CN114046200B - 混合动力发动机的防过热冷却***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力发动机的防过热冷却***及其控制方法，该防过热冷却***包括单向阀（8）、电子水泵（9）及电子水泵控制组件；缸盖水套（3）、单向阀、电子水泵、机体水套依次首尾连通成电子水泵冷却回路；电子水泵与电子水泵控制组件电连接，电子水泵控制组件外接ECU（11）；电子水泵控制组件包括电子水泵控制器（22）、发动机水温传感器（33）、发动机转速传感器（44）和环境温度传感器（55）；发动机水温传感器、发动机转速传感器和环境温度传感器与ECU连接，ECU通过电子水泵控制器与电子水泵连接。本发明能实现机体水套和缸盖水套在发动机停机快速自动冷却，满足停机条件时自动开关，避免混合动力发动机过热。

Description

混合动力发动机的防过热冷却***及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种发动机的冷却***和冷却控制方法，尤其涉及一种混合动力发动机的防过热冷却***及其控制方法。

背景技术

混合动力发动机相对于一般的发动机而言，其启停工况更频繁，发动机瞬间停机，水循环停止，缸盖等处水套内易出现局部过热及冷却液汽化的现象。尤其是在发动机负荷比较大的工况下，冷却***满负荷工作，水温比较高，若长时间处于频繁启停的工况下，极易致使汽车发动机缸盖水套内局部过热，热量长期散不去，发动机热平衡被打破，导致发动机过热及冷却液汽化的现象。冷却液汽化容易引起气缸临近水套孔处的气缸垫损坏，从而导致燃烧室与水道相通，进而造成了散热器或膨胀水箱出现剧烈的翻水溢气。

混合动力发动机过热和冷却液汽化故障同时伴随着冷却液的减少和变质、恶性循环，发动机无法得到良好的冷却，并引发诸多发动机故障问题，例如：发动机温度过高时，润滑油的粘度随之下降，摩擦表面不能形成良好的油膜，致使润滑情况恶化，从而加剧了零件的磨损；活塞、连杆等零件受热膨胀，摩擦副的间隙减小甚至消失，导致磨损加剧，甚至出现拉缸或者抱轴等严重的故障；更为严重地会导致车辆失控，其对其他车辆或行人所产生的冲击力巨大，往往会造成严重的交通事故，造成不可估量的破坏和损失，因此避免发动机过热，确保发动机冷却***正常才能保证车辆行驶的稳定、可控。

在整车开发时，需要对混合动力发动机的冷却***进行热平衡试验，以验证冷却***的适应能力。但目前冷却***的热平衡试验是基于整车连续运行工况进行的，不适用于混合动力发动机在较高负荷及水温状态下的频繁启停工况，无法有效保障混合动力发动机的安全性能。在混合动力发动机过热后，需要手动开启额外的冷却水泵或者怠速一段时间，等待混合动力发动机降温后才能停机，操作不便，且影响了混合动力发动机的使用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种混合动力发动机的防过热冷却***，能在混合动力发动机停机状态下通过电子水泵自动冷却机体水套和缸盖水套。

本发明的目的之二在于提供一种混合动力发动机的防过热冷却*** 控制方法，能利用电子水泵的开启、关闭和运行速度的调节实现机体水套和缸盖水套在混合动力发动机停机状态下的快速、自动冷却。

本发明是这样实现的：

一种混合动力发动机的防过热冷却***，包括由缸盖水套、节温器、机械水泵、机体水套依次首尾连接成的机械水泵小循环冷却回路，由缸盖水套、节温器、散热器、机械水泵、机体水套依次首尾连接成机械水泵大循环冷却回路，以及连接在机械水泵的出水口与机体水套的入水口之间冷却组件；

所述的混合动力发动机的防过热冷却***还包括单向阀、电子水泵及电子水泵控制组件；缸盖水套的出水口与单向阀的入水口连通，单向阀的出水口与电子水泵的入水口连通，电子水泵的出水口与机体水套的入水口连通，机体水套的出水口缸盖水套的入水口连通，形成电子水泵冷却回路；电子水泵的控制端与电子水泵控制组件电连接，电子水泵控制组件外接ECU；

所述的电子水泵控制组件包括电子水泵控制器、发动机水温传感器、发动机转速传感器和环境温度传感器；发动机水温传感器、发动机转速传感器和环境温度传感器的输出端分别与ECU的输入端连接，ECU的输出端通过电子水泵控制器与电子水泵连接。

所述的发动机水温传感器设置在混合动力发动机的缸盖出水口处；所述的发动机转速传感器设置在混合动力发动机的曲轴上；所述的环境温度传感器设置在车辆上且远离混合动力发动机。

混合动力发动机的防过热冷却***的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：ECU判断混合动力发动机是否处于高温状态，若是，则执行步骤3，若否，则电子水泵不动作；

步骤2：ECU判断混合动力发动机是否处于停机状态，若是，则执行步骤3，若否，则电子水泵不动作；

步骤3： ECU判断混合动力发动机的工况是否同时满足高温状态和停机状态，若是，启动电子水泵控制器控制电子水泵运行，若否，则电子水泵不动作，返回步骤1；

步骤4：ECU判断是否满足的电子水泵停机条件，若是，ECU通过电子水泵控制器关闭电子水泵，若否，等待电子水泵的停机条件满足；

所述的电子水泵的停机条件包括：

（I）混合动力发动机处于非停机状态；

（II）混合动力发动机处于非高温状态；

（III）电子水泵的单次运行时间达到最大设定时间；

当满足上述条件（I）、（II）、（III）之一时，则认为电子水泵的停机条件满足。

所述的步骤1中，混合动力发动机高温状态的判断方法是：

步骤1.1：在ECU内预设第一温度阈值；

步骤1.2：通过发动机水温传感器实时采集混合动力发动机的冷却液温度信号，并将冷却液温度值发送至ECU；

步骤1.3：ECU比较冷却液温度信号和第一温度阈值，若冷却液温度值＞第一温度阈值，则执行步骤1.4，若冷却液温度值≤第一温度阈值，则返回步骤1.2；

步骤1.4：ECU判断冷却液温度值＞第一温度阈值的持续时间是否超过第一时间阈值，若是，则混合动力发动机处于高温状态，若否，则混合动力发动机处于正常状态。

所述的步骤2中，混合动力发动机停机状态的判断方法是：

步骤2.1：通过发动机转速传感器实时采集混合动力发动机的转速信号，并将转速值发送至ECU；

步骤2.2：ECU判断转速值是否等于0，若是，则执行步骤2.3，若否，则混合动力发动机未处于停机状态；

步骤2.3：ECU判断转速值等于0的持续时间是否超过第二时间阈值，若是，则混合动力发动机处于停机状态，若否，则混合动力发动机未处于停机状态。

所述的步骤3中，电子水泵控制器控制电子水泵运行的方法是：

步骤3.1：发动机水温传感器将冷却液温度值实时发送至ECU，发动机转速传感器将转速值实时发送至ECU，环境温度传感器实时采集环境温度信号并将环境温度值发送至ECU；

步骤3.2：ECU与电子水泵控制器之间通过PWM的方式通讯，ECU根据冷却液温度值和环境温度值向电子水泵控制器输出PWM占空比信号；

步骤3.3：在电子水泵的运行过程中，电子水泵控制器根据PWM占空比信号实时调节电子水泵的转速，直至满足电子水泵的停机条件；

所述的电子水泵转速的调节逻辑为：

在不满足电子水泵的启动条件，即混合动力发动机的工况未同时满足高温状态和停机状态时，PWM占空比信号为10%，此时电子水泵不动作；

当冷却液温度=90℃时，PWM占空比信号为13%，电子水泵按照最低标定转速运行；

当冷却液温度=100℃时，PWM占空比信号为85%，电子水泵按照最高标定转速运行；

当第一温度阈值≤冷却液温度＜90℃时，PWM占空比信号在(10%,13%)范围内随冷却液温度的变化进行线性差值调整，电子水泵按照最低标定转速运行；

当90℃＜冷却液温度＜100℃时，PWM占空比信号在(13%,85%)范围内随冷却液温度变化进行线性差值调整，电子水泵的转速在(1000转/分钟,6000转/分钟)范围内随PWM占空比信号的变化进行线性差值调整；

当冷却液温度＞100℃时，PWM占空比信号在(85%,100%]范围内随冷却液温度变化进行线性差值调整，电子水泵按照最高标定转速运行；

当环境温度＞50℃时，PWM占空比信号额外增加20%；

若PWM占空比信号超过100%，则PWM占空比信号的输出值为100%。

在所述的步骤3.3中，电子水泵运行的过程中，ECU通过电子水泵控制器对电子水泵的运行状态进行监测，电子水泵的运行状态监测方法是：

步骤3.3.1：电子水泵控制器采集电子水泵的运行状态信号，并根据运行状态信号判断电子水泵的运行状态；若电子水泵处于正常运行状态，则不动作；若电子水泵处于故障状态，则执行步骤3.3.2；

所述的电子水泵的运行状态信号包括：输入电压、输入电流和冷却液温度；电子水泵的故障状态包括过压、欠压、过流和过温；

步骤3.3.2：电子水泵控制器停止电子水泵的运行，同时将电子水泵的故障信号反馈至ECU，ECU将故障信号反馈至车辆仪表。

所述的步骤4中，混合动力发动机处于非停机状态的判断方法是：

步骤4.11：通过发动机转速传感器实时采集混合动力发动机的转速信号，并将转速值发送至ECU；

步骤4.12：ECU判断转速值是否大于0，若是，则执行步骤4.13，若否，则混合动力发动机处于停机状态；

步骤4.13：ECU判断转速值大于0的持续时间是否超过第三时间阈值，若是，则混合动力发动机处于非停机状态，若否，则混合动力发动机处于停机状态。

所述的步骤4中，混合动力发动机处于非高温状态的判断方法是：

步骤4.21：在ECU内预设第二温度阈值；

步骤4.22：通过发动机水温传感器实时采集混合动力发动机的冷却液温度信号，并将冷却液温度值发送至ECU；

步骤4.23：ECU比较冷却液温度信号和第二温度阈值，若冷却液温度值＜第二温度阈值，则执行步骤4.24，若冷却液温度值≥第二温度阈值，则返回步骤4.22；

步骤4.24：ECU判断冷却液温度值＜第二温度阈值的持续时间是否超过第四时间阈值，若是，则混合动力发动机处于非高温状态，若否，则混合动力发动机处于高温状态。

所述的步骤4中，电子水泵的单次运行时间达到最大设定时间的判断方法是：

步骤4.31：在ECU内预设电子水泵运行的最大设定时间；

步骤4.32：ECU记录电子水泵的单次运行时间，当单次运行时间≥最大设定时间时，则电子水泵的单次运行时间达到最大设定时间；在电子水泵停机后，ECU将电子水泵的单次运行时间重置为0。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明的防过热冷却***由于在混合动力发动机的机体水套和缸盖水套的冷却***上并联了电子水泵冷却回路，能在混合动力发动机大负荷工况下频繁停机时启动，将冷却液在机体水套和缸盖水套之间循环，实现混合动力发动机停机工况下机体水套和缸盖水套的自动冷却，从而避免了混合动力发动机缸盖过热及其导致的冲缸垫和翻水的问题，进而保护发动机不受损坏。

2、本发明的防过热冷却***由于设有电子水泵控制组件，能基于冷却液温度、环境温度、发动机转速和时长条件实现对电子水泵的开启、关闭和调速控制，从而实现电子水泵冷却回路对机体水套和缸盖水套的快速、有效冷却，相比手动开启额外的冷却水泵或怠速一段时间等待混合动力发动机降温后再停机的传统方式，本发明的响应速度快，控制针对性高，节约能耗。

3、本发明的控制方法通过车辆上的ECU（Electronic Control Unit，即电子控制单元，也即车辆上的行车控制电脑）采集冷却液温度、环境温度、发动机转速，并结合电子水泵控制器对电子水泵的开启、关闭和运行速度进行控制，控制方式简单、合理、高效，能有效地解决混合动力发动机大负荷工况下频繁停机导致的缸盖急速升温得不到循环和冷却的问题，并能针对混合动力发动机高温急速停机的工况，智能高效的控制冷却液循环以避免了发动机缸盖过热导致的冲缸垫和翻水的问题，从而保护发动机不受损坏，保护司乘人员的人身安全。

本发明基于混合动力发动机的高温和停机状态启动电子水泵，通过冷却液循环实现机体水套和缸盖水套在混合动力发动机停机状态下的快速、自动冷却，并在满足停机条件后自动关闭电子水泵，有效避免了混合动力发动机由于大负荷工况下频繁启停导致的过热问题、以及由于过热导致的发动机其他故障问题。

附图说明

图1是本发明混合动力发动机的防过热冷却***的原理框图；

图2是本发明混合动力发动机的防过热冷却***的控制方法的流程图。

图中，1机械水泵，2机体水套，3缸盖水套，4节温器，5散热器，6 EGR（Exhaust GasRe-circulation，即废气再循环）冷却器，7机油冷却器，8单向阀，9电子水泵，11 ECU，22电子水泵控制器，33发动机水温传感器，44发动机转速传感器，55环境温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1，一种混合动力发动机的防过热冷却***，包括机械水泵1、机体水套2、缸盖水套3、节温器4、散热器5、冷却组件、单向阀8、电子水泵9及电子水泵控制组件。

所述的缸盖水套3的出水口与节温器4的入水口连通，节温器4的小循环出水口与机械水泵1的入水口连通，机械水泵1的出水口与机体水套2的入水口连通，机体水套2的出水口与缸盖水套3的入水口连通，形成机械水泵小循环冷却回路。机械水泵小循环冷却回路可采用由皮带驱动的传统机械水泵带动的冷却液循环回路。

所述的缸盖水套3的出水口与节温器4的入水口连通，节温器4的大循环出水口与散热器5的入水口连通，散热器5的出水口与机械水泵1的入水口连通，机械水泵1的出水口与机体水套2的入水口连通，机体水套2的出水口缸盖水套3的入水口连通，形成机械水泵大循环冷却回路。机械水泵大循环冷却回路可采用由皮带驱动的传统机械水泵带动的冷却液循环回路。

所述的机械水泵1的出水口与冷却组件的入水口连通，冷却组件的出水口与机体水套2的入水口连通。

所述的缸盖水套3的出水口与单向阀8的入水口连通，单向阀8的出水口与电子水泵9的入水口连通，电子水泵9的出水口与机体水套2的入水口连通，机体水套2的出水口缸盖水套3的入水口连通，形成电子水泵冷却回路。电子水泵冷却回路是由电子水泵9驱动的缸盖和机体冷却液的回路，实现停机冷却功能。

所述的电子水泵9的控制端与电子水泵控制组件电连接，电子水泵控制组件外接ECU 11。电子水泵控制组件可直接采用车载的行车控制电脑控制，也可采用独立的控制器设备进行控制。

所述的电子水泵控制组件包括电子水泵控制器22、发动机水温传感器33、发动机转速传感器44和环境温度传感器55；发动机水温传感器33、发动机转速传感器44和环境温度传感器55的输出端分别与ECU 11的输入端连接，ECU 11的输出端通过电子水泵控制器22与电子水泵9连接。

所述的发动机水温传感器33设置在混合动力发动机的缸盖出水口处，用于检测混合动力发动机的冷却液温度。优选的，发动机水温传感器33可采用热敏式水温传感器。

所述的发动机转速传感器44设置在混合动力发动机的曲轴上，用于检测混合动力发动机的转速。优选的，发动机转速传感器44可采用电磁感应式转速传感器。

所述的环境温度传感器55设置在车辆上且远离混合动力发动机，环境温度传感器55的设置位置能反应混合动力发动机所处工作环境温度即可，用于检测环境温度。

所述的冷却组件包括EGR冷却器6和机油冷却器7，机械水泵1的出水口分别与EGR冷却器6和机油冷却器7的入水口连通，EGR冷却器6和机油冷却器7的出水口分别与机体水套2的入水口连通。

请参见附图1和附图2，一种混合动力发动机的防过热冷却***的控制方法，该方法基于混合动力发动机的防过热冷却***实现，所述的控制方法包括以下步骤：

步骤1：ECU 11判断混合动力发动机是否处于高温状态，若是，则执行步骤3，若否，则电子水泵9不动作。

所述的步骤1中，混合动力发动机高温状态的判断方法是：

步骤1.1：在ECU 11内预设第一温度阈值，第一温度阈值可根据混合动力发动机的性能在开发时进行标定。优选的，所述的第一温度阈值的取值范围为85-95℃。

步骤1.2：通过发动机水温传感器33实时采集混合动力发动机的冷却液温度信号，并将冷却液温度值发送至ECU 11。

步骤1.3：ECU 11比较冷却液温度信号和第一温度阈值，若冷却液温度值＞第一温度阈值，则执行步骤1.4，若冷却液温度值≤第一温度阈值，则返回步骤1.2。

步骤1.4：ECU 11判断冷却液温度值＞第一温度阈值的持续时间是否超过第一时间阈值，若是，则混合动力发动机处于高温状态，若否，则混合动力发动机处于正常状态。

第一时间阈值可根据混合动力发动机的性能在开发时进行标定，优选的，所述的第一时间阈值的取值范围为1-5s。通过第一时间阈值的设定，确保冷却液温度值超过第一温度阈值的状态持续一段时间，从而能避免信号抖动造成的误判断。

步骤2：ECU 11判断混合动力发动机是否处于停机状态，若是，则执行步骤3，若否，则电子水泵9不动作。

所述的步骤2中，混合动力发动机停机状态的判断方法是：

步骤2.1：通过发动机转速传感器44实时采集混合动力发动机的转速信号，并将转速值发送至ECU 11。

步骤2.2：ECU 11判断转速值是否等于0，若是，则执行步骤2.3，若否，则混合动力发动机未处于停机状态。

步骤2.3：ECU 11判断转速值等于0的持续时间是否超过第二时间阈值，若是，则混合动力发动机处于停机状态，若否，则混合动力发动机未处于停机状态。

第二时间阈值可根据混合动力发动机的性能在开发时进行标定，优选的，所述的第二时间阈值的取值范围为1-5s。通过第二时间阈值的设定，确保转速值不为0的状态持续一段时间，从而能避免信号抖动造成的误判断。

步骤1和步骤2可同步进行或依次进行。

步骤3：ECU 11判断混合动力发动机的工况是否同时满足高温状态和停机状态，若是，启动电子水泵控制组件的电子水泵控制器22控制电子水泵9运行，若否，则电子水泵9不动作，返回步骤1。电子水泵9运行时循环缸盖和机体的冷却液，对过热区域进行冷却，尤其是缸盖水套3内的局部过热区域。

所述的步骤3中，电子水泵控制器22控制电子水泵9运行的方法是：

步骤3.1：发动机水温传感器33将冷却液温度值实时发送至ECU 11，发动机转速传感器44将转速值实时发送至ECU 11，环境温度传感器55实时采集环境温度信号并将环境温度值发送至ECU 11，ECU 11可综合冷却液温度和环境温度，精确调整电子水泵9的转速。

步骤3.2：ECU 11与电子水泵控制器22之间通过PWM（Pulse Width Modulation，即脉冲宽度调制）的方式通讯，该通讯方式响应速度快，可靠性高。ECU 11根据冷却液温度值和环境温度值向电子水泵控制器22输出PWM占空比信号。

步骤3.3：在电子水泵9的运行过程中，电子水泵控制器22根据PWM占空比信号实时调节电子水泵9的转速，直至满足电子水泵9的停机条件。

所述的电子水泵9的转速调节逻辑为：

在不满足电子水泵9的启动条件，即混合动力发动机的工况未同时满足高温状态和停机状态时，PWM占空比信号为10%，此时电子水泵9不动作。

当冷却液温度=90℃时，PWM占空比信号为13%，电子水泵9按照最低标定转速运行（电子水泵9的最低标定转速由其生产厂商提供，例如1000转/分钟）。

当冷却液温度＝100℃时，PWM占空比信号为85%，电子水泵9按照最高标定转速运行（电子水泵9的最高标定转速由其生产厂商提供，例如6000转/分钟）。

当第一温度阈值≤冷却液温度＜90℃时，PWM占空比信号在(10%,13%)范围内随冷却液温度的变化进行线性差值调整，电子水泵9按照最低标定转速运行。

当90℃＜冷却液温度＜100℃时，PWM占空比信号在(13%,85%)范围内随冷却液温度变化进行线性差值调整，电子水泵9的转速在(1000转/分钟,6000转/分钟)范围内随PWM占空比信号的变化进行线性差值调整。

当冷却液温度＞100℃时，PWM占空比信号在(85%,100%]范围内随冷却液温度变化进行线性差值调整，电子水泵9按照最高标定转速运行。

当环境温度＞50℃时，PWM占空比信号额外增加20%。若PWM占空比信号超过100%，则PWM占空比信号的输出值为100%。

在所述的步骤3.3中，电子水泵9运行的过程中，ECU 11通过电子水泵控制器22对电子水泵9的运行状态进行监测，电子水泵9的运行状态监测方法是：

步骤3.3.1：电子水泵控制器22采集电子水泵9的运行状态信号，并根据运行状态信号判断电子水泵9的运行状态；若电子水泵9处于正常运行状态，则不动作；若电子水泵9处于故障状态，则执行步骤3.3.2。

所述的电子水泵9的运行状态信号包括：输入电压、输入电流和冷却液温度。

所述的电子水泵9的故障状态包括过压、欠压、过流、过温等异常工况。

当输入电压＞32V时，电子水泵9为过压故障，当输入电压小于16V时，电子水泵9为欠压故障；当输入电流＞12.5A时，电子水泵9为过流故障；当冷却液温度＞140℃时，电子水泵9为过温故障。电子水泵9的故障识别可基于其特性功能进行设定，还可根据需要设置堵转、空转等故障识别功能，以保证电子水泵9的运行安全性和稳定性。

步骤3.3.2：电子水泵控制器22停止电子水泵9的运行，同时将电子水泵9的故障信号反馈至ECU 11，ECU 11将故障信号反馈至车辆仪表。可通过车辆仪表显示故障信息用于提醒车辆使用者，从而避免因电子水泵9故障而导致的其它发动机故障问题，实现对电子水泵9的保护。

步骤4：ECU 11判断是否满足的电子水泵9停机条件，若是，ECU 11通过电子水泵控制器22关闭电子水泵9，若否，等待电子水泵9的停机条件满足。

所述的电子水泵9的停机条件包括：

（I）混合动力发动机处于非停机状态。

所述的混合动力发动机处于非停机状态的判断方法是：

步骤4.11：通过发动机转速传感器44实时采集混合动力发动机的转速信号，并将转速值发送至ECU 11。

步骤4.12：ECU 11判断转速值是否大于0，若是，则执行步骤4.13，若否，则混合动力发动机处于停机状态。

步骤4.13：ECU 11判断转速值大于0的持续时间是否超过第三时间阈值，若是，则混合动力发动机处于非停机状态，即混合动力发动机处于运行状态或即将运行状态，若否，则混合动力发动机处于停机状态。

第三时间阈值可根据混合动力发动机的性能在开发时进行标定，优选的，所述的第三时间阈值的取值范围为1-2s。通过第三时间阈值的设定，确保转速值大于0的状态持续一段时间，从而能避免信号抖动造成的误判断。

（II）混合动力发动机处于非高温状态。

所述的混合动力发动机处于非高温状态的判断方法是：

步骤4.21：在ECU 11内预设第二温度阈值，第二温度阈值可根据混合动力发动机的性能在开发时进行标定。优选的，所述的第二温度阈值的取值范围为85-95℃。

步骤4.22：通过发动机水温传感器33实时采集混合动力发动机的冷却液温度信号，并将冷却液温度值发送至ECU 11。

步骤4.23：ECU 11比较冷却液温度信号和第二温度阈值，若冷却液温度值＜第二温度阈值，则执行步骤4.24，若冷却液温度值≥第二温度阈值，则返回步骤4.22。

步骤4.24：ECU 11判断冷却液温度值＜第二温度阈值的持续时间是否超过第四时间阈值，若是，则混合动力发动机处于非高温状态，若否，则混合动力发动机处于高温状态。

第四时间阈值可根据混合动力发动机的性能在开发时进行标定，优选的，所述的第四时间阈值的取值范围为5-10s。通过第四时间阈值的设定，确保冷却液温度值低于第四温度阈值的状态持续一段时间，从而能避免信号抖动造成的误判断。

（III）电子水泵9的单次运行时间达到最大设定时间。

所述的电子水泵9的单次运行时间达到最大设定时间的判断方法是：

步骤4.31：在ECU 11内预设电子水泵9运行的最大设定时间，优选的，最大设定时间不超过30min，能防止故障等原因导致电子水泵9长时间持续运行而无法关闭，达到节能的目的。按照现有技术中电子水泵9的冷却能力，通常能在15分钟内达到有效的冷却效果，且在不设置电子水泵9的工况下，冷却液能在30分钟后冷却至冷却液沸点以下，此时不会发生局部过热风险，故最大设定时间可根据需要设定为不超过30min。

步骤4.32：ECU 11记录电子水泵9的单次运行时间，当单次运行时间≥最大设定时间时，则电子水泵9的单次运行时间达到最大设定时间。在电子水泵9停机后，ECU 11将电子水泵9的单次运行时间重置为0。

当满足上述条件（I）、（II）、（III）之一时，则认为电子水泵9的停机条件满足，ECU11向电子水泵控制器22发送PWM占空比信号10%，电子水泵控制器22控制电子水泵9停机。

实施例1：

该实施例应用于某型号的混合动力发动机，混合动力发动机的防过热冷却***包括机械水泵1、机体水套2、缸盖水套3、节温器4、散热器5、EGR冷却器6、机油冷却器7、单向阀8、电子水泵9、电子水泵控制器22、发动机水温传感器33、发动机转速传感器44和环境温度传感器55。

缸盖水套3、节温器4、机械水泵1、机体水套2依次首尾连接成机械水泵小循环冷却回路。缸盖水套3、节温器4、散热器5、机械水泵1、机体水套2依次首尾连接成机械水泵大循环冷却回路。EGR冷却器6和机油冷却器7分别连接在机械水泵1的出水口与机体水套2的入水口之间。缸盖水套3、单向阀8、电子水泵9、机体水套2依次首尾连接成电子水泵冷却回路，电子水泵9通过车辆上的ECU 11经电子水泵控制器22控制开启、关闭和运行速度，以实现混合动力发动机停机时的冷却功能。

混合动力发动机停机时，该防过热冷却***的控制方法是：

在ECU 11内预设第一温度阈值为90℃。发动机水温传感器33采集混合动力发动机的冷却液温度信号，并将冷却液温度值95℃发送至ECU 11。冷却液温度值95℃＞第一温度阈值90℃的持续时间超过第一时间阈值5s，ECU 11判定混合动力发动机处于高温状态。环境温度传感器55采集环境温度信号，并将环境温度值40℃发送至ECU 11。由于环境温度＜50℃，PWM占空比信号不做额外增加。

与此同时，发动机转速传感器44采集混合动力发动机的转速信号，并将转速值0发送至ECU 11。在第二时间阈值5s范围内，转速值始终为0，ECU 11判定混合动力发动机处于停机状态。

混合动力发动机的工况同时满足高温状态和停机状态，ECU 11向电子水泵控制器22输出PWM占空比信号“49%”，电子水泵控制器22启动电子水泵9。电子水泵9的最低标定转速为1000转/分钟，最高标定转速为6000转/分钟，电子水泵9的转速按照PWM占空比信号按照线性差值调整，将电子水泵9的转速设定为3500转/分钟，使冷却液在缸盖水套3和机体水套2间循环流动，达到停机状态下冷却缸盖和机体的目的。

在电子水泵9运行的过程中，电子水泵9的转速根据冷却液温度和环境温度实时调整，直至电子水泵9满足停机要求。例如在某时刻：ECU 11通过发动机水温传感器33采集到冷却液温度值为94℃，通过发动机转速传感器44采集到转速值为0，通过环境温度传感器55采集到环境温度值为41℃，并输出PWM占空比信号“41.8%”至电子水泵控制器22，电子水泵控制器22根据PWM占空比信号将电子水泵9的运行速度调至3000转/分钟。

在电子水泵9运行的过程中，ECU 11采集电子水泵9的运行状态信号：输入电压为24V，输入电流为7.2A，冷却液温度为94℃，电子水泵9保持正常运行，电子水泵控制器22以低电平的形式向ECU 11反馈电子水泵9无故障。

在电子水泵9运行的过程中，ECU 11采集到混合动力发动机的转速值为800转/分钟＞0，混合动力发动机处于运行状态，电子水泵9的停机条件满足，ECU 11向电子水泵控制器22输出PWM占空比信号“10%”，电子水泵控制器22关闭电子水泵9。混合动力发动机运行时，通过机械水泵小循环冷却回路和机械水泵大循环冷却回路对缸盖水套3和机体水套2进行冷却，机械水泵小循环冷却回路和机械水泵大循环冷却回路的运行方式可采用传统机械泵控制，此处不再赘述。

实施例2：

该实施例应用于某型号的混合动力发动机，混合动力发动机的防过热冷却***包括机械水泵1、机体水套2、缸盖水套3、节温器4、散热器5、EGR冷却器6、机油冷却器7、单向阀8、电子水泵9、电子水泵控制器22、发动机水温传感器33、发动机转速传感器44和环境温度传感器55。

缸盖水套3、节温器4、机械水泵1、机体水套2依次首尾连接成机械水泵小循环冷却回路。缸盖水套3、节温器4、散热器5、机械水泵1、机体水套2依次首尾连接成机械水泵大循环冷却回路。EGR冷却器6和机油冷却器7分别连接在机械水泵1的出水口与机体水套2的入水口之间。缸盖水套3、单向阀8、电子水泵9、机体水套2依次首尾连接成电子水泵冷却回路，电子水泵9通过车辆上的ECU 11经电子水泵控制器22控制开启、关闭和运行速度，以实现混合动力发动机停机时的冷却功能。

混合动力发动机停机时，该防过热冷却***的控制方法是：

在ECU 11内预设第一温度阈值90℃，发动机水温传感器33采集混合动力发动机的冷却液温度信号，并将冷却液温度值96℃发送至ECU 11。冷却液温度值96℃＞第一温度阈值90℃的持续时间超过第一时间阈值5s，ECU 11判定混合动力发动机处于高温状态。环境温度传感器55采集环境温度信号，并将环境温度值52℃发送至ECU 11。由于环境温度＞50℃，PWM信号值需额外增加20%。

与此同时，发动机转速传感器44采集混合动力发动机的转速信号，并将转速值0发送至ECU 11。在第二时间阈值5s围内，转速值始终为0，ECU 11判定混合动力发动机处于停机状态。

混合动力发动机的工况同时满足高温状态和停机状态，ECU 11向电子水泵控制器22输出PWM占空比信号“56.2%+20%”，电子水泵控制器22启动电子水泵9。电子水泵9的最低标定转速为1000转/分钟，最高标定转速为6000转/分钟，电子水泵9的转速按照PWM占空比信号按照线性差值调整，将电子水泵9转速设定为5390转/分钟，使冷却液在缸盖水套3和机体水套2间循环流动，达到停机状态下冷却缸盖和机体的目的。

在电子水泵9运行的过程中，电子水泵9的转速根据冷却液温度和环境温度实时调整，直至电子水泵9满足停机要求。例如在某时刻：ECU 11通过发动机水温传感器33采集到冷却液温度值95℃，通过发动机转速传感器44采集到转速值0，通过环境温度传感器55采集到环境温度值51℃，并将计算所得的PWM占空比信号“69%”发送至电子水泵控制器22，电子水泵控制器22根据PWM占空比信号将电子水泵9的运行速度调至4890转/分钟。

在电子水泵9运行的过程中，电子水泵控制器22采集电子水泵9的运行状态信号：电子水泵9输入电压信号为15V，电子水泵控制器22判断电子水泵9为欠压故障，停止电子水泵9的运行，同时将电子水泵9的故障信号以高电平形式反馈至ECU 11，ECU 11将故障信号反馈至车辆仪表。可通过车辆仪表显示故障信息，用于提醒车辆使用者及时处理故障问题，从而避免因电子水泵9故障而导致的其它发动机故障问题，实现对电子水泵9的保护。

混合动力发动机运行时，通过机械水泵小循环冷却回路和机械水泵大循环冷却回路对缸盖水套3和机体水套2进行冷却，机械水泵小循环冷却回路和机械水泵大循环冷却回路的运行方式可采用传统机械泵控制，此处不再赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种混合动力发动机的防过热冷却***的控制方法，其特征是：该控制方法基于混合动力发动机的防过热冷却***实现，所述的混合动力发动机的防过热冷却***，包括由缸盖水套(3)、节温器(4)、机械水泵(1)、机体水套(2)依次首尾连接成的机械水泵小循环冷却回路，由缸盖水套(3)、节温器(4)、散热器(5)、机械水泵(1)、机体水套(2)依次首尾连接成机械水泵大循环冷却回路，以及连接在机械水泵(1)的出水口与机体水套(2)的入水口之间冷却组件；所述的混合动力发动机的防过热冷却***还包括单向阀(8)、电子水泵(9)及电子水泵控制组件；缸盖水套(3)的出水口与单向阀(8)的入水口连通，单向阀(8)的出水口与电子水泵(9)的入水口连通，电子水泵(9)的出水口与机体水套(2)的入水口连通，机体水套(2)的出水口与缸盖水套(3)的入水口连通，形成电子水泵冷却回路；电子水泵(9)的控制端与电子水泵控制组件电连接，电子水泵控制组件外接ECU(11)；

所述的电子水泵控制组件包括电子水泵控制器(22)、发动机水温传感器(33)、发动机转速传感器(44)和环境温度传感器(55)；发动机水温传感器(33)、发动机转速传感器(44)和环境温度传感器(55)的输出端分别与ECU(11)的输入端连接，ECU(11)的输出端通过电子水泵控制器(22)与电子水泵(9)连接；

所述的发动机水温传感器(33)设置在混合动力发动机的缸盖出水口处；所述的发动机转速传感器(44)设置在混合动力发动机的曲轴上；所述的环境温度传感器(55)设置在车辆上且远离混合动力发动机；

所述的控制方法包括以下步骤：

步骤1：ECU(11)判断混合动力发动机是否处于高温状态，若是，则执行步骤3，若否，则电子水泵(9)不动作；

所述的混合动力发动机高温状态的判断方法是：

步骤1.1：在ECU(11)内预设第一温度阈值；

步骤1.2：通过发动机水温传感器(33)实时采集混合动力发动机的冷却液温度信号，并将冷却液温度值发送至ECU(11)；

步骤1.3：ECU(11)比较冷却液温度信号和第一温度阈值，若冷却液温度值＞第一温度阈值，则执行步骤1.4，若冷却液温度值≤第一温度阈值，则返回步骤1.2；

步骤1.4：ECU(11)判断冷却液温度值＞第一温度阈值的持续时间是否超过第一时间阈值，若是，则混合动力发动机处于高温状态，若否，则混合动力发动机处于正常状态；

步骤2：ECU(11)判断混合动力发动机是否处于停机状态，若是，则执行步骤3，若否，则电子水泵(9)不动作；

所述的混合动力发动机停机状态的判断方法是：

步骤2.1：通过发动机转速传感器(44)实时采集混合动力发动机的转速信号，并将转速值发送至ECU(11)；

步骤2.2：ECU(11)判断转速值是否等于0，若是，则执行步骤2.3，若否，则混合动力发动机未处于停机状态；

步骤2.3：ECU(11)判断转速值等于0的持续时间是否超过第二时间阈值，若是，则混合动力发动机处于停机状态，若否，则混合动力发动机未处于停机状态；

步骤3：ECU(11)判断混合动力发动机的工况是否同时满足高温状态和停机状态，若是，启动电子水泵控制器(22)控制电子水泵(9)运行，若否，则电子水泵(9)不动作，返回步骤1；

步骤4：ECU(11)判断是否满足的电子水泵(9)停机条件，若是，ECU(11)通过电子水泵控制器(22)关闭电子水泵(9)，若否，等待电子水泵(9)的停机条件满足；

所述的电子水泵(9)的停机条件包括：

(I)混合动力发动机处于非停机状态；

(II)混合动力发动机处于非高温状态；

(III)电子水泵(9)的单次运行时间达到最大设定时间；

当满足上述条件(I)、(II)、(III)之一时，则认为电子水泵(9)的停机条件满足。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是：所述的步骤3中，电子水泵控制器(22)控制电子水泵(9)运行的方法是：

步骤3.1：发动机水温传感器(33)将冷却液温度值实时发送至ECU(11)，发动机转速传感器(44)将转速值实时发送至ECU(11)，环境温度传感器(55)实时采集环境温度信号并将环境温度值发送至ECU(11)；

步骤3.2：ECU(11)与电子水泵控制器(22)之间通过PWM的方式通讯，ECU(11)根据冷却液温度值和环境温度值向电子水泵控制器(22)输出PWM占空比信号；

步骤3.3：在电子水泵(9)的运行过程中，电子水泵控制器(22)根据PWM占空比信号实时调节电子水泵(9)的转速，直至满足电子水泵(9)的停机条件；

所述的电子水泵(9)转速的调节逻辑为：

在不满足电子水泵(9)的启动条件，即混合动力发动机的工况未同时满足高温状态和停机状态时，PWM占空比信号为10％，此时电子水泵(9)不动作；

当冷却液温度＝90℃时，PWM占空比信号为13％，电子水泵(9)按照最低标定转速运行；

当冷却液温度＝100℃时，PWM占空比信号为85％，电子水泵(9)按照最高标定转速运行；

当第一温度阈值≤冷却液温度＜90℃时，PWM占空比信号在(10％,13％)范围内随冷却液温度的变化进行线性差值调整，电子水泵(9)按照最低标定转速运行；

当90℃＜冷却液温度＜100℃时，PWM占空比信号在(13％,85％)范围内随冷却液温度变化进行线性差值调整，电子水泵(9)的转速在(1000转/分钟,6000转/分钟)范围内随PWM占空比信号的变化进行线性差值调整；

当冷却液温度＞100℃时，PWM占空比信号在(85％,100％]范围内随冷却液温度变化进行线性差值调整，电子水泵(9)按照最高标定转速运行；

当环境温度＞50℃时，PWM占空比信号额外增加20％；

若PWM占空比信号超过100％，则PWM占空比信号的输出值为100％。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征是：在所述的步骤3.3中，电子水泵(9)运行的过程中，ECU(11)通过电子水泵控制器(22)对电子水泵(9)的运行状态进行监测，电子水泵(9)的运行状态监测方法是：

步骤3.3.1：电子水泵控制器(22)采集电子水泵(9)的运行状态信号，并根据运行状态信号判断电子水泵(9)的运行状态；若电子水泵(9)处于正常运行状态，则不动作；若电子水泵(9)处于故障状态，则执行步骤3.3.2；

所述的电子水泵(9)的运行状态信号包括：输入电压、输入电流和冷却液温度；电子水泵(9)的故障状态包括过压、欠压、过流和过温；

步骤3.3.2：电子水泵控制器(22)停止电子水泵(9)的运行，同时将电子水泵(9)的故障信号反馈至ECU(11)，ECU(11)将故障信号反馈至车辆仪表。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是：所述的步骤4中，混合动力发动机处于非停机状态的判断方法是：

步骤4.11：通过发动机转速传感器(44)实时采集混合动力发动机的转速信号，并将转速值发送至ECU(11)；

步骤4.12：ECU(11)判断转速值是否大于0，若是，则执行步骤4.13，若否，则混合动力发动机处于停机状态；

步骤4.13：ECU(11)判断转速值大于0的持续时间是否超过第三时间阈值，若是，则混合动力发动机处于非停机状态，若否，则混合动力发动机处于停机状态。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是：所述的步骤4中，混合动力发动机处于非高温状态的判断方法是：

步骤4.21：在ECU(11)内预设第二温度阈值；

步骤4.22：通过发动机水温传感器(33)实时采集混合动力发动机的冷却液温度信号，并将冷却液温度值发送至ECU(11)；

步骤4.23：ECU(11)比较冷却液温度信号和第二温度阈值，若冷却液温度值＜第二温度阈值，则执行步骤4.24，若冷却液温度值≥第二温度阈值，则返回步骤4.22；

步骤4.24：ECU(11)判断冷却液温度值＜第二温度阈值的持续时间是否超过第四时间阈值，若是，则混合动力发动机处于非高温状态，若否，则混合动力发动机处于高温状态。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是：所述的步骤4中，电子水泵(9)的单次运行时间达到最大设定时间的判断方法是：

步骤4.31：在ECU(11)内预设电子水泵(9)运行的最大设定时间；

步骤4.32：ECU(11)记录电子水泵(9)的单次运行时间，当单次运行时间≥最大设定时间时，则电子水泵(9)的单次运行时间达到最大设定时间；在电子水泵(9)停机后，ECU(11)将电子水泵(9)的单次运行时间重置为0。

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