СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ДВИГАТЕЛЯ (варианты)
METHOD FOR ADJUSTING ENGINE TEMPERATURE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам контроля температуры устройств, более конкретно двигателей транспортных средств.
Уровень техники
Температуру устройства можно регулировать с помощью термостата, контролирующего поток хладагента от устройства к радиатору или теплообменнику. Некоторые примеры устройств могут представлять собой, среди прочего, тепловую ячейку, двигатель, батарею, мотор, инвертор, компрессор, турбину и усилитель. Термостат механически удерживается закрытым, если температура устройства ниже необходимого значения. Термостат начинает открываться, когда температура устройства поднимается выше порогового значения. Открывание и закрывание термостата контролируется с помощью плавления и отвердевания восковых элементов внутри термостата. Подобные системы достаточно надежны, но они не позволяют регулировать температуру устройства с желаемой точностью.
Другой тип системы контроля температуры устройства описан в патенте США 6,857,576. В этой системе подача тепла к восковым элементам в клапане осуществляется в зависимости от разницы температур двигателя (устройства) и радиатора. Данная система позволяет улучшить контроль температуры устройства по сравнению с системой, работа которой основана исключительно на плавлении восковых элементов с помощью хладагента двигателя, однако для ее работы необходимо два датчика, и она не способна обеспечить желаемую скорость коррекции температуры. Следовательно, контроль температуры двигателя может быть недостаточно точным.
Раскрытие изобретения
Для того, чтобы преодолеть вышеуказанные ограничения, предлагается способ регулирования температуры устройства, подразумевающий регулирование величины электрического тока, подаваемого на нагреватель, находящийся в тепловом контакте с восковым элементом в клапане. При этом величина электрического тока устанавливается в одно из двух состояний, в зависимости от знака производной выходного сигнала единственного температурного датчика.
Регулируя ток, подаваемый на нагреватель, в зависимости от производной температуры устройства, можно обеспечить быструю и точную коррекцию температуры устройства. В одном из примеров, для контроля температуры двигателя ток, подаваемый на нагреватель, можно переключать с по существу нулевого тока (например, менее 300 мА) до номинального тока нагревателя (например, около 500 мА номинального тока нагревателя). Таким образом, если температура двигателя поднимается выше требуемого значения, ток нагревателя можно быстро увеличить для нагревания воскового элемента, контролирующего поток хладагента через клапан. В результате нагревания состояние воскового элемента меняется, что позволяет хладагента пройти через радиатор к двигателю, охлаждая его. Аналогично, если температура двигателя опускается ниже требуемого значения, ток, подаваемый на нагреватель, можно быстро уменьшить для охлаждения воскового элемента, контролирующего поток хладагента через клапан. В результате уменьшения подачи тепла состояние воскового элемента меняется, что ограничивает поток хладагента через радиатор к двигателю, тем самым уменьшая охлаждение двигателя. Таким образом, для более быстрого и точного контроля температуры двигателя можно установить релейный автоматический регулятор тока нагревателя для контроля движения хладагента от двигателя через радиатор.
Настоящее изобретение позволяет обеспечить несколько преимуществ. В частности, данный подход помогает улучшить контроль температуры двигателя. Кроме того, описанный поход позволит уменьшить выбросы двигателя, повысить рабочие характеристики и продлить срок службы путем более тщательного контроля температуры двигателя. Кроме этого, данный подход позволяет обеспечить улучшенный контроль температуры с использованием, если нужно, только одного датчика температуры двигателя.
Вышеуказанные и другие преимущества и характеристики настоящего изобретения будут более понятны из нижеследующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
Необходимо понимать, что краткое описание представляет собой упрощенное изложение ряда концепций, приведенных ниже в подробном описании. Краткое описание не предназначено для выявления ключевых и основных характеристик заявленного изобретения, объем которого определяется исключительно формулой изобретения. Кроме того, заявленный объект не ограничивается вариантами воплощения, устраняющими любые недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего документа.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлено схематическое изображение двигателя;
На Фиг. 2 приведен пример рабочего цикла двигателя в соответствии со способом, показанным на Фиг. 4;
На Фиг. 3 показан диапазон и поддиапазон контроля температуры устройства;
На Фиг. 4 показана альтернативная система контроля температуры устройства; и
На Фиг. 5 показан пример способа контроля температуры устройства.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1 показан пример устройства, представляющего собой двигатель. В данном двигателе, величину тока, подаваемого на нагреватель, который изменяет состояние воскового элемента в клапане контроля хладагента двигателя, удерживают в интервале между нижней предельной величиной тока и верхней предельной величиной тока. Нижняя и верхняя предельные величины тока могут определяться на основании условий работы двигателя. На Фиг. 1 приведен пример системы, которой можно управлять, как показано в последовательности на Фиг. 2 в соответствии со способом на Фиг. 5. В одном примере, диапазоны контроля температуры устройства, как показано на Фиг. 3, обеспечивают основу для регулирования величины тока, подаваемого на нагреватель. На Фиг. 4 показана альтернативная система, устройством которой является тепловая ячейка, батарея, мотор, инвертор, компрессор, турбина или усилитель и т.д.
Как показано на Фиг. 1, управление двигателем 10 внутреннего сгорания, содержащим несколько цилиндров, один из которых показан на Фиг. 1, осуществляют с помощью электронного контроллера 12 двигателя. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, размещенным в них и соединенным с коленчатым валом 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может быть приведен в действие впускным кулачком 51 и выпускным кулачком 53. Положение впускного кулачка 51 может быть определено датчиком 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 может быть определено датчиком 57 выпускного кулачка.
Топливная форсунка 66 показана расположенной таким образом, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в камеру сгорания 30, что известно специалистам в данной области как «прямой впрыск». Альтернативно, топливо может впрыскиваться во впускные каналы, что известно специалистам как «впрыск во впускные каналы». Топливная форсунка 66 поставляет топливо пропорционально ширине импульса сигнала от контроллера 12. Топливо подается к топливной форсунке 66 топливной системой (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показаны).
Воздух поступает во впускной коллектор 44 от компрессора 162. Выхлопные газы вращают турбину 164, соединенную с валом 161, приводя в движение компрессор 162. В некоторых примерах предусмотрен также обходной канал 77 турбины, позволяющий выхлопным газам обходить турбину 164 при выбранных условиях работы. Поток через обходной канал 77 регулируется перепускной заслонкой 75. Кроме того, в некоторых примерах может быть предусмотрен обходной канал 86 компрессора для ограничения давления со стороны компрессора 162. Поток через обходной канал 86 регулируется клапаном 85. Кроме того, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с центральным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для контроля воздушного потока от воздухозаборника 42 двигателя. Центральный дроссель 62 может иметь электрический привод.
Бесконтактная система 88 зажигания обеспечивает искру зажигания в камере 30 сгорания для зажигания воздушно-топливной смеси с помощью свечи 92 зажигания под управлением контроллера 12. В других примерах, двигателем может быть двигателем с самовоспламенением без системы зажигания, примером такого двигателя является дизельный двигатель. Универсальный кислородный датчик 126 (UEGO) показан соединенным с выхлопным коллектором 48 выше каталитического конвертера 70. Кроме того, бистабильный датчик содержания кислорода в отработавших газах может быть заменен универсальным кислородным датчиком 126 (UEGO).
Согласно одному из примеров, конвертер 70 может содержать ряд блоков катализаторов. В других примерах могут использоваться устройства для снижения токсичности выхлопа, каждое из которых содержит ряд блоков. Конвертер 70 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.
Температура двигателя контролируется охлаждающим контуром 90. Охлаждающий контур 90 содержит радиатор или теплообменник 91, который забирает избыточное тепло от хладагента двигателя. Кроме того, охлаждающий контур 90 содержит насос 92 для хладагента и контрольный клапан 94 хладагента. Восковой элемент 95 пропускает или перекрывает поток хладагента от радиатора 91 к двигателю 10 в зависимости от состояния воскового элемента 95. В одном примере, поток хладагента через контрольный клапан 94 хладагента перекрывается, если температура воскового элемента 95 ниже порогового значения. Поток хладагента может проходить через контрольный клапан хладагента или термостат 94, если температура воскового элемента 95 выше порогового значения. Нагреватель 93 термостата находится в тепловом контакте с восковым элементом 95 и может обеспечивать подачу тепла для изменения состояния воскового элемента 95, таким образом пропуская или ограничивая поток хладагента через клапан 94 охлаждения.
Контроллер 12 показан на Фиг. 1 как традиционный микрокомпьютер, содержащий: микропроцессорный блок 102 (CPU), порты 104 ввода и вывода (1/0), постоянное запоминающее устройство 106 (ROM), оперативную память 108 (RAM), оперативную энергонезависимую память 110 (RAM) и обычную шину данных. Контроллер 12 показан получающим различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10. Помимо описанных выше сигналов, контроллер также получает следующие данные: о температуре охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика 112 температуры, соединенного с каналом 114 охлаждения или, альтернативно, с головкой цилиндров; от датчика положения 134, соединенного с педалью газа 130, для измерения силы нажатия ногой 132; измерения давления в коллекторе двигателя (MAP) от датчика давления 122, соединенного с впускным коллектором 44; о фазе двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; показания датчика 120 воздушной массы, поступающей в двигатель (например, теплового измерителя воздушного потока); и показания положения дросселя от датчика 58. Также для обработки контроллером 12 может быть измерено барометрическое давление (датчик не показан). Контроллер 12 также селективно обеспечивает подачу тока на нагреватель 93 термостата. Согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения, датчик 118 на эффекте Холла производит заранее установленное количество равномерных импульсов в каждый цикл коленчатого вала, на основании которых может быть определена скорость вращения двигателя (RPM).
В некоторых примерах двигатель может быть соединен с электромотором/батареей, как например, в гибридных автомобилях. Автомобиль с гибридным приводом может иметь параллельную и последовательную конфигурации, а также их комбинации и вариации. Кроме того, в некоторых вариантах можно использовать другие конфигурации двигателя или компонентов, не являющихся двигателем, например дизельный двигатель, топливную ячейку, батарею, мотор, инвертор, компрессор и т.д. Для этих примеров вышеприведенные описания двигателя не применимы, однако специалисты в данной области техники могут предусмотреть подобные конструкции.
Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 обычно проходит 4 рабочих цикла: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Во время впуска обычно выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух поступает в камеру сгорания 30 через впускной коллектор 44, а поршень 36 двигается по направлению к дну цилиндра так, чтобы увеличить объем внутри камеры сгорания 30. Положение, в котором поршень 36 находится рядом с дном цилиндра и в конце своего хода (т.е. когда камера сгорания 30 имеет наибольший объем) обычно называется специалистами в данной области нижней мертвой точкой (НМТ). Во время хода сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 двигается по направлению к головке цилиндров, чтобы сжать воздух внутри камеры сгорания 30. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндров (т.е. когда камера сгорания имеет наименьший объем) обычно называется специалистами в данной области верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, здесь и далее обозначаемом «впрыскивание», топливо поступает в камеру сгорания. В процессе, здесь и далее обозначаемом «зажигание», впрыснутое топливо воспламеняют с помощью известных способов зажигания, таких как свеча 92 зажигания, что приводит к сгоранию. Во время рабочего хода расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 превращает движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время хода выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпустить воспламененную смесь воздуха и топлива в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается к ВМТ. Можно отметить, что вышеизложенное приведено только в качестве примера, и распределение по времени открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов может меняться так, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие варианты.
0
5
На Фиг. 2 приведен пример последовательности операций, при которой контролируют температуру двигателя. Последовательность операций на Фиг. 2 может быть выполнена системой, показанной на Фиг. 1, при выполнении инструкций, хранящихся в постоянной памяти согласно способу на Фиг. 4. Вертикальные отметки Т-Т представляют собой наиболее интересные отрезки времени в последовательности операций.
На первом графике сверху на Фиг. 2 приведена зависимость количества оборотов двигателя от времени. На оси X откладывается время, значение которого увеличивается слева направо. На оси Y откладывается количество оборотов двигателя, которое увеличивается в направлении стрелки оси У.
На втором графике сверху на Фиг. 2 приведена зависимость температуры двигателя от времени. На оси X откладывается время, значение которого увеличивается слева направо. На оси Y откладывается температура двигателя, которая увеличивается по направлению стрелки оси У. Горизонтальные линии 202 и 203 представляют собой границы требуемого диапазона температур двигателя. Требуемый диапазон температур расположен между горизонтальными линиями 202 и 203.
На третьем графике сверху на Фиг. 2 приведена зависимость сигнала нагревателя термостата от времени. На оси X откладывается время, значение которого увеличивается слева направо. На оси Y откладывается сигнал нагревателя термостата, где ток, подаваемый на нагреватель термостата, увеличивается в направлении стрелки оси Y, соответственно усилению сигнала нагревателя термостата. Горизонтальная линия 204 представляет собой верхнее пороговое значение сигнала нагревателя термостата, соответствующее верхнему пороговому значению тока, подаваемого на нагреватель термостата.
0
В точке Т двигатель выключен, и его температура низкая. Сигнал нагревателя термостата также низкий или равен нулю. Если сигнал нагревателя термостата низкий, ток на нагреватель термостата по существу не подается, что поддерживает или приводит восковый элемент в клапане термостата в состояние, в котором поток хладагента от двигателя к радиатору перекрыт.
0
1
На отрезке между временем Т и временем T двигатель запускается в ответ на соответствующую команду водителя. После запуска двигателя увеличивается количество оборотов двигателя. В момент запуска двигателя сигнал нагревателя и температура двигателя низкие, однако, по мере работы двигателя, его температура увеличивается. Функция температуры двигателя от времени может быть продифференцирована по мере увеличения температуры двигателя. Положительная производная указывает на то, что температура двигателя увеличивается. Сигнал нагревателя термостата остается низким, пока температура двигателя находится за пределами температурного диапазона, отмеченного горизонтальными маркерами 202 и 203.
1
В точке T температура двигателя достигает нижнего порогового значения температуры 203 и продолжает расти. Следовательно, в результате увеличения температуры двигателя выше нижнего порогового значения 203 и положительной производной от температуры двигателя, сигнал нагревателя термостата увеличивается от по существу нулевого значения до уровня 204, при котором восковой элемент, нагретый до температуры, превышающей пороговое значение, изменяет свое состояние. В одном из примеров, ток увеличивают до номинального значения тока нагревателя термостата.
1
2
На отрезке между временем T и временем Т сигнал нагревателя термостата и ток увеличиваются от по существу нулевого значения до предустановленного значения 204. Предустановленное значение может быть отрегулировано в зависимости от условий работы двигателя. В некоторых примерах предустановленное значение представляет собой значение номинального тока, Кроме того, ток, подаваемый на нагреватель, устанавливается между по существу нулевым значением и предустановленным значением 204, на основании знака производной от температуры двигателя. В частности, если знак производной от температуры двигателя положительный, то ток, подаваемый на нагреватель термостата, увеличивается от по существу нулевого значения до предустановленного уровня 204. Если знак производной от температуры двигателя отрицательный, то ток, подаваемый на нагреватель, уменьшается от предустановленного значения 204 до по существу нулевого значения. Если величина тока нагревателя находится между по существу нулевым значением и предустановленным уровнем 204, это обеспечивает быстрый отклик, когда температура двигателя начинает увеличиваться или уменьшаться. Таким образом, чтобы улучшить контроль температуры двигателя, ее можно контролировать в узком диапазоне.
2
В момент времени Т двигатель выключен, и сигнал нагревателя термостата снижен до нуля, и ток на нагреватель термостата по существу не подается. Показано, что при выключении двигателя его температура повышается. Температура двигателя возрастает, так как тепло не отводится из двигателя, пока двигатель выключен. Температура двигателя возрастает до уровня, превышающего верхнее пороговое значение 202.
3
В момент времени Т двигатель запускается повторно в момент включения зажигания водителем. Температура двигателя остается выше верхнего порогового значения 202. После включения зажигания двигателя ток, подаваемый на нагреватель термостата, увеличивается до порогового уровня 204 вследствие того, что температура двигателя превышает пороговое значение 202.
4
В момент времени Т температура двигателя падает ниже верхнего порогового значения 202 и достигает устойчивого значения между верхним пороговым значением 202 и нижним пороговым значением 203. Сигнал нагревателя термостата изменяется в диапазоне между двумя предустановленными уровнями: нулевым уровнем и предустановленным уровнем 203. На холостом ходу количество оборотов двигателя остается относительно постоянным.
5
В момент времени Т температура двигателя увеличивается до верхнего порогового значения 202, а сигнал нагревателя термостата и ток повышаются до предустановленного уровня 204, что позволяет дополнительному объему хладагента пройти от двигателя к радиатору. Кроме того, количество оборотов двигателя увеличивается в ответ на соответствующую команду оператора.
Изменение количества оборотов двигателя и выходного сигнала увеличивает температуру двигателя; однако изменение компенсируется путем регулирования сигнала нагревателя термостата в зависимости от знака изменения температуры двигателя. Сигнал нагревателя термостата и ток регулируются в диапазоне от по существу нулевого значения до предустановленного значения 204, тем самым, температура двигателя поддерживается между верхним пороговым значением 202 и нижним пороговым значением 203 для оставшегося отрезка времени.
На Фиг. 3 показан пример зависимости диапазона температур устройства от времени. На оси X откладывается время, которое увеличивается на Фиг. 3 слева направо. На оси Y откладывается температура устройства, которая увеличивается в направлении стрелки оси Y. Приведено несколько диапазонов температур устройства.
Линия 303 представляет собой верхнее пороговое значение температуры устройства, определяющее верхнюю границу требуемого температурного диапазона устройства, который распространяется от линии 303 вниз до линии 309. Зона 302 выше линии 303 и представляет требуемую температурную зону, в которой ток, подаваемый на нагреватель, имеет верхнее пороговое значение (например, номинальный ток, подаваемый на нагреватель). Линия 305 представляет требуемое пороговое значение температуры верхнего поддиапазона, определяя верхнюю границу требуемого температурного поддиапазона. Линия 350 представляет требуемое значение температуры устройства. Линия 307 представляет нижнее пороговое значение температуры устройства поддиапазона, определяя нижнюю границу поддиапазона температур устройства. Линия 309 представляет собой нижнее пороговое значение температуры устройства, определяющее нижнюю границу требуемого диапазона температур устройства.
Ток нагревателя, соответствующий верхнему пороговому значению, может подаваться на нагреватель термостата, если температура устройства находится в зоне 302 выше верхнего порогового значения температуры 303 двигателя. Ток нагревателя, в зависимости от знака производной температуры устройства, может подаваться на нагреватель термостата, если температура устройства находится в зоне 304, выше и ниже поддиапазона 306 температур. Зона 308 ниже нижнего порогового значения температуры 309 устройства - это зона, где на нагреватель термостата по существу не подается ток для увеличения температуры устройства до требуемой температуры 350 устройства.
Таким образом, согласно одному из примеров, диапазон температур устройства, содержащий поддиапазон температур устройства, может служить основой для изменения сигнала нагревателя термостата и тока. Сигнал нагревателя термостата и ток контролируются раздельно, если температура устройства находится в пределах различных зон диапазона температур устройства. Это позволяет улучшить контроль температуры устройства и повысить точность.
На Фиг. 4 показан пример альтернативной системы контроля температуры устройства. Компоненты и элементы на Фиг. 4, имеющие те же номера, что и компоненты на Фиг. 1, представляют собой те же устройства и работают аналогичным образом, как описано в отношении Фиг. 1. Устройство 402 может представлять собой топливную ячейку, батарею, мотор, инвертор, компрессор, турбину или усилитель. Температура устройства 402 контролируется в соответствии со способом на Фиг. 5 и аналогично тому, как описано в отношении Фиг. 2. Хладагент к устройству 402 подается при помощи насоса 92. Поток хладагента к устройству 402 или от него может быть ограничен клапаном 94 контроля хладагента, содержащим восковой элемент 95. Нагреватель 93 термостата предоставляет тепло для изменения состояния воскового элемента 95. Электрический ток выборочно проходит от контроллера 12 к нагревателю 93 термостата в зависимости от входных сигналов на контроллер 12 и исполнимых команд, записанных в контроллере 12. Хладагент проходит через устройство 402 и радиатор или теплообменник 91, когда клапан контроля хладагента находится в открытом положении. Единственный датчик 404 температуры является основным элементом в цепи подачи тока на нагреватель 93 термостата и передает контроллеру 12 выходной сигнал, соответствующий температуре устройства 402. Хотя на схеме датчик 404 температуры расположен в устройстве 402, он может быть расположен в любом другом месте, например, в патрубках для хладагента, входящих или выходящих из устройства 402, или может располагаться таким образом, чтобы контроллер 12 мог вывести температуру устройства 402 на основании выходного сигнала от датчика 404.
На Фиг. 5 приведен пример способа контроля и регулирования температуры устройства. Данная процедура может храниться в качестве набора исполнимых команд в постоянной памяти контроллера 12. Кроме того, эта процедура обеспечивает рабочий цикл, показанный на Фиг. 2.
На этапе 502 способ 500 определяет условия работы устройства. Условия работы устройства могут включать в себя, среди прочего, количество оборотов двигателя, нагрузку двигателя, промежуток времени с момента последней остановки двигателя, температуру внутри двигателя, ток мотора, напряжение мотора и требуемое значение крутящего момента двигателя. После этого способ 500 переходит к этапу 504.
На этапе 504 способ 500 предполагает установление диапазона и поддиапазона контроля температуры устройства (например, в соответствии с Фиг. 3) в зависимости от условий работы двигателя. Согласно одному из примеров, количество оборотов и нагрузка двигателя являются входными сигналами для таблиц или функциями, включающими определенные эмпирическим путем рабочие диапазоны температуры двигателя. Например, верхнее пороговое значение температуры двигателя и нижнее пороговое значение температуры двигателя могут определяться путем индексации таблицы или функции в зависимости от количества оборотов и нагрузки двигателя. Аналогично, поддиапазон температуры двигателя определяется на основании пороговых значений температуры двигателя верхнего и нижнего поддиапазонов, взятых из таблицы и/или из функций количества оборотов и нагрузки двигателя. В других примерах, имеется только один диапазон температуры устройства, без поддиапазона. В некоторых других примерах, диапазон контроля температуры устройства может содержать единственную требуемую температуру устройства. После этого способ 500 переходит к этапу 506.
На этапе 506 способ 500 сохраняет температуру устройства в памяти для дальнейшего определения производной температуры устройства на основании текущего и предыдущего значений температуры устройства. После этого способ 500 переходит к этапу 508.
На этапе 508 способ 500 предполагает определение, выше или ниже температура двигателя, чем нижнее пороговое значение диапазона контроля температуры устройства. Например, определяется, ниже ли температура двигателя температуры, представленной линией 309 на Фиг. 3. Если ответ положительный, способ 500 переходит к этапу 522. В ином случае, ответ отрицательный и способ 500 переходит к этапу 510.
На этапе 510 способ 500 предполагает определение, выше или ниже температура устройства, чем верхнее пороговое значение диапазона контроля температуры устройства. Например, определяется, выше ли температура двигателя температуры, представленной линией 303 на Фиг. 3. Если ответ положительный, способ 500 переходит к этапу 520. В ином случае, ответ отрицательный и способ 500 переходит к этапу 512.
На этапе 512 способ 500 предполагает определение производной от температуры устройства. В одном из примеров, производную получают аппроксимировано вычитанием из текущего значения температуры устройства значения температуры, полученного ранее, и деления полученного результата на промежуток времени между двумя температурными измерениями. Кроме того, в некоторых примерах на этапе 512 могут быть аналогичным образом рассчитаны производные от нагрузки двигателя, количества оборотов двигателя или других параметров устройства. Далее способ 500 переходит к этапу 514.
На этапе 514 способ 500 предполагает определение, находится ли температура устройства в поддиапазоне (например, между линиями 305 и 307 на Фиг. 3) диапазона контроля температуры. Если ответ положительный, способ 500 переходит к этапу 516. В ином случае, ответ отрицательный и способ 500 переходит к этапу 518.
На этапе 516 способ 500 предполагает регулирование значение тока, подаваемого на нагреватель термостата, в зависимости от производной от температуры устройства. Корректировка величины тока пропорциональна производной температуры устройства. Кроме того, корректировка тока может быть увеличена или уменьшена в зависимости от условий работы устройства.
4
5
В других примерах, уровень тока, подаваемого на нагреватель термостата, может быть установлен в диапазоне между нижним и верхним подуровнями (например, сигнал нагревателя термостата на отрезке между временем Т и временем Т на Фиг. 2), между по существу нулевым током, подаваемым на этапе 522, и верхним пороговым уровнем тока, подаваемым на этапе 520. Нижний и верхний подуровни токов определяют эмпирически и сохраняют в виде таблиц или функций в памяти контроллера. Таблицы и функции могут быть индексированы через параметры устройства, такие как количество оборотов и нагрузка двигателя или другие параметры, свидетельствующие о предстоящем изменении температуры.
Кроме того, ток нагревателя корректируют в ответ на производные функций параметров других устройств, такие как количество оборотов и/или нагрузка двигателя, напряжение и ток, подаваемые на устройство. Например, если производная функции количества оборотов или нагрузки двигателя положительна, ток нагревателя увеличивают пропорционально. Аналогично, если производная функции количества оборотов или нагрузки двигателя отрицательна, ток нагревателя уменьшают пропорционально. Таким образом, увеличение температуры устройства может быть спрогнозировано, так как увеличение количества оборотов и/или нагрузки двигателя приводит к увеличению температуры двигателя, таким образом, корректировку тока нагревателя можно начать до корректировки тока нагревателя на основании сигналов температурного датчика. Аналогично, уменьшение температуры устройства может быть спрогнозировано, так как уменьшение количества оборотов и/или нагрузки двигателя приводит к уменьшению температуры двигателя, таким образом, корректировку тока нагревателя можно начать до корректировки тока нагревателя на основании сигналов температурного датчика. Специалисты в данной области техники могут считать это формой регулирования с прямой связью. На этом способ 500 заканчивается.
На этапе 518 способ 500 предполагает определение, является ли знак производной положительным. Если да, то способ 500 переходит к этапу 520. В противном случае, способ 500 переходит к этапу 522.
На этапе 520 способ 500 предполагает подачу тока, соответствующего верхнему пороговому значению, на нагреватель, вырабатывающий тепловую энергию для контроля состояния клапана, регулирующего поток хладагента в двигателе. Согласно одному из примеров, верхнее пороговое значение тока является номинальным током нагревателя. В другом примере, верхнее пороговое значение тока является уровнем тока ниже номинального тока нагревателя. Верхнее пороговое значение тока регулируется в соответствии с условиями работы устройства. Например, верхнее пороговое значение тока увеличивается вместе с увеличением температуры устройства. На этом способ 500 заканчивается.
На этапе 522 способ 500 предполагает прекращение подачи тока или снижение его по существу до нулевого тока (например, менее 300 мА). Ток нагревателя может быть уменьшен или увеличен путем изменения выходного сигнала транзистора, например, униполярного транзистора. На этом способ 500 заканчивается.
Таким образом, контроллер может колебаться между верхней и нижней границами тока нагревателя для улучшения времени отклика системы, содержащей клапан, регулирующий поток хладагента от двигателя к радиатору. Кроме того, повышая время отклика системы, можно обеспечить большую точность контроля температуры двигателя.
Таким образом, способ, показанный на Фиг. 5, обеспечивает регулирование температуры устройства, и включает в себя: корректировку величины электрического тока, подаваемого на нагреватель, находящийся в тепловом контакте с восковым элементом в клапане. При этом значение электрического тока устанавливают в одном из двух положений, в зависимости от знака производной функции выходного сигнала единственного датчика температуры устройства. Таким образом, контроллер может быстро подавать или отключать ток от нагревательного элемента, который вырабатывает тепловую энергию для воскового элемента, контролирующего поток хладагента к устройству.
Способ предусматривает, что единственным датчиком температуры устройства является датчик температуры головки цилиндров. Способ также предусматривает, что одним из двух положений является по существу нулевой ток. Способ также предусматривает, что одним из двух положений является номинальный ток нагревателя. Способ также предусматривает увеличение тока, подаваемого на нагреватель, с по существу нулевого значения электрического тока до по существу номинального значения тока нагревателя в ответ на положительный знак производной функции температуры устройства от времени. Кроме этого, способ предусматривает уменьшение электрического тока, подаваемого на нагреватель, с по существу номинального значения тока нагревателя до по существу нулевого значения в ответ на отрицательный знак производной функции температуры устройства от времени.
Согласно другому примеру, способ, показанный на Фиг. 5, обеспечивает регулирование температуры устройства и включает в себя: выбор требуемого диапазона температуры устройства в соответствии с условиями работы устройства; корректировку величины электрического тока, подаваемого на нагреватель, находящийся в тепловом контакте с восковым элементом клапана, в зависимости от требуемого диапазона температуры устройства. При этом величину электрического тока устанавливают в одном из двух положений и корректируют в зависимости от знака производной выходного сигнала единственного датчика температуры устройства. Таким образом, ток нагревателя регулируют для обеспечения контроля температуры устройства в рамках требуемого диапазона.
В некоторых примерах, способ предусматривает, что одним из двух положений является по существу нулевой ток, а также предполагает установку величины электрического тока на первое положение в ответ на уменьшение температуры двигателя ниже нижнего порогового значения требуемого диапазона температуры устройства. Способ также предусматривает, что вторым из двух положений является по существу номинальный ток нагревателя, а также предполагает установку величины электрического тока на второе положение в ответ на увеличение температуры двигателя выше верхнего порогового значения требуемого диапазона температуры устройства. Способ предусматривает, что оба положения ниже номинального тока нагревателя.
Согласно одному из примеров, способ предусматривает регулировку величины электрического тока в зависимости от количества оборотов двигателя. Способ предусматривает также регулировку величины электрического тока в зависимости от нагрузки двигателя.
Кроме того, способ предусматривает регулировку двух положений в соответствии с условиями работы.
Способ, показанный на Фиг. 5, также обеспечивает регулирование температуры устройства и включает в себя выбор требуемого диапазона температуры устройства и требуемого поддиапазона температуры устройства, причем поддиапазон температуры устройства находится в пределах требуемого диапазоне температуры устройства в соответствии с условиями работы. Величину электрического тока, подаваемого на нагреватель, устанавливают в одно из двух возможных положений, если температура устройства находится в требуемом диапазоне температуры устройства, но вне поддиапазона температуры устройства. Величину электрического тока, подаваемого на нагреватель, корректируют в зависимости от значения производной функции выходного сигнала единственного датчика температуры устройства от времени, если температура устройства находится в требуемом поддиапазоне температуры устройства. При этом нагреватель находится в тепловом контакте с восковым элементом, контролирующим поток через клапан.
Способ также предусматривает, что первым из двух возможных положений является по существу нулевое значение тока, а вторым из двух возможных положений - по существу номинальное значение тока нагревателя. Способ предусматривает, что величину электрического тока регулируют пропорционально производной единственной температуры устройства. Способ предусматривает, что требуемый диапазон температуры варьируют в зависимости от условий работы устройства. Кроме того, способ предусматривает, что одним из двух возможных положений является по существу нулевое значение тока, а второе из двух возможных положений находится ниже номинального тока нагревателя. Способ также предполагает корректировку величины электрического тока в зависимости от количества оборотов двигателя.
Кроме того, способ предполагает корректировку величины электрического тока в зависимости от нагрузки двигателя.
Как должно быть понятно специалистами в данной области техники, способ, описанная на Фиг. 5, может представлять собой один или несколько принципов обработки, такие как принцип событийного управления, управления прерываниями, многозадачный режим, многопоточный режим, и прочие. По существу, различные действия, операции или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно, или, в некоторых случаях, пропущены. Аналогично, порядок действий не является обязательным, чтобы достичь характеристик и эффекта описанных примерных вариантов выполнения, он представлен для объяснения иллюстраций и описания. Одно или более проиллюстрированных действий или функций может быть повторено в зависимости от конкретной используемой стратегии.
Специалистам в данной области понятно, что допускаются различные изменения и модификации изобретения без выхода за рамки его сущности. Например, описанная выше технология может применяться к одноцилиндровым двигателям, двигателям I2, I3, I4, I5, V6, V8, V10, VI2 и VI6, а также двигателям, работающим на природном газе, газолине, дизельном топливе или альтернативном топливе.