本公開涉及內(nèi)燃機(jī)，更具體地涉及用于估計(jì)缸壁溫度以及用于基于估計(jì)的缸壁溫度來控制流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：本文提供的背景描述是出于大體闡述本公開的上下文內(nèi)容。當(dāng)前所署名發(fā)明人的作品(在該
背景技術(shù)：
部分中描述的范圍內(nèi))和本說明中作為申請(qǐng)時(shí)另外可能不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)有技術(shù)的方面，既不明顯地也不隱含地被接受為與本公開相抵觸的現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)通常包括散熱器、冷卻劑泵、入口管線和出口管線。入口管線從散熱器的出口延伸至發(fā)動(dòng)機(jī)的入口。出口管線從發(fā)動(dòng)機(jī)的出口延伸至散熱器的入口。冷卻劑泵使冷卻劑循環(huán)通過入口管線、發(fā)動(dòng)機(jī)、出口管線和散熱器。在一些情況下，冷卻系統(tǒng)包括旁通閥，當(dāng)旁通閥打開時(shí)，該旁通閥使冷卻劑繞過散熱器。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)通常通過調(diào)節(jié)冷卻劑泵的速度來控制流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑。傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)冷卻劑流動(dòng)，以使期望的冷卻劑溫度與測(cè)量得到的冷卻劑溫度之差最小化。通過這種方式控制冷卻劑流動(dòng)可以稱為反饋方法。在穩(wěn)態(tài)條件過程中，諸如當(dāng)車輛以恒速運(yùn)行時(shí)，僅僅通過使用反饋方法便可足以控制冷卻劑流動(dòng)。然而，在瞬態(tài)條件過程中，諸如當(dāng)車輛加速時(shí)，僅僅通過使用反饋方法控制冷卻劑流動(dòng)可能無法按照期望而盡快且精確地調(diào)節(jié)冷卻劑溫度。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：系統(tǒng)包括溫度估計(jì)模塊和泵控制模塊。溫度估計(jì)模塊估計(jì)冷卻劑流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度。溫度估計(jì)模塊基于估計(jì)的冷卻劑溫度和測(cè)量的冷卻劑溫度來估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸壁溫度。泵控制模塊基于估計(jì)的缸壁溫度來控制冷卻劑泵，以調(diào)節(jié)冷卻劑流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際流率。本公開進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑼ㄟ^詳細(xì)說明、權(quán)利要求書和附圖變得顯而易見。詳細(xì)說明和具體實(shí)例僅用于說明的目的，并不旨在限制本公開的范圍。附圖說明通過詳細(xì)說明和對(duì)應(yīng)附圖，本公開將變得更加充分理解，其中：圖1是根據(jù)本公開的原理的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖；圖2是根據(jù)本公開的原理的示例性控制系統(tǒng)的功能框圖；圖3是示出了根據(jù)本公開的原理而基于估計(jì)的缸壁溫度來控制冷卻劑泵的示例性方法的流程圖；以及圖4是示出了根據(jù)本公開的原理而估計(jì)缸壁溫度的示例性方法的流程圖。在各個(gè)附圖中，參考標(biāo)號(hào)可以重復(fù)使用以識(shí)別相似和/或相同的元件。具體實(shí)施方式根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法，通過使用前饋方法和反饋方法這兩者來控制流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑。在反饋方法中，該系統(tǒng)和方法基于期望的冷卻劑溫度與測(cè)量的冷卻劑溫度之差來確定冷卻劑流率的調(diào)節(jié)。在前饋方法中，該系統(tǒng)和方法基于從發(fā)動(dòng)機(jī)至流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑的實(shí)際傳熱速率來確定期望的冷卻劑流率。然后，該系統(tǒng)和方法控制冷卻劑泵的速度，以使實(shí)際的冷卻劑流率減去期望的冷卻劑流率與冷卻劑流率調(diào)節(jié)所得總和的差值最小化。該系統(tǒng)和方法可以通過使用數(shù)學(xué)模型來確定從發(fā)動(dòng)機(jī)至流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑的傳熱速率。在一個(gè)實(shí)例中，該系統(tǒng)和方法基于發(fā)動(dòng)機(jī)中的缸壁溫度、以及冷卻劑入口溫度和冷卻劑出口溫度的平均值來確定傳熱速率。該系統(tǒng)和方法還可以基于缸壁和冷卻劑的物理性能，諸如質(zhì)量、比熱、熱傳遞系數(shù)和/或表面積來確定傳熱速率。相對(duì)于僅使用反饋方法來控制冷卻劑流率，使用前饋方法和反饋方法這兩者來控制流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑流率改善了系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。另外，使用反饋方法控制冷卻劑流率修正了與前饋方法中使用的數(shù)學(xué)模型相關(guān)聯(lián)的任何誤差。因此，根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法調(diào)節(jié)冷卻劑流率從而精確而快速地控制穩(wěn)態(tài)條件和瞬態(tài)條件這兩者的冷卻劑溫度。根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法使用分析模型和閉環(huán)反饋這兩者來估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)中的缸壁溫度。所述系統(tǒng)和方法可以使用分析模型以便基于來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排熱速率、流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的期望的冷卻劑流率、以及測(cè)量的冷卻劑入口溫度來估計(jì)缸壁溫度和冷卻劑平均溫度。冷卻劑平均溫度是冷卻劑入口溫度和冷卻劑出口溫度的平均值。分析模型還可以考慮閉環(huán)反饋，諸如估計(jì)的冷卻劑平均溫度與測(cè)量的冷卻劑平均溫度之間的差值。測(cè)量的冷卻劑平均溫度是測(cè)量的冷卻劑入口溫度和測(cè)量的冷卻劑出口溫度的平均值。然后，所述系統(tǒng)和方法可以基于估計(jì)的缸壁溫度使用上文討論的前饋和反饋方法來控制流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑流率?，F(xiàn)在參考圖1，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括燃燒空氣/燃料混合物來為車輛產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩的發(fā)動(dòng)機(jī)102。由發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)扭矩的量基于駕駛員輸入103。駕駛員輸入103可以基于加速踏板的位置而產(chǎn)生。駕駛員輸入103還可以由巡航控制系統(tǒng)產(chǎn)生，巡航控制系統(tǒng)可以是改變車速以維持預(yù)定跟隨距離的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)?？諝馔ㄟ^進(jìn)氣歧管104進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)102。進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣的量可以用節(jié)流閥106來改變。一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器(諸如燃料噴射器108)將燃料噴射到空氣中形成空氣/燃料混合物?？諝?燃料混合物在發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸(諸如氣缸110)內(nèi)燃燒。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)102被描述為包括一個(gè)氣缸，但是發(fā)動(dòng)機(jī)102可以包括一個(gè)以上的氣缸。氣缸110包括機(jī)械地聯(lián)結(jié)到曲軸112的活塞(未示出)。氣缸110內(nèi)的一個(gè)燃燒循環(huán)可以包括四個(gè)階段：進(jìn)氣階段、壓縮階段、燃燒階段和排氣階段。在進(jìn)氣階段，活塞朝向最底部位置移動(dòng)并且將空氣吸入氣缸110中。在壓縮階段，活塞朝向最頂部位置移動(dòng)并且壓縮氣缸110內(nèi)的空氣或空氣/燃料混合物。在燃燒階段，來自火花塞114的火花點(diǎn)燃空氣/燃料混合物。空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞朝向最頂部位置返回，且活塞驅(qū)動(dòng)曲軸112旋轉(zhuǎn)。在排氣階段，廢氣通過排氣歧管116從氣缸110中排出以完成燃燒循環(huán)。發(fā)動(dòng)機(jī)102經(jīng)由曲軸112向變速器(未示出)輸出扭矩。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)102被描述為火花點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)102可以是壓縮點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。用于發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻系統(tǒng)118包括散熱器120、冷卻劑泵122和旁通閥123。散熱器120使流經(jīng)散熱器120的冷卻劑冷卻，且冷卻劑泵122使冷卻劑循環(huán)通過發(fā)動(dòng)機(jī)102和散熱器120。冷卻劑從散熱器120流向冷卻劑泵122，通過入口管線124從冷卻劑泵122流向發(fā)動(dòng)機(jī)102，并且通過出口管線126從發(fā)動(dòng)機(jī)102流回散熱器120。冷卻劑泵122可以是可切換水泵。在一個(gè)實(shí)例中，冷卻劑泵122是包括推進(jìn)器和離合器的離心泵，所述離合器選擇性地將推進(jìn)器與連接到曲軸112的皮帶驅(qū)動(dòng)的滑輪接合。當(dāng)冷卻劑泵122分別開啟和關(guān)閉時(shí)，離合器將推進(jìn)器與滑輪接合并使推進(jìn)器脫離滑輪。冷卻劑可以通過位于冷卻劑泵122的中心附近的入口進(jìn)入冷卻劑泵122，且推進(jìn)器可以將冷卻劑徑向地向外推動(dòng)到位于冷卻劑泵122外側(cè)的出口?；蛘?，冷卻劑泵122可以是電動(dòng)泵。當(dāng)冷卻劑從出口管線126流至入口管線124時(shí)，旁通閥123可以打開以允許冷卻劑繞過散熱器120。旁通閥123可以調(diào)節(jié)至完全關(guān)閉位置、完全打開位置和部分打開位置(即，完全關(guān)閉位置與完全打開位置之間的位置)。當(dāng)旁通閥123調(diào)節(jié)至部分打開位置時(shí)，離開發(fā)動(dòng)機(jī)102的一部分冷卻劑流通過散熱器120，離開發(fā)動(dòng)機(jī)102的一部分冷卻劑流通過旁通閥123。曲軸位置(CKP)傳感器128測(cè)量曲軸112的位置，其可以用來確定發(fā)動(dòng)機(jī)102的速度。冷卻劑入口溫度(CIT)傳感器130測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑的溫度，其稱為冷卻劑入口溫度。冷卻劑出口溫度(COT)傳感器132測(cè)量離開發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑的溫度，其稱為冷卻劑出口溫度。CIT傳感器130和COT傳感器132可以分別位于入口管線124和出口管線126內(nèi)，或者位于發(fā)生冷卻劑循環(huán)的其他位置處，例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑通道(未示出)中和/或在散熱器120中。進(jìn)氣歧管104內(nèi)的壓力可以采用歧管絕對(duì)壓力(MAP)傳感器134來測(cè)量。在各種實(shí)施方案中，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)真空進(jìn)行測(cè)量，發(fā)動(dòng)機(jī)真空是環(huán)境空氣壓力與進(jìn)氣歧管104內(nèi)的壓力之間的差值。流入進(jìn)氣歧管104中的空氣的質(zhì)量流率可以采用質(zhì)量流率(MAF)傳感器136來測(cè)量。在各種實(shí)施方案中，MAF傳感器136可以位于也包括節(jié)流閥106的殼體中。節(jié)流閥106的位置可以采用一個(gè)或多個(gè)節(jié)流位置傳感器(TPS)140來測(cè)量。吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102中的空氣的環(huán)境溫度可以采用進(jìn)氣溫度(IAT)傳感器142來測(cè)量。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)144基于來自傳感器的信號(hào)來控制節(jié)流閥106、燃料噴射器108、火花塞114和冷卻劑泵122。ECM144輸出節(jié)流控制信號(hào)146，以控制節(jié)流閥106的位置。ECM144輸出燃料控制信號(hào)148，以控制燃料噴射器108的打開正時(shí)和持續(xù)時(shí)間。ECM144輸出火花控制信號(hào)150，以控制火花塞114的點(diǎn)火正時(shí)。ECM144輸出泵控制信號(hào)152，以控制冷卻劑泵122的速度。ECM144輸出閥控制信號(hào)153，以控制旁通閥123的打開面積。ECM144控制冷卻劑泵122以便基于流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)102的期望的冷卻劑流率和冷卻劑流率調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)102的實(shí)際的冷卻劑流率。ECM144基于期望的冷卻劑出口溫度與來自COT傳感器132的冷卻劑出口溫度之間的差值來確定冷卻劑流率調(diào)節(jié)。ECM144基于從發(fā)動(dòng)機(jī)102到流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑的傳熱速率來確定期望的冷卻劑流率。ECM144基于發(fā)動(dòng)機(jī)102的缸壁溫度、來自CIT傳感器130和COT傳感器132的冷卻劑入口溫度和冷卻劑出口溫度、以及缸壁和冷卻劑的物理特性來確定傳熱速率?，F(xiàn)在參考圖2，ECM144的示例性實(shí)施方案包括用于確定發(fā)動(dòng)機(jī)102速度的發(fā)動(dòng)機(jī)速度模塊202。發(fā)動(dòng)機(jī)速度模塊202可以基于來自CKP傳感器128的曲軸位置來確定發(fā)動(dòng)機(jī)速度。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)速度模塊202可以基于曲軸完成一次或多次旋轉(zhuǎn)所耗費(fèi)的時(shí)間段來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)速度。發(fā)動(dòng)機(jī)速度模塊202輸出發(fā)動(dòng)機(jī)速度。冷卻劑溫度模塊204確定CIT傳感器130所測(cè)量的冷卻劑入口溫度和COT傳感器132所測(cè)量的冷卻劑出口溫度的平均值。該平均值可以稱為冷卻劑平均測(cè)量溫度。冷卻劑溫度模塊204輸出冷卻劑平均測(cè)量溫度。溫度估計(jì)模塊206不依靠所測(cè)量的冷卻劑入口溫度和所測(cè)量的冷卻劑出口溫度來估計(jì)冷卻劑入口溫度和冷卻劑出口溫度的平均值。該平均值的估計(jì)值可以稱為估計(jì)的冷卻劑平均溫度。溫度估計(jì)模塊206還基于測(cè)量的冷卻劑平均溫度和估計(jì)的冷卻劑平均溫度來估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)102的缸壁溫度。在一個(gè)實(shí)例中，溫度估計(jì)模塊206基于測(cè)量的冷卻劑平均溫度與估計(jì)的冷卻劑平均溫度之間的差值來估計(jì)冷卻劑平均溫度和缸壁溫度。溫度估計(jì)模塊206輸出估計(jì)的冷卻劑平均溫度和缸壁估計(jì)溫度。溫度估計(jì)模塊206可基于對(duì)來自前一迭代、采樣周期和調(diào)節(jié)率向量的這些值的估計(jì)來估計(jì)冷卻劑平均溫度和缸壁溫度。例如，溫度估計(jì)模塊206可以使用如下關(guān)系式來估計(jì)冷卻劑平均溫度和缸壁溫度，(1)---X^(k+1)=X^(k)+Ts*X^·(k)]]>其中，和且其中，是迭代編號(hào)k的估計(jì)的冷卻劑平均溫度，是迭代編號(hào)k的缸壁估計(jì)溫度，是迭代編號(hào)k+1的估計(jì)的冷卻劑平均溫度，是迭代編號(hào)k+1的缸壁估計(jì)溫度，Ts為采樣周期，并且為調(diào)節(jié)率向量。采樣周期是冷卻劑平均溫度和缸壁溫度的連續(xù)估計(jì)之間的周期。例如，冷卻劑溫度和缸壁溫度可以分別在迭代編號(hào)k和k+1的第一和第二時(shí)間被估計(jì)，且第一和第二時(shí)間之間的周期可以為采樣周期Ts。采樣周期可以為預(yù)定周期(例如，10毫秒(ms)和50ms之間的周期)。溫度估計(jì)模塊206可以基于系統(tǒng)矩陣、來自前一迭代的冷卻劑平均溫度和缸壁估計(jì)溫度、輸入向量、增益矩陣，以及測(cè)量的冷卻劑平均溫度和估計(jì)的冷卻劑平均溫度之間的差值來確定調(diào)節(jié)率向量。例如，溫度估計(jì)模塊206可使用關(guān)系式比如來確定調(diào)節(jié)率向量，其中，且且其中，A(k)是迭代編號(hào)k的系統(tǒng)矩陣，B(k)是迭代編號(hào)k的輸入向量，K是增益矩陣，是迭代編號(hào)k的估計(jì)的冷卻劑平均溫度，是迭代編號(hào)k的測(cè)量的冷卻劑平均溫度。溫度估計(jì)模塊206可使用以下關(guān)系式來確定系統(tǒng)矩陣：(3)---A(k)=-{hwAwmccpc+2m·c(k)mc}hwAwmccpchwAwmwcpw-hwAwmccpc]]>其中，A(k)是迭代編號(hào)k的系統(tǒng)矩陣，hw是缸壁的熱傳遞系數(shù)，Aw是缸壁的表面積，mc是流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑的質(zhì)量，是迭代編號(hào)k的冷卻劑的質(zhì)量流率，cpc是冷卻劑的比熱，mw是缸壁的質(zhì)量且可以包括周圍護(hù)套的質(zhì)量，cpw是缸壁的比熱。溫度估計(jì)模塊206可基于將冷卻劑泵122的速度關(guān)聯(lián)到冷卻劑流率的功能或映射來確定冷卻劑流率。溫度估計(jì)模塊206可以假定冷卻劑泵122的速度等于由泵控制信號(hào)152所指示的指令泵速?；蛘?，冷卻劑泵122的速度可被測(cè)量并提供給溫度估計(jì)模塊206。與冷卻劑流率不同，用于確定系統(tǒng)矩陣的參數(shù)可以預(yù)先確定。溫度估計(jì)模塊206可使用以下關(guān)系式來確定輸入向量：(4)---B(k)=2m·c(k)mcTin(k)(Q·rej)des(k)mwcpw]]>其中，B(k)是迭代編號(hào)k的輸入向量，mc是流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑的質(zhì)量，是迭代編號(hào)k的冷卻劑的質(zhì)量流率，Tin(k)是迭代編號(hào)k的CIT傳感器130的冷卻劑入口溫度，是迭代編號(hào)k的發(fā)動(dòng)機(jī)102的期望排熱速率，mw是缸壁的質(zhì)量，且cpw是缸壁的比熱。溫度估計(jì)模塊206可使用以下關(guān)系式來確定增益矩陣：(5)---K=G1G2]]>其中，G1是第一增益，G2是第二增益。第一增益和第二增益可以是預(yù)定值。發(fā)動(dòng)機(jī)熱吸收模塊208確定由發(fā)動(dòng)機(jī)102所吸收的熱量的實(shí)際的變化率。發(fā)動(dòng)機(jī)102的部件(例如缸壁)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸內(nèi)由空氣和燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量。基于缸壁的溫度變化以及與其相關(guān)聯(lián)的時(shí)間段，發(fā)動(dòng)機(jī)熱吸收模塊208確定此熱吸收的變化率。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)熱吸收模塊208可以使用諸如以下關(guān)系式來確定由發(fā)動(dòng)機(jī)102所吸收的熱量的變化率：(6)---Q·eng=mwcpwΔTwΔt]]>其中，為發(fā)動(dòng)機(jī)102所吸收的熱量的變化率，mw為缸壁的質(zhì)量，cpw為缸壁的比熱，ΔTw為一時(shí)間段內(nèi)的缸壁溫度的變化，以及Δt為該時(shí)間段。發(fā)動(dòng)機(jī)熱吸收模塊208輸出由發(fā)動(dòng)機(jī)102所吸收的熱量的變化率。冷卻劑熱吸收模塊210確定由流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑所吸收的熱量的實(shí)際變化率?；诶鋮s劑平均溫度的變化以及與其相關(guān)聯(lián)的時(shí)間段，冷卻劑熱吸收模塊210確定由冷卻劑所吸收的熱量的變化率。例如，冷卻劑熱吸收模塊210可以使用諸如以下關(guān)系式來確定由冷卻劑所吸收的熱量的變化率：(7)---Q·c=mccpc(ΔTc)avgΔt]]>其中，為冷卻劑所吸收的熱量的變化率，mc為冷卻劑的質(zhì)量，cpc為冷卻劑的比熱，(ΔTc)avg為一時(shí)間段內(nèi)的冷卻劑平均溫度的變化，以及Δt為該時(shí)間段。冷卻劑熱吸收模塊210輸出由冷卻劑所吸收的熱量的變化率。傳熱速率模塊212確定從發(fā)動(dòng)機(jī)102至流經(jīng)該發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑的傳熱速率。傳熱速率模塊212可以使用諸如以下關(guān)系式來確定該傳熱速率：(8)---Q·eng→c=(Q·rej)des-Q·eng-Q·c]]>其中，為從發(fā)動(dòng)機(jī)102至冷卻劑的傳熱速率，以及為來自發(fā)動(dòng)機(jī)102的預(yù)期排熱速率?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)102的每個(gè)氣缸的空氣量(其可以稱為每缸空氣量)，傳熱速率模塊212可以確定來自發(fā)動(dòng)機(jī)102的所需排熱速率。例如，傳熱速率模塊212可以采用將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和每缸空氣量與預(yù)期的排熱速率相關(guān)聯(lián)的函數(shù)或映射來確定來自發(fā)動(dòng)機(jī)102的所需排熱速率?；蛘撸诎l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和預(yù)期的發(fā)動(dòng)機(jī)102的扭矩輸出，傳熱速率模塊212可以確定來自發(fā)動(dòng)機(jī)102的所需排熱速率。傳熱速率模塊212輸出來自發(fā)動(dòng)機(jī)102的所需排熱速率。ECM144可以將MAF傳感器136所得的進(jìn)氣質(zhì)量流率除以發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸數(shù)量來得到每缸空氣量。ECM144可以基于駕駛員輸入103來確定發(fā)動(dòng)機(jī)102的所需扭矩輸出。在一個(gè)實(shí)施例中，ECM144存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)油門踏板位置至所需扭矩的映射，并且基于所選的映射之一來確定發(fā)動(dòng)機(jī)102的所需扭矩輸出。在各個(gè)實(shí)施例中，傳熱速率模塊212可以使用諸如以下關(guān)系式來確定從發(fā)動(dòng)機(jī)102至流經(jīng)該發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑的傳熱速率：(9)---Q·eng→c=hwAw[Tw-(Tc)avg]]]>其中，為傳熱速率，hw為缸壁的傳熱系數(shù)，Aw為缸壁的表面積，Tw為缸壁溫度，和(Tc)avg為冷卻劑平均溫度。在各個(gè)實(shí)施例中，傳熱速率模塊212可以使用諸如以下關(guān)系式來確定從發(fā)動(dòng)機(jī)102至流經(jīng)該發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑的傳熱速率：(10)---Q·eng→c=[kHEX,0+kHEX,1*(m·c)act]*[Tw-(Tc)avg]]]>其中，為傳熱速率，KHEX,0和KHEX,1為缸壁的有效傳熱系數(shù)，為冷卻劑的實(shí)際質(zhì)量流率，Tw為缸壁溫度，以及(Tc)avg為冷卻劑平均溫度。傳熱速率模塊212可以基于冷卻劑泵122的速度來估計(jì)冷卻劑的實(shí)際質(zhì)量流率。傳熱速率模塊212可以假定冷卻劑泵122的速度等于由泵控制信號(hào)152所指示的指令泵速。或者，冷卻劑泵122的速度可被測(cè)量并提供給傳熱速率模塊212。傳熱速率模塊212輸出從發(fā)動(dòng)機(jī)102到流過發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑的傳熱速率。期望流率模塊214確定通過發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑流的期望流率。期望流率模塊214可以使用如下的關(guān)系式來確定冷卻劑期望流率：(11)---(m·c)des=Q·eng→ccpc[(Tout)des-Tin]]]>其中，為通過發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑流的期望質(zhì)量流率，為從發(fā)動(dòng)機(jī)102到流過發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑的傳熱速率，cpc為冷卻劑的比熱，(Tout)des為期望的冷卻劑出口溫度，以及Tin為CIT傳感器130獲得的冷卻劑入口溫度。期望流率模塊214輸出冷卻劑期望流率。冷卻劑溫度模塊204可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)速度到冷卻劑出口溫度的映射來確定期望的冷卻劑出口溫度?？梢灶A(yù)定(例如，校準(zhǔn))該映射，使發(fā)動(dòng)機(jī)102的效率最大化。如果從該映射獲得的期望的冷卻劑出口溫度處于限值之外，則可以將該期望的冷卻劑出口溫度調(diào)節(jié)為處于預(yù)定的限值之內(nèi)。所述限值可以包括在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)用于加熱發(fā)動(dòng)機(jī)102的下限以及用于防止發(fā)動(dòng)機(jī)過熱的上限。關(guān)系式(6)、(7)和(8)可以代入關(guān)系式(11)，以獲得以下關(guān)系式：(12)---(m·c)des=(Q·rej)des-mwcpwΔTwΔt-mccpc(ΔTc)avgΔtcpc[(Tout)des-Tin]]]>關(guān)系式(9)可以代入關(guān)系式(11)，以獲得以下關(guān)系式：(13)---(m·c)des=hwAw[Tw-(Tc)avg]cpc[(Tout)des-Tin]]]>關(guān)系式(10)可以代入關(guān)系式(11)，以獲得以下關(guān)系式：(14)---(m·c)des=[KHEX,0+KHEX,1*(m·c)act]*[Tw-(Tc)avg]cpc[(Tout)des-Tin]]]>冷卻劑流的期望質(zhì)量流率可以用于代替關(guān)系式(14)中的冷卻劑的實(shí)際質(zhì)量流率并且該關(guān)系式可以重新排列成求解冷卻劑流的期望質(zhì)量流率的如下關(guān)系式：(15)---(m·c)des=KHEX,0*[Tw-(Tc)avg]cpc[(Tout)des-Tin]-KHEX,1*[Tw-(Tc)avg]]]>流率調(diào)節(jié)模塊216基于期望的冷卻劑溫度與測(cè)量的冷卻劑溫度之間的差值來確定冷卻劑流率調(diào)節(jié)。期望的冷卻劑溫度可以是由冷卻劑溫度模塊204所確定的期望的冷卻劑出口溫度。冷卻劑測(cè)量溫度可以是獲自COT傳感器132的冷卻劑出口溫度。流率調(diào)節(jié)模塊216輸出冷卻劑流率調(diào)節(jié)。泵控制模塊218輸出泵控制信號(hào)152以控制冷卻劑泵122的速度。泵控制模塊218可以基于冷卻劑期望流率和冷卻劑流率調(diào)節(jié)來控制冷卻劑泵122的速度，以調(diào)節(jié)通過發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑流的實(shí)際流率。在一個(gè)實(shí)例中，泵控制模塊218控制冷卻劑泵122的速度，以使冷卻劑實(shí)際流率減去冷卻劑期望流率和冷卻劑流率調(diào)節(jié)的總和的差值最小化?，F(xiàn)在參考圖3，用于控制通過發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑流的方法在302處開始。在圖2所示ECM144的示例性實(shí)施方案中的模塊背景下對(duì)所述方法進(jìn)行描述。然而，執(zhí)行該方法步驟的特定模塊可以與下述模塊不同，和/或該方法可以脫離圖2的模塊來實(shí)施。在304處，期望流率模塊214確定發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100是否以要求的冷卻模式在運(yùn)行。如果發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100以要求的冷卻模式在運(yùn)行，則該方法在306處繼續(xù)。否則，期望流率模塊214繼續(xù)確定發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100是否以要求的冷卻模式在運(yùn)行。當(dāng)ECM144主動(dòng)地控制流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑從而調(diào)節(jié)冷卻劑的溫度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以在所需的冷卻模式下運(yùn)行。例如，當(dāng)冷卻劑的實(shí)際流率大于零時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以在所需的冷卻模式下運(yùn)行。當(dāng)由泵控制信號(hào)152指示的指令泵速大于零時(shí)，冷卻劑的實(shí)際流率可以假定為大于零。在306處，冷卻劑溫度模塊204確定期望的冷卻劑出口溫度。在308處，冷卻劑控制模塊204確定冷卻劑平均溫度。在310處，溫度估計(jì)模塊206估計(jì)缸壁溫度。在312處，傳熱速率模塊212確定從發(fā)動(dòng)機(jī)102到流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑的傳熱速率。傳熱速率模塊212可以使用關(guān)系式(8)、(9)、或(10)來確定傳熱速率。如果使用關(guān)系式(8)，則傳熱速率模塊212可以確定來自發(fā)動(dòng)機(jī)102的期望排熱速率。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)吸熱模塊208可以確定由發(fā)動(dòng)機(jī)102吸收的熱量的實(shí)際變化速率，且冷卻劑吸熱模塊210可以確定由流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)102的冷卻劑吸收的熱量的實(shí)際變化速率。在314處，期望流率模塊214確定流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)102的期望的冷卻劑流率。期望流率模塊214使用關(guān)系式(11)來確定期望的冷卻劑流率?；蛘撸谕髀誓K214可以使用關(guān)系式(12)、(13)、(14)或(15)來確定期望的冷卻劑流率。在后一種情況下，傳熱速率模塊212可以不確定傳熱速率(即，可以將312從方法中省略)。在316處，流率調(diào)節(jié)模塊216確定冷卻劑流率調(diào)節(jié)。在318處，泵控制模塊218基于期望的冷卻劑流率和冷卻劑流率調(diào)節(jié)來控制冷卻劑泵122。在一個(gè)實(shí)例中，泵控制模塊218控制冷卻劑泵122的速度，以使冷卻劑實(shí)際流率減去期望的冷卻劑流率和冷卻劑流率調(diào)節(jié)之和所得的差值最小化?，F(xiàn)在參考圖4，用于估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸壁溫度的方法在402開始。圖4的方法可與圖3的方法結(jié)合執(zhí)行。例如，圖4的方法可以在圖3的310處執(zhí)行，以估計(jì)缸壁溫度?；蛘?，圖3和4的方法可以獨(dú)立地執(zhí)行。圖4的方法在圖2所示的ECM144的示例性實(shí)施方案中的模塊背景下進(jìn)行描述。然而，用于執(zhí)行圖4的方法步驟的特定模塊，可以不同于以下所述的模塊，和/或圖4的方法可以與圖2的模塊分開實(shí)現(xiàn)。在404處，期望流率模塊214確定發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100是否在所需的冷卻模式下運(yùn)行。如果發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100在所需的冷卻模式下運(yùn)行，則方法在406處繼續(xù)。否則，期望流率模塊214繼續(xù)確定發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100是否在所需的冷卻模式下運(yùn)行。在406處，溫度估計(jì)模塊206使迭代編號(hào)、估計(jì)的冷卻劑平均溫度和期望的缸壁估計(jì)溫度初始化。溫度估計(jì)模塊206可以通過將迭代編號(hào)設(shè)置為等于零來使迭代編號(hào)初始化。溫度估計(jì)模塊206可以通過將估計(jì)的冷卻劑平均溫度和估計(jì)的缸壁溫度這兩個(gè)值中的每一個(gè)設(shè)置成等于測(cè)量的冷卻劑平均溫度，以使估計(jì)的冷卻劑平均溫度和估計(jì)的缸壁溫度初始化。在308處，冷卻劑控制模塊204確定測(cè)量的冷卻劑平均溫度。如上所述，測(cè)量的冷卻劑平均溫度是由CIT傳感器130測(cè)量的冷卻劑入口溫度和由COT傳感器132測(cè)量的冷卻劑出口溫度的平均值。測(cè)量的冷卻劑平均溫度可以在估計(jì)的冷卻劑平均溫度和估計(jì)的缸壁溫度初始化之前和/或之后確定。在410處，傳熱速率模塊212確定來自發(fā)動(dòng)機(jī)102的期望排熱速率。如上所述，傳熱速率模塊212可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和每缸空氣量來確定來自發(fā)動(dòng)機(jī)102的期望排熱速率?；蛘?，傳熱速率模塊212可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度以及發(fā)動(dòng)機(jī)102的期望轉(zhuǎn)矩輸出來確定來自發(fā)動(dòng)機(jī)102的期望排熱速率。在412處，溫度估計(jì)模塊206確定迭代編號(hào)k的系統(tǒng)矩陣和輸入向量。溫度估計(jì)模塊206可使用關(guān)系式(3)來確定迭代編號(hào)k的系統(tǒng)矩陣。溫度估計(jì)模塊206可使用關(guān)系式(4)來確定迭代編號(hào)k的輸入向量。在414處，溫度估計(jì)模塊206確定增益矩陣。溫度估計(jì)模塊206可以使用關(guān)系式(5)來確定增益矩陣。在416處，溫度估計(jì)模塊206針對(duì)迭代編號(hào)k確定調(diào)節(jié)速率向量。溫度估計(jì)模塊206可以使用關(guān)系式(2)來確定迭代編號(hào)k的調(diào)節(jié)速率向量。在418處，溫度估計(jì)模塊206調(diào)節(jié)冷卻劑平均溫度和估計(jì)的缸壁溫度的先前估計(jì)。換句話說，溫度估計(jì)模塊206可以產(chǎn)生迭代編號(hào)k+1的冷卻劑平均溫度和缸壁溫度的新估計(jì)。溫度估計(jì)模塊206可以使用關(guān)系式(1)來估計(jì)迭代編號(hào)k+1的冷卻劑平均溫度和缸壁溫度。在420處，溫度估計(jì)模塊206將迭代編號(hào)增加1。例如，溫度估計(jì)模塊206可以將迭代編號(hào)從k+1增加至k+2。溫度估計(jì)模塊206接著可以在408處繼續(xù)。關(guān)系式(1)中用于估計(jì)冷卻劑平均溫度和缸壁溫度所用的采樣周期，可以是隨著溫度估計(jì)模塊206執(zhí)行單個(gè)迭代(包括408、410、412、414、416、418和420的循環(huán))所經(jīng)過的周期。以上描述的本質(zhì)僅僅是說明性的，并且決不旨在限制本公開及其應(yīng)用或用途。本公開的廣泛教導(dǎo)可通過各種形式來實(shí)現(xiàn)。因此，雖然本公開包括特定實(shí)例，但是本公開的真實(shí)范圍不應(yīng)該局限于此，因?yàn)楫?dāng)對(duì)附圖、說明書和以下權(quán)利要求書進(jìn)行研究之后，其它修改將變得顯而易見。如本文所用的，語句A、B和C中的至少一個(gè)應(yīng)被理解為意指使用非排他性邏輯或的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解的是，方法內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)步驟可以按不同次序(或同時(shí))執(zhí)行而不改變本公開的原理。在包括以下定義的本申請(qǐng)中，術(shù)語模塊可以用術(shù)語電路取代。術(shù)語模塊可以指代以下各項(xiàng)的部分或包括以下各項(xiàng)：專用集成電路(ASIC)；數(shù)字、模擬或混合式模擬/數(shù)字離散電路；數(shù)字、模擬或混合式模擬/數(shù)字集成電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)；執(zhí)行代碼的處理器(共享、專用或組)；存儲(chǔ)由處理器執(zhí)行的代碼的存儲(chǔ)器(共享、專用或組)；提供所述功能性的其它合適的硬件部件；或某些或所有上述的組合，諸如在片上系統(tǒng)中。如上文所使用的術(shù)語代碼可以包括軟件、固件和/或微代碼，并且可以指代程序、例程、功能、類別和/或?qū)ο蟆Ｐg(shù)語共享處理器涵蓋執(zhí)行來自多個(gè)模塊的某些或所有代碼的單個(gè)處理器。術(shù)語組處理器涵蓋結(jié)合另外的處理器來執(zhí)行來自一個(gè)或多個(gè)模塊的某些或所有代碼的處理器。術(shù)語共享存儲(chǔ)器涵蓋執(zhí)行來自多個(gè)模塊的某些或所有代碼的單個(gè)存儲(chǔ)器。術(shù)語組存儲(chǔ)器涵蓋結(jié)合另外的存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)來自一個(gè)或多個(gè)模塊的某些或所有代碼的存儲(chǔ)器。術(shù)語存儲(chǔ)器可以是術(shù)語計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的子集。術(shù)語計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)并不涵蓋傳播通過介質(zhì)的暫時(shí)性電和電磁信號(hào)，并且可以因此被視為有形且非暫時(shí)性的。非暫時(shí)性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性實(shí)例包括非易失性存儲(chǔ)器、易失性存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器。本申請(qǐng)中描述的設(shè)備和方法可以部分或完全由通過一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來實(shí)施。計(jì)算機(jī)程序包括存儲(chǔ)在至少一個(gè)非暫時(shí)性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)程序還可以包括和/或依賴于所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。當(dāng)前第1頁1 2 3