基于流速控制模式控制变量水泵的方法和系统与流程

本公开内容总体上涉及用于控制变量水泵(variable water pump)的方法和系统，并且更具体地，涉及基于流速控制模式控制变量水泵的方法和系统，其可以有效地管理发动机的热量并且提高燃料效率。

背景技术：

集成流速控制阀(integrated flow rate control valve)和变量水泵已经发展多年并且将在下文中进行描述。

如果当通过使用恒温器(thermostat)控制冷却剂(coolant)时，冷却剂温度等于或大于预设温度，则冷却剂流经散热器，并且打开活动风门片(air flap)。如果冷却剂温度低于预设温度，则风门片关闭以阻断冷却剂流动至散热器。

这种控制冷却剂温度的传统方法是在没有考虑冷却剂的流速控制模式的情况下确定的。因此，已经开发出了用于控制车辆发动机部件的多种技术，以基于冷启动(cold start)条件下的发动机的快速预热(warm-up)来提高燃料效率，然而，仍然存在许多提升空间。

近年来，已经开发出了由多个电机和多个阀门组成的集成流速控制阀，并且已经取代了上述用于冷却剂的流动(flow，流量)控制的恒温器。

集成流速控制阀包括多个电机和多个阀门，使得基于发动机的运行状态将冷却剂的流速控制模式主要分成停止模式(stop mode)、预热模式、 温度控制模式以及冷却模式，并且可以针对相应的模式单独地控制冷却剂的流动。

下面将描述应用了上述集成流速控制阀的集成流量控制系统(integrated flow control system)。

首先，在与发动机的初始启动(initial start-up)相对应的停止模式中，由于冷却剂温度低而没必要对冷却剂进行冷却，并且因此，阻断冷却剂流动至散热器中，使得冷却剂的温度迅速达到正常温度。

接下来，在预热模式中，仅将冷却剂供应至油加温器(warmer)或加热器，直到发动机达到正常运行状态，并且由发动机所产生的大部分热量被用于对车辆进行预热。在此情况下，当发动机预热至正常温度并且冷却剂的温度变得等于或大于预设温度时，集成流速控制阀使冷却剂再循环通过散热器，从而降低冷却剂的温度。

进一步地，在温度控制模式中，在流经散热器的冷却剂的流速逐步(in stages)增加时控制发动机的冷却剂温度。在冷却剂的温度等于或大于参考值的冷却模式中，最大限度地增加向散热器输送冷却剂的流速，从而更快速地降低冷却剂的温度。

通常，车辆包括冷却剂管道，通过水泵使冷却剂循环通过该冷却剂管道，并且该冷却剂管道形成在发动机的气缸体和汽缸盖中以防止发动机过热并且保持发动机恒温。

当发动机启动时水泵一直在运转，并且无论是发动机的预热条件还是冷却条件，冷却剂持久地循环。因此，可以在发动机已经预热的状态下提供燃料效率和废气的稳定性。然而，当在发动机完全冷却的状态下启动发动机时，延迟了取决于冷却剂循环的发动机的预热时间，因此，增加了冷却驱动部中的摩擦阻力并且导致发动机磨损。

进一步地，由于发动机的冷却而使发动机的燃烧效率劣化，并且因此增加了燃料消耗。此外，由于废气的温度升高被延迟，还使催化活化时间(catalytic activation time)延迟，并且因此大量有害物质随着废气排出，因此使废气的排放不稳定。

进一步地，由于燃料泵的持久运行而使水泵成为了曲轴(crankshaft)上的负荷，因此使发动机的输出效率劣化并且降低了燃料效率。

已经利用变量水泵来解决以上所述问题，在该变量水泵中，将离合器应用于该水泵。通过基于发动机的转速(RPM)、冷却剂温度以及用于加热的加热器是否运行来控制离合器选择性地操作水泵。

如图1中所示，当冷却剂温度小于95℃并且气缸体温度小于125℃时，变量水泵停止运行。进一步地，当冷却剂温度大于100℃或者气缸体的温度大于140℃时，运行变量水泵。

即，当将传统的机械式恒温器应用于内燃机时，使用固定的机械值来控制发动机中冷却剂的流动。因此，还根据冷却剂的固定温度或气缸体的固定温度简单地控制与发动机结合使用的变量水泵。

根据传统技术，在没有充分考虑实际发动机冷却剂的流动控制的情况下应用固定的冷却剂温度值。因此，除了没有考虑基本的发动机冷却剂控制(诸如减少发动机预热时间和提高发动机冷却性能)之外，使用发动机冷却剂的车辆的性能控制(诸如维护车辆的加热性能和节气门体的防冻性能)是受限的。

本公开内容旨在提供基于流速控制模式控制变量水泵的方法和系统，其可以根据集成流速控制模式通过对基于车辆的驾驶条件的冷却剂的最佳泵送(pumping)控制来提高燃料效率，在集成流速控制模式中，通过基于发动机的状态控制上述变量水泵来确定冷却剂的流速控制模式。

前述内容仅旨在帮助更好理解本公开内容的背景技术，并不旨在意指本公开内容落入本领域的普通技术人员所已知的现有技术的范围内。

技术实现要素：

本公开内容考虑了出现在现有技术中的以上问题。本发明构思的一个方面提供了基于流速控制模式控制变量水泵的方法和系统，其可以通过解决现有技术中的问题(诸如当根据集成流速控制阀的控制与变量水泵的控制简单地应用变量水泵时出现的车辆加热性能的劣化以及节气门体结冰)来提高燃料效率。

根据本发明构思的示例性实施方式，提供了一种用于控制变量水泵的方法，其中，应用用于使冷却剂循环的变量水泵，与集成流速控制逻辑相关联地控制该变量水泵，该集成流速控制逻辑基于车辆的驾驶状态(driving status，驱动状态)来控制冷却剂流，该方法包括控制彼此相关联的用于使所述冷却剂循环的变量水泵以及利用集成流速控制逻辑控制冷却剂流的集成流速控制阀。考虑到发动机的运行信息和车辆的驾驶状态后将流速控制模式分类为加热模式和燃料效率模式。基于加热模式或燃料效率模式中的发动机的运行信息和车辆的驾驶状态来控制变量水泵的操作。

该方法可以进一步包括在加热模式中操作变量水泵。在当前模式被确定为是冷却模式时最大化地增加被输送至散热器的冷却剂的量，同时使用变量水泵控制冷却剂的流速，在该冷却模式中，冷却剂的温度大于参考温度值。

该方法可以进一步包括：在燃料效率模式中，基于发动机的运行信息和车辆的驾驶状态，通过集成流速控制逻辑将燃料效率模式划分为多个流速控制模式。针对各个流速控制模式控制变量水泵的操作。

划分燃料效率模式的步骤可以包括以下步骤：如果流速控制模式被确定为是指示发动机的初始启动的停止模式，则停止变量水泵的操作使得阻断冷却剂流。

划分燃料效率模式的步骤可以包括以下步骤：如果流速控制模式被确定为是需要对发动机进行预热的预热模式，则控制变量水泵使得仅将必要量的冷却剂经由变量水泵供应至油加温器或加热器。

划分燃料效率模式的步骤可以包括以下步骤：如果流速控制模式被确定为是冷却模式，则控制变量水泵使得经由变量水泵最大化地增加被输送至散热器的冷却剂的量，在该冷却模式中，冷却剂温度大于参考温度值。

在另一个示例性实施方式中，本发明构思提供了一种非暂时性计算机可读记录介质，包括使集成控制器执行该方法的计算机可执行指令。

根据本发明构思的另一个示例性实施方式，基于流速控制模式控制变量水泵的系统包括数据存储器，该数据存储器被配置为存储发动机的运行信息、车辆的驾驶状态以及冷却剂的温度信息。集成控制器被配置为基于存储在数据存储器中的信息利用集成流速控制逻辑将模式划分为多个预设模式并且根据预设模式控制变量水泵的操作。

该集成控制器可以基于存储在数据存储器中的信息将模式分类为加热模式和燃料效率模式，并且可以根据相应的分类模式控制变量水泵的操作。

如果当前模式被确定为是加热模式，集成控制器可以操作变量水泵，并且如果在变量水泵的操作期间实时测量并且存储在数据存储器中的冷却剂的温度大于参考温度值，则集成控制器被配置为控制变量水泵使得最大化地增加输送至散热器的冷却剂的量。

如果当前模式被确定为是燃料效率模式，则可以基于存储在数据存储器中的数据将燃料效率模式划分为集成流速控制阀的多个预设流速控制模式；以及可以针对各个流速控制模式控制变量水泵的操作。

如果流速控制模式被确定为是指示发动机初始启动的停止模式，则集成控制器可以停止变量水泵的操作以阻断冷却剂流。

如果流速控制模式被确定为是需要对发动机进行预热的预热模式，则集成控制器可以控制变量水泵使得仅将必要量的冷却剂经由变量水泵供应至油加温器或加热器。

如果流速控制模式被确定为是冷却模式，则该集成控制器可以控制变量水泵使得最大化地增加输送至散热器的冷却剂的量，在该冷却模式中，冷却剂的温度大于参考温度值的。

附图说明

从以下结合附图做出的详细描述中将更加清楚地理解本公开内容的上述及其他目的、特征以及优点。

图1是示出了传统的变量水泵的控制逻辑的示图。

图2是示出了根据本公开内容的基于流速控制模式控制变量水泵的方法的流程图。

图3是示出了根据本公开内容的方法的单个步骤的详细流程图。

图4是示出了根据本公开内容的基于流速控制模式控制变量水泵的系统的总体配置图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述根据本公开内容的基于流速控制模式控制变量水泵的方法和系统的实施方式。

根据本公开内容，当应用了基于车辆的驾驶状态控制冷却剂流的集成流速控制逻辑时，将用于使冷却剂循环的变量水泵与集成流速控制逻辑相关联地同时控制。

更具体地，根据本公开内容的控制逻辑能够控制包括多个电机和多个阀门的集成流速控制阀，使得基于发动机的运行状态将冷却剂的流速控制模式主要分为停止模式、预热模式、温度控制模式及冷却模式，可以针对各个流速控制模式对它们进行控制，并彼此相关联地操作用于使冷却剂循环的变量水泵的控制逻辑。

传统的变量水泵的冷却剂控制被实施为与上述的停止模式、预热模式、温度控制模式和冷却模式相关联。

图2是示出了根据本公开内容的基于流速控制模式控制变量水泵的方法的流程图，以及图3是示出了根据本公开内容的用于控制变量水泵的方法的单个步骤的详细流程图。

如在附图中所示，本公开内容的方法包括控制准备步骤S100、模式分类步骤S200和变量水泵控制步骤S300。

控制准备步骤S100是准备控制的步骤，其中，可以彼此相关联地控制用于使冷却剂循环的变量水泵和用于利用集成流速控制逻辑控制冷却剂流的流速控制阀。为了实施该步骤，如在图3中所示，在步骤S110中启动变量水泵的控制。在此，电子控制单元(ECU)控制该变量水泵。

此后，在步骤S120中确定发动机是否运行。当发动机运转时，在步骤S130中应用能够控制集成流速控制阀的集成流速控制逻辑。

还由该ECU控制这个集成流速控制阀。在此情况下，在步骤S130中，发动机运行并且与变量水泵的控制相关联地启动集成流速控制模式的控制。

此后，如附图中所示，实施该模式分类步骤S200，其中，考虑到发动机的运行信息和车辆的驾驶状态后对模式进行分类。

即，该模式被分为：加热模式，其中，在车辆行驶之前对车辆进行加热；以及燃料效率模式，其中，可以提高燃料效率，这取决于车辆的行驶而不是车辆的加热。通过ECU利用各种类型的车辆信息(诸如室外空气的温度、车辆的驾驶时间和车辆的当前温度)对这些模式进行分类。

通过将该模式分为加热模式和燃料效率模式，可以防止车辆的加热性能劣化和节气门体结冰。

在模式分类步骤S200之后，执行变量水泵控制步骤S300，其中，在考虑到已分类的加热模式和燃料效率模式中的发动机的运行信息和车辆的驾驶状态来控制变量水泵的操作。

即，如图3中所示，如果确定当前模式是加热模式，则在步骤S310中正常地控制冷却剂流速。然后，如果在步骤S320中确定当前模式是冷却模式，其中冷却剂温度大于参考温度值，则在步骤S330中通过最大化地增加可以流经散热器的冷却剂的量来降低冷却剂温度，而不是执行用于加热模式的正常冷却剂流速控制模式。

因此，如果当前模式被确定为加热模式，则控制变量水泵的冷却剂流以保持加热模式。然后，当冷却剂的温度变得大于参考值时，使流经散热器的冷却剂的流速最大化，并且因此，与仅安装了传统的变量水泵的情况相比可以改善车辆的加热性能。

如果当前模式被确定为燃料效率模式，则在步骤S210中，基于发动机的运行信息和车辆的驾驶状态，通过集成流速控制逻辑执行将燃料效率模式划分为多个流速控制模式的步骤。此后，针对各个流速控制模式执行控制变量水泵的操作的步骤。

即，作为考虑了发动机的运行信息和车辆的驾驶状态的结果，如果确定需要执行控制，使得用于减少燃料消耗的车辆的驾驶状态满足考虑了车辆驾驶状态的最佳条件，而不是在加热之前提供，则针对相应的流速控制模式(即，停止模式、预热模式、温度控制模式和冷却模式)执行控制变量水泵的步骤。

为了实施这个步骤，基于发动机的运行信息和车辆的驾驶状态，通过集成流速控制逻辑执行所设定的将燃料效率模式划分为多个流速控制模式的步骤，以及基于划分的结果来执行控制变量水泵的操作的步骤。

在此情况下，在指示发动机的初始启动的停止模式S220中，冷却剂温度通常较低并且无需对冷却剂进行冷却，并且因此，必须阻断流经散热器的冷却剂的流动，使得冷却剂温度达到其正常温度。然后，在步骤S221中，停止变量水泵的操作以阻断流经散热器的冷却剂的流动。

在发动机达到正常运行的预热模式S230中，冷却剂经由集成流速控制阀仅供应至油加温器或加热器，并且在步骤S231中发动机的热量被控制用于使冷却剂的温度升高。在此模式中，控制变量水泵使得只有必需的冷却剂被供应至油加温器或加热器并且使得通过发动机的热量使冷却剂的温度升高。

然后，在温度控制模式S240中，控制变量水泵使得通过在步骤S241中逐步增加输送至散热器的冷却剂的流速来控制冷却剂的温度。在冷却模式S250中，确定冷却剂的温度大于预设参考值。因此，在此模式中，控 制变量水泵使得通过在步骤S251中使输送至散热器的冷却剂的流速最大化来降低冷却剂的温度。

即，不同于根据冷却剂的固定温度执行的变量水泵的传统控制步骤，在本公开内容中，考虑到车辆信息和驾驶状态后通过控制变量水泵的集成流速控制逻辑将变量水泵的操作划分为相应的模式，并且因此，考虑到各个模式中发动机的冷却剂的流动后控制变量水泵。

相反，图4是示出了根据本公开内容的基于流速控制模式控制变量水泵的系统的总体配置图。

如图中所示，本公开内容的系统主要包括数据存储器100，该数据存储器用于存储发动机的运行信息、车辆的驾驶状态和冷却剂的温度信息。集成控制器200基于存储在数据存储器100中的信息利用集成流速控制逻辑将流速控制模式划分为多个预设模式，并且根据预设模式来控制变量水泵400的操作。

在此情况下，集成控制单元200基于存储在数据存储器100中的信息将模式划分为加热模式和燃料效率模式，并且基于相应的已分类的模式来控制变量水泵400的操作。

进一步地，如果当前模式被确定为加热模式，则集成控制器200操作变量水泵400，并且如果在变量水泵400的操作期间实时测量并且存储在数据存储器100中的冷却剂的温度被确定为大于预设参考值，则该集成控制器20控制变量水泵400使得最大化输送至散热器的冷却剂的量。

如果确定当前模式为燃料效率模式，则集成控制器200基于存储在数据存储器100中的数据将燃料效率模式进一步划分为集成流速控制阀300的多个预设流速控制模式，并且针对各个流速控制模式控制变量水泵400的操作。

此外，如果流速控制模式被确定为是指示发动机初始启动的停止模式，则集成控制器200被配置为停止变量水泵400的操作以阻断冷却剂的流动。如果流速控制模式被确定为是需要发动机预热的预热模式，则集成控制器200控制变量水泵400，使得仅将必要量的冷却剂200经由变量水泵400供应至油加温器或加热器，然而，如果流速控制模式被确定为是冷却剂的温度大于参考温度值的冷却模式，则集成控制器200控制变量水泵400使得最大化输送至散热器的冷却剂的量。

以上已描述了详细的操作步骤，并且因此在此将省略其详细描述。

如上所述，根据本公开内容的系统与集成流速控制逻辑相关联地控制变量水泵，一旦控制了变量水泵，则因此实现了各种效果，诸如使燃料效率的提高最优化，并且通过应用变量水泵还提高了车辆的加热性能以及防止节气门体结冰。

根据基于具有以上配置的本公开内容的基于流速控制模式控制变量水泵的方法和系统，本公开内容控制与已开发出的所谓的集成流速控制阀相关联的变量水泵，一旦控制了变量水泵，则因此实现了各种效果，诸如提高燃料效率，并且还防止了通过应用传统变量水泵所引起的问题，即车辆的加热性能的劣化以及节气门体结冰。

尽管已经参照具体实施方式示出和描述了本发明构思，但本领域的技术人员应理解的是，在不脱离如所附权利要求中所公开的本公开内容的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。