Способ управления переключаемым водяным насосом для контура водяного охлаждения в двигателе внутреннего сгорания, двигатель внутреннего сгорания и устройство управления

Изобретение относится к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Предложен способ управления переключаемым водяным насосом для контура водяного охлаждения в двигателе внутреннего сгорания, при котором осуществляют мониторинг параметра, характеризующего температуру головки блока цилиндров, и в случае, когда указанная температура ниже заданного значения, выполняют, по меньшей мере, цикл включения-отключения для переключаемого водяного насоса, при этом цикл включения-отключения содержит, по меньшей мере, первую фазу, в которой водяной насос выключен в течение периода T1 времени, и вторую фазу, в которой водяной насос включен в течение периода T2 времени. Рассмотрены также двигатель для осуществления способа и устройство управления. Изобретение обеспечивает понижение расхода энергии и повышение эффективности двигателя. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу управления переключаемым водяным насосом в двигателе внутреннего сгорания.

В современных двигателях внутреннего сгорания системы охлаждения для двигателя содержат водяной насос и соответствующие контуры водяного охлаждения.

Такие водяные насосы могут представлять собой переключаемые водяные насосы, а именно насосы, которые могут отключаться для сбережения энергии и более быстрого прогрева двигателя.

Однако следующие проблемы обычно возникают при использовании переключаемых водяных насосов: выключение насоса на большой период времени может привести к чрезмерным температурам в головке блока цилиндров.

Также, выключение насоса на слишком долгое время может привести к чрезмерным выбросам NO_x, если используется радиатор системы рециркуляции отработавших газов с водяным охлаждением.

В заключение, включение насоса на слишком долгое время может привести к чрезмерному расходу энергии.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ регулирования температуры двигателя, включающий насос охлаждающей жидкости, который раскрыт в публикации GB 2425619. Согласно этому аналогу система определяет необходимую температуру головки цилиндров двигателя. Также, известен двигатель внутреннего сгорания, в частности дизельный двигатель, содержащий датчики для измерения параметров, характеризующих процесс горения, и блок управления (см. публикацию SU 853128). В качестве устройства управления может быть использован компьютер, как это раскрыто, например, в публикации RU 2024772.

Задачей изобретения является создание способа управления переключаемым водяным насосом в двигателе внутреннего сгорания, который достигает оптимального компромисса между низким расходом энергии и высокой эффективностью двигателя.

Другой задачей является создание алгоритма управления для переключаемого водяного насоса, не применяя сложных устройств и пользуясь вычислительными возможностями электронного блока управления (ЭБУ) транспортного средства.

Другой задачей настоящего изобретения является решение этих задач посредством простого, рационального и недорогого решения.

Эти задачи решаются, в частности, посредством создания способа, двигателя и устройства управления.

Так, согласно первому объекту настоящего изобретения создан способ управления переключаемым водяным насосом для контура водяного охлаждения в двигателе внутреннего сгорания, согласно которому осуществляют мониторинг параметра, характеризующего температуру головки блока цилиндров, и в случае, когда указанная температура ниже заданного значения, выполняют, по меньшей мере, цикл включения-отключения для переключаемого водяного насоса, при этом цикл включения-отключения содержит, по меньшей мере, первую фазу, в которой водяной насос выключен в течение периода Т1 времени, и вторую фазу, в которой водяной насос включен в течение периода Т2 времени.

Предпочтительно, период Т1 выключенного состояния водяного насоса превышает период Т2 включенного состояния водяного насоса.

Предпочтительно, отношение между продолжительностью периода Т2 времени и продолжительностью периода Т1 времени равно или меньше чем 1/30.

Предпочтительно, когда температура головки блока цилиндров выше заданного значения, переключаемый водяной насос постоянно включен.

Предпочтительно, заданное значение температуры, выше которой переключаемый водяной насос постоянно включен, составляет, по меньшей мере, 80°С.

Согласно второму объекту настоящего изобретения создан двигатель внутреннего сгорания, в частности, дизельный двигатель, содержащий соответствующие датчики для измерения параметров, характеризующих процесс горения. Двигатель содержит электронный блок управления, выполненный с возможностью реализации вышеописанного способа управления.

Согласно третьему объекту настоящего изобретения создано устройство управления, содержащее компьютерную программу, включающую в себя компьютерный код для реализации вышеописанного способа управления.

Кроме того, способ в соответствии с изобретением может быть осуществлен в виде компьютерной программы, содержащей программный код для осуществления всех этапов способа по изобретению, и в виде компьютерного программного продукта, содержащего средства для выполнения компьютерной программы.

Компьютерный программный продукт содержит, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, например ЭБУ двигателя, в котором хранится программа, так что устройство управления характеризует изобретение таким же образом, что и способ. В этом случае, когда устройство управления выполняет компьютерную программу, осуществляются все этапы способа в соответствии с изобретением.

Настоящее изобретение далее будет описано в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - экспериментальный график, относящийся к сравнению между алгоритмом настоящего изобретения и другими алгоритмами работы насоса по нескольким параметрам двигателя; и

Фиг. 2 - экспериментальный график, относящийся к влиянию изобретения на выбросы NO_x и суммарные выбросы NO_x, а также влиянию изобретения на расход топлива и суммарный расход топлива.

Теперь описывается предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения также с помощью упомянутых чертежей.

В соответствии с изобретением, способ управления переключаемым водяным насосом в двигателе внутреннего сгорания содержит фазу, в которой осуществляется мониторинг температуры головки блока цилиндров.

Если температура головки блока цилиндров ниже заданного значения, переключаемый водяной насос действует с последовательностью циклов включения-отключения, при этом указанные циклы имеют, по меньшей мере, фазу, в которой водяной насос выключен в течение периода Т1, и фазу, в которой водяной насос включен в течение периода Т2.

Предпочтительно, период Т1 превышает период Т2.

Было обнаружено, что выгодно использовать периоды Т1 выключенного состояния, которые значительно превышают периоды Т2 включенного состояния.

Более конкретно, было обнаружено, что является выгодным, чтобы отношение между периодом Т2 времени и периодом Т1 времени было равным или меньше чем 1/30.

В качестве примера, период Т2 времени, в котором водяной насос включен, может составлять 2 секунды или меньше, а период Т1 времени, в котором водяной насос выключен, может составлять 60 секунд или больше. Другие значения времени могут быть использованы по обстоятельствам.

Предпочтительно, когда температура головки блока цилиндров повышается выше заданного значения, переключаемый водяной насос является постоянно включенным.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа, переключаемый водяной насос постоянно включен, когда температура головки блока цилиндров составляет, по меньшей мере, 80°С.

Упомянутое значение температуры является исключительно иллюстративным, так что в зависимости от обстоятельств могут быть установлены другие заданные значения.

Если в результате непрерывного включенного состояния переключаемого водяного насоса температура головки блока цилиндров падает ниже заданного значения, фазы отключения-включения насоса могут циклически повторяться, как объяснено выше.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, осуществляется мониторинг температуры головки блока цилиндров, но, не отступая от идей изобретения, описанных таким образом, в альтернативе может осуществляться мониторинг другого параметра двигателя, характеризующего температуру.

Благодаря использованию способа управления переключаемым водяным насосом согласно изобретению следующие результаты могут быть достигнуты.

Как показано на экспериментальном графике с фиг. 1, температура головки блока цилиндров, достигнутая со способом, является очень близкой к температуре, которая достигнута при условии постоянно включенного водяного насоса.

Из экспериментального графика с фиг. 2 видно, что влияние на выбросы NO_x и на суммарные выбросы NO_x состоит в том, что эти выбросы, по существу, находятся на одинаковом уровне с условием постоянно включенного водяного насоса и меньше относительно условия постоянно выключенного водяного насоса.

В заключение, из того же самого экспериментального графика с фиг. 2 видно, что расход топлива, используя алгоритм способов согласно изобретению, является очень близким к расходу топлива, когда водяной насос постоянно выключен.

Эти факты являются очень важными с точки зрения уменьшенного расхода топлива.

Дополнительное преимущество изобретения заключается в том, что оно может быть осуществлено, используя простой переключаемый между включенным-выключенным состоянием водяной насос (ПВН), без требования остаточной циркуляции воды, когда переключаемый водяной насос выключен, для охлаждения головки блока цилиндров, избегая увеличения затрат на комплектующие.

В заключение, была определена экономия топлива в новом европейском цикле движения (NEDC), который считается представляющим типичное использование транспортного средства, используя способ согласно изобретению, которая составляет около 2%.

Хотя настоящее изобретение было описано относительно определенных предпочтительных вариантов осуществления и конкретных применений, следует понимать, что описание, изложенное выше, необходимо рассматривать в качестве примера, а не ограничения. Специалисты в данной области определят различные модификации в конкретных вариантах осуществления, которые входят в объем прилагаемой формулы изобретения. Следовательно, подразумевается, что изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, причем оно обладает полным объемом, допускаемым формулировкой прилагаемой формулы изобретения.

1. Способ управления переключаемым водяным насосом для контура водяного охлаждения в двигателе внутреннего сгорания, отличающийся тем, что осуществляют мониторинг параметра, характеризующего температуру головки блока цилиндров, и в случае, когда указанная температура ниже заданного значения, выполняют, по меньшей мере, цикл включения-отключения для переключаемого водяного насоса, при этом цикл включения-отключения содержит, по меньшей мере, первую фазу, в которой водяной насос выключен в течение периода Т1 времени, и вторую фазу, в которой водяной насос включен в течение периода Т2 времени.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что период Т1 выключенного состояния водяного насоса превышает период Т2 включенного состояния водяного насоса.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что отношение между продолжительностью периода Т2 времени и продолжительностью периода Т1 времени равно или меньше чем 1/30.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что, когда температура головки блока цилиндров выше заданного значения, переключаемый водяной насос постоянно включен.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что заданное значение температуры, выше которой переключаемый водяной насос постоянно включен, составляет, по меньшей мере, 80°С.

6. Двигатель внутреннего сгорания, в частности дизельный двигатель, содержащий соответствующие датчики для измерения параметров, характеризующих процесс горения, отличающийся тем, что он содержит электронный блок управления, выполненный с возможностью реализации способа по любому из пп.1-5.

7. Устройство управления, содержащее компьютерную программу, включающую в себя компьютерный код для реализации способа по п.1.