专利名称：冷却系统和用于在冷却系统中实施温度管理的方法
技术领域：
本发明涉及用于机动车辆的内燃发动机的冷却系统并且涉及用于在冷却系统中 实施温度管理的方法。具体来说，本发明涉及可在其中操纵多个温度参数的冷却系统，该冷 却系统为此目的具有多个执行器和控制配置。
背景技术：
在复杂系统例如机动车辆的传动系内，需要遵循各种热极限值。另外，必须分别调 整不同的温度参数以达到最佳值。在这样的情况下，在该复杂系统的温度管理期间，通常使 用多个装置以便操纵独立的部件或子系统的温度。这些操纵装置可以是例如一个或更多个 风扇、阀、恒温器或泵等。因此，有可能例如在冷却液体回路中通过不同的执行器元件(例 如通过恒温器和风扇)操纵冷却液体温度。在这样的情况下，在机动车辆中的温度管理期间可能会发生这样的问题，即多个 控制环影响相同的控制变量，而这些控制环在其控制结构方面不互相匹配。但是，不能最佳 致动执行器或冷却装置(在该期间例如不考虑独立的执行器对其它部件或温度参数的影 响)可导致不能最佳地利用可用电能。另外，所述控制可能变得不精确和/或以不足够的 控制速度实施。除了其它内容以外，DE 10163944A1还公开了用于致动机动车辆的内燃发动机的 冷却系统的电动可致动部件的方法，其中该部件被控制单元致动并且其中通过先导控制器 实施该致动。控制器可以附加在所述先导控制器上，从而通过控制器值的优先级实施该附 加，以便修改控制器干涉信号以使所有的控制目标均可以达到更高的效率。通过所述优先 级，有可能例如只将用于致动的控制器值的部分传递到电可致动部件，根据优先级，这导致 最小的致动能量，其目的是实现整个冷却系统或机动车辆的最佳整体效率。
发明内容
本发明的目的是使机动车辆的内燃发动机的冷却系统和用于在所述冷却系统中 实施温度管理的方法可用，该方法允许不同执行器的致动的体系化且同时透明化并且灵活 的联接。该目的通过根据本说明书的特征的冷却系统和根据本说明书的特征的方法而实 现。在根据本发明的用于机动车辆的内燃发动机的冷却系统中，有可能操纵多个温度 参数，所述冷却系统为此目的具有多个执行器和控制配置。所述冷却系统的特征在于所述控制配置具有基于矩阵结构的控制器，该矩阵结 构在每种情况下分配输出值到每个执行器关于所述温度参数中的一个的具有预定的请求 值形式的至少一个输入值，以达到基于所述输出值通过各个执行器操纵各个温度参数的目 的。本发明尤其基于由于使用了基于矩阵结构的控制器的事实而允许执行器对不同温度参数具有不同影响的观念，为了操纵各个温度参数，该矩阵结构允许独立的执行器的 致动操作的联接或组合。这样，一方面有可能以选择性的方式允许独立的执行器的不同特性。因此，对能量 更有效率的利用和更精确的温度控制以及因而更高的效率都可在机动车辆的传动系中实 现。在这样的情况下，各种执行器的致动操作的联接的特征在于凭借根据本发明的基于矩 阵结构的控制的特定透明度，因此，例如在冷却系统的配置期间，可以根据具体要求或条件 实施对执行器的致动的联接和/或分别实施的加权的灵活定义或修改。这允许以系统化、 透明和灵活的方式在冷却系统中实施温度管理。作为根据本发明的控制器的基础的矩阵结构的输入值可以是具有请求用于特定 温度参数(例如冷却液体温度、空调系统温度、发动机罩下温度等)的冷却能量的冷却请求 形式的有效值。该请求值可以被给定为例如百分比值和假定值，例如在从0%到100%的范 围中。根据本发明的控制器的输出值也可以是具有致动值的形式的有效值，该致动值分别 代表在每种情况下特定执行器(即特定冷却装置例如鼓风机、阀、恒温器、泵等)可用的冷 却能量的量。根据一个实施例，在每种情况下分配被矩阵结构预定的输出值到一个输入值期 间，执行器为了操纵各个温度参数的致动操作以由矩阵结构预定的方式加权。具体来说，该 矩阵结构可以具有加权因数和/或偏置值从而执行关于响应于冷却请求的不同执行器或 冷却装置的动作的优先级。根据一个实施例，矩阵结构具有值(^，」；by)，其中各个分配根据以下规则发生Yijj = Xi ‘ Bij^bijj i = 1，···，N且 j = 1，···，M其中Xi 关于第i温度参数的输入值Yi, j 第i温度参数和第j执行器的致动值a,, j 第i温度参数和第j执行器的倍增因数by 第i温度参数和第j执行器的偏置值本发明还涉及根据本说明书所述特征的用于在机动车辆的内燃发动机的冷却系 统中执行温度管理的方法。对于本发明的优选实施例和益处，参考关于根据本发明的控制配置的以上说明。可以在说明书和所附权利要求中找到本发明进一步的实施例。根据本发明的另一方面，提供一种用于调节内燃发动机的冷却系统的温度的方 法，所述冷却系统具有多个执行器以控制温度。所述方法包括接收冷却冷却液体的请求； 通过控制器将所述请求转换为相应于每个执行器的多个致动值；以及通过多个所述执行器 基于相应于每个执行器的致动值而调节所述冷却系统的温度。在一个实施例中，转换所述请求包括以用于每个执行器的偏置值和因数加权所述 请求，从而获得用于每个执行器的所述致动值。在另一个实施例中，所述执行器包括风扇、比例阀、泵和散热器格栅套中的一个。
具体实施例方式下面将参照优选实施例更详细地解释本发明。
为了解释本发明的示例性实施例，表1示出了特定的矩阵，根据本发明的控制器 能够以其为基础。所述矩阵基于一种冷却系统，其中为了上述目的提供可被操纵的“N”(在表1的示 例中N = 4)个温度参数和“Μ”(在表1的示例中M = 4)个执行器。在本文中，独立的温 度参数基本可能的是被所有执行器、执行器的子集、仅单个执行器操纵或甚至不被执行器 操纵。表1中的执行器选择只是示例性的。因此，冷却系统有可能具有更多个或更少个 执行器。另外，也可使用其它适当的执行器(例如电恒温器)。表1
冷却请求 冷却液体-5005偏置值11.502因数冷却请求 空调系统0005偏置值0.3001因数冷却请求 发动机罩 下的温度00010偏置值1002因数冷却请求 涡轮增压器0005偏置值0.2110.3因数风扇比例阀T/C 泵散热器格栅 风门片表1中所示的具有大小(Ν*2 · Μ)的矩阵包含被分配到第i温度参数的各行i (i =1，. . .，N)，在各种情况下值叫,」(j = 1，. . .，m)和bi,」(j = 1，. . .，Μ)都被输入到M列 中。如以下所解释的，这些是倍增因数和偏置值by，在与第i温度参数相关的输入值 Xi的基础上通过所述倍增因数和偏置值计算出输出值yu，该输出值yu分别对应于各个执 行器(第j个，j = 1，. . .，M)的适当致动值。例如，通过根据表1的矩阵，倍增因数 ,2 = 1. 5和偏置值K2 = 0被分配到第二(j = 2)执行器(=比例阀)的第一(i = 1)温度参 数(=冷却液体温度)。在此通常按照以下公式计算输出值或致动值Yijj = Xi ‘ Bij^bijj i = 1，···，N且 j = 1，···，M(1)其中Xi 关于第i温度参数的输入值
Yi, j 第i温度参数和第j执行器的致动值a,, j 第i温度参数和第j执行器的倍增因数bi, j 第i温度参数和第j执行器的偏置值关于第i温度参数的输入值在示例性实施例中是被给定为百分比(例如从0% 到100%的范围内的可行值)的请求值，其可以是温度管理系统中的输出，例如响应于对第 i温度参数超过预定阈值、以预定差值偏移预定设定点值或偏离预定范围的事实产生的输 出O因此，在具体计算示例中，有可能例如冷却液体温度太高或超过预定阈值。作为对 此的响应，提出冷却所述冷却液体的请求，该请求例如可对应于25%的输入值。根据本发 明，该值之后不直接被传递到一个或更多个执行器而是作为输入值(对应于“冷却液体的 冷却请求”)被首先输入到根据本发明或表1中所示的矩阵的控制器中。根据上述公式，用已被输入在表1中用于独立的温度影响执行器的相应第一行的 偏置值和因数加权所述请求值，从而计算这些执行器的适当的致动值以作为根据本发明的 控制器的输出值。在具体示例中，可从表1中得到致动值25% *1-5%= 20%，其为作为第一执行器 的风扇的致动值，可以从表1中得到作为第二执行器的比例阀的致动值25% *1.5+0% = 37.5%，可以从所述表格中得到作为第三执行器的070泵的致动值25%*0+0% = 0(%，并 且可得到作为第四执行器的散热器栅格外壳或散热器栅格风门片的致动值25% *2+5% = 55%。结合上述矩阵根据公式(1)计算出的或由根据本发明的控制器输出的致动值由 此对应于各个温度影响执行器的加权的一般响应(common reaction)。在本文中，各个执行 器的致动操作被以系统化方式通过矩阵配置互相适当地联接。因此，例如有可能避免当散 热器栅格外壳(散热器栅格风门片)被关闭时风扇的同时致动。这样，有可能确保所有执 行器适当配合并共同且以协调的方式影响各个温度参数(在该示例中的冷却液体温度)。同时，独立的执行器在矩阵结构基础上的致动操作的这种联接是透明的，因此，为 冷却系统中的温度管理提供了整体上系统化、透明且灵活的解决方案，并且例如实施该配 置的使用者可以执行对联接的灵活设置或修改和/或对分别执行的加权的灵活设置或修 改。
权利要求
1.一种用于机动车辆的内燃发动机的冷却系统，其能够操纵所述冷却系统中的多个 (N)温度参数，并且所述冷却系统为此具有多个(M)执行器和控制配置，其中所述控制配置具有基于矩阵结构的控制器，所述矩阵结构在每种情况下分配输出值 (Yij, i = 1，. . . N，j = 1，. . . M)到每个所述执行器关于所述温度参数中的一个的具有预定 的请求值形式的至少一个输入值(Xi，i = 1，. . . N)，以达到基于所述输出值通过各个执行 器操纵各个所述温度参数的目的。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中在各个分配期间，为了操纵各个所述温度参数，以由所述矩阵结构预定的方式加权所 述执行器的致动操作。
3.根据权利要求1或2所述的冷却系统，其中所述矩阵结构具有值(ay ；by)，其中所述各个分配根据以下规则进行 Yijj = Xi · aUj+bUj i = l,...,Niij = l,...,M其中Xi 关于第i温度参数的输入值Yi, j 所述第i温度参数和第j执行器的致动值aUj 所述第i温度参数和所述第j执行器的倍增因数by 所述第i温度参数和所述第j执行器的偏置值。
4.根据权利要求1至3中的一项权利要求所述的冷却系统，其中所述多个执行器包含至少一个执行器，所述执行器尤其是以下所有执行器风扇、比例 阀、泵和散热器栅格风门片。
5.根据权利要求4所述的冷却系统，其中在所述各个分配期间，避免当所述散热器栅格外壳(风门片)关闭时同时致动所述风Mo
6.一种在机动车辆的内燃发动机的冷却系统中实施温度管理的方法，该方法能够操纵 所述冷却系统中的多个(N)温度参数，并且所述冷却系统为此具有多个(M)执行器和控制 配置，其中基于矩阵结构的控制器被用于所述控制配置中，所述矩阵结构在每种情况下分配输出 值(Yij, i = 1，. . . N，j = 1，. . . M)到每个所述执行器关于所述温度参数中的一个的作为输 入值(X” i = 1, ...N)的预定请求值，以达到基于所述输出值操纵各个所述温度参数的目 的。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述冷却系统被体现为权利要求1至6中的一项权利要求所述的冷却系统。
8.一种用于调节内燃发动机的冷却系统的温度的方法，所述冷却系统具有多个执行器 以控制温度，所述方法包括接收冷却冷却液体的请求；通过控制器将所述请求转换为相应于每个执行器的多个致动值；以及通过多个所述执行器基于相应于每个执行器的致动值而调节所述冷却系统的温度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中转换所述请求包括以用于每个执行器的偏置值和 因数加权所述请求，从而获得用于每个执行器的所述致动值。页
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述执行器包括风扇、比例阀、泵和散热器格栅 套中的一个。
全文摘要
本发明涉及用于机动车辆的内燃发动机的冷却系统以及用于在冷却系统中实施温度管理方法，该方法能够在冷却系统中操纵多个(N)温度参数，并且所述冷却系统为此具有多个(M)执行器和控制配置。该控制配置具有基于矩阵结构的控制器，该矩阵结构在每种情况下分配输出值(Yij，i＝1，...N，j＝1，...M)到每个执行器关于所述温度参数中的一个的具有预定的请求值形式的至少一个输入值(Xi，i＝1，...N)，以达到基于所述输出值通过各个执行器操纵各个温度参数的目的。
文档编号F01P7/16GK102102578SQ20101058588
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月8日 优先权日2009年12月16日
发明者B·舒马赫 申请人:福特环球技术公司