一种发动机进气冷却系统及电子水泵的控制方法与流程

本发明涉及电子水泵的技术领域，具体地是一种发动机进气冷却系统及电子水泵的控制方法。

背景技术：

为满足日益严格的排放要求，采用中缸内直喷加增压中冷是一种常见的技术方案。涡轮增压器因为其特有的工作特性和工况环境无法使用常规的风冷或水冷，使用电动机带动水泵驱动冷却液循环带走增压器进气或泵体热量是一种常见的冷却解决方案。而作为冷却增压器及其进气的关键电子部件的电子水泵需要合理的采集各个工况点参数，即在发动机的不同部位安装不同的传感器以检测参数，ecu根据采集的工况点参数准确的判断发动机当前冷却需求，根据冷却需求计算出电子水泵所需的目标泵速和剩余运行时长。

不难看出，现有技术中需要采集的工况点参数较多，因此会设置较多的传感器，而传感器数量的较多不仅增加了安装空间的需求和零部件成本，而且采集得到的检测误差会造成最终结果的偏差，增加控制难度。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的第一个技术问题：提供一种发动机用电子水泵的控制方法，其可以在计算得出目标泵速的基础上减少传感器数量。

为此，针对第一个技术问题本发明提出一种发动机用电子水泵的控制方法，包括以下步骤：

s1.检测电子水泵的泵速、车辆的车速、中冷器的入水口温度和环境温度；

s2.由泵速确定中冷器的第一传热系数，由车速确定中冷器的第二传热系数；

s3.将中冷器的入水口温度、环境温度、第一传热系数和第二传热系数代入计算公式1中，并且求解公式1得出中冷器的出水口温度；

tintercooler-out＝tintercooler-in-δ*cof1-δ*cof2(公式1)；

其中，tintercooler-out为中冷器的出水口温度，tintercooler-in为中冷器的入水口温度，δ为中冷器的入水口温度与环境温度的差值，cof1为中冷器的第一传热系数，cof2为中冷器的第二传热系数；

s4.基于计算得到的中冷器的出水口温度确定电子水泵的目标泵速。

通过泵速、车速、入水口温度和环境温度之间的计算可以直接得到出水口温度，较常规的通过温度传感器检测得到出水口温度来说，本发明申请的这一技术方案可以省去出水口温度传感器的设置，因此传感器数量少，也正是由于传感器数量的减少，因此检测产生的误差影响小，更加有利于系统的控制。

根据本发明的一个示例，在步骤s1之前设有以下步骤：

s5.将发动机负荷标定为低负荷区域、中负荷区域和高负荷区域；

s6.检测当前的发动机负荷；

s7.判断发动机负荷所属区域，若发动机负荷属于低负荷区域则电子水泵处于停机状态，若发动机负荷属于中负荷区域则进入步骤s1，若发动机负荷属于高负荷区域则电子水泵处于满功率状态。

根据本发明的一个示例，在步骤s7中若发动机负荷属于中负荷区域则在步骤s4之前基于环境温度设定发动机进气端的目标气体温度，且所述步骤s4中电子水泵的目标泵速至少由中冷器的出水口温度和目标气体温度经过模糊pid计算后得出。通过模糊pid计算得到目标泵速，可以使得目标泵速更加精确稳定。

根据本发明的一个示例，所述步骤s4包括以下步骤：

s41.将单位时间间隔内的出水口温度的数值归为一个数组；

s42.通过中位值滤波法计算当前数组的算术平均值；

s43.令tintercooler-out[k+1]为当前数组的算术平均值，令tintercooler-out[k]为前一个数组的算术平均值，将tintercooler-out[k+1]和tintercooler-out[k]代入公式2中，并且求解公式2得出tintercooler-out[k+1]的最终值；

tintercooler-out[k+1]＝tintercooler-out[k+1]*(1-filter)+filter*tintercooler-out[k](公式2)；其中，filter为常数；

s44.基于出水口温度的tintercooler-out[k+1]的最终值确定电子水泵的目标泵速。通过对于出水口温度的数据进行优化处理，可以消除由于检测噪音带来的误差对于最终结果的影响，即可以使得出水口温度更加接近于真实值，数据更加准确有效。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的第二个技术问题：提供一种发动机进气冷却系统，其电子水泵的控制过程更加平稳高效，而且传感器的数量少，因此整体成本低。

为此，针对第二个技术问题本发明提出一种发动机进气冷却系统，包括增压器、中冷器和电子水泵，通过增压器压缩后的空气经中冷器输送至发动机内，所述中冷器的入水口与电子水泵的冷却液输出端连通，且所述电子水泵的目标泵速基于上述发动机用电子水泵的控制方法设定。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：首先，通过泵速、车速、入水口温度和环境温度之间的计算即可得到对应的出水口温度，因此减少了对于出水口温度的检测，从而减少了出水口温度传感器的设置，其次，通过对于出水口温度的数据处理，可以减少甚至于消除各项检测噪音所带来的误差，由此使得出水口温度更加趋向于真实值，最后，通过模糊pid计算得到目标泵速，其控制更加稳定。

附图说明

图1是本发明的控制流程示意图。

图2是本发明中中冷器出水口温度的数据处理流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的发动机进气冷却系统及电子水泵的控制方法。

基础实施例：

本发明提供一种发动机进气冷却系统，其特征在于：包括增压器、中冷器和电子水泵，通过增压器压缩后的空气经中冷器输送至发动机内，所述中冷器的入水口与电子水泵的冷却液输出端连通，由此通过中冷器对增压器输送至发动机内的压缩空气进行降温处理，从而防止发动机发生暴震同时维持发动机最大输出性能要求。所述电子水泵的目标泵速和剩余运转时长由控制器控制，且各项检测数据均反馈至控制器内。例如采用pid控制器对各传感器检测得到的各项参数进行计算，由此得出最佳的目标泵速和剩余运转时长。此采用pid控制电子水泵工作的闭环控制方法是行业内较为常规的控制方法，故此就不一一展开。

实施例一：

基于上述基础实施例的冷却系统，其区别在于上述电子水泵的控制方法采用以下控制方法：包括以下步骤：

s1.通过车载传感器采集电子水泵的泵速信号、车辆的车速信号、中冷器的入水口温度信号和环境温度信号；将上述的泵速信号、车速信号、入水口温度信号和环境温度信号分别传输至控制器。当然车辆本身自带有多种车载传感器，因此不必重复的设置对应的传感器，即若车辆自带有对应的传感器，则本专利申请的控制器只需要通过车辆ecu读取相关参数即可。

s2.所述控制器通过泵速信号计算得到与中冷器散热能力相关的第一传热系数，由车速信号计算得到与中冷器散热能力相关的第二传热系数；上述的第一传热系数和第二传热系数是基于不同的中冷器型号得到的中冷器散热功率与泵速之间的函数关系，由此确认的一个比例系数，此传热系数可以通过经验得到即通过经验总结得到对应的传热系数表，由此确定各项传热系数，也可以通过行业内通用的计算公式得到。即上述的第一传热系数和第二传热系数的确定是行业内常规的现有技术，因此不在此详细的赘述。

s3.所述控制器将入水口温度信号的数值、环境温度信号的数值、第一传热系数和第二传热系数代入计算公式1中，并且求解公式1得出中冷器的出水口温度；

tintercooler-out＝tintercooler-in-δ*cof1-δ*cof2——公式1；

其中，tintercooler-out为中冷器的出水口温度，tintercooler-in为中冷器的入水口温度，δ为中冷器的入水口温度与环境温度的差值，cof1为中冷器的第一传热系数，cof2为中冷器的第二传热系数；

s4.基于计算得到的中冷器的出水口温度确定电子水泵的目标泵速。行业内通过出水口温度确定电子水泵的目标泵速是常规的现有技术，故此就不在此进行详细的展开，本发明申请的这一实施例一的核心技术点在于利用计算公式得到出水口温度的数值用于替代现有技术中通过出水口温度传感器采集得到的数值，由此可以减少出水口温度传感器的安装。

实施例二：

其基本结构和步骤与实施例一相同，区别在于：在步骤s1之前设有以下步骤：

s5.将发动机负荷标定为低负荷区域、中负荷区域和高负荷区域；此发动机负荷的区域是通过人为定义的一个区间，即测试发动机的不同转速以及在不同转速下的发动机负荷值来人为的标定三个发动机负荷区域，即低负荷区域、中负荷区域和高负荷区域。

s6.检测当前的发动机负荷；

s7.判断当前的发动机负荷所属的发动机负荷区域，若当前的发动机负荷属于低负荷区域则电子水泵处于停机状态，若当前的发动机负荷属于中负荷区域则进入步骤s1，若当前的发动机负荷属于高负荷区域则电子水泵处于满功率状态。上述的停机状态是指电子水泵的泵速趋向于零值，即发动机低负荷时不需要电子水泵的介入。上述的满功率状态是指电子水泵的泵速开启到最大额定泵速。

另外值得一提的是，虽然步骤s7中若判断当前的发动机负荷属于中负荷区域则进入步骤s1，但是步骤s1中各项传感器检测得到的参数可以在步骤s5至s7的任一步骤进行时同步完成。也就是说，最为优选，步骤s7中若判断当前的发动机负荷属于中负荷区域则进入步骤s3，而步骤s1和步骤s2则同步或早于步骤s7完成数据的采集和储存。

实施例三：

其基本结构和步骤与实施例二相同，区别在于：在步骤s7中若发动机负荷属于中负荷区域则在步骤s4之前基于环境温度信号的数值设定发动机进气端的目标气体温度，且所述步骤s4中电子水泵的目标泵速至少由中冷器的出水口温度和目标气体温度经过模糊pid计算后得出。上述的目标气体温度是人为给定的一个目标值，这一目标值给定所依据的参数是当前环境温度值和发动机负荷所属的负荷区域。至于具体地目标气体温度与环境温度值和发动机负荷之间的计算公式则并非本发明申请的发明点，其可以采用现有技术中的任一计算公式或者计算逻辑去确定这一目标气体温度，此通过环境温度值和发动机负荷所属的负荷区域确定目标气体温度是行业内的常规技术，故此就不详细展开。

实施例四：

其基本结构和步骤与实施例三相同，区别在于：上述电子水泵的目标泵速至少由中冷器的出水口温度和目标气体温度经过模糊pid计算后得出，具体地是指：

通过控制器计算得到出水口温度的数值与标定的目标气体温度的数值作为两个输入值进行模糊pid计算，最终得出目标泵速。

实施例五：

其基本结构和步骤与实施例二相同，区别在于：所述步骤s4包括以下步骤：

s41.将单位时间间隔内的出水口温度的数值归为一个数组；具体地控制器将按额定的时序进行采样并计算得出n个tintercooler-out值。这n个tintercooler-out值将存放在单独的数组中。上述的n可以是任意大于1的正整数，下文中以n＝6为例进行描述。

s42.通过中位值滤波法计算当前数组的算术平均值；上述的中位值滤波法具体是指将单个数组中的6个tintercooler-out值去除一个最大值和一个最小值，后对剩余4个数据进行计算得出tintercooler-out的算术平均值。当然由于6个tintercooler-out值输入的过程中是依照时序输入的，因此需要控制器对6个tintercooler-out值进行排序，以便于去除最大值和最小值。而在控制器内部程序设计的时候可以如图2所示进行程序的编辑，其中i和j是程序运行过程中的参数，所述i和j均为非负整数。

s43.将tintercooler-out的算术平均值通过一阶滤波法进行数据处理；具体地：令tintercooler-out[k+1]为当前数组的算术平均值，令tintercooler-out[k]为前一个数组的算术平均值，其中k大于0，将tintercooler-out[k+1]和tintercooler-out[k]代入公式2中，并且求解公式2得出tintercooler-out[k+1]的最终值；

tintercooler-out[k+1]＝tintercooler-out[k+1]*(1-filter)+filter*tintercooler-out[k]——公式2；

其中，filter为常数；具体地所述的filter＝0.23。

s44.基于出水口温度的tintercooler-out[k+1]的最终值确定电子水泵的目标泵速。即经过中位值滤波法和一阶滤波法进行滤波处理后的tintercooler-out[k+1]值作为中冷器的出水口温度的最终值，此最终值与目标气体温度之间进行模糊pid计算最终得到电子水泵的目标泵速。

实施例六：

上述的模糊pid是由模糊pid控制器进行模糊计算处理，即经过中位值滤波法和一阶滤波法进行滤波处理后的tintercooler-out[k+1]值以及目标气体温度的数值作为输入值输入到模糊pid控制器中进行模糊pid计算。

作为优选，上述的控制器和模糊pid控制器可以是集成的同一个控制器，这一控制器带有常规控制模块和模糊pid模块。

进一步地，上述控制器和模糊pid控制器可以集成在车辆的ecu中。

实施例七：

其基本结构和步骤与实施例一相同，区别在于：电子水泵的冷却液不仅输送至中冷器中用于对经过中冷器的压缩空气进行冷却，所述电子水泵的冷却液还输送至增压泵中，对于增压器的本体进行冷却，所述增压器本体的实际泵体温度可以通过设置与增压器上的温度传感器检测得到，而增压器的降温后的目标泵体温度是人为设定的数值。此实际泵体温度和目标泵体温度可以进行pid模糊计算，将计算结果转换为电子水泵的目标泵速。

这里需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。