СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОДОГРЕВАТЕЛЯ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
METHOD FOR MONITORING OPERATION OF COOLER HEATER

Изобретение относится к способу контроля функционирования подогревателя охлаждающей жидкости, циркулирующей в контуре охлаждения теплового двигателя автомобильного транспортного средства.
При низкой температуре смазочное масло теплового двигателя имеет повышенную вязкость, что приводит к дополнительным трениям в двигателе и, следовательно, повышенному расходу топлива. Это сказывается, конечно, на запуске транспортного средства, когда тепловой двигатель и, соответственно, смазочное масло холодные.
Поэтому известно использование подогревателя охлаждающей жидкости. Основное назначение подогревателя состоит в том, чтобы нагреть салон посредством охлаждающей жидкости и воздухонагревателя. Температура материала двигателя может повыситься, но моторное масло испытывает лишь небольшое изменение температуры. Такой подогреватель известен, в частности, из документа ЕР-В-1 483 639.
В случае транспортного средства, оборудованного программируемым подогревателем охлаждающей жидкости, подогреватель нагревает воду посредством горелки и заставляет эту воду циркулировать в воздухонагревателе, так чтобы дать салону тепло. Он сообщает свое состояние активации на вспомогательный интеллектуальный блок или BSI, которое может передать продолжительность активации и время, прошедшее после нагрева, на центральный контрольный орган, чаще всего на блок контроля двигателя.
Активация подогревателя, предшествующая запуску, нагревает жидкость в контуре охлаждения, а также часть двигателя. Этот нагрев осуществляется, впрочем, неоднородно. Охлаждающая жидкость представляет собой предпочтительно воду или жидкость на основе воды.
Охлаждающая жидкость, нагретая таким образом горелкой подогревателя, циркулирует в контуре охлаждения, содержащем блок выхода воды или BSE. Предпочтительно в контуре охлаждения предусмотрен датчик температуры воды, и предпочтительно он размещен в блок выхода воды или BSE.
Функции управления двигателем, зависящие чаще всего от температуры двигателя, основаны по большей части на информации о температуре охлаждающей жидкости, отобранной в блоке выхода воды. В большинстве случаев функционирования транспортного средства эта температура дает представление о тепловом состоянии двигателя в целом.
Впрочем, это не относится к случаю, когда подогреватель был активирован. В этом случае охлаждающая жидкость фактически нагревает двигатель, а не наоборот, изменяя таким образом соотношение между температурой охлаждающей жидкости и температурой двигателя.
Стратегии, которые учитывают информацию, полученную от подогревателя, позволяющую выработать скорректированную температуру охлаждающей жидкости и смазочного масла, разработаны, но они нуждаются в существенной надежности, чтобы ограничить отклонения температуры.
Если после длительного отключения двигателя наружная температура очень низкая, а температура охлаждающей жидкости высокая и подогреватель указывает, что он работал очень короткое время, считается, что информация, полученная от подогревателя, ошибочна. Однако эти существующие стратегии позволяют диагностировать лишь ошибку в передаче данных в одном направлении, но ни в коем случае устранить все несоответствия между фактическим исходным тепловым состоянием и переданными данными.
Следовательно, задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы выработать способ контроля функционирования подогревателя охлаждающей жидкости теплового двигателя автомобильного транспортного средства, который позволяет просто и эффективно проверить исправное функционирование подогревателя или правильность параметров функционирования, предаваемых им на контрольный орган, которым укомплектовано автомобильное транспортное средство, относительно реальных параметров функционирования.
Для решения этой задачи согласно изобретению предусмотрен способ контроля функционирования подогревателя охлаждающей жидкости теплового двигателя автомобильного транспортного средства, при этом жидкость циркулирует в контуре охлаждения, причем температуру охлаждающей жидкости в контуре измеряют, отличающийся тем, что осуществляют моделирование температуры охлаждающей жидкости на основе параметров функционирования подогревателя, затем эту смоделированную температуру сравнивают с измеренной температурой охлаждающей жидкости и в зависимости от этого сравнения устанавливают диагностику функционирования подогревателя.
Следует принять во внимание, что термин «функционирование» обозначает в равной мере как функционирование собственно подогревателя в его действии нагрева, так и передачу информации между подогревателем и контрольным органом, предпочтительно блоком контроля двигателя. Таким образом, диагностика может выявить плохое функционирование подогревателя, а также неисправность в средствах передачи информации, поступающей от подогревателя, с передачей противоречивой информации.
Способ согласно предлагаемому изобретению, по существу посредством моделирования температуры охлаждающей жидкости, позволяет более точно определить, в какой степени присутствует несоответствие между информацией, полученной контрольным органом, и реально измеренной температурой воды. Таким образом, может быть применена поправка, которая вносится в измененные значения температуры охлаждающей жидкости и смазывающего масла, переданные на другие функции блока контроля двигателя, чтобы помочь запуску, но также диагностировать проблему функционирования подогревателя.
Предпочтительно параметры функционирования подогревателя, принимаемые в расчет для моделирования температуры, включают в себя, по меньшей мере, продолжительность активации подогревателя и время, прошедшее после окончания активации подогревателя.
Предпочтительно моделирование температуры осуществляют, по меньшей мере, согласно наружной температуре, к которой добавляют температурную поправку, полученную картографией в зависимости от продолжительности активации подогревателя, и из которой вычитают температурную поправку, полученную картографией в зависимости от времени, прошедшего после окончания активации подогревателя.
Предпочтительно моделирование температуры осуществляют, по меньшей мере, согласно картографии в зависимости от продолжительности активации подогревателя и времени, прошедшего после окончания активации подогревателя, при этом температуру, выданную картографией, корректируют коэффициентом, учитывающим наружную температуру.
Предпочтительно получают разность между смоделированной температурой и измеренной температурой охлаждающей жидкости, причем полученную таким образом разность температур сравнивают с первым и вторым заданным порогами температуры, при этом первый порог меньше или равен второму порогу, и положительную диагностику выдают, когда разность температуры ниже первого порога, и отрицательную диагностику выдают, когда разность температуры выше второго порога, при этом отрицательная диагностика указывает либо на плохое функционирование, присущее подогревателю, либо на плохую передачу параметров функционирования подогревателя на контрольный орган.
Предпочтительно, когда подогревателем управляют по заданным параметрам функционирования, в случае отрицательной диагностики, подогревателем управляют для будущих функционирований, принимая в расчет в параметрах функционирования разность между измеренной температурой охлаждающей жидкости и температурой наружного воздуха.
Предпочтительно диагностику функционирования подогревателя в зависимости от сравнения между смоделированной температурой и измеренной температурой охлаждающей жидкости устанавливают, если и только если подогреватель функционировал и/или был остановлен в течение или после продолжительности, превышающей соответствующую заданную минимальную продолжительность.
Изобретение относится также к устройству контроля функционирования подогревателя охлаждающей жидкости, циркулирующей в контуре охлаждения теплового двигателя автомобильного транспортного средства, в котором подогреватель нагревает охлаждающую жидкость посредством горелки, датчик температуры измеряет измеренную температуру охлаждающей жидкости в контуре, измеренная температура жидкости и параметры функционирования подогревателя передаются на вычислитель устройства контроля средствами передачи, отличающемуся тем, что устройство содержит средства моделирования температуры охлаждающей жидкости на основе параметров функционирования подогревателя, средства сравнения этой смоделированной температуры с измеренной температурой охлаждающей жидкости и средства выдачи диагностики функционирования подогревателя в зависимости от сравнения между смоделированной и измеренной температурами.
Изобретение относится, наконец, к тепловому двигателю, содержащему контур охлаждения с охлаждающей жидкостью на основе воды, причем контур содержит, по меньшей мере, один блок выхода воды, отличающемуся тем, что он содержит такое устройство контроля и датчик температуры, расположенный в блоке выхода воды.
Предпочтительно контрольный орган устройства представляет собой блок контроля двигателя, при этом средства передачи устройства контроля встроены в сеть CAN, соединенную с блоком контроля двигателя.
Другие признаки, цели и преимущества предлагаемого изобретения становятся очевидными при прочтении нижеследующего детального описания с прилагаемыми в форме неограничивающих примеров чертежами, на которых показаны:
Фиг. 1 - схематичное изображение классического взаимодействия между подогревателем, тепловым двигателем и салоном автомобильного транспортного средства.
Фиг. 2 - схематичное изображение способа контроля функционирования подогревателя охлаждающей жидкости, циркулирующей в контуре охлаждения теплового двигателя автомобильного транспортного средства, согласно изобретению.
На фиг. 1 показан подогреватель А охлаждающей жидкости В или теплоносителя для охлаждения теплового двигателя С.
Известным образом теплоноситель или охлаждающая жидкость В подается по контуру охлаждения к горячим частям двигателя С, так чтобы поглотить тепло, произведенное двигателем С во время его функционирования. Охлаждающая жидкость В предпочтительно представляет собой воду или жидкостью на основе воды. Контур охлаждения содержит обычно теплообменник входным водяным блоком, теплообменник типа воздух/вода для охлаждения воды на основе потока наружного воздуха F, а также выходной водяной блок или BSE, который направляет охлажденную таким образом воду к двигателю С.
Может быть предусмотрен также другой контур циркуляции теплоносителя, предназначенный, главным образом, для нагрева салона при помощи воздухонагревателя D, через который проходит поток наружного воздуха F. Прохождение теплоносителя в воздухонагревателе D может служить для нагрева воздуха, вводимого в салон Е автомобильного транспортного средства. Таким образом, охлаждающая жидкость В может также производить теплообмен с воздухонагревателем D.
Кроме потока наружного воздуха F, служащего для охлаждения двигателя С и для нагрева салона Е, наружный воздух подается также к двигателю С посредством соответствующего всасывающего коллектора и может подаваться также непосредственно в салон Е транспортного средства.
При пуске автомобильного транспортного средства в условиях низкой наружной температуры контур охлаждения, двигатель, смазочное масло и салон холодные. Поэтому используется подогреватель А для нагрева охлаждающей жидкости В, которая действует как теплоноситель. Она снабжает теплом двигатель С, однако без нагрева смазочного масла, которое находится большей частью в баке под двигателем, как части, наиболее подверженной наружной температуре.
Подогреватель А используется, таким образом, в условиях низкой температуры. Подогреватель А, называемый также дополнительным подогревателем, может нагревать, таким образом, охлаждающую жидкость В посредством горелки.
Подогреватель А может служить также для непрямого подогрева наружного воздуха F, используемого для проветривания салона Е автомобильного транспортного средства, с которым салон Е связывает воздухонагреватель В.
В контуре охлаждающей жидкости В предусмотрен датчик температуры, который фиксирует измеренную температуру охлаждающего жидкости В. Предпочтительно датчик температуры расположен в блоке выхода жидкости контура охлаждения двигателя С.
Температура охлаждающей жидкости В на уровне датчика может быть представлена теплообменами между различными физическими элементами:
- подогревателем А,
- воздухонагревателем D как органом, служащим для транспортировки тепла охлаждающей жидкости В двигателя С в воздух салона Е,
- охлаждающей жидкостью В, содержащейся в двигателе С,
- материалом двигателя С,
- температурой воздуха салона Е.
Сами эти физические элементы взаимодействуют с:
- тепловым потоком, происходящим от сгорания в подогревателе А,
- температурой наружного воздуха F.
Эти теплообмены могут быть представлены следующими уравнениями:
xx
где MCp- тепловая инерция элемента хх, например двигателя, подогревателя, салона,
yyy-xxx
SH- коэффициент теплообмена между элементом ххх и элементом yyy, например салоном, наружной средой, материалом двигателя,
подогр.
Ф - мощность подогревателя,
наруж.
воз. салона
воз. воздухонаг.
воды двиг.
мат. двиг.
Т - температура наружного воздуха, Т - температура воздуха в салоне, Т - температура воздуха в воздухонагревателе, Т - температуры воды как охлаждающей жидкости, Т - температура собственно двигателя и т.д., τ - коэффициент рециркуляции и t - время.
Эта модель температуры не могла быть использована, поскольку она итеративна, и ввиду того, что вычислитель блока контроля двигателя, который предпочтительно может отвечать за контроль подогревателя А, не функционирует в момент, когда подогреватель А активирован, то есть до пуска собственно говоря автомобильного транспортного средства.
Информация, полученная от подогревателя А и имеющаяся с момента начала работы вычислителя блока контроля двигателя, включает в себя:
- продолжительность активации подогревателя А,
- при необходимости, время от окончания активации подогревателя, иными словами, время, прошедшее после окончания активации.
Предлагаемое изобретение предусматривает сравнение измеренной температуры охлаждающей жидкости В, измеренной датчиком, с расчетной температурой охлаждающей жидкости согласно параметрам функционирования подогревателя А. Это позволяет контролировать исправное функционирование подогревателя А и/или исправную передачу информации, относящейся к подогревателю, на контрольный орган, предпочтительно на блок контроля двигателя, контролирующий функционирование теплового двигателя.
Эта передача осуществляется преимущественно посредством мультиплексирования, соединяя одним и тем же кабелем несколько вычислительных элементов транспортного средства, чаще всего по сети CAN, широко используемой в автомобильном секторе.
Со ссылкой на фиг. 1 и 2 согласно изобретению представлен способ контроля функционирования подогревателя А охлаждающей жидкости В теплового двигателя С автомобильного транспортного средства, при этом жидкость В циркулирует в контуре охлаждения, причем измеряют температуру охлаждающей жидкости В в контуре. В этом способе в контрольном органе осуществляют моделирование температуры охлаждающей жидкости В на основе параметров функционирования подогревателя А, затем эту смоделированную температуру 1а сравнивают с измеренной температурой 4 охлаждающей жидкости В и в зависимости от этого сравнения устанавливают диагностику 6, 7 функционирования подогревателя А.
Параметры функционирования подогревателя А, принятые в расчет для моделирования температуры, включают в себя, по меньшей мере, продолжительность активации 2 подогревателя А и время 3, прошедшее после окончания активации подогревателя А. Время 3, прошедшее после окончания активации подогревателя А, может быть равным нолю, при этом подогреватель А находится еще в работе, в этом случае принимается значение ноль для прошедшего времени 3 и не осуществляется корректировка в зависимости от прошедшего времени 3, а лишь по продолжительности активации 2. Это относится в равной мере ко всем формам осуществления изобретения.
В первой форме осуществления способа согласно изобретению моделирование температуры осуществляют, по меньшей мере, согласно наружной температуре 1, к которой добавляют температурную поправку, полученную картографией в зависимости от продолжительности активации 2 подогревателя А и из которой вычитают температурную поправку, полученную картографией в зависимости от времени 3, прошедшего после окончания нагрева.
В другой форме осуществления способа согласно изобретению моделирование температуры осуществляют, по меньшей мере, по картографии в зависимости от продолжительности активации 2 подогревателя А и времени 3, прошедшего после окончания нагрева, при этом температуру, выданную картографией, корректируют коэффициентом, учитывающим наружную температуру 1. В этом случае модель температуры охлаждающей жидкости В может быть представлена картографией с двумя входами, то есть продолжительностью активации 2 и временем 3, прошедшим после окончания активации подогревателя А, с корректировкой смоделированной температуры 1а коэффициентом, зависящим от температуры наружного воздуха 1.
Полученную таким образом смоделированную температуру 1а сравнивают затем со значением, зафиксированным датчиком или измеренной температурой 4 охлаждающей жидкости В. Если разность между двумя температурами очень значительная, могут быть сделаны две диагностики 6, 7.
1
1
1
Согласно предлагаемому изобретению, таким образом, получена разность между смоделированной температурой 1а и измеренной температурой 4 охлаждающей жидкости В. Полученная таким образом разность температуры может быть сравнена с первым и вторым заданными порогами S, S температуры, при этом первый порог S меньше или равен второму порогу S. Предпочтительно первый порог S является отрицательным, представляющим измеренную температуру 4, превышающую смоделированную температуру 1а, а второй порог S является положительным, представляющим смоделированную температуру 1а, превышающую измеренную температуру 4.
1
В целом положительную диагностику 6 выдают, когда разность температур ниже первого порога S, а отрицательную диагностику 7 выдают, когда разность температур выше второго порога S.
1
1
1
1
Например, и это не является ограничением, первый и второй пороги S и S могут быть равными, в частности иметь нулевое значение. В одной из возможных альтернатив, когда первый порог S отрицательный, а второй порог S положительный, оба порога S и S могут быть близкими к нулю, являясь или нет равными по абсолютному значению. Пороги S и S1 могут быть заданы относительно разности между смоделированной температурой 1а и измеренной температурой 4, соответствуя доли этой разности. Может быть также, что один из порогов S и S может быть близким к нолю, тогда как другой равен нолю.
1
В случае если пороги S и S равны нолю, положительная диагностика 6 может быть выдана, когда разность температуры между смоделированной температурой и измеренной температурой отрицательная, так что в этом случае эффективный нагрев подогревателем А превысил нагрев, рассчитанный моделированием.
1
Всегда, в случае если пороги S и S равны нолю, отрицательная диагностика 7 может быть выдана, когда разность температуры между смоделированной температурой и измеренной температурой положительная, так что в этом случае эффективный нагрев подогревателем А был ниже нагрева, рассчитанного моделированием.
Такая отрицательная диагностика 7 может означать:
- либо что информация, полученная и переданная по сети передачи параметров функционирования подогревателя на контрольный орган, предпочтительно по сети CAN, является противоречивой,
- либо что эффективность подогревателя А не соответствует заданной команде, что может быть в случае, когда он содержит, например, неисправную деталь. В данном случае негативная диагностика 7 связана с самим подогревателем А, т.е. подогреватель А неисправен.
Диагностика 6, 7 функционирования подогревателя А в зависимости от сравнения между смоделированной температурой 1а и измеренной температурой 4 охлаждающей жидкости В может быть выдана, если и только если подогреватель А функционировал и/или был остановлен в течение или после продолжительности, превышающей соответствующую заданную минимальную продолжительность 5. Эта минимальная продолжительность называется также периодом мацерации и может служить, в частности, для того, чтобы привести к выравниванию температуры жидкости в контуре охлаждения В двигателя.
Период мацерации представляет собой время, в течение которого транспортное средство и, следовательно, двигатель подвержены исключительно воздействию наружной температуры. Выравнивание температур достигается, когда мацерация довольно продолжительная, т.е. несколько часов. Это продолжительное время мацерации является условием активации диагностики, используется подогреватель или нет. Подогреватель, как правило, активируют, только если предварительная мацерация была в достаточной степени продолжительной.
В случае отрицательной диагностики 7, выявляющей плохое функционирование подогревателя, когда подогреватель А управляется по заданным параметрам функционирования, подогревателем А управляют в этом случае для будущих функционирований, принимая в расчет в параметрах функционирования отклонение между измеренной температурой охлаждающей жидкости и температурой наружного воздуха. Таким образом, значения, предназначенные для активации подогревателя А, изменяются в этом направлении.
Вследствие моделирования температуры охлаждающей жидкости В, преимущественно воды или на основе воды, в контуре охлаждения исходя из информации, полученной от подогревателя А, после сравнения смоделированной температуры 1а с измеренной температурой 4, зафиксированной в контуре водяного охлаждения, например, на уровне жидкости в блоке выхода воды или BSE, может быть диагностировано исправное функционирование и/или исправная передача данных, посланных на контрольный орган, который предпочтительно является блоком контроля двигателя.
Предлагаемое изобретение относится также к устройству контроля функционирования подогревателя А охлаждающей жидкости В, циркулирующей в контуре охлаждения теплового двигателя С автомобильного транспортного средства, при этом подогреватель В представлен таким, как описан выше. Датчик температуры в контуре фиксирует измеренную температуру охлаждающей жидкости В в контуре, причем измеренная температура 4 жидкости передается на контрольный орган средствами передачи.
Согласно предлагаемому изобретению устройство содержит средства моделирования температуры охлаждающей жидкости В на основе параметров функционирования подогревателя А, средства сравнения этой смоделированной температуры 1а с измеренной температурой 4 охлаждающей жидкости В и средства выдачи диагностики 6, 7 функционирования подогревателя А в зависимости от сравнения между смоделированной 1а и измеренной 4 температурами.
Изобретение относится также к тепловому двигателю С, содержащему контур охлаждения, который содержит, по меньшей мере, один блок выхода воды, причем охлаждающая жидкость В представляет собой воду или жидкость на основе воды. Двигатель содержит устройство контроля такое, как описано выше, и датчик температуры, который расположен в блоке выхода воды.
Средства передачи устройства контроля могут быть встроены в сеть CAN, соединяя его с блоком контроля двигателя, причем контрольный орган устройства представляет собой блок контроля двигателя.
Диагностика согласно уровню техники основана на бинарном и упрощенном протоколе с указанием того, что имело место исходное тепловое состояние и что информация, переданная на вычислитель блока контроля двигателя, показывает незначительную активацию подогревателя А.
Фактически согласно этому уровню техники подогреватель А управляется вспомогательным интеллектуальным блоком, который посылает команду активации без обратной связи. Таким образом, неисправность не может быть обнаружена этим вычислителем. Наоборот, способ обнаружения в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет передать неисправность подогревателя А на вычислитель контрольного органа, предпочтительно блока контроля двигателя.
Решение, которое предлагает заявленное изобретение, является относящимся только к программному обеспечению и легко осуществимым с привлечением небольшого числа параметров. Следовательно, не дорогим для практической реализации.
Изобретение ни в коей мере не ограничено описанными и проиллюстрированными способами осуществления, которые даны лишь в виде примеров.