组合发动机缸盖和发动机缸体流量请求以控制内燃机的车辆冷却系统中的冷却剂流体流量的制作方法

本公开总体上涉及内燃机，并且更具体地涉及组合发动机缸盖和发动机缸体流量请求以控制内燃机的车辆冷却系统中的冷却剂流量。

诸如汽车、摩托车或任何其它类型的汽车等车辆可以配备有内燃机以对车辆提供电源。发动机中的动力可以包括机械动力(以使得车辆能够移动)和电功率(以使得车辆内的电子系统、泵等能够操作)。当内燃机操作时，发动机和其相关部件产生热量，如果不进行管理，该热量可能会损坏发动机和其相关部件。

为了减少发动机中的热量，冷却系统使冷却流体循环通过发动机内的冷却通道。冷却剂流体从发动机吸收热量，然后经由散热器中的热量交换进行冷却。相应地，冷却剂流体变得更冷，然后循环返回通过发动机以冷却发动机和其相关部件。

技术实现要素：

提供了用于组合流量请求以控制用于内燃机的冷却系统中的冷却剂流体的技术的示例。在一个示例实施例中，一种计算机实施方法包括由处理装置从发动机缸体接收缸体流量请求。该方法进一步包括由处理装置从发动机缸盖接收缸盖流量请求。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于缸体流量请求和缸盖流量请求来计算发动机流量。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于缸体流量请求和发动机流量来计算分流请求。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于分流请求来操作缸体旋转阀。

在另一个示例实施例中，提供了用于组合流量请求以控制用于内燃机的冷却系统中的冷却剂流体的系统。该系统包括存储器和处理装置，该存储器包括计算机可读指令，该处理装置用于执行进行行该方法的计算机可读指令。该方法包括由处理装置从发动机缸体接收缸体流量请求。该方法进一步包括由处理装置从发动机缸盖接收缸盖流量请求。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于缸体流量请求和缸盖流量请求来计算发动机流量。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于缸体流量请求和发动机流量来计算分流请求。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于分流请求来操作缸体旋转阀。

在另一个示例实施例中，提供了用于组合流量请求以控制用于内燃机的冷却系统中的冷却剂流体的计算机程序产品。该计算机程序产品包括具有用其实施的程序指令的计算机可读存储介质，其中该计算机可读存储介质本身不是暂时信号，该程序指令可由处理装置执行以使处理装置执行方法。该方法包括由处理装置从发动机缸体接收缸体流量请求。该方法进一步包括由处理装置从发动机缸盖接收缸盖流量请求。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于缸体流量请求和缸盖流量请求来计算发动机流量。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于缸体流量请求和发动机流量来计算分流请求。该方法进一步包括由处理装置至少部分地基于分流请求来操作缸体旋转阀。

根据一个或多个实施例，计算发动机流量包括对缸体流量请求和缸盖流量请求进行求和。根据一个或多个实施例，计算分流请求包括将缸体流量请求除以发动机流量。根据一个或多个实施例，操作缸体旋转阀包括打开缸体旋转阀或关闭缸体旋转阀中的一项。根据一个或多个实施例，基于发动机流量和分流请求，操作缸体旋转阀使得冷却剂流体能够流过发动机缸盖和发动机缸体。根据一个或多个实施例，缸体旋转阀的入口与发动机缸体的出口和流量控制阀的第一入口流体连通，并且其中发动机缸盖的出口与流量控制阀的第二入口流体连通。根据一个或多个实施例，流量控制阀的出口与主旋转阀的入口流体连通。

从以下结合附图的具体实施方式中，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将显而易见。

附图说明

仅作为示例，其它特征、优点和细节出现在以下具体实施方式中，该具体实施方式参考附图，其中：

图1描绘了根据本公开的实施例的包括流量控制阀和缸体旋转阀的车辆发动机，该流量控制阀和缸体旋转阀可以被调整用于组合发动机缸盖和发动机缸体流量请求以控制车辆发动机中的冷却剂流体；

图2描绘了根据本公开的实施例的用于组合发动机缸盖和发动机缸体流量请求以控制车辆冷却系统中的冷却剂流体的方法的流程图；

图3描绘了根据本公开的实施例的用于组合发动机缸盖和发动机缸体流量请求以控制车辆冷却系统中的冷却剂流体的方法的流程图；

图4描绘了根据本公开的实施例的通过发动机缸体和通过发动机缸盖的冷却剂流体流量的曲线图；并且

图5描绘了根据本公开的实施例的用于实施本文描述的技术的处理系统的框图。

具体实施方式

以下描述仅仅具有示例性本质并且不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解的是，在整个附图中，对应的附图标号指示相同或对应的部分和特征。如本文所使用，术语模块是指可以包括执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器的处理电路、组合逻辑电路，和/或提供所述功能的其它合适部件。

本文描述的技术解决方案提供了用于组合发动机缸盖和发动机缸体流量请求以控制内燃机的车辆冷却系统中的冷却剂流体流量。用于内燃机(“发动机”)的冷却系统利用流量控制阀和缸体旋转阀来连续调节通过泵的车辆冷却系统中的冷却剂流体的流量。通过减少通过泵的冷却剂流体流量，可减少发动机曲轴上的负载，减少发动机摩擦，最大限度地提高发动机燃烧效率并减少二氧化碳排放。因此，发动机上的热应力减小，防止了发动机和其部件的可能的损坏或故障。

通过控制冷却剂流体的温度，可以在尽可能最高温度下操作发动机，而不包括发动机的硬件完整性。这提高了发动机和燃料效率，同时防止发动机故障。

图1描绘了根据本公开的实施例的包括流量控制阀(fcv)160和缸体旋转阀(brv)162的车辆发动机100，该流量控制阀和缸体旋转阀可以被调整用于组合发动机缸盖和发动机缸体流量请求以控制车辆发动机100中的冷却剂流体。车辆发动机100包括至少主冷却剂泵(“泵”)104、发动机缸体110、发动机缸盖112、其它发动机部件114(例如，涡轮增压器、排气再循环器等)、主旋转阀130、发动机油热交换器116、变速器油热交换器118以及散热器120。

主旋转阀130包括第一阀(或腔室)140，其具有第一入口141、第二入口142和出口143。主旋转阀130还包括第二阀(或腔室)150，其具有入口151、第一出口152和第二出口153。车辆发动机100的各个部件根据本公开的实施例如图1中所示连接和布置，这些部件之间的实线表示部件之间的流体连接，箭头表示流体的流动方向。

冷却剂流体由散热器120冷却，并且通过泵104从散热器120中泵出返回到发动机缸体110、发动机缸盖112和其它部件114(统称为发动机“入口”)。由散热器120冷却的冷却剂流体也可以被直接泵送到主旋转阀130的第一入口141中。管理流出散热器120的流量能够将低温冷却剂与高温冷却剂混合，以便在期望温度下向车辆发动机100提供冷却剂。

阀控制器102通过打开和关闭(部分或全部打开和关闭)第一阀140和第二阀150来控制通过车辆发动机100的冷却剂流体的流量。具体地，入口温度控制器102可以使第二阀150将来自发动机缸体110和发动机缸盖112的流量通过第一出口152和第二出口153引导到散热器120和/或散热器旁路122中。类似地，阀控制器102可以使第一阀门140将来自第一入口141和/或第二入口142的流量通过出口143引导到发动机油热交换器116和变速器油热交换器118中。

第一入口141(也称为“低温入口”)经由泵104从散热器120接收冷却后的冷却剂流体。第二入口142(也称为“暖入口”)在温热冷却剂流体被泵104泵送通过发动机缸体110/发动机缸盖112和其它部件114之后接收该温热冷却剂流体(相对于冷却后的冷却剂流体为温热的)。温热冷却剂流体在其通过发动机缸体110、发动机缸盖112和/或其它部件时被加热。相应地，取决于第一阀140的状态，第一阀140可以将冷却后的冷却剂流体或温热冷却剂流体提供给发动机油热交换器116和变速器油热交换器118。

为了减少发动机缸体110和发动机缸盖112中的冷却冷却剂流体的流入，可以关闭发动机缸体110/发动机缸盖112与主旋转阀130的第二阀150之间的流量控制阀(fcv)160。具体地，fcv160的入口与发动机缸体110的出口和发动机缸盖112的出口流体连通(直接和/或间接)，并且fcv160的出口与主旋转阀130的第二阀150的入口151以及与其它部件114的入口流体连通。

当fcv160关闭时，冷却剂流体停止流入散热器120，因此冷却剂流体不被散热器120冷却。这防止冷却后的冷却剂流体循环回到发动机缸体110/发动机缸盖112中。阀控制器102至少部分地基于主旋转阀130的状态改变来控制fcv160以打开和关闭fcv160。根据一些实施例，fcv160部分关闭(例如，关闭25％、关闭50％、关闭80％等)以实现期望流量(例如，以保持通过车辆发动机100的恒定温度)。

在一些情况下，发动机缸体110和发动机缸盖112可能需要不同的冷却剂流体流量。例如，发动机缸体110和发动机缸盖112各自需要最小流量以避免冷却剂流体沸腾并且防止每个缸体内出现高温，高温可能会导致缸体损坏。相应地，brv162被引入到发动机缸体110的出口与fcv160的入口之间，使得brv162与发动机缸体110和fcv160流体连通。brv162可由阀控制器102控制以使冷却剂流体以不同速率通过发动机缸体110和发动机缸盖112中的每一个。阀控制器102将对通过发动机缸体110和发动机缸盖112中的每一个的冷却剂流体流量的流量请求转换成用于控制brv162的致动器命令。这确保了发动机缸体110和发动机缸盖112中的每一个中有正确的冷却剂流体流量，同时最小化发动机控制单元(未示出)中的负载计算。

阀控制器102可以连续调节fcv160和brv162以调整泵104可通过发动机缸体110和发动机缸盖112提供的冷却剂流体流量。通过减少泵104的流量，也可减少曲轴(未示出)上的负载以减少发动机摩擦并且使燃烧效率最大化。

继续参考图1，在本公开的实施例中，阀控制器102可以是硬件和编程的组合。编程可以是存储在有形存储器上的处理器可执行指令，并且硬件可以包括用于执行那些指令的处理装置。因此，系统存储器可以存储程序指令，该程序指令在由处理装置执行时实施本文描述的功能。其它发动机/模块/控制器也可以用于包括本文其它示例中描述的其它特征和功能。替代地或另外，阀控制器102可以被实施为专用硬件，诸如一个或多个集成电路、专用集成电路(asic)、专用特殊处理器(assp)、现场可编程门阵列(fpga)或用于执行本文描述的技术的专用硬件的前述示例的任何组合。

图2描绘了根据本公开的实施例的用于组合发动机缸盖和发动机缸体流量请求以控制车辆冷却系统中的冷却剂流体的方法的流程图。方法200可以例如通过图1的阀控制器102、通过图5的处理系统500(下面描述)或通过另一个合适的处理系统或装置来实施。

在框202处，阀控制器102(即，处理装置或系统)从发动机缸体110接收缸体流量请求。在框204处，阀控制器102从发动机缸盖112接收缸盖流量请求。在框206处，阀控制器102至少部分地基于缸体流量请求和缸盖流量请求来计算发动机流量。计算发动机流量可以包括对缸体流量请求和缸盖流量请求进行求和。

在框208处，阀控制器102至少部分地基于缸体流量请求和发动机流量来计算分流请求。计算分流请求可以包括将缸体流量请求除以发动机流量。在框210处，阀控制器102至少部分地基于缸体流量来操作(例如，打开或关闭)缸体旋转阀(例如，brv162)。这使得冷却剂流体能够根据发动机流量和分流请求而流过发动机缸盖和发动机缸体。

也可以包括另外的过程，并且应当理解的是，图2中描绘的过程表示图示，并且在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以添加其它过程或者可以移除、修改或重新布置现有过程。

图3描绘了根据本公开的实施例的用于组合发动机缸盖和发动机缸体流量请求以控制车辆冷却系统中的冷却剂流体的方法300的流程图。方法300可以例如通过图1的阀控制器102、通过图5的处理系统500(下面描述)或通过另一个合适的处理系统或装置来实施。

通常，来自发动机缸体110和发动机缸盖112的流量请求被组合以产生发动机流量请求。考虑其它可能的请求者，对(在泵104上的)最大流量请求进行仲裁，并且使用流量分布模型将流量转换成fcv命令以定位fcv160。

从发动机缸体110接收缸体流量请求302，并且从发动机缸盖112接收缸盖流量请求304。基于缸体流量请求302和缸盖流量请求304来计算发动机请求312。例如，将缸体流量请求302和缸盖流量请求304在框305处进行求和并且将它们作为发动机请求312输出。

将发动机请求312连同低压冷却器请求306、涡轮压缩机请求308和/或驾驶室加热器请求310一起输入到框314中，在框314中确定请求312、306、308、310中的哪一个是最大请求。最大请求作为进入泵流量的最终泵请求316输出到fcv框318，该fcv框将最终泵请求316转换成最终fcv请求320以控制fcv160。

最终fcv请求320被输入到发动机流量模块322的fcv中，以将最终fcv请求320转换成发动机流量致动值324。然后在框326处将缸体流量请求302除以发动机流量致动值324以计算分流请求328。分流请求328表示待分配给发动机缸体110的冷却剂流体流量的百分比。剩余的冷却剂流体流量将被分配给发动机缸盖112。例如，如果在框326处预计将30％的冷却剂流体流量分配给发动机缸体110，则70％的冷却剂流体流量被分配给发动机缸盖112。

分流请求328被发送到brv162。操作brv162(例如，部分地或全部地打开或关闭)以实施对应于分流请求328的流量，使得适量的冷却剂流体流过发动机缸盖112和发动机缸体110。

也可以包括另外的过程，并且应当理解的是，图3中描绘的过程表示图示，并且在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以添加其它过程或者可以移除、修改或重新布置现有过程。

图4描绘了根据本公开的实施例的通过发动机缸体110和通过发动机缸盖112的冷却剂流体流量的曲线图400。具体地，曲线图400绘制了以升/分钟(l/min)为单位的冷却剂流量(垂直轴线)与作为以2000rpm操作的车辆发动机(例如，车辆发动机100)的百分比(％)的冷却剂流体流量百分比(水平轴线)。

线402表示通过发动机缸体110的冷却剂流体流量的百分比，而线404表示通过发动机缸盖112的冷却剂流体流量的百分比。

如本文所讨论，基于缸体流量请求和缸盖流量请求来计算发动机流量，然后基于缸体流量请求和发动机流量请求来计算分流请求。即，确定fcv160的位置以将发动机流量提供给发动机(例如，发动机缸体110和发动机缸盖112)，并且确定brv162的位置以将缸体流提供给发动机缸体110。如果brv162的位置不影响发动机中的总发动机流量，如由线408所表示，则这是可接受的。然而，因为brv162的位置确实影响发动机中的总发动机流量，所以通过发动机缸体110和发动机缸盖112的实际总发动机流量由线406表示。因此，本技术提供了相对于流量模型准确度考虑关于软件开发和校准的简单性的能力。

应当理解的是，本公开能够结合现在已知或后续开发的任何其它类型的计算环境来实施。例如，图5说明了用于实施本文描述的技术的处理系统500的框图。在示例中，处理系统500具有一个或多个中央处理单元(处理器)21a、21b、21c等(统称或通常称为处理器21和/或处理装置)。在本公开的各方面中，每个处理器21可以包括精简指令集计算机(risc)微处理器。处理器21经由系统总线33耦合到系统存储器(例如，随机存取存储器(ram)24)和各种其它组件。只读存储器(rom)22耦合到系统总线33，并且可以包括控制处理系统500的某些基本功能的基本入口/出口系统(bios)。

进一步说明了耦合到系统总线33的入口/出口(i/o)适配器27和网络适配器26。i/o适配器27可以是与硬盘23和/或另一个存储驱动器25或任何其它类似部件进行通信的小型计算机系统接口(scsi)适配器。i/o适配器27、硬盘23和存储装置25在本文统称为大容量存储装置34。用于在处理系统500上执行的操作系统40可以存储在大容量存储装置34中。网络适配器26将系统总线33与外部网络36互连，使得处理系统500能够与其它这样的系统进行通信。

显示器(例如，显示监视器)35通过显示适配器32连接到系统总线33，该显示适配器可以包括图形适配器以提高图形密集型应用和视频控制器的性能。在本公开的一个方面中，适配器26、27和/或32可以连接到经由中间总线桥(未示出)连接到系统总线33的一个或多个i/o总线。用于连接诸如硬盘控制器、网络适配器和图形适配器等外围装置的合适的i/o总线通常包括诸如外围部件互连(pci)等公共协议。另外的入口/出口装置被示为经由用户接口适配器28和显示适配器32连接到系统总线33。键盘29、鼠标30和扬声器31可以经由用户接口适配器28互连到系统总线33，该用户接口适配器可以包括例如将多个装置适配器集成到单个集成电路中的超级i/o芯片。

在本公开的一些方面中，处理系统500包括图形处理单元37。图形处理单元37是专用电子电路，其被设计成操纵并改变存储器以加速在帧缓冲器中产生旨在出口到显示器的图像。通常，图形处理单元37在操纵计算机图形和图像处理方面非常高效，并且具有高度并行结构，该结构使得对于用于在并行地处理大块数据的情况下的算法比通用cpu更有效。

因此，如本文所配置的，处理系统500包括以处理器21的形式的处理能力、包括系统存储器(例如，ram24)和大容量存储装置34的存储能力、诸如键盘29和鼠标30等入口装置，以及包括扬声器31和显示器35的出口能力。在本公开的一些方面中，系统存储器(例如ram24)的一部分和大容量存储装置34共同存储操作系统以协调处理系统500中所示的各种部件的功能。

已经出于说明目的呈现了本公开的各种示例的描述，但是并非旨在穷尽或限制于所公开的实施例。在不脱离所描述的技术的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。选择在本文使用的术语是为了最好地解释本技术的原理、实际应用或技术改进而不是市场上发现的技术，或者使得本领域的普通技术人员能够理解本文公开的技术。

虽然已经参考示例性实施例描述了以上公开，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变并且可用等同物替换其元件。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。