基于物理学的油温模型制造技术

基于物理学的油温模型：一种系统，包括输入和热数据处理模块。该输入在发动机启动时接收发动机油的第一油温。该热数据处理模块估算自发动机的活塞到发动机油的第一热传递。该热数据处理模块估算自发动机油到发动机的发动机机体的第二热传递。该热数据处理模块基于第一油温、第一热传递和第二热传递确定发动机油的第二油温。

Physics based oil temperature model

Physics based oil temperature model: a system that includes input and thermal data processing modules. The input receives the first oil temperature of the engine oil when the engine is started. The thermal data processing module estimates the first heat transfer from the piston of the engine to the engine oil. The thermal data processing module estimates the second heat transfer from the engine oil to the engine block of the engine. The heat data processing module determines the second oil temperature of the engine oil based on the first oil temperature, the first heat transfer and the second heat transfer.

【技术实现步骤摘要】

0002本专利技术涉及内燃机，更具体地，涉及利用基于物理学的模型来估 算内燃机的油温。
技术介绍
0003本文所提供的
技术介绍
的目的是总体描述本专利技术的背景。以此背 景技术部分描述的内容为限的本申请专利技术人的工作，以及
技术介绍
部分描述的 在提交本申请时可能不以其他方式构成现有技术的方面，都不能明确地或暗示 地被认可为对本专利技术不利的现有技术。0004现参考图1，示出了内燃机的示例性汽缸的横断面视图。曲轴IO 绕主轴承12旋转。曲轴10与连杆14连接，该连杆将曲轴10的旋转运动转换 成活塞16的直线运动。活塞16包括裙部18、 一个或多个环20和顶部22。活 塞16在发动机机体30内运动。0005发动机机体30包括用于发动机冷却剂(此后称7衬卩齐IJ)的流体通道 32。 7賴卩剂在通道32内循环流动并吸收热量。然后，7賴卩剂循环通过散热器40。 ^4蹄J将热量释放给流过散热器40的空气。曲轴10可浸入容纳在油盘52内的 油執或衝50内。油50可循环通过油冷却器54。油7賴卩器54包括自身的散热 器，以将热量释放到大气中。可备选地是，油^4卩器54可与冷却剂交换热量。 在产品开发期间，油50的温度可M^Jt传^K未示出)测量，其可能是可获 得的或可能是不可获得的
技术实现思路
'0006一种系统，包括输入和热数据处理模块。当发动机启动时，iMi 入接收发动机油的第一油温。该热数据处理模块估算自发动机活塞到发动机油 的第一热传递。该热数据处理模块估算自发动机油到发动机的发动机机体的第 二热传递。该热数据处理模块基于第一油温和第一热传递和第二热传递确定发 动机油的第二油温。0007热数据处理模块基于发动机的几何形状估算第一热传递和第二热传递。热数据处理模块使用基于发动机的导热率和传热面积产生的热导值(conductance values)估算第一热传递和第二热传递。0008热数据处理模块基于发动机油的粘度和油盘的上部和下部的发动 机油的温度之差中的至少一个来估算发动机的油盘中发动机油的循环速率。热 数据处理模块基于该速率估算第一热传递和第二热传递。0009一种方法，包括当发动机启动时，接收发动机油的第一油温； 估算自发动机活塞到发动机油的第一热传递；估算自发动机油到发动机的发动 机机体的第二热传递。该方法进一步包括基于第一油温、第一热传递和第二热 传递确定发动机油的第二油温。ooio该方法进一步包括基于发动机的几何开m估算第一热传递和第二热传递。该方法进一步包括基于发动机的导热率和传热面积产生热导值，并使 用这些热导值估算第一热传递和第二热传递。0011该方法进一步包括基于所述发动机油的粘度和所述发动机油在所 述油盘的上部和下部的温度差中的至少一个来确定所述发动机的油盘中的所述 发动机油的循环速率。该方法进一步包括基于所述速率估算所述第一热传递和 第二热传递。0012一种系统，包括油温模块和热数据处理模块。当发动机启动时， 基于发动机的冷却齐啲冷却剂温度，油温模块确定发动机油的第一油温。热数 据处理模块估算自发动机活塞到发动机油的第一热传递。热数据处理模块估算 自发动机油到发动机的发动机机体的第二热传递。热数据处理模i央基于第一油 温和第一热传递以及第二热传递确定发动机油的第二油温。0013油温模块基于在冷却剂温度的基础上所产生的传热系数来确定第 一油温。油温模块基于在发动机的油盘周围的气流的基础上所产生的传热系数 来确定第一油温。油温模块基于发动机机体和发动机的油盘的对流面积来确定第一油温。油温模块基于发动机的质量和比热来确定第一油温。0014油温模块基于冷却剂温度、发动机机体温度和发动机油的温度中 的至少一个衰减到环境温度的指数衰减来确定第一油温。自发动机关闭时的第 --时间到发动机启动时的第二时间，该指数衰减发生。0015该系统进一步包括油冷却器模块，该油冷却器模块估算由油)t4卩 器中的油冷却剂自发动机油吸收的热量。热数据处理模块基于由油冷却剂自发 动机油吸收的热量来确定第二油温。0016该系统进一步包括转矩估算模块，该估算模块基于第二油温估算 发动机的发动机转矩。oon一种方法，包括当发动机启动时，基于发动机的冷却剂的冷却剂 温度，确定发动机油的第一油温。该方法进一步包括估算自发动机活塞到发动 机油的第一热传递和估算自发动机油到发动机的发动机机体的第二热传递。该 方法进一步包括基于第一油温、第一热传递和第二热传递确定发动机油的第二 油温。0018该方法进一步包括基于冷却剂温度产生传热系数，并基于该传热 系数确定第一油温。该方法进一步包括基于发动机的油盘周围的气流产生传热 系数，并基于该传热系数确定第一油温。该方法进一步包括基于发动机机体和 发动机的油盘的对流面积确定第一油温。该方法进一步包括基于发动机的质量 和比热确定第一油温。0019该方法进一步包括基于冷却剂温度、发动机机^t显度和发动机油 的温度中的至少一个衰减到环境温度的指数衰减确定第一油温。该方法进一步 包括确定自发动机关闭时的第一时间到发动机启动时的第二时间的该指数衰0020该方法进一步包括估算由油冷却器中的油冷却剂自发动机油吸收 的热量，并基于由油冷却剂自发动机油吸收的热量来确定第二油温。0021该方法进一步包括基于第二油温估算发动机的发动机转矩。附图说明0022M具体实施方式和附图，更能全面地理解本专利技术，其中0023图l描述了内燃机的示例性汽缸的横断面视亂0024图2为示例性内燃机的功能模块亂0025图3描述了示例性汽缸内的热源和传热面积；0026图4描述了根据本专利技术的用于发动^l的热能建模的示例性温it估A0027图5为运用根据本专利技术基于物理学的模型的示例性发动机控制模 块的功能模块0028图6为用于图5中发动机控制模块的油温确定模块的功能模块图；0029图7为用于图6中油温确定模块的参数计算模块的功能模块图；0030图8为用于图6中油温确定模块的热计算模块的功能模块亂0031图9为根据本专利技术的在车辆启动时估算初始油温的示例性方法的 流程0032图10为用于图6中油温确定模块的油)t4口器模块的功能模块0033图11为用于图10中油;ti卩器模块的示例性^4卩器效率模块的功能模块0034图12为用于图io中油;t4卩器模块的示例性散热器模块的功能模块0035图13为用于图10中油^4口器模块的示例性油流量模块的功能模块0036图14为用于图11中7令却器效率模块的示例性Q^模块的功能模块0037图15为用于图11中冷却器效率模块的示例性油因子模块的功能 模块0038图16为用于图11中^^卩器效率模块的示例性冷却剂因子模块的 功能模块0039图17为用于图12中散热器模块的示例性7賴口剂流量模块的功能 模块图；以及0040图18为用于图12中散热器模块的示例性散热器温度模块的功能模块图。具体实施方式0041下面的描述实质上仅仅是示例性的，决不是用来限制本专利技术、本 专利技术的应用或使用。为了清楚起见，在附图中使用的相同附图标记表示相似部件。如本文所使用的，措词A、 B和C中的至少一个应解释为4顿非排它 逻辑或的逻辑(A或B或C)。应当理解，方法内的步骤可以在不改变本专利技术 原理的情况下以不同的顺微行。0042如本文所使用的，术语模块指特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：　输入，在发动机启动时接收发动机油的第一油温；以及　热数据处理模块，估算自所述发动机的活塞到所述发动机油的第一热传递，估算自所述发动机油到所述发动机的发动机机体的第二热传递，并且基于所述第一油温和所述第一热传递和 所述第二热传递确定所述发动机油的第二油温。

【技术特征摘要】
US 2007-11-5 60/985527;US 2008-10-28 12/2597181、一种系统，包括输入，在发动机启动时接收发动机油的第一油温；以及热数据处理模块，估算自所述发动机的活塞到所述发动机油的第一热传递，估算自所述发动机油到所述发动机的发动机机体的第二热传递，并且基于所述第一油温和所述第一热传递和所述第二热传递确定所述发动机油的第二油温。2、 如权禾腰求l所述的系统，其中，所述热数据处理模块基于所述发动机的几何形状估算所述第一热传递和第二热传递。3、 如权禾腰求l所述的系统，其中，所述热数据处理模块利用基于所述发 动机的导热率和传热面积所产生的热导值来估算所述第一热传递和第二热传递。4、 如权利要求l所述的系统，其中，所述热数据处理模块基于所述发动机 油的粘度和所述发动机油在所述油盘的上部分和下部分的温度之差中的至少一 个，来估算所述发动机的油盘内的发动机油的循环速率；以及基于所述速率估 算所述第一热传递和第二热传递。5、 如权利要求1所述的系统，其中，所述热数据处理模i央基于所述燃烧气 体和所述活塞的传热系数估算自燃烧气体到所述活塞的传热速率；以及基于所 述传热速率估算所述第--热传递和第二热传递。6、 如权利要求l所述的系统，其中，所述热数据处理模块基于所述发动机 的发动机车键、内径和冲程估算因所述活塞的环和衬套之间的摩擦而产生的热;基于所述发动机油、所述活塞和所述衬套的传热系数估算传递到所述发动 机油的热；以及基于所述传递的热估算所述第一热传递和第二热传递。7、 如权禾腰求l所述的系统，其中，所述热國处理模块基于所述发动机 的发动机速度和阀门数目，估算由于在泵送所述发动机油的油泵处、在主轴承 和所述发动机的曲轴的凸轮处的摩擦所产生的热；以及基于所述产生的热来估 算所述第一热传递和第二热传递。。8、 如权利要求1所述的系统，其中，所述热数据处理模±央基于发动机$ 、 进气气'鹏率、车速、所述发动机的冷却齐啲7賴卩剂温度以及空，燃料比，估算所述第一热传递和第二热传递。9、 如权利要求l所述的系统，其中，所述热|^处理模±央基于所述发动机 油的粘度、所述发动机油的传热系数和所述发动机机体的传热系数中的至少一 个，估算自所述发动机油传递到所述发动机机体的热；以及基于所述传递的热 估算所述第一热传递和第二热传递。10、 如权利要求1所述的系统，其中，所述热 处理模±央基于所述发动机油的粘度、所述发动机油的传热系数和所述空气的传热系数中的至少--个，估算自所述发动机油传递到所述发动机的油盘周围的空气的热；以及 基于所述传递的热估算所述第---热传递和第二热传递。11、 一种方法，包括当发动机启动时，接收发动机油的第一油温；估算自所述发动机的活塞到所述发动机油的第一热传递；估算自所述发动机油到所述发动机的发动机机体的第二热传递；以及基于所述第一油温和所述第一热传递和第二热传递确定所述发动机油的第12、如权禾腰求ll所述的方法，还包括基于所述发动机的几何形状估算所 述第一热传递和第二热传递。13、 如权利要求ll所述的方法，还包括 基于所述发动机的导热率和传热面积产生热导值；以及 利用所述热导值估算所述第一热传递和第二热传递。14、 如权利要求ll所述的方法，还包括基于所述发动机油的粘度和所述发动机油在所述油盘的上部分和下部分的 、M之差中的至少一个，确定所述发动机的油盘内的所述发动机油的循环速率; 以及基于所M率估算所述第一热传递和第二热传递。15、 如权禾腰求ll所述的方法，还包括基于所述燃烧气体和所述活塞的传热系数估算自燃烧气体到所述活塞的传 热速率；以及ffiil估算所述传热速率来估算所述第一热传递和第二热传递。16、 如权利要求ll所述的方法，进一步包括基于所述发动机的发动机转速、内径和冲程估算因所述活塞的环和衬套之 间的摩擦而产生的热；基于所述发动机油、所述活塞和所述衬套的传热系数估算自所述摩擦传递 到所述发动机油的热传递；以及通过估算所述产生的热和所述传递的热中的至少一个估算所述第一热传递 和第二热传递。17、 如权利要求ll所述的方法，进一步包括.-基于所述发动机的发动机转谨、内径和冲程，...

【专利技术属性】
技术研发人员：CW勒纳，B马尼安，GD曼德鲁西亚克，DA斯米琴斯基，C拉什，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]