CN111412099B - 一种汽车快速暖机的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车快速暖机的方法及系统，所述方法包括：当发动机处于工作状态且当前水温值小于暖机结束阈值，则使温控模块进入快速暖机模式；快速暖机模式下控制主要控制参数根据参数规则进入快速暖机模式基础值；获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况，并根据当前风险指数情况调整主要控制参数，读取参数调整后的当前水温值；当发动机处于工作状态且当前水温值大于暖机结束阈值，则使温控模块进入正常工作模式。本发明提供了一种可以主动控制暖机过程的快速暖机方法，不仅可进一步加速暖机，还解决了目前暖机方法存在的保障快速暖机时不能同时实现对暖机过程主动控制的问题。

Description

一种汽车快速暖机的方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车发动机温度控制领域，尤其涉及一种汽车快速暖机的方法及系统。

背景技术

汽车发动机冷却系统是通过温度调整来保证发动机在最适宜的温度下工作，目前市面上整车冷却系统使用的通常是机械水泵加节温器。节温器的物理结构以蜡包为主，水温低时，蜡包为固态，弹簧受到限制，冷却液通往散热器的支路关闭，水温过高时，蜡包熔化，弹簧发生作用打开散热器支路进行降温。这种结构决定了发动机冷却系统仅能够在大循环(散热器参与)、小循环(散热器不参与)两种状态下进行切换。基于蜡包的物理特性，节温器是否打开取决于当前水温，且节温器从全闭到全开时存在一个渐变的过程，响应较慢。

汽车冷启时水温较低，由于节温器的特性，暖机过程节温器均不打开，冷却水走小循环，不对外散热，但无法再进行更多的控制。水温上升至足够温度，节温器打开时，蜡包的响应特性会导致水温出现振荡，一段时间内无法继续上升，最终的结果即整体暖机时间较长，且不可控。近年也有出现使用机械水泵加电子节温器的方案，汽车正常行驶时可对水温进行一定程度的调整，但暖机过程与传统节温器方案无异。

对于传统暖机方案存在暖机时间较长的问题，当前市场上有越来越多的车型开始强调快速暖机的效果。常见的方案主要是两种，一种是，离合式水泵，在暖机阶段，通过断开离合器，使水泵失去动力，停止冷却液的循环；另一种是，开关阀，在小循环内额外增加一个阀门，暖机阶段强行关闭小循环，停止冷却液的流动。由于，这两种方式本质上都是停止发动机内部对外的换热过程，通过热量聚集快速提高发动机缸壁的温度，从而加速整体温升。故而，这两种方法都存在着不能主动控制暖机过程的问题。

具体而言，离合式水泵在发动机的带轮和水泵之间增加了一个离合器，提升了系统的复杂程度，长期使用过程中离合器的吸合使得齿轮之间存在磨损，机械结构上存在更高风险。此外这种方案通常只使用简单的控制形式，只能实现开与关，不存在中间的变化过程，不能够进行无级调整。其通常也无法反馈当前工作状态，不可主动进行诊断。离合式水泵也仅仅在暖机阶段起作用，整车正常行驶过程中为了确保安全，其工作形态与普通水泵无异。开关阀的结构相比之下比离合式水泵简单，但其一样只能实现开与关，不存在中间的变化过程，不能够进行无级调整，不能够进行主动诊断，也仅仅在暖机阶段起作用。

综上所述，目前的实际生产中，暖机过程还有进一步改善的需求，且缺乏一种可以主动控制暖机过程的快速暖机方法，以解决目前暖机方法在保障快速暖机时不能同时实现对暖机过程主动控制的问题。

发明内容

本发明提供了一种汽车快速暖机的方法及系统，旨在进一步加速暖机过程，且同时解决目前暖机方法在保障快速暖机时不能同时实现对暖机过程主动控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种汽车快速暖机的方法，包括：

整车上电后使温控模块进行自检并检测水温传感器是否正常，当自检正常且水温传感器正常时，判断发动机工作状态并读取当前水温值；

当发动机处于工作状态且当前水温值小于暖机结束阈值，则使温控模块进入快速暖机模式；

快速暖机模式下控制主要控制参数根据参数规则进入快速暖机模式基础值，所述主要控制参数包括ON-OFF模式下每次打开时的持续时间，每次打开时的角度位置以及每次关闭时的持续时间；

获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况，并根据当前风险指数情况调整主要控制参数，读取参数调整后的当前水温值；

当发动机处于工作状态且当前水温值大于暖机结束阈值，则使温控模块进入正常工作模式。

与现有技术相比，本发明公开的一种汽车快速暖机的方法，通过发动机控制器获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况，并根据当前风险指数情况调整温控模块的主要控制参数，所述主要控制参数包括ON-OFF模式下每次打开时的持续时间，每次打开时的角度位置以及每次关闭时的持续时间，即温控模块的打开角度根据整车的散热实际情况改变，通过控制打开的角度大小实现对各个支路的流量控制。由于本发明采用了温控模块通过改变打开角度控制支路流量，不存在蜡包融化的过程，调节速度极快，水温响应速度得到提升，并且温控模块主动发送自身的工作状态信息至发动机控制器，发动机控制器可以随时获取信息进行诊断，不需通过外界参数进行复杂的判断，简化控制过程提升响应速度，实现了对汽车发动机快速暖机的功能。并且，由于发动机控制器可以根据当前情况对温控模块的主要控制参数进行调整，在暖机过程中主动获取整车的散热实际情况，依据整车的散热实际情况实时调整温控模块的主要控制参数，实现了对快速暖机的主动控制，为发动机适配恰当的暖机参数。故而，本发明在保证对发动机快速暖机的同时实现了对暖机过程的主动控制，温控模块与离合式水泵、开关阀不同，不仅可以实现无级调整，对水温的调整更加精确的同时，亦可在正常行车过程中使用，使发动机在任意时刻都工作在最佳的温度点，而不局限于加速暖机，应用场景较广。基于温控模块，在无需新增水温传感器的条件下，通过已有的水温、车速、发动机转速及负荷等参数，建立起一套控制逻辑，以提高汽车暖机的速度。不论发动机运行在任何工况，该方法都可以根据当前的发动机状态进行评价，并调整温控模块，为发动机适配恰当的暖机参数。本发明提供了一种可以主动控制暖机过程的快速暖机方法，解决了目前暖机方法存在的保障快速暖机时不能同时实现对暖机过程主动控制的问题。

进一步地，所述方法还包括，

当自检异常，则温控模块报警，使发动机限扭，发出散热器支路全开信号至温控模块；

当检测水温传感器异常，则报警，发出散热器支路全开信号至温控模块。

本发明一个优选的实施例中，当温控模块自检异常时，温控模块进行报警，发动机控制器使得发动机限扭并发出散热器支路全开信号，避免发动机过热保护系统安全。当检测水温传感器异常时，发动机控制器报警并发出散热器支路全开信号，避免发动机过热保护系统安全。本实施例中对检测异常的情况下，进行报警并控制散热器支路全开，在原方案的基础上增设报警和安全设置进一步保障了系统的安全，提供了一种在保障快速暖机同时实现对暖机过程主动安全控制的方法。

进一步地，所述方法还包括，当发动机处于未工作状态，则温控模块进入安全工作模式，即处于预设的最安全位置，所述角度位置保持在最大开度。

本发明一个优选的实施例中，当检测到自检正常且水温传感器正常时，判断发动机的工作状态，如果发动机处于工作状态则温控模块进入快速暖机模式或正常工作模式，如果发动机未处于工作状态，则温控模块进入安全工作模式，角度位置保持在最大开度，保证系统安全。本实施例中全面考虑了发动机的工作状态，为不同的状态提供了不同的响应模式，进一步保障了系统的安全，提供了一种在保障快速暖机同时实现对暖机过程主动安全控制的方法。

进一步地，所述自检包括以下步骤，

由当前打开的角度位置调整至最大打开角度，确认位置是否正常；

从最大打开角度调整到最小打开角度，确认位置是否正常；

当确认最大打开角度和最小打开角度时，位置均正常，则回到最大打开角度。

本发明一个优选的实施例中，提供了一种温控模块的自检方法，温控模块分别判断最小打开角度位置和最大打开角度位置是否正常，而后回到最大打开角度位置，本方法保证温控模块自检后处于最大打开角度位置即处于安全工作模式，保证了系统的安全。温控模块的自检方法有许多，但本实施例中提供了一种最优的自检方法，即使得温控模块在完成自检后处在最大打开角度位置，保证了系统的安全。

进一步地，所述获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况包括，

获取发动机转速、负荷和车速，根据发动机转速、负荷和车速建立风险评价模型，根据风险评价模型判断当前风险指数情况。

本发明一个优选的实施例中，根据发动机转速、负荷和车速建立风险评价模型，通过风险评价模型判断当前风险指数情况。本实施例中，通过发动机转速、负荷和车速即可判断当前风险指数情况，无需新增传感设备，通过已有的车速、发动机转速及负荷等参数，建立起一套控制逻辑，以提高汽车暖机的速度。不论发动机运行在任何工况，该方法都可以根据当前的发动机状态进行评价，并调整温控模块，为发动机适配恰当的暖机参数。进一步简化了暖机参数配置过程，提高了本方法的实用性，由于不需要新增其他设备，本发明简单方便，可移植性强，可适用于不同的装置，具有极好的实用性，真正提供了一种在保障快速暖机同时实现对暖机过程主动控制的方法。

进一步地，所述获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况包括，

获取发动机转速、负荷和车速，判断当前发动机是否处于大负荷工况，如果是则进一步判断，如果不是则判断当前为无风险；

当发动机处于大负荷工况时，根据发动机转速和车速判断当前是否有过热风险，如果有则判断当前为风险指数较高，如果没有则判断当前为风险指数较低。

本发明一个优选的实施例中，提供了一种具体的当前风险指数情况分析方法，直接通过发动机转速、负荷和车速建立了一个简单的当前风险指数分析模型，首先判断发动机是否处于大负荷工况，以判断当前状态是否存在风险，当判断有风险时再通过发动机转速和车速判断当前处于风险指数较高状态还是风险指数较低状态。本实施例建立了一个简单的模型，定性的分析了当前风险指数情况，通过两级判断可以快速的得出初步结果，判断有无风险，在确认有风险后再进一步确定风险程度，通过可以简单获取的三种参数，快速的得到当前风险指数情况，简化了分析过程，提高了运行效率，保证了本发明在快速暖机过程中的快速响应，保障了本发明的实施效果。

进一步地，所述风险指数情况包括风险指数较高、风险指数较低和无风险；

当处于风险指数较高的情况时，则使温控模块退出快速暖机模式并调整打开的角度位置；

当处于风险指数较低的情况时，则使温控模块保持快速暖机模式并调整每次打开及关闭的持续时间；

当处于无风险的情况时，使温控模块保持快速暖机模式并获取其他需求状况，根据其他需求状况调整主要控制参数。

本发明一个优选的实施例中，将当前风险指数情况分为风险指数较高、风险指数较低和无风险三种情况，针对三种情况分别提出了不同的应对方案，给出了适合不同情况的参数配置方法，实现了在暖机过程中的参数调整，本实施例将风险指数进行分类，通过三种情况来进行参数调整，简化了参数调整过程，避免对每一个不同的风险指数进行对应调整，过于细致的参数调整在实际中并不能够很好的得到响应效果反而会增大系统计算量，故而，本实施例中将风险指数分为三分类，针对不同类别采用不同的调整方案，既减少了参数调整时的计算压力，也保证了系统的安全，并且在无风险的前提下还可以进一步保障用户的其他需求，提供更好的用户体验，本发明在保障安全的前提下，真正提供了一种在保障快速暖机同时实现对暖机过程主动控制的方法。

为实现上述目的，本发明还提供了一种汽车快速暖机的系统，包括发动机，还包括温控模块、发动机控制器、水温传感器；

所述温控模块，自检获取自身的工作状态信息发送至发动机控制器，自检异常则发出报警信息，根据发动机控制器的信号改变主要控制参数；

所述水温传感器，检测水温并将水温信息发送至发动机控制器；

所述发动机控制器，获取发动机工作信息，根据工作状态信息控制发动机限扭，根据水温信息和发动机工作信息发出调整温控模块主要控制参数的信号。

与现有技术相比，本发明公开的一种汽车快速暖机的系统，通过发动机控制器获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况，并根据当前风险指数情况调整温控模块的主要控制参数，所述主要控制参数包括ON-OFF模式下每次打开时的持续时间，每次打开时的角度位置以及每次关闭时的持续时间，即温控模块的打开角度根据整车的散热实际情况改变，通过控制打开的角度大小实现对各个支路的流量控制。由于本发明采用了温控模块通过改变打开角度控制支路流量，不存在蜡包融化的过程，调节速度极快，水温响应速度得到提升，并且温控模块主动发送自身的工作状态信息至发动机控制器，发动机控制器可以随时获取信息进行诊断，不需通过外界参数进行复杂的判断，简化控制过程提升响应速度，实现了对汽车发动机快速暖机的功能。并且，由于发动机控制器可以根据当前情况对温控模块的主要控制参数进行调整，在暖机过程中主动获取整车的散热实际情况，依据整车的散热实际情况实时调整温控模块的主要控制参数，实现了对快速暖机的主动控制，为发动机适配恰当的暖机参数。故而，本发明在保证对发动机快速暖机的同时实现了对暖机过程的主动控制，温控模块与离合式水泵、开关阀不同，不仅可以实现无级调整，对水温的调整更加精确的同时，亦可在正常行车过程中使用，使发动机在任意时刻都工作在最佳的温度点，而不局限于加速暖机，应用场景较广。基于温控模块，在无需新增水温传感器的条件下，通过已有的水温、车速、发动机转速及负荷等参数，建立起一套控制逻辑，以提高汽车暖机的速度。不论发动机运行在任何工况，该系统都可以根据当前的发动机状态进行评价，并调整温控模块，为发动机适配恰当的暖机参数。本发明提供了一种可以主动控制暖机过程的快速暖机系统，解决了目前暖机方法存在的保障快速暖机时不能同时实现对暖机过程主动控制的问题。

进一步地，所述温控模块包括电机、球阀和位置传感器，所述电机驱动球阀转动，所述位置传感器读取球阀位置大小。

本发明一个优选的实施例中，提供了一种温控模块的具体结构，所述通过电机驱动球阀，当球阀的开口与对应的管路对齐时，使对应的支路打开，当球阀开口与对应管路错开时，即可关闭该支路的流量，亦可实现半开闭的状态。温控模块可以同时控制3-5个支路的流量，对大循环、小循环、暖风、油冷器等支路的流量按需进行分配，由于是电机驱动调整开度，因此可随时对开度进行主动调节，解决了传统节温器固化设计的问题；此外因为不存在蜡包熔化的过程，其调整速度极快，水温响应速度可得到提升；再是其自带位置传感器，可以随时反馈给发动机控制器进行诊断，不需通过外界参数进行复杂的判断；另外，温控模块与离合式水泵、开关阀不同，不仅可以实现无级调整，对水温的调整更加精确的同时，亦可在正常行车过程中使用，使发动机在任意时刻都工作在最佳的温度点，而不局限于加速暖机，应用场景较广。由于温控模块具有以上优点，进一步的保障了本发明所述的汽车快速暖机的系统，在不同状态下的应用。

附图说明

图1是本发明一种汽车快速暖机的方法的流程图；

图2是本发明一种汽车快速暖机的方法的一个优选实施例的流程图；

图3是本发明一种汽车快速暖机的系统的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述一种汽车快速暖机的方法，包括：整车上电后使温控模块进行自检并检测水温传感器是否正常，当自检正常且水温传感器正常时，判断发动机工作状态并读取当前水温值；当发动机处于工作状态且当前水温值小于暖机结束阈值，则使温控模块进入快速暖机模式；快速暖机模式下控制主要控制参数根据参数规则进入快速暖机模式基础值，所述主要控制参数包括ON-OFF模式下每次打开时的持续时间，每次打开时的角度位置以及每次关闭时的持续时间；获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况，并根据当前风险指数情况调整主要控制参数，读取参数调整后的当前水温值；当发动机处于工作状态且当前水温值大于暖机结束阈值，则使温控模块进入正常工作模式。

与现有技术相比，本发明公开的一种汽车快速暖机的方法，通过发动机控制器获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况，并根据当前风险指数情况调整温控模块的主要控制参数，所述主要控制参数包括ON-OFF模式下每次打开时的持续时间，每次打开时的角度位置以及每次关闭时的持续时间，即温控模块的打开角度根据整车的散热实际情况改变，通过控制打开的角度大小实现对各个支路的流量控制。由于本发明采用了温控模块通过改变打开角度控制支路流量，不存在蜡包融化的过程，调节速度极快，水温响应速度得到提升，并且温控模块主动发送自身的工作状态信息至发动机控制器，发动机控制器可以随时获取信息进行诊断，不需通过外界参数进行复杂的判断，简化控制过程提升响应速度，实现了对汽车发动机快速暖机的功能。并且，由于发动机控制器可以根据当前情况对温控模块的主要控制参数进行调整，在暖机过程中主动获取整车的散热实际情况，依据整车的散热实际情况实时调整温控模块的主要控制参数，实现了对快速暖机的主动控制，为发动机适配恰当的暖机参数。故而，本发明在保证对发动机快速暖机的同时实现了对暖机过程的主动控制，温控模块与离合式水泵、开关阀不同，不仅可以实现无级调整，对水温的调整更加精确的同时，亦可在正常行车过程中使用，使发动机在任意时刻都工作在最佳的温度点，而不局限于加速暖机，应用场景较广。基于温控模块，在无需新增水温传感器的条件下，通过已有的水温、车速、发动机转速及负荷等参数，建立起一套控制逻辑，以提高汽车暖机的速度。不论发动机运行在任何工况，该方法都可以根据当前的发动机状态进行评价，并调整温控模块，为发动机适配恰当的暖机参数。本发明提供了一种可以主动控制暖机过程的快速暖机方法，解决了目前暖机方法存在的保障快速暖机时不能同时实现对暖机过程主动控制的问题。

本发明的一个实施例中，所述快速暖机模式基础值为满足参数规则的基础参数值，所述参数规则为实际情况下参数间当满足的相关关系。本实施例中，ON-OFF模式下每次打开时的持续时间t_on，每次打开时的角度位置P_w，以及每次关闭时的持续时间t_off。依据当前发动机转速n和水泵速比，可以得到水泵的转速，通过发动机的流阻特性和水泵的流量-扬程曲线(由实测得到，并存储在控制器内)，可以查表得到当前的水泵流量q_f，通过温控模块的位置P_w确定小循环支路打开的比例R_b(支路开度)。如此，即可得知在ON-OFF循环中，每次温控模块工作时流经的流量q_a＝f(q_f，R_b，t_on)，每个ON-OFF循环中的实际流经流量，需与发动机水套容积V_e保持一定关系，一般0.2V_e<q_a<0.8V_e。开度R_b和开启实际时间t_on的设定需要遵从一定的原则。在ON-OFF循环中，温控模块的位置每次从最小开度P₀开始动作至某个确定开度P_w时，需要经过一定的时间t_w1，运动至P_w后，稳定一定时间t_w2，此后从P_w回到P₀亦需要时间t_w3。其中在t_w1、t_w3这两个阶段系统内的流量是渐变的，其对应的流量q_w1、q_w3，分别等于球阀不同开度下对应的流量在这段打开过程中的积分。温控模块在P_w位置稳定时长为t_w2的阶段，其对应的流量是q_w2是时间与对应开度下流量的乘积。则工作时流经的流量q_a＝q_w1+q_w2+q_w3，且t_on＝t_w1+t_w2+t_w3。开度R_b的位置，一般需要考虑温控模块的控制精度，要求从支路开度0％的位置起往打开的方向增加5°以上的转角，确保每次ON时球阀为真实打开的状态。假如开度R_b设定过大，则t_w1、t_w3的时间过长，如确保q_a不超出限制，则t_w2需要设定为一个比较小的值，结果将表现为ON-OFF循环当中，温控模块处于持续运动，球阀和密封圈之间不停磨损，长此以往将影响密封圈的寿命，故一般要求t_w2>t_w1+t_w3。在以上条件下，通过控制器自行迭代出满足条件的最小开启位置P_w以及最小开启时间t_on。每次循环当中的关闭时间t_off，一般为t_on的2～5倍。

进一步地，所述方法还包括，当自检异常，则温控模块报警，使发动机限扭，发出散热器支路全开信号至温控模块；当检测水温传感器异常，则报警，发出散热器支路全开信号至温控模块。本发明一个优选的实施例中，当温控模块自检异常时，温控模块进行报警，发动机控制器使得发动机限扭并发出散热器支路全开信号，避免发动机过热保护系统安全。当检测水温传感器异常时，发动机控制器报警并发出散热器支路全开信号，避免发动机过热保护系统安全。本实施例中对检测异常的情况下，进行报警并控制散热器支路全开，在原方案的基础上增设报警和安全设置进一步保障了系统的安全，提供了一种在保障快速暖机同时实现对暖机过程主动安全控制的方法。

进一步地，所述方法还包括，当发动机处于未工作状态，则温控模块进入安全工作模式，即处于预设的最安全位置，所述角度位置保持在最大开度。本发明一个优选的实施例中，当检测到自检正常且水温传感器正常时，判断发动机的工作状态，如果发动机处于工作状态则温控模块进入快速暖机模式或正常工作模式，如果发动机未处于工作状态，则温控模块进入安全工作模式，角度位置保持在最大开度，保证系统安全。本实施例中全面考虑了发动机的工作状态，为不同的状态提供了不同的响应模式，进一步保障了系统的安全，提供了一种在保障快速暖机同时实现对暖机过程主动安全控制的方法。

进一步地，所述自检包括以下步骤，由当前打开的角度位置调整至最大打开角度，确认位置是否正常；从最大打开角度调整到最小打开角度，确认位置是否正常；当确认最大打开角度和最小打开角度时，位置均正常，则回到最大打开角度。本发明一个优选的实施例中，提供了一种温控模块的自检方法，温控模块分别判断最小打开角度位置和最大打开角度位置是否正常，而后回到最大打开角度位置，本方法保证温控模块自检后处于最大打开角度位置即处于安全工作模式，保证了系统的安全。温控模块的自检方法有许多，但本实施例中提供了一种最优的自检方法，即使得温控模块在完成自检后处在最大打开角度位置，保证了系统的安全。

本发明的一个实施例中，整车上电后，温控模块开始进行自检。首先由当前开度调整到最大开度P₁₀₀，确认位置正常，再从最大开度P₁₀₀调整到最小开度P₀，确认位置正常后再调整到最大开度。如果电机已经移动到上、下止点无法再移动，但是位置传感器读取的位置还未能达到最小或最大值时，又或者位置传感器反馈的信号已经超出正常量程，则说明位置传感器的标定与实际位置无法对应，自检异常。

进一步地，所述获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况包括，获取发动机转速、负荷和车速，根据发动机转速、负荷和车速建立风险评价模型，根据风险评价模型判断当前风险指数情况。本发明一个优选的实施例中，根据发动机转速、负荷和车速建立风险评价模型，通过风险评价模型判断当前风险指数情况。本实施例中，通过发动机转速、负荷和车速即可判断当前风险指数情况，无需新增传感设备，通过已有的车速、发动机转速及负荷等参数，建立起一套控制逻辑，以提高汽车暖机的速度。不论发动机运行在任何工况，该方法都可以根据当前的发动机状态进行评价，并调整温控模块，为发动机适配恰当的暖机参数。进一步简化了暖机参数配置过程，提高了本方法的实用性，由于不需要新增其他设备，本发明简单方便，可移植性强，可适用于不同的装置，具有极好的实用性，真正提供了一种在保障快速暖机同时实现对暖机过程主动控制的方法。

本发明的一个实施例中，由于整车的散热情况实际上由流量、风速决定，故基于发动机转速n、负荷r得知当前换热需求，通过车速v换算当前风量，基于这三个参数可以建立起一个风险评价模型，评价参数in＝f(n,r,v)，所述立风险评价模型可以是通过参数发动机转速n、负荷r和车速v计算得到具体风险指数的函数模型，也可以简单的评价模型，本发明并不限定该风险评价模型的建立方法及具体形式，任意可以获得当前风险指数情况的模型均可以在本发明中应用。在本实施例中，给出一个简单评价模型，通过负荷r、车速v和发动机转速n分别确定整车的负荷情况、速度情况和坡度情况，比如将高负荷低速爬坡确定为风险指数较高情况，将高负荷高速无坡确定为风险指数较低，将低负荷确定为无风险情况。本发明通过此简单评价模型可以确定当前风险指数情况。

进一步地，所述获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况包括，获取发动机转速、负荷和车速，判断当前发动机是否处于大负荷工况，如果是则进一步判断，如果不是则判断当前为无风险；当发动机处于大负荷工况时，根据发动机转速和车速判断当前是否有过热风险，如果有则判断当前为风险指数较高，如果没有则判断当前为风险指数较低。本发明一个优选的实施例中，提供了一种具体的当前风险指数情况分析方法，直接通过发动机转速、负荷和车速建立了一个简单的当前风险指数分析模型，首先判断发动机是否处于大负荷工况，以判断当前状态是否存在风险，当判断有风险时再通过发动机转速和车速判断当前处于风险指数较高状态还是风险指数较低状态。本实施例建立了一个简单的模型，定性的分析了当前风险指数情况，通过两级判断可以快速的得出初步结果，判断有无风险，在确认有风险后再进一步确定风险程度，通过可以简单获取的三种参数，快速的得到当前风险指数情况，简化了分析过程，提高了运行效率，保证了本发明在快速暖机过程中的快速响应，保障了本发明的实施效果。

进一步地，所述风险指数情况包括风险指数较高、风险指数较低和无风险；当处于风险指数较高的情况时，则使温控模块退出快速暖机模式并调整打开的角度位置；当处于风险指数较低的情况时，则使温控模块保持快速暖机模式并调整每次打开及关闭的持续时间；当处于无风险的情况时，使温控模块保持快速暖机模式并获取其他需求状况，根据其他需求状况调整主要控制参数。本发明一个优选的实施例中，将当前风险指数情况分为风险指数较高、风险指数较低和无风险三种情况，针对三种情况分别提出了不同的应对方案，给出了适合不同情况的参数配置方法，实现了在暖机过程中的参数调整，本实施例将风险指数进行分类，通过三种情况来进行参数调整，简化了参数调整过程，避免对每一个不同的风险指数进行对应调整，过于细致的参数调整在实际中并不能够很好的得到响应效果反而会增大系统计算量，故而，本实施例中将风险指数分为三分类，针对不同类别采用不同的调整方案，既减少了参数调整时的计算压力，也保证了系统的安全，并且在无风险的前提下还可以进一步保障用户的其他需求，提供更好的用户体验，本发明在在保障安全的前提下，真正提供了一种在保障快速暖机同时实现对暖机过程主动控制的方法。

本发明的一个实施例中，所述的用户其他需求是暖风需求。如冬季有暖风或气体需求时，则要求发动机冷却循环为空气提供热源，但水温过低时无法保障暖风质量。故此处预设供暖阈值T_h，当收到暖风需求，且当前水温高于阈值T_h时，则在暖机主体ON-OFF策略下，需要加入对暖风的考量，温控模块每次打开时，需调整到暖风能够打开的位置P_h。如无其他需求，则温控模块每次打开时，位置调整到能够最大化暖机效果的位置P_s。

如图2所示，本发明一个优选的实施例中，所述汽车快速暖机的方法如下。

整车上电后，温控模块开始进行自检。首先由当前开度调整到最大开度P₁₀₀，确认位置正常，再从最大开度P₁₀₀调整到最小开度P₀，确认位置正常后再调整到最大开度。如果电机已经移动到上、下止点无法再移动，但是位置传感器读取的位置还未能达到最小或最大值时，又或者位置传感器反馈的信号已经超出正常量程，则说明位置传感器的标定与实际位置无法对应，此时报警，发动机限扭，发动机控制器对温控模块输入散热器支路全开的信号。

自检正常后开始判断水温传感器是否故障，如水温传感器故障，则发动机控制器报警，并对温控模块输入散热器支路全开的信号，避免发动机过热。

如水温传感器正常，则读取当前水温值T₀，并检查发动机转速n是否为0，如否则温控模块先预设在最安全的位置，即保持在最大开度P₁₀₀；如是，则检查当前水温值T₀是否低于暖机结束阈值T_end，如高于阈值，则跳过快速暖机模式，温控模块进入正常工作模式，根据发动机的实际运行工况以及实际水温和目标水温的差异进行实时调整；如当前水温值T₀低于暖机结束阈值T_end，则温控模块进入快速暖机模式。

快速暖机模式下，需基于发动机的工况对温控模块设定若干个控制参数，并根据若干个可能存在的问题进行修正。主要参数包括：ON-OFF模式下每次打开时的持续时间t_on，每次打开时的角度位置P_w，以及每次关闭时的持续时间t_off。依据当前发动机转速n和水泵速比，可以得到水泵的转速，通过发动机的流阻特性和水泵的流量-扬程曲线(由实测得到，并存储在控制器内)，可以查表得到当前的水泵流量q_f，通过温控模块的位置P_w确定小循环支路打开的比例R_b(支路开度)。如此，即可得知在ON-OFF循环中，每次温控模块工作时流经的流量q_a＝f(q_f，R_b，t_on)，每个ON-OFF循环中的实际流经流量，需与发动机水套容积V_e保持一定关系，一般0.2V_e<q_a<0.8V_e。开度R_b和开启实际时间t_on的设定需要遵从一定的原则。在ON-OFF循环中，温控模块的位置每次从最小开度P₀开始动作至某个确定开度P_w时，需要经过一定的时间t_w1，运动至P_w后，稳定一定时间t_w2，此后从P_w回到P₀亦需要时间t_w3。其中在t_w1、t_w3这两个阶段系统内的流量是渐变的，其对应的流量q_w1、q_w3，分别等于球阀不同开度下对应的流量在这段打开过程中的积分。温控模块在P_w位置稳定时长为t_w2的阶段，其对应的流量是q_w2是时间与对应开度下流量的乘积。则工作时流经的流量q_a＝q_w1+q_w2+q_w3，且t_on＝t_w1+t_w2+t_w3。开度R_b的位置，一般需要考虑温控模块的控制精度，要求从支路开度0％的位置起往打开的方向增加5°以上的转角，确保每次ON时球阀为真实打开的状态。假如开度R_b设定过大，则t_w1、t_w3的时间过长，如确保q_a不超出限制，则t_w2需要设定为一个比较小的值，结果将表现为ON-OFF循环当中，温控模块处于持续运动，球阀和密封圈之间不停磨损，长此以往将影响密封圈的寿命，故一般要求t_w2>t_w1+t_w3。在以上条件下，通过控制器自行迭代出满足条件的最小开启位置P_w以及最小开启时间t_on。每次循环当中的关闭时间t_off，一般为t_on的2～5倍。

得到几个主要控制参数后，即开始依据实际情况对参数进行调整。整车的散热情况实际上由流量、风速决定，故基于发动机转速n、负荷r得知当前换热需求，通过车速v换算当前风量，基于这三个参数可以建立起一个风险评价模型，评价参数i n＝f(n,r,v)，如整车运行在高负荷工况，但整车处于低速爬坡，风险指数较高时，则禁止快速暖机模式，通过风险的高低程度调整温控模块的开度，进而调整大、小循环打开的比例，避免发动机过热；如整车运行在高负荷工况，却是超车等短时间工况，同时是车速较高的情况，风险指数较低时，则对暖机的主要策略进行一定限制，并提前设定修正系数C_on和C_off，分别对t_on和t_off进行调整，以期在得到快速暖机的同时，避免发动机过热的风险。

如发动机工况为低负荷等无风险的工况时，则继续判断当前是否有来自暖风等其他需求。如冬季有暖风或气体需求时，则要求发动机冷却循环为空气提供热源，但水温过低时无法保障暖风质量。故此处预设供暖阈值T_h，当收到暖风需求，且当前水温高于阈值T_h时，则在暖机主体ON-OFF策略下，需要加入对暖风的考量，温控模块每次打开时，需调整到暖风能够打开的位置P_h。如无其他需求，则温控模块每次打开时，位置调整到能够最大化暖机效果的位置P_s。

基于前面计算的基础值，以及相关的调整需求，输出最终的控制参数，使温控模块能够有效辅助发动机进行暖机，并在水温上升超过设定的暖机结束阈值T_end时，进入正常工作模式。

本发明使用了一种基于电机控制的温控模块，相比传统蜡包节温器具有控制响应快、能够主动进行无级调节的优点。基于能够实现主动控制的有点，本发明可以依据发动机相关工作参数进行计算，自行优化发动机暖机过程的控制，并主动对过热风险进行评估，在避免发动机过热的情况下，大幅缩短暖机时长。本发明能够大幅度加快发动机暖机的过程，让水温、油温、壁温在短时间内上升到最佳的区域，从而有效降低整车排放，并实现整机降摩擦、降油耗的效果。在寒区时，还可以有效解决机油增多的问题。

如图3所示，本发明还提供了一种汽车快速暖机的系统，包括发动机，还包括温控模块、发动机控制器、水温传感器；所述温控模块，自检获取自身的工作状态信息发送至发动机控制器，自检异常则发出报警信息，根据发动机控制器的信号改变主要控制参数；所述水温传感器，检测水温并将水温信息发送至发动机控制器；所述发动机控制器，获取发动机工作信息，根据工作状态信息控制发动机限扭，根据水温信息和发动机工作信息发出调整温控模块主要控制参数的信号。

与现有技术相比，本发明公开的一种汽车快速暖机的系统，通过发动机控制器获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况，并根据当前风险指数情况调整温控模块的主要控制参数，所述主要控制参数包括ON-OFF模式下每次打开时的持续时间，每次打开时的角度位置以及每次关闭时的持续时间，即温控模块的打开角度根据整车的散热实际情况改变，通过控制打开的角度大小实现对各个支路的流量控制。由于本发明采用了温控模块通过改变打开角度控制支路流量，不存在蜡包融化的过程，调节速度极快，水温响应速度得到提升，并且温控模块主动发送自身的工作状态信息至发动机控制器，发动机控制器可以随时获取信息进行诊断，不需通过外界参数进行复杂的判断，简化控制过程提升响应速度，实现了对汽车发动机快速暖机的功能。并且，由于发动机控制器可以根据当前情况对温控模块的主要控制参数进行调整，在暖机过程中主动获取整车的散热实际情况，依据整车的散热实际情况实时调整温控模块的主要控制参数，实现了对快速暖机的主动控制，为发动机适配恰当的暖机参数。故而，本发明在保证对发动机快速暖机的同时实现了对暖机过程的主动控制，温控模块与离合式水泵、开关阀不同，不仅可以实现无级调整，对水温的调整更加精确的同时，亦可在正常行车过程中使用，使发动机在任意时刻都工作在最佳的温度点，而不局限于加速暖机，应用场景较广。基于温控模块，在无需新增水温传感器的条件下，通过已有的水温、车速、发动机转速及负荷等参数，建立起一套控制逻辑，以提高汽车暖机的速度。不论发动机运行在任何工况，该系统都可以根据当前的发动机状态进行评价，并调整温控模块，为发动机适配恰当的暖机参数。本发明提供了一种可以主动控制暖机过程的快速暖机系统，解决了目前暖机方法存在的保障快速暖机时不能同时实现对暖机过程主动控制的问题。

进一步地，所述温控模块包括电机、球阀和位置传感器，所述电机驱动球阀转动，所述位置传感器读取球阀位置大小。本发明一个优选的实施例中，提供了一种温控模块的具体结构，所述通过电机驱动球阀，当球阀的开口与对应的管路对齐时，使对应的支路打开，当球阀开口与对应管路错开时，即可关闭该支路的流量，亦可实现半开闭的状态。温控模块可以同时控制3-5个支路的流量，对大循环、小循环、暖风、油冷器等支路的流量按需进行分配，由于是电机驱动调整开度，因此可随时对开度进行主动调节，解决了传统节温器固化设计的问题；此外因为不存在蜡包熔化的过程，其调整速度极快，水温响应速度可得到提升；再是其自带位置传感器，可以随时反馈给发动机控制器进行诊断，不需通过外界参数进行复杂的判断；另外，温控模块与离合式水泵、开关阀不同，不仅可以实现无级调整，对水温的调整更加精确的同时，亦可在正常行车过程中使用，使发动机在任意时刻都工作在最佳的温度点，而不局限于加速暖机，应用场景较广。由于温控模块具有以上优点，进一步的保障了本发明所述的汽车快速暖机的系统，在不同状态下的应用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种汽车快速暖机的方法，其特征在于，包括：

整车上电后使温控模块进行自检并检测水温传感器是否正常，当自检正常且水温传感器正常时，判断发动机工作状态并读取当前水温值；

当发动机处于工作状态且当前水温值小于暖机结束阈值，则使温控模块进入快速暖机模式；

快速暖机模式下控制主要控制参数根据参数规则进入快速暖机模式基础值，所述主要控制参数包括ON-OFF模式下每次打开时的持续时间，每次打开时的角度位置以及每次关闭时的持续时间；

获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况，并根据当前风险指数情况调整主要控制参数，读取参数调整后的当前水温值；

当发动机处于工作状态且当前水温值大于暖机结束阈值，则使温控模块进入正常工作模式。

2.根据权利要求1所述的一种汽车快速暖机的方法，其特征在于，所述方法还包括，

当自检异常，则温控模块报警，使发动机限扭，发出散热器支路全开信号至温控模块；

当检测水温传感器异常，则报警，发出散热器支路全开信号至温控模块。

3.根据权利要求1所述的一种汽车快速暖机的方法，其特征在于，所述方法还包括，当发动机处于未工作状态，则温控模块进入安全工作模式，即处于预设的最安全位置，所述角度位置保持在最大开度。

4.根据权利要求1所述的一种汽车快速暖机的方法，其特征在于，所述自检包括以下步骤，

由当前打开的角度位置调整至最大打开角度，确认位置是否正常；

从最大打开角度调整到最小打开角度，确认位置是否正常；

当确认最大打开角度和最小打开角度时，位置均正常，则回到最大打开角度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种汽车快速暖机的方法，其特征在于，所述获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况包括，

获取发动机转速、负荷和车速，根据发动机转速、负荷和车速建立风险评价模型，根据风险评价模型判断当前风险指数情况。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种汽车快速暖机的方法，其特征在于，所述获取整车的散热实际情况判断当前风险指数情况包括，

获取发动机转速、负荷和车速，判断当前发动机是否处于大负荷工况，如果是则进一步判断，如果不是则判断当前为无风险；

当发动机处于大负荷工况时，根据发动机转速和车速判断当前是否有过热风险，如果有则判断当前为风险指数较高，如果没有则判断当前为风险指数较低。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种汽车快速暖机的方法，其特征在于，所述风险指数情况包括风险指数较高、风险指数较低和无风险；

当处于风险指数较高的情况时，则使温控模块退出快速暖机模式并调整打开的角度位置；

当处于风险指数较低的情况时，则使温控模块保持快速暖机模式并调整每次打开及关闭的持续时间；

当处于无风险的情况时，使温控模块保持快速暖机模式并获取其他需求状况，根据其他需求状况调整主要控制参数。

8.一种汽车快速暖机的系统，包括发动机，其特征在于，还包括温控模块、发动机控制器、水温传感器；

所述温控模块，自检获取自身的工作状态信息发送至发动机控制器，自检异常则发出报警信息，根据发动机控制器的信号改变主要控制参数；

所述水温传感器，检测水温并将水温信息发送至发动机控制器；

所述发动机控制器，获取发动机工作信息，根据所述温控模块的工作状态信息控制发动机限扭，根据水温信息和发动机工作信息发出调整温控模块主要控制参数的信号；

所述发动机控制器，还用于执行如权利要求1所述的一种汽车快速暖机的方法。

9.根据权利要求8所述的一种汽车快速暖机的系统，其特征在于，所述温控模块包括电机、球阀和位置传感器，所述电机驱动球阀转动，所述位置传感器读取球阀位置大小。

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