专利名称：车辆的恒温器监控系统及其方法
技术领域：
本发明涉及用于监控车辆恒温器的系统和方法。
背景技术：
通常，恒温器安装在发动机和散热器之间，它自动地打开或关闭以响应冷却剂温度的变化，以便调节流向散热器的冷却剂的量，从而保持发动机温度恒定，这样可以防止发动机过热或过冷。因此，发动机可以在它的最高性能指标下运行。另外，恒温器增加对车辆内部空间的加热效率，防止冷却剂消耗，保持冷却剂温度。
通常有片状型恒温器(pellet-type thermostats)和风箱型恒温器(bellows-type thermostats)。因为片状型恒温器受压力影响比风箱型恒温器更小，片状型恒温器可以比风箱型恒温器更精确地控制温度，因此使用更广泛。
如果恒温器在打开状态中阻塞，则不能正常执行发动机和散热器之间的冷却剂流量控制。因此，与正常状态相比，发动机的预热周期变得更长，所以废气排放特性降低。为此，如果冷却剂温度和进气温度都高于7°，车载诊断调节器(on board diagnostics regulation)No.2(OBD2)强制监控恒温器是否处于阻塞-打开状态，并且当确定恒温器处于阻塞-打开状态时，MIL(故障照明灯)照亮。
为了这个操作，ECU(发动机控制单元)监控冷却剂温度。冷却剂温度用作初始值，并且使用发动机负载计算冷却剂温度上升斜率以响应检测的空气量。然后，ECU计算冷却剂建模温度(modeled coolanttemperature)。
然后比较冷却剂建模温度和实际冷却剂温度。如果在特殊情况下(例如，当实际冷却剂温度为85°的情况)，实际冷却剂温度低于冷却剂建模温度，则判定恒温器处于阻塞-打开状态，并且MIL点亮。
然而，即使恒温器正常运行，实际冷却剂温度在寒冷地区上升非常慢，这是由于周围气温度低的缘故。另外，在RV(旅行车)内，因为RV的乘座空间相对较大，所以实际冷却剂温度也上升得缓慢，这样与普通车辆相比，发送给加热器核心的冷却剂量非常大。在这样的情况下，即使当恒温器正常运行时，也可能错误地判定恒温器处于阻塞-打开状态。
图4中图解了现有技术存在的问题。在启动发动机之后充分预热发动机的特殊情况下，如果判定实际冷却剂温度A低于冷却剂建模温度B，则MIL在C点照亮以通知驾驶员恒温器处于阻塞-打开状态。因此，在根据上述现有技术的恒温器监控方法中，当在非常冷的区域内或低负载的状态下驾驶车辆时，可能错误地判定正常运行的恒温器处于阻塞-打开状态。
另外，如果为了提高加热效率而操作加热器风扇以便从冷却剂流向加热器核心的热量进入车辆内部空间，则冷却剂温度上升缓慢。在这种情形下，如果在低负载状态下驾驶车辆，冷却剂温度可能降低，这样MIL可以被点亮。
如果为了解决这样的问题而加强禁止条件，则可以解决上述问题。然而，在OBD-2内用于监控时间的规则不能得到满足。
本发明背景技术部分内公开的信息只用于增强对本发明背景的理解，而不应该作为确认或任何形式的暗示，即对于本领域普通技术人员来说，这个信息形成已经公知的现有技术。
发明内容
本发明的实施例提供了使用主要冷却剂温度建模方法(primarycoolant temperature modeling method)和辅助冷却剂温度建模方法(auxiliary coolant temperature modeling method)的恒温器监控系统及方法，从而增加了监控恒温器阻塞-打开状态的稳定性和可信性。
在本发明的优选实施例中，恒温器监控系统包括用于检测冷却剂温度的冷却剂温度检测部件；用于检测引入燃烧室的进气温度的进气温度检测部件；用于检测进气量的进气量检测部件；用于检测发动机转速的发动机转速检测部件；风扇开关，用于检测为驱动风扇电动机而选择的接触点；以及控制单元，用于根据由所述冷却剂温度检测部件、进气温度检测部件、进气量检测部件、发动机转速检测部件、以及风扇开关检测的信息，计算主要冷却剂建模温度和辅助冷却剂建模温度，并且用于使用所述主要冷却剂建模温度和辅助冷却剂建模温度进行监控以确定恒温器是否处于阻塞-打开状态。
优选地，所述恒温器监控系统还包括警报设备，当判定恒温器处于阻塞-打开状态时，由来自所述控制单元的控制信号操作所述警报设备。
优选地，所述控制单元在发动机启动时把发动机的冷却剂温度设定为初始值，并且根据检测的空气量使用发动机负载计算冷却剂温度上升斜率，所述控制单元计算主要冷却剂建模温度如下(主要冷却剂建模温度)＝(初始值)+(初始值)×(冷却剂温度上升斜率)。
同样优选地，所述控制单元计算辅助冷却剂建模温度如下(辅助冷却剂建模温度)＝(主要冷却剂建模温度)×(周围空气温度补偿系数)×(风扇补偿系数)×(发动机转速补偿系数)。
进一步优选地，所述周围空气温度补偿系数是根据周围空气的温度来确定的，并且当周围空气温度是预定参考温度(-7°)时，所述周围空气温度补偿系数设为0.5，而当周围空气温度是30°时设为1.0。
优选地，当所述风扇运行在最大时，所述风扇补偿系数设为0.5，而当所述风扇处于关闭状态时设为1.0，并且只有当周围空气温度低于5°时，才应用所述风扇补偿系数。
优选地，根据所述发动机转速来确定发动机转速补偿系数，当发动机转速是1000RPM时，所述发动机转速补偿系数设为0.7，而当发动机转速是1500RPM时设为1.0，如果发动机转速在1000和1500RPM之间，则通过内插法计算所述发动机转速补偿系数。
优选地，如果所述主要冷却剂建模温度低于所述辅助冷却剂建模温度，则所述控制单元用所述辅助冷却剂建模温度替换所述主要冷却剂建模温度。
在本发明的另一实施例中，恒温器监控方法包括如果发动机启动，则确定恒温器监控条件是否存在；如果确定所述恒温器监控条件存在，则计算主要冷却剂建模温度；读取进气温度，然后计算周围空气建模温度，并且判断计算出的周围空气建模温度是否低于预定的周围空气参考温度；如果周围空气建模温度低于预定参考温度，则终止监控，并且如果周围空气建模温度不低于预定参考温度，则通过读取发动机转速计算辅助冷却剂建模温度；比较所述主要冷却剂建模温度和所述辅助冷却剂建模温度；如果所述辅助冷却剂建模温度低于所述主要冷却剂建模温度，则通过用所述辅助冷却剂建模温度替换所述主要冷却剂建模温度，重新计算所述主要冷却剂建模温度，然后，判断实际冷却剂温度是否高于预定的第一参考温度；如果所述实际冷却剂温度高于预定的第一参考温度，则确定所述恒温器处于正常状态，并且如果所述实际冷却剂温度不高于预定的第一参考温度，则判断所述主要冷却剂建模温度是否高于所述预定的第一参考温度；如果所述主要冷却剂建模温度高于所述预定的第一参考温度，则判断所述实际冷却剂温度是否高于预定的第二参考温度；如果所述实际冷却剂温度高于所述预定的第二参考温度，则确定所述恒温器处于正常状态，并且如果所述实际冷却剂温度不高于所述预定的第二参考温度，则判断监控禁止条件是否存在；以及如果所述监控禁止条件不存在，则确定所述恒温器处于阻塞-打开状态，并且点亮报警设备。
优选地，所述恒温器监控方法还包括如果所述监控禁止条件存在，则确定监控禁止状态。
优选地，在车辆速度高于30kph的情形下，所述周围空气建模温度确定为通过从进气温度减去偏移值而获取的值。
优选地，使用所述主要冷却剂建模温度、外部空气温度补偿系数、风扇补偿系数、以及发动机转速补偿系数计算所述辅助冷却剂建模温度。
优选地，如果所述主要冷却剂建模温度不高于所述预定的第一参考温度，则程序返回来重新计算所述主要冷却剂建模温度。
包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附解了本发明的实施例，并且连同本说明书一起用来解释本发明的原理，其中图1是依据本发明实施例的恒温器监控系统的示意方框图；图2是依据本发明实施例的恒温器监控方法的流程图；图3是依据本发明的恒温器监控的图形表示；以及图4是在依据现有技术的恒温器监控方法中的判断错误结果的图解说明。
具体实施例方式
下文中将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
参考图1，依据本发明实施例的恒温器监控系统包括冷却剂温度检测部件10、进气温度检测部件20、进气量检测部件30、发动机转速检测部件40、风扇开关50、以及控制单元60。恒温器监控系统还包括警报设备70，警报设备70可以是灯或蜂鸣器。控制单元60可以包括处理器以及相关硬件和软件，本领域普通技术人员可以根据本文中所讲述的内容对相关硬件和软件进行选择和编程。
冷却剂温度检测部件10检测冷却剂温度并输出相应的电信号。进气温度检测部件20检测引入燃烧室的进气温度并输出相应的电信号。进气量检测部件30检测进气量并输出相应的电信号。发动机转速检测部件40检测发动机转速并输出相应的电信号。风扇开关50检测为驱动风扇电动机而选择的接触点并输出相应的电信号。
控制单元60根据来自上述部件的信号执行主要冷却剂温度建模和辅助冷却剂温度建模，并且监控恒温器是否处于阻塞-打开状态。通常，如图3所示，在优选实施例中对控制单元60进行编程，以便至少在大致所有点上保持实际温度高于主要建模温度。控制单元60把发动机启动时的发动机冷却剂温度设定为初始值，并且使用发动机负载计算相对于检测到的空气量的冷却剂温度上升斜率。然后，控制单元60计算主要冷却剂建模温度如下(主要冷却剂建模温度)＝(初始值)+(初始值)×(冷却剂温度上升斜率)。
然后，控制单元60执行辅助冷却剂温度建模，其中根据下列等式计算辅助冷却剂建模温度(辅助冷却剂建模温度)＝(主要冷却剂建模温度)×(外部空气温度补偿系数)×(风扇补偿系数)×(发动机转速补偿系数)。
确定相对于周围空气温度的外部空气温度补偿系数。例如，当周围空气温度是预定参考温度(优选为-7°)时，外部空气温度补偿系数设为0.5，而当周围空气温度是30°时设为1.0。
确定相对于风扇电动机的运行程度的风扇补偿系数。例如，当风扇运行在最大时，风扇补偿系数设为0.5，而当风扇处于关闭状态时设为1.0。此时，只有当周围空气温度低于5°时，才使用风扇补偿系数。例如，优选地，根据风扇开关50对驱动风扇电动机而选择的接触点进行检测的信号，检测风扇电动机的运行程度。
优选地，根据发动机转速(即每分钟转数(rpm))确定发动机转速补偿系数。例如，当发动机转速是1000RPM时，发动机转速补偿系数设为0.7，而当发动机转速是1500RPM时设为1.0。如果发动机转速在1000和1500RPM之间，则可以通过内插法计算发动机转速补偿系数。另外，如果主要冷却剂建模温度小于辅助冷却剂建模温度，则用辅助冷却剂建模温度替换主要冷却剂建模温度。
当通过监控对主要冷却剂温度建模和辅助冷却剂温度建模的应用而判定恒温器处于阻塞-打开状态时，通过来自控制单元60的控制信号来操作(照亮或发声)警报设备70。
参考图2，将在下文中说明依据本发明实施例的恒温器监控方法。
在步骤S101中，发动机启动之后，控制单元60通过读取车辆的全部信息来判断恒温器监控条件是否存在。
优选地，如果在发动机启动时由冷却剂温度检测部件10检测的冷却剂温度高于预定参考温度(优选为-7°)，如果由进气温度检测部件20检测的进气温度高于预定参考温度(优选为-7°)，并且如果检测的冷却剂温度和检测的进气温度之差小于预定参考温度(优选为6°)，则可以判定恒温器监控条件存在。
如果确定恒温器监控条件不存在，则不执行恒温器监控。另一方面，如果确定恒温器监控条件存在，则控制单元60在步骤S102中计算主要冷却剂建模温度。也就是说，控制单元60把发动机启动时的冷却剂温度设为初始值，并且使用发动机负载计算对应于检测的空气量的冷却剂温度上升斜率。然后，控制单元60计算主要冷却剂建模温度如下(主要冷却剂建模温度)＝(初始值)+(初始值)×(冷却剂温度上升斜率)。
如上所述，如果要计算主要冷却剂建模温度，则控制单元60在步骤S103中读取进气温度，然后，在步骤S104中计算周围空气建模温度。
优选地，在车辆速度高于30kph(千米/时)的情形下，周围空气建模温度确定为通过从进气温度减去偏差值而获取的值。
偏差值优选地根据发动机的排气量(displacement volume)来确定。例如，对于2.0L的发动机而言偏移值可以设为3°。
然后，在步骤S105中判断周围空气建模温度是否低于预定参考温度(优选为-7°)。
如果在步骤S105中确定周围空气建模温度低于预定参考温度，则控制单元60停止恒温器监控。另一方面，如果在步骤S105中确定周围空气建模温度不低于预定参考温度，则控制单元60读取发动机转速(rpm)，然后，在步骤S107中计算辅助冷却剂建模温度如下(辅助冷却剂建模温度)＝(主要冷却剂建模温度)×(周围空气温度补偿系数)×(风扇补偿系数)×(发动机转速补偿系数)。
根据周围空气的温度确定周围空气温度补偿系数。例如，当周围空气温度是预定参考温度(优选为-7°)时，周围空气温度补偿系数设为0.5，而当周围空气温度是30°时设为1.0。
根据风扇电动机的运行程度确定风扇补偿系数。例如，当风扇运行在最大时，风扇补偿系数设为0.5，而当风扇处于关闭状态时设为1.0。此时，只有当周围空气温度低于5°时，采用风扇补偿系数。
优选地，根据发动机转速(即每分钟转数(rpm))确定发动机转速补偿系数。例如，当发动机转速是1000RPM时，发动机转速补偿系数设为0.7，而当发动机转速是1500RPM时设为1.0。如果发动机转速在1000和1500RPM之间，则可以通过内插法计算发动机转速补偿系数。
然后，在步骤S108中，控制单元60判断主要冷却剂建模温度是否高于辅助冷却剂建模温度。
如果在步骤S108中确定主要冷却剂建模温度不大于辅助冷却剂建模温度，则使用计算出的主要冷却剂建模温度。另一方面，如果在步骤S108中确定主要冷却剂建模温度高于辅助冷却剂建模温度，则在步骤S109中通过用辅助冷却剂建模温度代替主要冷却剂建模温度来重新计算主要冷却剂建模温度。控制单元在相互比较之后选择主要冷却剂建模温度和辅助冷却剂建模温度之间较低的温度。
然后，在步骤S110中，控制单元60判断检测到的实际冷却剂温度是否已经达到预定的第一参考温度(优选为85°)。如果在步骤S110中确定实际冷却剂温度已经达到预定的第一参考温度，则在步骤S112中确定恒温器处于正常状态。
另一方面，如果在步骤S110中确定实际冷却剂温度还未达到预定的第一参考温度，则步骤S111中，控制单元60判断主要冷却剂建模温度是否大于预定的第一参考温度。
如果在步骤S111中确定主要冷却剂建模温度大于预定的第一参考温度，则在步骤S113中，控制单元60判断检测的实际冷却剂温度是否大于预定的第二参考温度(优选为74°)。另一方面，如果在步骤S111中确定主要冷却剂建模温度不大于预定的第一参考温度，则程序返回到步骤S109。
如果在步骤S113中确定实际冷却剂温度高于预定的第二参考温度，则在步骤S112中，控制单元60确定恒温器处于正常状态，并且终止监控程序。
然而，如果在步骤S113中确定实际冷却剂温度不大于预定的第二参考温度，则在步骤S114中，控制单元60判断监控禁止条件是否存在。
优选地，如果至少下列条件之一存在，则确定监控禁止条件存在如果发动机负载小于30％情形下的累计低负载时间Time_Load_Low对发动机运行总周期内的累计总发动机负载时间Time_Load_Total之比Time_Load_Low/Time_Load_Total大于预定参考值(优选为80％)；如果累计燃料切断时间Time_Cut_Off对发动机运行总周期内的累计总发动机负载时间Time_Load_Total之比Time_Cut_Off/Time_Load_Total大于预定参考值(例如50％)；以及如果车辆速度小于预定参考速度(优选为10Kph)情形下的累计低速时间Time_Speed对发动机运行总周期内的累计总发动机负载时间Time_Load_Total之比Time_Speed/Time_Load_Total大于预定参考值(优选为50％)。
如果在步骤S114中确定监控禁止条件存在，则在步骤S115中确定当前状态是监控禁止状态。另一方面，如果在步骤S114中确定监控禁止条件不存在，则在步骤S116中确定恒温器处于异常状态，其中恒温器处于阻塞-打开状态，然后在步骤S117中控制警报设备70来警告驾驶员。
如上所述，在根据本发明实施例的恒温器监控中，可以防止误判恒温器的阻塞-打开状态，以便可以增加对恒温器阻塞-打开状态监控的稳定性和可信性。因此，本发明提供了满足OBD-2的恒温器监控系统和方法。
虽然已经在上文中详细描述了本发明的优选实施例，但应该清楚地理解，对于本领域技术人员来说，显而易见，对本文中讲述的基本发明原理所作的许多变化和/或修改仍将落入本发明的本质和范围，正如附属的权利要求书中所定义的。
权利要求
1.一种恒温器监控系统，包括用于检测冷却剂温度的冷却剂温度检测部件；用于检测引入燃烧室的进气温度的进气温度检测部件；用于检测进气量的进气量检测部件；用于检测发动机转速的发动机转速检测部件；风扇开关，用于检测为驱动风扇电动机而选择的接触点；以及控制单元，用于根据由所述冷却剂温度检测部件、进气温度检测部件、进气量检测部件、发动机转速检测部件、以及风扇开关检测的信息，计算主要冷却剂建模温度和辅助冷却剂建模温度，并且用于使用所述主要冷却剂建模温度和辅助冷却剂建模温度进行监控以判断恒温器是否处于阻塞-打开状态。
2.如权利要求1所述的恒温器监控系统，其中对所述控制单元进行编程，以便在发动机运行期间至少几乎所有时间，保持实际冷却剂温度大于主要冷却剂建模温度。
3.如权利要求1所述的恒温器监控系统，还包括警报设备，当确定恒温器处于阻塞-打开状态时，由来自所述控制单元的控制信号操作所述警报设备。
4.如权利要求1所述的恒温器监控系统，其中所述控制单元把发动机启动时的发动机冷却剂温度设定为初始值，并且使用发动机负载计算对应于检测到的空气量的冷却剂温度上升斜率，其中所述控制单元计算主要冷却剂建模温度如下(主要冷却剂建模温度)＝(初始值)+(初始值)×(冷却剂温度上升斜率)。
5.如权利要求1所述的恒温器监控系统，其中所述控制单元计算辅助冷却剂建模温度如下(辅助冷却剂建模温度)＝(主要冷却剂建模温度)×(周围空气温度补偿系数)×(风扇补偿系数)×(发动机转速补偿系数)。
6.如权利要求5所述的恒温器监控系统，其中根据周围空气的温度来确定周围空气温度补偿系数，并且当周围空气温度是预定参考温度(-7°)时，所述周围空气温度补偿系数设为0.5，而当周围空气温度是30°时设为1.0。
7.如权利要求5所述的恒温器监控系统，其中当所述风扇运行在最大时，所述风扇补偿系数设为0.5，而当所述风扇处于关闭状态时设为1.0，并且只有当周围空气温度低于5°时，使用所述风扇补偿系数。
8.如权利要求5所述的恒温器监控系统，其中根据发动机转速来确定所述发动机转速补偿系数，其中当发动机转速是1000RPM时，所述发动机转速补偿系数设为0.7，而当发动机转速是1500RPM时设为1.0，其中如果发动机转速在1000和1500RPM之间，则通过内插法计算所述发动机转速补偿系数。
9.如权利要求1所述的恒温器监控系统，其中如果所述主要冷却剂建模温度高于所述辅助冷却剂建模温度，则所述控制单元用所述辅助冷却剂建模温度替换所述主要冷却剂建模温度。
10.一种恒温器监控方法，包括如果发动机启动，则判断恒温器监控条件是否存在；如果确定所述恒温器监控条件存在，则计算主要冷却剂建模温度；读取进气温度，然后计算周围空气建模温度，并且判断计算的周围空气建模温度是否低于预定的周围空气参考温度；如果周围空气建模温度低于预定参考温度，则终止监控，并且如果周围空气建模温度不低于预定参考温度，则通过读取发动机转速来计算辅助冷却剂建模温度；比较所述主要冷却剂建模温度和所述辅助冷却剂建模温度；如果所述辅助冷却剂建模温度低于所述主要冷却剂建模温度，则通过用所述辅助冷却剂建模温度替换所述主要冷却剂建模温度，重新计算所述主要冷却剂建模温度，然后，判断实际冷却剂温度是否高于预定的第一参考温度；如果所述实际冷却剂温度高于预定的第一参考温度，则确定所述恒温器处于正常状态，并且如果所述实际冷却剂温度不高于预定的第一参考温度，则判断所述主要冷却剂建模温度是否高于所述预定的第一参考温度；如果所述主要冷却剂建模温度高于所述预定的第一参考温度，则判断所述实际冷却剂温度是否高于预定的第二参考温度；如果所述实际冷却剂温度高于所述预定的第二参考温度，则确定所述恒温器处于正常状态，并且如果所述实际冷却剂温度不高于所述预定的第二参考温度，则判断监控禁止条件是否存在；以及如果所述监控禁止条件不存在，则确定所述恒温器处于阻塞-打开状态，并且点亮报警设备。
11.如权利要求10所述的恒温器监控方法，还包括如果所述监控禁止条件存在，则确定为监控禁止状态。
12.如权利要求10所述的恒温器监控方法，其中在车辆速度高于30kph的情形下，所述周围空气建模温度确定为通过从进气温度减去偏移值而获取的值。
13.如权利要求10所述的恒温器监控方法，其中使用所述主要冷却剂建模温度、外部空气温度补偿系数、风扇补偿系数、以及发动机转速补偿系数来计算所述辅助冷却剂建模温度。
14.如权利要求10所述的恒温器监控方法，其中如果所述主要冷却剂建模温度不高于所述预定的第一参考温度，则程序返回来重新计算所述主要冷却剂建模温度。
15.如权利要求13所述的恒温器监控方法，其中当所述风扇运行在最大时，所述风扇补偿系数设为0.5，而当所述风扇处于关闭状态时设为1.0，并且只有当周围空气温度低于5°时，才使用所述风扇补偿系数。
16.如权利要求13所述的恒温器监控方法，其中根据发动机转速来确定所述发动机转速补偿系数，其中当发动机转速是1000RPM时，所述发动机转速补偿系数设为0.7，而当发动机转速是1500RPM时设为1.0，其中如果发动机转速在1000和1500RPM之间，则通过内插法计算所述发动机转速补偿系数。
全文摘要
提供一种恒温器监控系统，其包括用于检测冷却剂温度的冷却剂温度检测部件。进气温度检测部件检测引入燃烧室的进气温度。进气量检测部件检测进气量。发动机转速检测部件检测发动机转速；风扇开关检测为驱动风扇电动机而选择的接触点；以及控制单元根据由所述冷却剂温度检测部件、进气温度检测部件、进气量检测部件、发动机转速检测部件、以及风扇开关检测的信息，计算主要冷却剂建模温度和辅助冷却剂建模温度，并且用于使用所述主要冷却剂建模温度和辅助冷却剂建模温度进行监控以判断恒温器是否处于阻塞－打开状态。
文档编号G01M99/00GK1680797SQ20041010317
公开日2005年10月12日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年4月8日
发明者金亨基 申请人:现代自动车株式会社