher 128 von Kühlmittel, das durch den zweiten Wärmetauscher 128 strömt, übertragen. Der zweite Wärmetauscher 128 kann Wärme von dem Getriebefluid auf Kühlmittel, das durch den zweiten Wärmetauscher 128 strömt, und/oder Luft übertragen, die durch den zweiten Wärmetauscher 128 gelangt, wenn das Getriebefluid warm ist.
Der Motor 104 weist eine Mehrzahl von Kanälen auf, durch die Motor Kühlmittel (”Kühlmittel”) strömen kann. Beispielsweise kann der Motor 104 einen oder mehrere Kanäle durch den Kopfabschnitt des Motors 104, einen oder mehrere Kanäle durch einen Blockabschnitt des Motors 104 und/oder einen oder mehrere Kanäle durch den IEM 106 aufweisen. Der Motor 104 kann auch einen oder mehrere andere geeignete Kühlmittelkanäle aufweisen.
Wenn eine Kühlmittelpumpe 132 eingeschaltet ist, pumpt die Kühlmittelpumpe 132 Kühlmittel an verschiedene Kanäle. Während die Kühlmittelpumpe 132 als eine elektrische Kühlmittelpumpe gezeigt und diskutiert ist, kann die Kühlmittelpumpe 132 alternativ mechanisch angetrieben sein (z. B. durch den Motor 104), oder kann ein anderer geeigneter Typ von Kühlmittelpumpe mit variablem Ausgang sein.
Ein Blockventil (BV) 138 kann die Kühlmittelströmung aus (und daher durch) den Blockabschnitt des Motors 104 regulieren. Ein Heizerventil 144 kann die Kühlmittelströmung zu (und daher durch) den dritten Wärmetauscher 148 regulieren. Der dritte Wärmetauscher 148 kann auch als ein Heizerkern bezeichnet werden. Luft kann an dem dritten Wärmetauscher 148 vorbei zirkuliert werden, um eine Fahrgastkabine des Fahrzeugs zu erwärmen.
Kühlmittel, das aus dem Motor 104 ausgegeben wird, strömt auch zu einem vierten Wärmetauscher 152. Der vierte Wärmetauscher 152 kann als ein Kühler bezeichnet werden. Der vierte Wärmetauscher 152 überträgt Wärme an Luft, die durch den vierten Wärmetauscher 152 gelangt. Ein Kühlgebläse (nicht gezeigt) kann implementiert sein, um eine Luftströmung zu erhöhen, die durch den vierten Wärmetauscher 152 gelangt.
Verschiedene Typen von Motoren können einen oder mehrere Turbolader aufweisen, wie den Turbolader 156. Kühlmittel kann beispielsweise durch einen Abschnitt des Turboladers 156 zirkuliert werden, um den Turbolader 156 zu kühlen.
Ein Kühlmittelventil 160 kann ein Ventil mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen oder ein oder mehrere andere geeignete Ventile aufweisen. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Kühlmittelventil 160 unterteilt sein und zwei oder mehr separate Kammern aufweisen. Ein beispielhaftes Diagramm, das eine Kühlmittelströmung zu und von einem Beispiel zeigt, bei dem das Kühlmittelventil 160 2 Kühlkammern aufweist, ist in 2 vorgesehen. Das ECM 112 steuert eine Betätigung des Kühlmittelventils 160.
Nun bezugnehmend auf die 1 und 2 kann das Kühlmittelventil 160 zwischen 2 Endpositionen 204 und 208 betätigt werden. Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der Endposition 204 und einer ersten Position 212 positioniert ist, wird eine Kühlmittelströmung in eine erste der Kammern 216 blockiert, und eine Kühlmittelströmung in eine zweite der Kammern 220 wird blockiert. Das Kühlmittelventil 160 gibt Kühlmittel von einer ersten der Kammern 216 an den ersten Wärmetauscher 120 und den zweiten Wärmetauscher 128 aus, wie durch 226 angegeben ist. Das Kühlmittelventil 160 gibt Kühlmittel von der zweiten der Kammern 220 an die Kühlmittelpumpe 132 aus, wie durch 227 angegeben ist.
Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der ersten Position 212 und einer zweiten Position 224 positioniert ist, wird eine Kühlmittelströmung in die erste der Kammern 216 blockiert, und ein Kühlmittel, das von dem Motor 104 ausgegeben wird, strömt in die zweite der Kammern 220 über einen ersten Kühlmittelpfad 164. Eine Kühlmittelströmung in die zweite der Kammern 220 von dem vierten Wärmetauscher 152 wird jedoch blockiert.
Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der zweiten Position 224 und einer dritten Position 228 positioniert ist, strömt Kühlmittel, das von dem IEM 106 über einen zweiten Kühlmittelpfad 168 ausgegeben wird, in die erste der Kammern 216, Kühlmittel, das von dem Motor 104 ausgegeben wird, strömt in die zweite der Kammern 220 über den ersten Kühlmittelpfad 164, und eine Kühlmittelströmung in die zweite der Kammern 220 von dem vierten Wärmetauscher 152 wird blockiert. Das ECM 112 kann das Kühlmittelventil 160 beispielsweise zwischen der zweiten und dritten Position 224 und 228 betätigen, um das Motoröl und das Getriebefluid zu erwärmen.
Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der dritten Position 228 und einer vierten Position 232 positioniert ist, strömt Kühlmittel, das von dem IEM 106 über einen zweiten Kühlmittelpfad 168 ausgegeben wird, in die erste der Kammern 216, Kühlmittel, das von dem Motor 104 ausgegeben wird, strömt in die zweite der Kammern 220 über den ersten Kühlmittelpfad 164, und Kühlmittel, das von dem vierten Wärmetauscher 152 ausgegeben wird, strömt in die zweite der Kammern 220. Eine Kühlmittelströmung in die erste der Kammern 216 von der Kühlmittelpumpe 132 über einen dritten Kühlmittelpfad 172 wird blockiert, wenn sich das Kühlmittelventil 160 zwischen der Endposition 204 und der vierten Position 232 befindet. Das ECM 112 kann das Kühlmittelventil 160 beispielsweise zwischen der dritten und vierten Position 228 und 232 betätigen, um das Motoröl und das Getriebefluid zu erwärmen.
Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der vierten Position 232 und einer fünften Position 236 positioniert ist, strömt Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe 132 ausgegeben wird, in die erste der Kammern 216 über den dritten Kühlmittelpfad 172, eine Kühlmittelströmung in die zweite der Kammern 220 über den ersten Kühlmittelpfad 164 wird blockiert, und Kühlmittel, das von dem vierten Wärmetauscher 152 ausgegeben wird, strömt in die zweite der Kammern 220. Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der fünften Position 236 und einer sechsten Position 240 positioniert ist, strömt Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe 132 ausgegeben wird, in die erste der Kammern 216 über den dritten Kühlmittelpfad 172, Kühlmittel, das von dem Motor 104 ausgegeben wird, strömt in die zweite der Kammern 220 über den ersten Kühlmittelpfad 164, und Kühlmittel, das von dem vierten Wärmetauscher 152 ausgegeben wird, strömt in die zweite der Kammern 220.
Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der sechsten Position 240 und einer siebten Position 244 positioniert ist, strömt Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe 132 ausgegeben wird, in die erste der Kammern 216 über den dritten Kühlmittelpfad 172, Kühlmittel, das von dem Motor 104 ausgegeben wird, strömt in die zweite der Kammern 220 über den ersten Kühlmittelpfad 164, und eine Kühlmittelströmung aus dem vierten Wärmetauscher 152 in die zweite der Kammern 220 wird blockiert.
Eine Kühlmittelströmung in die erste der Kammern 216 von dem IEM 106 über den zweiten Kühlmittelpfad 168 wird blockiert, wenn sich das Kühlmittelventil 160 zwischen der vierten Position 232 und der siebten Position 244 befindet. Das ECM 112 kann das Kühlmittelventil 160 beispielsweise zwischen der vierten und siebten Position 232 und 244 betätigen, um das Motoröl und das Getriebefluid zu erwärmen. Eine Kühlmittelströmung in die erste und zweite Kammer 216 und 220 wird blockiert, wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der siebten Position 244 und der Endposition 208 positioniert ist. Das ECM 112 kann das Kühlmittelventil 160 beispielsweise zwischen der siebten Position 244 und der Endposition 208 zur Ausführung einer oder mehrerer Diagnosebetriebsabläufe betätigen.
Zurück Bezug nehmend auf 1 misst ein Kühlmitteleintrittstemperatursensor 180 eine Temperatur des Kühlmittels, das dem Motor 104 zugeführt wird. Ein Kühlmittelaustrittstemperatursensor 184 misst eine Temperatur von Kühlmittel, das von dem Motor 104 ausgegeben wird. Ein IEM-Kühlmitteltemperatursensor 188 misst eine Temperatur von Kühlmittel, das von dem IEM 106 ausgegeben wird. Ein Kühlmittelventilpositionssensor 194 misst eine Position des Kühlmittelventils 160. Es können ein oder mehrere andere Sensoren 192 implementiert sein, wie beispielsweise ein Öltemperatursensor, ein Getriebefluidtemperatursensor, ein oder mehrere Motor-(beispielsweise Block- und/oder Kopf-)Temperatursensoren, ein Kühleraustrittstemperatursensor, ein Kurbelwellenpositionssensor, ein Luftmassendurchfluss-(MAF-)Sensor, ein Krümmerabsolutdruck-(MAP-)Sensor und/oder ein oder mehrere andere geeignete Fahrzeugsensoren. Es können auch ein oder mehrere andere Wärmetauscher implementiert sein, um ein Kühlen und/oder Erwärmen von Fahrzeugfluid(en) und oder Komponenten zu unterstützen.
Ein Ausgang der Kühlmittelpumpe 132 variiert, wenn der Druck von Kühlmittel, das der Kühlmittelpumpe 132 zugeführt wird, variiert. Beispielsweise steigt bei einer gegebenen Drehzahl der Kühlmittelpumpe 132 der Ausgang der Kühlmittelpumpe 132, wenn der Druck von Kühlmittel, das der Kühlmittelpumpe 132 zugeführt wird, zunimmt, und umgekehrt. Die Position des Kühlmittelventils 160 variiert den Druck von Kühlmittel, das der Kühlmittelpumpe 132 zugeführt wird. Ein Kühlmittelsteuermodul 190 (siehe auch 3) steuert die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 132 auf Grundlage der Position des Kühlmittelventils 160, um den Ausgang der Kühlmittelpumpe 132 genauer zu steuern. Während das Kühlmittel Steuermodul 190 so gezeigt ist, dass es in dem ECM 112 angeordnet ist, kann das Kühlmittel Steuermodul 190 in einem anderen Modul oder unabhängig implementiert sein.
Nun unter Bezugnahme auf 3 wird ein Funktionsblockdiagramm einer Beispielimplementierung des Kühlmittelsteuermoduls 190 dargestellt. Ein Blockventil-Steuermodul 304 steuert das Blockventil 138. Beispielsweise steuert das Blockventil-Steuermodul 304, ob das Blockventil 138 offen ist (um eine Kühlmittelströmung durch den Blockabschnitt des Motors 104 zuzulassen) oder geschlossen ist (um eine Kühlmittelströmung durch den Blockabschnitt des Motors 104 zu verhindern).
Ein Heizerventil-Steuermodul 308 steuert das Heizerventil 144. Beispielsweise steuert das Heizerventil-Steuermodul 308, ob das Heizerventil 144 offen ist (um eine Kühlmittelströmung durch den dritten Wärmetauscher 148 zuzulassen) oder geschlossen ist (um eine Kühlmittelströmung durch den dritten Wärmetauscher 148 zu verhindern).
Ein Kühlmittelventil-Steuermodul 312 steuert das Kühlmittelventil 160. Wie oben beschrieben ist, steuert die Position des Kühlmittelventils 160 die Kühlmittelströmung in die Kammern des Kühlmittelventils 160 und steuert auch eine Kühlmittelströmung aus dem Kühlmittelventil 160 heraus. Das Kühlmittelventil-Steuermodul 312 kann das Kühlmittelventil 160 beispielsweise auf der Grundlage einer IEM-Kühlmitteltemperatur 316, einer Motorkühlmittelaustrittstemperatur 320, einer Motorkühlmitteleintrittstemperatur 324 und/oder einem oder mehreren weiteren geeigneten Parametern steuern. Die IEM-Kühlmitteltemperatur 316, die Motorkühlmittelaustrittstemperatur 320 und die Motorkühlmitteleintrittstemperatur 324 können beispielsweise unter Anwendung des IEM-Kühlmitteltemperatursensors 188, des Kühlmitteleintrittstemperaturssensors 180 bzw. des Kühlmittelaustrittstemperatursensors 184 gemessen werden.
4 weist ein funktionales Blockdiagramm eines beispielhaften Pumpensteuermoduls 328 auf. Das Pumpensteuermodul 328 steuert die Kühlmittelpumpe 132. Nun bezugnehmend auf die 3 und 4 bestimmt ein Zieldurchflussmodul 404 einen Ziel-Kühlmitteldurchfluss 408 durch den Motor 104. Das Ziel-Durchflussmodul 404 bestimmt den Ziel-Kühlmitteldurchfluss 408 auf Grundlage des Motordrehmoments 412, der Motordrehzahl 416, der Motorkühlmitteleintrittstemperatur 324 und der Motorkühlmittelaustrittstemperatur 320. Nur beispielhaft kann das Ziel-Durchflussmodul 404 den Ziel-Kühlmitteldurchfluss 408 unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen und/oder Kennfelder (z. B. Tabellen) bestimmen, die das Motordrehmoment 412, die Motordrehzahl 416, die Motorkühlmitteleintrittstemperatur 324 und die Motorkühlmittelaustrittstemperatur 320 in Bezug zu dem Ziel-Kühlmitteldurchfluss 408 setzen. Die Motordrehzahl 416 kann beispielsweise unter Verwendung eines Sensors gemessen werden. Das Motordrehmoment 412 kann einem angeforderten Motordrehmomentausgang entsprechen und kann beispielsweise auf Grundlage einer oder mehrerer Fahrereingaben bestimmt werden, wie eine Gaspedalposition und/oder eine Bremspedalposition. Alternativ dazu kann das Motordrehmoment 412 einem Drehmomentausgang des Motors entsprechen und kann unter Verwendung eines Sensors gemessen oder auf Grundlage eines oder mehrerer anderer Parameter berechnet werden.
Ein Zieldrehzahlmodul 420 bestimmt eine Zieldrehzahl 424 der Kühlmittelpumpe 132 auf Grundlage des Ziel-Kühlmitteldurchflusses 408. Beispielsweise kann das Zieldrehzahl Modul 420 die Zieldrehzahl 424 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfeldes bestimmen, das den Ziel-Kühlmitteldurchfluss 408 in Bezug zu der Zieldrehzahl 424 setzt.
Wie oben beschrieben ist, variiert sogar bei einer gegebenen Drehzahl der Ausgang der Kühlmittelpumpe 132, wenn sich der Druck des Kühlmittels, das in die Kühlmittelpumpe 162 zugeführt wird, ändert. Der Druck von Kühlmittel, das in die Kühlmittelpumpe 132 eintritt, variiert, wenn sich die Position des Kühlmittelventils 160 ändert. Der Druck des Kühlmittels, das in die Kühlmittelpumpe 132 eintritt, kann auch auf Grundlage der Position des Blockventils 138 und/oder der Position des Heizerventils 144 variieren.
Ein Gegendruckmodul 428 kann einen Gegendruck 432 der Kühlmittelpumpe 132 bestimmen. Der Gegendruck 432 entspricht dem Druck von Kühlmittel, das in die Kühlmittelpumpe 132 eintritt. Das Gegendruckmodul 428 bestimmt den Gegendruck 432 auf Grundlage einer Position 436 des Kühlmittelventils 160. Die Position 436 kann beispielsweise unter Verwendung des Kühlmittelventilpositionssensors 194 gemessen werden. Alternativ dazu kann die Position, die von dem Kühlmittelventil-Steuermodul 312 angewiesen wird, verwendet werden. Das Gegendruckmodul 428 kann den Gegendruck 432 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfeldes bestimmen, das die Position 436 des Kühlmittelventils 160 in Bezug zu dem Gegendruck 432 setzt.
Das Gegendruckmodul 428 kann den Gegendruck 432 ferner auf Grundlage einer Position 438 des Blockventils 138 und/oder einer Position 440 des Heizerventils 144 bestimmen. Das Gegendruckmodul 428 kann den Gegendruck 432 unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen und/oder Kennfelder bestimmen, die die Position 436 des Kühlmittelventils 160, die Position 438 des Blockventils 138 und die Position 440 des Heizerventils 144 in Bezug zu dem Gegendruck 432 setzen.
Ein Drehzahleinstellmodul 444 bestimmt eine Drehzahleinstellung 448 für die Zieldrehzahl 424 auf Grundlage des Gegendrucks 432. Das Drehzahleinstellmodul 444 kann die Drehzahleinstellung 448 beispielsweise unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfeldes bestimmen, das den Gegendruck 432 in Bezug zu der Drehzahleinstellung 448 setzt. Das Drehzahleinstellmodul 444 kann beispielsweise die Drehzahleinstellung 448 verringern (um die Zieldrehzahl 424 zu verringern), wenn der Gegendruck zunimmt, und umgekehrt.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Drehzahleinstellmodul 444 die Drehzahleinstellung 448 auf Grundlage der Position 436 des Kühlmittelventils 160 bestimmen. Das Drehzahleinstellmodul 444 kann die Drehzahleinstellung 448 ferner auf Grundlage der Position 440 des Heizerventils 144 und/oder der Position 438 des Blockventils 138 bestimmen. Auf diese Weise kann die Bestimmung des Gegendrucks 432 weggelassen werden.
Ein Modul 452 für eingestellte Zieldrehzahl stellt die Zieldrehzahl 424 auf Grundlage der Drehzahleinstellung 448 ein, um eine eingestellte Zieldrehzahl 456 für die Kühlmittelpumpe 132 zu bestimmen. Nur beispielhaft kann das Modul 452 für eingestellte Zieldrehzahl die eingestellte Zieldrehzahl 456 gleich einem setzen aus: einem Produkt der Zieldrehzahl 424 und der Drehzahleinstellung 448; und einer Summe der Zieldrehzahl 424 und der Drehzahleinstellung 448. Während die Beispiele von Multiplikation und Addition vorgesehen sind, kann das Modul 452 für eingestellte Zieldrehzahl die Zieldrehzahl 424 auf Grundlage der Drehzahleinstellung 448 auf irgend eine andere geeignete Weise einstellen, um die eingestellte Zieldrehzahl 456 zu erhalten.
Ein Drehzahlsteuermodul 460 steuert die Kühlmittelpumpe 132, um die eingestellte Zieldrehzahl 456 zu erreichen. Beispielsweise kann das Drehzahlsteuermodul 460 die Anwendung elektrischer Leistung an die Kühlmittelpumpe 132 steuern, um die eingestellte Zieldrehzahl 456 zu erreichen.
Mit Bezug nun auf 5 ist ein Flussdiagramm vorgesehen, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern der Kühlmittelpumpe 132 zeigt. Die Steuerung kann mit 504 beginnen, wo das Ziel-Durchflussmodul 404 den Ziel-Kühlmitteldurchfluss 408 von Kühlmittel durch den Motor 104 bestimmt. Das Ziel-Durchflussmodul 404 kann den Ziel-Kühlmitteldurchfluss 408 auf Grundlage des Motordrehmoments 412, der Motordrehzahl 416, der Motorkühlmittelaustrittstemperatur 320 und der Motorkühlmitteleintrittstemperatur 324 bestimmen.
Bei 508 bestimmt das Zieldrehzahlmodul 420 die Zieldrehzahl 424 auf Grundlage des Ziel-Kühlmitteldurchflusses 408. Das Gegendruckmodul 428 kann den Gegendruck 432 der Kühlmittelpumpe 132 bei 512 auf Grundlage der Position 436 des Kühlmittelventils 160 bestimmen. Das Gegendruckmodul 428 kann den Gegendruck 432 ferner auf Grundlage der Position 438 des Blockventils 138 und/oder der Position 440 des Heizerventils 144 bestimmen.
Das Drehzahleinstellmodul 444 bestimmt bei 516 die Drehzahleinstellung 448. Das Drehzahleinstellmodul 444 kann die Drehzahleinstellung 448 auf Grundlage des Gegendrucks 432 bestimmen. Alternativ dazu kann das Drehzahleinstellmodul 444 die Drehzahleinstellung 448 auf Grundlage der Kühlmittelventilposition 436 und keiner, einer oder beiden der Positionen 438 und 440 bestimmen.
Bei 520 stellt das Modul 452 für eingestellte Zieldrehzahl die Zieldrehzahl 424 auf Grundlage der Drehzahleinstellung 448 ein, um die eingestellte Zieldrehzahl 456 zu erzeugen. Zum Beispiel kann das Modul 452 für eingestellte Zieldrehzahl die eingestellte Zieldrehzahl 456 gleich einer Summe oder einem Produkt der Zieldrehzahl 424 und der Geschwindigkeitseinstellung 448 setzen. Ein Einstellen der Zieldrehzahl 424 auf der Grundlage der Drehzahleinstellung 448 kompensiert den Gegendruck auf der Kühlmittelpumpe 132. Bei 524 steuert das Drehzahlsteuermodul 460 die Kühlmittelpumpe 132, um die eingestellte Zieldrehzahl 456 zu erreichen. Während die Steuerung so gezeigt ist, dass sie nach 524 endet, kann das Beispiel von 5 iterativ durchgeführt werden.
Die vorstehende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich veranschaulichend und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Obgleich diese Offenbarung bestimmte Beispiele enthält, soll der wahre Umfang der Offenbarung somit nicht darauf beschränkt sein, da andere Änderungen beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche hervorgehen. Wie hier verwendet ist, soll der Ausdruck mindestens eines von A, B, und C so ausgelegt werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen ODER bedeutet, und sollte nicht im Sinne von ”mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C” ausgelegt werden. Selbstverständlich können einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
In dieser Anmeldung einschließlich in den folgenden Definitionen kann der Begriff ”Modul” oder der Begriff ”Controller” durch den Begriff Schaltung ersetzt sein. Der Begriff ”Modul” kann: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine Kombinationslogikschaltung; eine feldprogrammierbare logische Anordnung (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code speichert, der von der Prozessorschaltung ausgeführt wird; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder alle der obigen, wie in einem System-on-Chip betreffen, betreffen, Teil davon sein oder umfassen.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen umfassen. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind, umfassen. Die Funktionalität von einem bestimmten Modul der vorliegenden Offenbarung kann auf mehrere Module, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind, verteilt werden. Beispielsweise können mehrere Module einen Lastausgleich ermöglichen. In einem weiteren Beispiel kann ein Server-(auch bekannt als Remote- oder Cloud-)Modul einige Funktionen im Namen eines Client-Moduls erreichen.
Der Begriff Code, wie er oben verwendet ist, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode enthalten und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzter Prozessor umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die einen Teil des Codes oder allen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltung umfasst eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen einen Teil oder allen Code von einem oder von mehreren Modulen ausführt. Bezugnahmen auf Mehrprozessorschaltungen umfassen Mehrprozessorschaltungen auf diskreten Chips, Mehrprozessorschaltungen auf einem einzigen Chip, mehrere Kerne einer Einzelprozessorschaltung, mehrere Threads einer einzigen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff gemeinsam genutzte Speicherschaltung umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einen Teil oder allen Code von mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltung umfasst eine Speicherschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil oder allen Code von einem oder von mehreren Modulen speichert.
Der Begriff Speicherschaltung kann eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium sein. Der Begriff computerlesbares Medium, wie er hierin verwendet wird, umfasst keine transitorischen elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten (wie auf einer Trägerwelle); der Begriff computerlesbares Medium kann daher als Gegenstand und nicht transitorisch betrachtet werden. Nicht-einschränkende Beispiele für ein nicht transitorisches, konkretes computerlesbares Medium umfassen nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie eine Flash-Speicherschaltung oder einer maskierten Nur-Lese-Speicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (wie eine statischen Direktzugriffsspeicherschaltung und eine dynamische Direktzugriffsspeicherschaltung) und Sekundärspeicher, wie beispielsweise Magnetspeicher (wie beispielsweise Magnetband oder Festplattenlaufwerk) und optische Speicher.
Die Vorrichtungen und Verfahren, die in dieser Anmeldung beschrieben sind, können teilweise oder vollständig durch einen Spezialcomputer implementiert sein, der dadurch erzeugt wird, dass ein Allzweckcomputer so konfiguriert wird, dass er eine oder mehrere bestimmte Funktionen, die als Computerprogramme vorgesehen sind, ausführt. Die Computerprogramme enthalten durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die in wenigstens einem nichtflüchtigen konkreten computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können außerdem gespeicherte Daten enthalten und/oder sich auf sie stützen. Die Computerprogramme können ein Basic-Input/Output-System (BIOS), das mit der Hardware des Spezialcomputers interagiert, Gerätetreiber, die mit besonderen Vorrichtungen des Spezialcomputers interagieren, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste und Anwendungen, etc. aufweisen.
Die Computerprogramme können umfassen: (i) Assembler-Code; (ii) Objekt-Code, erzeugt aus dem Quellcode von einem Compiler; (iii) Quellcode für die Ausführung durch einen Interpreter; (iv) Quellcode für die Kompilierung und Ausführung von einem Just-in-Time-Compiler, (v) Beschreibungstext für das Parsen, wie HTML (Hypertext Markup Language) oder XML (Extensible Markup Language) usw. Nur beispielhaft kann der Sourcecode in C, C++, C#, Objective-C, Haskell, Go, SQL, Lisp, Java^®, ASP, Perl, Javascript^®, HTML5, Ada, ASP (active server pages), Perl, Scala, Erlang, Ruby, Flash^®, Visual Basic^®, Lua, or Python^® geschrieben sein.
Keines der Elemente, die in den Ansprüchen erwähnt sind, sollen ein Mittel-plus-Funktions-Element im Sinne von 35 USC §112 (f) sein, sofern ein Element nicht ausdrücklich unter Verwendung des Wortes ”Mittel zum” oder im Falle eines Verfahrensanspruchs mit den Phrasen ”Betrieb zum” oder ”Schritt für” bezeichnet ist.

Claims

Kühlmittelsteuerverfahren für ein Fahrzeug, umfassend: Bestimmen einer Zieldrehzahl einer Motorkühlmittelpumpe des Fahrzeugs; Bestimmen einer Drehzahleinstellung auf der Grundlage einer Position eines Ventils, wobei sich ein Gegendruck der Motorkühlmittelpumpe ändert, wenn sich die Position des Ventils ändert; Bestimmen einer eingestellten Zieldrehzahl für die Motorkühlmittelpumpe auf Grundlage der Zieldrehzahl und der Drehzahleinstellung; und Steuern einer Drehzahl der Motorkühlmittelpumpe auf der Grundlage der eingestellten Zieldrehzahl.
Kühlmittelsteuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen des Gegendrucks der Motorkühlmittelpumpe auf der Grundlage der Position des Ventils; und Bestimmen der Drehzahleinstellung auf der Grundlage des Gegendrucks.
Kühlmittelsteuerverfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: Erhöhen der Drehzahleinstellung, wenn der Gegendruck abnimmt; und Verringern der Drehzahleinstellung, wenn der Gegendruck zunimmt.
Kühlmittelsteuerverfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Erhöhen der eingestellten Zieldrehzahl, wenn die Drehzahleinstellung zunimmt; und Verringern der eingestellten Zieldrehzahl, wenn die Drehzahleinstellung abnimmt.
Kühlmittelsteuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Setzen der eingestellten Zieldrehzahl gleich einem von: einer Summe der Zieldrehzahl und der Drehzahleinstellung; und einem Produkt der Zieldrehzahl und der Drehzahleinstellung.
Kühlmittelsteuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen der Drehzahleinstellung ferner auf der Grundlage einer zweiten Position eines zweiten Ventils, das eine Kühlmittelströmung durch einen Blockabschnitt eines Motors steuert.
Kühlmittelsteuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen der Drehzahleinstellung ferner auf der Grundlage einer zweiten Position eines zweiten Ventils, das eine Kühlmittelströmung durch einen Heizerkern eines Fahrzeugs steuert.
Kühlmittelsteuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen der Zieldrehzahl der Motorkühlmittelpumpe auf der Grundlage eines Zieldurchflusses von Motorkühlmittel durch einen Motor des Fahrzeugs.
Kühlmittelsteuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Bestimmen der Zieldrehzahl der Motorkühlmittelpumpe auf der Grundlage eines Motordrehmoments, einer Motordrehzahl, einer Temperatur von Motorkühlmittel, das dem Motor zugeführt wird, und einer Temperatur von Motorkühlmittel, das von dem Motor ausgegeben wird.
Kühlmittelsteuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Steuern von elektrischer Leistung, die an die Motorkühlmittelpumpe angelegt ist, auf Grundlage der eingestellten Zieldrehzahl.