專利名稱：車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制裝置和方法，更詳細地說，涉及在最適宜地控制冷卻水溫的同時可防止冷卻系統(tǒng)熱沖擊的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制裝置和方法。
背景技術(shù)：
一般，車輛用水冷式冷卻系統(tǒng)，發(fā)動機的冷卻水是經(jīng)由水泵壓出順次經(jīng)過發(fā)動機的汽缸體和汽缸頭，并吸收發(fā)動機的熱，再通過汽缸頭的出口排出，經(jīng)由加熱器或散熱器放出熱后，再經(jīng)過通過水泵流入發(fā)動機的汽缸體的循環(huán)過程進行冷卻作用。另外，在發(fā)動機的出口上具有對應冷卻水溫進行開閉動作切換冷卻水的循環(huán)路徑的恒溫器。
然而，所述這樣構(gòu)成的現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)，不論發(fā)動機的負荷條件如何都以一定的溫度作為基點切換冷卻水的循環(huán)路徑，利用恒溫器的機械特性決定的急劇開放，使冷卻水溫在一定的時間內(nèi)下降，但不能將冷卻水溫在最優(yōu)選的溫度下控制為一定，因此在發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中不但產(chǎn)生熱沖擊，而且車輛自身診斷用的OBD(車上診斷)的冷卻狀態(tài)的檢測也產(chǎn)生不穩(wěn)定性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種根據(jù)發(fā)動機的負荷條件可以最優(yōu)選地控制冷卻水溫，防止熱沖擊和冷卻狀態(tài)檢測的不穩(wěn)定性的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制裝置和方法。
為了達到所述目的本發(fā)明的一種車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制裝置，在由水泵泵出的冷卻水順次地通過發(fā)動機和散熱器并循環(huán)使發(fā)動機冷卻的車輛的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中，其特征在于，它包括調(diào)節(jié)通過所述散熱器循環(huán)的冷卻水量的電子閥裝置；
檢測通過發(fā)動機的冷卻水的溫度的溫度檢測部分；和根據(jù)所述溫度檢測部分檢測的冷卻水溫和目標設(shè)定溫度，控制所述電子閥裝置的閥的開閉量的控制部分。
為了達到所述目的，本發(fā)明的一種車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的控制方法該控制方法，可使由水泵泵出的冷卻水順次地通過發(fā)動機和散熱器，并循環(huán)使發(fā)動機冷卻，其特征在于，它包括利用發(fā)動機的節(jié)流閥位置和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)數(shù)判斷運轉(zhuǎn)負荷的步驟；根據(jù)所述運轉(zhuǎn)負荷決定設(shè)定溫度的設(shè)定溫度決定步驟；將所述決定的設(shè)定溫度和冷卻水溫比較的步驟；和根據(jù)所述溫度比較結(jié)果控制閥裝置的閥開閉量調(diào)節(jié)循環(huán)的冷卻水量的步驟。


圖1為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的概略圖；圖2為用于說明圖1所示的控制部分的動作過程的流程圖。
符號說明1水泵；2發(fā)動機；3加熱器芯子；4散熱器；5冷卻風扇裝置；6出口溫度計；10閥；11電動機；12電動機驅(qū)動部分；20控制部分。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例。
圖1為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的概略圖。參照該附圖可以看出，本發(fā)明的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)由第一循環(huán)路徑和第二個循環(huán)路徑構(gòu)成，第一循環(huán)路徑是發(fā)動機的冷卻水由水泵1泵出通過發(fā)動機2的汽缸體和汽缸頭吸收發(fā)動機的熱，然后在通過加熱器芯子3并使車輛溫暖后，再次流入水泵1；第二個循環(huán)路徑是發(fā)動機的冷卻水由水泵1泵出通過發(fā)動機2的汽缸體和汽缸頭吸收發(fā)動機的熱，然后經(jīng)過散熱器4放出熱以后，再通過水泵1流入發(fā)動機2的汽缸體，經(jīng)由如此的循環(huán)過程對發(fā)動機進行冷卻。
這時，第一循環(huán)路徑中經(jīng)常有冷卻水流動，但由于循環(huán)的冷卻水量非常小所以對于冷卻水溫的影響非常小。另一方面，利用電子閥10、11、12可調(diào)節(jié)通過第二個循環(huán)路徑流動的冷卻水量。
在散熱器4上具有冷卻風扇裝置5，當冷卻水溫越過一定溫度時工作通過送出空氣提高散熱器4的熱交換性能。另外，還具有出口溫度計6，可檢測發(fā)動機2的出口的冷卻水溫輸出溫度檢測信號。
與此同時，還具有控制電子閥裝置10、11、12的控制部分20，電子閥裝置包含閥10、電動機11和電動機驅(qū)動部分12。
閥10是根據(jù)所施加的動力，調(diào)節(jié)開閉量形式的閥，電動機11產(chǎn)生動力，提供給閥10。
例如，當不要用所述電動機檢測旋轉(zhuǎn)位置時，可以使用根據(jù)輸入信號，轉(zhuǎn)子移動至正確位置的步進電動機。
電動機驅(qū)動部分12，與從控制部分20所施加的信號相適應，將電源施加在電動機11上，驅(qū)動電動機。
控制部分20，根據(jù)從發(fā)動機2的節(jié)流閥位置傳感器(圖中沒有示出)和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)數(shù)傳感器(圖中沒有示出)輸入的節(jié)流閥位置檢測值和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)數(shù)檢測值，判斷發(fā)動機2的運轉(zhuǎn)負荷。另外，再根據(jù)從出口溫度計6輸入的溫度檢測信號，判斷發(fā)動機2的出口側(cè)的冷卻水溫。
控制部分20，根據(jù)所判斷的運轉(zhuǎn)負荷和發(fā)動機2的出口冷卻水溫決定冷卻水的循環(huán)路徑和閥的開閉量，對應于此，產(chǎn)生開閉閥10的控制信號并施加在電動機驅(qū)動部分12上。
例如，從控制部分20產(chǎn)生的控制信號也可以為脈沖寬度調(diào)制信號(Pulse Width Modulation；“PWM”)。
下面，參照附圖來說明所述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的工作過程。
首先，控制部分20計算從發(fā)動機2的節(jié)流閥位置傳感器(圖中沒有示出)和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)數(shù)傳感器(圖中沒有示出)輸入的節(jié)流閥位置檢測值和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)數(shù)檢測值求出發(fā)動機2的運轉(zhuǎn)負荷值S10；判斷當前發(fā)動機2的運轉(zhuǎn)負荷是否為預先設(shè)定的全負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)或是預先設(shè)定的中負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)S20。
如果在步驟S20中的判斷結(jié)果為全負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，則控制部分20決定目標溫度為第一設(shè)定溫度T1(例如，大約90℃)，根據(jù)從出口溫度計6輸入的信號檢測出當前發(fā)動機2的出口側(cè)的冷卻水溫，將當前冷卻水溫與第一設(shè)定溫度T1比較S30。
如果在所述步驟S20中的比較結(jié)果為當前冷卻水溫在第一設(shè)定溫度T1以下，則為由于冷卻水溫較低不需要冷卻水循環(huán)的狀態(tài)，控制部分20維持閥10的關(guān)閉狀態(tài)同時維持冷卻風扇裝置5在斷開狀態(tài)S40。
如果所述步驟S30中的比較結(jié)果是當前冷卻水溫比第一設(shè)定溫度T1高，則控制部分20產(chǎn)生一個使閥10打開預先設(shè)定的閥開閉量A的控制信號施加到電動機驅(qū)動部分12上，同時以低速驅(qū)動冷卻風扇裝置5S50，進行至下述的閥開閉量的PI控制步驟S80。
根據(jù)從控制部分20發(fā)出的控制信號電動機驅(qū)動部分12使電動機11工作，這樣閥10打開一個開閉量A，閥10的打開發(fā)動機的冷卻水從水泵1中壓出并順次地經(jīng)過發(fā)動機2的汽缸體和汽缸頭吸收發(fā)動機的熱，再通過汽缸頭的出口排出經(jīng)過散熱器4放出熱后，再次通過水泵1流入發(fā)動機2的汽缸體，經(jīng)過這個循環(huán)過程冷卻系統(tǒng)可起冷卻作用。
作為參考，閥開閉量A設(shè)定為循環(huán)的冷卻水量比后述閥的開閉量B小的值。
另一方面，如果步驟S20中的判斷結(jié)果是發(fā)動機的運轉(zhuǎn)負荷狀態(tài)不是全負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，而是中負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，則控制部分20決定目標溫度為第二個設(shè)定溫度T2(例如，大約110℃)，根據(jù)從出口溫度計6輸入的信號檢測出當前發(fā)動機2的出口側(cè)的冷卻水溫，將當前的冷卻水溫與第二個設(shè)定溫度T2比較。
如果在步驟S60中的比較結(jié)果是當前發(fā)動機2的出口溫度在第二設(shè)定溫度T2以下，為冷卻水溫較低不需要冷卻水循環(huán)的狀態(tài)，則控制部分20維持閥10的關(guān)閉狀態(tài)同時進行至維持冷卻風扇裝置5的斷開狀態(tài)的步驟S40。
如果在步驟S60中的比較結(jié)果是當前的發(fā)動機2的出口溫度比第二個設(shè)定T2高，則控制部分20產(chǎn)生閥10打開一個預先設(shè)定的閥開閉量B的控制信號施加在電動機驅(qū)動部分12上，同時以低速度驅(qū)動冷卻風扇裝置5(S70)，進行至下述的閥開閉量的PI控制步驟S80。
根據(jù)從控制部分20發(fā)出的控制信號電動機驅(qū)動部分12使電動機11工作，這樣閥10打開一個開閉量B，閥10的打開，發(fā)動機的冷卻水被水泵1壓出順次經(jīng)過發(fā)動機2的汽缸體和汽缸頭吸收發(fā)動機的熱，再通過汽缸頭的出口排出，經(jīng)過散熱器4放出熱后，再次通過水泵1，流入發(fā)動機2的汽缸體中。冷卻系統(tǒng)經(jīng)過這樣的循環(huán)過程，可起冷卻作用。
作為參考，閥開閉量B設(shè)定為循環(huán)的冷卻水量比上面說明的閥開閉量A大的值。
其次，控制部分20將當前的發(fā)動機2的溫度和已決定的設(shè)定溫度(T1或T2)作為輸入?yún)?shù)通過比例積分控制(PI控制)，細密地增減閥10的開閉量，可以使冷卻水溫與作為目標的設(shè)定溫度(T1或T2)最優(yōu)選地保持一致S80。
與此同時，控制部分20將當前的冷卻水溫與已決定的設(shè)定溫度(T1或T2)上加上已設(shè)定的溫度加權(quán)值(例如，30℃左右)的值進行比較S90。
如果，在步驟S90中的比較結(jié)果是，當前的冷卻水溫比在已決定的設(shè)定溫度(T1或T2)上加上溫度加權(quán)值的值大，則由于當前的冷卻水溫相當高需要更強的冷卻性能，控制部分20通過高速轉(zhuǎn)動冷卻風扇裝置5來增大散熱器4的熱交換性能S100。
如果步驟S90中的比較結(jié)果是，當前的冷卻水溫比在已決定的設(shè)定溫度(T1或T2)上加上溫度加權(quán)值的值小，則控制部分20將當前的冷卻水溫再次與第一溫度T1比較S110。
如果，在步驟S110中的比較結(jié)果是當前的冷卻水溫在第一設(shè)定溫度T1以上，則控制部分20回至閥開閉量PI控制步驟S80的反面，如果當前的冷卻水溫比第一設(shè)定溫度T1小返回至判斷運轉(zhuǎn)負荷的步驟S10。
如上所述，本發(fā)明是以特定的實施例作為例子說明的但本發(fā)明不僅限于該實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地對本發(fā)明進行多種變形和修改，這些變形或修改都只利用本發(fā)明的特征，因此希望包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
如上所述，本發(fā)明可對應發(fā)動機的運轉(zhuǎn)負荷條件和溫度細密地調(diào)節(jié)冷卻水量，由此可與發(fā)動機的負荷條件相對應最優(yōu)選地控制冷卻水溫，可達到防止熱沖擊和冷卻狀態(tài)檢測的不穩(wěn)定性的效果。
權(quán)利要求
1.一種車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制裝置，該冷卻系統(tǒng)可使由水泵泵出的冷卻水順次地通過發(fā)動機和散熱器并循環(huán)使發(fā)動機冷卻，其特征在于，它包括調(diào)節(jié)通過所述散熱器循環(huán)的冷卻水量的電子閥裝置；檢測通過發(fā)動機的冷卻水的溫度的溫度檢測部分；和根據(jù)從所述溫度檢測部分檢測的冷卻水溫和目標設(shè)定溫度控制所述電子閥裝置的閥的開閉量的控制部分。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述電子閥裝置包括調(diào)節(jié)開閉量以便調(diào)節(jié)通過所述散熱器循環(huán)的冷卻水量的閥；將動力傳遞至所述閥使閥動作的電動機；和根據(jù)從所述控制部分發(fā)出的控制信號將電源施加在所述電動機上的電動機驅(qū)動部分。
3.如權(quán)利要求1所述的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，它還包括檢測發(fā)動機的節(jié)流閥位置的節(jié)流閥位置傳感器；和檢測發(fā)動機旋轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)數(shù)傳感器，所述控制部分，還進行利用通過所述節(jié)流閥位置傳感器檢測的節(jié)流閥位置和通過所述發(fā)動機旋轉(zhuǎn)數(shù)傳感器檢測的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)數(shù)，判斷發(fā)動機的負荷狀態(tài)，再根據(jù)判斷的發(fā)動機負荷狀態(tài)決定目標設(shè)定溫度的控制動作。
4.如權(quán)利要求1所述的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，它還具有用于冷卻所述散熱器的冷卻風扇裝置，所述控制部分根據(jù)所述冷卻水溫驅(qū)動所述冷卻風扇裝置，同時進行調(diào)節(jié)速度的控制。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一項所述的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述控制部分通過以發(fā)動機的溫度和目標設(shè)定溫度作為輸入?yún)?shù)的比例積分控制，控制和決定閥的開閉量。
6.一種車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的控制方法，可使由水泵泵出的冷卻水順次地通過發(fā)動機和散熱器并循環(huán)使發(fā)動機冷卻，其特征在于，包括利用發(fā)動機的節(jié)流閥位置和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)數(shù)判斷運轉(zhuǎn)負荷的步驟；根據(jù)所述運轉(zhuǎn)負荷決定設(shè)定溫度的設(shè)定溫度決定步驟；比較所述決定的設(shè)定溫度和冷卻水溫的步驟；和根據(jù)所述溫度比較結(jié)果控制閥裝置的閥開閉量來調(diào)節(jié)循環(huán)的冷卻水量的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述閥裝置的閥開閉量，通過以發(fā)動機溫度和所述決定的設(shè)定溫度作為輸入?yún)?shù)的比例積分控制來實現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求6所述的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的控制方法，還包含驅(qū)動冷卻散熱器的冷卻風扇，并調(diào)節(jié)其速度的冷卻風扇速度調(diào)節(jié)步驟；在所述冷卻風扇速度調(diào)節(jié)步驟中，根據(jù)將所述設(shè)定溫度決定步驟所決定的設(shè)定溫度與預先設(shè)定的加權(quán)值相加后的值與發(fā)動機的當前溫度比較的值，來調(diào)節(jié)所述冷卻風扇的速度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對應發(fā)動機的負荷條件可最優(yōu)選地控制冷卻水溫，并防止熱沖擊和冷卻狀態(tài)檢測的不穩(wěn)定性的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制裝置和方法，為了達到所述目的，本發(fā)明的一種車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制裝置，該冷卻系統(tǒng)可使由水泵泵出的冷卻水順次地通過發(fā)動機和散熱器并循環(huán)使發(fā)動機冷卻，其特征在于，它包括調(diào)節(jié)通過所述散熱器循環(huán)的冷卻水量的電子閥裝置；檢測通過發(fā)動機的冷卻水的溫度的溫度檢測部分；和根據(jù)從所述溫度檢測部分檢測的冷卻水溫和目標設(shè)定溫度控制所述電子閥裝置的閥的開閉量的控制部分。
文檔編號F01P7/02GK1598262SQ20031012307
公開日2005年3月23日 申請日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月20日
發(fā)明者李世鏞 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社