[發(fā)明專利]一種發(fā)動(dòng)機(jī)智能熱管理電動(dòng)水泵的溫度控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410561991.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN104481668A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝輝;張柳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): F01P7/16
• 分類號(hào): F01P7/16;F04D15/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李素蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及內(nèi)燃機(jī)智能熱管理系統(tǒng)中的電動(dòng)水泵控制策略。

背景技術(shù)

隨著汽車節(jié)能減排要求的日益提高，發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)面臨新的技術(shù)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)中水泵、風(fēng)扇等附件的轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速硬性耦合，在部分工況(尤其是高轉(zhuǎn)速、中低負(fù)荷下)，能耗浪費(fèi)嚴(yán)重。為此，以電動(dòng)水泵、電動(dòng)風(fēng)扇等可變附件為代表的智能熱管理系統(tǒng)引起了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。

智能熱管理系統(tǒng)通常由電子節(jié)溫器、電動(dòng)水泵、電動(dòng)風(fēng)扇、水箱散熱器組成，如圖1所示，其中耗能部件主要有電動(dòng)水泵和電動(dòng)風(fēng)扇，以下統(tǒng)稱附件。電子節(jié)溫器將冷卻水循環(huán)分為大回路和小回路，大回路是指冷卻水經(jīng)過水箱散熱器散熱后，流向水泵；小回路是指冷卻水經(jīng)過電子節(jié)溫器后，直接流向水泵，而不經(jīng)過水箱散熱器。智能熱管理系統(tǒng)的一大優(yōu)勢(shì)是，實(shí)現(xiàn)了水泵、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的解耦，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)出口水溫靈活可控。一般智能熱管理系統(tǒng)的控制，采用電動(dòng)風(fēng)扇控制發(fā)動(dòng)機(jī)出口水溫，電動(dòng)水泵控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差。

目前，有研究機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)出口水溫的控制目標(biāo)確定做了相關(guān)工作，主要是將發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)出口水溫標(biāo)定成為map(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速RPM-噴油量mg/cycle-發(fā)動(dòng)機(jī)出口水溫K)，或者直接控制在某一溫度值上，在此基礎(chǔ)上，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)的熱平衡性以及安全性，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差定在10K或者8K(發(fā)動(dòng)機(jī)出口水溫減去發(fā)動(dòng)機(jī)入口水溫，發(fā)動(dòng)機(jī)出口水溫總高于發(fā)動(dòng)機(jī)入口水溫)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況變化快，因此在這種控制策略下，附件的動(dòng)作變化頻繁，將縮短驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的使用壽命。此外，通過研究發(fā)現(xiàn)，在配備有電動(dòng)水泵和電動(dòng)風(fēng)扇的熱管理系統(tǒng)上：某些工況下，在保持發(fā)動(dòng)機(jī)出口水溫不變，保證發(fā)動(dòng)機(jī)熱安全(即發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差在8K以內(nèi))的情況下，通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)出口水溫溫差，可使附件總能耗改善2％-20％，即保持發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差為10K或者8K并不是最合適的，在某些工況下適當(dāng)?shù)臏p小發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差有利于降低附件的總能耗。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，進(jìn)一步節(jié)約附件能耗，本發(fā)明提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)智能熱管理電動(dòng)水泵控制方法，根據(jù)當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差的狀態(tài)，降低附件轉(zhuǎn)速的變化頻率，降低附件的總能耗，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)確定電動(dòng)水泵的控制目標(biāo)的策略。

本發(fā)明提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)智能熱管理電動(dòng)水泵的溫度控制方法，該方法包括以下步驟：

設(shè)置ΔT為發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前工況下實(shí)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差，ΔTmax_set為水泵控制策略中設(shè)置的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差上限值，ΔTmin_set為水泵控制策略中設(shè)置的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差下限值；

對(duì)實(shí)時(shí)工況進(jìn)行溫度判斷，包括：

若ΔT＞ΔTmax_set，則將電動(dòng)水泵的溫度控制目標(biāo)設(shè)置為ΔTmax_set；

若ΔT≤ΔTmax_set，進(jìn)一步判斷ΔT是否小于ΔTmin_set：

若ΔT＜ΔTmin_set，則將電動(dòng)水泵的溫度控制目標(biāo)設(shè)置為ΔTmin_set；

若ΔT≥ΔTmin_set，則將電動(dòng)水泵的溫度控制目標(biāo)設(shè)置為等于ΔT。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差改善能耗，有效的降低了附件轉(zhuǎn)速的變化頻率，以及附件的總能耗。

附圖說明

圖1為智能熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

1、發(fā)動(dòng)機(jī)；2、渦輪增壓器；3、熱管理控制器；4、變頻器；5、風(fēng)扇電機(jī)；6、水泵電機(jī)；7、水泵；8、散熱器；9、風(fēng)扇；10、節(jié)溫器；

圖2為控制策略的控制邏輯圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施范圍并不局限于此。

本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)智能熱管理電動(dòng)水泵控制方法，通過實(shí)時(shí)為電動(dòng)水泵制定控制目標(biāo)，來降低附件的總能。如圖2所示：其中ΔT為發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前狀況下實(shí)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差，ΔTmax_set是電動(dòng)水泵控制策略中設(shè)置的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差上限值，ΔTmin_set是電動(dòng)水泵控制策略中設(shè)置的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差下限值，其中ΔTmax_set主要為保證發(fā)動(dòng)機(jī)的熱安全，其設(shè)置方法為業(yè)內(nèi)人士所熟知，在此不在累述。ΔTmin_set的設(shè)置，主要通過分析不同工況下附件能耗最低時(shí)所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出口水溫溫差來確定。

其控制邏輯如下：

若ΔT＞ΔTmax_set，則將水泵的控制目標(biāo)設(shè)置為ΔTmax_set；

若ΔT＜ΔTmax_set，則進(jìn)行下一步判斷：ΔT是否小于ΔTmin_set；