用于提前开启发动机冷却系统中的冷态节温器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于提前开启有利地机动车辆的热机冷却系统中的冷态节温器(thermostat froid)的方法。本发明还涉及一种有利地在机动车辆中实施这种开启方法的冷却系统。

背景技术

以示意性和简化的方式，热机冷却系统包括用于循环冷却流体的冷却主回路，所述冷却主回路设置有至少一个流体温度传感器，所述冷却主回路穿过热机并从中提取热量。

冷却系统还包括用于使流体冷却的热交换回路，所述热交换回路包括至少一个或多个散热器。

由控制单元(该控制单元是冷却系统的一部分)操控的节温器使热交换回路关闭和至少部分开启。控制单元具有控制部件，所述控制部件根据保存在存储部件中的至少一个第一预定设定温度按照调节命令操控节温器。可以有两个设定温度，即低设定温度和高设定温度。

在本发明的上下文中，对于冷态节温器，应理解成这样一种节温器，所述节温器呈现出在主回路中的冷却流体的温度与热交换回路中的冷却流体的温度之间的两个非常不同的温度。

节温器是这样一种机械系统，所述机械系统自冷却流体的某个温度起开启，并使所述流体流向热交换回路的散热器以被冷却。

受控节温器是这样一种热机械系统，所述热机械系统能够控制热交换回路或散热器回路的开启温度。因此可以调节冷却流体的温度。

在实践中，至少确定了两个设定值(其中，高调节设定值和低调节设定值)，以在一方面减少摩擦和减少燃油中燃料的稀释和另一方面发动机的热机械性能之间找到最佳折衷方案，所述减少摩擦和减少燃油中燃料的稀释对应于高调节设定值，所述发动机的热机械性能对应于低调节设定值。

节温器由蜡筒(cartouche de cire)构成。蜡能够通过膨胀开启冷却流体的通道截面。操控节温器包括加热蜡，以朝向更低的温度移动开启点。

冷却系统控制单元根据要达到的设定值和其它一些信息来计算预命令、比例命令和积分命令。这三个命令的总和确定了要施加到节温器上的命令，以遵循设定值，也称为调节命令。

对由控制单元操控节温器的操控参数进行优化，以确保在稳定状态下最佳地跟踪设定值。

当调节系统在相对长的停机时间(例如，大于45分钟)后操控节温器以首次开启节温器时，该节温器的两侧分别与主回路和热交换回路对应，这两侧具有非常不同的温度。

朝向热机(和因此主回路)的那侧与热流体接触，而朝向散热器和热交换回路的那侧与冷流体接触，这是因为流体尚未循环经过散热器和发动机以及流体尚未被供应来自主回路的热流体。

该温度差异将由此导致被定性成冷态节温器的节温器较迟缓地开启，因为调节系统被调节成达到稳定状态，在该状态下，散热器管部中的流体相对较热。

将观察到流体温度相对于设定值正超出，接着观察到反过来地流体温度相对于设定值负超出。正超出会导致冷却风扇激活，这在消耗方面是有害的。

专利文件CN107893697A描述了一种机动车辆发动机的循环流体式冷却系统的电子节温器的控制方法。该方法提出跟踪流体的设定温度。通过修正系数对流体的设定温度进行修正，所述修正系数是车辆速度和选定减速比的函数。

跟踪了在当前温度与由此修正的设定温度之间的温度差异，并根据该温度差异调节了节温器的开启。然而，该文件的公开内容未涉及到在穿过热机的系统的主回路的流体与用于使流体冷却的热交换回路的流体之间存在较大的温度差异的情况，该温度差异影响节温器的运行和效率。

因此，基于本发明的问题在于，在具有受控节温器的通过流体对热机进行冷却的冷却系统中，考虑到主回路的流体和热交换回路的尚不够热的流体之间的温度差异，修正根据现有技术的调节命令，所述受控节温器被操控用于基于穿过已经热的发动机的主回路开启流体仍然冷的热交换回路。

发明内容

为此，本发明涉及一种用于提前开启冷却系统中的冷态受控节温器的方法，所述冷却系统通过载热流体对热机进行冷却，所述受控节温器使热交换回路相对于所述系统的冷却主回路关闭和至少部分开启，所述节温器受到基于流体的当前温度和设定温度的开启调节命令的控制，其特征在于，当在流体的当前温度与设定温度之间的第一温度差小于第一预定温度差阈值时，以及当确认了至少一个发动机运行条件或至少一个外界气候条件时，建立节温器的开启修正命令，通过实验(par expérience)已确认所述至少一个发动机运行条件或至少一个外界气候条件会引起热交换回路和主回路的各自流体之间的温度差异高于所述各自流体之间的温度差的阈值。

本发明提出了实施节温器的开启修正命令，以使当前流体温度不超过设定温度，然后降至设定温度以下，超过设定温度会引起冷却系统的风扇激活，这在消耗方面是有害的。

当节温器两侧的流体的温度差较大且流体温度接近设定温度时，会发生这种情况。因此，将预定的修正命令施加到节温器上。有利地，温度差经预定成使得，仅在由调节命令调节的调节系统本身控制开启节温器之前，节温器受到控制。

由于不能直接测量热交换回路和主回路的各自流体之间的温度差异是否高于所述各自流体之间的温度差的阈值，选择监视至少一个发动机运行条件或至少一个外界气候条件，通过实验已知所述至少一个发动机的运行条件或至少一个外界气候条件会引起热交换回路和主回路的各自流体之间的温度差异高于所述各自流体之间的温度差的阈值。

有利地，所述热机是机动车辆的发动机，所述至少一个热机运行条件是机动车辆的行驶条件。

有利地，所述至少一个行驶条件单独地或组合地从以下行驶条件中选择：在停机至少45分钟后紧接着进行的冷态发动机启动之后首次开启节温器，在节温器关闭达30分钟以上的时长的情况下按照80km/h以上的速度行驶；或者所述至少一个气候条件单独地或组合地从以下气候条件中选择：外界温度低于5℃，阴雨或刮风天气。

当有时间进行冷却的发动机启动时，主回路中的流体温度将迅速升高，而热交换回路中的流体温度保持冷态，尤其是当外界温度较低时，当热交换回路通风良好时，又或当至少不回收热量时。

有利地，在给定时刻上，在对所述开启调节命令和开启修正命令进行比较之后，建立节温器的最终开启命令，所述最终开启命令带有节温器的最终开启百分比，受控节温器的最终开启命令是两个命令中唯一激活节温器开启的那个命令，或者当两个命令均激活调温器开启时，所述最终开启命令是按照最大开启百分比激活节温器开启的那个命令，所述最大开启百分比成为节温器的最终开启百分比。

如果调节命令相较于修正命令建议了更高的开启百分比，则保留调节设定。相反，如果调节命令相较于修正命令建议了更低的开启百分比，调节设定由此不起作用或不太起作用，可由具有特定开启百分比的修正命令取代所述调节设定。然而，最常见的情况是，修正命令完全提早了调节命令，所述调节命令由此未被单独地被采用来触发受控节温器的开启。

有利地，已知随着流体温度升高，修正后的最终开启百分比逐渐降低，根据流体温度将所述最终开启百分比向下修正。

经限制的开启百分比用于保护流体热交换回路的开启部件(通常地，受控节温器)。可存在保护受控节温器的保护功能，为此根据流体温度限制节温器的操控。该功能并非旨在避免突然开启(节温器的响应时间为10到20秒)，而是要确保节温器的耐用性。为了避免突然开启节温器，进行对于调节器的调整，尤其是进行对于节温器的设计，以使得节温器逐渐开启。

有利地，至少一个停用条件建立用于停止激活开启修正命令。

有利地，在给定时刻上确定流体的温度梯度，梯度阈值是经对应于节温器的开启地预定的，修正命令的最大化时长是经预定的，第二温度差阈值经预定成小于第一温度差阈值，第三温度差阈值经预定成大于第一温度差阈值，所述至少一个停用条件从经单独地或组合地采用的以下条件中选择：温度梯度等于或小于梯度阈值，修正命令的施加时长大于最大化时长，在流体的当前温度与流体的设定温度之间的温度差小于第二阈值或大于第三阈值。

当流体温度差小于或等于第一阈值(例如-10℃)时，如果流体温度设定值升高，则会发生这种情况。

当流体温度差大于或等于第二阈值(例如5℃)时，如果流体温度设定值降低，或者如果流体的温度梯度较大(例如大于0.5℃/S)，则会发生这种情况。

有利地，通过对预命令、积分命令和比例命令求和来建立调节命令。

本发明涉及一种机动车辆的热机的冷却系统，所述冷却系统包括：用于循环冷却流体的冷却主回路，所述冷却主回路设置有至少一个流体温度传感器；以及用于使流体冷却的热交换回路；受控节温器，所述受控节温器使热交换回路关闭和至少部分开启；控制单元，所述控制单元具有控制部件，所述控制部件根据存储在存储部件中的至少一个预定设定温度按照调节命令操控节温器，所述系统实施这种方法，其特征在于，所述控制单元包括：用于接收流体温度的接收部件；用于计算在所述流体温度与设定温度之间的温度差的计算部件；用于存储第一预定温度差阈值的存储部件；评估部件，所述评估部件用于根据通过检测部件识别出的至少一个行驶条件或至少一个外界气候条件来评估热交换回路和主回路的各自流体之间的温度差异是否高于所述各自流体之间的温度差的阈值；以及用于建立节温器的开启修正命令的建立部件。

这种冷却系统(尤其是通过其控制单元)旨在相对于冷却流体温度的调节设定功能提前控制冷态节温器。基于以下条件执行提前开启：在流体的当前温度与设定温度之间的温度差可能由此下降(但情况并非一定如此)，以及对于冷态节温器的评估，所述冷态节温器在主回路侧和热交换回路侧具有两个不同的温度。

由于热交换回路中的冷却风扇并未不合时宜地激活，因此获得了质量和性能方面的收益，并且节省了消耗。通过限制流体温度变化，还提高了热交换回路的散热器的耐用性。

有利地，所述控制单元包括：确定部件，所述确定部件用于确定用于调节命令和修正命令的受控节温器开启百分比；以及选择部件，所述选择部件用于选择最高开启百分比作为受控节温器的最终开启命令的最终开启百分比。

附图说明

通过阅读以下的详细说明并参考作为非限制性给出的附图，本发明的其它特征、目的和优点将变得更加清楚，其中：

-图1是根据本发明的用于提前开启冷却系统中的冷态受控节温器的方法的流程图的实施例示图，所述冷却系统通过载热流体对热机进行冷却，

-图2示出了冷却系统中的节温器的调节设定温度随时间t而变的曲线、冷却流体的当前温度随时间t而变的曲线、根据本发明的修正命令随时间t而变的曲线以及根据现有技术的调节命令随时间t而变的曲线，这针对两种不同假设情景，其中批注了三种在流体的当前温度与设定温度之间的温度差。

应当牢记，附图仅作为示例给出，并不限制本发明。所述附图构成旨在促进对于本发明的理解的原理示意图。

在下文中，参考作为组合地采用的所有附图。当参考特定附图时，该附图需与其它附图结合采用以确认所指示的附图标记。

具体实施方式

参考所有附图并主要参考图1，本发明涉及一种用于提前开启冷却系统中的冷态受控节温器的方法，所述冷却系统通过载热流体对热机进行冷却。

受控节温器例如根据各种开启度或单个完全开启度来相对于所述系统的冷却主回路关闭和至少部分开启热交换回路。

冷态受控节温器意味着热交换回路的流体温度Tf较低且没有时间变热，该流体温度接近当前外界温度Tf，当主回路的流体温度Tf由于热机运行(尤其是由于机动车辆由热机推动)而开始变热时，所述热交换回路的流体温度甚至更低，这意味着节温器的两侧存在较大(有利地大于20℃)的温度差异，该温度差异标记为dT。

节温器受到基于流体的当前温度Tf和设定温度Tcons的开启调节命令Creg的控制。在图1中，流体温度调节模块1基于流体温度和调节设定温度Tcons发送预命令preC、比例命令Cprop和积分命令Cint。

在求和模块2中，对预命令preC、比例命令Cprop和积分命令Cint求和，以提供调节命令Creg。

根据本发明，建立节温器的开启修正命令Ccor，所述开启修正命令完全独立于调节命令Creg。根据第一条件，当在流体的当前温度Tf与设定温度Tcons之间的温度差小于第一预定温度差阈值时，实施建立所述开启修正命令，该第一阈值在图1中标记为S1。

另外，根据第二条件，当确认了至少一个发动机运行条件或至少一个外界气候条件时，实施建立所述开启修正命令，通过实验已确认所述至少一个发动机运行条件或至少一个外界气候条件会引起热交换回路和主回路的各自流体之间的温度差异dT高于所述各自流体之间的温度差的阈值。

为了建立第一温度差阈值S1，采用在设定温度Tcons与选定温度之间的温度差异，所述选定温度比调节设定温度Tcons低几度，例如比设定温度Tcons低1至10℃。

可以将选定温度选择成使得，仅在调节命令Creg是有效的且本身控制节温器之前，节温器受到控制。

在图1中，修正命令Ccor的激活模块3基于流体的当前温度Tf、调节设定温度Tcons、流体温度差(等于流体温度减去调节设定温度)以及节温器两侧之间的温度差dT(即在主回路中的流体温度与热交换回路中的流体温度之间的温度差)执行修正命令Ccor激活。

由于节温器两侧之间的温度差dT不易测量，考虑至少一个发动机运行条件或至少一个外界气候条件，已确认所述至少一个发动机运行条件或至少一个外界气候条件可以造成温度差大于节温器两侧预定温度差阈值。

然后，修正命令Ccor的激活模块3发出激活请求act。

如前所述，非限制性地，热机可以是机动车辆的发动机。在该情况下，至少一个热机运行条件可以是机动车辆的行驶条件。

非限制性地，一个或多个行驶条件可以单独地或组合地从以下行驶条件中选择：在停机至少45分钟后(这给发动机提供了时间来进行几乎完全冷却)紧接着进行的冷态发动机启动之后首次开启节温器，在节温器关闭达30分钟以上的时长(这可能导致热交换回路中的流体显著地冷却且主回路的流体相反地得到加热)的情况下按照80km/h以上的速度行驶。

非限制性地，一个或多个气候条件可以单独地或组合地从以下气候条件中选择：外界温度低于5℃，阴雨或刮风天气。

可以使一个或多个行驶条件与一个或多个气候条件相关联。例如，在外界温度低于5℃的情况下，当在停机达45分钟的时长之后启动时，热交换回路的流体很可能会变冷，而主回路的流体在行驶期间(同时节温器关闭)将变热。

仍然参考图1，由修正命令Ccor的激活模块3发出的激活请求act传送到修正命令Ccor的生成模块4。

另一方面，修正命令Ccor的生成模块4可以接收来自修正命令Ccor的停用模块5的停用请求desact。

至少一个停用条件可以建立用于停止激活开启修正命令Ccor。

停用模块5在必要时根据以下参数发出停用请求desact：流体温度；调节设定温度Tcons；修正命令Ccor的时长与修正命令Ccor的预定最大化时长比较；在给定时刻上确定的温度梯度GT，梯度阈值是经对应于节温器的开启地预定的；第二温度差与第二预定温度差阈值S2比较，所述第二预定温度差阈值小于第一温度差阈值S1，第三温度差与第三预定温度差阈值S3比较，所述第三预定温度差阈值大于第一温度差阈值S1。

一个或多个停用条件可以从经单独地或组合地采用的以下条件中选择：温度梯度GT等于或小于梯度阈值；修正命令Ccor的施加时长D大于修正命令Ccor的预定最大化时长；在流体的当前温度Tf与流体的设定温度Tcons之间的温度差小于第二阈值S2或大于第三阈值S3。

如果满足一个或多个停用条件，则不会发出或停止发出任何修正命令Ccor。

理想情况下，温度梯度GT的阈值可以等于-0.3℃/s，温度梯度GT等于或小于用于停用的梯度阈值。修正命令Ccor的施加时长D可以超过修正命令Ccor的预定最大化时长达20秒，以实施停用。

在流体的当前温度Tf与流体的设定温度Tcons的温度差小于第二阈值S2(例如-10℃)也可以是停用条件。例如，如果流体的设定温度升高，则可能发生这种情况。

在流体的当前温度Tf与流体的设定温度Tcons之间的温度差大于第三阈值S3(例如5℃)可以是另一停用条件。如果流体的设定温度降低，或者如果流体的温度梯度GT较大(例如大于0.5℃/s)，则会发生这种情况。

可以根据设定温度Tcons改变修正命令Ccor的激活阈值或停用阈值。

当由停用模块5发出的任何停用请求desact都没有到达修正命令Ccor的生成模块4时，生成模块4朝向比较模块6方向发送修正命令Ccor，所述比较模块6也从求和模块2接收调节命令Creg。

通过从流体的当前温度Tf减去设定温度Tcons来确定在流体的当前温度Tf与设定温度Tcons之间的温度差。

流体温度差的负值越大，流体温度就越低于设定温度Tcons，而流体温度差的正值越大，流体温度就越高于设定温度Tcons。

在给定时刻上，在在比较模块6中对开启调节命令Creg和开启修正命令Ccor进行比较之后，可以建立节温器的最终开启命令Cfin。节温器的最终开启命令Cfin可以集成节温器的最终开启百分比。

在比较模块6中，采用调节命令Creg和修正命令Ccor之间的两个命令Creg、Ccor中唯一激活节温器开启的那个命令作为受控节温器的最终开启命令Cfin。

当调节命令Creg和修正命令Ccor同时激活节温器时，受控节温器的最终开启命令Cfin是按照最大开启百分比激活节温器开启的那个命令。

然后，调节命令Creg和修正命令Ccor这两个命令之间的最大开启百分比是节温器的最终开启百分比。

图2示出了用于实施根据本发明实施例的调节方法的四种假设情景，这些假设情景在该图2中两两叠置地示出。第一假设情景位于图2的左上部，第二假设情景位于图2的右上部，而第三假设情景位于图2的左下部，第四假设情景位于图2的右下部。

对于每种假设情景，示出了随时间t而变的四个曲线，所述四个曲线分别涉及冷却系统流体的设定温度Tcons、流体的当前温度Tf、根据现有技术执行的调节命令Creg以及根据本发明的方法所实施的修正命令。

S1、S2和S3分别是上述第一阈值、第二阈值和第三阈值，第二温度差阈值S2小于第一温度差阈值S1，第三温度差阈值S3大于第一温度差阈值S1。

当流体的当前温度Tf以小于第一阈值S1的温度差接近于设定温度Tcons时，修正命令Ccor允许节温器开启，而调节命令Creg不允许节温器开启。

因此，流体的当前温度Tf将不会超过设定温度Tcons，并且不会例如在设定温度Tcons周围上下摇摆(像当通过调节命令Creg执行节温器开启时那样，像现有技术预见的那样)。

看图2的左上部所示的第一假设情景，在在没有调节命令Creg的情况下实施了修正命令Ccor之后，流体的当前温度Tf未达到设定温度Tcons，修正命令Ccor停止。在修正命令Ccor停止之后，流体的当前温度Tf开始上升，而其与设定温度Tcons的温度差不超过第一阈值S1。竖直向下的箭头指示温度下降。

看图2的右上部所示的第二假设情景，在在没有调节命令Creg的情况下实施了修正命令Ccor之后，流体的当前温度Tf未达到设定温度Tcons，并且由于实施了调节命令Creg来取代修正命令Ccor，修正命令Ccor停止。

降低设定温度Tcons会激活调节并激活调节命令Creg，同时保持节温器开启。由于在流体的当前温度Tf与流体的设定温度Tcons之间的温度差大于第三阈值S3(这由第三阈值S3的箭头示出，该箭头没有达到流体当前温度Tf曲线)，修正命令Ccor停止。

看图2左下部所示的第三假设情景，在在没有调节命令Creg的情况下实施了修正命令Ccor之后，流体的当前温度Tf未达到设定温度Tcons，并且由于实施了调节命令Creg来取代修正命令Ccor，修正命令Ccor停止。

在第三假设情景下，接下来在不实施调节命令Creg的情况下提高设定温度Tcons，这会引起修正命令Ccor停止。

实际上，在流体的当前温度Tf与流体的新设定温度Tcons之间的温度差小于第二阈值S2(这由限制第二阈值S2的下箭头示出，该箭头穿过流体当前温度Tf曲线)，修正命令Ccor停用。

看图2的右下部所示的第四假设情景，在在没有调节命令Creg的情况下实施了修正命令Ccor之后，但是在修正命令Ccor期间实施了调节命令Creg之后，流体的当前温度Tf超过了保持不变的设定温度Tcons。

由于在流体的当前温度Tf与流体的设定温度Tcons之间的温度差大于第三阈值S3(这由第三阈值S3的箭头示出，该箭头没有达到流体当前温度Tf曲线)，修正命令Ccor停止。然而调节命令Creg继续激活。

看图2的左下部所示的第四假设情景，在流体的当前温度Tf与流体的新设定点温度Tcons之间的温度差小于第二阈值S2(这由限制第二阈值S2的下箭头示出，该箭头穿过流体当前温度Tf曲线)，修正命令Ccor停用。

超过设定温度Tcons的流体当前温度Tf曲线朝向设定温度Tcons下降，而与该设定温度相切，下部不超过该温度，然后再次上升。

已知随着流体温度Tf升高，修正后的最终开启百分比逐渐降低，可以根据流体温度Tf将节温器的最终开启百分比向下修正，这是为了保护节温器。

本发明涉及一种机动车辆的热机的冷却系统，所述冷却系统包括用于循环冷却流体的冷却主回路以及用于使流体冷却的热交换回路，所述冷却主回路设置有至少一个流体温度Tf传感器。

在该冷却系统中，受控节温器使热交换回路关闭和至少部分开启。控制单元具有控制部件，所述控制部件根据保存在存储部件中的至少一个预定设定温度Tcons按照调节命令Creg操控节温器。

冷却系统实施了当受控节温器是冷态受控节温器时提前开启所述受控节温器的方法。为此，控制单元包括：用于接收流体温度Tf的接收部件、用于计算在流体温度Tf与设定温度Tcons之间的温度差的计算部件、用于存储第一预定温度差阈值S1的存储部件。

控制单元包括评估部件，所述评估部件用于根据通过检测部件识别出的至少一个行驶条件或至少一个外界气候条件来评估热交换回路和主回路的各自流体之间的温度差异dT是否高于所述各自流体之间的温度差的阈值。控制单元最后包括用于建立节温器的开启修正命令Ccor的建立部件以及可选地用于停用修正命令Ccor的停用部件。

控制单元可包括确定部件，所述确定部件用于确定用于调节命令Creg和修正命令Ccor的受控节温器开启百分比。在该情况下，控制单元包括选择部件，所述选择部件用于选择最大开启百分比并采用该最大开启百分比作为受控节温器的最终开启命令Cfin的最终开启百分比。

本发明并不限于所描述和示出的实施例，所述实施例仅作为示例给出。