使用前馈法和反馈法控制通过发动机的冷却剂流的方法技术

一种根据本公开原理的系统包括传热速率模块、期望流率模块、流率调节模块和泵控制模块。传热速率模块基于汽缸壁温度和测得的冷却剂温度来确定从发动机到流过发动机的冷却剂的传热速率。期望流率模块基于传热速率来确定期望的通过发动机的冷却剂流的速率。流率调节模块基于期望冷却剂温度和测得的冷却剂温度来确定冷却剂流率调节。泵控制模块基于期望冷却剂流率和冷却剂流率调节来控制冷却剂泵，以调节通过发动机的冷却剂流的实际速率。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及内燃机，并且尤其涉及使用前馈法和反馈法控制通过发动机的冷却剂流的系统和方法。
技术介绍
此处所提供的背景描述是用于大体呈现本公开环境的目的。目前署名的专利技术人的工作，就本背景章节以及在提交时可另外不作为现有技术的描述的方面的描述而言，其既不明确也不隐含地承认为本公开的现有技术。用于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。出口管线从散热器的入口延伸至发动机的出口。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，旁通阀在其处于打开状态时允许冷却剂绕开散热器。发动机控制系统一般通过调节冷却剂泵的速度来控制通过发动机的冷却剂流。常规发动机控制系统对冷却剂流进行调节，以使期望冷却剂温度与测得的冷却剂温度之间的差最小化。以这种方式控制冷却剂流可以称为反馈法。在状态稳定情况下，诸如当车辆正在以恒速行进时，仅使用反馈法控制冷却剂流可以是足够的。然而，在瞬态情况下，例如，当汽车正在加速时，仅使用反馈法控制冷却剂流可能无法像所期望的那样快速且精确地调节冷却剂温度。
技术实现思路
一种根据本公开原理的系统包括传热速率模块、期望流率模块、流率调节模块和泵控制模块。传热速率模块基于汽缸壁温度和测得的冷却剂温度来确定从发动机到流过发动机的冷却剂的传热速率。期望流率模块基于传热速率来确定通过发动机的冷却剂流的期望速率。流率调节模块基于期望冷却剂温度和测得的冷却剂温度确定冷却剂流率调节。泵控制模块基于期望冷却剂流率和冷却剂流率调节来控制冷却剂泵，以调节通过发动机的冷却剂流的实际速率。本公开的其他适用领域将从具体实施方式、权利要求书和附图中变得显而易见。详细描述和具体实例仅用于说明的目的，并不是为了限制本公开的范围。附图说明本公开将从具体实施方式和附图中得以更全面的理解，其中：图1是根据本公开原理的示例性发动机系统的功能框图；图2是根据本公开原理的示例性控制系统的功能框图；以及图3是示出根据本公开原理的示例性控制方法的流程图。附图中，可以重复使用参考数字来标识相似和/或相同的元件。具体实施方式根据本公开的系统和方法使用前馈法和反馈法两者来控制通过发动机的冷却剂流。在反馈法中，该系统和方法基于期望冷却剂温度与测得的冷却剂温度之间的差来确定冷却剂流率调节。在前馈法中，该系统和方法基于从发动机到流过发动机的冷却剂的传热的实际速率来确定期望冷却剂流率。该系统和方法然后控制冷却剂泵的速度，以使实际冷却剂流率与期望冷却剂流率和冷却剂流率调节的总和之间的差最小化。该系统和方法可以使用数学模型来确定从发动机到流过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汽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汽缸壁和冷却剂的物理特性(诸如质量、比热、传热系数和/或表面面积)来确定传热速率。相对于仅使用反馈法控制冷却剂流，使用前馈法和反馈法两者控制通过发动机的冷却剂流改善了系统响应时间。此外，使用反馈法控制冷却剂流对与前馈法中所用数学模型相关联的任何错误进行了纠正。因此，根据本公开的系统和方法对冷却剂流进行调节，以精确且快速地控制稳态条件和瞬态条件下的冷却剂温度。现参照图1，发动机系统100包括发动机102，其燃烧空气/燃料混合物而为车辆产生驱动转矩。发动机102所产生的驱动转矩量是基于驾驶员输入103。驾驶员输入103可以基于加速踏板的位置来生成。驾驶员输入103还可以由巡航控制系统生成，该巡航控制系统可以是改变车辆速度以维持预定行车间距的自适应巡航控制系统。空气通过进气歧管104被吸入发动机102。可以使用节流阀106来改变吸入发动机102的空气量。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，以形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在发动机102的汽缸(诸如汽缸110)内燃烧。尽管发动机102示为包括一个汽缸，但发动机102可以包括一个以上的汽缸。汽缸110包括机械地连接至曲轴112的活塞(未示出)。汽缸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。在进气阶段期间，活塞向最低的位置移动并且将空气吸入汽缸110。在压缩阶段期间，活塞向最高的位置移动并且压缩汽缸110内的空气或空气/燃料混合物。在燃烧阶段期间，火花塞114产生的火花点燃空气/燃料混合物。空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞返向最低的位置，并且活塞驱动曲轴112旋转。在排气阶段期间，废气通过排气歧管116从汽缸110中排出而完成燃烧循环。发动机102经由曲轴112将转矩输出至变速器(未示出)。尽管发动机102被描述为火花点火发动机，但发动机102可以是压缩点火发动机。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对流过散热器120的冷却剂进行冷却，并且冷却剂泵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流至冷却剂泵122，从冷却剂泵122通过入口管线124流至发动机102，并且从发动机102通过出口管线126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是包括叶轮和离合器的离心泵，离合器选择性地将叶轮与滑轮接合，滑轮由连接至曲轴112的皮带驱动。当冷却剂泵122被接通和断开时，离合器分别将叶轮与滑轮接合和脱离。冷却剂可以通过位于冷却剂泵122中心附近的入口而进入冷却剂泵122，并且叶轮可以迫使冷却剂径向向外流至位于冷却剂泵122外部的出口。可选地，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，可以打开旁通阀123以允许冷却剂绕开散热器120。旁通阀123可以调节至完全关闭位置、完全打开位置以及部分打开位置(即，完全关闭位置与完全打开位置之间的位置)。当旁通阀123被调节至部分打开位置时，离开发动机102的冷却剂流的一部分经过散热器120，而离开发动机102的冷却剂流的一部分经过旁通阀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的冷却剂温度，其称为冷却剂出口温度。CIT传感器130和COT传感器132可分别位于入口管线124和出口管线126内，或位于使冷却剂循环的其他位置，诸如位于发动机102的冷却剂通道(未示出)中和/或散热器120中。进气歧管104内的压力可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器134来测量。在各种实施方案中，可以测量发动机真空，该发动机真空为环境空气压力与进气歧管104内压力之间的差。流入进气歧管104的空气的质量流率可以使用质量流率(MAF)传感器136来测量。在各种实施方案中，MAF传感器136可以位于壳体中，该壳体还包括节流阀106。节流阀106的位置可以使用一个或多个节流位置传感器(TPS)140来测量。吸入发动机102的空气的环境温度可以使用进气温度(IAT)传感器142来测量。发动机控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：基于汽缸壁温度和测得的冷却剂温度来确定从发动机到流过所述发动机的冷却剂的传热速率；基于所述传热速率来确定期望的通过所述发动机的冷却剂流的速率；基于期望的冷却剂温度和所述测得的冷却剂温度来确定冷却剂流率调节；以及基于所述期望的冷却剂流率和所述冷却剂流率调节来控制冷却剂泵，以调节通过所述发动机的冷却剂的实际速率。

【技术特征摘要】
2015.07.02 US 14/7903841.一种方法，其包括：基于汽缸壁温度和测得的冷却剂温度来确定从发动机到流过所述发动机的冷却剂的传热速率；基于所述传热速率来确定期望的通过所述发动机的冷却剂流的速率；基于期望的冷却剂温度和所述测得的冷却剂温度来确定冷却剂流率调节；以及基于所述期望的冷却剂流率和所述冷却剂流率调节来控制冷却剂泵，以调节通过所述发动机的冷却剂的实际速率。2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：控制所述冷却剂泵，将所述实际冷却剂流率调节为所述期望冷却剂流率和所述冷却剂流率调节的总和。3.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：基于期望的从所述发动机排热的速率减去所述发动机所吸收热量的变化率，和流过所述发动机的冷却剂所吸收热量的变化率来确定所述传热速率。4.如权利要求3所述的方法，其进一步包括：基于所述发动机的速度以及期望的所述发动机的力矩输出和输送到所述发动机的汽缸的空气量中的至少一者来确定所述期望的从所述发动机排热的速率。5.如权利要求3所述的方法，其进一步包括：基于以下项的乘积来确定所述...

【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