協(xié)調(diào)格柵百葉窗調(diào)整與環(huán)境狀況的發(fā)動機控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及協(xié)調(diào)格柵百葉窗調(diào)整與環(huán)境狀況的發(fā)動機控制。提供了用于減少增壓空氣冷卻器的腐蝕以及防止由于冷凝形成而導致的發(fā)動機熄火的方法和系統(tǒng)。響應于增壓空氣冷卻器中的冷凝形成的區(qū)域，調(diào)整格柵百葉窗系統(tǒng)，從而將冷凝區(qū)域移動至增壓空氣冷卻器中的不同位置。還可以響應于車輛工況和和冷凝形成的天氣狀況而控制格柵百葉窗取向。
【專利說明】協(xié)調(diào)格柵百葉窗調(diào)整與環(huán)境狀況的發(fā)動機控制
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及協(xié)調(diào)格柵百葉窗調(diào)整與環(huán)境狀況的發(fā)動機控制。
【背景技術(shù)】
[0002]在空氣進入發(fā)動機之前，渦輪增壓的發(fā)動機利用增壓空氣冷卻器(CAC)來冷卻來自渦輪增壓器的壓縮空氣。來自車輛外部的環(huán)境空氣行進穿過CAC，從而冷卻經(jīng)過CAC內(nèi)部的進氣。當環(huán)境空氣溫度降低時，或在潮濕或多雨天氣情況期間，其中進氣被冷卻至水的露點之下，冷凝可以在CAC中形成。當進氣包括再循環(huán)的排氣時，冷凝物能夠變?yōu)樗嵝缘牟⒏gCAC殼體。該腐蝕能夠?qū)е驴諝獬錃?、大氣以及水到空氣的冷卻器的情況下可能的冷卻液之間的泄漏。另外，冷凝物可以在CAC的底部收集，然后在加速期間被立即吸入發(fā)動機中，增加了發(fā)動機熄火的機會。
[0003]解決冷凝形成的其他嘗試包括限制進氣行進通過CAC或限制到CAC的環(huán)境氣流。Craig等人在U.S.6408831中示出了一個示例方法。在其中，通過環(huán)境氣流限制系統(tǒng)和進氣流量限制系統(tǒng)控制進氣溫度?？刂破飨薅ㄟ@些限制裝置的位置，并且被連接至測量不同變量(諸如環(huán)境空氣和進氣溫度)的多個傳感器。
[0004]然而，本發(fā)明人在此已經(jīng)認識到此類系統(tǒng)的潛在問題。具體地，上述響應于進氣溫度或環(huán)境空氣溫度的限制裝置的控制可以降低冷凝的總體水平，同時可能導致增加的車輛阻力以及發(fā)動機溫度過高的情況。將溫度維持在某一水平使得冷凝形成較少會導致保持限制裝置關(guān)閉或開啟達很長的一段時間。如果限制裝置長時間關(guān)閉，則可以導致發(fā)動機溫度增加至最佳水平之上。相反，如果該裝置長時間開啟，則通過車輛前端接收增加的氣流，從而增加了對車輛的空氣動力學阻力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個示例中，可以通過響應于發(fā)動機冷卻參數(shù)、CAC中的冷凝形成和非驅(qū)動車輛狀況(諸如減速)而控制格柵百葉窗取向的方法解決上述問題。以此方式，可能的是不僅解決了 CAC中的冷凝形成，還允許充分的發(fā)動機冷卻和車輛燃料經(jīng)濟性的優(yōu)化。例如，本發(fā)明人在此已經(jīng)確定一些方法，其不僅能以改善燃料經(jīng)濟性(通過降低阻力)的方式調(diào)整格柵百葉窗，還能維持發(fā)動機冷卻液溫度控制，以避免溫度過高并減少冷凝形成。
[0006]具體地，可行的是在減速期間通過開啟格柵百葉窗而預冷卻發(fā)動機冷卻液，使得隨后的加速運轉(zhuǎn)能夠維持格柵百葉窗關(guān)閉達更長的持續(xù)時間，而不會導致冷卻液的溫度過高的狀況。然而，這種預冷卻運轉(zhuǎn)同樣可能加劇冷凝形成的可能性，因為可能在更大的程度上冷卻增壓空氣冷卻器。因此，在一個示例中，在減速狀況期間可以響應于冷凝形成而調(diào)整格柵百葉窗，以便仍能夠預冷卻發(fā)動機冷卻液(并且因此隨后的燃料經(jīng)濟性在加速期間獲得)，同時減少冷凝形成。在一個示例中，可以基于當前的或預測的天氣狀況調(diào)整格柵百葉窗位置，以便更準確地識別冷凝狀況，并且因此有效地減少冷凝形成。
[0007]在另一示例中，一種用于控制車輛的格柵百葉窗取向的方法包含，即使車輛正在減速或發(fā)動機冷卻液溫度未降至低于其各自的更低閾值，當達到增壓空氣冷卻器腐蝕危險狀況時，以及當達到冷凝形成的天氣狀況時，自開啟位置關(guān)閉格柵百葉窗。
[0008]在另一示例中，冷凝形成的天氣狀況包括在各自閾值之外的降水量、環(huán)境空氣溫度和濕度。
[0009]在另一示例中，一種用于控制車輛的格柵百葉窗取向的方法包含，如果原始的基礎(chǔ)百葉窗位置是關(guān)閉的，或在減速期間，即使發(fā)動機或發(fā)動機冷卻液溫度未超過其各自的上限閾值，當達到腐蝕危險狀況時，也開啟格柵百葉窗。
[0010]在另一示例中，腐蝕危險狀況包括當在CAC中的特定位置處于露點的時間大于定義的時限時。
[0011]在另一示例中，用于控制車輛格柵百葉窗的方法包含，響應于冷凝形成而調(diào)整位于車輛前端的一個或更多個格柵百葉窗的開啟，所述冷凝形成基于接收自車輛外部的環(huán)境狀況數(shù)據(jù)。
[0012]在另一示例中，該方法還包含，響應于車輛加速與減速，并且進一步響應于發(fā)動機溫度，調(diào)整所述開啟。
[0013]在另一示例中，在基于環(huán)境狀況數(shù)據(jù)的第一更低的冷凝形成狀況期間，在減速期間，即使發(fā)動機溫度低于格柵百葉窗關(guān)閉閾值，也開啟格柵百葉窗；而在基于環(huán)境狀況數(shù)據(jù)的第二更高的冷凝形成狀況期間，在減速期間，如果發(fā)動機溫度低于格柵百葉窗關(guān)閉閾值，則關(guān)閉格柵百葉窗。
[0014]在另一示例中，該方法還包含，在進氣進入冷凝形成發(fā)生的增壓空氣冷卻器之前，經(jīng)由渦輪增壓器使進氣升壓。
[0015]在另一示例中，該方法還包含，在進氣進入冷凝形成發(fā)生的增壓空氣冷卻器之前，經(jīng)由渦輪增壓器使進氣升壓。
[0016]在另一示例中，經(jīng)由車輛中的通信與娛樂系統(tǒng)接收外部數(shù)據(jù)。
[0017]應當理解，提供以上
【發(fā)明內(nèi)容】
以便以簡化的形式介紹在【具體實施方式】中進一步描述的一系列概念。這并不意味著確定要求保護的主題的關(guān)鍵或必要特征，要求保護的主題的范圍通過權(quán)利要求唯一地確定。此外，要求保護的主題不限于解決上述或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1示出了車輛中的格柵百葉窗系統(tǒng)、發(fā)動機和相關(guān)聯(lián)的組件的示意圖。
[0019]圖2示出了 CAC、散熱器和發(fā)動機在車輛內(nèi)相對于格柵百葉窗和相關(guān)聯(lián)的環(huán)境氣流的位置的示例。
[0020]圖3示出了 CAC內(nèi)的露點位置以及移動的示意性示例。
[0021]圖4示出了如下方法的高水平流程圖，該方法用于基于非驅(qū)動車輛狀況、CAC中的冷凝形成、外部的天氣狀況和發(fā)動機溫度而調(diào)整格柵百葉窗位置。
[0022]圖5示出了用于基于CAC中的冷凝形成調(diào)整格柵百葉窗位置的方法的流程圖。
[0023]圖6示出了用于基于根據(jù)外部天氣狀況確定的冷凝形成狀況而調(diào)整格柵百葉窗位置的方法的流程圖。
[0024]圖7示出了對由于發(fā)動機冷卻液溫度、車輛速度、冷凝形成和外部天氣狀況而導致的格柵百葉窗操作進行比較的圖形示例。
【具體實施方式】
[0025]以下描述涉及用于響應于發(fā)動機冷卻參數(shù)、CAC中的冷凝形成和非驅(qū)動車輛狀況而調(diào)整車輛格柵百葉窗的系統(tǒng)和方法。用于車輛發(fā)動機系統(tǒng)(諸如圖1中的發(fā)動機系統(tǒng))的格柵百葉窗操作可以增加發(fā)動機冷卻，減少CAC中的冷凝形成，并最優(yōu)化車輛燃料經(jīng)濟性。格柵百葉窗(諸如在圖2中示出的那些)的開啟增加了通過車輛前端的氣流，從而向散熱器和CAC供應冷卻氣流。經(jīng)由格柵百葉窗調(diào)整到CAC的氣流可以通過移動露點位置(諸如在圖3中示出的)來改變CAC的效率，因此減少了腐蝕。發(fā)動機控制器可以被配置為執(zhí)行控制程序(諸如圖4-6的程序)，以便基于非驅(qū)動車輛狀況、CAC中的冷凝形成、外部天氣狀況和發(fā)動機溫度而調(diào)整格柵百葉窗的開啟。以此方式，可以減少冷凝形成、CAC腐蝕和發(fā)動機熄火。參照圖7描述了響應于發(fā)動機冷卻液溫度、車輛速度、冷凝形成和外部天氣狀況的示例性格柵百葉窗調(diào)整。
[0026]圖1示出了在機動車輛102中示意地說明的格柵百葉窗系統(tǒng)110和發(fā)動機系統(tǒng)100的示例實施例。發(fā)動機系統(tǒng)100可以被包括在車輛中，例如道路車輛等其他類型的車輛。盡管將參照車輛描述發(fā)動機系統(tǒng)100的示例性應用，但應當認識到，可以使用各種類型的發(fā)動機和車輛推進系統(tǒng)，包括客車、卡車等。
[0027]在所描述的實施例中，發(fā)動機10是升壓的發(fā)動機，其被連接至渦輪增壓器13，渦輪增壓器13包括由渦輪16驅(qū)動的壓縮機14。具體地，新鮮空氣沿進氣道42經(jīng)由空氣凈化器11被吸入發(fā)動機10，并流至壓縮機14。壓縮機可以是適合的進氣壓縮機，諸如馬達驅(qū)動的或傳動軸驅(qū)動的機械增壓器壓縮機。在發(fā)動機系統(tǒng)100中，壓縮機被顯示為渦輪增壓器壓縮機，其經(jīng)由軸19機械地連接至渦輪16，渦輪16由膨脹的發(fā)動機排氣驅(qū)動。在一個實施例中，壓縮機和渦輪可以被連接在雙渦管渦輪增壓器內(nèi)。在另一實施例中，渦輪增壓器可以是可變幾何形狀的渦輪增壓器(VGT)，其中渦輪的幾何形狀根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和其他工況而自主改變。
[0028]如在圖1中示出的，壓縮機14通過增壓空氣冷卻器(CAC)18連接至節(jié)氣門20。節(jié)氣門20被連接至發(fā)動機進氣歧管22。自壓縮機起，被壓縮的空氣充氣流過增壓空氣冷卻器和節(jié)氣門到達進氣歧管。例如，增壓空氣冷卻器可以是空氣到空氣或空氣到水的熱交換器。在圖1中示出的實施例中，進氣歧管內(nèi)的空氣充氣的壓力由歧管空氣壓力(MAP)傳感器24感測。壓縮機旁通閥(未示出)可以串聯(lián)的形式連接在壓縮機14的進口與出口之間。壓縮機旁通閥可以是常閉閥，其被配置為在所選工況下開啟以釋放過多的升壓壓力。例如，在降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速的狀況下，壓縮機旁通閥可以開啟以避免壓縮機喘振。
[0029]進氣歧管22通過一系列進氣門(未示出)連接至一系列燃燒室31。燃燒室還經(jīng)由一系列排氣門(未示出)連接至排氣歧管36。在所描述的實施例中，示出了單個排氣歧管36。然而，在其他實施例中，排氣歧管可以包括多個排氣歧管區(qū)段。具有多個排氣歧管區(qū)段的構(gòu)造可以使來自不同燃燒室的排出物能夠被引導至發(fā)動機系統(tǒng)中的不同位置。
[0030]如在圖1中示出的，來自一個或更多個排氣歧管區(qū)段的排氣被引導至渦輪16，以驅(qū)動渦輪。當期望降低的渦輪扭矩時，一些排氣反而可以被引導通過廢氣門(未示出)，從而繞過渦輪。來自渦輪和廢氣門的混合流然后流過排放控制裝置70。一般而言，一個或更多個排放控制裝置70可以包括一個或更多個排氣后處理催化劑，其被配置為催化地處理排氣流，并且由此減少排氣流中的一種或更多種物質(zhì)的量。
[0031]來自排放控制裝置70的被處理的排氣的全部或一部分可以經(jīng)由排氣管道35釋放到大氣內(nèi)。然而，取決于工況，一些排氣反而可以被轉(zhuǎn)向至EGR通道51，通過EGR冷卻器50和EGR閥52到達壓縮機14的進口。以此方式，壓縮機被配置為接納自渦輪16下游捕集的排氣。EGR閥可以開啟，從而允許受控量的被冷卻的排氣到達壓縮機進口，以用于期望的燃燒以及排放控制性能。以此方式，發(fā)動機系統(tǒng)100適于提供外部的低壓(LP) EGR。除了發(fā)動機系統(tǒng)100中相對長的LP EGR流動路徑外，壓縮機的旋轉(zhuǎn)也提供了排氣到進氣充氣內(nèi)的極好的均勻性。另外，EGR分離(take-off)和混合點的布置為增加的可用EGR質(zhì)量提供了有效的排氣冷卻和改善的性能。
[0032]機動車輛102還包括冷卻系統(tǒng)104，其使冷卻液循環(huán)通過內(nèi)燃發(fā)動機10，以吸收廢熱，并分別經(jīng)由冷卻液管路82和84將被加熱的冷卻液分配至散熱器80和/或加熱器核心90。具體地，圖1示出了冷卻系統(tǒng)104，其被連接至發(fā)動機10，并使發(fā)動機冷卻液從發(fā)動機10經(jīng)由發(fā)動機驅(qū)動的水泵86循環(huán)至散熱器80，以及經(jīng)由冷卻液管路82循環(huán)回到發(fā)動機10。發(fā)動機驅(qū)動的水泵86可以經(jīng)由前端附件驅(qū)動器(FEAD)SS連接至發(fā)動機，并且經(jīng)由帶、鏈等與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成比例地旋轉(zhuǎn)。具體地，發(fā)動機驅(qū)動的水泵86使冷卻液循環(huán)通過發(fā)動機體、蓋等中的通道，以吸收發(fā)動機熱量，該熱量然后經(jīng)由散熱器80傳遞至環(huán)境空氣。在發(fā)動機驅(qū)動的水泵86是離心泵的示例中，產(chǎn)生的壓力(以及導致的流量)可以與曲軸轉(zhuǎn)速成比例，在圖1的示例中，其與發(fā)動機轉(zhuǎn)速直接成比例。在另一示例中，可以使用馬達控制的泵，其能夠獨立于發(fā)動機旋轉(zhuǎn)而被調(diào)整。冷卻液的溫度可以由位于冷卻管路82中的恒溫器閥38調(diào)節(jié)，恒溫器閥38可以保持關(guān)閉直至冷卻液達到閾值溫度。
[0033]另外，風扇92可以被連接至散熱器80，以便在車輛102緩慢移動或停止而發(fā)動機正在運行時維持通過散熱器80的氣流。在一些示例中，風扇速度可以由在下文中更詳細地描述的控制器12控制?？商娲?，風扇92可以被連接至由發(fā)動機曲軸驅(qū)動的發(fā)動機附件傳動系統(tǒng)。
[0034]如上所述，冷卻液可以流過冷卻液管路82和/或流過冷卻液管路84至加熱器核心90，在其中熱量可以傳遞給乘客艙106，并且冷卻液流回到發(fā)動機10。在一些示例中，發(fā)動機驅(qū)動的水泵86可以運轉(zhuǎn)為使冷卻液循環(huán)通過冷卻液管路82和84。
[0035]圖1還示出了控制系統(tǒng)28?？刂葡到y(tǒng)28可以被通信地連接至發(fā)動機系統(tǒng)100的各種組件，以執(zhí)行在本文中所描述的控制程序和動作。例如，如在圖1中示出的，控制系統(tǒng)28可以包括電子數(shù)字控制器12?？刂破?2可以是微型計算機，其包括微處理器單元、輸入/輸出端口、用于可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲介質(zhì)、隨機存取存儲器、保活存儲器和數(shù)據(jù)總線。如所描述的，控制器12可以接收來自多個傳感器30的輸入，所述傳感器可以包括使用者輸入和/或傳感器(諸如變速器檔位、加速踏板(gas pedal)輸入，制動器輸入、變速器選擇器位置、車輛速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、通過發(fā)動機的質(zhì)量氣流、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、進氣溫度、風扇速度等)、冷卻系統(tǒng)傳感器(諸如冷卻液溫度、風扇速度、乘客艙溫度、環(huán)境濕度等)、CAC18傳感器(諸如CAC進口空氣溫度和壓力、CAC出口空氣溫度和壓力等)以及其他。此外，控制器12可以接收來自GPS34和/或車輛102的車輛內(nèi)通信與娛樂系統(tǒng)26的數(shù)據(jù)。
[0036]車輛內(nèi)通信與娛樂系統(tǒng)26可以經(jīng)由各種無線協(xié)議與無線通信裝置40通信，無線協(xié)議諸如無線網(wǎng)絡、基站傳輸和/或其組合。從車輛內(nèi)通信與娛樂系統(tǒng)26獲得的數(shù)據(jù)可以包括實時和預測的天氣狀況?？梢酝ㄟ^各種無線通信裝置應用軟件和天氣預報網(wǎng)站獲得天氣狀況，諸如溫度、降水量(例如，雨、雪、霧等)以及濕度。從車輛內(nèi)通信與娛樂系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)可以包括當前位置以及沿計劃的行進路線的將來位置的當前和預測的天氣狀況。在一個實施例中，其中車輛內(nèi)通信與娛樂系統(tǒng)包括GPS，當前和將來的天氣數(shù)據(jù)可以與在GPS上顯示的當前和將來的行進路線相關(guān)。在可替代的實施例中，其中車輛系統(tǒng)包括專用的GPS34，GPS和車輛內(nèi)通信與娛樂系統(tǒng)中的每一個均可以與無線通信裝置40通信，以及相互通信，從而傳達當前和將來的行進路線的當前和將來的天氣數(shù)據(jù)。在一個示例中，娛樂系統(tǒng)可以訪問存儲在因特網(wǎng)或其他云計算系統(tǒng)上的各種天氣圖。例如，存儲的天氣圖可以包括作為等值線圖提供的雨、濕度、降水量和/或溫度信息。在一個示例中，無線通信裝置40可以將實時濕度數(shù)據(jù)中繼給車輛內(nèi)通信與娛樂系統(tǒng)26和/或GPS34，該實時濕度數(shù)據(jù)然后被中繼給控制器12?？刂破?2將接收的濕度數(shù)據(jù)與閾值進行比較，并確定適當?shù)母駯虐偃~窗調(diào)整。例如，如果濕度大于限定的閾值，則可以關(guān)閉一個或更多個格柵百葉窗。
[0037]除了接收來自車輛內(nèi)通信與娛樂系統(tǒng)26和GPS34的濕度數(shù)據(jù)外，控制器12還可以接收來自可替代的或另外的傳感器的濕度數(shù)據(jù)。這些可以包括濕度傳感器或來自進氣O2傳感器的濕度測量。控制器12還可以根據(jù)多個傳感器或車輛系統(tǒng)信號推斷濕度。在減速燃料切斷(DFSO)期間，這些傳感器可以包括雨傳感器、雨刷開啟/關(guān)閉信號或通用或?qū)捰蚺艢庋?UEGO)傳感器和系統(tǒng)。控制器可以使用這些傳感器和信號中的一個或更多個來確定濕度，并且然后相應地調(diào)整格柵百葉窗系統(tǒng)。
[0038]此外，控制器12可以與各種執(zhí)行器32通信，執(zhí)行器32可以包括發(fā)動機執(zhí)行器(諸如燃料噴射器、電子控制的進氣節(jié)流板、火花塞等)、冷卻系統(tǒng)執(zhí)行器(諸如空氣調(diào)節(jié)通風孔和/或乘客艙氣候控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向器閥等)以及其他執(zhí)行器。在一些示例中，存儲介質(zhì)可以用計算機可讀數(shù)據(jù)編程，該計算機可讀數(shù)據(jù)表示可由處理器執(zhí)行的指令，以用于執(zhí)行以下所述方法以及期望但沒有具體列出的其他變體。
[0039]如在本文中所提及的，從發(fā)動機傳遞到冷卻液的廢熱的量可以隨工況而改變，由此影響傳遞給氣流的熱量的量。例如，當發(fā)動機輸出扭矩或燃料流降低時，產(chǎn)生的廢熱的量可以成比例地減少。
[0040]機動車輛102還包括格柵112，其提供開口(例如，格柵開口、保險桿開口等)以接收通過或靠近車輛的前端并進入發(fā)動機艙的氣流116。此氣流116然后可以被散熱器80以及其他組件使用，以保持發(fā)動機和/或變速器冷卻。另外，氣流116可以拒絕來自車輛空調(diào)系統(tǒng)的熱，并且能夠改善裝備有CAC18的渦輪增壓/機械增壓發(fā)動機的性能，其中CAC18降低進入進氣歧管/發(fā)動機的空氣的溫度。圖2示出了 CAC18、散熱器80和發(fā)動機系統(tǒng)100在車輛102內(nèi)相對于格柵百葉窗和相關(guān)聯(lián)的環(huán)境氣流116的位置的示例。其他發(fā)動機蓋下的組件(燃料系統(tǒng)、電池等)也可以受益于冷卻氣流。因此，格柵百葉窗系統(tǒng)110可以輔助冷卻系統(tǒng)104冷卻內(nèi)燃發(fā)動機10。格柵百葉窗系統(tǒng)110包含一個或更多個格柵百葉窗114，其被配置為調(diào)整通過格柵112接收的氣流量。
[0041]例如，格柵百葉窗114可以覆蓋車輛的前部區(qū)域，其正好從發(fā)動機蓋下跨越至保險杠的底部。通過覆蓋CAC進氣道，降低了阻力，并且減少了外部的冷卻空氣進入到CAC內(nèi)。在一些實施例中，所有的格柵百葉窗可以被控制器協(xié)調(diào)地移動。在其他實施例中，格柵百葉窗可以被分成子區(qū)域，并且控制器可以獨立地調(diào)整每個區(qū)域的開啟/關(guān)閉。例如，第一區(qū)域可以包括很大程度上影響阻力的格柵百葉窗，而另一區(qū)域影響空氣進入到CAC內(nèi)。在一個示例中，第一子區(qū)域可以僅從發(fā)動機蓋下跨越至保險杠的頂部，而第二子區(qū)域可以從保險杠的頂部跨越至保險杠的底部。每個子區(qū)域可以包含一個或更多個格柵百葉窗。在一些示例中，每個區(qū)域可以包含相同數(shù)量的格柵百葉窗，而在其他示例中，一個子區(qū)域包含比其他區(qū)域更多的格柵百葉窗。在一個實施例中，第一子區(qū)域可以包含多個格柵百葉窗，而第二子區(qū)域包含一個格柵百葉窗。在可替代的實施例中，第一子區(qū)域可以僅包含一個格柵百葉窗，而第二子區(qū)域包含多個格柵百葉窗。
[0042]格柵百葉窗114在開啟位置與關(guān)閉位置之間可移動，并且可以被維持在其中的任一位置處或其間的多個中間位置處。換句話說，可以調(diào)整格柵百葉窗114的開啟，使得格柵百葉窗114部分開啟、部分關(guān)閉或在開啟位置與關(guān)閉位置之間循環(huán)，從而以最少的燃料經(jīng)濟性損失為冷卻發(fā)動機艙組件提供氣流。這是因為關(guān)閉和/或部分關(guān)閉格柵百葉窗114減少了通過格柵112接收的氣流的量，因此降低了對車輛的空氣動力學阻力。將格柵百葉窗維持在開啟位置允許充分的發(fā)動機冷卻；然而，這也可以增加對車輛的阻力，并降低燃料經(jīng)濟性。另一方面，關(guān)閉格柵百葉窗降低了阻力，并改善了燃料經(jīng)濟性；然而，這可能不允許充分的發(fā)動機冷卻。因此，格柵百葉窗的控制可以基于多個車輛工況，這將在下面進一步討論。在一些實施例中，格柵百葉窗可以僅用于CAC冷凝控制。在這種狀況下，格柵百葉窗操作幾乎沒有空氣動力學效益。
[0043]在一些實施例中，控制系統(tǒng)28可以被配置為響應于車輛工況而調(diào)整格柵百葉窗114的開啟。調(diào)整格柵百葉窗114的開啟可以包括開啟一個或更多個格柵百葉窗、關(guān)閉一個或更多個格柵百葉窗、部分開啟一個或更多個格柵百葉窗、部分關(guān)閉一個或更多個格柵百葉窗、調(diào)整開啟和關(guān)閉正時等。作為一個示例，控制器12可以被可通信地連接至格柵百葉窗系統(tǒng)110，并且可以具有存儲在其上用以調(diào)整格柵百葉窗114的開啟的指令。
[0044]可以響應于各種各樣的系統(tǒng)變量而調(diào)整格柵百葉窗，所述系統(tǒng)變量包括發(fā)動機溫度、車輛行駛條件、CAC中的冷凝形成以及外部的天氣狀況。即使其他變量保持在正常范圍內(nèi)，開啟一個或更多個格柵百葉窗也可以響應于上述變量中的一個。以此方式，所有變量都可以被評估，以便為車輛冷卻、CAC腐蝕預防、熄火預防和增加的燃料經(jīng)濟性確定最佳的格柵百葉窗開啟。
[0045]在一些狀況下，可以響應于車輛駕駛條件而調(diào)整格柵百葉窗系統(tǒng)110，車輛駕駛條件諸如車輛是處于驅(qū)動還是非驅(qū)動狀況。驅(qū)動狀況可以包括當車輪正施加向前推動車輛的正力時。非驅(qū)動狀況可以包括當車輪正吸收車輛慣性并產(chǎn)生逆著車輛前向運動的負力時。在一個實施例中，非驅(qū)動車輛狀況可以包括減速狀況、制動狀況、松加速器踏板狀況、其組合、或以信號表示非驅(qū)動車輛狀況正發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生的其他類型的狀況。例如，還可以使用自動巡航控制制動信號。此外，全球定位信號可以被用來指示更緩慢的向前區(qū)域、下坡逼近
坐寸ο
[0046]在一些狀況下，在減速期間，車輛可以關(guān)閉，并且變速器與發(fā)動機分離，以改善燃料經(jīng)濟性。在這種狀況下，需要額外的發(fā)動機冷卻。在這種狀況下，在減速開始時格柵百葉窗的開啟可以允許發(fā)動機的預冷卻，從而保持發(fā)動機溫度為低。這還可以允許格柵百葉窗在隨后的驅(qū)動狀況期間保持關(guān)閉達更長時期，從而降低車輛阻力，并再次改善燃料經(jīng)濟性。[0047]另外，可以調(diào)整格柵百葉窗系統(tǒng)110，以改變CAC18內(nèi)的冷凝形成。多個傳感器30和控制器12追蹤CAC18內(nèi)露點的位置以及其他腐蝕危險因素(諸如在CAC內(nèi)的一個位置處于露點的時間)。因此，在一個示例中，可以響應于在特定位置露點停滯過長而調(diào)整一個或更多個格柵百葉窗。通過以此方式調(diào)整格柵百葉窗，在CAC18中將露點移動至另一位置以減少腐蝕是可行的。例如，如果露點已經(jīng)在CAC中的一個位置處徘徊長于預定的時間限制，則格柵百葉窗114能夠改變位置，以便改變CAC18的效果。這移動了露點位置。這種狀況的另外的說明在圖3中示出，并在下面進行描述。可以根據(jù)當前或預測的天氣狀況進一步改變格柵百葉窗114的位置。例如，調(diào)整一個或更多個格柵百葉窗114的關(guān)閉能夠響應于冷凝形成的天氣狀況。冷凝形成的天氣狀況可以包括雨、濕度、冷卻溫度或其組合。可以經(jīng)由車輛內(nèi)通信與娛樂系統(tǒng)26或GPS34提供天氣狀況。
[0048]另外，在一些實施例中，格柵百葉窗114的調(diào)整量可以取決于非驅(qū)動車輛狀況的程度、露點的位置或冷凝形成的天氣狀況的程度以及其組合。例如，在更大的減速期間，可以增加格柵百葉窗114的開啟程度，和/或可以使開啟格柵百葉窗114的正時更早，從而允許更大的氣流輔助冷卻發(fā)動機，以便能夠延長隨后的使格柵百葉窗關(guān)閉的加速。作為另一示例，如果GPS34或車輛內(nèi)通信與娛樂系統(tǒng)26預測了小量的降雨和僅中等濕度的狀況，則可以減小格柵百葉窗114的開啟。
[0049]而且，在一些實施例中，可以基于發(fā)動機溫度、非驅(qū)動車輛狀況和CAC18內(nèi)的冷凝形成來調(diào)整格柵百葉窗系統(tǒng)110。在一個示例中，控制器12可以被配置為監(jiān)測發(fā)動機溫度，例如，監(jiān)測冷卻液溫度并將其與閾值進行比較。參照圖4-6更詳細地描述了調(diào)整格柵百葉窗系統(tǒng)110的另外的方法。以此方式調(diào)整格柵百葉窗提供了充分的發(fā)動機冷卻，同時降低了車輛阻力，減少了冷凝形成，并且避免了 CAC中露點的停滯。這可以有助于增加車輛燃料經(jīng)濟性,并防止CAC的腐蝕和發(fā)動機熄火。
[0050]圖3示出了 CAC內(nèi)的露點位置以及移動的示意性示例。在300處示出了具有不同量的冷凝的兩個CAC示例。在第一 CAC302中，來自壓縮機306的熱增壓空氣進入CAC，當其行進通過CAC時進行冷卻，然后離開310，從而經(jīng)過節(jié)氣門20并進入發(fā)動機進氣歧管22。環(huán)境氣流308通過格柵百葉窗的開啟而進入并在橫向上行進跨過CAC，從而輔助冷卻增壓空氣。露點位置312靠近CAC的近端。高度濃縮的水與酸的溶液會在該點處形成，表示最大顯著的腐蝕危險。在露點位置312的下游，相對大量的冷凝314在CAC302中形成。通過調(diào)整格柵百葉窗114的位置，改變環(huán)境氣流308，因此改變CAC的效果，并移動露點的位置。在CAC302的示例中，關(guān)閉一個或更多個格柵百葉窗導致減少的環(huán)境氣流308，從而降低CAC302的冷卻效果，并在水平方向上向下游移動露點。在CAC304中示出了新的露點位置316。在這種狀況下，增壓空氣溫度更暖，從而降低了 CAC304中冷凝318的量。
[0051]可以使用各種方法控制格柵百葉窗。如關(guān)于圖3進一步描述的，可以基于CAC中的冷凝位置而調(diào)整格柵百葉窗。例如，如果CAC中的露點位置沿水平軸保持在位置范圍內(nèi)大于閾值持續(xù)時間，那么可以依據(jù)如在本文中描述的各種因素調(diào)整格柵百葉窗位置，從而移動冷凝位置?？梢曰谲囕v工況調(diào)整該位置范圍。例如，如果發(fā)動機溫度高，并且需要更頻繁地開啟格柵百葉窗，那么可以增加該位置范圍，以允許另外的發(fā)動機冷卻。另一方面，如果環(huán)境空氣溫度低或當前正在下雨，那么可以減小該位置范圍，以防止CAC的腐蝕。如上所述的閾值持續(xù)時間可以是時間量、里程數(shù)、發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)或其他可測量的參數(shù)。[0052]關(guān)于圖3，控制系統(tǒng)28可以計算露點位置，確定沿水平軸向哪個方向移動是期望的，并且作為響應，調(diào)整格柵百葉窗的位置。例如，如果露點在指定的中心位置的左側(cè)，可以關(guān)閉格柵百葉窗，以減少冷卻并向右322移動露點。相反，如果露點在指定的中心位置的右偵牝則開啟格柵百葉窗，以增加冷卻并向左320移動露點。以此方式，通過向右移動露點并引起格柵百葉窗開啟，同樣發(fā)生增加的發(fā)動機冷卻。通過向左移動露點并引起格柵百葉窗關(guān)閉，減小了車輛阻力，從而改善了燃料經(jīng)濟性。因此，以此方式控制格柵百葉窗可以減少CAC的退化，同時改善燃料經(jīng)濟性，并輔助發(fā)動機冷卻。
[0053]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，示出了示例性方法400，其用于基于非驅(qū)動車輛狀況、CAC中的冷凝形成、外部的天氣狀況和發(fā)動機溫度而調(diào)整格柵百葉窗位置。在步驟402處，程序包括估計和/或測量發(fā)動機工況。這些包括，例如，發(fā)動機轉(zhuǎn)速與負荷、扭矩需求、升壓、歧管壓力(MAP)、歧管充氣溫度(MCT)、空燃比(λ )、燃料醇含量、大氣壓力、環(huán)境條件(例如，環(huán)境空氣溫度、壓力、濕度等)、發(fā)動機預點火歷史等。在步驟404處，基于估計的條件，可以確定是否具有非驅(qū)動車輛狀況。此確定可以包括檢測非驅(qū)動車輛狀況，諸如減速狀況、制動狀況、松加速器踏板狀況、小于預定閾值的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化率、來自自適應巡航控制系統(tǒng)(其感測到直接在本車輛正前方的車輛的距離，并自動使車輛制動器致動，以維持與前述車輛的閾值間隔)的制動信號，或以信號表示非驅(qū)動車輛狀況的其他類型的狀況。作為一個示例，非驅(qū)動車輛狀況可以是當駕駛者的制動踏板的按壓量大于閾值時。作為另一示例，非驅(qū)動車輛狀況可以是當駕駛者的制動作用(例如，制動踏板上的力)大于閾值時。作為另一其他示例，非驅(qū)動車輛狀況可以是當制動器壓力大于閾值時。作為另一其他示例，非驅(qū)動車輛狀況可以是當車輛制動器(例如，電致動的制動器)的致動程度大于閾值時。
[0054]如果車輛不具有非驅(qū)動車輛狀況(例如，車輛正被驅(qū)動)，那么方法400進入到步驟406，并且控制器將基礎(chǔ)格柵百葉窗位置設(shè)定為關(guān)閉。然而，如果車輛的確具有非驅(qū)動車輛狀況，那么方法400進入到步驟408，并且控制器將基礎(chǔ)格柵百葉窗位置設(shè)定為開啟。方法400從步驟406和步驟408繼續(xù)至步驟410，在步驟410中，評估CAC中的冷凝形成。該方法在圖5中被詳細描述，這在下面討論。如果在步驟410處確定冷凝未形成，那么方法400進入到步驟412，以便將格柵百葉窗位置維持在其基礎(chǔ)位置處。然而，如果在步驟410處確定冷凝形成，則方法400進入到步驟414，以確定要求的對格柵百葉窗的調(diào)整，從而減少或改變冷凝形成。在步驟416處，做出此調(diào)整，并且新的位置被設(shè)定為基礎(chǔ)格柵百葉窗位置。在步驟418處，程序基于外部的天氣狀況確定冷凝將在CAC中形成的可能性。該方法在圖6中被詳細描述，這在下面進一步闡述。如果基于天氣狀況，CAC冷凝不可能形成，則將格柵百葉窗維持在經(jīng)調(diào)整的基礎(chǔ)位置。然而，如果冷凝將會形成，則關(guān)閉格柵百葉窗，從而替代舊的基礎(chǔ)位置。方法400繼續(xù)至步驟424，以檢查與閾值有關(guān)的發(fā)動機溫度。例如，如果發(fā)動機冷卻液溫度(ECT)增加至最大值之上，則需要發(fā)動機冷卻輔助。如果這些溫度未高于閾值，那么將格柵百葉窗位置維持在經(jīng)調(diào)整的基礎(chǔ)位置處，并且程序結(jié)束。然而，如果溫度高于閾值，則開啟格柵百葉窗，并且程序結(jié)束。
[0055]在圖5中示出了示例性方法500，其用于基于CAC內(nèi)的冷凝形成而調(diào)整格柵百葉窗位置。在步驟502處，程序確定CAC的狀況。這可以包括檢索詳細資料，諸如來自多個傳感器30的環(huán)境空氣溫度、環(huán)境空氣濕度、進口與出口增壓空氣溫度以及進口與出口增壓空氣壓力。在步驟504處，這些變量被用來確定冷凝是否在CAC中形成。如果冷凝未形成，則該方法維持當前的格柵百葉窗位置，并且然后結(jié)束。然而，如果冷凝形成，則該方法繼續(xù)至步驟508，以便確定CAC內(nèi)的露點位置?？刂破?2可以通過分析如上所述的CAC的狀況以及其他變量(諸如車輛速度、風扇速度、格柵百葉窗位置等)確定露點位置?？刂破骺梢允褂盟惴▉矸治鰯?shù)據(jù)，并確定露點的位置、露點已經(jīng)在該位置停留的時間量、CAC內(nèi)的冷凝量以及其他值。如果處于露點的時間超過設(shè)定的時間限制，那么在步驟514處，該方法確定露點向哪個方向移動(如在上面描述的并且在圖3中圖示的)。在步驟516處，控制器12和執(zhí)行器32調(diào)整格柵百葉窗取向，以便將露點移動至期望的位置。在格柵百葉窗已經(jīng)被調(diào)整之后，程序結(jié)束。
[0056]轉(zhuǎn)向圖6，示出了示例性方法600，其用于基于根據(jù)外部的天氣狀況確定的冷凝形成狀況而調(diào)整格柵百葉窗位置。在步驟602處，控制器12自多個傳感器30、GPS34和車輛內(nèi)通信與娛樂系統(tǒng)(SYNC) 26接收數(shù)據(jù)。接收的數(shù)據(jù)可以包括環(huán)境空氣溫度與濕度和預測的前方道路的天氣狀況或沿車輛的出行方案的天氣狀況。在步驟604處，控制器12然后分析CAC冷凝形成狀況的數(shù)據(jù)。這些狀況可以包括雨、高濕度、低氣溫或其組合。如果在步驟606處確定冷凝形成狀況高于閾值，則關(guān)閉格柵百葉窗。否則，該方法維持當前的格柵百葉窗位置。閾值可以包括冷凝可能在CAC內(nèi)形成的設(shè)定溫度、濕度百分比或降水量。在步驟610和步驟608之后，程序結(jié)束。
[0057]圖7示出了由于發(fā)動機冷卻液溫度、車輛速度、冷凝形成和外部的天氣狀況引起的格柵百葉窗操作的圖形示例比較700。該示例示出了作為時間函數(shù)的車輛速度(VS)與外部的天氣狀況(OC)情景的曲線圖702與704的比較。曲線圖702說明了獨立于冷凝形成(CF)的格柵百葉窗的第一示例性操作。格柵百葉窗的開啟與關(guān)閉基于發(fā)動機溫度和非驅(qū)動車輛狀況，在該附圖中分別被表示為發(fā)動機冷卻液溫度(ECT)和車輛速度。可替代地，曲線圖704說明了可調(diào)整的格柵百葉窗系統(tǒng)的第二示例，其中格柵百葉窗的操作基于發(fā)動機冷卻液溫度、車輛減速、冷凝形成和外部的天氣狀況。
[0058]關(guān)于曲線圖702，CF曲線剛好在時間&之前到達閾值。然而，發(fā)動機冷卻液溫度在該點處超過閾值T2，從而引起格柵百葉窗開啟。這引起CF曲線在到達腐蝕危險狀況之前降至CT線之下。百葉窗保持開啟，并且冷凝形成增加至CT線之上，直至發(fā)動機冷卻液溫度在時間t2處降至另一閾值T1之下。在時間&處，車輛速度表明車輛減速或車輛制動狀況，因而以信號表示開啟格柵百葉窗。在該時間中，發(fā)動機冷卻液溫度進一步下降，并且冷凝形成再次上升至CT線之上。在t4處，車輛加速，并且由于增加的冷凝形成，發(fā)動機在步驟710處熄火。隨著車輛繼續(xù)加速，發(fā)動機冷卻液溫度增加，同時冷凝形成。在時間t5，在發(fā)動機冷卻液溫度達到T2之后，格柵百葉窗開啟。
[0059]關(guān)于曲線圖704，發(fā)動機冷卻液溫度在時間h處超過閾值T2時，格柵百葉窗再次開啟。隨著時間的推移，冷凝形成增加至閾值CT之上。當CF曲線保持在CT之上達設(shè)定的時間限制At2時，百葉窗保持開啟，直至時間t/。格柵百葉窗在t/處關(guān)閉，從而允許冷凝形成再次減少。在t/與&之間，外部的天氣狀況改變?yōu)榭赡軙纬衫淠奶鞖鉅顩r。由于格柵百葉窗已經(jīng)關(guān)閉，因此其在步驟728處保持關(guān)閉。格柵百葉窗在t3處響應于車輛減速而再次開啟，并維持開啟，直至車輛加速時的t4。重要的是注意到，因為CAC內(nèi)的冷卻液由于格柵百葉窗位置的更早變化而保持低，所以在該示例中在步驟722未發(fā)生發(fā)動機熄火。在時間t/處，格柵百葉窗響應于CF曲線增加至CT之上達設(shè)定的時間限制At3而再次開啟。在15處，外部的天氣狀況再次改變?yōu)閷纬衫淠奶鞖鉅顩r。這引起格柵百葉窗在步驟730處關(guān)閉。在時間t6，格柵百葉窗保持關(guān)閉，而發(fā)動機冷卻液溫度緩慢增加至T2，從而引起格柵百葉窗最后一次開啟。
[0060]比較702與704，看出CAC內(nèi)的冷凝形成的差異。在曲線圖702中，CF曲線四次增加至冷凝閾值之上，四次中的三次表示對CAC的顯著的腐蝕危險(712、714和716)。然而，在曲線圖704中，減少了 CF曲線在冷凝閾值之上度過的時間(724和726)。因此，響應于冷凝形成和外部的天氣狀況而控制格柵百葉窗降低了腐蝕的危險和CAC內(nèi)的冷凝形成。格柵百葉窗在704中(718、720、734和736)比在702中(706、708和732)度過了更多的關(guān)閉時間。這降低了對車輛的空氣動力學驅(qū)動，從而改善了燃料經(jīng)濟性。
[0061]如上所述，可以響應于發(fā)動機溫度、車輛駕駛條件、CAC中的冷凝形成和外部的天氣狀況而控制格柵百葉窗取向。如果CAC內(nèi)的露點需要向左移動，如果發(fā)動機溫度高，或如果存在非驅(qū)動車輛狀況(諸如減速)，則開啟格柵百葉窗，從而冷卻發(fā)動機系統(tǒng)組件。如果CAC內(nèi)的露點需要向右移動，如果存在冷凝形成的天氣狀況，或如果車輛正被驅(qū)動，則關(guān)閉格柵百葉窗，從而切斷冷卻氣流。以此方式控制格柵百葉窗允許充分的發(fā)動機冷卻，同時最優(yōu)化車輛燃料經(jīng)濟性，防止發(fā)動機熄火，并防止CAC腐蝕。
[0062]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應理解，在本文中所描述的程序可以表示任何數(shù)量的格柵百葉窗調(diào)整控制中的一個或多個。因此，所描述的各種步驟或功能可以所示順序執(zhí)行、并行執(zhí)行，或者在一些狀況下被省略。同樣，所述控制順序并非實現(xiàn)本文中所描述的目的、特征和優(yōu)點所必須的，而是為了便于說明和描述而提供。盡管沒有詳盡地示出，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到，一個或多個所示的步驟或功能可以根據(jù)所用的特定策略而重復地執(zhí)行。
[0063]本公開的主題包括在本文中公開的各種處理、系統(tǒng)和配置和其它的特征、功能、動作和/或性質(zhì)及其任何和所有等價物的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制車輛格柵百葉窗的方法，該方法包含: 響應于發(fā)動機冷卻參數(shù)、增壓空氣冷卻器中的冷凝形成和非驅(qū)動車輛狀況而調(diào)整位于車輛前端的一個或更多個格柵百葉窗的開啟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包含，響應于發(fā)動機溫度增加至閾值之上而增加所述開啟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包含，響應于所述增壓空氣冷卻器中的冷凝位置而調(diào)整所述一個或更多個格柵百葉窗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其還包含，響應于發(fā)動機和車輛運轉(zhuǎn)參數(shù)，增加所述開啟以便在第一方向上移動所述冷凝位置，以及關(guān)閉所述開啟以便在第二相反的方向上移動所述冷凝位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包含，響應于表明濕度大于閾值的天氣狀況而關(guān)閉所述格柵百葉窗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中響應于表明溫度小于確定的閾值的天氣狀況而關(guān)閉格柵百葉窗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中響應于表明降水量在確定的閾值之上的天氣狀況而關(guān)閉格柵百葉窗。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中響應于減速狀況而關(guān)閉所述格柵百葉窗，并且在所述減速期間維持所述格柵百葉窗關(guān)閉，除非冷凝形成高于閾值，并且其中響應于加速狀況而開啟所述格柵百葉窗，所述加速緊隨所述減速之后。
9.一種用于控制車輛的格柵百葉窗取向的方法，該方法包含: 即使所述車輛正在減速或發(fā)動機冷卻液溫度未降至其各自的更低的閾值之下，當?shù)竭_增壓空氣冷卻器腐蝕危險狀況時，以及當?shù)竭_冷凝形成的天氣狀況時，自開啟位置關(guān)閉所述格柵百葉窗。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中腐蝕危險狀況包括當在CAC中的特定位置處于露點的時間大于確定的時間限制。
【文檔編號】F02B29/04GK103821607SQ201310492390
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月19日
【發(fā)明者】G·蘇尼拉, D·J·斯黛奧茲, K·R·諾曼, C·P·格魯格拉, C·A·史密斯, J·P·懷特黑德 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司