用于机动车辆冷却系统的恒温器装置、装配有这种恒温器装置的冷却系统以及控制加热 ...的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于机动车辆冷却系统的恒温器装置(4)，该恒温器装置包括：阀门；热感应部分，该热感应部分被设计成当所述热感应部分的温度超过温度阈值时致使所述阀门打开；以及用于控制所述热感应部分的加热的模块，其中该加热模块能够最多产生最大热输出。控制模块(40)被设计成用于将该加热模块控制成其方式使得将由该加热模块产生的热输出限制于严格低于该最大热输出并且足以致使阀门完全打开的热输出。控制模块(40)被设计成用于将该加热模块控制成使得所述加热模块产生不足以致使该阀门打开的非零热输出。本发明还涉及一种装配有这种恒温器装置(4)的冷却系统以及一种控制加热模块的方法。
【专利说明】
用于机动车辆冷却系统的恒温器装置、装配有这种恒温器装置的冷却系统以及控制加热模块的方法
技术领域
[0001 ]本发明总体上涉及对驱动机动车辆的发动机的冷却。
[0002]本发明更具体地涉及一种用于机动车辆冷却系统的恒温器装置，该恒温器装置包括一个阀门、一个热感应部分和所述感应部分的一个控制加热模块，该热感应部分被设计成当所述感应部分的温度超过一个温度阈值时驱动该阀门打开，这个加热模块适用于最大递送一个最大热输出。
[0003]本发明还涉及一种装备有这种恒温器装置的冷却系统以及一种用于控制加热模块的方法。
【背景技术】
[0004]在对机动车辆进行驱动的发动机的冷却系统中，通常使用一种恒温器，该恒温器调节由散热器递送的待注入到发动机的冷却回路中的冷的冷却剂的量，以便获得设定点温度。
[0005]为此，恒温器总体上包括阀门和热感应部分(通常是一定体积的蜡)，该热感应部分被设计成当该感应部分的温度超过温度阈值时驱动该阀门打开:通常，蜡的融化和随后的膨胀驱动杆(或笔状物)相对于恒温器的本体相对位移，这控制了阀门的打开。
[0006]因此，当冷却剂升温并达到温度阈值时，阀门机械地打开，从而将来自散热器的冷的冷却剂注入到供应发动机的冷却剂回路中，这允许对冷却剂的温度进行所希望的调节。
[0007]已经提出使用感应部分的控制加热模块，例如加热蜡的电阻器，以便能够驱动阀门打开:通过为电阻器供电，蜡人为地受热，这可以强制阀门打开。
[0008]因此尤其当希望快速降低发动机中的冷却剂的温度时、或总体上当所求的温度低于由恒温器的机械调节获得的温度时使用这种技术。(通过对蜡的控制加热)使阀门打开的温度降低实际上可以模拟为对温度设定点的人为降低。
[0009]例如在专利申请FR2 896 272中描述了使用控制加热以获得阀门的提前打开。
[0010]在通过对感应部分的控制加热使阀门打开的这种操作之后，由于对蜡的必要冷却，阀门的关闭占用了不少时间。这种响应时间有害于对系统控制的快速适配。由于将过量的冷液体注入到回路中，于是存在以显著的设定点超调结束的风险。
[0011]此外，打开阀门所必需的对热感应部分的加热然而涉及不少的响应时间。因此不可能获得对阀门的快速强制打开。
【发明内容】
[0012]在此背景下，本发明提出上述类型的一种恒温器装置，该恒温器装置包括控制模块，该控制模块被设计成控制加热模块，从而将由加热模块递送的热输出限制于严格小于最大热输出并且足以驱动阀门完全打开的热输出。
[0013]因此对热感应部分(例如蜡)的加热受限于然而允许阀门完全打开的热量。对热感应部分的任何额外加热都是无意义的，但是在另一方面当随后寻求关闭(然而部分的)阀门时(这需要对热感应部分进行冷却)，有害于系统的响应时间。
[0014]由加热模块递送的热输出所限制于的足够的热输出例如是足以驱动阀门完全打开的、如由控制模块基于在恒温器上的冷却剂温度信息或根据在恒温器的行程方面的信息来确定的最小热输出，如下文中所解释的。在这种情况下优化了由本发明获得的效果。
[0015]根据本发明，如上所述的恒温器装置可以包括控制模块，该控制模块被设计成将加热模块控制成其方式使得该加热模块递送不足以驱动该阀门打开的非零热输出。
[0016]该控制模块因此可以确保对所述感应部分的最小加热，然而没有打开阀门。因此，即使当阀门关闭时，也对热感应部分进行加热，这减少了当感应部分被加热以驱使阀门打开时的后续阶段中的响应时间。
[0017]根据由本发明任选地提出的其他特征:
[0018]-该感应部分是一定体积的蜡，其在所述温度阈值之上的膨胀驱动一个机构，该机构被设计成打开该阀门；
[0019]-该加热模块包括电阻器；
[0020]-该控制模块被设计成根据该恒温器上的温度来控制该加热模块；
[0021]-该恒温器装置包括用于根据测量温度来估算在该恒温器上的温度的模块；
[0022]-该恒温器装置包括用于测量在该恒温器上的温度的传感器；
[0023]-该恒温器装置包括用于确定该阀门的打开比例的模块，并且该控制模块被设计成根据所确定的打开比例来控制该加热模块；
[0024]-该恒温器装置包括用于确定该阀门的流量的模块，并且该控制模块被设计成根据所确定的流量来控制该加热模块。
[0025]本发明还提出驱动机动车辆的发动机的一种冷却系统，该冷却系统包括散热器和恒温器装置，该恒温器装置如以上所提出地来设计以调节来自散热器的待注入到发动机的冷却回路中的冷却剂的量。
[0026]本发明进一步提出一种用于对机动车辆冷却系统的恒温器装置的热感应部分的控制加热模块进行控制的方法，该恒温器装置包括阀门和该热感应部分，该热感应部分被设计成当所述感应部分的温度超过温度阈值时驱动该阀门打开，该加热模块适用于最大递送最大热输出，该方法包括将由该加热模块递送的热输出限制于严格小于最大热输出并且足以驱动阀门完全打开的热输出的步骤。
[0027]本发明还提出一种用于对机动车辆冷却系统的恒温器装置的热感应部分的控制加热模块进行控制的方法，该恒温器装置包括阀门和该热感应部分，该热感应部分被设计成当所述感应部分的温度超过温度阈值时驱动该阀门打开，该方法包括将该加热模块控制成其方式使得该加热模块递送不足以驱动该阀门打开的非零热输出的步骤，该加热模块包括被连接至电极(28)的电阻器，调节模块(34)基于测量温度(Ts)和温度设定点(Tc)来确定粗略的可用电压(Vr)，修正模块(40)将该粗略的可用电压(Vr)修正成使得为该电极(28)施加最小可用电压。
【附图说明】
[0028]关于附图作为非限制性实例给出的以下描述将对本发明由何组成以及可以如何产生本发明给出清晰的理解。
[0029]在这些附图中:
[0030]-图1示意性地表示了内燃发动机的冷却系统的主要元件；
[0031]-图2a和图2b示意性地表示了在图1的系统中使用的被动恒温器；
[0032]-图3表示了根据本发明的传授内容的用于驱动这种恒温器的系统的第一实例；
[0033]-图4a和图4b呈现了用于评估被动恒温器的行程的模型的实例的多个元素；
[0034]-图5表示了用于评估被动恒温器的行程的模块的实例；
[0035]-图6呈现了在冷却系统中涉及的在被动恒温器上和在发动机上的热交换；
[0036]-图7表示了用于评估在被动恒温器上的冷却剂的温度的模块的实例；
[0037]-图8表示了根据本发明的传授内容的驱动系统的第二实例；
[0038]-图9呈现了曲线的实例，根据恒温器所浸入的液体的温度给出了为获得恒温器的完全打开所施加的可用电压；
[0039]-图10呈现了曲线的实例，根据恒温器所浸入的液体的温度给出了为获得对恒温器的蜡的预热然而没有驱使其打开所施加的可用电压。
【具体实施方式】
[0040]图1表示了机动车辆的内燃发动机2的冷却系统的主要元件。在此，这个发动机是压缩点火(柴油)发动机。作为变体，该发动机可以是控制点火(汽油)发动机。
[0041]在图1中，由虚线表示了根据本发明的某些变体实施方案而存在的元件。
[0042]冷却系统包括散热器6和单兀加热器8，该散热器例如被安装在机动车辆的前面以便接收通过车辆移动而产生的气流，该单元加热器允许对车辆内部进行加热。
[0043]内燃发动机2由冷却剂穿过，该冷却剂确保其在给定设定点温度下运行，如下文中解释的。
[0044]—旦离开发动机2，(由发动机2加热的)冷却剂一方面被多个管道传送至恒温器4，否则被传送至散热器6和单元加热器8。在这些元件中冷却之后，冷却剂通过多个管道来传送至发动机2以用于使其冷却。
[0045]冷却剂永久地从发动机2(作为输出)通过恒温器4传送至发动机2(作为输入)，其方式使得恒温器4 一直与冷却剂流相接触，不论恒温器4的状态(打开或关闭)如何。
[0046]冷却系统可能进一步包括水-油交换器12，该水-油交换器接收来自发动机2的冷却剂作为输入。冷却剂在穿过了水-油交换器12之后例如在恒温器4处被重新注入到上述回路中。使用水-油交换器不落入本发明的范围并且因此将不在此详细描述。
[0047]冷却剂然而从散热器6通过恒温阀门或恒温器4传送至发动机I，该恒温阀门或恒温器调节对于发动机I作为输入的待注入的(来自散热器6的)经冷却的冷却剂的量以便获得发动机运行所需的温度，如下文中所解释的。
[0048]类似地，在发动机2的输出处的冷却剂可以用于通过冷却剂经由从回路链接发动机2和单元加热器8的接头来调节在为此提供的涡轮压缩机14内的温度。
[0049]温度传感器10也被安装在发动机2的输出处的冷却剂管道中，以便测量在发动机2的输出处的冷却剂的温度Ts。
[0050]在本示例性实施例中，不提供用于测量在发动机2的输入处的冷却剂的温度(温度Te)或在恒温器4上的温度(温度T4)的器件。作为变体，如下文中所解释的，相反将可以提供将温度传感器使用在冷却剂回路中邻近发动机的输入以便测量温度Te或在恒温器4处以便测量温度T4。
[0051]图2a和图2b表示了在两个不同的运行位置中的恒温器4，分别为第一位置(其中恒温器关闭将散热器6链接至发动机2的管道)和第二位置(其中恒温器打开这个管道)。
[0052]恒温器4包括杆(或“笔状物”)20，在其上滑动地安装了一个组件，该组件由黄铜制成的本体22和释放阀(或止回阀)26形成。在本体22与杆20之间剩余的空间被紧密地封闭在这个空间中的热感应材料(在此为蜡24)填充，该空间由本体22、释放阀26和杆20界定。
[0053]恒温器4被定位在将散热器6链接至发动机2的管道中，其方式使得该恒温器的本体22沐浴在此时温度T4的冷却剂中，如上表明的；本体22因此位于这个管道中在释放阀26的下游。
[0054]当在恒温器4处的冷却剂的温度T4低于(由恒温器的设计限定的)预定阈值、并且尤其冷(当发动机2停止时)时，蜡24是固体并且释放阀26占据在图2a中展示的位置，其中该释放阀封闭管道:因此来自散热器6的冷却剂不被注入到发动机2的冷却回路中并且因此不参与其冷却。
[0055]当尤其由于冷却剂被发动机2加热以及通过来自散热器6的冷却剂的冷却不存在而使恒温器4处的冷却剂的温度T4达到、甚至超过上述阈值时，蜡24融化并且膨胀，这驱使位于本体22与杆20之间的体积增加，使得本体22和杆20受力分开，从而导致释放阀26的位移和丨旦温器4的打开。
[0056]因此来自散热器6(由此冷却的)冷却剂被注入到发动机2的冷却回路中并且因此参与发动机的冷却。
[0057]因此获得了对冷却剂的温度的机械调节。
[0058]通常提供复位弹簧(未呈现)来帮助当冷却剂的温度T4降低并且蜡冷却并收缩时使释放阀26返回至其关闭位置。
[0059]恒温器4还包括例如被安装在杆20内侧并且电连接至电极28的电阻器(未呈现)。
[0060]将电压V施加给电极28致使电流穿过电阻器，该电阻器由于焦耳效应而放出热量并且因此加速蜡24的温度升高。恒温器4因此将比不存在由电阻器加热时打开得更加快速，也就是说对于低于上述阈值的冷却剂温度T4。
[0061]使用(在此借助于电阻器)对蜡24的加热因此可以人为地降低发动机2的冷却剂的调节温度:恒温器4是被动恒温器。
[0062]连续施加额定电压Vo(最大可用电压)可以通过电阻器获得最大热输出(其取决于恒温器的设计)。可以通过仅在涉及的一部分时间周期上施加额定电压Vo来获得低于最大热输出的热输出(脉冲宽度调制或PWM的原理):下文中认为在这种情况下施加低于额定电压Vo的可用电压V。
[0063]图3表示了根据本发明的传授内容的用于驱动恒温器4的系统的第一实例。
[0064]图3的驱动系统包括若干模块，在此以功能的形式表示。然而若干功能模块实际上可以通过同一处理单元来实施，该处理单元被编程为执行分别指配给这些功能模块的处理操作。这个处理单元例如是该车辆装备的控制发动机的计算机30(或代表“发动机控制单元”的E⑶)，或专用于驱动恒温器4的处理单元。
[0065]无论恒温器驱动系统的物理结构如何，表示发动机2的运行的负载信息C(以N.m来表示)和发动机速度信息N(以rpm来表示)在计算机30内是可用的。
[0066]这些信息项C、N—方面被传递给用于确定温度设定点Tc的模块32并且另一方面被传递给用于评估在恒温器4处的冷却剂的温度T4的模块36。
[0067]设定点确定模块32根据发动机速度N和负载C基于在实施模块32的处理单元中存储的图谱来创建设定点温度Tc。换言之，模块32被设计成通过读取与发动机速度N相关联的值以及从计算机30中接收的负载C值在存储在相关处理单元中的查找(图谱)图表中确定温度设定点Tc。
[0068]设定点确定模块32产生例如适于发动机2遭遇的不同运行条件(由负载C和发动机速度N来表示)的处于90°C与110Γ之间的设定点Tc。实际上，设定点Tc可以采用多个值的离散集，例如 90°C、100°C 或 110°C。
[0069]由设定点确定模块32产生的温度设定点Tc被传递给调节模块34，该调节模块还接收在发动机的输出处由温度传感器10测量的冷却剂的温度Ts。
[0070]调节模块34基于所测量的温度Ts和温度设定点Tc来确定待施加给被动恒温器4的电极的粗略的可用电压Vr，以便使冷却剂的温度朝设定点Tc收敛。
[0071]由调节模块34应用以根据所测量的温度Ts和设定点温度Tc来确定粗略的可用电压Vr的调节法则取决于所设想的应用。
[0072]例如，在以上表明的设定点Tc可以采用值的离散集的情况下可以设想以下内容:
[0073]-当设定点Tc等于110°C(高温度调节)时，粗略的可用电压Vr等于0V，也就是说不使用蜡加热电阻器并且机械地通过恒温器来对冷却剂的温度进行调节(其设计在此被提供用于在110°C下的调节)；
[0074]-当设定点Tc严格低于110°C(低温度调节)并因此在此描述的情况下等于90°C或等于100°C时，例如根据PI(比例积分)调节机构根据温度误差(Ts-Tc)来确定粗略的可用电压Vr ο
[0075]由调节模块34产生的粗略的可用电压Vr被传递给修正模块40，稍后描述该修正模块的运行。
[0076]用于评估在恒温器4处的冷却剂的温度T4的模块36接收由测量传感器10测量的温度Ts和恒温器4的行程的估算值L以及如上表明的表示发动机2的运行的信息项负载C和发动机速度N作为输入。
[0077]如下文中更详细地解释的，通过旨在用于该目的的模块38来产生恒温器4的行程的估算值L。
[0078]模块36基于所接收的作为输入的这个信息例如根据参照图6和图7在下文中更详细描述的方法来评估在恒温器4处的冷却剂的温度T4。
[0079]如已经表明的，根据可以设想的变体，可以由浸入在恒温器4处的冷却剂中的温度传感器来替换模块36。
[0080]已经提及的行程估算模块38接收在恒温器处的冷却剂的温度Τ4(由所表述的实例中的评估模块36产生)和实际上施加给被动恒温器4的可用电压值(如下文中所解释的由修正模块40产生的修正可用值Vc)作为输入。
[0081]模块38基于所接收的作为输入的这个信息来评估杆20和本体22的相对运动的行程L，这给出了对恒温器4的打开比例的估算。由模块38进行的评估例如是通过实施数字模型来产生的，如在下文中参照图4a、图4b和图5来描述的。作为变体，可以通过读取在预存的查找图表中与温度T4相关联的并且与施加所接收的作为输入的可用电压Vc值相关联的行程L来进行这种评估。例如在这种情况下已经使用之前执行的现有测试或仿真、使用参照图4a、图4b和图5描述的数字模型来确定这些预存值。
[0082]模块38因此可以将表示恒温器4的行程的值L供应给修正模块40，该修正模块还接收如已经表明的调节模块34所计算的粗略可用电压Vr作为输入。
[0083]当由调节模块34计算的粗略可用电压Vr低、甚至为零时，修正模块40将这个值修正成使得实际上给被动恒温器4的电极28施加最小可用电压，以便使电阻器递送非零热输出，这可以对蜡24进行预热至恒温器4的打开限制温度。因此，蜡24的任何额外加热(响应于来自驱动系统的命令以便打开恒温器)将具有直接阀门打开效果。
[0084]实际上，通过获知的(从模块38接收的)恒温器4的行程的估算值L，修正模块40可以确定由实际上施加的可用电压值使恒温器4产生了多少打开比例。如果修正模块40观测到恒温器4关闭(也就是说如果L = O)，其将产生轻微地高于预先施加的修正可用电压值Vc作为输出，直到其观测到恒温器4的轻微打开(依然使用估算行程值L)。
[0085]自然地，仅当由调节模块34产生的粗略可用电压Vr低于这个最小预热电压时维持对最小预热电压的施加机构。实际上，当调节模块34命令高于最小预热电压的粗略可用电压Vr时，这个粗略可用电压Vr如此通过修正模块30来施加给被动恒温器4的电极28 (在这种情况下Ve = Vr)。
[0086]修正模块40还驱使限制所施加的可用电压VC(和因此的由电阻器通过焦耳效应递送的热输出)，使得施加的这个电压Vc不驱使大于导致恒温器4完全打开的加热(也就是说行程L等于最大行程Lmax)。额外的加热实际上是没有意义的；它在当时希望关闭恒温器时还有害于系统的响应时间(由于蜡24的额外加热使其冷却时间更长，并且然后可能使其固化时间更长)。
[0087]实际上，当由修正模块40接收的恒温器4的行程值L达到最大行程Lmax时，修正模块40为被动恒温器4施加可用电压VC，其不取决于从调节模块34接收的粗略可用电压VR，而是被选择为使行程L保持在其最大值Lmax。为此，例如使用对所施加的可用电压Vdi行伺服控制，使得所评估的行程L被保持在预定值(在此为0.95.Lmax)与最大行程Lmax之间。因此其在这种情况下为闭环控制。
[0088]自然地，仅当由调节模块34产生的粗略可用电压Vr高于这个限制电压时维持用于限制所施加的电压(和因此由电阻器递送的热输出)的这个机构。实际上，一旦调节模块34控制小于由上述伺服控制确定的限制电压的粗略可用电压VR，这个粗略可用电压Vr就如此通过修正模块30来施加给被动恒温器4的电极28(在这种情况下VC = VR)。
[0089]在以上限制之外，还可以提供使修正模块40驱使根据所接收作为输入的行程L来限制对于这个行程L的值的范围实际上施加的电压Vc。
[0090]实际上，对于某些类型的被动恒温器，在恒温器的某些打开位置中控制显著热输出是反表明的，因为加热于是冒着损坏确保在杆与本体释放阀组件之间的密封紧密性的风险。
[0091]实施修正模块40的处理单元为此存储查找图表，该查找图表根据恒温器的行程L表明最大允许可用电压Vmax。这些数据例如是由恒温器的制造商提供的。
[0092 ]因此修正模块40在每个瞬时根据从评估模块38接收的行程值L来读取在图表中的最大允许可用电压Vmax，并因此确定待施加的修正可用电压:
[0093]-如果Vr 小于 Vmax，则 Vc = Vr;
[0094]-如果Vr大于(或等于)Vmax，贝IjVc= Vmax。
[0095]为了简化说明，不考虑在以上段落中的对可用电压施加的可能额外限制以避免蜡的过度过热，如上所提出的。
[0096]将理解的是，在上述情况之外，修正模块40为被动恒温器4施加等于从调节模块34接收作为输入的粗略可用电压Vr的可用电压Vc。
[0097]应注意的是，实际上，通过在总时间的一部分施加额定电压Vo来进行将给定可用电压施加给恒温器4，使得产生等于可以通过连续施加所求的可用电压来获得的电功率(根据脉冲宽度调制或PWM的原理)，如上所解释的。
[0098]图4a呈现在此描述的实例中所使用的模型以对被动恒温器4的不同部分的热性能进行仿真，以便估算其行程，如下所解释。
[0099]在这个模型中，被动恒温器4的每个部分是通过其重量、其质量热容量及其温度(在所涉及的所有部分上被认为是均匀的)来表示的；因此限定以下内容:
[0100]-本体22的重量m22、质量热容量C22和温度T22；
[0101]-蜡24的重量_、质量热容量C24和温度T24；
[0102]-杆20的重量m2Q、质量热容量C2Q和温度T20。
[0103]此外认为这些不同的元件和冷却剂是被多个界面分开的，这些界面各自特征为表面热传递系数和表面，这使其可以限定以下内容:
[0104]-对于在杆20与蜡24之间的界面的传递系数h和表面S1;
[0105]-对于在蜡24与本体22之间的界面的传递系数匕和表面S2;
[0106]-对于在本体22与温度T4下的冷却剂之间的界面的传递系数h3和表面S3。
[0107]热交换因此建模如下:
[0108]-电阻器通过焦耳效应将杆加热并且为其提供热功率Pj(与施加给被动恒温器4的可用电压Vc直接关联)；
[0109]-在杆20与蜡24之间产生功率SE1= Iu.S1-(T2Q-T24)的热交换(对于从杆20到蜡24的热传递而言认为是正的)；
[0110]-在蜡24与本体22之间产生功率为E2= h2.S2.(T24-T22)的热交换(对于从蜡24到本体22的热传递而言认为是正的)；
[0111]-在本体22与冷却剂之间产生功率为E3= h3.S3.(T22-T4)的热交换(对于从本体22到冷却剂的热传递而言认为是正的)。
[0112]通过对恒温器的每个部分拟定一个热平衡图表，获得了以下方程，这些方程将不同部分的温度T2Q、T22、T24与这些温度各自随时间(当以上功率以W来表示时每秒)的变量ΔΤ20、ΔΤ22、ΔΤ24关联起来:
[0113]m20.C20.Δ T20 = Pj-Ei = Pj+h1.S1.(T24-T20)
[0114]m24.C24.Δ T24 = El-E2 = hl.Si.(T20_T24)+h2.S2.(T22_T24)
[0115]m22.C22.Δ T22 = E2_E3 = h2.S2.(T24_T22)+h3.S3.(T4_T22) O
[0116]使用这些公式并且基于对在恒温器4处的冷却剂的温度T4和对施加给恒温器4的可用电压Vc(其直接给出了由放置在恒温器4中的电阻器消耗的功率Pj)的评估或测量，可以在每个瞬时确定恒温器的不同部分的温度的趋势。为了将该系统初始化，可以认为一旦启动(电阻器在上述瞬时是未激活的)，在恒温器4中的温度是均匀的并且等于冷却剂的温度:T20、T22、T24的初始值被选择为等于冷却剂的Τ4的初始值。
[0117]因此具体地已知蜡24的温度T24，这可以例如借助于表明在这两个量之间的关系的查找图表来直接获得恒温器的行程值L，如例如在图4b中展示的。例如通过之前的测试来确定这些数据(在蜡的温度T24与恒温器的行程L之间的关系)；它们可以由恒温器的制造商来提供。
[0118]类似地，当恒温器的不同部分的特性(重量、热容量)和这些界面的特性(表面、传递系数)未知时，可以通过之前的测试或使用恒温器的运行经验曲线来确定它们:这些不同部分和这些界面的特性被适配成使得使用模型来确定的等效结果或曲线对应于测试结果或对应于经验曲线。(应注意的是，在这种情况下足以确定积!!12().02()、11122丄22、11124.024和111.31、h2.S2、h3.S3并且不是各自分开的特性。)
[0119]图5表示用于估算使用刚刚描述的模型的被动恒温器的行程的模块38的实例。这个模块例如实施在处理单元内，该处理单元尤其存储将蜡温度T24与恒温器的行程值L相关联的查找图表。
[0120]模块38接收在恒温器4处(由专用模块(例如在图3中可见和在以下参照图7描述的模块36)评估或由温度传感器测量的)的冷却剂的温度T4和施加给恒温器4的可用电压值Vc作为输入。
[0121]模块38包括用于存储本体22的温度T22的瞬时评估值的单元102、用于存储蜡24的温度T24的瞬时评估值的单元104、以及用于存储杆20的温度T2q的瞬时评估值的单元106。如上表明的，在评估过程开始时，以被接收作为输入的冷却剂的温度值T4使这些单元初始化。
[0122]该过程的每次迭代开始于对杆20和本体22各自的新的温度值T2q和T22进行估算。使用这种方法是因为这些元件靠近热源并且其温度很有可能由于之前的迭代而改变。
[0123]为此，模块38在迭代过程中基于(被接收作为输入的)瞬时温度T2Q、T24和可用电压Vc值来确定杆20的温度T2q的改变Δ T2q，如下。
[0124]减法器148从单元106接收瞬时值T2q，并将从单元104接收的瞬时值T24减去其。在乘法器150内将由减法器148产生的值乘以In.S1I后使用加法器152将在乘法器150的输出处获得的值与由电阻器产生的借助于变换单元108根据施加给电阻器的可用电压Vc来确定的功率Pj相加。
[0125]在乘法器154中将加法器152的输出乘以l/(m2Q.C2q)以便(根据以上给出的公式)获得所求的改变AT20。
[0126]通过加法器156将乘法器154的输出(改变Δ T2q)加上瞬时值T2q，这可以在加法器156的输出处获得杆20的温度T2q的新的瞬时评估值，该值将由单元106在下次迭代(在为此目的经过时间延迟单元116之后)中使用。
[0127]类似地，模块38在迭代过程中基于(被接收作为输入的)瞬时温度值T4、T22、T24来确定本体22的温度T22的改变Δ T22，如下。
[0128]减法器120从单元102接收瞬时值T22，并将被接收作为输入的瞬时值Τ4减去其;类似地，减法器122从单元102接收瞬时值T22，并将从单元104接收的瞬时值T24减去其。由减法器120、122产生的值分别在乘法器124内乘以h3.S3和在乘法器126内乘以h2.S2，然后由加法器128相加。在乘法器130中将加法器128的输出乘以l/(m22.C22)以便(根据以上给出的公式)获得所求的改变AT22。
[0129]通过加法器132将乘法器130的输出(改变AT22)加上瞬时值T22，这可以在加法器132的输出处获得本体22的温度T22的新的瞬时评估值，该值将由单元102在下次迭代(在为此目的经过时间延迟单元112之后)中使用。
[0130]模块38在迭代过程中(在此为一秒的持续时间)基于瞬时温度值T2Q、T22、T24来确定蜡24的温度T24的改变ΔΤ24，如下。在此，所使用的温度T2q和T22是刚刚已经如上所述计算过的那些温度。
[0131]减法器134从单元104接收瞬时值Τ24，并将从加法器132接收的(如刚刚已经计算过的)瞬时值T22减去其;类似地，减法器136从单元104接收瞬时值Τ24，并将从加法器156接收的(如刚刚已经计算过的)瞬时值T2q减去其。由减法器134、136产生的值分别在乘法器138内乘以h2.S2和在乘法器140内乘以h1.Si，然后由加法器142相加。在乘法器144中将加法器142的输出乘以l/(m24.C24)以便(根据以上给出的公式)获得所求的改变ΔΤ24。
[0132]通过加法器146将乘法器144的输出(改变ΔΤ24)加上瞬时值Τ24，这可以在加法器146的输出处获得蜡24的温度Τ24的新的瞬时评估值，该值将由单元104在下次迭代(在为此目的经过时间延迟单元114之后)中使用。
[0133]温度T24的新的瞬时评估值还作为输入被传递给单元110以用于基于将蜡的温度与恒温器的行程值联系起来的上述查找图表将蜡的温度值转变为恒温器的行程值L。
[0134]因此在每次迭代时都获得对恒温器4的行程值L的估算。
[0135]图6示出了在冷却系统中涉及的在被动恒温器处和在发动机处的热交换。
[0136]如在图1中可见的，进入发动机2并且穿过其以便确保其冷却的冷却剂的流量是在单元加热器(和可能的涡轮压缩机的)的输出处的流量QO与在恒温器的输出处的流量Q(L)(其取决于恒温器的行程L)之和。
[0137]由于由发动机给予的热功率P(C，N)，在发动机中对这种冷却剂流的重新加热产生了在冷却剂的温度方面从其在输入处的值Te到其在输出处的值Ts的增加，这是通过以下方程来体现的:
[0138]?((^)=1[00+0(1^].(1'5-1'￡)，其中1(是冷却剂的常特性(1^ = 0.0)，其中0是冷却剂的密度并且Cp是其质量热容量或质量热)。
[0139]将注意的是，如通过其呈形式P(C，N)的表达式所表明的，由发动机给予的热功率取决于由负载C和速度N限定的其运行点。
[0140]提出使用这些考虑以借助于已经提及的评估模块36来评估在发动机的输入处的冷却剂的温度Te，然后评估在被动恒温器4处的冷却剂的温度T4，例如现在描述的。
[0141]图7因此表示了用于评估在被动恒温器上的冷却剂的温度T4的模块的实例。
[0142]这个评估模块接收(在此借助于评估模块38(已经参照图4a、图4b和图5描述了其实例)确定的)表示恒温器4的行程的信息L、相对于发动机运行点的信息(在此为(例如由发动机控制单元或ECU提供的)负载C和发动机速度N)、以及(在此由温度传感器1测量的)在发动机的输出处的冷却剂的温度Ts。[0143 ]实施图7的模块的处理单元存储由发动机给予冷却剂的功率P (C，N)根据负载C和发动机速度N的图谱。这个图谱是表明分别与值的对C，N相关联的由发动机给予冷却剂的功率值P的图表。
[0144]这个处理单元还存储分别与行程L的各种可能的值相关联的穿过恒温器的冷却剂的流量的多个值Q(L)。
[0145]因此，子模块70基于如上表明的所接收的信息在每个瞬时通过在处理单元的存储器中读取来确定与被接收作为输入的行程值L相关联的流量Q(L)以及与被接收作为输入的负载C和发动机速度N相关联的功率P(C，N)。
[0146]子模块70因此在每个瞬时t时使用以上参照图6描述的模型来评估在发动机的输入处的冷却剂的温度 TE(t):TE(t)=Ts-P(C，N)/(k.[Qo+Q(L)]。
[0147]由子模块70确定的温度信息TE(t)被应用于时间延迟单元72、应用于减法器73(其还接收时间延迟单元72的输出)、并且应用于加法器76。加法器还接收减法器73的在乘法器75中乘以常数b之后的输出。
[0148]加法器76的输出被应用于具有常数a的减法器78，其因此产生在恒温器4处的冷却剂的温度估算值T4作为输出，该温度估算值在每个瞬时具有以下值:
[0149]T4=TE(t)-a+b.[TE(t)-TE(t-l)]o
[0150]刚刚已经描述的这些元件72、73、75、76、78的安排因此形成了子模块71，该子模块基于在发动机2的输出处的冷却剂的温度估算值Te来确定在恒温器4处的冷却剂的温度估算值T4。
[0151]在这个子模块71中，通过项a和b.[TE(t)-Te(t_l)]对温度TE(t)的修正可以考虑到的事实是:恒温器轻微地位于冷却剂回路中在发动机的输入的上游，并且因为在发动机的输入处的温度由来源于恒温器的冷却剂与来源于单元加热器的冷却剂结合而造成。
[0152]常数a和b是通过之前的测试来确定的并且可以被存储在实施图7的模块的处理单元中。在此描述的实施例中，例如a = 4并且b = 15(对于以°C或K表示的温度)。
[0153]根据可以设想的变体，可以提供使参数a和b为根据由单元加热器从水中分出的热功率而可变。在之前的测试中，在这种情况下确定了对于各种不同车辆内部加热功率的参数a和b。在运行中，于是在每个瞬时根据加热功率(如例如从内部加热管理模块接收的专用信息所表明)来确定值a和b。
[0154]在以上说明中，根据在发动机的输入处的冷却剂的温度Te的评估对在恒温器处的冷却剂的温度T4的评估的计算是以执行各种运行的功能模块的形式来表示的。实际上，可以通过由实施图7的模块的处理单元执行程序来进行这些操作。
[0155]图8表示了根据本发明的传授内容的驱动系统的第二实例。在这个附图中，这些模块的标号保持为与以上参照图3描述的第一实例中表示的那些标号完全相同。
[0156]关于图3，图8的驱动系统包括以功能形式来表示的若干模块。然而若干功能模块实际上可以通过同一处理单元来实施，该处理单元被编程为执行分别指配给这些功能模块的处理操作。
[0157]发动机管理计算机30递送负载信息C(以N.m来表示)和发动机速度信息N(以rpm来表示)，其代表发动机2的运行。这些信息项C，N被传递给模块32以用于确定温度设定点Tc。
[0158]如在参照图3描述的第一实例中，设定点确定模块32根据发动机速度N和负载C通过读取查找(图谱)图表来创建温度设定点Tc。
[0159]由设定点确定模块32产生的温度设定点Tc被传递给调节模块34，该调节模块还接收在发动机的输出处由温度传感器10测量的冷却剂的温度Ts。
[0160]调节模块34基于所测量的温度Ts和温度设定点Tc来确定待施加给被动恒温器4的电极的粗略的可用电压Vr，以便使冷却剂的温度朝设定点Tc收敛。对于调节模块34方面的更多细节，可以参照以上在图3的背景下给出的解释。
[0161]修正模块44(下文描述其运行)接收由调节模块34产生的粗略可用电压Vr和例如通过浸入在邻近于恒温器4的冷却剂中的温度传感器42来测量的在恒温器4处的冷却剂的温度T4作为输入。
[0162]作为变体，可以通过类似于图3的评估模块36的评估模块可能地基于类似于由图3的评估模块38提供的对恒温器的行程的评估来评估在恒温器4处的冷却剂的温度T4。
[0163]实施修正模块44的处理单元存储以下内容:
[0164]-第一查找图表，该第一查找图表根据恒温器所浸入的液体的温度Τ4来表明待施加以获得恒温器完全打开的可用电压Vlim，例如根据图9中表示的曲线；
[0165]-第二查找图表，该第二查找图表根据恒温器所浸入的液体的温度Τ4来表明待施加以获得恒温器的蜡的预热然而没有驱使其打开的可用电压Vmin，例如根据图10中表示的曲线。
[0166]事先例如借助于多个测试来确定这些存储值;它们可以尤其由恒温器的制造商来提供。
[0167]修正模块44在每个瞬时读取在第一查找图表中与从传感器42接收的温度Τ4相关联的值Viim以及在第二查找图表中与这个相同的温度Τ4相关联的值Vmin。
[0168]修正模块44然后通过修正粗略可用电压Vr来确定待施加给恒温器的可用电压Vc，从而将施加给恒温器的可用电压限制于值Vlim并且最小施加可用电Svmin。
[0169]确切地，修正模块44如下确定待施加给恒温器4的可用电压Vc:
[0170]-如果VR>Viim，^jVc = Viim;
[0171]-如果VR〈Vmin，则 Vc = Vmin;
[0172]-在其他情况下，Vc= Vr。
[0173]因此，当修正模块44没有修改可用电压值时(Vc= Vr的情况)，被动恒温器的加热将旨在将恒温器打开，使得根据实施调节模块34的调节机构使温度Ts朝设定点温度Tc收敛。
[0174]在另一方面，当这个机构(通过由调节模块34产生的值Vr)控制蜡的加热超过(根据第一查找图表所表明的)完全打开恒温器4所必需的加热时，修正模块44将可用电压(和因此由电阻器递送的热输出)限制于允许这种完全打开的电压。
[0175]对蜡的更大加热实际上没有益处而是相反当调节机构随后想要控制恒温器(可能部分的)关闭时将有害于系统的响应时间。
[0176]类似地，当调节机构不(通过由调节模块34产生的值Vr)控制錯的任何加热(Vr = O)或控制低加热，使得后续加热将必须使蜡具有温度，蜡在该温度下开始打开恒温器4，修正模块44可以给恒温器4施加(根据第二查找图表表明的)可用预热电压；由于这种预热电压，由电阻器递送的热输出可以将蜡加热至温度，任何随后的热输入在该温度下将驱使恒温器直接打开。
[0177]在控制打开恒温器(例如由于设定点改变)的情况下，系统的响应时间因此减少。
[0178]在这个实施例中，单独地基于被接收作为输入的温度T4来确定限制值Viim和预热值Vmin:其因此是开环控制系统。
【主权项】
1.一种用于机动车辆冷却系统的恒温器装置(4)，该恒温器装置包括一个阀门(26)、一个热感应部分(24)和所述感应部分的一个控制加热模块，该热感应部分被设计成当所述感应部分(24)的温度超过一个温度阈值时驱动该阀门(26)打开，该加热模块适用于最大递送一个最大热输出，其特征在于，该恒温器装置包括一个调节模块(34)和一个修正模块(40)，该调节模块被设计成基于测量温度(Ts)和温度设定点(Tc)来确定一个粗略的可用电压(Vr)，该修正模块包括一个电阻器，该电阻器被连接至一个电极(28)并且被设计成将该加热模块控制成:以便将由该热模块递送的热输出限制于严格小于该最大热输出并且足以驱动该阀门(26)完全打开的一个热输出，或者其方式使得该加热模块递送不足以驱动该阀门(26)打开的一个非零热输出。2.如权利要求1所述的恒温器装置(4)，其中该感应部分是一定体积的蜡(24)，其在所述温度阈值之上的膨胀驱动一个机构，该机构被设计成打开该阀门(26)。3.如权利要求1或2所述的恒温器装置(4)，其中该控制模块(44)被设计成根据在该恒温器上的温度(T4)来控制该加热模块。4.如权利要求3所述的恒温器装置(4)，包括用于根据测量温度(Ts)来估算在该恒温器(4)上的温度(T4)的一个模块(36)。5.如权利要求3所述的恒温器装置(4)，包括用于测量在该恒温器(4)上的温度的一个传感器(42)。6.如权利要求1或2所述的恒温器装置(4)，包括用于确定该阀门(26)的打开比例(L)的一个模块(38)，其中该控制模块(40)被设计成根据所确定的打开比例(L)来控制该加热模块。7.如权利要求1或2所述的恒温器装置(4)，包括用于确定该阀门(26)的流量的一个模块，其中该控制模块被设计成根据所确定的流量来控制该加热模块。8.—种用于对驱动机动车辆的发动机(2)进行冷却的系统，该系统包括一个散热器(6)和一个恒温器装置(4)，该恒温器装置被设计成调节来自该散热器(6)的待注入到该发动机(2)的一个冷却回路中的冷却剂的量，该恒温器装置符合权利要求1至7之一。9.一种用于对机动车辆冷却系统的恒温器装置(4)的热感应部分的控制加热模块进行控制的方法，该恒温器装置包括一个阀门(26)和该热感应部分(24)，该热感应部分被设计成当所述感应部分(24)的温度超过一个温度阈值时驱动该阀门(26)打开，该加热模块适用于最大递送一个最大热输出，其特征为，将由该加热模块递送的热输出限制于严格小于该最大热输出并且足以驱动该阀门(26)完全打开的热输出的一个步骤。10.—种用于对机动车辆冷却系统的恒温器装置(4)的热感应部分的控制加热模块进行控制的方法，该恒温器装置包括一个阀门(26)和该热感应部分(24)，该热感应部分被设计成当所述感应部分(24)的温度超过一个温度阈值时驱动该阀门(26)打开，该方法包括将该加热模块控制成其方式使得该加热模块递送不足以驱动该阀门(26)打开的一个非零热输出的一个步骤， 其特征在于，该加热模块包括被连接至一个电极(2 8)的一个电阻器，一个调节模块(34)基于测量温度(Ts)和温度设定点(Tc)来确定一个粗略的可用电压(Vr)，并且在于，一个修正模块(40)将该粗略的可用电压(Vr)修正成使得为该电极(28)施加最小可用电压。
【文档编号】F01P7/16GK105960513SQ201580006868
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年1月6日
【发明人】C·皮亚尔, K·扎奥伊, V·圣安杰利, C·维耶尔, A·福尔顿
【申请人】雷诺股份公司