一种汽车发动机水冷系统电子水泵的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种汽车发动机水冷系统电子水泵的控制方法及装置，其中，控制方法包括：步骤S1，根据发动机出水口处实测水温以及发动机状态，判断发动机是否属于冷起动，若是执行步骤S2，否则执行步骤S3；步骤S2，根据发动机热负荷和实测水温设定电子水泵的运行时间、停机时间以及运行过程中的电子水泵占空比，控制电子水泵做间隙运动；步骤S3，根据发动机运行区域，以及目标水温与实测水温的差值设定电子水泵基础占空比；步骤S4，根据目标水温与实测水温的差值、电子水泵实际泵速对所述电子水泵基础占空比做PID闭环修正，获得输出给电子水泵的总占空比，根据总占空比对电子水泵进行控制。本发明专利技术可以缩短暖机时间，提高水温控制效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术汽车
，尤其涉及一种汽车发动机水冷系统电子水泵的控制方法及装置。
技术介绍
目前汽车发动机水冷系统用水泵主要有三种：机械水泵、离合器水泵和电子水泵。机械水泵与发动机通过皮带相连，泵速受发动机转速限制，无法根据发动机不同工况的热负荷差异自动调节，功耗大，水温控制效果差；离合器水泵与发动机通过离合器结合与断开，为结合状态时工作原理与机械水泵相同，与机械水泵相比虽能减少断开部分的能耗，但要实现水温的精确控制，离合器水泵需根据发动机热负荷频繁的结合与断开，将影响发动机和水泵的使用寿命；电子水泵直接由PWM信号控制，水泵转速可根据发动机的热负荷无级变化，水温控制效果好。电子水泵控制一般有两种方法：分段控制和无级控制。分段控制多应用于电动车，水泵泵速仅与各测点温度相关，每一测点温度分为低、中、高三区间，各测点在每一温度区间对应一个水泵泵速，对比各测点泵速，取最大值输出给电子水泵，该方法控制逻辑简单，但对温度调控性差。无级控制多应用于发动机，区分发动机停机及运行两种状态，停机状态判断发动机水温是否满足设计温度要求以确定电子水泵的泵速及运行时间，运行状态则根据发动机负荷划分区域，设定各区域目标工作水温，以满足目标水温为目标，确定电子水泵泵速，同时根据目标水温与实际水温的差值，对水泵泵速进行闭环修正。上述控制方法中，分段控制是以实测温度为依据的，若应用于发动机，由于缸内燃烧过程对各机件热效应是不同的，气缸盖、活塞、气门等燃烧面波及的地方温度过高，因此需要增加多个温度传感器，不仅增加成本及加工难度，且对温度调控性差；无级控制是以实现目标工作水温为目的，在发动机暖机完成后正常运行工况下相比传统的机械水泵可实现降低能耗的目的，但未区分冷起动及暖机过程，在发动机初始水温很低的情况下，即使此时水泵泵速为最小，小循环内水流量不断将热量释放到空气中，导致发动机暖机时间延长，这一过程在环境温度较低的情况下尤为明显。同时由于传统石蜡式节温器的物理特性，节温器开启到全开是大小循环管路冷却水混合的过程，发动机水套中的水流经节温器迅速与连接散热器管路的水混合，小循环内热量不断释放到大循环中，节温器阀门开启至一定角度时，发动机流入冷却系统的散热量与大小循环的热交换量达到平衡，节温器开度保持不变直至大小循环冷却水充分混合。而目标水温是由发动机的油耗及最大性能设定的，绝大多数工况下目标水温均高于节温器全开时的水温，故在大小循环水热平衡过程中，目标水温与实际水温的差值过大，导致输出给水泵的占空比较小，管路内水流量较小，小循环释放到大循环的热量较少，大小循环混合时间过长，从而导致发动机暖机时间延长。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种可有效缩短暖机时间的汽车发动机水冷系统电子水泵的控制方法及装置。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种汽车发动机水冷系统电子水泵的控制方法，包括：步骤S1，根据发动机出水口处实测水温以及发动机状态，判断发动机是否属于冷起动，若是执行步骤S2，否则执行步骤S3；步骤S2，根据发动机热负荷和实测水温设定电子水泵的运行时间、停机时间以及运行过程中的电子水泵占空比，控制电子水泵做间隙运动；步骤S3，根据发动机运行区域，以及目标水温与实测水温的差值设定电子水泵基础占空比；步骤S4，根据目标水温与实测水温的差值、电子水泵实际泵速对所述电子水泵基础占空比做PID闭环修正，获得输出给电子水泵的总占空比，并根据所述总占空比对电子水泵进行控制。其中，在所述步骤S1之前，还包括：根据ECU采集的发动机出水口处设置的水温传感器的水温信号，判断水温传感器是否发生故障，若水温传感器出现故障，则控制电子水泵以最大占空比运行；若水温传感器无故障，则根据发动机的转速和负荷划分发动机运行区域，设置各区域发动机出水口处目标水温。其中，所述发动机运行区域包括小负荷区域、部分负荷区域和大负荷区域，所述小负荷区域目标水温的最高水温低于所述部分负荷区域目标水温的最低水温，所述大负荷区域目标水温为爆震临界点温度。其中，所述步骤S1中判断发动机是否属于冷起动具体是指，当发动机起动时判断发动机出水口处实测水温是否低于判断阈值，如果低于判断阈值则判断为冷起动。其中，所述步骤S4具体包括：以目标水温与实测水温的差值作为PID控制的输入，计算闭环调节修正量；将所述闭环修正量与所述电子水泵基础占空比求和，得到输出给电子水泵的总占空比。其中，在所述步骤S4之前，还包括：根据车速、环境温度、电子水泵泵速计算冷却水回路内/外壁散热量对电子水泵基础占空比的第一修正量；根据环境温度、冷却风扇状态计算冷却风扇对流换热带走的散热量对电子水泵基础占空比的第二修正量；将所述电子水泵基础占空比减去所述第一修正量和所述第二修正量，得到电子水泵预控占空比；所述步骤S4具体包括：将所述闭环修正量与所述电子水泵预控占空比求和，得到输出给电子水泵的总占空比。其中，所述控制方法还包括：当发动机首次起动时，判断水冷系统大小循环冷却水之间的换热量与进入水冷系统的热量是否处于平衡状态，若是则控制电子水泵以最大泵速运行。其中，所述判断水冷系统大小循环冷却水之间的换热量与进入水冷系统的热量是否处于平衡状态，具体是指判断发动机出水口处实测水温的温升速度是否低于设定阈值，如果温升速度低于设定阈值，则判定水冷系统大小循环冷却水之间的换热量与进入水冷系统的热量处于平衡状态。其中，所述控制方法还包括：当发动机停机后，根据实测水温确定电子水泵泵速及关闭时刻。其中，所述根据实测水温确定电子水泵泵速及关闭时刻具体是指，当实测水温高于第一阈值时，电子水泵以最大占空比运行，直至实测水温低于第二阈值时，电子水泵关闭，所述第二阈值低于所述第一阈值。本专利技术还提供一种汽车发动机水冷系统电子水泵的控制装置，包括：判断单元，用于根据发动机出水口处实测水温以及发动机状态，判断发动机是否属于冷起动；控制单元，用于在所述判断单元判断发动机属于冷起动时，根据发动机热负荷和实测水温设定电子水泵的运行时间、停机时间以及运行过程中的电子水泵占空比，控制电子水泵做间隙运动；以及用于在所述判断单元判断发动机不属于冷起动时，根据发动机运行区域，以及目标水温与实测水温的差值设定电子水泵基础占空比，再根据目标水温与实测水温的差值、电子水泵实际泵速对所述电子水泵基础占空比做PID闭环修正，获得输出给电子水泵的总占空比，并根据所述总占空比对电子水泵进行控制。其中，所述判断单元还用于根据ECU采集的发动机出水口处设置的水温传感器的水温信号，判断水温传感器是否发生故障；所述控制单元还用于当所述判断单元判断水温传感器出现故障时，控制电子水泵以最大占空比运行，以及用于在所述判断单元判断水温传感器无故障时，根据发动机的转速和负荷划分发动机运行区域，设置各区域发动机出水口处目标水温。其中，所述发动机运行区域包括小负荷区域、部分负荷区域和大负荷区域，所述小负荷区域目标水温的最高水温低于所述部分负荷区域目标水温的最低水温，所述大负荷区域目标水温为爆震临界点温度。其中，所述判断单元判断发动机是否属于冷起动具体是指，当发动机起动时判断发动机出水口处实测水温是否低于判断阈值，如果低于判断阈值则判断为冷起动。其中，所述控制单元还用于：以目标水温与实测水温的差值作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车发动机水冷系统电子水泵的控制方法，包括：步骤S1，根据发动机出水口处实测水温以及发动机状态，判断发动机是否属于冷起动，若是执行步骤S2，否则执行步骤S3；步骤S2，根据发动机热负荷和实测水温设定电子水泵的运行时间、停机时间以及运行过程中的电子水泵占空比，控制电子水泵做间隙运动；步骤S3，根据发动机运行区域，以及目标水温与实测水温的差值设定电子水泵基础占空比；步骤S4，根据目标水温与实测水温的差值、电子水泵实际泵速对所述电子水泵基础占空比做PID闭环修正，获得输出给电子水泵的总占空比，并根据所述总占空比对电子水泵进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种汽车发动机水冷系统电子水泵的控制方法，包括：步骤S1，根据发动机出水口处实测水温以及发动机状态，判断发动机是否属于冷起动，若是执行步骤S2，否则执行步骤S3；步骤S2，根据发动机热负荷和实测水温设定电子水泵的运行时间、停机时间以及运行过程中的电子水泵占空比，控制电子水泵做间隙运动；步骤S3，根据发动机运行区域，以及目标水温与实测水温的差值设定电子水泵基础占空比；步骤S4，根据目标水温与实测水温的差值、电子水泵实际泵速对所述电子水泵基础占空比做PID闭环修正，获得输出给电子水泵的总占空比，并根据所述总占空比对电子水泵进行控制。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，还包括：根据ECU采集的发动机出水口处设置的水温传感器的水温信号，判断水温传感器是否发生故障，若水温传感器出现故障，则控制电子水泵以最大占空比运行；若水温传感器无故障，则根据发动机的转速和负荷划分发动机运行区域，设置各区域发动机出水口处目标水温。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述发动机运行区域包括小负荷区域、部分负荷区域和大负荷区域，所述小负荷区域目标水温的最高水温低于所述部分负荷区域目标水温的最低水温，所述大负荷区域目标水温为爆震临界点温度。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中判断发动机是否属于冷起动具体是指，当发动机起动时判断发动机出水口处实测水温是否低于判断阈值，如果低于判断阈值则判断为冷起动。5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：以目标水温与实测水温的差值作为PID控制的输入，计算闭环调节修正量；将所述闭环修正量与所述电子水泵基础占空比求和，得到输出给电子水泵的总占空比。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤S4之前，还包括：根据车速、环境温度、电子水泵泵速计算冷却水回路内/外壁散热量对电子水泵基础占空比的第一修正量；根据环境温度、冷却风扇状态计算冷却风扇对流换热带走的散热量对电子水泵基础占空比的第二修正量；将所述电子水泵基础占空比减去所述第一修正量和所述第二修正量，得到电子水泵预控占空比；所述步骤S4具体包括：将所述闭环修正量与所述电子水泵预控占空比求和，得到输出给电子水泵的总占空比。7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：当发动机首次起动时，判断水冷系统大小循环冷却水之间的换热量与进入水冷系统的热量是否处于平衡状态，若是则控制电子水泵以最大泵速运行。8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述判断水冷系统大小循环冷却水之间的换热量与进入水冷系统的热量是否处于平衡状态，具体是指判断发动机出水口处实测水温的温升速度是否低于设定阈值，如果温升速度低于设定阈值，则判定水冷系统大小循环冷却水之间的换热量与进入水冷系统的热量处于平衡状态。9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：当发动机停机后，根据实测水温确定电子水泵泵速及关闭时刻。10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述根据实测水温确定电子水泵泵速及关闭时刻具体是指，当实测水温高于第一阈值时，电子水泵以最大占空比运行，直至实测水温低于第二阈值时，电子水泵关闭，所述第二阈值低于所述第一阈值。11.一种汽车发动机水冷系统电子水泵的控制装置，其特征在于，包括：判断单元，用于根据发动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔艳菊，连学通，林承伯，赖开昌，曾志新，刘巨江，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44