用于估计缸壁温度以及用于基于估计的缸壁温度来控制流经发动机的冷却剂的系统和方法技术方案

一种系统包括温度估计模块和泵控制模块。温度估计模块估计流经发动机的冷却剂的温度。温度估计模块基于所估计的冷却剂温度和所测量的冷却剂温度估计发动机中缸壁的温度。泵控制模块控制冷却剂泵，以便基于所估计的缸壁温度来调节通过发动机的冷却剂流的实际流率。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及内燃机，更具体地涉及用于估计缸壁温度以及用于基于估计的缸壁温度来控制流经发动机的冷却剂的系统和方法。
技术介绍
本文提供的背景描述是出于大体阐述本公开的上下文内容。当前所署名专利技术人的作品(在该
技术介绍
部分中描述的范围内)和本说明中作为申请时另外可能不达标的现有技术的方面，既不明显地也不隐含地被接受为与本公开相抵触的现有技术。发动机的冷却系统通常包括散热器、冷却剂泵、入口管线和出口管线。入口管线从散热器的出口延伸至发动机的入口。出口管线从发动机的出口延伸至散热器的入口。冷却剂泵使冷却剂循环通过入口管线、发动机、出口管线和散热器。在一些情况下，冷却系统包括旁通阀，当旁通阀打开时，该旁通阀使冷却剂绕过散热器。发动机控制系统通常通过调节冷却剂泵的速度来控制流经发动机的冷却剂。传统的发动机控制系统调节冷却剂流动，以使期望的冷却剂温度与测量得到的冷却剂温度之差最小化。通过这种方式控制冷却剂流动可以称为反馈方法。在稳态条件过程中，诸如当车辆以恒速运行时，仅仅通过使用反馈方法便可足以控制冷却剂流动。然而，在瞬态条件过程中，诸如当车辆加速时，仅仅通过使用反馈方法控制冷却剂流动可能无法按照期望而尽快且精确地调节冷却剂温度。
技术实现思路
系统包括温度估计模块和泵控制模块。温度估计模块估计冷却剂流经发动机的温度。温度估计模块基于估计的冷却剂温度和测量的冷却剂温度来估计发动机的缸壁温度。泵控制模块基于估计的缸壁温度来控制冷却剂泵，以调节冷却剂流经发动机的实际流率。本公开进一步的应用领域将通过详细说明、权利要求书和附图变得显而易见。详细说明和具体实例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。附图说明通过详细说明和对应附图，本公开将变得更加充分理解，其中：图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能框图；图2是根据本公开的原理的示例性控制系统的功能框图；图3是示出了根据本公开的原理而基于估计的缸壁温度来控制冷却剂泵的示例性方法的流程图；以及图4是示出了根据本公开的原理而估计缸壁温度的示例性方法的流程图。在各个附图中，参考标号可以重复使用以识别相似和/或相同的元件。具体实施方式根据本公开的系统和方法，通过使用前馈方法和反馈方法这两者来控制流经发动机的冷却剂。在反馈方法中，该系统和方法基于期望的冷却剂温度与测量的冷却剂温度之差来确定冷却剂流率的调节。在前馈方法中，该系统和方法基于从发动机至流经发动机的冷却剂的实际传热速率来确定期望的冷却剂流率。然后，该系统和方法控制冷却剂泵的速度，以使实际的冷却剂流率减去期望的冷却剂流率与冷却剂流率调节所得总和的差值最小化。该系统和方法可以通过使用数学模型来确定从发动机至流经发动机的冷却剂的传热速率。在一个实例中，该系统和方法基于发动机中的缸壁温度、以及冷却剂入口温度和冷却剂出口温度的平均值来确定传热速率。该系统和方法还可以基于缸壁和冷却剂的物理性能，诸如质量、比热、热传递系数和/或表面积来确定传热速率。相对于仅使用反馈方法来控制冷却剂流率，使用前馈方法和反馈方法这两者来控制流经发动机的冷却剂流率改善了系统的响应时间。另外，使用反馈方法控制冷却剂流率修正了与前馈方法中使用的数学模型相关联的任何误差。因此，根据本公开的系统和方法调节冷却剂流率从而精确而快速地控制稳态条件和瞬态条件这两者的冷却剂温度。根据本公开的系统和方法使用分析模型和闭环反馈这两者来估计发动机中的缸壁温度。所述系统和方法可以使用分析模型以便基于来自发动机的排热速率、流经发动机的期望的冷却剂流率、以及测量的冷却剂入口温度来估计缸壁温度和冷却剂平均温度。冷却剂平均温度是冷却剂入口温度和冷却剂出口温度的平均值。分析模型还可以考虑闭环反馈，诸如估计的冷却剂平均温度与测量的冷却剂平均温度之间的差值。测量的冷却剂平均温度是测量的冷却剂入口温度和测量的冷却剂出口温度的平均值。然后，所述系统和方法可以基于估计的缸壁温度使用上文讨论的前馈和反馈方法来控制流经发动机的冷却剂流率。现在参考图1，发动机系统100包括燃烧空气/燃料混合物来为车辆产生驱动扭矩的发动机102。由发动机102产生的驱动扭矩的量基于驾驶员输入103。驾驶员输入103可以基于加速踏板的位置而产生。驾驶员输入103还可以由巡航控制系统产生，巡航控制系统可以是改变车速以维持预定跟随距离的自适应巡航控制系统。空气通过进气歧管104进入发动机102。进入发动机102的空气的量可以用节流阀106来改变。一个或多个燃料喷射器(诸如燃料喷射器108)将燃料喷射到空气中形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在发动机102的气缸(诸如气缸110)内燃烧。虽然发动机102被描述为包括一个气缸，但是发动机102可以包括一个以上的气缸。气缸110包括机械地联结到曲轴112的活塞(未示出)。气缸110内的一个燃烧循环可以包括四个阶段：进气阶段、压缩阶段、燃烧阶段和排气阶段。在进气阶段，活塞朝向最底部位置移动并且将空气吸入气缸110中。在压缩阶段，活塞朝向最顶部位置移动并且压缩气缸110内的空气或空气/燃料混合物。在燃烧阶段，来自火花塞114的火花点燃空气/燃料混合物。空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞朝向最顶部位置返回，且活塞驱动曲轴112旋转。在排气阶段，废气通过排气歧管116从气缸110中排出以完成燃烧循环。发动机102经由曲轴112向变速器(未示出)输出扭矩。虽然发动机102被描述为火花点燃发动机，但是发动机102可以是压缩点燃发动机。用于发动机102的冷却系统118包括散热器120、冷却剂泵122和旁通阀123。散热器120使流经散热器120的冷却剂冷却，且冷却剂泵122使冷却剂循环通过发动机102和散热器120。冷却剂从散热器120流向冷却剂泵122，通过入口管线124从冷却剂泵122流向发动机102，并且通过出口管线126从发动机102流回散热器120。冷却剂泵122可以是可切换水泵。在一个实例中，冷却剂泵122是包括推进器和离合器的离心泵，所述离合器选择性地将推进器与连接到曲轴112的皮带驱动的滑轮接合。当冷却剂泵122分别开启和关闭时，离合器将推进器与滑轮接合并使推进器脱离滑轮。冷却剂可以通过位于冷却剂泵122的中心附近的入口进入冷却剂泵122，且推进器可以将冷却剂径向地向外推动到位于冷却剂泵122外侧的出口。或者，冷却剂泵122可以是电动泵。当冷却剂从出口管线126流至入口管线124时，旁通阀123可以打开以允许冷却剂绕过散热器120。旁通阀123可以调节至完全关闭位置、完全打开位置和部分打开位置(即，完全关闭位置与完全打开位置之间的位置)。当旁通阀123调节至部分打开位置时，离开发动机102的一部分冷却剂流通过散热器120，离开发动机102的一部分冷却剂流通过旁通阀123。曲轴位置(CKP)传感器128测量曲轴112的位置，其可以用来确定发动机102的速度。冷却剂入口温度(CIT)传感器130测量进入发动机102的冷却剂的温度，其称为冷却剂入口温度。冷却剂出口温度(COT)传感器132测量离开发动机102的冷却剂的温度，其称为冷却剂出口温度。CIT传感器130和COT传感器132可以分别位于入口管线124和出口管线126内，或者位于发生冷却剂循环的其他位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：估计流经发动机的冷却剂的温度；基于所述估计的冷却剂温度和测量的冷却剂温度来估计所述发动机中的缸壁的温度；以及基于所述估计的缸壁温度来控制冷却剂泵，以调节通过所述发动机的冷却剂流的实际流率。

【技术特征摘要】
2015.07.02 US 14/7903871.一种方法，其包括：估计流经发动机的冷却剂的温度；基于所述估计的冷却剂温度和测量的冷却剂温度来估计所述发动机中的缸壁的温度；以及基于所述估计的缸壁温度来控制冷却剂泵，以调节通过所述发动机的冷却剂流的实际流率。2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述测量的冷却剂温度是进入所述发动机的冷却剂的测量温度和离开所述发动机的冷却剂的测量温度的平均值；以及所述估计的冷却剂温度是进入所述发动机的冷却剂的温度和离开所述发动机的冷却剂的温度的估计平均值。3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于所述测量的冷却剂温度与所述估计的冷却剂温度之间的差值来估计所述缸壁温度。4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括基于流经所述发动机的冷却剂的质量流率和所述发动机的期望排热速率来估计所述缸壁温度。5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括基于所述冷却剂泵的速度来确定流经所述发动机的冷却剂的所述质量流率。6.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·M·奈克，YM·陈，I·N·德米特里娃，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US