[发明专利]用于内燃机冷却系统的变速泵控制装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及控制用于内燃机的冷却系统的变速泵，以及，更具体地，涉及当保持冷却剂回路中连接的每个组件或者节点最低需求流量的同时，将操作泵的能量消耗减小到最少。

背景技术

由于内燃机的高工作温度，其需要使用冷却系统，通过散热器散热以保持发动机处于最适宜的温度。对冷却剂系统的要求包括冷发动机迅速升温，从发动机移除多余热量，向例如加热器芯这样的使用热量的组件提供热量来使舱室升温，或者向可以发电的（例如，基于排气或者基于歧管）或者为废气返回（EGR）阀冷却废气的类型的热量回收装置提供热量。

冷却剂泵（常被称作水泵）传统上是由内燃机的输出机械驱动。常规地调整该泵的大小以产生足够满足最大需求的泵送能力（也就是，流速）。

当冷却剂回路中需要无流量或低流量时，电动泵开始取代机械传动以便降低发动机的负载。电动泵也被用在油电混合型汽车的额外原因是当车辆断开蓄电池运行和内燃机不活动的时候可能需要冷却剂流量（例如，通过耦接到冷却系统的电热器来提供舱室加热，或者冷却电动车辆的蓄电池或者燃料电池）。

电动泵可被变速操作以便在需要较低的冷却剂流量时降低其能量消耗。然而，用于调节流量的现有的冷却系统是复杂和昂贵的（例如，由于需要额外的流量控制阀，传感器，和复杂的控制策略）。以简单有效的方式为所有组件保持充足的流量的同时，降低电热水器的能量消耗将是可取的。

发明内容

在本发明的一方面，车辆装置包含变速冷却剂泵以及多个在冷却剂回路中与泵耦接的传热节点。每个节点基于该节点的操作状态产生流速请求。泵控制器接受到流速请求，将每个各自的流速请求映射到能产生各自泵流速请求的总泵流速中，选择一个最大的映射的泵流速，并控制泵的操作来产生所选择的流速。

附图说明

图1为表示适用于油电混合动力车辆的第一实施例的冷却剂回路以及相关组件的框图。

图2为表示适用于另一种油电混合动力车辆结构的第二实施例的冷却剂回路以及相关组件的框图。

图3阐明了本发明用于确定操作泵的最适宜流速的整体过程。

图4是表示冷却剂回路中的不同的节点上总泵输出和产生的流速之间关系的曲线图。

图5阐明了一个衍生的流速分布以及它在映射到泵流速中的应用。

图6是表示本发明的一个优选方法的流程图。

具体实施方式

电动冷却剂泵的主要目的是传送必要的冷却剂流量以满足连接至冷却系统的所有组件（在此称为传热节点）的热交换需求，该组件包括发动机、诸如加热器芯之类的气候组件、和诸如EGR冷却器之类的热量回收组件。通过最小化冷却系统能量消耗来最大化燃料经济性是可取的，而非在大到足以满足较坏情况下的冷却需求的流速下连续不断地操作冷却剂泵。然而，目前还没有可用的泵控制策略，其以简单和有效的方式实现最小化能量消耗的目的而没有可能的对任何组件的过低传送流量。

本发明中，每一个节点请求一冷却剂流量，该冷却剂流量根据请求时的具体需求决定（不管组件硬件如何被连接在冷却系统之内或者其流量如何与其他组件相互作用）。每个节点的流速请求被映射（例如，经由查找表或公式）至经验上已知的致使组件流速等于请求的总泵流速。为了确保所有组件收到至少它们请求的流速，本发明调处来自不同组件的所有流量请求并相应地操作泵。

本发明的一个优点是不管系统中的组件是如何连接的，可以使用单一方法进行泵控制。为不同型号的车辆设计泵控制时，唯一需要的是配置合适的映射关系。

现参考图1，车辆设备10包括发动机11，该发动机可以是，例如，被安装在混合动力车辆内的内燃机。泵12提供加压的冷却剂，以经由多条冷却剂管线13循环通过发动机11和各种其他组件。除了发动机11之外，其他传热节点包括加热器芯15，辅助加热器16，和废气再循环冷却器17形式的热量回收装置。散热器20经由调温器21耦接在发动机11和泵12之间的冷却剂回路内。当冷却剂温度低于阈值时，调温器21阻断散热器流量以便冷却剂转为沿着支路22流动。散热器20以传统的方式耦接到脱气系统（degas system）23。

每个传热节点配合各自的控制器操作。因此，发动机11被发动机控制模块（ECM）25控制。电子自动温度控制（EATC）控制器26操作包括加热器芯15以及当发动机11关闭时以电能为动力向乘客舱提供热量的辅助加热器16的气候控制系统。EGR17可被ECM25或者单独的控制器控制。