CN110230533A - 使用冷却剂泵参数的冷却剂泵流量合理化 - Google Patents

使用冷却剂泵参数的冷却剂泵流量合理化 Download PDF

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Abstract

使用冷却剂泵参数使冷却剂泵流量合理化的方法包括：基于冷却剂输入压力传感器信号和冷却剂泵速度计算第一泵冷却剂流量。此外，该方法包括：当第一泵冷却剂流量大于预定阈值时，基于冷却剂泵电流和冷却剂泵速度计算第二泵冷却剂流量；以及比较第一泵冷却剂流与第二泵冷却剂流，以使冷却剂压力传感器信号合理化。

Description

使用冷却剂泵参数的冷却剂泵流量合理化
技术领域
本公开涉及内燃发动机，并且更具体地涉及用于使用冷却剂泵参数的冷却剂泵流量合理化的方法。
背景技术
本节提供的信息是为了总体呈现本公开的背景。就本节对其描述程度而言，当前署名的发明人的工作，以及在提交时可能不被另外限定为现有技术的该描述的多个方面，既不明确地也不隐含地被认作针对本公开的现有技术。
内燃机燃烧气缸内的空气和燃料以产生驱动扭矩。空气和燃料的燃烧也产生热量和废气。由发动机产生的废气在被排出到大气之前流过排气***。
发动机冷却***通常包括连接到发动机内冷却剂通道的散热器。发动机冷却剂循环通过冷却剂通道和散热器。发动机冷却剂从发动机吸收热量并将热量传送到散热器。散热器将来自发动机冷却剂的热量传递给经过散热器的空气。离开散热器的冷却过的发动机冷却剂循环回到发动机。
发明内容
根据示例性实施例，用于使用冷却剂泵参数的冷却剂泵流量合理化的方法包括：基于冷却剂输入压力传感器信号和冷却剂泵速度计算第一泵冷却剂流量。示例性实施例的另一方面包括：当第一泵冷却剂流量大于预定阈值时，基于冷却剂泵电流和冷却剂泵速度计算第二泵冷却剂流量。又一方面包括：将第一泵冷却剂流量与第二泵冷却剂流量进行比较以使冷却剂输入压力传感器信号合理化。
根据示例性实施例的另一方面包括：当第一泵冷却剂流量和第二泵冷却剂流量之间的差大于预定冷却剂流量误差阈值时，检测冷却剂输入压力传感器故障。又一方面包括：当第一泵冷却剂流和第二泵冷却剂流之间的差大于预定的冷却剂流误差阈值时，设置诊断故障代码。又一方面包括：当第一泵冷却剂流和第二泵冷却剂流之间的差大于预定的冷却剂流误差阈值时，激活警报。
根据详细描述、权利要求书和附图，本公开的其他应用领域将变得清楚明白。详细描述和具体的示例仅仅是为了说明的目的，而不是为了限制本公开的范围。
附图说明
从详细描述和附图中将更全面地理解本公开，附图中：
图1是根据本公开原理的示例性车辆***的功能框图；
图2A是示出了在冷却剂阀的不同位置处，流至冷却剂阀和从冷却剂阀流出的冷却剂流量的示例图；
图2B是针对各种冷却剂泵速度(RPM)和压力特性的流速的冷却剂泵性能曲线图；
图2C是针对各种冷却剂泵速度(RPM)和冷却剂泵电流的流速的冷却剂泵性能数据图；和
图3是示出根据示例性实施例的使用冷却剂泵参数的冷却剂泵流量合理化的方法的流程图。
在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
发动机冷却***通常包括冷却剂泵和冷却剂阀。冷却剂泵使冷却剂循环通过发动机的冷却***。冷却剂阀将冷却剂引导到冷却***的不同部件，并可用于调节冷却剂流量。
发动机控制***通常基于一个函数或映射来控制冷却剂泵和冷却剂阀，该函数或映射将通过冷却***的冷却剂流的期望速率与冷却剂泵速度和冷却剂阀位置相关联。调节期望的冷却剂流速以最小化测量所得的冷却剂温度和目标冷却剂温度之间的差异。
冷却***管道的老化和车辆与车辆结构的变化导致冷却***内的背压的变化。如果在与期望的冷却剂流速相关的函数或映射中没有捕获该背压变化，则发动机可能由于冷却剂流量不足而过热。在冷却***中增加压力传感器允许容易地确定这些背压变化。然而，来自压力传感器的读数需要合理化以确保用于确定与期望的冷却剂流量相关的函数或映射的信息是可靠的。
根据示例性实施例的多个方面，提供一种用于使用冷却剂泵操作参数而使冷却剂泵流量合理化的方法。通过使用冷却剂泵电流和速度，可以确定通过冷却剂泵的冷却剂流速。使用该冷却剂流速，将从压力传感器和泵速度计算所得的冷却剂流速与从泵电流和速度计算所得的流速进行比较，借此可以使压力传感器合理化。
现在参见图1，示例性车辆***100包括发动机104。发动机104燃烧气缸内的空气和燃料的混合物以产生驱动扭矩。集成排气歧管(IEM)106接收来自气缸的废气输出并且与发动机104的一部分(例如发动机104的头部)集成。
发动机104向变速器108输出扭矩。变速器108经由传动系(未示出)将扭矩传递到车辆的一个或多个车轮。发动机控制模块(ECM)112可以控制一个或多个发动机致动器以调节发动机104的扭矩输出。
发动机油泵116使发动机油循环通过发动机104和第一热交换器120。第一热交换器120可称为(发动机)油冷却器或油热交换器(HEX)。当发动机油冷却时，第一热交换器120可以将热量从流经第一热交换器120的冷却剂传递到第一热交换器120内的发动机油。当发动机油变热时，第一热交换器120可以将热量从发动机油传递到流经第一热交换器120的冷却剂和/或传递到经过第一热交换器120的空气。
变速器流体泵124使变速器流体循环通过变速器108和第二热交换器128。第二热交换器128可称为变速器冷却器或变速器热交换器。当变速器流体是冷的时，第二热交换器128可以将热量从流经第二热交换器128的冷却剂传递到第二热交换器128内的变速器流体。当变速器流体是冷的时，第二热交换器128可以将热量从变速器流体传递到流经第二热交换器128的冷却剂和/或传递到流经第二热交换器128的空气。
发动机104包括多个通道，发动机冷却剂(“冷却剂”)可流过这些通道。例如，发动机104可以包括穿过发动机104头部的一个或多个通道、穿过发动机104的气缸体部分的一个或多个通道，和/或穿过IEM 106的一个或多个通道。发动机104还可包括一个或多个其他合适的冷却剂通道。
当冷却剂泵132打开时，冷却剂泵132将冷却剂泵送到各个通道。虽然冷却剂泵132被示出并且将以电动冷却剂泵的形式来讨论，但是冷却剂泵132可以另外是机械驱动的(例如，通过发动机104)或另一种合适类型的可变输出冷却剂泵。
阻断阀(BV)138可以调节从发动机104的气缸体部分流出(并因此穿过)的冷却剂流。加热器阀144可以调节流向(并因此通过)第三热交换器148的冷却剂流。第三热交换器148也可称为加热器芯。空气可以循环通过第三热交换器148，例如从而加热车辆的客舱。
从发动机104输出的冷却剂也流入第四热交换器152。第四热交换器152可以称为散热器。第四热交换器152将热量传递给经过第四热交换器152的空气。可以实施冷却风扇(未示出)以增加通过第四热交换器152的气流。
各种类型的发动机可以包括一个或多个涡轮增压器，例如涡轮增压器156。冷却剂可以循环通过涡轮增压器156的一部分，例如，从而冷却涡轮增压器156。
冷却剂阀160可包括多输入、多输出阀或一个或多个其他合适的阀。ECM 112控制冷却剂阀160的致动。冷却剂流过的车辆***100的部件可统称为冷却***。因此，第一热交换器120、第二热交换器128、冷却剂泵132、阻断阀138、加热器阀144、第三热交换器14、冷却剂阀160和在这些部件之间延伸的冷却剂管线可统称为冷却***。
在各种实施方式中，冷却剂阀160可以被分隔并且具有两个或更多个分离的阀室。图2A示出了冷却剂流进出冷却剂阀160的示例，其中冷却剂阀160包括两个阀室。尽管图2A将冷却剂阀160描绘为包括两个阀室，但冷却剂阀160可包括多于两个阀室。
现在参见图1和图2A，冷却剂阀160可以在两个端部位置204和208之间旋转。尽管冷却剂阀160可以是球形的或圆柱形的，但是图2A仅为了说明的目的将冷却剂阀160描绘为扁平的。由于冷却剂阀160以这种方式示出，所以端部位置204在图2A中出现两次，即使端部位置204实际上是冷却剂阀160的一个旋转位置。图2A左侧所示的端部位置204对应于0度的阀位置。图2A右侧所示的端部位置204对应于360度的阀位置。
当冷却剂阀160位于端部位置204和第一位置212之间时，进入第一阀室216的冷却剂流被阻断，进入第二阀室220的冷却剂流被阻断。冷却剂阀160从第一阀室216向第一热交换器120和第二热交换器128输出冷却剂，如226所示。冷却剂阀160从第二阀室220向冷却剂泵132输出冷却剂，如227所示。
当冷却剂阀160位于第一位置212和第二位置224之间时，进入第一阀室216的冷却剂流被阻断，并且由发动机104输出的冷却剂经由第一冷却剂路径164流入第二阀室220。然而，从第四热交换器152流入第二阀室220的冷却剂被阻断。ECM 112可以致动冷却剂阀160至第一位置212和第二位置224之间，例如，从而加热发动机油。
当冷却剂阀160位于第二位置224和第三位置228之间时，由IEM 106经由第二冷却剂路径168输出的冷却剂流入第一阀室216，由发动机104输出的冷却剂经由第一冷却剂路径164流入第二阀室220，并且从第四热交换器152进入第二阀室220的冷却剂流被阻断。ECM112可以致动冷却剂阀160至第二位置224和第三位置228之间，例如，从而加热发动机油和变速器流体。
当冷却剂阀160位于第三位置228和第四位置232之间时，由IEM 106通过第二冷却剂路径168输出的冷却剂流入第一阀室216，由发动机104输出的冷却剂通过第一冷却剂路径164流入第二阀室220，由第四热交换器152输出的冷却剂流入第二阀室220。当冷却剂阀160处于端部位置204和第四位置232之间时，从冷却剂泵132经由第三冷却剂路径172进入第一阀室216的冷却剂流被阻断。ECM 112可致动冷却剂阀160至第三位置228和第四位置232之间，例如，从而加热发动机油和变速器流体。
当冷却剂阀160位于第四位置232和第五位置236之间时，由冷却剂泵132输出的冷却剂经由第三冷却剂路径172流入第一阀室216，经由第一冷却剂路径164流入第二阀室220的冷却剂被阻断，并且由第四热交换器152输出的冷却剂流入第二阀室220。当冷却剂阀160位于第五位置236和第六位置240之间时，由冷却剂泵132输出的冷却剂经由第三冷却剂路径172流入第一阀室216，由发动机104输出的冷却剂经由第一冷却剂路径164流入第二阀室220，由第四热交换器152输出的冷却剂流入第二阀室220。
当冷却剂阀160位于第六位置240和第七位置244之间时，由冷却剂泵132输出的冷却剂经由第三冷却剂路径172流入第一阀室216，由发动机104输出的冷却剂经由第一冷却剂路径164流入第二阀室220，并且来自第四热交换器152的冷却剂流入第二阀室220。
当冷却剂阀160处于第四位置232和第七位置244之间时，从IEM 106经由第二冷却剂路径168进入第一阀室216的冷却剂流被阻断。ECM 112可以将冷却剂阀160致动至第四位置232和第七位置244之间，例如，从而冷却发动机油和变速器流体。当冷却剂阀160位于第七位置244和端部位置208之间时，进入第一阀室216和第二阀室220的冷却剂流被阻断。ECM112可试图将冷却剂阀160致动至限定在端部位置208和端部位置204之间的预定范围246内的位置，例如，用于执行一个或多个诊断。
返回参见图1，冷却剂输入温度(CIT)传感器180测量输入到发动机104(或在发动机104的入口侧)的冷却剂的温度。冷却剂输入压力(CIP)传感器182测量输入到发动机104(或在其入口侧)的冷却剂的压力。冷却剂泵132可以布置在第一冷却剂管线中，冷却剂输入压力传感器182可以布置在第二冷却剂管线中，并且冷却剂可以如图所示平行地流过第一和第二冷却剂管线。
冷却剂输出温度(COT)传感器184测量来自发动机104(或在其出口侧)的冷却剂输出的温度。IEM冷却剂温度传感器(ECT)186测量从IEM 106输出的冷却剂的温度。冷却剂泵速度(CPS)传感器188测量冷却剂泵132的速度。冷却剂阀位置(CVP)传感器190测量冷却剂阀160的位置。泵电流(PCS)传感器192测量冷却剂泵132使用的电流。根据示例性实施例的多个方面，泵电流传感器192的输出被发送到ECM 112，用于计算泵流速。
冷却剂泵132的输出随着输入到冷却剂泵132的冷却剂压力的变化而变化。例如，在冷却剂泵132的给定速度下，冷却剂泵132的输出随着输入到冷却剂泵132的冷却剂压力的增加而增加，反之亦然。冷却剂阀160的位置改变输入到冷却剂泵132的冷却剂的压力。ECM 112可基于冷却剂阀160的位置控制冷却剂泵132的速度，以更精确地控制冷却剂泵132的输出。
现在参考图3，其是根据示例性实施例的多个方面使用冷却剂泵参数的用于冷却剂泵流量合理化的方法300的示例。
在框305处，该方法开始于：基于由冷却剂入口压力传感器182测量所得的输入到发动机的冷却剂的压力和由冷却剂泵速度传感器188测量所得的冷却剂泵速度来计算第一泵流量。参见图2B，示出了在恒定泵速度(RPM)下，冷却剂流速随着冷却剂压力的减小而增加。
接下来，在框310处，该方法继续执行：确定第一泵流量是否大于预定的泵流量阈值。如果第一泵流量不大于预定的泵流量阈值，则在框315处，该方法确定发动机是否仍开启。如果发动机关闭，则该方法结束。如果发动机仍在工作，则该方法返回到方框305。
如果确定第一泵流量大于预定的泵流量阈值，则在框320处，该方法继续执行：基于由泵电流传感器192测量的冷却剂泵电流和由冷却剂泵速度传感器188测量的冷却剂泵速度计算第二泵流量。参考图2C，示出了冷却剂流速是冷却剂泵速度(RPM)和由冷却剂泵汲取的电流的函数。更具体地，图2C示出了在恒定泵速度(RPM)下，冷却剂流速随着由冷却剂泵汲取的电流增加而增加。
接下来，在框325处，该方法继续执行：将第一泵流量与第二泵流量进行比较以确定流量误差值。差值的绝对值将给出该流量误差值。
在框330处，确定流量误差值是否大于预定流量误差阈值。如果确定流量误差大于预定流量误差阈值，则在框335处，在ECM 112中设置故障，并且将启动服务灯/报警器。接下来，该方法移动到框340以确定发动机是否仍然开启。如果是，则该方法返回到框305以重复合理性检查。如果发动机关闭，则该方法结束，直到下一个发动机开启状态。
再次参考框330，如果确定流量误差小于预定流量误差阈值，则该方法在框340处继续以确定发动机是否仍在工作。如果是，则该方法返回到框305以重复合理性检查。如果发动机关闭，则该方法结束，直到下一个发动机开启状态。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应因此受限，因为通过研究附图、说明书和所附权利要求书，其他修改将变得显而易见。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应该被解释为使用非排他性逻辑OR表示逻辑(A OR B OR C)，并且不应该被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个，以及C中的至少一个”。应当理解，方法内的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时)执行，而不改变本公开的原理。
在本申请中，包括以下定义：术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指代下述、是下述的一部分或包括下述：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合的模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合的模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或群组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或群组)；提供合乎需要的功能的其他合适的硬件组件；或以上部分或全部的组合，比如在片上***中。
该模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块之间。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一示例中，服务器(也称为远程或云)模块可代表客户机模块实现某些功能。
上文使用的术语“代码”可以包括软件、固件和/或微码，并且可以指程序、例、函数、类、数据结构和/或对象。术语“共享处理器电路”包含执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语“组处理器电路”包括处理器电路，其与附加的处理器电路结合，执行来自一个或多个模块的一些或全部代码。对多个处理器电路的引用包括离散管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核心、单个处理器电路的多个线程，或上述的组合。术语“共享存储器电路”包含存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语“组存储器电路”包含与附加的存储器组合存储来自一个或一个以上模块的一些或全部代码的存储器电路。
术语“存储器电路”是术语“计算机可读介质”的子集。本文使用的术语“计算机可读介质”不包括通过介质(例如在载波上)传播的瞬时电或电磁信号；因此，术语“计算机可读介质”可以被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性有形计算机可读媒体的非限制性实例为非易失性存储器电路(例如，快闪存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或屏蔽只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如，静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(例如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中所描述的装置和方法可以部分地或全部地由专用计算机来实现，该专用计算机通过配置通用计算机来执行在计算机程序中包含的一个或多个特定功能来创建。上述功能块、流程图组件和其他元素用作软件规范，其可由技术人员或程序员的常规工作转换成计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂时性、有形的计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出***(BIOS)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动程序、一个或多个操作***、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。
计算机程序可以包括：(i)待分析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)或XML(可扩展标记语言)，(ii)汇编代码，iii)由编译器从源代码生成的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码，等等。仅作为示例，可以使用来自包括C、C++、C#、Objective、C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5(超文本标记语言第五修订版)、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP(超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash、VisualLua、MATLAB、SIMULINK和的语言的语法来编写源代码。
除非使用短语“用于……的装置”来明确陈述元件，或者在使用短语“用于……的操作”或“用于……的步骤”的方法权利要求的情况下，否则在权利要求中所列举的元件中没有一个旨在是在35U.S.C.§112(f)的含义内的“装置加功能”元件。

Claims (9)

1.一种用于使用冷却剂泵参数的冷却剂泵流量合理化的方法，包括：
基于冷却剂输入压力传感器信号和冷却剂泵速度计算第一泵冷却剂流量；
当所述第一泵冷却剂流量大于预定阈值时，基于冷却剂泵电流和冷却剂泵速度计算第二泵冷却剂流量；和
将所述第一泵冷却剂流量与所述第二泵冷却剂流量进行比较，以使所述冷却剂输入压力传感器信号合理化。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：当所述第一泵冷却剂流量和所述第二泵冷却剂流量之间的差大于预定冷却剂流量误差阈值时，检测冷却剂输入压力传感器故障。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：当所述第一泵冷却剂流量和所述第二泵冷却剂流量之间的差大于预定的冷却剂流量误差阈值时，设置诊断故障代码。
4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：当所述第一泵冷却剂流和所述第二泵冷却剂流之间的差大于预定的冷却剂流量误差阈值时，激活警报。
5.一种用于使用冷却剂泵参数的冷却剂泵流量合理化的方法，包括：
基于冷却剂输入压力传感器信号和冷却剂泵速度计算第一泵冷却剂流量；
当所述第一泵冷却剂流量大于预定阈值时，基于冷却剂泵电流和冷却剂泵速度计算第二泵冷却剂流量；
将所述第一泵冷却剂流量与所述第二泵冷却剂流量进行比较，以使所述冷却剂压力传感器信号合理化；和
当所述第一泵冷却剂流和所述第二泵冷却剂流之间的差大于预定冷却剂流量误差阈值时，检测冷却剂输入压力传感器故障。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：当所述第一泵冷却剂流量和所述第二泵冷却剂流量之间的差大于预定的冷却剂流误差阈值时，设置诊断故障代码。
7.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：当所述第一泵冷却剂流和所述第二泵冷却剂流之间的差大于预定的冷却剂流误差阈值时，激活警报。
8.一种用于使用冷却剂泵参数的冷却剂泵流量合理化的方法，包括：
基于冷却剂输入压力传感器信号和冷却剂泵速度计算第一泵冷却剂流量；
当所述第一泵冷却剂流量大于预定阈值时，基于冷却剂泵电流和冷却剂泵速度计算第二泵冷却剂流量；
将所述第一泵冷却剂流量与所述第二泵冷却剂流量进行比较，以使所述冷却剂压力传感器信号合理化；
当所述第一泵冷却剂流量和所述第二泵冷却剂流量之间的差大于预定的冷却剂流误差阈值时，检测冷却剂输入压力传感器故障；和
当所述第一泵冷却剂流和所述第二泵冷却剂流之间的差大于预定的冷却剂流误差阈值时，设置诊断故障代码。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：当所述第一泵冷却剂流和所述第二泵冷却剂流之间的差大于预定的冷却剂流误差阈值时，激活警报。
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