СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК F01P11/04 F01P11/18 F01P7/14 

Область техники

Настоящая заявка относится к способам и системам для определения уровня жидкости в расширительном бачке хладагента (или баллоне дегазации) и регулирования работы двигателя на основании расчетного уровня жидкости в вертикальной полой трубе, соединенной с возможностью гидравлического сообщения с расширительным бачком.

Уровень техники и сущность изобретения

Автомобили могут содержать системы охлаждения, выполненные с возможностью снижения перегрева двигателя путем передачи тепла в окружающий воздух. При этом, хладагент циркулирует в блоке двигателя для вывода тепла из двигателя и затем нагретый хладагент проходит через радиатор для рассеяния тепла. Система охлаждения может содержать различные компоненты, такие как, резервуар хладагента, соединенный с системой для дегазирования и хранения хладагента. Бак с наддувом, который также служит для отделения захваченного воздуха от хладагента, обычно называют баллоном дегазации. При повышении температуры хладагента в системе тепловое расширение хладагента приводит к повышению давления в баллоне дегазатора по мере сокращения объема запертого воздуха. Сброс давления обеспечивают путем выпуска воздуха из баллона дегазатора через клапан, который обычно устанавливают в заливном колпачке. Затем, при падении температуры и давления хладагента ниже атмосферного давления в баллоне дегазатора, существует возможность втягивания воздуха обратно в баллон через другой клапан, который часто устанавливают в заливном колпачке.

Если уровень хладагента в баллоне слишком низкий, объем воздуха будет слишком большим для создания достаточного давления, чтобы предупредить вскипание и кавитацию на впуске водяного насоса. При низких уровнях жидкости баллон дегазации также больше не сможет отделять воздух от хладагента и воздух сможет попадать в систему охлаждения, что опять приведет к снижению эффективности охлаждения. Если вместо системы активной дегазации использовать сливную систему, подобное снижение степени эффективности системы охлаждения может возникнуть при низких уровнях жидкости.

Для оценки уровня жидкости в баке можно использовать разные подходы. Один такой примерный подход, описанный Мэрфи в патенте США №8583387, использует ультразвуковой датчик уровня жидкости, установленный на дне бака для определения уровня жидкости в баке. Однако авторы настоящего изобретения выявили, что в такой системе охлаждения размеры бака хладагента могут быть изменены в зависимости от температуры хладагента в бачке. В результате, существует вероятность возникновения несоответствий оценки предполагаемого уровня хладагента. Кроме того, в силу расположения датчика на дне бака при низких уровнях хладагента существует вероятность неточного определения того, что бак пуст или уровень жидкости в баке низкий. Далее, может быть затруднительно отличить фактические низкие уровни хладагента от неправильного определения уровня хладагента из-за ухудшения работы датчика. В другом подходе, описанном Гордоном и соавт. в патенте США 20130103284, датчик подсоединен к шлангу бака хладагента. Одна из проблем такого подхода состоит в том, что датчик может обнаруживать наличие хладагента только в этом месте контура. Хладагент может не достигать критических компонентов силового привода, несмотря на наличие хладагента в одном из шлангов бака хладагента, особенно если шланг изолирован от системы охлаждения клапаном (например, термостатический шланг двигателя). Далее, хотя показания низкого уровня хладагента и получены, контроль температуры двигателя может быть уже ухудшен из-за значительного опустошения бака хладагента.

В одном подходе описанная выше проблема может быть, хотя бы частично, решена способом для системы охлаждения, содержащей: датчик, посылающий периодически сигнал из нижней части в верхнюю часть пустотелой трубки, гидравлически соединенной с баком, как снизу, так и сверху, получающий эхо передаваемого сигнала и регулирующий мощность периодически передаваемых сигналов на основании средней длительности периода между переданным и принятым сигналом. Таким образом, количество энергии, подаваемой на пьезоэлектрический датчик, можно выборочно повышать, чтобы поддерживать количество эхо-сигналов первого порядка выше первого порогового значения, или селективно уменьшать, чтобы поддерживать количество эхо-сигналов высокого порядка ниже второго порогового значения и поддерживать энергоэффективность.

Как один из примеров, система охлаждения двигателя может содержать вертикальную трубку, центрированную с расширительным бачком хладагента, при этом в трубке установлен ультразвуковой датчик. Вертикальная трубка может быть соединена с расширительным бачком для хладагента посредством шланга, как сверху, так и снизу, при этом хладагент протекает между трубкой и бачком по шлангам. Шланги могут быть соединены таким образом, что между верхней точкой уровня жидкости в вертикальной трубке и верхней точкой трубки возникает свободное пространство. Кроме того, шланги могут быть соединены таким образом, что верхняя часть вертикальной трубки расположена ниже верхней части бачка хладагента, что позволяет датчику более точно определять уровень жидкости в бачке и отличать состояние низкого уровня от состояния отсутствия хладагента. Датчик, расположенный внутри углубления на дне вертикальной трубки, может передавать сигнал в верхнюю часть вертикальной трубки, при этом эхо сигнала поступает в датчик после отражения от верхней части трубки. Передача сигнала может происходить периодически и на основании эхо-времени (которое представляет собой время, прошедшее между переданным сигналом и эхом полученного сигнала), при этом можно определить уровень хладагента в вертикальной трубке. Эту оценку можно затем использовать для определения уровня хладагента в бачке. Как один из примеров, датчик может принимать эхо-сигналы первого порядка по каждому излученному импульсу, но получать ряд эхо-сигналов второго и третьего порядка с превышением порогового количества. В ответ на обнаружение эхо-сигналов высшего порядка может происходить постепенное снижение подачи электропитания на пьезоэлектрический элемент, Позже, если количество эхо-сигналов первого порядка падает ниже порогового количества, может произойти быстрое повышение подачи электропитания на пьезоэлектрический элемент. В другом примере, датчик может вообще не получить эхо-сигналов первого порядка за период измерений, в этом случае электропитание может возрастать до физического максимума, пока за период измерения не будет получено пороговое количество эхо-сигналов первого порядка.

Таким образом, можно повысить точность и надежность определения уровня хладагента в расширительном бачке хладагента. На основе определения уровня хладагента в бачке исходя из расчетного уровня хладагента в вертикальной трубке, при котором определение уровня хладагента в вертикальной трубке основано на эхо-времени ультразвукового сигнала, переданного датчиком вертикальной трубки, может быть снижена неточность определения уровня хладагента, возникающая в силу искажения показаний датчика внутри бачка вследствие температурных колебаний или во время движения автомобиля. Путем регулирования выдачи энергии ультразвуковым датчиком на основании детектирования эхо-времени первого и второго порядка достигают оптимизации выхода датчика. В частности, значения эхо-сигналов первого порядка можно улучшить путем снижения потребляемой мощности датчика. В общем, преимущества от снижения мощности получают без снижения точности и надежности определения уровня хладагента.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На ФИГ. 1 показана система двигателя, содержащая систему охлаждения двигателя.

На ФИГ. 2 показана блок-схема системы охлаждения двигателя.

На ФИГ. 3 показана часть примерной системы охлаждения, содержащей бачок хладагента, жидкостно соединенный с вертикальной трубкой, при этом вертикальная трубка присоединена к раме автомобиля.

На ФИГ. 4 приведен альтернативный вид части системы охлаждения, иллюстрированной на ФИГ. 3, с отличительными признаками жидкостного соединения и крепления вертикальной трубки.

На ФИГ. 5 приведен второй альтернативный вид части системы охлаждения, изображенной на ФИГ. 3.

На ФИГ. 6 приведен третий альтернативный вид части системы охлаждения, показанной на ФИГ. 3, с отличительными признаками крепления вертикальной трубки к раме автомобиля.

На ФИГ. 7 приведен четвертый альтернативный вид части системы охлаждения, показанной на ФИГ. 3, с выделением отличительных признаков ультразвукового датчика уровня в вертикальной трубке и крепления вертикальной трубки к раме автомобиля.

На ФИГ. 8 изображена крышка, выполненная для установки сверху вертикальной трубки.

На ФИГ. 9 приведена блок-схема высокого уровня для определения уровня жидкости в расширительном бачке для хладагента.

На ФИ Г. 10 показан пример способа регулирования количества энергии, подаваемой на ультразвуковой датчик уровня в вертикальной трубке системы охлаждения.

На ФИГ. 11 показан примерный способ определения уровня жидкости в вертикальной трубке на основании информации ультразвукового датчика уровня.

На ФИГ. 12 показан примерный способ определения уровня жидкости в вертикальной трубке на основании эхо-времени и оценке состава жидкости.

На ФИГ. 13А-13С приведено расхождение между уровнями жидкости в вертикальной трубке и расширительном бачке хладагента, исходя из пространственного положения автомобиля.

На ФИГ. 14 показан примерный способ определения срока колебания и регулирования оценки уровня жидкости в вертикальной трубке на основании срока колебания.

На ФИГ. 15 показан примерный способ установления ухудшения работы ультразвукового датчика уровня на основании накопленных сроков колебаний.

На ФИГ. 16 показана примерная контрольная система для определения срока колебания и регулирования оценки наливного уровня жидкости на основании срока колебания.

На ФИГ. 17 приведены четыре примера колебаний в пределах трубки в сравнении с прогнозируемыми объемами колебаний.

На ФИГ. 18 показан примерный способ определения уровня хладагента при сравнении прогнозируемого наливного уровня хладагента с различными пороговыми значениями.

На ФИГ. 19 показано определение состояния хладагента на основании истории уровней хладагента и состояний хладагента.

Осуществление изобретения

Следующее раскрытие относится к системам и способам для управления двигателем автомобиля, при этом двигатель оснащен системой охлаждения, показанной на ФИГ. 1-2. Система охлаждения может содержать расширительный бачок охладителя, в настоящей заявке упоминаемый также как баллон дегазации, жидкостно соединенный с узкой вертикальной трубкой, изображенной на ФИГ. 3-8. Вертикальная трубка может содержать датчик уровня, передающий информацию в контроллер двигателя для определения количества хладагента в трубке, как показано на ФИГ. 9-12. Контроллер также может определять количество хладагента в баллоне дегазации (далее упоминаемое как наливной уровень хладагента) на основании количества хладагента в вертикальной трубке (далее упоминаемое как локальный уровень хладагента) и различные параметры движения, как показано на ФИГ. 13-17. На основании расчета уровня хладагента контроллер может указывать состояние хладагента, а на основе состояния хладагента на рабочие параметры двигателя могут быть наложены ограничения, как показано на ФИГ. 18-19. Таким образом можно более точно определить наливные уровни хладагента даже в случае колебаний. Кроме того, можно более надежно определять низкие уровни хладагента и рабочие параметры двигателя можно соответственно ограничивать для предупреждения перегрева двигателя.

На ФИГ. 1 приведено примерное осуществление системы 100 автомобиля, содержащей систему охлаждения 101 автомобиля в автомобиле 102. Автомобиль 102 имеет приводные колеса 106, пассажирский салон 104 (здесь также называемый пассажирской кабиной) и подкапотный отсек 103. Подкапотный отсек 103 может вмещать различные подкапотные компоненты (не показаны) автомобиля 102. Например, подкапотный отсек 103 может вмещать двигатель 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 внутреннего сгорания снабжен камерой сгорания, которая может впускать приточный воздух из впускного канала 44 и может выпускать отработавшие газы сгорания через выпускной канал 48. Двигатель 10, показанный и описанный здесь, может быть частью автомобиля, например дорожного автомобиля, и других типов автомобилей. Так как примерные варианты применения системы 10 двигателя будут описаны со ссылкой на автомобиль, следует учесть, что могут быть использованы разные типы двигателей и силовых установок автомобилей, в том числе пассажирские автомобили, грузовые автомобили и т.д.

Подкапотный отсек 103 может далее также содержать охлаждающую систему 101, обеспечивающую циркуляцию хладагента через двигатель 10 внутреннего сгорания для поглощения отработавшего тепла и направляющую нагретый хладагент в радиатор 80 и/или сердцевину 90 обогревателя через трубопроводы или (контуры) 82 и 84 охлаждающей жидкости, соответственно. В одном примере, как изображено, система 10 охлаждения, может быть выполнена с возможностью соединения с двигателем 10 и может проводить хладагент от двигателя 10 к радиатору 80 через водяной насос 86 с приводом от двигателя и обратно к двигателю 10 через трубопровод 82 охлаждающей жидкости. Водяной насос 86 с приводом от двигателя может быть соединен с двигателем через передний дополнительный привод 36 (ПДП), и он может вращаться пропорционально частоте вращения двигателя через ремень, цепь и т.д. В частности, насос 86 с приводом от двигателя может пропускать хладагент через каналы в корпус, головку двигателя и т.д. для поглощения тепла двигателя, которое затем выводится во внешнюю среду через радиатор 80. В примере, где насос 86 представляет собой центробежный насос, производимое давление (и соответствующий поток) может быть увеличено пропорционально частоте вращения коленчатого вала, которая, в примере ФИГ. 1 может быть напрямую связана с частотой вращения двигателя. В некоторых примерах насос 86 с приводом от двигателя может действовать для направления хладагента через оба трубопровода 82 и 84 охлаждающей жидкости.

Температуру хладагента можно регулировать термостатом 38. Термостат 38 может содержать термочувствительный элемент 238, расположенный на стыке охлаждающих контуров 82, 85 и 84. Далее, термостат 38 содержать клапан 240 термостата, расположенный в охлаждающем контуре 82. Как далее более подробно показано на ФИГ. 2, клапан термостата остается закрытым, пока хладагент не достигнет пороговой температуры, ограничивая, таким образом, поток хладагента через радиатор, пока не будет достигнута пороговая температура.

Хладагент может протекать через контур 84 в сердцевину 90 обогревателя, где возможна передача тепла в пассажирский сало 104. Затем, хладагент направляется обратно в двигатель 10 через клапан 122. В частности, сердцевина 90 обогревателя, которая выполнена в виде водовоздушного теплообменника, обмениваться теплом с циркулирующим хладагентом и передавать тепло в пассажирский салон 104 автомобиля по запросу водителя на обогрев. Как таковая, сердцевина обогревателя может быть также соединена с системой ОВКВ автомобиля (система отопления вентиляции и кондиционирования воздуха), которая содержит другие компоненты, такие как, вентилятор обогревателя и кондиционер воздуха (не показан).

На основании запроса водителя на отопление/охлаждение кабины система ОВКВ может нагреть воздух в кабине посредством нагретого хладагента в сердцевине обогревателя для повышения температуры в кабине и обогрева кабины. Охлаждающая система 101 может содержать одну или несколько воздуходувок (не показаны) и охлаждающие вентиляторы как дополнение к воздушному потоку и для усиления охлаждающего потока среди подкапотных компонентов. Например, охлаждающий вентилятор 92, подсоединенный к радиатору 80, при активации обеспечивает содействие охлаждающему воздушному потоку через радиатор 80. Охлаждающий вентилятор 92 может втягивать охлаждающий воздушный поток в подкапотный отсек 103 через отверстие в передней части автомобиля 102, например, через систему 112 заслонок решетки радиатора. Такой охлаждающий воздушный поток 80 может быть затем утилизирован радиатором 80, другими подкапотными компонентами (например, компонентами топливной системы, аккумуляторами и т.д.) для охлаждения двигателя и/или трансмиссии. Далее, воздушный поток можно использовать для отражения тепла от системы кондиционирования воздуха автомобиля. Также, воздушный поток можно использовать для повышения эффективности двигателя с наддувом/турбонаддувом, который оборудован промежуточными охладителями, которые снижают температуру воздуха, который поступает во впускной коллектор/двигатель. В одном примере, система 112 заслонок решетки радиатора может быть выполнена с рядом жалюзи (или ребер, лопаток или заслонок), при этом контроллер может регулировать положение жалюзи для регулирования воздушного потока через систему заслонок решетки.

Охлаждающий вентилятор 92 может быть соединен и иметь привод от двигателя 10 через генератор переменного тока 72 м аккумулятор 74 системы. Охлаждающий вентилятор 92 может быть механически соединен с двигателем 10 дополнительной муфтой (не показана). Во время работы двигателя крутящий момент, создаваемый двигателем, может быть передан на генератор 72 посредством приводного вала (не показан). Созданный крутящий момент может быть использован генератором 72 для выработки электроэнергии, которую можно хранить в устройстве для хранения электроэнергии, например, аккумулятор 74 системы. Аккумулятор можно затем использовать для задействования электродвигателя 94 охлаждающего вентилятора.

Автомобильная система 100 может далее содержать трансмиссию 40 для передачи энергии, вырабатываемой двигателем 10, на автомобильные колеса 106. Трансмиссия 40, содержащая различные шестерни и муфты, моет быть выполнена для снижения высокой скорости вращения двигателя до низкой скорости вращения колеса, увеличивая при этом крутящий момент. Для обеспечения возможности регулирования температуры различных компонентов трансмиссии охлаждающая система 101 также может быть подсоединена с возможностью связи к системе 45 охлаждения трансмиссии. Система 45 охлаждения трансмиссии содержит маслоохладитель 125 трансмиссии (или водомасляный теплообменник трансмиссии), расположенный внутри или выполненный в составе с трансмиссией 40, например, в поддоне трансмиссии ниже и/или в стороне от вращающихся элементов трансмиссии. Маслоохладитель 125 трансмиссии может иметь ряд пластин или ребер с целью максимальной передачи тепла. Хладагент из охлаждающего контура 84 может иметь сообщение с маслоохладителем 125 трансмиссии по трубке 46. По сравнению с этим, хладагент из охлаждающего контура 82 и радиатора 80 может иметь сообщение с маслоохладителем 125 трансмиссии по трубке 48.

ФИГ. 1 далее иллюстрирует систему 14 управления. Система 14 управления может быть соединена с возможностью связи с разными компонентами двигателя 10 для осуществления управляющих алгоритмов и действий, раскрытых в настоящей заявке. Например, как показано на ФИГ. 1, система 14 управления может содержать электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может быть выполнен в качестве микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Как показано, контроллер 12 может получать информацию от множества датчиков 16, которые могут быть устройствами ввода информации пользователем и/или датчиками (например, данных о положении зубчатого колеса, информации о педали газа, информацию о тормозе, положении переключателя коробки передач, скорости автомобиля, частоте вращения двигателя, массовом расходе воздуха в двигателе, внешней температуре, температуре воздуха на входе, и т.д.), датчиками охлаждающей системы (например, данных о температуре хладагента, уровне хладагента, температуры монтажной платы датчика хладагента, температуры нагрева цилиндра, скорости вращения вентилятора, температуры пассажирского салона, влажности внешней среды, выхода термостата, и т.д.), и др. Далее, контроллер 12 может иметь связь с разными исполнительными механизмами 18, к которым могут относиться исполнительные механизмы двигателя (например, топливные форсунки, дроссельная заслонка приточного воздуха с электронным управлением, свечи зажигания и т.д.), исполнительные механизмы системы охлаждения (например, различные клапаны системы охлаждения) и др. В некоторых примерах запоминающее устройство может быть запрограммировано с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, выполняемые процессором 102 для осуществления способов, раскрытых ниже, а также других вариантов, предусмотренных, но конкретно не перечисленных.

Если обратиться к ФИГ. 2, то на нем приведен примерное осуществление 200 системы охлаждения на ФИГ. 1 с различными клапанами, контурами и теплообменниками.

Хладагент может поступать термостат 38 из разных контуров. Как таковой, термостат 38 выполнен с термочувствительным элементом 238 для определения температуры хладагента, циркулирующего в термостате, тогда как клапан 240 термостата, соединенный с возможностью связи с температурным датчиком, выполнен с возможностью открытия только, если температура превысила пороговое значение. В одном примере, клапан 240 термостата может представлять собой клапан с механическим приводом, например, восковая заглушка для усилия/смещения срабатывания, с возможностью открытия, когда температура хладагента, определенная термочувствительным элементом (воском), превышает пороговую температуру.

Хладагент может циркулировать по первому обходному контуру 200 из двигателя 10 в термостат 38. Отсюда, насос 86 может перекачать хладагент обратно в двигатель. Хладагент также может циркулировать по второму обходному контуру 222 из двигателя 10 через сердцевину 90 обогревателя и маслоохладитель 225 двигателя в термостат 38. Отсюда, насос 86 может перекачать хладагент обратно в двигатель. Хладагент также может циркулировать из двигателя 10 через радиатор 80, третий контур 224в термостат 38 на основании состояния термостатного клапана 240. В частности, когда термостатный клапан 240 открыт, хладагент может циркулировать через радиатор 80 и затем через клапан 240 термостата. Поток хладагента через радиатор может позволить рассеять тепло циркулирующего горячего хладагента в окружающий воздух посредством вентилятора радиатора. После прохождения через клапан термостата хладагент может быть перекачан насосом 86 обратно в двигатель. Хладагент может циркулировать в четвертом охлаждающем контуре 226 из радиатора 80 и водовыпуска 204 через трансмиссионный маслоохладитель 125 и затем в маслоохладитель 225 двигателя.

Хладагент может циркулировать из водовыпуска 204 и радиатор 80 в баллон 208 дегазатора, который может служить в качестве резервуара хладагента в охлаждающей системе 200. Баллон 208 дегазатора может быть полностью подсоединен к вертикально-ориентированной трубке 210 посредством шланга 214 датчика верхнего уровня и шланга 216 датчика нижнего уровня, как это более подробно описано на ФИГ. 3-7. Шланг датчика верхнего уровня может соединять верхнюю часть баллона 208 дегазатора с верхней частью вертикальной трубки 210 и может быть выполнен таким образом, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха между этими двумя устройствами. Шланг 216 датчика нижнего уровня может быть подсоединен к баллону 208 дегазатора посредством выпускного шланга 216 баллона дегазатора и может быть выполнен таким образом, чтобы обеспечить циркуляцию хладагента между баллоном дегазатора 208 и вертикальной трубкой 210. Вертикальная трубка 210 может содержать пьезоэлектрический датчик 212 уровня хладагента с электронным подсоединением к контроллеру 12.

При нагреве жидкости в системе охлаждения происходит расширение жидкости, что приводит к повышению давления. В системах охлаждения с расширительными бачками пробку радиатора можно располагать только там, где это давление может быть сброшено. По сути, регулировка пружины на пробке радиатора определяет максимальное давление в системе охлаждения. Когда давление достигает, например, 15 фунт/кв. дюйм, давление открывает клапан пробки радиатора и выпускает находящийся под давлением хладагент из системы охлаждения. Такой хладагент проходит по переливной трубке радиатора в расширительный баллон. Таким образом, такое устройство выводит воздух из системы хладагента. Когда радиатор охлажден, в системе охлаждения возникает вакуум, который открывает подпружиненный клапан и втягивает хладагент обратно со дна расширительного бачка в радиатор.

Если сливные системы контролируют давление путем перепуска хладагента через клапан, активные системы дегазации контролируют давление пропуская через клапан воздух. В системах дегазации термальное расширение хладагента вынуждает жидкость течь в баллон дегазатора, повышая таким образом давление воздуха в баллоне дегазатора. Когда давление воздуха в баллоне дегазатора превысит верхнее пороговое давление, например, 21 фунт/кв. дюйм, давление открывает клапан и воздух выходит. В одном примере данный клапан может быть расположен в заливном колпачке резервуара (например, колпачке 304 баллона дегазатора на ФИГ. 3). Если воздух из системы выпущен, в следующий раз, когда охлаждение системы достигнет температуры окружающего воздуха, давление в баллоне дегазатора будет ниже атмосферного давления. При таком состоянии произойдет открытие другого клапана, расположенного в заливном колпачке, чтобы впустить окружающий воздух в баллон дегазатора. Баллон дегазатора назван так потому, что он отделяет воздух, захваченный хладагентом. Часть хладагента из разных локальных высоких точек системы охлаждения пропускают через продувочные патрубки обратно в баллон дегазатора.

Охлаждающая система 200 может также содержать турбонагнетатель 206. Хладагент может циркулировать из водовыпуска 204 через турбонагнетатель 206 и в выпускной шланг 219 баллона дегазатора через турбо выпускной шланг 218. Турбовыпускной шланг 218 может быть подсоединен к выпускному шлангу 219 баллона дегазатора ниже по потоку от соединения между шлангом 216 датчика нижнего уровня и выпускным шлангом 219 баллона дегазатора. Таким образом, высокотемпературный хладагент и/или пар в турбовыпускном шланге 218 не должен воздействовать на жидкостную передачу между баллоном 208 дегазатора и вертикальной трубкой 210.

К системе охлаждения может быть присоединен один или несколько температурных датчиков на выходе горячей воды из двигателя для определения температуры хладагента. Например, температуру хладагента можно определить по датчику температуры хладагента двигателя (ТХД), расположенного в контакте с нагретым хладагентом. Альтернативно, температуру хладагента можно определить по датчику температуры головки цилиндра (ТГЦ), расположенному на блоке двигателя, например, в нескольких миллиметрах алюминия от хладагента двигателя, протекающего в головку цилиндра. Температуру хладагента можно также определить в пределах вертикальной трубки 210, а температуру печатной платы можно определить в пределах печатной платы датчика 212 уровня хладагента далее описанного со ссылкой на ФИГ. 7.

Как здесь подробно объясняется, вертикальная трубка может иметь жидкостное соединение с расширительным бачком хладагента, чтобы уровень хладагента в бачке был уравновешен с уровнем хладагента в вертикальной трубке. Следовательно, контроллер может быть выполнен так, чтобы определять уровень хладагента в баллоне дегазатора на основании уровня хладагента в вертикальной трубке. Это обеспечивает точное определение уровня хладагента, не касаясь проблем, связанных с использованием датчика уровня в баллоне дегазатора. Далее, уровень хладагента в вертикальной трубке можно использовать для регулирования работы двигателя, чтобы снизить перегрев двигателя, возникающий из-за низких уровней хладагента в баллоне дегазатора.

На ФИГ. 3 приведен один вид позиционирования вертикальной трубки относительно баллона дегазатора и рамы автомобиля. Вертикальная трубка, обозначенная как 310, прикреплена к раме 302 посредством нескольких компонентов опоры 320 вертикальной трубки, в соответствии с подробным описанием со ссылкой на ФИГ. 4, 5, 6 и 7. Вертикальная трубка 310 может быть далее прикреплена к раме 302 посредством нижних опор 321а и 321b. Расположение вертикальной трубки 310 в пределах подкапотного пространства основано на нескольких критериях, предполагает, но не ограничиваясь этим, обеспечение пространства для направления шланга 314 датчика верхнего уровня и шланга 316 датчика нижнего уровня между вертикальной трубкой 310 и баллоном 308 дегазации и крепление вертикальной трубки к прочной и жесткой опоре во избежание вредных вибраций. Кроме того, расстояние между вертикальной трубкой и баллоном дегазации минимизировано с целью снижения воздействия ускорения автомобиля и высоты на разницу между уровнем жидкости в вертикальной трубке и уровнем жидкости в баллоне дегазатора. В данном предпочитаемом примере осуществления вертикальная трубка должна быть отцентрирована с боковой центральной линией баллона дегазации, минимизируя, таким образом, влияние бокового ускорения и боковых наклонных положений автомобиля на разницу уровней жидкости между вертикальной трубкой и баллоном дегазации. Как показано на ФИГ. 3, боковое направление внутри и снаружи страницы. Более того, продольное расстояние (слева направо на ФИГ. 3) между баллоном дегазатора и вертикальной трубкой может быть таковым, что продольное ускорение и высота вверх/вниз по спуску обеспечивают колебания уровня жидкости в вертикальной трубке, предоставляя возможность подтвердить непрерывную функцию датчика.

Крепежные кронштейны вертикальной трубки 320 и 321 могут быть определены как часть стенки 382 вертикальной трубки. Альтернативно, вертикальная трубка может быть прикреплена к стенке 382 вертикальной трубки посредством одного ли нескольких болтов, сваркой и т.д. Вертикальную трубку 310 крепят таким образом, чтобы ее главная ось была отцентрирована с силой гравитации при нахождении автомобиля в состоянии покоя на ровной поверхности. Вертикальная трубка 310 и баллон дегазации 308 имеют относительно неподвижное положение. Ориентация вертикальной трубки 310 выполнена так, чтобы главная ось вертикальной трубки проходила параллельно вертикальной оси баллона дегазирования. То есть, вертикальная трубка 310 и баллон дегазирования 308 могут быть выполнены так, чтобы иметь общую плоскую поверхность на уровне их верхних поверхностей. Однако нижнюю поверхность вертикальной трубки можно расположить ниже нижней поверхности баллона дегазатора. Такая конкретная конфигурация может обеспечить наличие в вертикальной трубке минимального порогового уровня хладагента, даже когда уровень хладагента в баллоне дегазатора близок к пустому. Такую конфигурацию можно использовать в силу того, что ультразвуковые датчики не могут проводить измерения ниже минимального уровня. Если датчик расположен так, что его минимальный уровень ниже выходного патрубка баллона дегазации, то любой хладагент в баллоне дегазации будет находиться в диапазоне измерений датчика. В результате, снижен риск работы баллона дегазаторы пустым и перегрева двигателя. Таким образом, уровень хладагента может быть определен по общей горизонтальной плоскости пересекающей как баллон 308 дегазации, так и вертикальную трубку 310, когда автомобиль находится на ровной поверхности (как далее описано со ссылкой на ФИГ. 4).

Вертикальная трубка 310 может содержать колпачок 312 трубки, ультразвуковой датчик уровня для измерения уровня хладагента (не показан, и корпус 360 датчика 360. Вертикальная трубка 310 жидкостно соединена с баллоном 308 дегазатора посредством шланга 314 датчика верхнего уровня и шланга 316 датчика нижнего уровня. В частности, шланг 314 верхнего датчика уровня расположен так, чтобы пропускать поток воздуха между верхом вертикальной трубки 310 и верхом баллона 308 дегазатора, а шланг 316 нижнего датчика уровня расположен так, чтобы пропускать хладагент между нижней частью вертикальной трубки 310 и нижней частью баллона 308 дегазатора. Таким образом, уровень жидкости между вертикальной трубкой 310 и баллоном 308 дегазатора может достигнуть уровня равновесия, когда автомобиль находится в состоянии покоя, что облегчает сравнение уровня хладагента внутри вертикальной трубки и уровня хладагента в баллоне дегазатора.

Баллон 308 дегазатора содержит колпачок 304 баллона дегазатора, впускной шланг 306 дегазатора и выпускной шланг 319 дегазатора дополнительно к шлангу 314 датчика верхнего уровня. Баллон 308 дегазатора может содержать верхнюю часть 311 и нижнюю часть 313. В альтернативных примерах осуществления баллон 308 дегазатора может содержать цельную часть или более двух частей. Баллон 308 дегазатора может быть прикреплен к любой соответствующей высокой и жесткой конструкции таким образом, чтобы баллон 308 дегазатора находился в основном на одном уровне. Под одним уровнем понимается нахождение на высоте, на которой верхняя поверхность простирается вдоль плоскости в основном перпендикулярной направлению тяжести, например, в пределах 5 градусов перпендикуляра вдоль каждой оси продления. В качестве одного примера, баллон 308 дегазатора может быть прикреплен к внутреннему крылу посредством крепежного кронштейна 309 баллона дегазатора. В одном примере, крепежный кронштейн 309 баллона дегазатора может быть определен как часть нижней части 313 баллона дегазатора. В другом примере, крепежный кронштейн 309 баллона дегазатора может быть прикреплен к нижней части 313 баллона дегазатора посредством крепежной детали. В других примерах, крепежный кронштейн 309 баллона дегазатора может быть прикреплен или интегрирован как часть верхней части 311 баллона дегазатора. При креплении к баллону 308 дегазатора колпачок 304 баллона дегазатора может предупреждать испарение хладагента и его улетучивание в атмосферу из резервуара хладагента. Когда колпачок 304 баллона дегазатора снят с баллона 308 дегазатора, может открыться отверстие в верху баллона 308 дегазатора для подачи дополнительного количества хладагента в систему. Хладагент можно вводить в баллон 308 дегазатора из других компонентов системы охлаждения посредством впускного шланга 306 баллона дегазатора. Например, впускной шланг может направить хладагент в баллон дегазатора из радиатора. В некоторых примерах, колпачок 304 баллона дегазатора может содержать клапан, например, предохранительный клапан или подпружиненный клапан. При нагреве жидкости в радиаторе, например, в результате излишнего нагрева двигателя, происходит расширение хладагента, что приводит к повышению давления в системе охлаждения. Давление в системе охлаждения может быть сброшено заливным колпачком 304 баллона дегазатора. В частности, максимальное давление в баллоне дегазатора можно определить посредством подпружиненного клапана в заливном колпачке 304 баллона дегазатора. При достижении давлением порогового значения, например 21 фунт/кв. дюйм, давление открывает клапан в заливном колпачке 304 баллона дегазатора и воздух под давлением выходит из баллона дегазатора в подкапотное пространство. Когда система остывает, возникает вакуум, который втягивает воздух обратно из подкапотного пространства через другой клапан в заливном колпачке 304

На ФИГ. 4 приведен альтернативный вид части системы охлаждения и другие детали жидкостного подключения баллона 308 дегазатора и вертикальной трубки 310. Датчик 340 может быть прикреплен к днищу баллона 308 дегазатора для измерения уровней жидкости непосредственно в баллоне дегазатора. Датчик 340 может быть расположен внутри корпуса 342 датчика. Датчик 340 может быть соединен с электронной контрольной системой и обеспечен связью с контроллером 12 посредством локальной сети контроллера (не показана).

Шланг 316 нижнего датчика уровня подсоединен к выпускному шлангу 319 баллона дегазатора посредством тройника 332. Тройник 332 ориентирован таким образом, чтобы 90-градусное ответвление выпускного шланга 319 было обращено вниз так, чтобы захваченные пузырьки а шланге 319 обходили шланг 316. Далее, когда хладагент отсутствует в баллоне 308 дегазатора и выпускном шланге 319 баллона дегазатора, определенный объем может оставаться «захваченным» в шланге 314 нижнего датчика уровня и в вертикальной трубке 310. Этот захваченный объем хладагента можно измерить ультразвуковым датчиком уровня 362. Дополнительно, можно сделать соединение между турбовыпускным шлангом (218 на ФИГ. 2) и выпускным шлангом 319 баллона дегазатора ниже по потоку от тройника 332 (заслонен на ФИГ. 4 вертикальной трубкой 310). Такое соединение может быть выполнено посредством второго тройника 334, ориентированного таким образом, чтобы 90-градусное ответвление от выпускного шланга 319 баллона дегазатора шло вверх, антипараллельно ответвлению тройника 332. Таким образом, горячий и/или испаренный хладагент, образованный обратным потоком из турбовыпускного шланга 218 (изменение обратного потока как функция скорости вращения двигателя), может не воздействовать на разницу в уровне хладагента между баллоном 308 дегазатора и вертикальной трубкой 310. Шланг 316 нижнего датчика уровня может быть далее подсоединен к боковой стороне вертикальной трубки 310 на уровне ниже запорного расстояния, связанного с ультразвуковым датчиком 362 уровня (как далее обсуждается со ссылкой на ФИГ. 7 и 11).

Вертикальная трубка 310 расположена так, что дно трубки 310 расположено ниже дна баллона 308 дегазатора и ниже тройника 332. В результате, если уровень хладагента в баллоне 308 дегазатора приближается к дну баллона или падает ниже дна баллона, соответствующий локальный уровень хладагента в трубке 310 может оставаться на заданном уровне, значительно выше ультразвукового датчика уровня (УДУ) 362. Заданный уровень может быть основан на уровне горизонтальной плоскости, простирающейся от верхней части тройника 332. Таким образом, если локальный уровень хладагента в вертикальной трубке оценивают как нулевой, можно определить ухудшение системы хладагента, как например, отсоединенный шланг, а если локальный уровень хладагента в вертикальной трубке оценен в пределах порогового расстояния заданного уровня, можно определить пустой баллон дегазатора.

Как показано на ФИГ. 4, вертикальная трубка 310 прикреплена раме 302 таким образом, что верхняя часть вертикальной трубки занимает ту же горизонтальную плоскость, что и баллон 308 дегазатора. Вертикальная трубка 310 более высокая, чем баллон 308 дегазатора и, следовательно, дно вертикальной трубки 310 расположено ниже дна баллона 308 дегазатора. По существу, когда баллон 308 дегазатора пустой, определенный уровень хладагента может присутствовать в вертикальной трубке 310, образуя промежуточную поверхность, от которой могут отражаться ультразвуковые импульсы УДУ 362. При жидкостном равновесии локальный уровень хладагента в вертикальной трубке 310, который соответствует пустому баллону дегазатора, можно определить по горизонтальной плоскости, проходящей по верху тройника 332, как показано линией 333 уровня хладагента на ФИГ. 4. Таким образом, измерение заданного уровня в вертикальной трубке 310 можно ассоциировать с уровнем порожнего объема хладагента в баллоне 308 дегазатора, что позволяет дифференцировать измерение уровня порожнего объема хладагента от состояния типа отсоединенного шланга, которое может привести к пустому локальному уровню хладагента в вертикальной трубке 310.

Вертикальная трубка 310 может быть оборудована колпачком 312 вертикальной трубки. Колпачок 312 вертикальной трубки может быть выполнен для вставки в верхнюю часть вертикальной трубки 310, так чтобы главная ось колпачка 312 вертикальной трубки проходила параллельно вертикальной оси вертикальной трубки 312. Колпачок 312 вертикальной трубки может иметь гладкую поверхность 380, которая может помочь отражать звуковые волны, эмитируемые ультразвуковым датчиком 362 уровня. В одном примере, колпачок 312 вертикальной трубки может быть изготовлен сваркой трением. Вертикальная трубка 310 может представлять собой цилиндрическую гильзу с достаточно небольшим горизонтальным поперечным сечением, чтобы служить волноводом для ультразвуковых волн. В качестве неограничивающего примера горизонтальное поперечное сечение вертикальной трубки 310 может составлять примерно 17.25 мм в диаметре и быть слегка больше сенсорного элемента ультразвукового датчика уровня. Стенка 382 вертикальной трубки может быть выполнена из гладкого жесткого пластика, например, материала РА66 с 30% стеклонаполнителем.

Ультразвуковой датчик уровня (УДУ) 362 может представлять собой пьезоэлектрический элемент преобразователя, способный как посылать, так и принимать ультразвуковые импульсные сигналы. УДУ 362 может быть жестко прикреплен к дну вертикальной трубки 310 в пределах корпуса 360 датчика и выполнен для излучения звуковых импульсов вверх по полости трубки. УДУ 362 может быть электронно соединен с печатной платой 364 УДУ. Печатная плата 364 УДУ может физически уходить за границы УДУ 362 и электронно связана с контроллером двигателя (например, 12 на ФИГ. 1-2). В неограничивающем примере датчик 340 может также представлять собой ультразвуковой датчик уровня, выполненный для непосредственного определения уровня хладагента в баллоне 308 дегазатора. Корпус 360 датчика может быть герметически соединен с верхней стенкой 382 вертикальной трубки посредством уплотнительного кольца и зафиксирован металлическим пружинным хомутиком 336 для осуществления быстрой сборки двух половинок стенки трубки. Корпус 360 датчика может быть выполнен из материала с коэффициентом термального расширения близкого к УДУ 362 по сравнению с коэффициентом верхней трубки 382, например, из PPS GF30 (полифениленсульфид с 30% усилением стекловолокном). Нижняя крышка 368 трубки может быть присоединена к дну корпуса 360 датчика для защиты компонентов датчика от воздействий окружающей среды. Полость, окружающая плату 364 и УДУ 362, может быть наполнена эластичным герметиком для дальнейшей изоляции от окружающей среды.

При дальнейшем рассмотрении ФИГ. 5, на нем представлен вид с высоты птичьего полета относительного расположения баллона 308 дегазатора, вертикальной трубки 310 и рамы 302. Опорный кронштейн баллона дегазатора, изображенный здесь прикрепленным к нижней части 313 баллона, может иметь отверстие с несколькими зубцами для обеспечения достаточного соответствия для сборки с сохранением неподвижной посадки после сборки. Верхний шланг 314 датчика уровня изображен горизонтально проходящим между верхней частью 311 баллона дегазатора и верхней частью вертикальной трубки 310.

Как показано, вертикальная трубка 310 может содержать верхнюю крепежную опору 320, горизонтально выступающую над рамой 302 и одну или несколько нижних крепежных опор (не показаны), горизонтально выступающих ниже рамы 302, тогда как вертикальная трубка прикреплена вдоль вертикальной стороны рамы 302. Монтажный крепеж 322 трубки проходит, как показано, вертикально от верхней крепежной опоры 320 и через раму 302, ограничивая перемещение вертикальной трубки 310. Монтажный крепеж 322 трубки может проходить через металлический ограничитель нагрузки 324 выше рамы 302, что позволяет избежать снижение нагрузки аварийного хомута, которое может произойти стечением времени из-за ползучести в верхней крепежной опоре 320. Подпружиненный фиксатор 336, расположенный в верхней части вертикальной трубки 310, может быть выполнен для обеспечения надежного крепления и быстрой сборки двух половинок вертикальной трубки 310. Как показано, нижняя крышка 368 трубки прикреплена к днищу вертикальной трубки 310 и может защищать УДУ 362 и плату 364 УДУ от воздействий окружающей среды. Как здесь описано, шланг 316 нижнего датчика уровня соединен с вертикальной трубкой 310 ниже подпружиненного фиксатора 336 и выше нижней крышки 368 вертикальной трубки.

Теперь обратимся к ФИГ. 6, на котором более подробно описан крепление вертикальной трубки 310 к раме 302. Рама 302 содержит несколько крестообразных опорных конструкций 303 между верхней поверхностью и нижней поверхностью рамы. В полости одной из крестообразных опорных конструкций 303 можно вставить монтажный клин 326, чтобы помочь прикрепить вертикальную трубку 310 к раме 302. Монтажный клин 326 может быть сконструирован для установки во внутренней решетке крестообразной опорной конструкции. Например, там где внутренняя решетка имеет в основном треугольную форму, монтажный клин также может быть выполнен в виде соответствующей треугольной формы с целью достижения точной подгонки. Верх монтажного клина 326 может входить в непосредственный контакт с низом верхней поверхности рамы 302. Монтажный крепеж 322 трубки может вертикально выступать над рамой 302 через металлический ограничитель нагрузки 324, крепежную опору 320 трубки, через полость в раме 302 и через полость в монтажном клине 326. Монтажный крепеж 322 трубки может быть соединен с монтажным клином 368 посредством К-образного зажима 328. Таким образом, путем соединения монтажной опоры 320 трубки к монтажному клину 326, расположенному в крестообразной опорной конструкции 303 может быть улучшена стабильность положения вертикальной трубки 310 относительно рамы 302.

Как показано, вертикальная трубка 310 может выступать значительно ниже секции рамы 302, к которой она прикреплена. Корпус 360 датчика может проходить горизонтально под рамой 302 от вертикальной трубки 310. Корпус 360 датчика может содержать полость для приема шланга 316 нижнего датчика уровня и может содержать электрическое подсоединение к контроллеру 12.

На ФИГ. 7 приведен вид поперечного сечения вертикальной трубки 310, конфигурация УДУ 362 и корпуса 360 датчика и конфигурация верхней монтажной конструкции, содержащей монтажную опору 320 и монтажный крепеж 322. Вертикальная рубка 310 выполнена для подсоединения к шлангу 314 верхнего датчика уровня вдоль стенки 382 трубки рядом с колпачком 312 трубки. Вертикальная рубка 310 далее выполнена для подсоединения к шлангу 316 нижнего датчика уровня как раз над платой 364 УДУ.

Монтажная опора 320 может быть частью стенки 382 вертикальной трубки, как показано. Монтажный крепеж 322 можно ориентировать перпендикулярно нижней поверхности монтажной опоры 320 и верхней поверхности монтажного клина 326. Монтажный крепеж 322 может представлять собой соответствующий крепежный механизм например, болт или винт.

Если рассмотреть нижнюю секцию вертикальной трубки 310, то плата 364 УДУ показана электрически соединенной с УДУ 262, датчиком 367 температуры хладагента (показан на ФИГ. 4) и датчиком 369 температуры печатной платы. Датчик 367 температуры хладагента может быть расположен на платой 364 УДУ, а датчик 369 температуры платы УДУ может быть расположен ниже платы 364 УДУ. Температурные датчики 367 и 369 могут быть выполнены с целью периодического или постоянного измерения температур хладагента в пределах вертикальной трубки 310 и платы 364 УДУ, соответственно. В одном примере, датчик 369 температуры платы УДУ может представлять собой установленный на поверхности термистор, прикрепленный к поверхности платы 364 УДУ.

Ультразвуковой датчик 362 уровня выполнен с целью периодического испускания звуковых волн для создания применимых данных датчика. В некоторых вариантах осуществления УДУ 362 может быть выполнен с возможностью генерирования серии нескольких ультразвуковых импульсов (например, пяти импульсов) с достаточным интервалом рассредоточения, чтобы импульсы имели достаточно времени пройти вертикальную трубку по ее длине и вернуться к датчику (на основании длины и скорости звука в жидкости) перед очередным генерируемым импульсом (например, 5-8 миллисекунд между импульсами) и генерирования серии периодически каждое общее время тол/сек (например, каждые 100 миллисекунд). УДУ 362 может генерировать эти звуковые сигналы постоянно во время состояний, когда состояние зажигания находиться в режиме работающего двигателя. УДУ 362 представляет собой приемо-передающее устройство и соответственно выполнен с возможностью приема звуковых волн. Когда УДУ 362 установлен в вертикальной трубке 310 и в трубке присутствует жидкость, импульсы, генерируемые УДУ 362, будут отражены поверхностью раздела жидкость-воздух или колпачком 312 вертикальной трубки и вернуться обратно к УДУ 362. Если энергия возвратного импульса выше нижней пороговой энергии, возвратный импульс передаст часть своей энергии и может быть принят УДУ 362. Термин «эхо первого порядка» может быть здесь использовано также в отношении данного возвратного импульса. Далее, термин «эхо» можно здесь применить и к данному возвратному импульсу, если в частности не оговорено иное. В некоторых датчиках, возвратные импульсы будут отражаться от дна жидкостной полости и проходить до поверхности раздела жидкость-воздух и отражаться во второй раз. Такие волны затем пройдут обратно к УДУ 362. Этот второй волновой возврат, который здесь также называют эхо второго порядка, также моет быть обнаружен и использован для верификации сигнала и более сложной операции.

Плата 364 ультразвукового датчика уровня может содержать память с инструкциями для регулирования энергии, подаваемой на УДУ 362 на основании энергии, ассоциируемой с ультразвуковыми импульсными сигналами, получаемыми УДУ 362. Например, как описано более подробно со ссылкой на ФИГ. 10, когда энергия, ассоциируемая с группой ультразвуковых импульсных сигналов, выше верхнего порога или когда количество эхо-сигналов второго порядка, ассоциируемых с серией импульсов, больше порогового количества, то плату 364 УДУ можно контролировать (например, контроллером 12 двигателя на ФИГ. 1) для снижения энергии, подаваемой на УДУ 362 для излучения ультразвуковых импульсов. В качестве другого примера, когда энергия, ассоциируемая с группой ультразвуковых импульсных сигналов, меньше нижнего порога, то плату 364 УДУ можно контролировать (например, контроллером 12 двигателя на ФИГ. 1) для увеличения энергии, подаваемой на УДУ 362 для излучения ультразвуковых импульсов. При энергии импульса ниже нижнего порога, ультразвуковой импульс можно не обнаружить, хотя он и должен быть. Плата 364 УДУ выполнена с возможностью измерения времени и может содержать в памяти программы, выполненные для фиксирования временных меток ультразвуковых импульсов, получаемых УДУ 362. Плата 364 УДУ далее выполнена для определения температур узла и жидкости посредством температурных датчиков 367 и 369, соответственно (например, посредством измерений напряжений термистора от датчиков 367 и 369). Таким образом, плата 364 УДУ может генерировать улучшенные оценки уровня хладагента в трубке на основании времени ультразвуковых импульсов и температурных данных. Плата 364 УДУ может быть выполнена с возможностью передачи данных на контроллер 12 по CAN-шине, предполагая но не ограничиваясь этим, оценку температур от датчиков 367 и 369, ультразвуковые импульсные временные метки, уровни энергии ультразвуковых импульсов, и оценки уровней хладагента в трубке, обработанные датчиками, (как далее описаны со ссылкой на ФИГ. 11).

УДУ 362 может быть также выполнен с возможностью передачи информации на контроллер двигателя (например, контроллер 12 на ФИГ. 1) по локальной сети контроллера, как указано. В одном примере, УДУ 362 может быть однонаправленным или только трансляционным устройством в локальной сети контроллера.

На ФИГ. 8 приведен подробный вид колпачка 312 трубки. Колпачок 312 вертикальной трубки может быть изготовлен сваркой трением. Колпачок 312 вертикальной трубки может быть цилиндрическим и содержать кольцевую канавку 384 для приема и опора на верху стенки 382 вертикальной трубки. Поверхность 380 колпачка трубки может находиться в пределах участка, охваченного кольцевой канавкой 384. Поверхность 380 колпачка трубки может быть сконструирована ровной плоской и параллельной эмитирующей поверхности УДУ 362. Таим образом поверхность 380 колпачка трубки может эффективно отражать звуковые волны, которые эмитирует УДУ со дна трубки. Путем повышения эффективности отражения волн повышают точность оценки уровня жидкости в вертикальной трубке, когда она полностью заполнена. Если поверхность 380 колпачка была бы грубой или располагалась под углом к УДУ 362, отраженный звук мог быть рассеян от УДУ 362 и трубка выглядела бы пустой. По существу, это надежность определения уровня хладагента в баллоне дегазатора.

На ФИГ. 9 приведен алгоритм 900 высокого уровня для определения уровня наливного хладагента в баллоне дегазатора на основании показаний датчика уровня в вертикальной трубке с жидкостным соединением, например в баллоне 308 дегазатора и вертикальной трубке 310. Алгоритм далее описывает регулирование параметров двигателя на основании уровня наливного хладагента. Алгоритм 900 можно исполнять непрерывно во время работы двигателя для проверки достаточности уровня хладагента в системе охлаждения для предупреждения перегрева компонентов двигателя. Любой цикл алгоритма 900 здесь можно назвать периодом измерений. Алгоритм состоит из оценки уровня хладагента в вертикальной трубке на основании данных ультразвукового датчика уровня, регулирования оценки уровня хладагента в вертикальной трубке на основании параметров колебаний, таких как ускорение автомобиля, высота автомобиля и предыдущие уровни хладагента для определения текущего уровня хладагента в баллоне дегазатора, регулирования долгосрочного уровня наливного хладагента на основании оценки текущего уровня хладагента в баллоне дегазатора, и регулирования рабочих параметров двигателя на основании долгосрочного уровня наливного хладагента.

Алгоритм 900 начинается на шаге 902, когда ультразвуковой датчик уровня может периодически испускать серию ультразвуковых импульсов со дна вертикальной трубки. Например, как описано выше, УДУ может эмитировать серию 5 последовательных ультразвуковых импульсов заданной энергии, с интервалом 5-8 миллисекунд между каждым импульсом. Энергию эмитируемых импульсов можно определить на основании нескольких факторов, учитывающих обратную связь с энергией предыдущих полученных импульсов. В частности, энергию импульсов можно увеличить, если предыдущие возвратные импульсы были ниже порогового количества энергии, или не были приняты, с возможностью снижения, если было принято количество, превышающее пороговое количество эхо-сигналов второго и/или третьего порядка. Временной интервал между каждой группой импульсов можно определить на основании ожидаемых значений скорости звука жидкости и общей длины трубки, подлежащей измерению, так что время, по крайней мере, длиннее периода первой гармонической волны трубка/жидкость. Например, УДУ может эмитировать группу импульсов каждые 100 миллисекунд.

После того, как УДУ эмитирует ультразвуковой импульс, он может пройти вверх через хладагент в трубку, пока не достигнет промежуточной поверхности раздела, например, поверхность раздела хладагент-воздух или поверхность раздела твердое тело-воздух, если внутри трубки нет хладагента. Часть энергии, ассоциируемой с ультразвуковым импульсом, может отразиться от поверхности раздела, создав эхо-импульс, а остальная часть энергии, ассоциируемая с ультразвуковым импульсом может пройти или преломиться через поверхность раздела или рассеяться другим образом. Эхо-импульс пройти обратно к ультразвуковому датчику уровня и на шаге 904 ее может обнаружить ультразвуковой датчик. Такое эхо можно назвать как эхо первого порядка. В некоторых примерах эхо-импульс может находиться на уровне или нижней пороговой энергии, и как таковое, датчик может его не обнаружить. В других примерах, эхо, принятое ультразвуковым датчиком уровня может быть вторым эхом, ассоциируемым с эмитированным импульсом. Каждому обнаруженному эху можно присвоить временную метку, как описано более подробно ниже.

После возврата нескольких последовательных эхо-сигналов с достаточной энергией, можно сравнить ассоциированные временные метки первичных, вторичных и третичных эхо-сигналов друг с другом и несколькими сигналами первичного эха. Эти эхо-сигналы коррелируют с ожидаемой частотной характеристикой. Эти временные рамки обеспечены достаточным разрешением по времени для надлежащего анализа сигналов и показывают количество времени, прошедшее между эмиссией и получением указанного эхо. Такая временная метка может быть названа здесь эхо-время. В некоторых примерах, временную метку можно присвоить только импульсам с энергией равной или выше нижней пороговой энергии. Если отдельный УДУ выполнен с возможностью посылать и принимать сигналы в пределах вертикальной трубки, датчик может быть выполнен с возможностью игнорировать импульсы из-за пороговой продолжительности после окончания эмитированного возбуждения. Такую пороговую продолжительность здесь можно назвать «временем гашения», которое связано с потенциальным отражением, которое может произойти в нижней части жидкостной поверхности раздела и дать ложную индикацию низкого уровня жидкости. Время гашения можно определить на основании ряда факторов, таких как материалы, используемые для корпуса датчиков, материала соединений, способствующие передаче от преобразователя до корпуса, и другие геометрические отличительные признаки, присутствующие в трубке. Внутренний компьютер или процессор печатной платы УДУ могут также определять эхо как эхо первого порядка или высшего порядка, как например, эхо второго порядка.

На шаге 906 внутренний компьютер УДУ может определить эхо-время для каждого принятого импульса. На основании этих эхо-времен компьютер УДУ может также провести внутреннюю оценку локального уровня хладагента в трубке. Оценка внутренней высоты хладагента может быть основана на расчетной скорости звука в хладагенте, с учетом компенсационного фактора температуры и эхо-времени. Уровень хладагента можно определить для каждого эхо-сигнала первого порядка в период измерения. Среднее значение уровней хладагента в данном периоде времени можно определить для достижения окончательного локального уровня хладагента, обработанного датчиком, в вертикальной трубке. Проводят сравнение между этими сигналами для обеспечения того, что данный сигнал является истинным показанием уровня жидкости. Во время условий, когда чрезмерное перемешивание жидкости или внутри импульсное жидкость-воздух перемещение возможно перепутать с менее точными показаниями, возникает необходимость в более сложных статистических определениях для анализа временных меток эхо-сигналов первого порядка. Таким образом, определение среднего значения может состоять из одного или более определения режима колебания, среднего, срединного значения, взвешенного среднего значения, другой статистической функции, и стандартного отклонения, и дальнейшей обработки уровней охлаждающей жидкости с помощью соответствующего среднего или срединного значения на основании посторонних значений выборки данных. Например, когда первичные эхо-времена в группе импульсов находятся в пределах 1 микросекунды друг от друга, может указан высококачественный сигнал. Однако одно первичное эхо-время значительно отличается от другого, может быть указано низкий уровень достоверности.

На шаге 908 количество энергии, подаваемой на УДУ для излучения импульсов, можно регулировать на основании одной или нескольких энергий и количества импульсов эко-времени первого и второго порядка для текущего периода измерений. В одном примере можно применить алгоритм 1000 (на ФИГ. 10) для регулирования подачи энергии. Регулирование энергии, подаваемой на УДУ для излучения импульсов, может содержать выборочное повышение энергии, когда первое пороговое количество полученных импульсов меньше нижней пороговой энергии, и выборочное снижение энергии, когда второе пороговое количество эхо-сигналов высшего порядка получено в течение периода измерений. Пороговое количество полученных импульсов может быть основано на наличии данных первичного эхо-сигналов (например, пороговое количество может иметь размер серии импульсов), тогда как пороговое количество эхо-сигналов высшего порядка может быть основано на имеющемся эхо-времени второго порядка. Регулирование энергии, подаваемой на УДУ, описано ниже со ссылкой на ФИГ. 10.

УДУ может передавать информацию, ассоциируемую с эмитированными и полученными импульсами текущего периода измерений, на контроллер двигателя (например, контроллер 12) на шаге 910. Например, УДУ может передавать ряд полученных эхо-сигналов выше нижней пороговой энергии, обработанную датчиком оценку локального уровня хладагента, временные метки для эхо-сигналов первого и второго порядка каждого эмитированного импульса в период измерений и оценки температур контура датчика и хладагента в трубке. Оценки температуры платы УДУ и температуры хладагента в трубке можно определить посредством датчиков 367 и 369, соответственно. На основании этой информации контроллер двигателя может затем определить уровень хладагента в вертикальной трубке. Уровень хладагента в вертикальной трубке здесь можно называть как локальный уровень хладагента или локальный уровень. Определение локального уровня хладагента может предусматривать использование обработанной датчиком оценки как оценки локального уровня хладагента или, альтернативно, может предусматривать расчет уровня на основании эхо-времени, расстояния гашения и физическую длину трубки. Определение локального уровня хладагента описано более подробно со ссылкой на ФИГ. 11.

Уровень хладагента в вертикальной трубке может не соответствовать непосредственно уровню хладагента в баллоне дегазатора, последний уровень здесь также называют объемным уровнем хладагента или объемным уровнем. Например, если автомобиль производит ускорение или замедление или расположен на высоте, локальный уровень хладагента может отклоняться от объемного уровня хладагента из-за колебаний. Для согласования отклонения объемного уровня от локального уровня из-за колебаний контроллер двигателя может рассчитать поправку. Эту поправку можно использовать для корректировки оценки локального уровня хладагента относительно оценки объемного уровня хладагента на шаге 914, например, посредством алгоритма 1400 на ФИГ. 14. Поправка может быть основана на параметрах движения автомобиля, например, на основании положения в плоскости тангажа и ускорения, положение в поперечной плоскости и ускорения. Применение поправки относительно оценки локального уровня хладагента с учетом колебаний описано более подробно со ссылкой на ФИГ. 14.

После того, как будет определена отрегулированная оценка локального уровня хладагента для измерительного периода на шаге 914, алгоритм 900 действует до 916, на котором оценка объемного уровня хладагента может быть откорректирована на основании откорректированной оценки локального уровня хладагента. Корректировка оценки объемного уровня хладагента может предусматривать внесение откорректированной оценки локального уровня хладагента в оценку объемного уровня хладагента. Корректировка оценки объемного уровня хладагента описано более подробно со ссылкой на ФИГ. 14 и 16. Оценку объемного уровня хладагента нельзя будет откорректировать в измерительные периоды, во время которых не определена оценка локального уровня хладагента. Оценка объемного уровня хладагента может соответствовать одному или нескольким состояниям объема хладагента, при объемные состояния хладагента определяют по одному или нескольким порогам уровня.

Алгоритм 900 далее продолжается до шага 918, когда состояние хладагента автомобиля можно корректировать на основании оценки объемного уровня хладагента. Автомобиль может иметь фиксированное количество возможных состояний хладагента, например, ПУСТОЙ, НИЗКИЙ, ОК, ЛОЖНЫЙ или НЕИЗВЕСТНЫЙ/ УХУДШЕННЫЙ. Состояния хладагента могут соответствовать непосредственно объемному уровню хладагента или могут указывать на ухудшение компонентов аппаратной части, например, ультразвукового датчика уровня. В некоторых случаях корректировка состояния хладагента может иметь место только если уровень хладагента, указывающий на новое состояние хладагента, сохранялся в течение длительности порога.

На основании состояния хладагента на шаге 920 можно отрегулировать рабочие параметры двигателя. Например, когда уровень хладагента ниже порогового значения дольше, чем пороговая длительность и рабочие параметры автомобиля предполагают возможность обнаружения надлежащего уровня хладагента, можно допустить низкое состояние хладагента. Это может привести к ограничению операции, по которой нагрузки на двигатель могут быть ограничены до уровня ниже верхнего порогового значения, чтобы обеспечить выполнение компонентами двигателя заданной операции. В другом примере, если состояние хладагента НИЗКОЕ, контроллер может дать сообщение водителю о низком уровне хладагента. Корректировка состояния хладагента описано более подробно со ссылкой на ФИГ. 18. В некоторых случаях, диагностика системы может быть выполнена на основании состояния хладагента на шаге 922, например, ухудшение работы датчика можно определить на основании состояния хладагента и изменения состояния хладагента в течение работы автомобиля. На этом алгоритм 900 завершается.

На ФИГ. 10 показан алгоритм 1000 для регулирования энергии, подаваемой на ультразвуковой датчик для излучения импульсов на основании обратной связи от энергии полученных импульсов. Энергию, подаваемую на ультразвуковой датчик уровня для излучения импульсов далее можно называть, как переданная энергия. Алгоритм 1000 можно выполнять во время каждого периода измерения, после получения серии импульсов и он может повысить эффективность энергии ультразвукового датчика уровня. Алгоритм 1000 начинается на шаге 1002, когда количество эхо-сигналов первого порядка в пределах группы измерений с количеством энергии, превышающим нижнее пороговое значение, определяют и сравнивают с пороговым количеством. Нижний порог энергии можно определить на основании фиксированного минимального значения. Это минимальное пороговое количество можно определить на основании предоставления достаточной функции при наиболее установившимся режиме работы. Например, если в течение периода измерений эмитировали 5 импульсов, пороговое количество может быть 4 импульса из 5 с количеством энергии выше нижнего порога. Если количество эхо-сигналов с достаточной энергией выше порогового, можно определить, что выделенная энергия датчика достаточно высокая. Кроме того, можно определить, что возможна дальнейшая оптимизация выделенной энергии. В частности, если выделенная энергия достаточно высокая, выделенную энергию датчика можно снизить, не вызывая значительного уменьшения количества эхо-сигналов с достаточной энергией. Путем снижения выделяемой энергии, не затрагивая эффективности эха, можно достичь преимуществ сокращения энергии. Кроме того, при работе с высокоимпульсными эмиссионными энергиями существует возможность обнаружить дополнительные импульсы из-за неправильно отраженной энергии, что приводит к передаче ложных данных в систему измерений. Поэтому, полезно подавать сниженную ультразвуковую энергию, когда позволяют условия.

В одном примере, в ответ на достаточное низкое количество полученных достоверных первых гармоничных эхо-сигналов (например, 0 или 1), можно повысить уровень выхода энергии в попытке быстрого получения достаточной энергии для получения обратно достаточных возвратных сигналов 1/2 порядка (например, 10%-20% увеличение). В другом примере, когда присутствуют все гармонические колебания первого порядка и более чем высоко количество вторичных гармоник достоверно возвращаются (например, более чем 4 или 5 вторичных гармоник), количество передаваемой импульсной энергии сокращается на небольшое уменьшение (например, сокращение 1%). В других примерах, некоторые условия могут указывать на поддержание текущей передаваемой энергии, когда все переданный импульсы дают четкое первичное и вторичное эхо-время. Соответственно, если количество эхо-сигналов с количеством энергии, превышающим нижний энергетический порог, равно или превышает пороговое количество, алгоритм 1000 переходит к шагу 1004, на котором количество энергии, подаваемой на УДУ для излучения импульсов можно снизить. В противном случае, если количество эхо-сигналов с количеством энергии, превышающим нижний энергетический порог, ниже порогового количества, алгоритм 1000 переходит к шагу 1004, на котором количество энергии, подаваемой на УДУ для излучения импульсов можно повысить. Здесь, на основании количество эхо-сигналов с достаточной энергией ниже порога, можно определить, что выделенная энергия датчика не достаточно высокая. Кроме того, можно определить, что необходима дальнейшая оптимизация выделенной энергии. Соответственно, для повышения количества эхо-сигналов с достаточной энергией, выход энергии УДУ повышают.

Уменьшение энергии передачи на шаге 1004 может содержать, согласно первому набору условий, уменьшение энергии передачи на первой скорости передачи, и согласно второму набору условий - уменьшение энергии передачи на второй скорости передачи, при этом вторая скорость передачи медленнее первой скорости передачи Например, первый набор условий может содержать получение порогового количества эхо-сигналов первого порядка с энергией выше нижнего порогового значения энергии, с одновременным получением нескольких импульсов высшего порядка, превышающее верхнее пороговое значение. В этом примере передаваемую энергию можно уменьшать на первой медленной скорости передачи, скорость передачи предназначена для обеспечения непрерывности сигналов, возвращаемых обратно с контролируемым сокращением энергии. Излишняя скорость сокращения может привести к искажению достаточных и недостаточных данных в чередующихся циклах. Такое искажающее поведение может затем дать ошибочное обнаружение потери надлежащей функции сигнала, что приводит к ненужным реакциям автомобиля. Второй набор условий может содержать каждый эхо-сигнал первого порядка в период измерений выше нижнего порогового значения энергии, и ряд импульсов ниже верхнего порогового количества В этом примере передача энергии может быть уменьшена на второй темп замедления, причем указанный второй темп замедления меньше первого темпа замедления. В другом примере первый набор условий может содержать передачу энергии, которая будет на максимальном физическом уровне, и число эхо-сигналов первого порядка выше нижнего порогового значения энергии, превышающее пороговое число. В другом примере второй набор условий может содержать передачу энергии, которая будет на максимальном физическом уровне, и число эхо-сигналов первого порядка выше нижнего порогового значения энергии, которое будет ниже порогового числа.

Увеличение энергии передачи в шаге 1006 может предполагать, согласно первому набору условий, увеличение энергии передачи с первым темпом, согласно второму набору условий - увеличение энергии передачи со вторым темпом, причем второй темп медленнее первого темпа. В некоторых примерах, согласно третьему набору условий, передача энергии может быть резко увеличена до уровня физического максимума и может поддерживаться на уровне физического максимума до тех пор, пока не перестанут обнаруживаться указанные условия. Например, первый набор условий может содержать такое число эхо-сигналов первого порядка с энергией выше нижнего порогового значения энергии, которое ниже нижнего порогового числа, но не равно нулю. В этом примере передача энергии может быть увеличена с более высоким темпом, причем этот темп определяется на основании количества действительных отражений импульсов первого порядка, которое ниже порогового значения (например, пороговое значение может составлять 3 импульса). Второй набор условий может содержать наличие низкого количество отражений гармонических импульсов второго порядка (например, менее 3), и в таком случае энергия передачи может быть увеличена с низким темпом, причем темп определяется на основании баланса действительных отражений гармонических импульсов первого и второго порядка. Третий набор условий может содержать количество эхо-сигналов первого порядка с энергией выше нижнего порогового значения энергии, равное нулю. В этом примере энергия передачи может увеличиваться до максимального уровня. В некоторых примерах, если обнаружен один из первого или второго набора условий, но энергия передачи равна верхнему пороговому значению, причем верхнее пороговое значение ниже максимального уровня, то энергия передачи может поддерживаться на этом значении и не увеличиваться. В еще одном примере, энергия передачи может поддерживать, если обнаружен один из первого или второго набора условий, но энергия передачи выше верхнего порогового значения и ниже максимального уровня.

На ФИГ. 11 показан пример алгоритма 1100 для оценки локального уровня охлаждающей жидкости в трубке на основании информации от ультразвукового датчика уровня и условий работы двигателя, и для регулировки этой оценки поправками. Во время первого набора условий оценка локального уровня охлаждающей жидкости может быть вычислена на основании обрабатываемой датчиком оценки уровня, и во время второго набора условий контроллер может рассчитывать оценку уровня на основании одной или более временной метки эхо-сигнала первого порядка, оценках температуры охлаждающей жидкости и схемы УДУ, оценочного смешивания охлаждающей жидкости, измерений ускорения автомобиля и положения в пространстве, и физических параметров трубки. Алгоритм 1100 может выполняться в ходе каждого периода измерений.

На шаге 1102 контроллер получает необработанные данные от ультразвукового датчика уровня, включая, но не ограничиваясь этим, число эхо-сигналов выше нижнего порогового значения энергии на шаге 1104, временные метки 1106 эхо-сигнала как для эхо-сигнала первого порядка, так и эхо-сигнала более высокого порядка, оценки 1110 температуры охлаждающей жидкости и печатной платы УДУ, в дополнение к получению обрабатываемой датчиком оценки 1108 уровня. В 1112 двигатель может определять, являются ли состояния двигателя статическими, и если они являются статическими, может применять обрабатываемую датчиком оценку 1108 уровня как необработанный уровень жидкости в трубке в шаге 1114. Определение того, являются ли состояние двигателя статическими, может предусматривать определение того, что один или большее количество показателей меняется выше порогового значения: динамичный разгон автомобиля, боковой/поперечный наклон автомобиля и/или частота вращения двигателя. Данные параметры могут быть определены на основании информации от датчиков ускорения автомобиля (например, от модулей контроля курсовой устойчивости или модулей подушек безопасности), а также рабочих параметров двигателя от модулей управления трансмиссии/двигателя.

Если состояния двигателя не определяются как статичные в шаге 1112, контроллер может переходить к расчету уровня охлаждающей жидкости на основании значений времени 1106 эхо-сигналов и температуры 1110. В шаге 1116 контроллер проверяет число полученных эхо-сигналов первого порядка, которые равны или выше порогового значения энергии. В некоторых случаях пороговое значение энергии может быть на таком уровне энергии, на котором сигнал может быть отличен от шума. Если число эхо-сигналов первого порядка, равное или выше порогового количества энергии, выше порогового числа эхо-сигналов, алгоритм 1100 переходит к шагу 1124 для расчета уровня охлаждающей жидкости на основании значений времени указанных эхо-сигналов первого порядка. Пороговое число эхо-сигналов может быть определено на основании данных, собранных для базовой доли действительных эхо-сигналов первой гармоники, наблюдаемых на ровной поверхности в стационарных условиях. Например, если в период измерения входит 5 испускаемых импульсов, то пороговое значение может равняться 4.

В некоторых примерах эхо-сигнал первого порядка может быть ошибочно определен внутренним процессором печатной платы УДУ как эхо-сигнал более высокого порядка. Соответственно, в шаге 1118 контроллер может проверять временные метки эхо-сигналов более высокого порядка и определять, что один или более эхо-сигналов первого порядка были неправильно идентифицированы датчиком как эхо-сигналы более высокого порядка. Определение того, что эхо-сигнал первого порядка был неправильно идентифицирован, может быть основано на сравнении временных меток отражений для переданного эхо-сигнала первого порядка с рассчитанными значениями времени 2-го или 3-го порядка, которые могут иметь место (рассчитанные на основании скорости звука и 4 длин трубки (2-й порядок) или 6 длин трубок (3-й порядок)). Если неправильной идентификации эхо-сигнала первого порядка не было, то число эхо-сигналов первого порядка по-прежнему ниже порогового числа. В этом случае контроллер может отмечать недействительное значение для периода измерения в шаге 1128, поскольку не имеется достаточного количества точек данных, чтобы выполнить надежную оценку уровня охлаждающей жидкости в трубке. Отметка недействительного периода измерений также предполагает отказ от обновления суммарного уровня охлаждающей жидкости на основании данных от текущего периода измерения в шаге 1130, и использование данных о суммарном уровне от самого последнего действительного периода измерений в шаге 1132.

Если в шаге 1118 определено, что один или более эхо-сигналов первого порядка были неправильно идентифицированы как эхо-сигналы более высокого порядка, эти эхо-сигналы могут быть переназначены как эхо-сигналы первого порядка в шаге 1120. Контроллер может затем снова проверить, что число эхо-сигналов первого порядка равно или больше пороговому числу эхо-сигналов с количеством энергии выше порогового значения. Если число по-прежнему ниже порогового числа, алгоритм 1100 может перейти к шагам 1128, 1130, 1132, как описано выше. Если указанное выше число равно или больше порогового числа, алгоритм 1100 переходит к шагу 1124, где может быть определена оценка локального уровня охлаждающей жидкости, например с помощью алгоритма 1200 по ФИГ. 12.

На ФИГ. 12 можно видеть, что алгоритм 1200 представляет собой пример алгоритма для расчета оценки локального уровня охлаждающей жидкости на основании значений времени эхо-сигналов и числа оценок температуры. Расчет опирается на допущение, что импульсы ультразвука распространяются от датчика, достигают границы раздела фаз охлаждающая жидкость/воздух и отражаются обратно на ультразвуковой датчик за время, обозначенное соответствующей временной меткой. Оценка расстояния, пройденного импульсом ультразвука, рассчитывается на основании времени эхо-сигнала и оценки скорости распространения звука в охлаждающей жидкости.

Алгоритм 1200 начинается в шаге 1202, где контроллер получает необработанные значения времени эхо-сигналов первого порядка и температуры охлаждающей жидкости. В шаге 1204 состав смесовой охлаждающей жидкости может быть оценен на основании сравнения оценки скорости звука (оцененной на основании среднего локального уровня в трубке на ровной поверхности) с текущей измеренной скоростью звука. Оценка скорости звука в охлаждающей жидкости может быть затем определена в шаге 1206 на основании оценочного значения температуры охлаждающей жидкости и платы УДУ, а также оценочного состава смеси охлаждающей жидкости. Опираясь на оценочную скорость звука и временную метку, в шаге 1208 можно рассчитать расстояние, пройденное каждым импульсом, на основании формулы:

Расстояние=0.5*v_sound*t_0,

где v_sound представляет собой оценочную скорость звука, t_0- значение времени эхо-сигнала первого порядка, и их произведение умножается на 0, 5, чтобы учесть то, что при измерении уровня охлаждающей жидкости импульс должен пройти путь, определяемый уровнем жидкости, после чего вернуться обратно к датчику. Расстояние может оценено для каждого эхо-сигнала первого порядка в наборе, энергия которого выше нижнего порогового значения энергии.

Возвращаясь к ФИГ. 11. В шаге 1126 оценка уровня охлаждающей жидкости, выполняемая алгоритмом 1200, может сравниваться с физическим диапазоном трубки. Например, в памяти контроллера может храниться верхнее пороговое значение для максимального уровня охлаждающей жидкости, основанное на расстоянии между датчиком УДУ и верхней частью вертикального датчика, и может храниться нижнее пороговое значение для минимального уровня охлаждающей жидкости, основанное на расстоянии между датчиком УДУ и нижним патрубком датчика уровня (316 на ФИГ. 3). В других примерах нижнее пороговое значение может определяться зоной нечувствительности датчика. Физический диапазон вертикальной трубки может затем находиться на любом уровне между верхним физическим пороговым значением и нижним физическим пороговым значением. Если оценки локального уровня находятся вне физического диапазона трубки, алгоритм 1100 переходит к шагу 1128. В некоторых примерах нахождение в рамках физического диапазона трубки может предполагать нахождение в рамках запаса по порогу ниже нижнего физического порогового значения или нахождение в рамках запаса по порогу выше верхнего физического порогового значения. В этих примерах указанные запасы по порогу могут быть определены на основании допусков деталей для ожидаемых наиболее неблагоприятных условий, и также на основании самих нижнего и верхнего физического порогового значения.

Однако если оценочные уровни трубки находятся в рамках физического диапазона трубки, алгоритм 1100 переходит к шагу 1134, в котором принимается решение на основании того, находится ли оценочные уровни трубки в рамках диапазона трубки или в рамках запасов по порогу вне необработанных данных трубки. Если необработанных данные уровня в трубке находятся вне диапазона трубки и в рамках запасов по порогу, необработанные данные уровня в трубке фиксируется в рамках физических диапазонов в шаге 1136. Если необработанные данные уровня в трубке находятся в рамках физического диапазона трубки в шаге 1134, фиксация может не требоваться, а алгоритм 1100 может продолжать работу с шага 1138.

В шаге 1138 может быть определено среднее из расчетной и скорректированной оценки уровня. Определение среднего может состоять из одной или более проверки среднего, серединного и среднеквадратичного отклонения, дальнейшей обработки уровней охлаждающей жидкости с помощью соответствующих инструментов исключения образцов данных на основании среднего или серединного значения. Например, когда один или более образцов находится вне физического диапазона, определение среднего может содержать только те точки, которые были измерены как исходного находящиеся в рамках диапазона. Данное среднее значение может применяться как оценка необработанного локального уровня охлаждающей жидкости или оценка необработанного уровня охлаждающей жидкости в трубке в течение периода измерений. Данное среднее значение может затем быть применено как оценка необработанного уровня охлаждающей жидкости в трубке в шаге 1140. В шаге 1142 может быть выполнен отдельный алгоритм для оценки суммарного уровня охлаждающей жидкости на основании оценки необработанного уровня охлаждающей жидкости в трубке и других факторов, таких как ускорение автомобиля и положение в пространстве. Например, для оценки суммарного уровня охлаждающей жидкости может быть выполнен алгоритм 1400 по ФИГ. 14. Данный процесс описан более подробно со ссылками на ФИГ. 13-16.

На ФИГ. 13А-13С приведено изображение бачка охлаждающей жидкости (расширительный бачок 1302, соединенный гидравлическим шлангом с вертикальной трубкой 1304, при его расположении под тремя разными углами относительно горизонтальной плоскости. Расширительный бачок 1302 показан вместе с крышкой 1328 расширительного бачка. Верхнее гидравлическое соединение выполнено между расширительным бачком 1302 и вертикальной трубкой 1304 через верхний шланг 1326 датчика уровня и оно может позволять воздуху переходить между верхней частью расширительного бачка 1302 и верхней частью вертикальной трубки 1304. Когда расширительный бачок 1302 и вертикальная трубка 1304 находятся горизонтально, верхний шланг 1326 датчика уровня может горизонтально соединять два сосуда, как показано на ФИГ. 13А. Нижнее гидравлическое соединение выполнено между расширительным бачком 1302 и вертикальной трубкой 1304 через нижний шланг 1318 датчика уровня и оно может позволять охлаждающей жидкости 1306 переходить между расширительным бачком 1306 и вертикальной трубкой 1302. Нижний шланг датчика уровня соединен с выпускным шлангом 1316 расширительного бачка через тройник 1320, расположенный таким образом, что нижний шланг 1318 датчика уровня отходит от выпускного шланга 1316 с уклоном вниз. Нижний шланг 1318 датчика уровня соединен выпуском 1316 расширительного бачка ниже нижней части расширительного бачка 1302, и выше по потоку выпуска 1322 турбины. Вертикальная трубка 1304 может содержать УДУ 1308 для оценки локального уровня охлаждающей жидкости. УДУ 1308 может быть соединен с сетью контроллеров (не показана).

Путем установки гидравлического соединения между большим сосудом, таким как расширительный бачок 1302, и малым узким сосудом, таким как вертикальная трубка 1304, переход жидкости между двумя указанными сосудами производит более заметный эффект на уровень охлаждающей жидкости в меньшем сосуде, чем в большем сосуде. При некоторых условиях локальный уровень 1314 охлаждающей жидкости и суммарный уровень 1312 охлаждающей жидкости могут быть одинаковыми или по меньшей мере в рамках нижнего порогового значения каждого из них, как показано на ФИГ. 13А. Условия, в которых локальный уровень 1314 охлаждающей жидкости и суммарный уровень 1312 охлаждающей жидкости находятся в рамках нижних пороговых значений каждого, могут содержать ситуацию, когда автомобиль не разгоняется и когда автомобиль находится в ровном горизонтальном положении. При других условиях переход жидкости между расширительным бочком 1302 и вертикальной трубкой 1304 может привести к тому, что локальный уровень 1314 охлаждающей жидкости будет больше суммарного уровня 1312 охлаждающей жидкости по меньшей мере на пороговое значение. Пример условий, которые могут способствовать такому переходу жидкости, могут содержать ситуацию, когда автомобиль замедляется и когда автомобиль наклонен передней частью вниз в варианте осуществления, когда трубка находится в автомобиле впереди расширительного бочка.

При еще одних условиях переход жидкости между расширительным бочком 1302 и вертикальной трубкой 1304 может привести к тому, что локальный уровень 1314 охлаждающей жидкости будет меньше суммарного уровня 1302 охлаждающей жидкости по меньшей мере на пороговое значение. Пример условий, которые могут способствовать такому переходу жидкости, могут содержать ситуацию, когда автомобиль разгоняется и когда автомобиль наклонен передней частью вверх в варианте осуществления, когда трубка находится в автомобиле впереди расширительного бочка.

Чтобы отрегулировать оценку локального уровня охлаждающей жидкости до оценки суммарного уровня охлаждающей жидкости, могут использоваться оценки разгона автомобиля и положения в пространстве, чтобы оценить направление и величину разницы между уровнями охлаждающей жидкости, например, с помощью алгоритма 1400 по ФИГ. 14. Регулировка оценки локального уровня охлаждающей жидкости для учета суммарного уровня охлаждающей жидкости предполагает определение поправки как фактора оценки расхождения между локальным уровнем в трубке и суммарным уровнем охлаждающей жидкости. Данная поправка может обозначаться в данном документе как колебание жидкости или поправка на колебания жидкости. Поправка на колебания жидкости может иметь связанный знак и величину, и может складываться с необработанными данными уровня в трубке для получения оценки скорректированного уровня в трубке. Таким образом, поправка на колебания жидкости может вычитаться и складываться с необработанным уровнем в трубке, чтобы получать оценку скорректированного уровня в трубке, которые показывает, каким будет уровень в трубке, если автомобиль находился бы на ровной горизонтальной поверхности и уровень в трубке и суммарный уровень находились бы равновесии. Следовательно, оценка скорректированного уровня в трубке является мгновенной оценкой уровня охлаждающей жидкости в расширительном бачке. Оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости может быть затем обновлена на основании указанной оценки скорректированного уровня в трубке. Выполнение алгоритма 1400 во время периода изменения может быть основано на том, существует ли действительное показание уровня охлаждающей жидкости в течение периода изменения. Например, алгоритм 1400 может быть выполнен во время периодов измерения, в которых были определены необработанные данные уровня в трубке охлаждающей жидкости, и может не выполняться во время периодов измерения, в которых значения уровня охлаждающей жидкости были отмечены как недействительные, как например в шаге 1128 в алгоритме 1100.

Алгоритм 1400 начинается в шаге 1402, где контроллер двигателя получает необработанные данные по локальному уровню охлаждающей жидкости для текущего периода измерений. Оценка необработанного локального уровне охлаждающей жидкости может быть определена с помощью отдельного алгоритма, такого как алгоритм 1100 по ФИГ. 11. Оценка необработанного уровня используется в алгоритме 1400 в сочетании с поправкой на колебания жидкости, чтобы определить оценку суммарного уровня охлаждающей жидкости. После получения оценки необработанного уровня охлаждающей жидкости, алгоритм 1400 переходит к шагу 1404, где могут быть определены оценки продольного ускорения и положения в продольной плоскости. Оценки продольного ускорения могут опираться на данные, полученные от акселерометра или в качестве альтернативы от производной по времени результатом измерений датчика скорости. Оценки положения в продольной плоскости могут опираться на данные от различных датчиков. Аналогично в шаге 1406 контроллер может определить оценки бокового ускорения и положения автомобиля в поперечной плоскости. Оценки поперечного ускорения могут опираться на данные, полученные от акселерометра, или, в качестве альтернативы, могут рассчитываться по результатам измерений скорости и частоты вращения колес. Оценки поперечного ускорения могут опираться на данные от различных датчиков.

На основании оценок ускорения и положения как в продольной, так и в поперечной плоскости, выполненных в шагах 1404 и 1406, через функцию передачи может быть определена ожидаемая или прогнозируемая поправка на колебания жидкости. В одном примере функция передачи может быть выражена следующим уравнением:

где Long. Gain и Lai Gain - долевые коэффициенты для оценок продольной и поперечной поправки на колебания жидкости, Long. Асс. % и Lat. Асс. % - весовые коэффициенты, которые регулируют относительные вклады ускорения и положения в оценку колебания жидкости для каждого направления, Long. Асс. - оценочное продольное ускорение, Long. Att. - оценочное положение в продольной плоскости, Lat. Асс. - оценочное поперечное ускорение, и Lat. Att. - оценочное положение в поперечной плоскости. Оценки ускорения может выражаться в единицах расстояния, деленных на время в квадрате, а оценки положения могут выражаться в единицах угла наклона или в процентах уклона по указанной оси. Определение продольного и поперечного усиления может опираться на взаимосвязь данных для автомобиля на ровной горизонтальной поверхности без ускорения и данных для наклоняющегося стенде или на основании данных по автомобилю, полученных в ходе серии разгонов и статичных положений, и может соответственно выражаться в единицах процентного вклада взаимосвязи. Весовой коэффициент ускорения и положения может быть определен на основании таких данных взаимосвязи с помощью метода аппроксимации данных (например, наименьшая квадратичная оценка).

После определения прогнозируемой поправкой на колебания жидкости оценка скорректированного уровня охлаждающей жидкости в трубке (то есть оценка необработанного уровня плюс прогнозируемая поправка на колебания жидкости) может выше или ниже физического диапазона трубки (как было указано ранее со ссылкой на ФИГ. 11). В указанных примерах прогнозируемая поправка на колебания жидкости может быть скорректирована на основании физического диапазона трубки. В одном примере, если результат сложения прогнозируемой поправки на колебания жидкости и оценки необработанного уровня в трубке будет больше высоты трубки, регулировка прогнозируемой поправки на колебания жидкости на основании физического диапазона трубки может предполагать коррекцию прогнозируемой поправки на колебания жидкости таким образом, чтобы оценка скорректированного уровня охлаждающей жидкости в трубке находилась на верхнем пороговом значении физического диапазона. В еще одном примере, если результат сложения прогнозируемой поправки на колебания жидкости и оценки необработанного уровня в трубке будет меньше высоты бачка, регулировка прогнозируемой поправки на колебания жидкости может предполагать коррекцию оценки колебания жидкости таким образом, чтобы оценка скорректированного уровня охлаждающей жидкости в трубке находилась на нижнем пороговом значении физического диапазона.

В дополнение к прогнозируемой поправке на колебания жидкости в шаге 1412 может оцениваться фактическая поправка на колебания жидкости. Оценка фактической поправки на колебания жидкости может быть определена на основании сравнения оценки необработанного уровня охлаждающей жидкости в трубке и оценки суммарного уровня. В одном примере фактическая поправка на колебания жидкости может представлять собой разницу между необработанным уровнем охлаждающей жидкости в трубке в текущем периоде измерений и самой последней оценкой суммарного уровня.

На основании сравнения прогнозируемой поправке на колебания жидкости и фактического колебания жидкости в шаге 1414 может быть определено предполагаемая поправка на колебания жидкости. В одном примере определение предполагаемого колебания жидкости может предполагать, в обозначенном направлении ожидаемого колебания жидкости, выбор нижнего абсолютного значение фактического колебания жидкости и компенсированного уровня как предполагаемого колебания жидкости. Данный пример описывается далее в документе со ссылками на ФИГ. 16. В еще одном примере, если и нескорректированное прогнозируемое колебание жидкости, и фактическое колебание жидкости находятся в рамках физического диапазона трубки и величина прогнозируемого колебания жидкости больше величины фактического колебания жидкости, то прогнозируемое колебание может быть скорректировано на основании фактического колебания, затем применяемое как предполагаемое колебание. Данный пример также описан ниже со ссылками на ФИГ. 17.

После определения предполагаемого колебания жидкости для указанного периода измерений указанное предполагаемое колебание жидкости может применяться к оценке необработанного уровня в трубке в шаге 1416 для определения оценки скорректированного уровня охлаждающей жидкости в трубке. Оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости может быть затем обновлена на основании указанной оценки скорректированного уровня охлаждающей жидкости в трубке на шаге 1418. В одном примере может использоваться фильтр для интеграции оценки скорректированного уровня охлаждающей жидкости в трубке от текущего периода измерений в долгосрочную оценку суммарного уровня охлаждающей жидкости. Фильтрация скорректированного уровня охлаждающей жидкости в трубке может предполагать фильтрацию через фильтр нижних частот, работающий на основании изменяющихся постоянных времени, причем указанная постоянная времени определяется на основании знака и величины разницы между мгновенным компенсированным значением колебания жидкости и долгосрочной оценкой суммарного уровня, а также на основании количества времени между последним действительным значением, текущим действительным значением и компенсированным значением колебания жидкости. Таким образом, переходные изменения в уровне охлаждающей жидкости могут быть смягчены, а может быть получена более стабильная оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости.

Алгоритм 1400 затем переходит к шагу 1420, в котором может быть выполнена диагностика датчика на основании сравнения прогнозируемой поправки на колебание жидкости и фактических поправок на колебание жидкости для измерения. В одном примере интегральное прогнозируемое колебание жидкости и интегральное фактическое колебание жидкости могут быть соответственно обновлены на основании поправок прогнозируемого колебания и фактического колебания для указанного периода измерений. Эти интегральные значения могут быть увеличены, когда обнаружено прогнозируемое колебание жидкости или фактическое колебание жидкости, и могут быть уменьшены на фиксированное количество за каждый период измерений. Ухудшение состояния датчика может быть основано на соотношении двух интегральных значений и описывается далее в документе со ссылками на ФИГ. 15.

На ФИГ. 15 приведен алгоритм 1500 для определения того, что снижаются характеристики ультразвукового датчика уровня в вертикальной трубке (такой как УДУ 362 по ФИГ. 3). Алгоритм основан на сравнении количеств прогнозируемых колебаний жидкости или фактических колебаний жидкости, накопленных со временем. Накопление количеств прогнозируемых колебаний жидкости или фактических колебаний жидкости может быть описано интегральным прогнозируемым колебанием и интегральным фактическим колебанием. Путем сравнения указанных интегральных величин контроллер двигателя может определить, что больше или меньше колебаний жидкости, чем ожидалось, было обнаружено со временем, и в некоторых условиях может определять ухудшение свойств датчика на основании этого сравнения.

Алгоритм 1500 начинается в шаге 1502, в котором значение интегрального прогнозируемого колебания жидкости может быть увеличено, если прогнозируемое колебание жидкости было обнаружено в период измерений. Например, параметры движения могут указывать количество прогнозируемых колебаний жидкости в шаге 1408 на ФИГ. 14, и значение интегрального прогнозируемого колебания жидкости может быть увеличено на определенное количество, основанное на количестве прогнозируемого колебания жидкости в период измерений. Аналогично, если фактическое колебание жидкости было обнаружено в период измерения, значение интегрального фактического колебания жидкости может быть увеличено в шаге 1504 Количество, на которое увеличивается интегральное фактическое колебание жидкости, может быть основано на количестве обнаруженного фактического колебания жидкости. На основании сравнения двух указанных интегральных значений может быть определено, что наблюдается ухудшение свойств ультразвукового датчика уровня в результате чрезмерного шума, если выполняется первый набор условий, и может быть определено, что ухудшение свойств наблюдается в результате заедания показаний, если выполняется второй набор условий.

В шаге 1506 каждое из значений: интегральное прогнозируемое колебание жидкости и интегральное фактическое колебание жидкости может быть уменьшено на заранее заданное количество. В одном примере каждое интегральное значение может быть уменьшено на одинаковое фиксированное количество за каждый период измерений, причем указанное фиксированное количество определяется на основании базового количества объединений измерений для каждого контура, выполненных при заверенных условиях без ускорения, в которых колебания жидкости ниже нижнего порогового количество колебания жидкости, и тем самым устанавливается базовый уровень шума для расчета. В еще одном примере интегральное фактического колебание жидкости может уменьшаться на первое фиксированное значение за каждый период измерений, интегральное прогнозируемое колебание жидкости может уменьшаться на второе фиксированное значение за каждый период измерений, причем первое определенное значение основано на базовом количестве объединений для каждого контура, измеренном при заверенных условия без ускорения, в которых отсутствуют или имеются ограниченные колебания жидкости, и тем самым устанавливается базовый уровень шума для расчета, а второе значение представляет собой долю (например, 80%) от первого значения. Таким образом ожидаемый темп уменьшения интегрального значения смешается в сторону ожидания некоторого количества колебания во время каждого периода измерений. В еще одном примере каждое интегральное значение может быть уменьшено на одинаковое переменное значение в каждом периоде измерений, причем указанное переменное значение для каждого периода измерений может быть определено на основании тех же условий, что и приведенные выше, чтобы определить исходный уровень, а также предполагает изменение темпа увеличения на основании величины прогнозируемого колебания жидкости, рассчитанного мгновенно на основании сочетания с весовыми коэффициентами изменения продольного и поперечного ускорения и положения в пространстве. Еще в одном примере интегральное прогнозируемое колебание жидкости может быть уменьшено на первое переменное значение в каждом периоде измерений, а интегральное фактическое колебание жидкости может быть уменьшено на второе переменное значение в каждом периоде измерений, причем указанные первое и второе значение определяются на тех же принципах, что и другие примеры комбинаций, перечисленные выше. Другие возможности для декрементирования могу предполагать декрементирование одного интегрального значения на фиксированное значение, и декрементирование второго интегрального значения на перемененное значение.

После того как каждое интегральное значение было инкрементировано на основании значений колебаний жидкости, обнаруженных во время периода измерений, и декрементирована на основании одного из приведенных выше примеров компенсации исходного уровня шума или аналогичной компенсации, соотношение интегрального фактического колебания жидкости и интегрального прогнозируемого колебания жидкости может быть определено в шаге 1508. В одном примере значение фактического интегрального колебания жидкости может быть разделено на значение прогнозируемого интегрального колебания жидкости, и это число может применяться как соотношение указанных двух значений.

В шаге 1510 данное соотношение сравнивается с верхним пороговым значением. Верхнее пороговое соотношение может быть определено на основании измерения самого большого соотношения из зарегистрированных во время испытаний, которые физически нарушают количество колебаний жидкости в трубке (например, установка автомобиль на вибростенд и использования стенда с различными амплитудами/частотами, чтобы выявить самые неблагоприятные случаи резонанса со значениями колебания жидкости). В качестве альтернативы верхнее пороговое соотношение может быть определено на основании прямого установления электрического сигнала шума от датчика уровня на входе в электронный блок управления. Если соотношение превышает верхнее пороговое значение, это может указывать на то, что было обнаружено больше колебаний жидкости, чем прогнозировалось, более чем на пороговое значение. Если соотношение превышает верхнее пороговое значение, алгоритм 1500 может перейти к шагу 1512, в котором контроллер может установить, что состояние ультразвукового датчика ухудшилось в результате шумности. После определения ухудшения состояния ультразвукового датчика ухудшилось в результате шумности алгоритм 1500 завершается.

Если соотношение не превышает верхнего порогового значения, алгоритм 1500 переходит к шагу 1514, в котором соотношение из шага 1508 может сравниваться с нижним пороговым значением. Нижнее пороговое значение может быть определено на основании выполнения одного или более ездового цикла (например, один из FTP или US06) при почти пустой, почти полной и заполненной наполовину трубке/ расширительном бачке при измерении перед каждым испытанием на ровном горизонтальном участке дороги. Данные испытания предполагают полное пережатие верхнего или нижнего шланга трубки, чтобы предотвратить обмен газом или жидкостью в ходе ездового цикла Таким образом нижнее пороговое значение может представлять собой базовый уровень шума. Наименьшее соотношение, зарегистрированное во время данных испытаний, используется для настройки нижнего порогового уровня. Если соотношение меньше нижнего пороговое значения, это может указывать на то, что было обнаружено меньше колебаний жидкости, чем прогнозировалось, более чем на пороговое значение.

Если соотношение меньше нижнего пороговое значения, алгоритм 1500 может перейти к шагу 1516, в котором контроллер может установить, что ультразвуковой датчик уровня заело или имеются физические помехи перетеканию жидкости между расширительным бачком и вертикальной трубкой. Контроллер может различать эти два варианта ухудшения состояния на основании ожидания как заданного периода времени, так и пройденного пробега до определения того, исчезла ли неисправность, тем самым предполагая, что соотношение занижено из-за засорения. Если соотношение не меньше нижнего порогового значения, алгоритм 1500 переходит к шагу 1518, в котором не наблюдается ухудшение состояния, и алгоритм 1500 затем завершается.

На ФИГ. 16 показана схема управления 1600 для определения допускаемого колебания жидкости, применения указанного допускаемого колебания жидкости к необработанному уровню охлаждающей жидкости в трубке для определения скорректированного уровня охлаждающей жидкости в трубке, и обновления суммарного уровня охлаждающей жидкости на основании указанного скорректированного уровня охлаждающей жидкости в трубке. Данные от датчиков движения, таких как датчик 1602 ускорения, датчик 1604 высоты, датчик 1606 скорости автомобиля, датчик 1608 частоты вращения колес, могут использоваться в шаге 1610 для определения продольного ускорения, поперечного ускорения, положения в продольной плоскости и положения в поперечной плоскости. В некоторых примерах и продольное, и поперечное ускорение может определяться на основании данных от одного ускорения. В еще одних примерах продольное и поперечное ускорение может определяться с помощью отдельных датчиков ускорения. Аналогичным образом, положения в продольной и поперечной плоскости могут определяться с помощью одного или нескольких датчиков положения. В шаге 1612 переменные 1610 используются как входные сигналы для функции определения прогнозируемого колебания 1614 жидкости. В одном примере функция 1612 может быть выражена уравнением, описанным со ссылкой на ФИГ. 14. Прогнозируемое колебание 1614 жидкости может затем быть скорректировано в шаге 1620, и, в качестве дополнения, интегральное значение 1644 прогнозируемого колебания жидкости может быть инкрементировано на основании прогнозируемого колебания 1614 жидкости. Интегральное значение 1644 прогнозируемого колебания жидкости описывается более подробно далее в настоящем документе. Коррекция 1620 может опираться на физический диапазон трубки 1618, как описано выше со ссылками на ФИГ. 14, причем указанный диапазон может быть сохранен в памяти контроллера 1616, где к нему может осуществляться доступ. Коррекция прогнозируемого колебания 1614 жидкости в шаге 1620 приводит к получению оптимизированного прогнозируемого колебания 1622 жидкости.

В дополнение к оптимизированному прогнозируемому колебанию 1622 жидкости может быть определено фактическое колебание 1628 жидкости на основании разницы 1626 между необработанным уровнем 1624 охлаждающей жидкости в трубке и суммарным уровнем 1625 охлаждающей жидкости. К уровням 1624 и 1625 охлаждающей жидкости можно осуществлять доступ через контроллер 1616. Интегральное значение 1646 фактического колебания жидкости может быть инкрементировано на основании фактического колебания 1628 жидкости. Интегральное фактическое колебание жидкости описывается более подробно далее в настоящем документе. Оптимизированное прогнозируемое колебание 1622 жидкости и фактическое колебание 1628 жидкости могут использоваться как входные сигналы для компенсатора 1630. Компенсатор 1630 может определять предполагаемое колебание 1632 жидкости на основании входных сигналов 1622 и 1628.

В одном примере компенсатор 1630 может сравнивать колебания 1622 и 1628 жидкости, применяя оптимизированное прогнозируемое колебание 1622 жидкости в качестве предполагаемого колебания 1632 жидкости при первом наборе условий, и применяя фактическое колебание 1628 жидкости в качестве предполагаемого колебания 1632 жидкости при втором наборе условий. Например, первый набор условий может содержать колебания 1622 и 1628 жидкости, имеющие одинаковый знак (то есть обе оценки показывает положительное значение или обе оценки показывает отрицательное значение колебания жидкости), причем оба колебания жидкости находится в рамках физического диапазона трубки 1618, но оптимизированное прогнозируемое колебание 1622 жидкости имеет меньшую величину, чем фактическое колебание 1628 жидкости. Второй набор условий может содержать колебания 1622 и 1628 жидкости, имеющие одинаковый знак, причем оба колебания жидкости находится в рамках физического диапазона трубки 1618, но фактическое колебание 1628 жидкости меньше по величине оптимизированного прогнозируемого колебания 1622 жидкости.

В еще одном примере компенсатор 1630 может регулировать оптимизированное прогнозируемое колебание 1622 жидкости на основании фактического колебания 1628 жидкости, и применять скорректированное значение колебания жидкости в качестве предполагаемого колебания 1632 жидкости. Регулирование оптимизированного прогнозируемого колебания 1622 жидкости на основании фактического колебания 1628 жидкости может предполагать, если прогнозируемое колебание 1622 жидкости больше фактического колебания 1628 жидкости, применение только части оптимизированного прогнозируемого колебания 1622 жидкости в качестве предполагаемого колебания 1632 жидкости. Фактическое колебание 1628 жидкости может быть меньше оптимизированного прогнозируемого колебания 1622 жидкости, если имеются физические помехи обмену жидкостью между расширительным бачком и трубкой. Путем применения части оптимизированного прогнозируемого колебания жидкости в качестве предполагаемого колебания жидкости, когда оптимизированное прогнозируемое колебание жидкости больше фактического колебания жидкости, может быть улучшена точность оценки суммарного уровня охлаждающей жидкости. Если прогнозируемое колебание 1622 жидкости меньше фактического колебания 1628 жидкости, регулировка оптимизированного прогнозируемого колебания 1622 жидкости на основании фактического колебания 1628 жидкости может предполагать компенсацию только на прогнозируемую величину, причем указанная прогнозируемая величина представляет собой значение, выбранное на основании заранее определенной схемы склонности автомобиля к колебанию жидкости.

Предполагаемое колебание 1632 жидкости может применяться к необработанному уровню 1634 охлаждающей жидкости для определения скорректированного уровня 1638 охлаждающей жидкости. В одном примере применение предполагаемого колебания 1632 жидкости к необработанному уровню 1634 охлаждающей жидкости в трубке может с добавление предполагаемого колебания 1632 жидкости к необработанному уровню 1638 охлаждающей жидкости в трубке. Фильтр 1640 может обновлять суммарный уровень 1639 охлаждающей жидкости (доступный через контроллер 1616) на основании скорректированного уровня 1638 охлаждающей жидкости в трубке, тем самым определяя обновленную оценку 1642 суммарного уровня охлаждающей жидкости. Фильтрация суммарного уровня 1639 охлаждающей жидкости на основании скорректированного уровня 1638 охлаждающей жидкости в трубке может содержать определение постоянной времени на основании суммарного значения компенсации колебания жидкости, применяемого к мгновенному значению уровня (например, больше фильтрации, если применяется больше компенсации), и также на основании величины с учетом знака скорректированного уровня 1638 охлаждающей жидкости в трубке и суммарного уровня 1639 охлаждающей жидкости. Состояние 1660 охлаждающей жидкости может быть затем обновлено на основании оценки 1642 обновленного суммарного уровня охлаждающей жидкости, как описано подробнее далее в документе со ссылками на ФИГ. 18.

Возвращаясь к интегральному значению 1644 прогнозируемого колебания жидкости. Указанное интегральное значение может быть инкрементировано на основании величины прогнозируемого колебания 1614 жидкости. Например, интегральное значение 1644 прогнозируемого колебания жидкости может быть инкрементировано на значение, которое прямо пропорционально прогнозируемому колебанию 1614 жидкости. Аналогичным образом интегральное значение 1646 фактического колебания жидкости может быть инкрементировано на основании величины фактического колебания 1628 жидкости. Интегральное значение 1644 прогнозируемого колебания жидкости и интегральное значение 1646 фактического колебания жидкости могут декрементированы в шагах 1645 и 1647, соответственно. В одном примере каждое интегральное значение может быть декрементировано на одинаковое фиксированное значение в каждом периоде измерений, причем указанное фиксированное значение определено на основании методов компенсации, описанных в шаге 1506 по ФИГ. 15. После того как интегральные значения 1644 и 1646 были декрементированы в шагах 1645 и 1647, состояние 1650 датчика может быть определено по меньшей мере частично на основании указанных интегральных значений. В одном примере соотношение интегрального значения 1646 фактического колебания жидкости и величины интегрального значения фактического колебание жидкости может быть разделено на величину интегрального значения прогнозируемого колебания жидкости, а определение состояния датчика может быть основано на сравнении данного соотношения с верхним пороговым значением и нижним пороговым значением.

На ФИГ. 17 показаны иллюстрации различных условий колебаний жидкости, которые может учитывать компенсатор 1630 по ФИГ. 16. Графики 1710, 1720, 1730, 1740 показывают уровни жидкости на основании оценочного колебания жидкости (пунктирные линии) и фактического колебания жидкости (сплошные линии). В шаге 1710 прогнозируемое колебание 1712 жидкости является положительным и больше максимального физического уровня трубки, тогда как фактическое колебание 1714 жидкости является положительным и находится на максимальном физическом уровне трубки. Во время такого условия фактическое колебание 1714 жидкости может быть применено к предполагаемому колебанию жидкости в течение периода измерений, так как возможна ситуация, когда временное препятствие в шланге (например, сепаратор жидкости) или фактический конец вертикальной трубки (например, из-за наложения) физически ограничивает колебание жидкости.

В шаге 1720 и прогнозируемое колебание 1722 жидкости и фактическое колебание 1724 жидкости имеют положительное значение и находятся в пределах физического диапазона трубки, а величина прогнозируемого колебания 1722 жидкости больше величины фактического колебания 1724 жидкости. В таком состоянии только часть прогнозируемого колебания жидкости может быть применена в качестве предполагаемого колебания жидкости в течение периода измерений.

В шаге 1730 и прогнозируемое колебание 1732 жидкости и фактическое колебание 1734 жидкости имеют положительно значение, а величина прогнозируемого колебания 1732 жидкости меньше, чем величина фактического колебания 1734 жидкости. В таком состоянии прогнозируемое колебание 1732 жидкости может быть применено в качестве предполагаемого колебания жидкости в течение периода измерений.

В шаге 1740 и прогнозируемое колебание 1742 жидкости и фактическое колебание 1744 жидкости имеют отрицательное значение и находятся в пределах физического диапазона трубки. В таком состоянии фактическое колебание 1744 жидкости может быть применено в качестве предполагаемого колебание жидкости в течение периода измерений, так как может присутствовать временная закупорка шланга (например, сепаратор жидкости). Путем выбора колебания жидкости с меньшей величиной может быть достигнуто предотвращение чрезмерной компенсации для модели прогнозируемого колебания жидкости из-за неточных оценок усиления ускорения или положения для колебания жидкости, или для временной закупорки шланга.

На ФИГ. 18 показан алгоритм 1800 для обновления состояния охлаждающей жидкости на основании оценки суммарного уровня охлаждающей жидкости и текущего состояния охлаждающей жидкости. Обновленная оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости может соответствовать одному или более состояний охлаждающей жидкости. Например, оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости может иметь значения ИСПРАВНЫЙ, НИЗКИЙ, ПУСТОЙ, НЕИЗВЕСТНЫЙ / УХУДШЕННЫЙ и НЕИСПРАВНЫЙ. В этом примере оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости может иметь значение ИСПРАВНЫЙ, если он выше верхнего порогового уровня, и может иметь значение НИЗКИЙ, если он ниже верхнего порогового значения, но выше нижнего порогового значения. В качестве дополнения оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости может иметь значение ПУСТОЙ, если он ниже нижнего порогового значения. Более того, может быть определено среднее пороговое значение, как описано ниже со ссылками на шаги 1822 и 1826. В некоторых примерах алгоритм 1800 может обновлять состояние охлаждающей жидкости только в том случае, если оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости, соответствующая другому состоянию охлаждающей жидкости, присутствовала дольше, чем пороговый интервала. Алгоритм 1800 может выполняться в системе охлаждения жидкости, такой, как описанная на ФИГ. 2-9, и может выполняться во время каждого периода измерений, в котором определена действительная оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости, после обновления оценки суммарного уровня охлаждающей жидкости (например, через алгоритм 1400 или схему управления 1600).

Алгоритм 1800 начинает в шаге 1802, в котором осуществляется получение от контроллера двигателя оценки 1804 суммарного уровня охлаждающей жидкости, текущего состояния 1806 охлаждающей жидкости и данных 1808 температуры. В шаге 1810 контроллер может определить, имеется неисправность системы охлаждения. Состояниями, которые указывают на неисправности системы охлаждения, могут быть потеря связи с сетью контроллеров, получение эхо-сигнала во время периода измерений или превышение температурой двигателя верхнего порогового значения. Если в шаге 1810 определено, что система охлаждения неисправна, алгоритм 1800 переходит к шагу 1812, в котором контроллер может установить, что уровень охлаждающей жидкости имеет значение НЕИСПРАВНЫЙ. Алгоритм 1800 может затем обновить состояние охлаждающей жидкости в шаге 1832 на основании текущего уровня охлаждающей жидкости и текущего состояния охлаждающей жидкости. Если в шаге 1810 определено, что в системе охлаждения отсутствуют неисправности, алгоритм 1800 переходит к шагу 1814.

В шаге 1814 контроллер может определить, имеет ли место ухудшение состояния ультразвукового датчика уровня или является уровень охлаждающей жидкости неизвестным для текущего периода измерений. Любое из двух состояний может соответствовать состоянию охлаждающей жидкости НЕИЗВЕСТНЫЙ/ УХУДШЕННЫЙ Может быть определено, что имеет место ухудшение состояния ультразвукового датчика уровня, если, например контроллер двигателя ранее регистрировал шум датчика или заедание датчика в шаге 1512 или 1516 алгоритма 1500. В качестве альтернативы ухудшение датчика может быть определено, если прогнозируемое значение колебания жидкости предполагает, что регистрируемый мгновенный уровень ускорение автомобиля / положения слишком высокий, чтобы компенсировать (то есть, если прогнозируемое колебание жидкости указывает на переходное значение вне диапазона). Может быть определено, что уровень охлаждающей жидкости является НЕИЗВЕСТНЫМ / УХУДШЕННЫМ, если, например, оценка необработанного уровня охлаждающей жидкости в трубке выходит за пределы физического диапазона трубки более чем на пороговое значение, как описано со ссылками на шаг 1126 по ФИГ. 11, или, в качестве альтернативы, если прогнозируемое колебание жидкости во время периода измерений больше пороговой величины, причем указанная пороговая величина определена на основании того, что прогнозируемое колебание жидкости превышает определенное количество процентов от суммарной высоты трубки (например, +/- 25 мм для трубки 100 мм). В качестве дополнения уровень охлаждающей жидкости может быть определен как НЕИЗВЕСТНЫЙ, если вернулось недостаточное число действительных эхо-сигналов импульсов, но не в течение достаточного периода измерений, чтобы датчик присвоил уровню охлаждающей жидкости состояние НЕИСПРАВНЫЙ. Если определено ухудшение состояния ультразвукового датчика уровня или если определено, что оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости является неизвестной во время периода измерений, в шаге 1816 контроллер может установить, что уровень охлаждающей жидкости находится в состоянии НЕИЗВЕСТНЫЙ / УХУДШЕННЫЙ. Алгоритм 1800 может затем обновить состояние охлаждающей жидкости в шаге 1832 на основании текущего уровня охлаждающей жидкости и текущего состояния охлаждающей жидкости, как описано подробнее ниже. Возвращаясь к шагу 1814. Если состояния не указывают на ухудшение состояния ультразвукового датчика и если известна оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости, алгоритм 1800 переходит к шагу 1818.

В шаге 1818 оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости сравнивается с верхним пороговым уровнем, чтобы определить, находится ли уровень охлаждающей жидкости в состоянии ИСПРАВНЫЙ. Верхний пороговый уровень может быть определен на основании заранее заданной взаимосвязи измерений датчика, когда в автомобиль, неподвижно стоящий на ровной поверхности, залита охлаждающая жидкость до минимального рекомендованного производителем уровня. Если оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости выше верхнего порогового уровня, текущий уровень охлаждающей жидкости в шаге 1820 может быть расценен как ИСПРАВНЫЙ. В некоторых примерах текущий уровень охлаждающей жидкости может быть расценен как ИСПРАВНЫЙ только тогда, когда оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости выше верхнего порогового уровня более чем на определенное заранее заданное значение. Алгоритм 1800 может затем обновить состояние охлаждающей жидкости в шаге 1832 на основании текущего уровня охлаждающей жидкости и текущего состояния охлаждающей жидкости, как описано подробнее ниже. Возвращаясь к шагу 1818. Если не определено, что оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости выше верхнего порогового уровня, алгоритм 1800 переходит к шагу 1822.

В шаге 1822 оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости сравнивается с средним пороговым уровне для определения того, является ли уровень охлаждающей жидкости НИЗКИМ. Следует отметить, что в шаге уже было определено, что оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости ниже верхнего порогового уровня. Средний пороговый уровень может также обозначаться в настоящей заявке как НИЗКИЙ пороговый уровень. Если определен, что оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости выше НИЗКОГО порогового значения, уровень охлаждающей жидкости в шаге 1824 может быть расценен как НИЗКИЙ. Алгоритм 1800 может затем обновить состояние охлаждающей жидкости в шаге 1832 на основании текущего уровня охлаждающей жидкости и текущего состояния охлаждающей жидкости, как описано подробнее ниже. Возвращаясь к шагу 1822. Если не определено, что оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости выше верхнего порогового уровня, алгоритм 1800 переходит к шагу 1826.

В шаге 1826 оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости сравнивается с нижним пороговым уровнем для определения того, находится ли уровень охлаждающей жидкости в состоянии НИЗКИЙ или ПУСТОЙ. Нижний пороговый уровень может также обозначаться в данном документе как ПУСТОЙ пороговый уровень. Следует отметить, что в шаге 1826 уже было определено, что оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости ниже НИЗКОГО порогового уровня. Таким образом в шаге 1826 определяется, что оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости находится между НИЗКИМ и ПУСТЫМ пороговыми уровнями или находится ниже ПУСТОГО порогового уровня. Если оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости ниже ПУСТОГО порогового уровня, уровень охлаждающей жидкости в шаге 1830 обозначается как ПУСТОЙ. Алгоритм 1800 может затем обновить состояние охлаждающей жидкости в шаге 1832 на основании текущего уровня охлаждающей жидкости и текущего состояния охлаждающей жидкости, как описано подробнее ниже. Возвращаясь в шагу 1826. Если определено, что оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости выше нижнего порогового уровня, алгоритм 1800 переходит к шагу 1828, в котором уровень охлаждающей жидкости определяется на основании состояния охлаждающей жидкости.

В частности, в шаге 1828, если оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости выше ПУСТОГО порогового уровня, но ниже порогового уровня ИСПРАВНЫЙ, а состояние охлаждающей жидкости равно ПУСТОЙ, контроллер может установить, что уровень охлаждающей жидкости имеет состояние ПУСТОЙ. Если оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости выше ПУСТОГО порогового уровня, а состояние охлаждающей жидкости имеет значение ИСПРАВНЫЙ, контроллер установить, что уровень охлаждающей жидкости имеет состояние ИСПРАВНЫЙ. Таким образом, состояние охлаждающей жидкости может не изменяться с ПУСТОЙ на НИЗКИЙ до тех пор, пока оценка суммарного уровня охлаждающей жидкости выше порога ИСПРАВНЫЙ.

В шаге 1832 состояние охлаждающей жидкости может быть обновлено на основании уровня охлаждающей жидкости. В некоторых случаях корректировка состояния хладагента может иметь место только если уровень хладагента, указывающий на новое состояние хладагента, сохранялся в течение порогового интервала. Таким образом путем отказа от изменения состояния охлаждающей жидкости на основании краткосрочных отклонений в уровне охлаждающей жидкости выше порогового значения может быть повышена стабильность состояний охлаждающей жидкости. Поскольку изменения состояния охлаждающей жидкости может означать регулировку рабочих параметров двигателя, стабильное состояния охлаждающей жидкости может улучшить условий работы двигателя. В одном примере пороговый интервал может быть основан на пороговом числе периодов измерений. Данный пороговый интервал может отличаться для каждого состояния охлаждающей жидкости, или, в качестве альтернативы, для каждого набора состояний охлаждающей жидкости. В качестве неограничивающего примера регулировка состояния охлаждающей жидкости из ИСПРАВНЫЙ в НИЗКИЙ может требовать установления НИЗКОГО суммарного уровня охлаждающей жидкости для другого порогового числа периодов измерений, чем для регулировки состояния охлаждающей жидкости из НИЗКИЙ в ПУСТОЙ, что чего требуется установление суммарного уровня охлаждающей жидкости в состояние ПУСТОЙ.

В некоторых примерах на изменение состояния охлаждающей жидкости могут быть наложены ограничения. Например, состояние охлаждающей жидкости может изменяться только на ПУСТОЙ, если уровень охлаждающей жидкости был установлен ПУСТОЙ для первого порогового числа периодов измерений, и при это не установлен как один из НИЗКИЙ или ИСПРАВНЫЙ для второго порогового периода измерений, причем указанное второе пороговое число большое указанного первого порогового числа. Таким образом, переходные смещения в диапазон ПУСТОЙ могут быть отклонены и не приведут в ложному определению состояния ПУСТОЙ. В качестве дополнения состояние охлаждающей жидкости может изменяться только в состояние ПУСТОЙ после обнаружения движения автомобиля и обнаружения того, что автомобиль движется на передаче во время текущего ездового цикла. Таким образом, водитель автомобиля может заполнить систему охлаждающей жидкостью и позволить ей перейти в обнаруженное полностью ИСПРАВНОЕ состояние без необходимости постоянно сбрасывать блок управления, чтобы выйти из состояния ПУСТОЙ, если имеется такое требование.

В шаге 1834 выполняется регулировка рабочих параметров двигателя на основании обновленного состояния охлаждающей жидкости. В некоторых примерах состояние охлаждающей жидкости может не быть обновлено для указанного периода измерений, и параметры двигателя могут поддерживаться из предыдущего периода измерений. Однако если состояние охлаждающей жидкости было обновлено, могут быть введены или сняты ограничения с рабочих параметров двигателя. Например, если состояние охлаждающей жидкости было обновлено с ИСПРАВНЫЙ на ПУСТОЙ, команды для нагрузок двигателя выше пороговой нагрузки могут быть запрещены, тогда как состояние охлаждающей жидкости остается ПУСТЫМ для предотвращения перегрева компонентов двигателя. Регулировка рабочих параметров двигателя, опирающаяся на состояние охлаждающей жидкости, описана подробнее ниже со ссылками на ФИГ. 19. На этом алгоритм 1800 завершается.

На ФИГ. 19 показан алгоритм 1900 для ограничения рабочих параметров двигателя на основании состояния охлаждающей жидкости, определенного алгоритмом 1800. Алгоритм 1900 может быть выполнен для каждого периода измерений, например в шаге 1834 алгоритма 1800. Контроллер двигателя может содержать набор режимов ограничений и может выбирать режим из набора режимов на основании состояния охлаждающей жидкости и интервала времени, в котором система охлаждения была в указанном состоянии охлаждающей жидкости. Выбор режима ограничения может предполагать одно или более из ограничения нагрузки двигателя, которые ниже верхнего порогового значения, уменьшения ширины импульса впрыска для одной или более топливных форсунок на пороговое значение, полного выключения впрыска топлива для одной или более форсунок, принудительной работы двигателя на холостом ходу и отображения сообщений водителю автомобиля, содержащих информацию о суммарном уровне охлаждающей жидкости и о выбранном режиме ограничения. Отображение сообщений водителю автомобиля может означать указание любых ограничений, действующих в отношении двигателя/трансмиссии (например, ограничения на мощность, крутящий момент, частоту вращения двигателя, доступные передачи и т.п.), а также указание того, что необходимо добавление охлаждающей жидкости в случае НИЗКОГО состояния уровня, или указание того, что требуется немедленно остановить двигатель и добавить охлаждающую жидкость, если имеется состояние уровня ПУСТОЙ. Выбор режима ограничения может также означать отслеживание интервала, в течение которого двигатель работал в текущем режиме ограничения.

Алгоритм 1900 начинается в шаге 1902, в котором состояние охлаждающей жидкости извлекается из контроллера двигателя. Извлечение состояния охлаждающей жидкости может означать извлечение интервала, в течение которого был активен текущий режим охлаждающей жидкости. В шаге 1904 определяется, было ли изменено состояние охлаждающей жидкости во время текущего периода измерений. Если состояние охлаждающей жидкости было изменено, алгоритм 1900 переходит к шагу 1908, в котором может быть выбран режим ограничения на основании состояния охлаждающей жидкости и длительности указанного состояния охлаждающей жидкости. Выбор режима ограничения описан подробнее ниже в настоящем документе. Если состояние охлаждающей жидкости не изменялось в текущем периоде измерений, алгоритм 1900 переходит к шагу 1906.

В шаге 1906 интервал, в течение которого было активно текущее состояние охлаждающей жидкости, сравнивается с одним или более пороговым значение интервала. В качестве дополнения интервал, в течение которого был активен текущий режим ограничения, может сравниваться с одним или более пороговым значение интервала. Если пороговый интервал не был достигнут, алгоритм 1900 переходит к шагу 1910, в котором может поддерживаться работа в текущем режиме ограничений. После этого алгоритм 1900 может быть завершен.

Возвращаясь в шагу 1906. Если пороговый интервал был достигнут, алгоритм 1900 переходит к шагу 1906, в котором может быть выбран режим ограничения на основании состояния охлаждающей жидкости и длительности указанного состояния охлаждающей жидкости. Следует отметить, что шаг 1908 также может быть достигнут, если было изменено состояние охлаждающей жидкости во время текущего периода измерений. В одном примере набор режимов ограничения, из которых может осуществлять выбор контроллер двигателя, может означать по меньшей мере первый, второй и третий режим. В первом режиме ограничения контроллер двигателя может только указать водителю автомобиля, что суммарный уровень охлаждающей жидкости низкий и что автомобиль необходимо доставить в дилерский центр, но при этом не будут наложены ограничения на рабочие параметры двигателя, такие как нагрузка двигателя и впрыск топлива. Выбор второго режима ограничения может означать установление верхнего порогового значения по нагрузка двигателя и прерывание впрыска топлива в один или более цилиндров путем обнуления ширины импульса впрыска для указанных цилиндров. Третий режим ограничения может содержать ограничения по второму режиму, а может дополнительно ограничивать работу двигателя только холостым ходом.

В некоторых примерах выйти из конкретного режима ограничения невозможно, пока не выполнены определенные условия. В одном примере выйти из второго режима ограничения можно только после выключения и включения двигателя. Такой пример может также сдержать выход из третьего режима ограничения только после посещения дилерского центра. В таких примерах выбор режима ограничения в шаге 1908 может также опираться на текущий режим ограничения. Например, двигатель может работать во втором режиме ограничения и текущее состояние охлаждающей жидкости может указывать на работу первом режиме ограничения. Однако контроллер двигателя может не выбирать работу в первом режиме на основании работы в данный момент во втором режиме ограничения.

Выбор режима ограничения в шаге 1908 может предполагать, если состояние охлаждающей жидкости равно НИЗКИЙ или ПУСТОЙ, выбор первого режима ограничения, упомянутого выше. Выбор первого режима ограничения может означать работу в указанном первом режиме ограничения в течение порогового значения длительности и выбор одного из второго или третьего режима ограничения на основании состояний двигателя после порогового значения длительности.

Выбор режима ограничения в шаге 1908 может в качестве альтернативы начать работу во втором режиме ограничения, если состояние охлаждающей жидкости было ПУСТОЙ более порогового значения длительности, действующего во втором режиме. Выбор второго режима ограничения может начать работу в указанном втором режиме ограничения в течение порогового значения длительности и выбор третьего режима ограничения после порогового значения длительности. Контроллер двигателя может также выбирать работу по втором режиме ограничения, если последнее известное состояние системы было ПУСТАЯ, а текущее состояние было НЕИЗВЕСТНЫЙ/ УХУДШЕННЫЙ в течение порогового интервала, так как данное состояние может функционально быть аналогично ПУСТОЙ.

Выбор режима ограничения в шаге 1908 может в качестве альтернативы начать работу во втором режиме ограничения, если состояние охлаждающей жидкости было ПУСТОЙ более порогового значения длительности, действующего во втором режиме. Выбор третьего режима ограничения может начать работу в третьем режиме ограничения до тех пор, пока автомобиль не будет передан дилеру. Контроллер двигателя может только выбирать работу в третьем режиме ограничения, когда состояние охлаждающей жидкости подтверждено как равное ПУСТОЙ. Таким образом, могут быть ограничены рабочие параметры двигателя, чтобы избежать перегрева.

Технический эффект от использования системы, выполненной с возможностью установки расширительного бачка, имеющей внутренний отсек для удержания жидкости, и вертикальную полую трубку, расположенную снаружи бачка, и имеющую внутренний отсек для удержания жидкости, в которой самый нижний уровень отсека расположен вертикально, ниже самого низкого уровня внутреннего отсека бачка, и имеющую датчик, соединенный с самым нижним уровнем внутреннего отсека трубки, заключается в том, что уровень охлаждающей жидкости в бачке может измеряться более точно. Путем соединения с возможностью гидравлического сообщения трубки с расширительным бачком уровни жидкости могут выравниваться в двух емкостях, что позволяет высоте жидкости в бачке отражаться в высоте жидкости на вертикальной трубке. Путем оценки высоты жидкости в вертикальной трубке с помощью передачи ультразвуковых сигналов и обнаружения их эхо-сигналов на выходной сигнал датчика не влияют искажения, которые могут повлиять на общие резервуары жидкости, такие как температуре и варианты движения. В дополнение, технический эффект от регулировки оценки уровня жидкости в вертикальной полой трубке на основании параметров движения автомобиля заключается в том, что уровень жидкости может быть лучше компенсирован относительно изменений в результате колебания жидкости, а привод автомобиля может быть в ответ отрегулирован для более точной оценки уровня жидкости. Это также уменьшает изменчивость в оценках уровня жидкости, вызываемую колебанием жидкости. Путем ограничения мощности двигателя на основании оценки уровня жидкости в определенный интервал может быть уменьшен перегрев двигателя, вызванный уровнями охлаждающей жидкости в бачке. В дополнение, также может предотвращаться нежелательное срабатывание режимов неисправности, вызванное ложными низкими показаниями. Путем предоставления процессору возможности оценивать уровень жидкости в трубке на основании необработанных данных и/или обработанных данных, сгенерированных ультразвуковым датчиком, улучшается точность и надежность оценки. В частности, технический эффект от получения каждого из необработанных значений времени эхо-сигнала и обработанных данных об уровне жидкости от датчика, установленного в вертикальной трубке, и генерирования оценки уровня жидкости на основании необработанных значений времени эхо-сигналов и данных датчика автомобиля во время некоторых условий, тогда как генерирование оценки уровня жидкости на основании обработанных данных во время других необработанных данных, которые являются ненадежными, может быть отклонено и может не использоваться для оценки уровня жидкости. Это увеличивает долю надежных данных в первой оценке. В дополнение, мощность выходного сигнала датчика может быть оптимизирована на основании необработанных данных, собранных на датчике. В частности, технический эффект от периодической передачи сигнала датчика от нижней части к верхней части вертикальной трубки, получения эхо-сигнала от переданного сигнала на датчике, регулировка мощности периодически передаваемых сигналов на основании средней длины интервала, прошедшего между передачей и приемом, заключается в том, что мощность датчика может быть отрегулирована для повышения количества и качества генерируемых эхо-сигналов первого порядка, при этом уменьшая число генерируемых эхо-сигналов второго порядка. Это повышает точность и надежность оценки уровня жидкости, а также позволят уменьшить расход энергии. В целом уровни охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя могут лучше отслеживаться, что повышает характеристики двигателя.

Следует отметить, что примеры алгоритмов управления и оценки, представленные в настоящей заявке, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и выполняться посредством системы управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, приводами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, где раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.

Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые здесь, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения содержит все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут содержать один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть помещены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются помещенными в предмет настоящего изобретения.

Изобретение относится к системе охлаждения двигателя. Предложены способы и системы для улучшения оценки уровня охлаждающей жидкости двигателя с целью снижения перегрева двигателя. Уровень жидкости в расширительном бачке может быть оценен на основании уровня жидкости в полой вертикальной трубке, соединенной с возможностью гидравлического сообщения с бачком в верхней и нижней частях, причем уровень жидкости в трубке может быть оценен на основании выходного ультразвукового сигнала, испускаемого датчиком, расположенным в отсеке в нижней части вертикальной трубки. Использование мощности датчика оптимизировано на основании соотношения значения времени эхо-сигнала первого порядка и времени эхо-сигнала более высокого порядка в наборе необработанных данных, генерируемом датчиком. Изобретение обеспечивает повышение точности и надежности определения уровня хладагента в расширительном бачке хладагента. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Способ управления системой охлаждения двигателя, содержащий шаги:

периодически передают сигнал датчика из нижней части в верхнюю часть вертикальной полой трубки, соединенной гидравлически с бачком в верхней и нижней частях;

получают эхо-сигнал переданного сигнала; и

регулируют мощность периодически передаваемых сигналов на основании средней энергии получаемых эхо-сигналов.

2. Способ по п. 1, в котором бачок представляет собой резервуар под давлением в системе охлаждения двигателя, в котором регулировка предполагает увеличение мощности периодически передаваемого сигнала в ответ на то, что средняя энергия ниже порогового значения.

3. Способ по п. 1, в котором указанная регулировка содержит повышение мощности периодически передаваемого сигнала в ответ на то, что обработка первого порядка средней энергии ниже первого порогового значения и обработка второго порядка средней энергии ниже второго порогового значения.

4. Способ по п. 3, в котором указанные первое и второе пороговые значения основаны на первом и втором фиксированных минимальных значениях.

5. Способ по п. 1, дополнительно содержащий оценку состояния уровня жидкости в бачке охлаждающей жидкости на основании среднего времени между передачей и приемом сигнала датчика.

6. Способ по п. 5, дополнительно содержащий ограничение мощности двигателя на основании указанного оценочного состояния.

7. Способ по п. 5, дополнительно содержащий указание на ухудшение состояния датчика на основании указанного среднего времени.

8. Способ по п. 7, дополнительно содержащий в ответ на указание ухудшения состояния датчика регулировку оценочного состояния уровня жидкости в бачке охлаждающей жидкости.

9. Способ по п. 5, в котором оценочное состояние уровня жидкости в бачке охлаждающей жидкости дополнительно регулируют с помощью поправки на колебание жидкости, причем указанную поправку на колебание жидкости рассчитывают на основании поперечного и продольного ускорений автомобиля.

10. Способ управления системой охлаждения двигателя, содержащий шаги:

регулируют мощность датчика в ответ на обнаружение времени гармоник эхо-сигналов второго порядка, причем датчик установлен в вертикальной трубке, параллельной бачку охлаждающей жидкости, трубка гидравлически соединена с бачком в верхней и нижней точках.

11. Способ по п. 10, в котором указанная регулировка содержит уменьшение мощности датчика в ответ на обнаружение времени гармоник второго порядка, которые больше порогового значения.

12. Способ по п. 11, дополнительно содержащий дальнейшую регулировку мощности датчика в ответ на обнаружение эхо-времени гармоник первого порядка, причем мощность датчика увеличивают в ответ на обнаружение значений времени гармоник первого порядка, которые меньше порогового значения.

13. Способ по п. 12, в котором жидкость в вертикальной трубке находится под давлением.

14. Способ по п. 13, дополнительно содержащий шаги:

оценивают уровень жидкости в вертикальной трубке на основании каждого значения времени эхо-сигнала первого порядка и второго порядка; и

определяют уровень жидкости в бачке на основании оценочного уровня жидкости в вертикальной трубке.

15. Способ по п. 14, в котором трубка соединена гидравлически с бачком как в верхнем, так и в нижнем положении через первый и второй шланги, причем жидкость движется между вертикальной трубкой и бачком охлаждающей жидкости через указанные первый и второй шланги, причем вертикальная трубка содержит в себе свободное пространство между верхней точкой и уровнем жидкости в вертикальной трубке.

16. Способ по п. 15, дополнительно содержащий шаги:

оценивают изменение уровня жидкости в вертикальной трубке на основании движения жидкости между вертикальной трубкой и бачком охладителя в результате наведенного движением автомобиля колебания жидкости, причем оценка такого наведенного движением автомобиля колебания основана на времени гармоник второго порядка.

17. Система охлаждения, установленная в автомобиле, содержащая:

расширительный бачок;

вертикальную полую трубку, установленную рядом с расширительным бачком;

первый шланг, гидравлически соединяющий верхнюю часть бачка с верхней частью вертикальной трубы; и

второй шланг, гидравлически соединяющий нижнюю часть бачка с нижней частью вертикальной трубы, причем уровень жидкости в указанном бачке равен уровню жидкости в трубке;

пьезоэлектрический элемент, подключенный к нижней части трубки;

процессор, соединенный с возможностью обмена данными с датчиком, причем процессор сконфигурирован с помощью машиночитаемых инструкция для

периодической передачи сигнала от пьезоэлектрического элемента к верхней части трубки;

оценки значения времени эхо-сигнала гармоники первого порядка, прошедшего между отправкой сигнала датчиком и получением возвратного эхо-сигнала датчиком;

обработки времени гармоники второго порядка на основании времени эхо-сигнала гармоник первого порядка; и

регулировки мощности выходного сигнала элемента на основании каждого из времени гармоник первого порядка и времени гармоник второго порядка.

18. Система по п. 17, в которой процессор содержит дополнительные инструкции для следующего: оценки изменения уровня жидкости в вертикальной трубке в результате перехода жидкости между вертикальной трубкой и бачком через первый или второй шланг, перехода жидкости в результате поперечного и/или продольного ускорения автомобиля, изменения оценочного значения на основании как гармонического времени первого порядка, так и гармонического времени второго порядка.

19. Система по п. 18, в которой процессор дополнительно содержит инструкции для указания на ухудшение состояния датчика на основании как гармонического времени первого порядка, так и гармонического времени второго порядка.

20. Система по п. 19, в которой процессор дополнительно содержит инструкции для ограничения мощности двигателя в ответ на ухудшение состояния датчика.