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CN103711566A - 发动机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在发动机的冷却水温度控制方面能提高响应速度、提高控制精度的发动机系统。本发明的发动机系统包括水温控制装置，该水温控制装置包括：用于计算流入发动机的冷却水的目标水温的发动机目标水温计算部；用于检测流入发动机的冷却水的实际水温的发动机实际水温检测部；用于计算当前发动机产生的热量即放热量的发动机放热量计算部；用于计算当前发动机散失的热量即冷却量的发动机冷却量计算部；以及控制部，该控制部根据所述实际水温与所述目标水温之差，并根据所述放热量和所述冷却量之差，来对所述电子节温器的开口比例和所述风扇的转速进行统一控制，以使所述实际水温与所述目标水温之差成为0。

Description

发动机系统
技术领域
本发明涉及发动机系统。
背景技术
发动机系统通常包括冷却水回路，在冷却水回路中设置用于将冷却水输送至发动机的水泵、用于对从发动机排出的冷却水进行冷却的散热器、用于对散热器进行送风的风扇、通过调节开口比例来对输送至发动机的冷却水的温度进行调节的电子节温器。
在传统的发动机系统中，为将规定温度的冷却水输送至发动机，通常仅利用电子节温器来进行水温闭环反馈控制，即根据冷却水实际温度与冷却水目标温度之差来确定电子节温器的开口比例，在冷却水实际温度高于冷却水目标温度时，增大电子节温器的开口比例以使更多的冷却水在流过散热器后流入发动机，而在冷却水实际温度低于冷却水目标温度时，减小电子节温器的开口比例以使更多的冷却水在不流过散热器的情况下直接流入发动机。
不过，由于闭环反馈控制存在滞后性的问题，因此存在响应速度慢、控制精度不高的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种在发动机的冷却水温度控制方面能提高响应速度、提高控制精度的发动机系统。
为了实现上述目的，本发明第1方面的发动机系统包括用于将冷却水输送至发动机的水泵、用于对冷却水进行冷却的散热器、用于对散热器进行送风的风扇、通过调节开口比例来对输送至发动机的冷却水的温度进行调节的电子节温器。本发明第1方面的发动机系统还包括用于对输送至发动机的冷却水的温度进行控制的水温控制装置，该水温控制装置包括：发动机目标水温计算部，该发动机目标水温计算部用于计算流入发动机的冷却水的目标水温；发动机实际水温检测部，该发动机实际水温检测部用于检测流入发动机的冷却水的实际水温；发动机放热量计算部，该发动机放热量计算部用于计算当前发动机产生的热量即放热量；发动机冷却量计算部，该发动机冷却量计算部用于计算当前发动机散失的热量即冷却量；以及控制部，该控制部根据所述实际水温与所述目标水温之差，并根据所述放热量和所述冷却量之差，来对所述电子节温器的开口比例和所述风扇的转速进行统一控制，以使所述实际水温与所述目标水温之差成为0。
本发明第2方面的发动机系统是在本发明第1方面的发动机系统的基础上，所述发动机目标水温计算部根据发动机转速和发动机负荷来计算所述目标水温。
本发明第3方面的发动机系统是在本发明第1方面的发动机系统的基础上，所述发动机放热量计算部根据发动机转速、发动机负荷、发动机点火时刻和断油气缸数中的多个量，来计算所述放热量。
本发明第4方面的发动机系统是在本发明第1方面的发动机系统的基础上，所述发动机冷却量计算部根据车速、所述风扇的转速、所述水泵的转速、所述电子节温器的开度和外部环境温度中的多个量，来计算所述冷却量。
根据本发明的发动机系统，由于控制部根据实际水温与目标水温之差，并根据所述放热量和所述冷却量之差，来对电子节温器的开口比例和风扇的转速进行统一控制，以使实际水温与目标水温之差成为0，因此能在发动机的冷却水温度控制方面提高响应速度，并能提高控制精度。
附图说明
图1是表示本发明的发动机系统的结构的示意图。
图2是表示本发明的发动机系统的水温控制装置的结构的示意图。
图3是表示本发明的发动机系统的水温控制装置的动作流程的一例的流程图。
图4是表示本发明的发动机系统的水温控制装置的动作流程的一例的流程图。
图5是表示本发明的发动机系统的水温控制装置所执行的动作①～③的流程图，其中，图5（a）表示动作①，图5（b）表示动作②，图5（c）表示动作③。
图6是表示本发明的发动机系统的水温控制装置的动作流程的一例的流程图。
图7是表示本发明的发动机系统的水温控制装置所执行的动作④～⑥的流程图，其中，图7（a）表示动作④，图7（b）表示动作⑤，图7（c）表示动作⑥。
图8是表示本发明的发动机系统的水温控制装置的动作流程的一例的流程图。
图9是表示本发明的发动机系统的水温控制装置所执行的动作⑦～⑨的流程图，其中，图9（a）表示动作⑦，图9（b）表示动作⑧，图9（c）表示动作⑨。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行说明。
首先，根据图1、图2对本实施方式的发动机系统1及其水温控制装置2的基本结构进行说明。
如图1所示，本实施方式的发动机系统1包括冷却水回路100，该冷却水回路100将发动机E、水泵WP、利用风扇F的送风的散热器R和电子节温器ET连接成环状，其中，所述水泵WP用于将冷却水输送至发动机E，所述散热器R使从发动机E排出的冷却水与空气进行热交换来对冷却水进行冷却，所述电子节温器ET可通过调节开口比例以使更多的冷却水在流过散热器后流入发动机或使更多的冷却水在不流过散热器的情况下直接流入发动机（开口比例为0时，流入电子节温器ET的冷却水全部在不流过散热器的情况下直接流入发动机，随着开口比例的增大，流入电子节温器ET的冷却水越来越多地在流过散热器后流入发动机），从而对流入至发动机E的冷却水的温度进行调节。
如图2所示，本发明的发动机系统的水温控制装置2包括发动机目标水温计算部201、发动机实际水温检测部202、发动机放热量计算部203、发动机冷却量计算部204和控制部205，其中，所述发动机目标水温计算部201用于计算流入发动机的冷却水的目标水温，所述发动机实际水温检测部202用于检测流入发动机的冷却水的实际水温，所述发动机放热量计算部203用于计算发动机产生的热量即放热量，所述发动机冷却量计算部204用于计算发动机散失的热量即冷却量，所述控制部205根据所述实际水温与所述目标水温之差，并根据所述放热量与所述冷却量之差，来对所述电子节温器ET的开口比例和所述风扇的转速进行统一控制，以使所述实际水温与所述目标水温之差成为0。
在此，所述发动机目标水温计算部201例如根据发动机转速和发动机负荷来计算发动机的冷却水的目标水温，所述发动机放热量计算部203例如根据发动机转速、发动机负荷、发动机点火时刻和断油气缸数来计算发动机的放热量，所述发动机冷却量计算部204例如根据车速、所述风扇的转速、所述水泵的转速、所述电子节温器的开度和外部环境温度来计算发动机的冷却量。
接着，根据图3～9对本实施方式的发动机系统的水温控制装置1的控制的一例进行说明。
首先，如图3所示，发动机目标水温计算部201根据发动机转速和发动机负荷来计算发动机的冷却水的目标水温TWN目标（步骤S1），接着，利用发动机放热量计算部203来计算当前发动机产生的热量即放热量Q放热（步骤S2），并利用发动机冷却量计算部204来计算当前发动机散失的热量即冷却量Q冷却（步骤S3）。
接着，控制部205判断所述目标水温TWN目标是否大于利用发动机实际水温检测部202检测出的实际水温TWN实际（步骤S4）。在步骤S4的判断结果为“是”的情况下，处理朝将在下面说明的控制1前进。
另一方面，在步骤S4的判断结果为“否”的情况下，控制部判断所述目标水温TWN目标是否等于所述实际水温TWN实际（步骤S5）。在步骤S5的判断结果为“是”的情况下，处理朝将在下面说明的控制2前进。
另一方面，在步骤S5的判断结果为“否”的情况下，控制部判断为所述目标水温TWN目标小于所述实际水温TWN实际，使处理朝将在下面说明的控制3前进。
下面根据图4、图5对控制1进行说明。
[控制1]
在步骤S401中，控制部判断Q放热是否等于Q冷却，若步骤S401的判断结果为“是”，则处理朝步骤S403前进，执行动作①（参照图5（a））。在动作①中，在TWN实际与TWN目标之差即ΔTWN发生较大变化时（图5（a）中的t1时）立即启动风扇，然后，逐渐降低风扇转速NRFAN并使电子节温器的开口比例LeThermo从初始开口比例逐渐增大，然后，在ΔTWN小于例如±1℃时（图5（a）中的t2时），逐渐减小电子节温器的开口比例而使其恢复到初始开口比例。
另一方面，若步骤S401的判断结果为“否”，则控制部判断Q放热是否大于Q冷却（步骤S402）。若步骤S402的判断结果为“是”，则处理朝步骤S404前进，执行动作②（参照图5（b））。在动作②中，在TWN实际与TWN目标之差即ΔTWN发生较大变化时（图5（b）中的t1时）立即启动风扇，然后，逐渐降低风扇转速NRFAN并使电子节温器的开口比例LeThermo从初始开口比例逐渐增大。
另一方面，若步骤S402的判断结果为“否”，则处理朝步骤S405前进，执行动作③（参照图5（c））。在动作③中，在TWN实际与TWN目标之差即ΔTWN发生较大变化时（图5（c）中的t1时）立即启动风扇，并使风扇的转速NRFAN逐渐减小。此外，一开始先维持电子节温器的开口比例LeThermo不变，然后，在ΔTWN小于例如±1℃时（图5（c）中的t2时），逐渐减小电子节温器的开口比例。
下面根据图6、图7对控制2进行说明。
[控制2]
在步骤S501中，控制部判断Q放热是否等于Q冷却，若步骤S501的判断结果为“是”，则处理朝步骤S503前进，执行动作④（参照图7（a）），即不进行操作。
另一方面，若步骤S501的判断结果为“否”，则控制部判断Q放热是否大于Q冷却（步骤S502）。若步骤S502的判断结果为“是”，则处理朝步骤S504前进，执行动作⑤（参照图7（b））。在动作⑤中，立即启动风扇，然后，逐渐降低风扇转速NRFAN并使电子节温器的开口比例LeThermo从初始开口比例逐渐增大。
另一方面，若步骤S502的判断结果为“否”，则处理朝步骤S505前进，执行动作⑥（参照图7（c））。在动作⑥中，逐渐减小电子节温器的开口比例LeThermo。
下面根据图8、图9对控制3进行说明。
[控制3]
在步骤S601中，控制部判断Q放热是否等于Q冷却，若步骤S601的判断结果为“是”，则处理朝步骤S603前进，执行动作⑦（参照图9（a））。在动作⑦中，在TWN实际与TWN目标之差即ΔTWN发生较大变化时（图9（a）中的t1时），先逐渐减小电子节温器的开口比例LeThermo，然后，在TWN实际与TWN目标之差即ΔTWN小于例如±1℃时（图9（a）中的t2时），逐渐增大电子节温器的开口比例。
另一方面，若步骤S601的判断结果为“否”，则控制部判断Q放热是否大于Q冷却（步骤S602）。若步骤S602的判断结果为“是”，则处理朝步骤S604前进，执行动作⑧（参照图9（b））。在动作⑧中，在TWN实际与TWN目标之差即ΔTWN发生较大变化时（图9（b）中的t1时），先逐渐减小电子节温器的开口比例LeThermo，然后，在TWN实际与TWN目标之差即ΔTWN小于例如±1℃时（图9（b）中的t2时），逐渐增大电子节温器的开口比例。
另一方面，若步骤S602的判断结果为“否”，则处理朝步骤S605前进，执行动作⑨（参照图9（c））。在动作⑨中，在TWN实际与TWN目标之差即ΔTWN发生较大变化时（图9（c）中的t1时），先逐渐减小电子节温器的开口比例LeThermo，然后，在TWN实际与TWN目标之差即ΔTWN小于例如±1℃时（图9（c）中的t2时），逐渐增大电子节温器的开口比例。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明的具体实现并不受上述实施方式的限制。
在上述实施方式中，所述发动机放热量计算部203例如根据发动机转速、发动机负荷、发动机点火时刻和断油气缸数来计算发动机的放热量，但并不局限于此，所述发动机放热量计算部也可只根据发动机转速、发动机负荷、发动机点火时刻和断油气缸数中的某些个来计算发动机的放热量。
在上述实施方式中，所述发动机冷却量计算部204例如根据车速、所述风扇的转速、所述水泵的转速、所述电子节温器的开度和外部环境温度来计算发动机的冷却量，但并不局限于此，所述发动机冷却量计算部也可只根据车速、所述风扇的转速、所述水泵的转速、所述电子节温器的开度和外部环境温度中的某些个来计算发动机的冷却量。

Claims (4)

1.一种发动机系统，包括用于将冷却水输送至发动机的水泵、用于对冷却水进行冷却的散热器、用于对散热器进行送风的风扇、通过调节开口比例来对输送至发动机的冷却水的温度进行调节的电子节温器，其特征在于，还包括用于对输送至发动机的冷却水的温度进行控制的水温控制装置，
所述水温控制装置包括：
发动机目标水温计算部，该发动机目标水温计算部用于计算流入发动机的冷却水的目标水温；
发动机实际水温检测部，该发动机实际水温检测部用于检测流入发动机的冷却水的实际水温；
发动机放热量计算部，该发动机放热量计算部用于计算当前发动机产生的热量即放热量；
发动机冷却量计算部，该发动机冷却量计算部用于计算当前发动机散失的热量即冷却量；以及
控制部，该控制部根据所述实际水温与所述目标水温之差，并根据所述放热量和所述冷却量之差，来对所述电子节温器的开口比例和所述风扇的转速进行统一控制，以使所述实际水温与所述目标水温之差成为0。
2.如权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述发动机目标水温计算部根据发动机转速和发动机负荷来计算所述目标水温。
3.如权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述发动机放热量计算部根据发动机转速、发动机负荷、发动机点火时刻和断油气缸数中的多个量，来计算所述放热量。
4.如权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述发动机冷却量计算部根据车速、所述风扇的转速、所述水泵的转速、所述电子节温器的开度和外部环境温度中的多个量，来计算所述冷却量。
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