[發明專利]用于內燃機冷卻系統的變速泵控制裝置

有效

• 申請號: 201310260093.7
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103511057B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 奧薩馬·A·阿比哈納
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F02D45/00
• 分類號: F02D45/00;F01P7/14;F01P7/16
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司11278
• 代理人: 包紅健

技術領域

本發明總體上涉及控制用于內燃機的冷卻系統的變速泵，以及，更具體地，涉及當保持冷卻劑回路中連接的每個組件或者節點最低需求流量的同時，將操作泵的能量消耗減小到最少。

背景技術

由于內燃機的高工作溫度，其需要使用冷卻系統，通過散熱器散熱以保持發動機處于最適宜的溫度。對冷卻劑系統的要求包括冷發動機迅速升溫，從發動機移除多余熱量，向例如加熱器芯這樣的使用熱量的組件提供熱量來使艙室升溫，或者向可以發電的（例如，基于排氣或者基于歧管）或者為廢氣返回（EGR）閥冷卻廢氣的類型的熱量回收裝置提供熱量。

冷卻劑泵（常被稱作水泵）傳統上是由內燃機的輸出機械驅動。常規地調整該泵的大小以產生足夠滿足最大需求的泵送能力（也就是，流速）。

當冷卻劑回路中需要無流量或低流量時，電動泵開始取代機械傳動以便降低發動機的負載。電動泵也被用在油電混合型汽車的額外原因是當車輛斷開蓄電池運行和內燃機不活動的時候可能需要冷卻劑流量（例如，通過耦接到冷卻系統的電熱器來提供艙室加熱，或者冷卻電動車輛的蓄電池或者燃料電池）。

電動泵可被變速操作以便在需要較低的冷卻劑流量時降低其能量消耗。然而，用于調節流量的現有的冷卻系統是復雜和昂貴的（例如，由于需要額外的流量控制閥，傳感器，和復雜的控制策略）。以簡單有效的方式為所有組件保持充足的流量的同時，降低電熱水器的能量消耗將是可取的。

發明內容

在本發明的一方面，車輛裝置包含變速冷卻劑泵以及多個在冷卻劑回路中與泵耦接的傳熱節點。每個節點基于該節點的操作狀態產生流速請求。泵控制器接受到流速請求，將每個各自的流速請求映射到能產生各自泵流速請求的總泵流速中，選擇一個最大的映射的泵流速，并控制泵的操作來產生所選擇的流速。

附圖說明

圖1為表示適用于油電混合動力車輛的第一實施例的冷卻劑回路以及相關組件的框圖。

圖2為表示適用于另一種油電混合動力車輛結構的第二實施例的冷卻劑回路以及相關組件的框圖。

圖3闡明了本發明用于確定操作泵的最適宜流速的整體過程。

圖4是表示冷卻劑回路中的不同的節點上總泵輸出和產生的流速之間關系的曲線圖。

圖5闡明了一個衍生的流速分布以及它在映射到泵流速中的應用。

圖6是表示本發明的一個優選方法的流程圖。

具體實施方式

電動冷卻劑泵的主要目的是傳送必要的冷卻劑流量以滿足連接至冷卻系統的所有組件（在此稱為傳熱節點）的熱交換需求，該組件包括發動機、諸如加熱器芯之類的氣候組件、和諸如EGR冷卻器之類的熱量回收組件。通過最小化冷卻系統能量消耗來最大化燃料經濟性是可取的，而非在大到足以滿足較壞情況下的冷卻需求的流速下連續不斷地操作冷卻劑泵。然而，目前還沒有可用的泵控制策略，其以簡單和有效的方式實現最小化能量消耗的目的而沒有可能的對任何組件的過低傳送流量。

本發明中，每一個節點請求一冷卻劑流量，該冷卻劑流量根據請求時的具體需求決定（不管組件硬件如何被連接在冷卻系統之內或者其流量如何與其他組件相互作用）。每個節點的流速請求被映射（例如，經由查找表或公式）至經驗上已知的致使組件流速等于請求的總泵流速。為了確保所有組件收到至少它們請求的流速，本發明調處來自不同組件的所有流量請求并相應地操作泵。

本發明的一個優點是不管系統中的組件是如何連接的，可以使用單一方法進行泵控制。為不同型號的車輛設計泵控制時，唯一需要的是配置合適的映射關系。

現參考圖1，車輛設備10包括發動機11，該發動機可以是，例如，被安裝在混合動力車輛內的內燃機。泵12提供加壓的冷卻劑，以經由多條冷卻劑管線13循環通過發動機11和各種其他組件。除了發動機11之外，其他傳熱節點包括加熱器芯15，輔助加熱器16，和廢氣再循環冷卻器17形式的熱量回收裝置。散熱器20經由調溫器21耦接在發動機11和泵12之間的冷卻劑回路內。當冷卻劑溫度低于閾值時，調溫器21阻斷散熱器流量以便冷卻劑轉為沿著支路22流動。散熱器20以傳統的方式耦接到脫氣系統（degas system）23。

每個傳熱節點配合各自的控制器操作。因此，發動機11被發動機控制模塊（ECM）25控制。電子自動溫度控制（EATC）控制器26操作包括加熱器芯15以及當發動機11關閉時以電能為動力向乘客艙提供熱量的輔助加熱器16的氣候控制系統。EGR17可被ECM25或者單獨的控制器控制。