CN103608557A - 用于将冷却剂泵送穿过车辆的内燃发动机的***和方法 - Google Patents

Abstract

在一方面，本发明涉及一种用于将冷却剂泵送穿过车辆的内燃发动机的***和方法。该***包括水泵和控制***，该控制***被编程为：a）确定选择的目标冷却剂温度；b）确定实际冷却剂温度；c）为该水泵选择平均流量，该平均流量在至少某些情况下为非零并且低于最大可能流量；以及d）通过交替地启动及停止水泵来控制水泵的运行以提供选择的平均流量，从而将实际冷却剂温度引向目标冷却剂温度。

Description

用于将冷却剂泵送穿过车辆的内燃发动机的***和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年7月4日提交的美国临时专利申请No.61/504,283和于2011年12月11日提交的美国临时专利申请No.61/569,278的优先权，所述申请的公开内容均如充分详细陈述的那样通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种具有液体冷却内燃发动机的车辆，并且更具体地，涉及一种具有采用了包括扭簧离合器的水泵的液体冷却内燃发动机的车辆。

背景技术

目前，大多数车辆具有液体冷却内燃发动机，其中，由发动机驱动的水泵持续地泵送冷却剂穿过冷却循环***。该冷却循环***通常由第一回路和第二回路组成，在该第一回路中，离开发动机的冷却剂被运送穿过散热器，在该第二回路中，离开发动机的冷却剂被运送穿过车舱加热器芯。穿过每个循环***的流量的比例由恒温器致动阀（该恒温器致动阀可以被简称为恒温器）控制，该恒温器致动阀在选择的温度处开始打开并且在冷却剂温度进一步升高到选择的温度以上时逐渐地进一步开始转移更多的流量穿过散热器。通常，该恒温器设定为相对较低的温度，以确保在所有情况下提供足够的冷却。然而，这导致发动机在大多数环境中以不必要的低温运行，这对于与发动机相关联的燃烧效率和废气排放是不理想的。此外，无论冷却剂温度如何都一直运转的水泵从发动机获取功率，并且无论水泵何时运转都是一种附加损失。

变速电动水泵可以用来对冷却剂的流量提供更强的控制，这是有利的，然而，这种水泵会耗去大量的电力来用于它们的运行，从而也显著地增加了用于车辆的热管理***的成本。此外，电力的损失导致了冷却剂流量的损失，这当然对发动机是极为不利的。

向车辆提供一种热管理***是有益的，该热管理***可以类似地使用变速电动水泵来控制冷却剂流量，从而至少部分地解决了上述发现的问题。

发明内容

在第一方面，本发明涉及一种对用于将冷却剂泵送穿过车辆的内燃发动机的水泵进行控制的方法，该方法包括：

a）确定选择的目标冷却剂温度；

b）确定实际冷却剂温度；

c）为水泵选择平均流量，该平均流量在至少某些情况下为非零并且低于最大可能流量；以及

d）通过交替地启动及停止水泵来控制水泵的运行以提供选择的平均流量，从而将实际冷却剂温度引向目标冷却剂温度。

在另一方面，本发明涉及一种用于将冷却剂泵送穿过车辆的内燃发动机的***，该***包括：

水泵；以及

控制***，该控制***编程为执行上述方法。

在另一方面，本发明涉及一种控制用于具有内燃发动机的车辆的水泵的方法，其中，该水泵具有与其相关的最大可能流量，该方法包括：

a）感测发动机是否已经启动；

b）为水泵选择冷却剂的平均流量，其中，该选择的平均流量在至少某些情况下为非零并且低于最大可能流量；以及

c）通过交替启动及停止水泵来控制水泵的运行以提供冷却剂的选择的流量，直到发动机的温度确定为至少是选择的目标发动机温度为止。

在另一方面，本发明涉及一种对用于具有内燃发动机和温度传感器的车辆的水泵进行控制的方法，该温度传感器定位为用于检测冷却剂的温度。该水泵具有与其相关的冷却剂的最大可能流量。该方法包括：

a）感测发动机是否已经启动；

b）起动水泵持续选择的时段，以将来自发动机的冷却剂输送选择的距离，从而确保来自发动机的冷却剂到达温度传感器，同时使冷却剂的平均流量保持在最大可能流量以下；

c）在来自发动机的冷却剂已经到达温度传感器之后，从温度传感器获取读数；以及

d）关闭水泵持续另一个选择的时段。

在另一方面，本发明涉及一种在发动机启动之后对车辆的挡风玻璃除霜的方法，该方法包括：

a）延迟冷却剂从发动机穿过加热器芯的循环直到发动机启动之后的选择的时间为止；以及

b）在该选择的时间处，开始冷却剂从发动机穿过加热器芯的循环，以加热穿过加热器芯并进入到车辆的车舱中的气流。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例来描述本发明的各个方面，在附图中：

图1为具有根据本发明的实施方式的热管理***的车辆的示意图；

图2a为图1中所示的车辆中的发动机的端视图；

图2b为由发动机驱动的水泵的分解立体图；

图3为示出了在运行车辆的预热阶段期间控制图2b中所示的水泵的方法的流程图；

图4为示出了在运行车辆的预热阶段期间控制图2b中所示的水泵的替代性方法的流程图；

图5a和图5b为图2a中所示的发动机的一部分的放大视图，其中该放大视图示出在利用了图4中示出的方法的情况下热点的减少；

图6为示出了在运行车辆的行驶阶段期间控制图2b中所示的水泵的方法的流程图；

图7为示出了在运行车辆的行驶阶段期间控制图2b中所示的水泵的替代性方法的流程图；

图8为示出了控制用于图1中所示的车辆的散热器的风扇的方法的流程图；

图9a至图9c为示出利用了图4和图6中所示的方法的变体的对于车辆的测试数据的曲线图；

图9d为示出对于具有现有技术的热管理***的车辆的测试数据的曲线图；

图10为示出利用了图3和图4中所示的方法的变体的对于车辆的测试数据的曲线图，以及对于利用了现有技术的热管理***的车辆的测试数据的曲线图；

图11为具有根据本发明的另一实施方式的热管理***的车辆的示意图；以及

图12为示出了基于若干不同场景的进入车舱的气流的温度的曲线图。

具体实施方式

参照图1，其示出了根据本发明的实施方式的车辆10的示意图，其中，该车辆10具有内燃发动机12、水泵14、车舱加热器芯15、散热器16、风扇18以及控制***20。

该水泵14将冷却剂泵送穿过发动机12以控制发动机12的温度。在发动机12的下游，冷却剂流被分成第一回路和第二回路，在该第一回路中，冷却剂穿过散热器16并随后返回到水泵14的入口；在该第二回路中，冷却剂穿过加热器芯15并随后返回到水泵14的入口。恒温器21如在现在的很多车辆中一样设置在第一回路中，用以控制冷却剂在第一回路与第二回路之间的分配。设置有加热器风扇22并且加热器风扇22能够选择性地操作成从流经加热器芯15的冷却剂中获取热量以用于加热以24示出的车舱以及用于从车舱24中的车窗上除雾。流经散热器16的冷却剂通过穿过散热器的气体的流动而被冷却。风扇18控制穿过散热器16的气流，并且因此控制提供给通过散热器16的冷却剂流的冷却量。这种布置类似于现在许多车辆中的冷却剂***布置，这促进了本发明的部件与现有车辆的结合。

控制***20控制水泵14、风扇18以及加热器风扇22的运行。控制***20可以由一个或更多个单独的控制单元组成，所述控制单元包括但不限于发动机控制单元、车辆控制单元以及与发动机控制单元和车辆控制单元分离的单独控制单元。控制***20在图1中被示意性地示出为单个盒子，然而，将会理解的是，这仅是示意图并且控制***20可以由彼此通信的多个盒子组成。控制***20可以包括处理器和存储器、以及存储器中的代码和数据。该代码和数据可以用来执行文中进一步描述的一个或更多个方法。为了执行所述一个或更多个方法，控制***20接收来自一个多个来源的输入并且将一个或更多个输出发到一个或更多个接收装置，如文中进一步描述的。

车舱24中可以具有用于将车舱加热请求发送到控制***20的车舱加热请求控制元件26（例如，选择盘），并且可以具有用于将车窗除雾/除霜请求发送到控制***20的车窗除雾/除霜请求控制元件28（例如，按钮或选择盘）。

水泵14可以为任何合适类型的水泵14。例如，参照图2a，水泵14可以由配件传动带30驱动，该配件传动带自身由发动机12的曲轴驱动。

参照图2b，水泵14包括壳体32、泵转子34以及输入构件36，该泵转子34在壳体32内是可旋转的以泵送冷却剂，例如滑轮的该输入构件36由配件传动带30驱动并且通过扭簧离合器38能够操作地连接到转子34，该扭簧离合器38包括扭簧39。电磁线圈40设置在壳体32上并且是可控制的以选择性地吸引电枢板42紧靠摩擦表面44。该电枢板42连接到离合器弹簧39的一端。离合器弹簧39的另一端能够与泵转子34接合（即，邻接）。在水泵停机的情况下，输入构件36可以旋转（假定发动机12运转），但是扭簧39与输入构件36的内表面（以45示出）分隔开并且因此扭簧39未被输入构件34驱动。电磁线圈40通电以使电枢板42保持紧靠摩擦表面44。为了启动泵转子34的旋转，电磁线圈40被断电。电枢板42通过偏置构件（例如，弹簧）远离摩擦表面44移动。连接到电枢板42的起绒板46被推靠在输入构件36上的摩擦表面（图2b中未示出）上，这导致了起绒板46和电枢板42的旋转。电枢板42的旋转驱动了离合器弹簧39的第一端部的旋转。然而，离合器弹簧39的与泵转子34邻接的第二端部由于泵转子34的惯性以及要由泵转子34泵送的冷却剂的惯性而反抗旋转。因此，离合器弹簧39的第一端部相对于其第二端部沿驱动方向旋转，这导致离合器弹簧39径向扩大，直到离合器弹簧39接合输入构件36的内表面为止。一旦离合器弹簧39与输入构件36接合，该输入构件就会直接驱动离合器弹簧39，这转而驱动了泵转子34。为了使泵转子34的旋转停止，电磁线圈40被通电，从而吸引电枢板42紧靠摩擦表面44，这使得电枢板42减速，转而使离合器弹簧39的第一端部减速。然而，离合器弹簧39的第二端部未由于惯性减速而暂时继续。因此，存在离合器弹簧39的第一端部沿与驱动方向相反的方向相对于离合器弹簧39的第二端部的相对运动。这导致离合器弹簧39开卷并且因此径向收缩，这转而导致其自身与输入构件36的内表面隔开。在PCT公布WO2010054487中示出和描述了适合的水泵，该申请的内容通过引用并入本文。

在图2b中，扭簧离合器38被示出为如下类型：扭簧39与的接合发生在扭簧39的外径以及其端部中的一个端部处。有利之处在于：扭簧29没有像在一些其他类型的扭簧离合器中时那样被加压，所述一些其他类型的扭簧离合器例如为扭簧收缩以接合两个共轴的轴的外表面的扭簧离合器，或为扭簧扩大以接合共轴的中空轴的内表面的扭簧离合器。在这些其他类型的离合器中，扭簧在轴的边缘处引起剪应力。然而，将会理解的是，仍然会使用这种离合器替代图2b中示出的离合器39。

当例如发动机12的发动机处于一定的最佳温度时，发动机12的燃烧效率相对较高并且发动机12的排放相对较低。低于该温度，发动机12消耗相对较大量的燃料并且具有更多的排放。因此，理想的是尽可能快地使发动机12上升到最佳发动机温度。

参照图3。当车辆10启动时，发动机12的温度低于最佳发动机温度，并且因此，发动机12的排放相对较高并且发动机12消耗相对较大量的燃料。控制***20可以编程为以允许发动机12相对较快地预热到最佳发动机温度的方式控制水泵14的运行。控制***20可以根据图3中所示的方法50编程，该方法表示预热算法。该方法开始于步骤52。在步骤54处，控制***20感测发动机12是否已经启动。这可以以任何适合的方法完成。例如，控制***20可以接收来自曲轴上的RPM（转速）传感器的信号以判定发动机RPM是否大于0。在步骤56处，控制***20控制水泵14以确保水泵14关闭。在图2所示的实施方式中，这通过将电磁线圈40通电来执行。通过保持水泵14关闭，没有冷却剂流过发动机12而将热量从发动机12传输掉，并且因此，发动机12相对较快地升温。在步骤58处，控制***20判断发动机是否已经达到最佳温度。为判断是否已经达到最佳温度，温度传感器60（图1）可以设置在发动机12中的或非常靠近发动机12——优选地靠近发动机12的顶部并且优选地与在发动机12上的塑料配件对置地在气缸盖中——的冷却剂管道中。温度传感器60定位成感测冷却剂温度。发动机温度能够基于冷却剂温度以及其他因素——例如发动机载荷和车辆驱动模式——来确定。发动机载荷可以基于任何合适的标准——例如由发动机12消耗的燃料的量——来确定。发动机温度与冷却剂温度之间的这种关系能够在车辆研发期间通过对测试车辆进行测试而根据经验确定。因此，控制***20为温度传感器60设定了目标温度，该目标温度表示发动机的目标温度。温度传感器60的目标温度由可变的Ttarget表示。

如果控制***20判定发动机12还未达到它的目标温度，则控制***20在判定已经达到目标温度之前不会做出任何操作。一旦已经达到目标温度，控制***20就会终止预热算法（即，方法50）并且会随后执行驱动算法，该驱动算法的示例在图5和图6中示出。

为了选择所选择的目标温度Ttarget，控制***20可以使用任何合适的方法。如上所述，冷却剂的温度（由温度传感器60测量）与发动机12的温度之间存在关系。用于示例性发动机的示例关系在曲线图61中示出。通常，当发动机载荷增加时，发动机产生更多的热量，并且因此，由于处于较低温度的冷却剂具有将更多的热量吸出发动机的能力，因此目标冷却剂温度Ttarget降低。作为仅为了说明的假定示例，发动机处于非常高的载荷并且因此产生大量的热量，60℃的冷却剂温度可能意味着110℃的发动机温度。通过对比，当相同的发动机处于空转并且产生非常少的热量时，冷却剂温度为必定将是100℃，从而意味着发动机温度为110℃。所选择的目标冷却剂温度可以在发动机研发期间通过检测样品发动机12以估定不同载荷和运行温度下它的燃油效率和排放来确定。可以研发出可以存储在用于控制***20的存储器中的数据表以用作基于发动机载荷来选择目标冷却剂温度的查找表。

假如发动机载荷在车辆10的使用期间能够变化，控制***20可以在一些选定的时间间隔处反复地重新确定所选择的目标温度Ttarget并且可以随后判断实际冷却剂温度是否已经达到目标温度Ttarget。合适的时间间隔可以为例如5秒。

在发动机预热期间保持水泵14关闭是有效的。然而，当水泵14关闭时，没有热量从发动机12传递到加热器芯15，并且因此，没有用于加热车舱24的热量。需要注意的是，在一些情形下，发动机12可能要花费10分钟至15分钟来预热到目标发动机温度，这取决于若干因素，例如车辆10在该阶段期间被驱动时发动机12上的发动机载荷。然而，当环境温度Tamb足够低时，车辆乘客可能为了舒适而需要使车舱24升温。此外或替代性地，车辆乘客可能需要将热量送到挡风玻璃以为挡风玻璃除雾或除霜。为了提供为了乘客舒适或为了除雾/除霜目的而将热量送到车舱24的能力，控制***20可以执行图4中以80示出的方法。方法80开始于步骤82。在步骤84处，控制***20以类似于步骤54的方式感测发动机12是否已经启动。当控制***20确实感测到发动机12已经启动时，执行步骤86，于是控制***20基于一个或更多个标准判断是否需要除霜/除雾行为。一个这种标准为除雾/除霜行为或加热行为是否已经由车辆乘客利用车舱加热请求控制元件26和/或车窗除雾/除霜请求控制元件28主动请求。另一标准为除雾/除霜行为是否由车辆乘客在环境温度相对较低时启动空气调节压缩机而被有效地请求（表示车辆乘客想要空气调节***打开以降低车舱24内的湿度，与想要空气调节***打开以为了舒适而冷却车舱截然相反）。另一标准为环境温度是否可以保证对加热或除雾/除霜的请求。如果基于上述标准中的一个或更多个标准而判定需要除霜/除雾行为，则控制***20继续进行到步骤100，并且将建立水泵14的运行的循环，其中，水泵14的运行在第一时段与第二时段之间交替，在第一时段期间，水泵14打开并且将热量从发动机传递到加热器芯15，在第二时段期间，水泵14关闭。以此方式，水泵14被控制以产生穿过发动机12的选择的平均冷却剂流量，该平均冷却剂流量为水泵14的最大可能流量的所选择的部分。水泵14的最大可能流量为水泵14的在其打开时的流量。可以由可变的名义PWM（脉宽调制）周期表示的循环时间为第一时段和第二时段的总和。第一时段可以由可变PWM占空比表示。在示例性实施方式中，循环时间PWM周期可以为5秒。

在步骤88处，PWM占空比的值被确定。在示例性实施方式中，PWM占空比的值可以基于环境温度（由可变Tamb表示）来确定，该环境温度可以利用如图1中所示的温度传感器102确定。PWM占空比与环境温度之间的关系的示例由图4中以104示出的曲线图示出。如曲线104所示，当Tamb处于或小于第一环境温度（例如，5℃）时，控制***20选择最大可能流量的20%为平均冷却剂流量（该流量换算成5秒的循环时间的1秒为PWM占空比的值）。在Tamb的值大于或等于第二环境温度（例如，20℃）的情况下，控制***20可以将PWM占空比的值选为0（即，意味着水泵14在循环期间关闭5秒），因为等于或高于第二温度，加热车舱24以及为挡风玻璃除雾/除霜可以视为是不必要的。在曲线图104中以106示出的曲线示出了PWM占空比的值与环境温度Tamb之间的关系的示例，Tamb的值在第一环境温度与第二环境温度之间。在示例曲线106中，该关系为线性，然而，在一些实施方式中，可以使用非线性关系。一旦PWM占空比的值由控制***20选择（例如，通过查找表），算法就可以进行到步骤90或步骤92，在步骤90处，如果PWM占空比的值非零，则将水泵14打开（即，图2中所示的电磁线圈40断电）第一时段，在步骤92处，保持水泵14关闭（即，线圈40通电）直到循环时间完成为止。如果确实执行了步骤90，则之后将进行到将关闭水泵14直到循环时间完成为止的步骤92。

如果在步骤86处，该控制***判定不需要对除霜/除雾行为或加热行为的请求，则该控制***将PWM占空比的值设定为0并且继续进行到步骤92，在步骤92处，保持水泵14在循环期间关闭。

建立在曲线图104中的选择的平均冷却剂流量可以被选择以便为车舱提供足以被大多数车辆乘客认为能够接受的加热量，和/或提供足以防止车辆的挡风玻璃在车辆使用期间起雾的除雾/除霜量。满足这些条件的平均冷却剂流量可以通过在车辆研发期间在测试车辆中进行测试来根据经验确定。替代性地是，可以使用两个单独的值，一个值在除雾/除霜已经被请求时从第一曲线获得，而另一个不同的值在车舱加热已经被请求时从第二曲线获得（或在两者都已经被请求的情况下使用较大的一者）。

在循环时间（例如，5秒）结束之后，控制***20在步骤94处判断冷却剂的实际温度T是否已经达到目标温度Ttarget。目标温度Ttarget可以基于曲线图61中示出的关系来选择。如果实际冷却剂温度T已经达到目标温度Ttarget，则控制***20在步骤98处终止方法80并且执行驱动算法，如图6和图7所示。如果实际冷却剂温度T还未达到目标温度Ttarget，则控制***20返回到步骤86，在步骤86处，其开始重新判断是否需要除雾/除霜或加热行为。

通过选择相对较短的循环时间，例如5秒，水泵14的将热量送到加热器芯15的运行从车辆乘客的角度来看近似于以减小的流量持续流动的运行。然而，将会理解的是，然而为了向车辆乘客提供舒适，可以选择更长的循环时间，但仍适当地近似于来自水泵14的持续的减小的流动。在一些实施方式中，可以使用不是非常近似于持续的减小的流动的甚至更长的循环时间。可以替代性地选择比5秒更短的循环时间以比5秒的循环时间甚至更接近于持续的流动。通常，提供相对较短的循环时间的益处在于进入车舱的热流中的波动减少。更短的循环时间在图2中所示的水泵14的情况下成为可能的一个原因在于扭簧离合器38的使用。扭簧离合器38能够在没有大量热形成的情况下在短的间隔内被周期性地闭合及断开多次。这不同于其他类型的离合器，例如摩擦片离合器，该摩擦片离合器由于热量的形成而不能在无故障风险的情况下维持快速接合及分离。此外，扭簧离合器在其工作寿命内能够比摩擦片离合器更多次地进行接合及分离的循环。此外，扭簧离合器比一些其他类型的离合器能够更快速地接合及分离，其有利之处在于，这允许使用短的循环时间。然而，在本发明的一些实施方式中以及对于某些应用而言，也可以使用摩擦片离合器或另一类型的离合器代替扭簧离合器38。

图4中所示的算法示出为将循环分成水泵14打开的时段以及随后的水泵14关闭的时段。替代性地，可以将两个时段颠倒，使得在每个循环期间水泵14首先关闭并且随后在循环的后期打开。

在使用期间，根据发动机12的设计，该发动机12在无冷却剂流经发动机时易于形成“热点”。热点为发动机12的达到比发动机12的其他部分明显更高的温度的局部区域。在图4中所示的算法的替代性实施方式中，水泵14可以以使发动机12中的这种热点的产生减少的方式运行，但仍然允许发动机12相对较快地预热到其目标温度。为了说明该特征，在图5a中示出发动机12的一部分，图5a示出了冷却剂管道108的穿过发动机12的部分。热点以110示出。当水泵14停止时，以112示出的第一体积的冷却剂在管道108中保持为靠近第一热点110并且由热点110加热到比围绕第一体积的冷却剂的位于上游侧的以114a示出的冷却剂和位于下游侧的以114b示出的冷却剂更高的温度。为了实现热点110的减少（即，为了减少热点110与发动机12的其他部分之间的温度差），在步骤100处选择的PWM占空比的值可以是非常小的固定值（例如，1秒的若干分之几），以对应于一些少量旋转，例如泵转子34的半圈、一圈或几圈。在泵转子34打开及关闭了PWM占空比的时期之后，泵转子34将翻转到足以导致管道108中的冷却剂与管道108中的其他相邻的冷却剂的某些混合。因此，靠近热点110的冷却剂112量与周围较凉的冷却剂（即，冷却剂114a量和冷却剂114b量中的一者或两者）混合以形成具有更均匀的温度的冷却剂115量。以此方式，来自较热的冷却剂112量的热量移动到发动机12上的能够加热发动机12的点。发动机12中的管道108中极少（基本没有）的冷却剂离开发动机12，并且因此，损失掉由发动机产生的极少的热量。因此，基本保持了发动机12的减少的预热时间，但是发动机中的热点110至少在某些程度上减少了。利用具有扭簧离合器38的水泵14，可以实现对冷却剂穿过发动机12的流动的这种控制水平（即，由此，水泵14如上所述地旋转了非常少的量）。通过选择合适的循环时间和合适的时间PWM占空比，热点110与发动机12的其他部分之间的温度差能够在不对发动机12预热到其目标温度（即，其最佳温度）所需的时间产生大的影响的情况下被减小。用于有效的PWM占空比的特定值可以基于车辆研发期间对测试车辆的测试来根据经验确定，并且可以存储在存储器中以供控制***20使用。因此，可以看出，为了减少发动机12中的热点，用于PWM占空比的值不基于环境温度Tamb。

如上所述，由温度传感器60感测到的温度与发动机12本身的温度不同。这在发动机预热期间尤其明显。因为温度传感器60定位在发动机12的外部（例如，在恒温器的壳体中），并且因此感测发动机外部的冷却剂的温度，并且由于在发动机预热期间基本没有冷却剂流动，因此在传感器60处的冷却剂温度与发动机12中的冷却剂温度之间会存在大的差异。此外，这种差异根据例如发动机转速和发动机载荷之类的若干因素而变化。因此，为了基于由传感器60测量的冷却剂温度准确地预测发动机的温度，需要预先对车辆10进行大量测试。这种测试是耗时并且昂贵的。

发动机12的假定温度中的错误导致了车辆的ECU（电子控制单元）采取的各种行为中的错误，而这种错误直接影响燃油经济性。例如，在至少某些发动机中，ECU至少部分地基于发动机温度确定要注入到燃烧室中的燃料的量。对于较低的发动机温度，ECU通常编程为将相对较大量的燃料注入到燃烧室中以实现满足驾驶员要求的选定的功率量。这是因为预期发动机的燃烧效率在较低温度处相对较低，并且因此，虽然以排放和燃料经济性为代价，但是大量燃料的注入意在弥补较低的燃烧效率。相反，对于较高的发动机温度，ECU通常编程为将相对较少量的燃料注入到燃烧室中以实现相同的功率要求，因为预期发动机12的燃烧效率在较高RPM处相对较高。在基本没有冷却剂流出发动机12（为了减少发动机预热时间）的发动机预热期间，发动机12比在传感器60处测得的冷却剂温度更热，在某些情况下，热了差不多30℃或40℃或者更多。如果ECU假定发动机温度低于其实际温度，则该ECU会执行对排放和燃料经济性具有负面影响的行为，例如，将比所需要的燃料更多的燃料注入到燃烧室中。如果ECU假定发动机温度高于其实际温度，则ECU会执行对发动机的功率输出具有负面影响的行为。例如，可以将非常少的燃料注入到燃烧室中以满足驾驶员要求并且当低于预期的发动机温度导致低于预期的燃烧效率时，所得到的功率输出比驾驶员所要求的功率输出更低。类似地，ECU对影响排放和燃料经济性的阀正时和其他参数的控制也可以至少部分地基于假定的发动机温度并且因此可以在ECU的对发动机温度的假定远远不同于实际发动机温度时对排放和燃料经济性产生负面影响。

为了解决这个问题，水泵14可以编程为从发动机12内向传感器60周期性地送出少量冷却剂。水泵14打开期间的时间量（即，“打开”时期）优选地选择为长到足以将冷却剂从发动机12内运输到传感器60，但是尽可能的短以使运输出发动机12的热量最小化。从另一观点来看，“打开”时期选择成实现冷却剂在所选择的距离（即，从发动机12到传感器60的距离）上的流动。这个时期将基于发动机RPM而改变；在较高的RPM处，水泵14将旋转得更快并且因此更短的“打开”时期实现了所需的流动，然而在较低的RPM处，水泵14旋转得较慢并且因此需要更长的“打开”时期来实现选择的流动。“打开”时期能够基于与发动机RPM以及其他相关因素有关的查找表来选择。

水泵14的起动频率可以基于一旦水14泵关闭则传感器60处的冷却剂与发动机12中的冷却剂之间的温度差再次形成的快慢程度以及/或者基于其他因素来选择。如果温度差形成较慢，则传感器60处测得的温度通常是对发动机12中的冷却剂温度的长期精确指示，并且因此，能够接受水泵14的较低频率的起动。相比之下，如果温度差形成较快，则在传感器60处测得的温度更快地变成对发动机12中的冷却剂温度的较不精确的指示，并且因此，需要水泵14的较高频率的起动。

在示例实施方式中，在相对较高的RPM处，水泵14的占空比可以选择为5秒频率的5%，以及在较低的RPM处，水泵14的占空比可以选择为5秒频率的10%。

将会理解的是，水泵14的定期地将冷却剂从发动机12内运输到传感器60的起动导致了一些小的净冷却剂流并且因此导致了在发动机预热期间来自发动机12的一些热量的损失。这延长了发动机预热时间并且由于发动机12仍低于其最佳运行温度略长的时段而对燃料经济性具有相应的负面影响。然而，通过借助将冷却剂从发动机12定期地运输到传感器60而获得关于发动机的更准确的温度信息，ECU能够更好地确定对各种发动机相关行为——例如正确的阀门时间以及要注入到燃烧室中的正确的燃料量——的正确设定。与预热期间发动机12中少量的热量损失对车辆10的燃料经济性的负面影响相比，这具有对车辆10的燃料经济性的更正面的影响，并且因此，最终结果是，当执行此时燃油经济性增加并且排放减少。

将冷却剂从发动机送到传感器60的上述方法的另一优势涉及发动机12的耐用性。在实施方式中，其中，温度传感器60处的冷却剂与发动机12中的冷却剂之间存在大的温度差，ECU并没有获得关于发动机12中的冷却剂的“真实”信息。ECU处理其他数据，例如，来自发动机12的外部的传感器60的冷却剂温度信息以及可能的其他数据，并且基于对有可能基于所有数据的发动机温度的假定值来使用这些数据以控制发动机运行。然而，存在发生发动机12比ECU假定的温度更热（或至少在一定的点处更热）的情况的某些可能性，因为ECU根据与发动机温度仅间接相关的数据运行。因此，存在发动机12变得太热或在一定的点处太热并会在ECU未意识到时遭受损坏或过早磨损的情形。通过将冷却剂从发动机12送到传感器60，获得了对发动机温度的更直接的指示，并且因此，如果发动机12太热，则ECU能够通过传感器60感测到，并且能够对此做出行为（例如，起动水泵14以冷却发动机12直到温度降到可接受的水平）。通过获得对发动机温度的更直接的测量结果，ECU对于发动机12是否需要冷却不大可能发生错误。

除上述之外，将会注意到的是，当传感器60感测来自发动机12的冷却剂时，需要对发动机12的相当少的测试以便基于由传感器60感测到的温度来确定发动机温度。这减少了原本当研发发动机以及由ECU使用的软件以基于由传感器60读出的温度来控制发动机时所需要的一些时间和成本。

在发动机12达到其目标温度之后，（即，在由温度传感器60测得的冷却剂的温度达到目标温度Ttarget之后），控制***20终止预热算法，并且执行驱动算法，该驱动算法具有将发动机温度相对恒定地保持在其目标温度处而不受发动机载荷影响的目标。示例性的驱动算法或方法在图6中以120示出。该驱动算法120开始于步骤122。在步骤124处，驱动算法120可以将PWM占空比的初始值设定为0（即，水泵14关闭），并且循环时间PWM周期可以设定为任何合适的值，例如5秒。在步骤126处，驱动算法120基于当前发动机载荷确定冷却剂的当前目标温度Ttarget，其中，该冷却剂的当前目标温度Ttarget使发动机温度相对恒定地保持在其目标温度处。如以上关于预热算法描述的，当发动机12空转时，Ttarget可以为第一较高目标温度，并且当发动机12处于高载荷时，Ttarget可以为第二较低目标温度，以补偿由发动机12在较高载荷处产生的更大量的热量，如由曲线图127所示。此外，在步骤126处，控制***20确定实际冷却剂温度T与目标温度Ttarget之间的差。控制***20可以随后采用任何合适的算法以实现目标温度Ttarget。例如，对于每个循环，控制***20可以使用PID（比例-积分-微分）控制算法以确定水泵14要提供的平均冷却剂流量。PWM占空比的值（该值代表循环时间中水泵14工作时所占的时段）随后能够基于使用PID控制算法确定的选择的平均冷却剂流量而容易地确定。一旦PWM占空比的值被选择用于当前循环，控制***20就会在步骤128处通过使电磁线圈40断电来启动水泵14直到经过第一时段，并且随后在步骤132处通过使电磁线圈40通电来停止水泵14。控制***20随后返回到步骤126以基于发动机载荷重新确定目标温度Ttarget，并且开始新的循环。

将会注意的是，控制***20使用类似脉冲宽度调制来运行水泵14，以在不在冷却剂管路中使用阀门的情况下提供对水泵14的有效流量的基本无限可调控制。将会注意的是，这种控制——特别是在例如5秒的相对较短的循环时间的情况下——很好地适于通过扭簧离合器来执行，该扭簧离合器能够在没有过度加热或损坏的情况下处理重复循环。

用于PID控制算法的P值、I值和D值可以在车辆研发期间通过对测试车辆进行测试来选择。控制***20可以编程为基于例如发动机12上的载荷的快速变化的不同条件来改变这些值。例如，如果车辆10突然从空转改变到高载荷条件，则能够预期发动机温度很快地升高。知道这一点，P值、I值和D值就能够被选择成快速地增加水泵14的平均流量以补偿并因此帮助防止发动机12中温度的相对较大的波动，这种温度的相对较大的波动原本会在P值、I值和D值保持不变的情况下发生。相比之下，如果发动机12从空转逐步增加到高载荷条件，则能够被使用的P值、I值和D值提供了关于水泵14的平均流量的增加的相对较缓和的斜率。

选择例如5秒的相对较短的循环时间具有若干优势。例如，当发动机12已经达到其目标温度时，短的循环时间意味着短的冷却及加热发动机12的时段，这意味着第一时段与第二时段之间的温度波动是小的。因此，发动机12保持相对靠近其目标温度，这使发动机12保持相对较高的燃烧效率。此外，小的温度波动减少了发生在例如气缸垫之类的任何发动机垫圈中以及其他密封元件中的磨损的量，从而与具有更大发动机温度波动的现有技术的发动机相比增加了它们的工作寿命。利用PID控制算法连同具有相对较短的循环时间的脉冲宽度调制进一步减小了由控制***20对目标温度的超调。驱动算法120可以继续被执行直到发动机12关闭为止。

如以上关于预热算法所指出的，理想的是在驱动车辆10时提供对车舱24的加热和/或对挡风玻璃的除雾/除霜。图7中所示的驱动算法或方法150提供这种能力。算法150开始于步骤152，并且继续进行到步骤154处，在步骤154处，PWM占空比最初可以设定为零并且PWM周期可以设定成选择的值，例如5秒。算法150随后为PWM占空比确定两个潜在值并且将PWM占空比的值设定成所述两个潜在值中较大的一者。步骤156与步骤126（图6）的类似之处在于，目标冷却剂温度Ttarget基于发动机载荷设定，冷却剂的当前温度T被确定并且与目标温度Ttarget对比，并且PWM占空比的第一潜在值使用例如PID控制算法之类的任何适合的算法基于两个温度之间的差来设定。在步骤158（可以可选地在步骤156之前发生）处，控制***20基于以下若干条件中的任何一个条件来判定是否需要除雾/除霜行为，所述若干条件包括例如车辆乘客是否已经利用控制元件26或28做出除雾/除霜行为的请求，以及包括例如环境温度是否低于如曲线图104中示出的环境温度。如果控制***20确定需要除雾/除霜行为，则控制***20在步骤160处设定PWM占空比的第二潜在值。例如，PWM占空比的第二潜在值在循环时间为5秒时可以设定为1秒。如果控制***20未感测到由车辆乘客做出的除霜/除雾行为请求，则控制***20可以利用PWM占空比的第二潜在值与类似于图4中的曲线图104的环境温度之间的关系基于环境温度来确定PWM占空比的第二潜在值。在步骤162处，控制***20检查第一潜在值是否小于第二潜在值，若是，则将第二潜在值作为PWM占空比的值。否则，将第一潜在值作为PWM占空比的值。也就是说，控制***20使用所述两个潜在值中的较大一者作为PWM占空比的值。以此方式，控制***20已经使用了环境温度以及被认为对除雾/除霜或车舱加热的需要来为该循环选择PWM占空比的最小值，小于该最小值时，第一时段不能算入该循环。在建立了PWM占空比的值之后，控制***20随后继续进行到步骤164，在步骤164处，打开水泵14持续第一时段，并且随后进行到步骤166，在步骤166处，关闭水泵14持续循环的剩余部分（即，持续第二时段）。如果在步骤158处，控制***20确定不需要除雾/除霜行为，则控制***20将在PWM占空比的值确定为第一潜在值并且继续进行到步骤164和步骤166处。在步骤166之后，算法150将控制送回到步骤156处。驱动算法120可以被执行直到发动机12关闭为止。

参照图1，当控制***20终止预热算法并且开始执行驱动算法时，根据环境温度以及根据是否在预热阶段发生任何冷却剂流动，发动机12可以处于相对较高的温度，例如约100℃，而散热器16中的冷却剂温度可以处于相对较低的温度，例如0℃。因此，由于某些原因，如果水泵14打开持续比选择的时段长的时段，例如4秒，则其可以将水从散热器运输到发动机12中。也就是说，水泵14可以将发动机12中的所有热的冷却剂替换成散热器16中冷的冷却剂。为了避免对发动机12的这种热冲击，控制***20可以在开始施行文中所述驱动算法中的任一驱动算法时首先为PWM占空比选择小的但非零的值以使散热器16中的冷却剂更平缓地传递到发动机12。在一些选择的时段以此方式运行之后，冷却剂的温度变得更加一致（即，发动机12中的冷却剂与冷却回路中的其他的冷却剂之间的温度差变小），并且因此，热冲击更少。在那时，驱动算法能够进行到这样的步骤：基于发动机载荷选择目标温度，并且PWM占空比基于PID控制算法来选择以将发动机12引向目标温度。

在一些实施方式中，风扇18可以为双速风扇，而代替单速风扇。除了为水泵14的运行提供驱动算法之外，如图8中以180所示，还可以为风扇18的运行提供驱动算法以用于车辆10的其中风扇18为双速风扇实施方式中。利用该驱动算法180，控制***20利用脉冲宽度调制并利用第二PID控制算法运行风扇18。驱动算法180开始于步骤182并且随后继续进行到步骤184，在步骤184中，风扇18的循环时间被选择并且PWM风扇占空比的值（为用于风扇18的循环时间期间风扇18工作的时段）设定为初始值，例如用于风扇18的循环时间的20%。用于风扇18的循环时间可以与用于水泵14的循环时间相同或不同。在步骤186处，控制***20判断是否这样的情形已经发生：实际冷却剂温度已经超过目标冷却剂温度Ttarget一些选择的量以及PWM占空比（对于水泵14）的值在大于选择的时间量期间对应100%的循环时间（对于水泵14）。若不是，则控制***20在步骤187处将PWM风扇占空比的值设定为零并且返回到步骤186。若是，则控制***20继续进行到步骤188，在步骤188处，控制***20确定实际冷却剂温度T与目标冷却剂温度Ttarget之间的差并且利用例如用于风扇18的第二PID控制算法之类的合适的控制算法确定PWM风扇占空比的值，用于风扇18的第二PID控制算法与上述用于水泵14的第一PID控制算法不同。在步骤190处，控制***20判断选择用于PWM风扇占空比的值是否为100%的用于风扇的循环时间。若是，则风扇18在步骤192处以其高速运行一个循环，并且控制***20随后返回到步骤184。如果PWM占空比的值小于100%的循环时间，则风扇18在步骤194处以其低速运行直到用于风扇的第一时段完成为止。在步骤196处，风扇18关闭持续循环的剩余部分。控制随后返回到步骤184处。通过以此方式控制风扇运行，风扇18仅在需要时使用，并且仅在需要时以其高速设定使用。在一些实施方式中，风扇18在车辆10中是相对较大的功率消耗件，并且因此，有利的是在可能的情况下使用水泵14以减少风扇18的使用。此外，由于风扇18的运行对冷却剂温度具有相对较强的影响，因此以此方式控制风扇18的运行减少了冷却剂中的温度波动。

在一些实施方式中，可以设置两个单速风扇替代双速风扇。在这种实施方式中，除了代替在步骤194处以低速并且在步骤192处以高速运行一个风扇之外，用于风扇的上述控制算法是相同的，第一风扇会首先在步骤194处运行，并且第二风扇会在步骤192处运行，以替代第一风扇或与第一风扇联合运行。

此外，在一些其他实施方式中，设置有单个风扇，该单个风扇在一定的速度范围内是无级变速的。在这种示例中，PID控制除了无需是脉冲宽度调制形式之外可以仍然与这种风扇一起使用。作为替代，风扇速度能够仅利用PID控制算法基于实际冷却剂温度与目标冷却剂温度之间的差来选择。然而，当水泵14不能防止冷却剂温度在大于选择的时段期间超过目标温度时，风扇将优选地仅被打开。

除为除雾和除霜提供控制元件26和28之外，可以在车舱24中设置额外的控制按钮，这允许车辆乘客在Eco（节能）模式与舒适模式之间选择。可以使用选择舒适模式来无效控制***的完全关闭水泵14的能力。换句话说，其防止控制***20将PWM占空比的值设定成零；在这个阶段中，可以将PWM占空比的值设定为一些小的数，例如最大可能流量的10%，这将会为5秒循环中的0.5秒。选择的用于PWM占空比的特定值可以选择成确保车辆乘客可以保持舒适。测试能够在车辆研发期间执行以确定PWM占空比的值，该PWM占空比的值提供给车舱与在水泵14持续工作的情况下实现的性能基本接近的加热性能。在一些实施方式中，在舒适模式下，水泵14可以可选地设定成持续工作（即，PWM占空比的值为循环的100%）直到Eco模式被选择为止。可以使用选择Eco模式来允许控制***20在控制***认为Eco模式有益时将PWM占空比的值设定为零。

图9a、图9b、图9c以及图9d中所示的曲线图示出了与用于测试车辆的时间有关的冷却剂的温度、气缸盖的温度、仪表盘出口处的温度以及PWM占空比的值（表示为水泵14的最大可能流量的百分比）。在每个图中。实线为气缸盖温度，虚线为冷却剂温度，点划线为仪表盘出口温度，点线为PWM占空比的值。图9a示出了测试中的数据，在该测试中，控制***20在需要的情况下被允许将PWM占空比的值设定为零。图9b示出了测试中的数据，在该测试中，控制***20未被允许将PWM占空比的值设定为小于水泵14的最大可能流量的5%。图9c示出了测试中的数据，在该测试中，控制***20未被允许将PWM占空比的值设定为小于水泵14的最大可能流量的20%。图9d示出了用于一直工作（有效地，PWM占空比的值为100%）的标准水泵的数据。将会注意的是，发动机12达到最佳温度（即，大约120℃）所需的时间随着PWM占空比的最小值的增加而增加。实际上，在测试的2000秒之后，图9d中的发动机温度从未达到120℃。

参照图10，其示出了用于测试车辆上的若干不同测试的温度对比时间的曲线图。图10中的上实线和下实线为在控制***20被允许将PWM占空比的值设定为零的情况下利用了水泵14的气缸盖温度和仪表板出口温度。上点线和下点线为在控制***20不被允许将PWM占空比的值设定为小于水泵的最大可能流量的20%的情况下利用了水泵14的气缸盖温度和仪表板出口温度。上虚线和下虚线为利用了一直工作的常规水泵的气缸盖温度和仪表板出口温度。值得注意的是，PWM占空比的最小值为20%的算法提供了仪表板出口温度曲线，该曲线与由常规水泵提供的曲线基本相同，同时提供了用于气缸盖的温度曲线，该温度曲线接近于控制***20将PWM占空比的值设定为零时所提供的温度曲线。这意味着发动机利用较高的燃烧效率相对较快地加热，而与利用了具有一直工作的水泵的常规布置相比，车辆乘客在他们的舒适或他们的为挡风玻璃除雾/除霜的能力方面没有受到损害。

为了减少执行水泵14的启动及停止的次数，控制***20可以在确定的值被视为是小的的情况下（例如，小于最大可能流量的5%）将PWM占空比的值设定为零。此外或替代性地，控制***20可以在确定的值被视为是大的的情况下（例如，大于最大可能流量的80%）将PWM占空比的值设定为整个循环。因此，在这些循环中避免了至少水泵的启动或停止。

文中所公开的用于控制水泵14的运行的策略减少了水泵14工作的的总的时间量，这减少了与水泵14相关联的总的功率消耗，进而改善了车辆10的燃油经济性。

在图1中所示的实施方式中，设置了恒温器21并且恒温器21可以根据恒温器本身的类型而独立于控制***20作用。然而，由于控制***20基于由温度传感器60感测到的实际冷却剂温度与目标冷却剂温度之间的差提供了对冷却剂温度的闭环控制，所以恒温器21不会防止控制***20利用水泵14控制发动机温度。然而，有利的是提供省去恒温器21的***。

参照图11，其示出了替代性的冷却***布置，其中，图1中示出的两个冷却剂回路被以单个冷却剂回路代替。冷却剂从水泵14连续流动穿过发动机12、穿过车舱加热器芯15、穿过散热器16并最终返回到水泵14的入口。这种构型比现在许多车辆中使用的包括两个回路的冷却***构型更简单。因此，由于具有更少的部件以及部件之间更少的接合件，图11中所示的冷却***将比图1中所示的冷却***更坚固并且更便宜。此外，图11中所示的冷却***不包括恒温器。尽管P值、I值以及D值可以与图1中所示的***中使用的那些值不同，但是对图11中所示的冷却***的控制仍可以利用图3、图4、图6、图7以及图8中所示的相同的算法来执行。

将会注意的是，本文所描述的***能够被容易地改装到许多现有的车辆或能够容易地结合到许多现有车辆设计中。车辆的现有水泵在需要的情况下可以用水泵14代替，温度传感器60结合到发动机处的冷却剂管道中，能够设置合适的控制单元，该控制单元连同现有的ECU和/或VCU（车辆控制单元）能够组成控制***20。

在上述实施方式中，控制***20使用冷却剂温度来基于车辆研发期间的经验测试而估算发动机12的温度。然而，在一些实施方式中，代替或除了用于测量冷却剂温度的温度传感器，发动机自身中还可以设置提供对制成发动机的金属的温度的直接测量的温度传感器。在这种实施方式中，来自该传感器的温度信号可以用来表示实际温度并且将会为该实际温度设定目标温度，该目标温度将对控制水泵14在循环期间工作的时间量进行控制。从该传感器中读出的温度与发动机的最热部分处的温度之间的关系会比冷却剂温度与发动机的最热部分处的温度之间的关系更直接且更清楚。因此，如果使用该温度传感器代替测量冷却剂温度的温度传感器，则可以实现对发动机温度更精确的控制。

参照图12，其示出了多重曲线的曲线图。曲线200为利用水泵的情况下流入到车辆车舱24中的气流的温度，该水泵基本在打开发动机之后立刻运行。由水泵泵送的冷却剂穿过加热器芯以加热下文提到的随后进入车舱24中的气流。该气流可以例如被要求对车辆的挡风玻璃除霜。对于曲线200（以及对于曲线图中代表温度的所有其他曲线），曲线图的Y轴线代表温度（摄氏度）并且X轴线代表时间（秒）。可以看出，气流的温度立即升高并且随着时间继续逐渐地升高。曲线202表示根据本发明的实施方式的在使用了控制***20和上述方法中的一个方法的情况下水泵14的占空比。对于曲线202，曲线图的Y轴线表示水泵14的占空比（百分制，其中100%的占空比表示水泵持续工作）并且X轴线表示时间（秒）。可以看出，对于一些初始时段，即，从时间T0（发动机启动）到时间T1，水泵14关闭（即，其具有0的占空比）。在时间T1处，水泵14打开并且以大约50%的占空比运行（该占空比值仅为示例值并且不作为限制）。水泵14以该占空比贯穿曲线图上表示的剩余时间运行。曲线204表示水泵如由曲线202所示运行时发动机中的冷却剂的温度。可以看出，发动机中冷却剂的温度在水泵关闭时相对较快地升高。在时间T1处，当水泵14开始将冷却剂泵送出发动机并且使冷却剂穿过加热器芯时，可以看到冷却剂的温度在冷却剂将积累的热量释放至气流时减小，并且随后在气流本身大概变暖并从车舱24中吸出以及穿过加热器芯再循环时逐渐升高。曲线206表示水泵14如由曲线202所示运行时进入车舱24的气流的温度。可以看出，由于不存在由气流从冷却剂接收的热量输入，因此气流的温度最初保持相对恒定。然而，一旦水泵14在时间T1处打开，冷却剂中积累的热量就会通过加热器芯释放至气流，从而升高了气流的温度。可以看出，在时间T2处及之后，气流的温度升高到超过当在打开发动机之后立刻运行水泵时气流达到的温度的值。当对车辆的挡风玻璃除霜时，吹在挡风玻璃上的气流的温度需要比某些阈值温度更高以对出现在挡风玻璃上的霜产生融化效果。在环境温度低——例如-20℃——的情况下，气流在当水泵14如由曲线202所示运行时比在水泵在启动发动机后立即运行的情况下早若干分钟达到阈值温度。示例为阈值温度将会是如曲线图中所示的TEMP1温度。可以看出，当如由曲线202所示运行水泵14时，气流在发动机启动（由曲线206示出）后约400秒达到TEMP1温度，而当在发动机启动之后立即运行水泵时，气流直到发动机启动后（由曲线200示出）约580秒才达到TEMP1温度。因此，相比由曲线200示出的气流达到对融化挡风玻璃上的霜有效的阈值温度的时间，由曲线206示出的气流已经将挡风玻璃上的霜融化了大约3分钟。

时间T1可以基于任何合适的标准来选择。例如，时间T1可以选择成使得气流能够以少于选择的时间量（例如，少于420秒，或在发动机启动后7分钟）达到阈值温度TEMP1。时间T1可以根据发动机启动时的环境温度变化。例如，当环境温度较高时，由于发动机中的冷却剂将花费较少的时间来达到将使气流达到阈值温度TEMP1的选择的温度，因此时间T1会早些。当环境温度较低时，由于发动机中的冷却剂将花费较多的时间来达到将使气流达到阈值温度TEMP1的选择的温度，因此时间T1会晚些。时间T1可以基于查找表而由控制***利用发动机启动时的环境温度来选择。

曲线208仅为表示了曲线200与曲线206之间的差的曲线。

尽管上述描述构成了本发明的多个实施方式，但将会理解的是，在不背离所附权利要求的清楚意义的情况下，本发明易于做出另外的改型和改变。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种控制冷却剂至内燃发动机的流动的方法，所述方法包括：

a）设置机械泵并在所述发动机与所述泵之间连接离合器，以选择性地将所述泵机械地联接到所述发动机或将所述泵与所述发动机断开；

b）选择要供给到所述发动机的冷却剂的平均流量；以及

c）在所述发动机的运行期间，控制所述离合器以通过在选择的循环时间内将所述机械泵反复地切换成打开及关闭而不论发动机速度如何都将冷却剂的选择的平均流量提供到所述发动机，其中，在所述循环时间的第一部分中，所述离合器作用为将所述泵联接到所述发动机，使得冷却剂供给到所述发动机，并且在所述循环时间的第二部分中，所述离合器作用为将所述泵与所述发动机断开，使得基本没有冷却剂供给到所述发动机。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述循环时间的所述第一部分相对于所述循环时间的所述第二部分的占空比周期性地变化。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的方法，其中，所述循环时间周期性地变化。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述循环时间比5秒更长。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述循环时间等于或小于5秒。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所述离合器为扭簧离合器，并且所述机械泵包括壳体、泵转子以及输入构件，所述泵转子能够在所述壳体中旋转，所述输入构件由所述发动机驱动并且能够选择性地通过所述扭簧离合器以操作的方式接合至所述泵转子。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述扭簧离合器的相对于所述泵转子分离所述输入构件的运动通过使电磁线圈通电来执行，并且所述扭簧离合器的相对于所述泵转子接合所述输入构件的运动通过使所述电磁线圈断电来执行。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，冷却剂的所述平均流量部分地基于以下中的至少一个来选择：

（ⅰ）环境温度；

（ⅱ）目标发动机温度；

（ⅲ）比例积分微分控制算法；

（ⅳ）根据发动机载荷的目标冷却温度；以及

（ⅴ）对车辆乘客是否已经请求了选自以下行为中的至少一个行为的确定：车舱加热请求和车窗除雾/除霜请求。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，还包括：

感测发动机启动；

确定所述发动机的温度；

在确定的发动机温度小于阈值时选择零平均冷却剂流量；

将所述机械泵周期性地切换成打开持续短的时段，以在保持所述平均冷却剂流量大致为零的同时防止所述发动机内局部热点的形成。

10.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，还包括：

ⅰ）设置用于检测所述冷却剂的温度的温度传感器；

ⅱ）感测发动机启动；

ⅲ）在所述发动机已经启动之后，起动所述泵持续选择的时段以将来自所述发动机的局部的加热的冷却剂送出选择的距离，从而确保所述局部的加热的冷却剂到达所述温度传感器，其中，所述选择的时段被选择为最小的时段，使得所述泵在被起动时将所述局部的加热的冷却剂送出足以正好到达所述温度传感器的距离；

ⅳ）在所述局部的加热的冷却剂已经到达所述温度传感器之后读取所述温度传感器；以及

ⅴ）停用所述泵持续另一选择的时段。

11.根据权利要求10所述的方法，包括周期性地重复步骤ⅲ）、步骤ⅳ）以及步骤ⅴ），以获得发动机温度的更精确的读数。

12.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，还包括：

ⅰ）设置用于加热车辆的车舱的加热器芯；

ⅱ）延迟冷却剂从所述发动机穿过所述加热器芯的循环直到发动启动之后的选择的时间为止；以及

ⅲ）在所述选择的时间处，开始冷却剂从所述发动机穿过所述加热器芯的循环，以加热穿过所述加热器芯并进入到所述车辆车舱中的气流。

13.根据权利要求2至8中的任一项所述的方法，还包括：

ⅰ）设置用于为车辆窗户除霜/除雾的加热器芯；

ⅱ）感测所述发动机温度是否低于阈值运行温度，并且在这种情况下，将所述占空比设定为例如20%的值，所述值将模拟持续运行的泵的除霜/除雾效果，同时允许所述发动机比在所述泵持续地运行的条件下更快地达到所述阈值温度。

14.一种用于具有内燃发动机的车辆的冷却***，包括：

机械泵；

扭簧离合器，所述扭簧离合器连接在所述发动机的驱动构件与所述泵之间，所述离合器选择性地将所述泵机械地联接到所述发动机或将所述泵与所述发动机断开；

控制***，所述控制***操作成（ⅰ）选择要供给至所述发动机的冷却剂的平均流量以及（ⅱ）控制所述离合器以通过在选择的循环时间内将所述机械泵反复地切换成打开及关闭而不论发动机速度如何都将冷却剂的所述选择的平均流量提供给所述发动机，其中，在所述循环时间的第一部分中，所述离合器作用为将所述泵联接到所述发动机，使得冷却剂被供给到所述发动机，并且在所述循环时间的第二部分中，所述离合器作用为将所述泵与所述发动机断开，使得基本没有冷却剂供给到所述发动机。

15.根据权利要求14所述的冷却***，其中，所述循环时间等于或小于5秒，并且所述循环时间的所述第一部分相对于所述循环时间的所述第二部分的占空比周期性地变化。

16.一种对用于具有内燃发动机的车辆的水泵进行控制的方法，其中，所述水泵具有与其相关的冷却剂的最大可能流量，所述方法包括：

a）感测所述发动机是否已经启动；

b）为所述水泵选择所述冷却剂的平均流量，其中，选择的平均流量在至少某些情况下为非零并且低于所述最大可能流量；以及

c）通过交替地启动及停止所述水泵来控制所述水泵的运行，以提供所述冷却剂的所述选择的平均流量直到所述发动机的温度被确定为至少是选择的目标发动机温度为止，

其中，步骤c）包括启动所述水泵持续第一选择时段并随后停止所述水泵持续第二选择时段的至少一个循环，其中，所述第一时段被选择成使得能够在基本没有冷却剂流出所述发动机的同时，将相邻于所述发动机中的第一相对较热点的冷却剂与相邻于所述发动机中的第二相对较冷点的冷却剂混合。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，步骤c）包括至少一个循环，其中，所述第一时段选择为将少量的冷却剂送到所述发动机中以将对应的少量的冷却剂从所述发动机内推动到处于所述发动机的下游的温度传感器，同时使所述冷却剂的至少选择的部分保持在所述发动机中。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，步骤c）包括至少一个循环，其中，所述第一时段选择为将少量的冷却剂送到所述发动机中以将对应的少量的冷却剂从所述发动机内推动到处于所述发动机的下游的温度传感器，并且其中，所述第一时段至少部分地基于所述发动机与所述温度传感器之间的距离来选择。

19.一种在发动机启动之后对车辆的挡风玻璃除霜的方法，包括：

a）延迟冷却剂从发动机中穿过加热器芯的循环直到发动机启动之后的选择的时间为止；以及

b）在所述选择的时间处，开始冷却剂从所述发动机穿过所述加热器芯的循环，以加热穿过所述加热器芯并进入到所述车辆的车舱中的气流。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，步骤b）包括：

为连接成驱动所述冷却剂的循环的水泵选择非零的占空比；以及

在所述选择的时间处以选择的所述非零的占空比运行所述水泵。

Claims (34)

1.一种控制用于具有内燃发动机的车辆的水泵的方法，其中，所述水泵具有与其相关联的冷却剂的最大可能流量，所述方法包括：

a）感测所述发动机是否已经启动；

b）选择用于所述水泵的所述冷却剂的平均流量，其中，选择的平均流量在至少某些情况下为非零并且低于所述最大可能流量；以及

c）通过交替地启动及停止所述水泵来控制所述水泵的运行，以提供所述冷却剂的所述选择的平均流量直到确定所述发动机的温度至少为选择的目标发动机温度为止。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择的平均流量至少部分地基于环境温度来选择。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c）包括启动所述水泵持续第一选择时段和随后停止所述水泵持续第二选择时段的至少一个循环，其中，所述第一时段选择为使得能够在基本没有冷却剂流出所述发动机的同时，将相邻于所述发动机中的第一相对较热点的冷却剂与相邻于所述发动机中的第二相对较冷点的冷却剂混合。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择的平均流量在选择的时间间隔之后被反复地重新选择。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述环境温度比选择的环境温度更高，则所述选择的平均流量为零。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定所述发动机的温度是否至少为所述目标发动机温度通过确定所述冷却剂的温度是否至少为选择的目标冷却剂温度来确定。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述选择的目标冷却剂温度至少部分地基于对所述发动机上的载荷量的确定来选择。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水泵包括壳体、泵转子以及输入构件，所述泵转子能够在所述壳体中旋转，所述输入构件由所述发动机驱动并且能够选择性地通过扭簧离合器以操作的方式接合至所述泵转子。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，步骤c）包括对通过所述扭簧离合器相对于所述泵转子交替地以操作的方式接合及分离所述输入构件的循环进行重复。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述扭簧离合器的相对于所述泵转子分离所述输入构件的运动通过使电磁线圈通电来执行，并且所述扭簧离合器的相对于所述泵转子接合所述输入构件的运动通过使所述电磁线圈断电来执行。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，每个循环大约持续5秒。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述选择的平均流量至少部分地基于车辆乘客是否已经请求了选自以下行为中的至少一个行为的确定来选择：车舱加热请求和车窗除雾/除霜请求。

13.一种对用于将冷却剂泵送穿过车辆的内燃发动机的水泵进行控制的方法，所述方法包括：

a）确定选择的目标冷却剂温度；

b）确定实际冷却剂温度；

c）为所述水泵选择平均流量，所述平均流量在至少某些情况下为非零并且低于最大可能流量；以及

d）通过交替地启动及停止所述水泵来控制所述水泵的运行，以提供所述选择的平均流量，从而将所述实际冷却剂温度引向所述目标冷却剂温度。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述目标冷却剂温度至少部分地基于对所述发动机上的载荷量的确定来选择。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述水泵包括壳体、泵转子以及输入构件，所述泵转子能够在所述壳体中旋转，所述输入构件由所述发动机驱动并且能够选择性地通过扭簧离合器以操作的方式接合至所述泵转子。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，步骤d）包括通过所述扭簧离合器相对于所述泵转子交替地以操作的方式接合及分离所述输入构件的多个循环。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述扭簧离合器的相对于所述泵转子分离所述输入构件的运动通过使电磁线圈通电来执行，并且所述扭簧离合器的相对于所述泵转子接合所述输入构件的运动通过使所述电磁线圈断电来执行。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述目标冷却剂温度在选择的时间间隔之后被反复地重新选择。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述选择的平均流量至少部分地基于比例积分微分控制算法来选择。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，步骤c）包括交替地启动所述水泵持续第一选择时段和停止所述水泵持续第二选择时段的多个循环，其中，所述第一选择时段和所述第二选择时段被选择为提供所述选择的平均流量。

21.根据权利要求13所述的方法，其中，所述选择的平均流量至少部分地基于车辆乘客是否已经请求了选自以下行为中的至少一个行为的确定来选择：车舱加热请求和车窗除雾/除霜请求。

22.根据权利要求13所述的方法，其中，所述选择的平均流量至少部分地基于环境温度来选择。

23.根据权利要求13所述的方法，其中，所述选择的平均流量根据所述环境温度而大于零。

24.根据权利要求13所述的方法，其中，所述车辆包括散热器和风扇，所述散热器定位成接收来自发动机的冷却剂流，所述风扇定位成冷却流过所述散热器的冷却剂，

并且其中，所述风扇具有至少第一较低速度和第二较高速度，其中，所述风扇在所述实际冷却剂温度大于所述目标冷却剂温度并且所述水泵已经打开了至少选择的时间量的情况下以至少所述较低速度运行。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括为所述风扇选择平均工作时间，以及以所述较低速度交替地启动及停止所述风扇，以在所述实际冷却剂温度大于所述目标冷却剂温度并且所述水泵已经打开了至少选择的时间量的情况下提供所述选择的平均工作时间。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述风扇在检测到用于所述风扇的所述选择的平均工作时间与所述风扇以所述较低速度在至少选择的时段期间的持续运行对应的情况下以所述较高速度运行选择的时间量。

27.根据权利要求25所述的方法，其中，所述选择的平均工作时间至少部分地基于第二比例积分微分控制算法来选择。

28.一种用于将冷却剂泵送穿过车辆的内燃发动机的***，包括：

水泵；

控制***，其中，所述控制***被编程为：

a）确定选择的目标冷却剂温度；

b）确定实际冷却剂温度；

c）为所述水泵选择平均流量，所述平均流量在至少某些情况下为非零并且低于最大可能流量；以及

d）通过交替地启动及停止所述水泵来控制所述水泵的运行，以提供所述选择的平均流量，从而将所述实际冷却剂温度引向所述目标冷却剂温度。

29.根据权利要求28所述的***，其中，所述水泵包括壳体、泵转子以及输入构件，所述泵转子能够在所述壳体中旋转，所述输入构件由所述发动机驱动并且能够选择性地通过扭簧离合器以操作的方式接合至所述泵转子。

30.根据权利要求29所述的***，其中，所述扭簧离合器的相对于所述泵转子分离所述输入构件的运动通过使电磁线圈通电来执行，并且所述扭簧离合器的相对于所述泵转子接合所述输入构件的运动通过使所述电磁线圈断电来执行。

31.一种对用于具有内燃发动机和温度传感器的车辆的水泵进行控制的方法，所述温度传感器被定位为检测冷却剂的温度，其中，所述水泵具有与其相关的冷却剂的最大可能流量，所述方法包括：

a）感测所述发动机是否已经启动；

b）起动所述水泵持续选择的时段以将来自所述发动机的冷却剂送出选择的距离，从而确保来自所述发动机的所述冷却剂到达所述温度传感器，同时使所述冷却剂的平均流量保持低于所述最大可能流量；

c）在来自所述发动机的所述冷却剂已经到达所述温度传感器之后，从所述温度传感器获取读数；以及

d）关闭所述水泵持续另一选择的时段。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，步骤b）中的所述选择的时段被选择成使得所述水泵在被起动时将来自所述发动机的冷却剂送出足以正好到达所述温度传感器的距离。

33.一种在发动机启动之后对车辆的挡风玻璃除霜的方法，包括：

a）延迟冷却剂从发动机穿过加热器芯的循环直到发动机启动之后的选择的时间为止；以及

b）在所述选择的时间处，开始冷却剂从所述发动机穿过所述加热器芯的循环，以加热穿过所述加热器芯并进入到所述车辆的车舱中的气流。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，步骤b）包括：

为连接成驱动所述冷却剂的循环的水泵选择非零的占空比；以及

在所述选择的时间处以选择的非零的占空比运行所述水泵。

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