СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАСЛОНОК РЕШЕТКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD (VERSIONS) AND SYSTEMS FOR CONTROLLING GATE VALVES OF VEHICLE

Область техники
Настоящее открытие относится, в основном, к способам и системам управления охлаждением двигателя при помощи заслонок решетки, расположенных на передней части транспортного средства.
Уровень техники/Краткое изложение
Заслонка решетки обычно находится в передней части транспортного средства и может быть выполнена с возможностью обеспечения открытия для пропуска всасываемого воздуха внутрь транспортного средства из окружающей среды, например, открытия решетки или открытия бампера. Затем всасываемый воздух может поступать в моторный отсек транспортного средства в систему охлаждения транспортного средства, что позволяет снижать температуру двигателя, трансмиссии и других подобных компонентов в моторном отсеке. Такой поток воздуха через решетку может увеличивать аэродинамическое сопротивление транспортного средства во время движения. Соответственно, решетки могут содержать заслонки для перекрытия потока воздуха, что позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление и повысить экономию топлива. Закрытые заслонки решетки могут также обеспечить быстрый прогрев силового агрегата, что позволяет экономить топливо за счет меньшего трения и может увеличить производительность обогревателя пассажирского салона. Однако закрытые заслонки решетки уменьшают поток воздуха через радиатор и другие компоненты, нуждающиеся в охлаждении. В результате могут возрастать температуры двигателя, в частности, температура хладагента двигателя ТХД (ЕСТ). Таким образом, управление заслонками решетки может подразумевать увеличение или уменьшение размера открытия заслонок решетки в зависимости от потребностей в охлаждении и условий эксплуатации транспортного средства.
Один пример регулирования работы заслонок решетки показан Кернсом и др. в патенте США 8311708. Там работа заслонок решетки транспортного средства регулируется в соответствии с температурой двигателя и условиями работы транспортного средства, когда оно не приводится в действие двигателем. Например, когда температура двигателя выше пороговой, заслонки решетки могут быть открыты.
Однако, авторы настоящего изобретения обнаружили возможные проблемы в таких системах. Например, заслонки решетки могут открываться в качестве реакции на возрастание ТХД выше первого порогового значения температуры. Однако ТХД может продолжать находиться в зоне перерегулирования после прохождения первого порогового значения температуры, пока ТХД не начнет опускаться благодаря открытию заслонок решетки. Затем заслонки решетки закрываются в ответ на понижение ТХД ниже первого порогового значения или второго порогового значения, более низкого, чем первый. Однако ТХД может продолжать находиться в зоне провала после прохождения второго порогового значения до тех пор, пока ТХД не начнет снова повышаться благодаря закрытию заслонок решетки. Управление ТХД с использованием одного или нескольких предустановленных пороговых значений, основанных на текущем значении ТХД, может привести к ухудшению аэродинамики и снижению экономии топлива. В то же время, недостаточно быстрое открытие заслонок решетки (при соответствующем пороговом значении) или недостаточно большое открытие для компенсации растущей ТХД, может привести к продолжению возрастания температур двигателя, что приведет к снижению производительности двигателя.
Например, вышеописанные проблемы могут быть решены при помощи способа перевода активных заслонок решетки, расположенных в передней части транспортного средства, в положение, например, конечное положение, которое соответствует первому положению, имеющему меньшую величину открытия, или второму положению, имеющему большую величину открытия, или расположено между ними, в зависимости от скорости изменения температуры хладагента двигателя и разности аэродинамического сопротивления между первым положением и вторым положением. Таким способом, путем постоянной регулировки открытия заслонок решетки между первым и вторым положениями в зависимости от требований к охлаждению двигателя и оценки аэродинамического сопротивления, можно снизить перегрев или слишком сильное охлаждение двигателя при одновременном уменьшении среднего аэродинамического сопротивления, что может повысить экономию топлива.
В качестве одного примера, перевод активных заслонок решетки в конечное положение подразумевает перевод активных заслонок решетки ближе к первому положению, чем ко второму положению, если разность аэродинамического сопротивления возрастает, и перевод активных заслонок решетки ближе ко второму положению, чем к первому положению, если разность аэродинамического сопротивления уменьшается. Таким образом, при помощи открытия заслонок решетки на меньшую величину, когда аэродинамическое сопротивление возрастает, ТХД может медленно расти, пока аэродинамические потери остаются на более низком уровне, что увеличивает экономию топлива. Кроме того, открытие заслонок решетки в большей степени, когда аэродинамические потери меньше, позволяет поддерживать более низкую температуру двигателя и, следовательно, ТХД можно поддерживать на более низком уровне, что увеличивает срок службы моторного масла и, при некоторых условиях эксплуатации, позволяет увеличить эффективность двигателя.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое изложение предназначено для ознакомления в упрощенной форме с выбором концепций, которые дополнительно раскрыты в подробном описании. Краткое изложение не предназначено для идентификации ключевых или существенных особенностей заявленного существа изобретения, объем которого определяется исключительно по формулам изобретения, которые следуют за подробным описанием. Кроме того, заявленное существо изобретения не ограничивается реализациями, которые устраняют какие-либо указанные выше недостатки или присутствуют в какой-либо части настоящего раскрытия.
Краткое описание иллюстраций
На фиг. 1 показана схема системы заслонок решетки, двигателя и сопутствующих компонентов внутри транспортного средства.
На фиг. 2 показан пример охладителя воздуха наддува ОВН (САС), радиатор и место расположения двигателя в транспортном средстве относительно активных заслонок решетки АЗР (AGS) и соответствующий внешний воздушный поток.
На фиг. 3 показана высокоуровневая блок-схема алгоритма, описывающая способ регулирования положения АЗР в зависимости от скорости изменения температуры хладагента двигателя (ТХД) и аэродинамического сопротивления.
На фиг. 4 показан графический пример регулирования открытия АЗР в зависимости от ТХД и аэродинамического сопротивления.
Подробное описание
Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам регулирования активных заслонок решетки (АЗР) транспортного средства для достижения требуемого охлаждения системы двигателя, такой, как показано на фиг. 1. АЗР могут находиться на решетке в передней части транспортного средства, как показано на фиг. 2. Открытие АЗР может регулироваться на основе рабочих параметров двигателя для того, чтобы увеличивать или уменьшать поток охлаждающего воздуха к двигателю. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения программы, такой, как показана на фиг. 3, для перевода АЗР между первым и вторым значениями открытиями в зависимости от скорости изменения температуры хладагента двигателя (ТХД) и разности аэродинамического сопротивления между первым и вторым открытыми состояниями. Пример регулирования заслонок решетки в зависимости от ТХД и аэродинамического сопротивления показан на фиг. 4. Таким образом, при помощи постоянной регулировки положения заслонок решетки в зависимости от ТХД и аэродинамического сопротивления, может быть увеличена эффективность двигателя, а также может быть достигнута экономия топлива транспортного средства.
Фиг. 1 показывает пример реализации системы 110 заслонок решетки (например, активной системы заслонок решетки) и системы 100 двигателя в транспортном средстве 102, показанном схематически. Система 100 двигателя может находиться внутри транспортного средства, такого как дорожное транспортное средство, или в транспортном средстве другого типа. Не смотря на то, что пример применения системы 100 двигателя будет снабжен ссылкой на транспортное средство, следует понимать, что могут быть использованы различные типы двигателей и силовых установок транспортных средств, в том числе легковых автомобилей, грузовиков и т.д.
В описанной реализации двигатель 10 является двигателем с наддувом, соединенным с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 14, вращаемый турбиной 16. В частности, наружный воздух подается по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздухоочиститель 11 и проходит к компрессору 14. Компрессор может быть соответствующим компрессором всасываемого воздуха, например, с приводом от двигателя, или нагнетателем с приводом от карданного вала. В системе 100 двигателя компрессор показан как компрессор турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 16 через вал 19, а турбина 16 приводится в движение отработавшими газами. В одной из реализаций компрессор и турбина могут быть объединены в турбонагнетатель с двойной улиткой. В другой реализации турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией ТИГ (VGT), где геометрия турбины активно изменяется как функция от частоты вращения двигателя и других условий работы.
Как показано на фиг. 1, компрессор 14 соединен через охладитель 18 воздуха наддува (ОВН) с дроссельным клапаном 20 (например, впускным дросселем). ОВН может быть теплообменником типа воздух-воздух или, например, воздух-хладагент. Дроссельный клапан 20 соединен с впускным коллектором 22 двигателя. Горячий сжатый воздух от компрессора проходит в воздухозаборник ОВН 18, охлаждается во время прохода через ОВН и затем выходит через дроссельный клапан к впускному коллектору. Поток окружающего воздуха 116 снаружи транспортного средства может проходить в двигатель 10 через решетку 112 в передней части транспортного средства и проходить через ОВН, охлаждая воздух наддува. При низкой температуре окружающего воздуха или во время влажной или дождливой погоды, когда воздух наддува охлаждается ниже точки росы, в ОВН может сформироваться и накопиться конденсат. Когда к воздуху наддува подмешивают циркулирующие отработавшие газы, конденсат может приобрести кислотные свойства и разъесть кожух ОВН. Коррозия может привести к утечкам между воздухом наддува, атмосферой, и, возможно, хладагентом в случае использования охладителей типа вода-воздух. Кроме того, конденсат может собраться у дна ОВН и затем целиком попасть в двигатель во время ускорения (или толчка), что увеличивает вероятность пропуска зажигания в двигателе. Например, внешний поток воздуха для охлаждения, проходящий через ОВН, может контролироваться системой 110 заслонок решетки таким образом, что образование конденсата и вероятность пропуска зажигания в двигателе уменьшаются.
В реализации, показанной на фиг. 1, давление воздуха наддува во впускном коллекторе измеряется датчиком 24 давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP) 24, а давление наддува измеряется датчиком 124 давления наддува. Перепускной клапан компрессора (не показан) может быть последовательно соединен между впускным и выпускным отверстием компрессора 14. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открытия при заданных условиях эксплуатации для сброса избытка давления наддува. Например, перепускной клапан компрессора может быть открыт во время уменьшения частоты вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.
Впускной коллектор 22 последовательно соединен с группой камер 31 сгорания через группу впускных клапанов (не показаны). Дополнительные датчики, такие как датчик 23 температуры заряда в коллекторе ТЗК (МСТ) и датчик 125 температуры заряда воздуха ТЗВ (ACT) могут быть использованы для определения температуры всасываемого воздуха в соответствующих местах во впускном канале. В некоторых примерах и датчики ТЗК и ТЗВ могут быть терморезисторами, сигнал которых может использоваться для определения температуры всасываемого воздуха во впускном канале 42. Датчик 23 ТЗК может быть расположен между дроссельным клапаном 20 и впускными клапанами камер сгорания 31. Как показано, датчик 125 ТЗВ может находиться выше по потоку от ОВН 18, однако в альтернативных реализациях датчик 125 ТЗВ может быть расположен выше по потоку от компрессора 14. Температура воздуха может также использоваться, например, в сочетании с температурой хладагента двигателя для вычисления количества топлива, подаваемого к двигателю. Камеры сгорания, кроме того, соединены с выпускным коллектором 36 через группу выпускных клапанов (не показаны). В изображенной реализации показан единственный выпускной коллектор 36. Однако в других реализациях выпускной коллектор может содержать несколько секций. Конфигурации, имеющие несколько секций выпускного коллектора, могут направить выходящие газы от различных камер сгорания в различные места в системе двигателя. Универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах УДКОГ (UEGO) показан соединенным с выпускным коллектором 36 выше по потоку от турбины 16. В качестве альтернативы вместо датчика 126 УДКОГ может использоваться бистабильный датчик отработавших газов.
Как показано на фиг. 1, отработавшие газы от одной или нескольких секций выпускного коллектора подаются к турбине 16 для вращения турбины. Когда требуется уменьшить момент вращения турбины, часть отработавших газов может быть направлена через перепускной клапан турбокомпрессора (не показан) в обход турбины. Затем объединенный поток из турбины и перепускного клапана турбокомпрессора проходит через устройство 70 снижения токсичности отработавших газов. Обычно одно или несколько устройств 70 снижения токсичности отработавших газов могут содержать один или несколько устройств для предварительной очистки отработавших газов, сконфигурированных так, чтобы каталитически обработать поток отработавших газов и таким образом уменьшить количество одного или нескольких вредных веществ в потоке отработавших газов.
Все отработавшие газы из устройства 70 снижения токсичности отработавших газов или их часть могут быть выпущены в атмосферу через выпускной трубопровод 35. Кроме того, в зависимости от условий эксплуатации, некоторая часть отработавших газов может быть направлена в канал 51 рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) через охладитель 50 РОГ и клапан 52 РОГ, к воздухозаборнику компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью получения отработавших газов от турбины 16, находящейся ниже по потоку. Клапан 52 РОГ может быть открыт для подачи необходимого количества охлажденных отработавших газов к воздухозаборнику компрессора для обеспечения желаемого режима сгорания и управления выбросом отработавших газов. Таким образом, система 100 двигателя адаптируется для обеспечения внешней РОГ низкого давления НД (LP). Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному тракту РОГ НД в системе 100 двигателя, обеспечивает превосходную гомогенизацию отработавших газов в объеме всасываемого заряда воздуха. Кроме того, положение места отбора РОГ и мест смешивания обеспечивает эффективное охлаждение отработавших газов для увеличения доступной массы газов в системе РОГ и позволяет улучшить производительность. В других реализациях система РОГ может быть системой РОГ с высоким давлением с каналом 51 РОГ, проходящим от турбины 16 выше по потоку к компрессору 14 ниже по потоку. В некоторых реализациях датчик 23 ТЗК может быть расположен так, чтобы определять температуру заряда в коллекторе, и может контактировать с воздухом и отработавшими газами, циркулирующими через канал 51 РОГ.
Автомобиль 102, кроме того, содержит систему 104 охлаждения, прокачивающую хладагент через двигатель 10 внутреннего сгорания для поглощения отходящего тепла и подающую нагретый хладагент в радиатор 80 и/или сердцевину 90 подогревателя по трубопроводам 82 и 84 хладагента, соответственно. В частности, на фиг. 1 показана система 104 охлаждения, присоединенная к двигателю 10 и прокачивающая хладагент двигателя от двигателя 10 к радиатору 80 через водяной насос 86 с приводом от двигателя, и назад к двигателю 10 через трубопровод 82 хладагента. Водяной насос 86 с приводом от двигателя может быть соединен с двигателем через привод 88 передних вспомогательных агрегатов ППВА (FEAD) и может вращаться со скоростью, пропорциональной частоте вращения двигателя, с приводом через ремень, цепь и т.д. В частности, водяной насос 86 с приводом от двигателя прокачивает хладагент через каналы в блоке цилиндров двигателя, в головках цилиндров и т.д. для поглощения тепла двигателя, с передачей тепла через радиатор 80 окружающему воздуху. Например, водяной насос 86 с приводом от двигателя может быть центробежным насосом, а полученное давление (и поток) может быть пропорционально скорости вращения коленчатого вала, и, как показано в примере на фиг. 1, прямо пропорционально частоте вращения двигателя. В другом примере может использоваться управляемый мотором насос, регулируемый независимо от частоты вращения двигателя. Температура хладагента (например, температура хладагента двигателя, ТХД) может быть отрегулирована клапаном 38, управляемым термостатом, причем клапан расположен в трубопроводе 82 хладагента, и этот клапан может оставаться закрытым, пока температура хладагента не достигнет пороговой величины. В некоторых примерах ТХД может быть определена на основе открытия клапана, управляемого термостатом. В других примерах температурный датчик 39 может быть помещен в трубопроводе хладагента для измерения ТХД. Также, температурный датчик 39 может находиться выше по потоку или ниже по потоку от клапана 38, управляемого термостатом.
Система 100 двигателя может содержать электрический вентилятор 92 для направления охлаждающего потока воздуха к ОВН 18, систему 104 охлаждения двигателя или другие компоненты системы двигателя. В некоторых реализациях электрический вентилятор 92 может быть вентилятором охлаждения двигателя. Вентилятор охлаждения двигателя может быть соединен с радиатором 80 для создания потока воздуха через радиатор 80, когда транспортное средство 102 движется медленно или остановилось, в то время как двигатель работает. Скоростью или направлением вращения вентилятора может управлять контроллер 12. Например, система 110 заслонок решетки может изменять положение заслонок 114 решетки для пропуска окружающего воздуха, поступающего в транспортное средство через решетку 112, - путем открытия или закрытия заслонок 114 решетки. Заслонками 114 решетки, расположенными перед ОВН, можно управлять адаптивно и/или постоянно регулировать их для охлаждения ОВН.
Хладагент может проходить через трубопровод 82 хладагента, как описано выше, и/или через трубопровод 84 хладагента к сердцевине 90 подогревателя, передающего тепло в пассажирский салон 106, затем хладагент поступает обратно к двигателю 10. В некоторых примерах водяной насос 86 с приводом от двигателя может работать для перекачки хладагента по обоим трубопроводам 82 и 84 хладагента.
Кроме того, на фиг. 1 показана система 28 управления. Система 28 управления может быть соединена линиями связи с различными компонентами системы 100 двигателя для выполнения программ управления и действий, описанных здесь. Например, как показано на фиг. 1, система 28 управления может содержать электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может быть микрокомпьютером, содержащим микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронный носитель данных для выполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Как показано, контроллер 12 может получать сигналы от нескольких датчиков 30, формирующих эти сигналы в результате действий пользователя и/или физического воздействия (например, какая передача включена, сигнал от педали газа (например, положение педали), сигнал от тормоза, положение переключателя передач, скорость транспортного средства, частота вращения двигателя, массовый поток воздуха через двигатель, давление наддува, температура окружающей среды, окружающая влажность, температура всасываемого воздуха, скорость вращения вентилятора и т.д.), датчиков системы охлаждения (таких, как датчик 39 ТХД, датчик скорости вращения вентилятора, датчик температуры в пассажирском салоне, датчик окружающей влажности и т.д.), датчиков ОВН 18 (таких, как датчик температуры воздуха на воздухозаборнике ОВН, датчик 125 ТЗВ и датчик давления, датчик температуры воздуха в выпускном отверстии ОВН, датчик 23 ТЗК и датчик давления и т.д.) и других. Кроме того, контроллер 12 может получать данные от GPS 34 и/или средств связи в транспортном средстве и системы 26 развлечения из транспортного средства 102. В одной реализации, контроллер может определить будущее значение ТХД на основе скорости изменения ТХД и, соответственно, оценить первое и второе положения открытия заслонок решетки. Аэродинамическое сопротивление может быть оценено для двух положений заслонок решетки, и контроллер может установить окончательное положение заслонок решетки (между первым и вторым положениями заслонок решетки) на основе предполагаемого аэродинамического сопротивления, как объяснено ниже в отношении фиг. 3.
Кроме того, контроллер 12 может взаимодействовать с различными приводами 32, в том числе, приводами двигателя (такими, как топливные инжекторы, электронно управляемая дроссельная заслонка всасываемого воздуха, свечи зажигания и т.д.), приводами системы охлаждения (такими, как отверстия кондиционирования воздуха и/или перепускные клапаны в системе климат-контроля пассажирского салона и т.д.), активными заслонками 14 решетки и другими. В некоторых примерах носитель данных может быть запрограммирован на основе машиночитаемых данных, представляющих собой выполняемые процессором инструкции для осуществления описанных ниже способов, а также других вариантов, ожидающихся, но явным образом не перечисленных.
Как отмечено здесь, количество отходящего тепла, переданного хладагенту от двигателя, может изменяться в зависимости от условий эксплуатации, влияя, таким образом, на количество тепла, переданное потокам воздуха. Например, если уменьшается крутящий момент двигателя или расход топлива, то суммарное количество выработанного отходящего тепла может быть пропорционально уменьшено.
Решетка 112 автомобиля 102 обеспечивает открытие (например, открытие решетки, открытие бампера, и т.д.) для забора потока окружающего воздуха 116 через переднюю часть транспортного средства или рядом с ней в двигательный отсек. Такой поток окружающего воздуха 116 может использоваться радиатором 80, электрическим вентилятором 92 и другими компонентами для охлаждения двигателя и/или трансмиссии. Система 110 заслонок решетки может содержать активные заслонки 114 решетки (АЗР) предназначенные для регулировки количества воздуха, поступающего через решетку 112. Здесь АЗР 114 могут также упоминаться, как автоматизированные заслонки решетки или заслонки решетки. Кроме того, поток окружающего воздуха 116 может отводить тепло от системы кондиционирования воздуха транспортного средства и может улучшить производительность двигателей с турбонагнетателем или механическим нагнетателем, оборудованных ОВН 18, уменьшающим температуру воздуха, поступающего в двигатель или во впускной коллектор. Например, работа электрического вентилятора 92 может регулироваться так, чтобы увеличивать или уменьшать поток воздуха к компонентам двигателя. Когда ТХД увеличивается, АЗР, как правило, могут быть открыты для увеличения количества воздуха, поступающего в транспортное средство, например, для понижения ТХД. Полное открытие АЗР может эффективно понизить ТХД, увеличить эффективность работы двигателя и продлить срок службы двигателя, но может привести к слишком большому понижению ТХД (например, хладагент охладится больше, чем необходимо для эффективной работы двигателя и продления срока службы двигателя). Кроме того, полное открытие заслонок решетки может повлиять на аэродинамику транспортного средства. Аэродинамическое сопротивление является механической силой, создаваемой при перемещении транспортного средства через подвижную среду (воздух или жидкость). Путем частичного открытия заслонок решетки, можно уменьшить аэродинамическое сопротивление транспортного средства, но, с другой стороны, это может повлиять на ТХД, так как в этом случае ТХД не может быть снижена в достаточной степени для обеспечения соответствующего охлаждения двигателя. Это может привести к росту ТХД и перегреву хладагента двигателя (например, хладагент станет более горячим, чем необходимо для эффективной работы двигателя и продления срока службы двигателя). Изобретатели осознали проблему с перегревом и переохлаждением хладагента двигателя, и создали способ для регулирования АЗР, находящихся в передней части транспортного средства путем перевода в окончательное положение на основе скорости изменения ТХД и разности аэродинамического сопротивления. Путем регулирования АЗР на основе скорости изменения ТХД вместо регулирования на основе текущего значения ТХД может быть уменьшена степень перегрева или переохлаждения хладагента двигателя до уровней, которые больше или меньше, чем необходимые значения для поддержания желаемой рабочей температуры двигателя. В результате АЗР могут регулироваться более точно на основе предсказанного (например, будущего) значения ТХД на основе скорости изменения ТХД и других переменных, таких как изменение ТХД, мощность двигателя, плотность воздуха, скорость воздушного потока, температура воздуха, влажность воздуха. Это может позволить переводить АЗР в менее экстремальные положения (например, перевести в положения с меньшими степенями открытия или для меньшего изменения ТХД), что позволяет уменьшить воздушное сопротивление транспортного средства. Таким образом, путем адаптивного регулирования заслонок решетки, открывающихся на основе требований к охлаждению двигателя и предполагаемого аэродинамического сопротивления при различных положениях заслонок решетки, можно уменьшить перегрев или переохлаждение двигателя, а заслонки решетки во время движения могут быть открыты в меньшей степени (в среднем) так, чтобы повысить экономию топлива и увеличить мощность двигателя.
На фиг. 2 показан пример ОВН 18, радиатора 80, электрического вентилятора 92 и места расположения системы 100 двигателя в транспортном средстве 102 относительно системы 110 заслонок решетки и соответствующего потока окружающего воздуха 116. Другие компоненты под капотом (топливная система, аккумуляторы и т.д.) могут также использовать поток воздуха для охлаждения. Таким образом, система 110 заслонок решетки может помочь системе 104 охлаждения в охлаждении двигателя 10 внутреннего сгорания. Например, как показано на фиг. 2, система 110 заслонок решетки может быть двойной активной системой заслонок решетки, содержащий две группы одних или нескольких АЗР 114, доступных для регулирования количества воздуха, проходящего через решетку 112. В другом примере система 110 заслонок решетки может быть активной системой заслонок решетки, содержащей единственную группу одних или нескольких АЗР 114.
АЗР 114 может занимать переднюю часть транспортного средства, охватывая ее, например, от нижней части капота до нижней части бампера. За счет того, что АЗР прикрывает переднюю часть транспортного средства, уменьшается аэродинамическое сопротивление и количество внешнего воздуха, подаваемого к радиатору 80 и ОВН 18. В некоторых реализациях АЗР 114 могут приводиться в движение или автоматически перемещаться в соответствии с командами контроллера. В других реализациях заслонки решетки могут быть разделены на группы, и контроллер может независимо регулировать открытие/закрытие каждой части. Например, первая группа АЗР 204 может быть расположена перед радиатором, а вторая группа АЗР 206 может быть расположена перед ОВН 18.
Как показано на фиг. 2, первая группа АЗР 204 расположена выше второй группы АЗР 206 относительно поверхности, на которой стоит транспортное средство 102. Также, первая группа заслонок 204 решетки может упоминаться как верхние заслонки решетки, а вторая группа заслонок 206 решетки может упоминаться как нижние заслонки решетки. От величины открытия первой группы заслонок 204 решетки зависит количество окружающего воздуха 116, подаваемого на радиатор 80, а от величины открытия второй группы заслонок 206 решетки зависит количество окружающего воздуха, подаваемого в ОВН 18. Также, верхние заслонки 204 решетки могут в основном влиять на аэродинамическое сопротивление транспортного средства и охлаждение двигателя, в то время как нижние заслонки 206 решетки могут влиять на охлаждение ОВН. В некоторых примерах заслонки 204 и 206 решетки могут регулироваться по отдельности, в зависимости от потребностей в охлаждении. Например, в некоторых ситуациях, когда ОВН может потребовать большего охлаждения, чем двигатель, нижние заслонки 206 решетки могут быть открыты в большей степени, чем верхние заслонки 204 решетки. С другой стороны, когда двигатель может потребовать большего охлаждения, чем ОВН, верхние заслонки 204 решетки могут быть открыты в большей степени по сравнению с нижними заслонками 206 решетки. В таких примерах контроллер 12 может регулировать положения заслонок 204 и 206 решетки независимо друг от друга, согласно потребностям в охлаждении двигателя и ОВН. В других примерах контроллер 12 может совместно регулировать положение заслонок 204 и 206 решетки, синхронно или асинхронно, в зависимости потребностей в охлаждении двигателя и/или ОВН.
В некоторых примерах каждая группа заслонок решетки может содержать одинаковое число заслонок 114 решетки, в то время как в других примерах одна группа заслонок решетки может содержать больше заслонок, чем другая. В одной реализации первая группа заслонок 204 решетки может содержать несколько заслонок решетки, в то время как вторая группа заслонок 206 решетки содержит одну заслонку решетки. В другой реализации первая группа заслонок решетки может содержать только одну заслонку решетки, в то время как вторая группа заслонок решетки содержит несколько заслонок решетки. В альтернативных реализациях все заслонки 114 решетки могут быть объединены в одну группу, а величина открытия одной группы заслонок 114 решетки может влиять на аэродинамическое сопротивление транспортного средства, охлаждение двигателя и охлаждение ОВН.
Заслонки 114 решетки могут двигаться между открытым и закрытым положениями и могут оставаться в некотором положении или в нескольких промежуточных положениях. Другими словами, открытие заслонок 114 решетки может быть отрегулировано таким образом, что заслонки 114 решетки могут быть частично открыты, частично закрыты или периодически двигаться между открытым и закрытым положениями для обеспечения поступления воздуха, охлаждающего компоненты двигательного отсека. Открытое положение может упоминаться как максимальная величина открытия (или максимальное процентное значение открытия) указывая на то, что заслонки решетки полностью открыты. Величина открытия заслонок 114 решетки или группы заслонок решетки (например, первая группа заслонок 204 решетки или вторая группа заслонок 206 решетки) может быть выражен в процентного значениях. Например, когда заслонки решетки находятся в промежуточном положении между открытым и закрытым положениями, заслонки решетки могут быть открыты на 50%. Когда заслонки решетки открыты на максимальное процентное значение (например, верхнее пороговое значение величины открытия), заслонки решетки могут быть открыты на 100%.
Заслонки 114 решетки (например, верхние заслонки решетки) могут быть приведены в действие мотором 202. Мотор 202 может быть связан с системой 28 управления. Например, контроллер 12 может быть подключен к системе 110 заслонок решетки, и он может хранить инструкции для регулирования открытия заслонок 114 решетки на основе требований к охлаждению двигателя и оценки аэродинамического сопротивления. Контроллер 12 может посылать сигналы для регулирования системы 110 заслонок решетки при помощи мотора 202. Эти сигналы могут включать команды для увеличения или уменьшения степени открытия верхних заслонок решетки. Например, контроллер 12 может заставить мотор 202 открыть верхние заслонки решетки на 30%. Мотор 202 может быть соединен с одной или несколькими заслонками 114 решетки. Например, мотор 202 может быть соединен с первой заслонкой 114 решетки, а первая заслонка решетки механически связана с остальными заслонками 114 решетки. В другом примере мотор 202 может быть соединен с каждой заслонкой 114 решетки или каждой группой заслонок решетки. Далее, в некоторых примерах, система 110 заслонок решетки может содержать больше одного двигателя, управляемого контроллером, для нескольких групп или нескольких отдельных заслонок решетки.
Для уменьшения перегрева или переохлаждения хладагента двигателя в основном из-за медленной реакции массы силового агрегата, контроллер 12 может выполнить способ 300, как показано на фиг. 3, для оценки будущего значения температуры хладагента двигателя (ТХД) на основе текущей ТХД и скорости изменения ТХД (например, как быстро увеличивается или уменьшается ТХД или является ли ТХД относительно постоянной). Затем контроллер 12 может оценить степень открытия первой и второй заслонок решетки на основе пороговых значений ТХД, зависящих от скорости изменения ТХД. Затем контроллер 12 может определить аэродинамическое сопротивление при двух положениях заслонок решетки и может скорректировать степень открытия заслонок решетки до окончательного положения, соответствующего первому или второму положению, или между первым и вторым положениями заслонок решетки на основе аэродинамического сопротивления при этих положениях.
На фиг. 3 показан способ 300 для регулирования положения активных заслонок решетки транспортного средства (таких, как активные заслонки 114 решетки системы 110 заслонок решетки, показанные на фиг. 1-2) на основе скорости изменения температуры хладагента двигателя (ТХД) (например, температуры хладагента, циркулирующего через двигатель и контур хладагента двигателя с радиатором) и оценки аэродинамического сопротивления для одного или нескольких положений заслонок решетки (например, при одной или нескольких степенях открытия заслонок решетки). Регулирование заслонок решетки может быть также основано на значении мощности двигателя, изменении ТХД, плотности воздуха, скорости воздуха, температуры воздуха и влажности всасываемого в двигатель воздуха. Электронный контроллер (такой, как контроллер 12, показанный на фиг. 1) получает сигналы от различных датчиков двигателя и транспортного средства (например, таких, как датчики, показанные на фиг. 1 и 2) и использует различные приводы двигателя и транспортного средства (например, такие, как приводы, показанные на фиг. 1 и 2) для регулировки работы двигателя на основе полученных сигналов и инструкций, хранимых в памяти контроллера. Инструкции для выполнения способа 300 могут быть выполнены контроллером на основе инструкций, хранимых в памяти контроллера и в сочетании с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, таких, как датчики, описанные выше на фиг. 1 и 2. Контроллер может использовать приводы двигателя из системы двигателя, такие, как мотор, соединенный с заслонками решетки, для регулирования работы двигателя, согласно способам, раскрытым ниже.
В блоке 302 способ 300 использует оценку и/или измерение условий работы двигателя. Эти условия работы двигателя могут включать, например, скорость транспортного средства, температуру хладагента двигателя, массу воздуха, поступающего в двигатель, температуру окружающего воздуха, скорость ветра, атмосферное давление, температуру заряда воздуха, температуру заряда в коллекторе и т.д. Способ 300 переходит к блоку 304. В блоке 304 будущее значение ТХД оценивается на основе скорости изменения ТХД. Например, скорость изменения ТХД может основываться на мгновенном или среднем значении ТХД за некоторый период и может сравниваться с предыдущим средним значением ТХД за период. Масса силового агрегата транспортного средства может медленно реагировать на нагревание и охлаждение двигателя. В результате этой тепловой инерции ТХД может попасть в зону перерегулирования. Контроллер (например, контроллер 12, как показано на фиг. 1) может оценить будущее значение ТХД, на основе одного или нескольких текущих значений ТХД, и скорость изменения ТХД (увеличивается, уменьшается или остается постоянной). Например, текущее значение ТХД может быть измерено одним или несколькими датчиками ТХД. В другом примере текущее значение ТХД может быть оценено на основе альтернативных рабочих параметров двигателя или значениях температур. В некоторых примерах, если транспортное средство является гибридным транспортным средством и двигатель выключается, то скорость изменения ТХД может быть оценена на основе температуры под капотом. Например, если температура под капотом не выше пороговой температуры, то контроллер может закрыть заслонки решетки полностью (например, открытие 0%). Контроллер может определить температуру под капотом на основе сигнала от одного или нескольких температурных датчиков или может использовать справочную таблицу для определения изменения ТХД как функции от температуры под капотом, когда двигатель выключен.
После определения скорости изменения ТХД и/или будущего значения ТХД способ 300 переходит к блоку 306, где первое пороговое значение температуры хладагента двигателя (ТХД) и второе пороговое значение температуры хладагента двигателя (ТХД) оценивается на основе скорости изменения температуры хладагента двигателя и/или предполагаемой будущей ТХД. Кроме того, первое и второе пороговые значения ТХД могут быть определены на основе пороговых значений температуры для каждого двигателя, охладителя воздуха наддува и системы кондиционирования воздуха транспортного средства, в котором находится двигатель. Например, первое и второе пороговые значения ТХД могут быть определены на основе одного или нескольких из следующего: текущая температура хладагента двигателя, будущая температура хладагента двигателя, температура заряда воздуха, температура заряда в коллекторе и температура системы кондиционирования воздуха. Первое пороговое значение ТХД может быть верхним пороговым значением ТХД, которое больше, чем второе пороговое значение ТХД (которое может быть упомянуто здесь как более низкое пороговое значение ТХД). Другими словами, к примеру, определение верхнего, первого порогового значения ТХД может содержать поиск (например, в справочной таблице, хранимой в памяти контроллера) верхнего порогового значения ТХД для поддержания температуры двигателя ниже верхнего порогового значения и верхнего порогового значения ТХД для поддержания температуры системы кондиционирования воздуха ниже верхней пороговой температуры. Каждое из верхних пороговых значений ТХД для двигателя и системы кондиционирования воздуха могут основываться на текущих условиях работы двигателя, в том числе, текущих требований к двигателю и системе кондиционирования воздуха. Минимальное значение между верхним пороговым значением ТХД для двигателя и верхним пороговым значением ТХД для системы кондиционирования воздуха (СКВ) может затем быть выбрано контроллером в качестве верхнего порогового значения ТХД для двигателя и СКВ. Настоящий способ может также содержать определение верхнего порогового значения ТХД для температуры воздуха на основе верхнего порогового значения температуры заряда воздуха (например, температура заряда воздуха выше по потоку от дросселя) и верхнего порогового значения температуры заряда в коллекторе (например, температуру заряда воздуха во впускном коллекторе двигателя) для сокращения пограничной неэффективности искры и обеспечения охлаждения охладителя воздуха наддува (такого, как ОВН 18, показанного на фиг. 1-2). Затем контроллер может определить первое пороговое значение ТХД путем выбора минимального значения между верхним пороговым значением ТХД для двигателя и СКВ и верхнего порогового значения ТХД для температуры воздуха.
Точно так же определение более низкого, второго порогового значения ТХД может содержать поиск (например, в справочной таблице, хранимой в памяти контроллера) умеренного порогового значения ТХД для поддержания двигателя ниже умеренной пороговой температуры и умеренного порогового значения ТХД для поддержания температуры системы кондиционирования воздуха ниже умеренной пороговой температуры. Любое из значений умеренного порогового значения ТХД для двигателя и системы кондиционирования воздуха может основываться на текущих условиях работы двигателя, в том числе, текущих требований к двигателю и системе кондиционирования воздуха. Затем минимальное значение между умеренным пороговым значением ТХД для двигателя и умеренным пороговым значением ТХД для системы кондиционирования воздуха может быть выбрано контроллером в качестве умеренного порогового значения ТХД для двигателя и СКВ. Настоящий способ может, кроме того, содержать определение умеренного порогового значения ТХД для температуры воздуха на основе умеренного порогового значения температуры заряда воздуха (например, температура заряда воздуха выше по потоку от дросселя) и умеренного порогового значения температуры заряда в коллекторе (например, температуру заряда воздуха во впускном коллекторе двигателя) для сокращения пограничной неэффективности искры и обеспечения охлаждения охладителя воздуха наддува (такого, как ОВН 18, показанного на фиг. 1-2). Затем контроллер может определить второе пороговое значение ТХД путем выбора минимального значения между умеренным пороговым значением ТХД для двигателя и СКВ и умеренным пороговым значением ТХД для температуры воздуха.
Например, второе пороговое значение ТХД может быть более низким пороговым значением, чем первое пороговое значение ТХД. Например, второе пороговое значение ТХД может равняться 220°F, а первое пороговое значение ТХД может равняться 250°F. Как указано здесь, второе пороговое значение ТХД является умеренным пороговым значением, который ниже, чем верхние пороговые значения, описанные выше (например, где верхние пороговые значения являются максимальными значениями, заданными или основанными на условиях работы двигателя и верхних порогового значениях охлаждения двигателя). Умеренное или второе пороговое значение ТХД может быть желаемой средней максимальной температурой на протяжении срока службы двигателя, то есть, температурой, более низкой, чем первое пороговое значение, который может быть пороговым значением абсолютного максимума (например, умеренное пороговое значение может быть на 30 градусов меньше, чем абсолютный максимум).
Например, первое и второе пороговые значения температуры хладагента двигателя уменьшаются, когда температура хладагента двигателя увеличивается, и скорость изменения температуры хладагента двигателя увеличивается. Другой пример: первое и второе пороговые значения температуры хладагента двигателя увеличиваются, когда температура хладагента двигателя уменьшается, и скорость изменения температуры хладагента двигателя увеличивается.
Затем способ 300 переходит к блоку 308, где оценивается меньшая, первая степень открытия АЗР для поддержания ТХД ниже верхнего, первого порогового значения ТХД (определенного в блоке 306). Кроме того, в блоке 308 оценивается большая, вторая степень открытия АЗР (например, на более высокое процентное значение открытия, чем первое открытие АЗР) для поддержания ТХД ниже более низкого, второго порогового значения ТХД (определенного в блоке 306). Таким образом, первое положение - это степень открытия заслонок решетки (или АЗР), поддерживающая температуру хладагента двигателя ниже первого порогового значения температуры хладагента двигателя, а второе положение - это степень открытия заслонок решетки, поддерживающая температуру хладагента двигателя ниже второго порогового значения температуры хладагента двигателя. Первое положение может быть оценено на основе разницы между будущим (например, предсказанным) значением температуры хладагента двигателя, где предсказанная температура хладагента двигателя основывается на скорости изменения температуры хладагента двигателя и первого порогового значения температуры хладагента двигателя. Кроме того, первое положение может основываться на одном или нескольких из следующего: мощность двигателя, плотность воздуха, скорость воздуха (например, скорость воздуха, поступающего в транспортное средство через заслонки решетки), температура воздуха и влажность воздуха. Точно так же второе положение может быть оценено на основе разницы между предсказанной температурой хладагента двигателя и вторым пороговым значением температуры хладагента двигателя и на основе одного или нескольких из следующего: мощность двигателя, плотность воздуха, скорость воздуха, температура воздуха и влажность воздуха.
После определения первой и второй степеней открытия АЗР (например, открытие на некоторые проценты или в некотором положении) для первого и второго пороговых значений ТХД, способ 300 переходит к блоку 310 для определения значения аэродинамического сопротивления для первого и второго положений АЗР. Аэродинамическое сопротивление является механической силой, создаваемой транспортным средством, движущимся в воздушной среде (находящейся снаружи транспортного средства), эта сила создается из-за различия в скоростях между транспортным средством и воздухом. Аэродинамическое сопротивление возникает, когда существует движение транспортного средства и воздуха относительно друг друга. Когда транспортное средство стоит, не существует никакого аэродинамического сопротивления. Однако когда транспортное средство находится в движении, воздух проходит через АЗР и препятствия под капотом, и изменения в потоке воздуха на поверхности транспортного средства вызывают увеличение силы сопротивления на транспортном средстве, приводящей к увеличению аэродинамического сопротивления. Увеличение аэродинамического сопротивления непосредственно уменьшает экономию топлива. Таким образом, контроллер может оценить аэродинамическое сопротивление для первого положения и второго положения на основе процентного значения открытия в первом и втором положениях, а также на основе одного или нескольких из следующего: плотность воздуха, скорость транспортного средства, скорость ветра и температура воздуха. В некоторых примерах аэродинамическое сопротивление для первого положения и второго положения является оценкой на основе процентного значения открытия в первом положении и втором положении соответственно, а также плотности воздуха, скорости транспортного средства, скорости ветра и температуры воздуха (все эти значения могут быть оценочными и/или измеренными). Таким образом, значение аэродинамического сопротивления транспортного средства зависит от значения открытия АЗР, причем большее процентное значение открытия (например, когда заслонки решетки открыты в большей степени) создает большее аэродинамическое сопротивление транспортного средства, а меньшее процентное значение открытия создает меньшее аэродинамическое сопротивление транспортного средства.
Как только определено аэродинамическое сопротивление для первой и второй степеней открытия АЗР, способ 300 переходит к блоку 312 для определения окончательного положения АЗР на основе значения ухудшения аэродинамического сопротивления для первого и второго положений АЗР. Например, контроллер может оценить процентное ухудшение аэродинамического сопротивления между меньшей, первой степенью открытия АЗР и большей, второй степенью открытия АЗР путем вычисления отношения разности аэродинамического сопротивления при двух степенях открытия АЗР (например, первой и второй степенями открытия АЗР) к аэродинамическому сопротивлению меньшей, первой степени открытия АЗР. Затем контроллер может определить отношение АЗР как функцию процентного ухудшения аэродинамического сопротивления. Эта функция может быть откалибрована так, что если разность ухудшения аэродинамического сопротивления меньше порогового значения, то окончательное положение АЗР выбирается ближе к большей, второй степени открытия АЗР для обеспечения большего охлаждения для двигателя. Функция может быть откалибрована так, что если разность ухудшения аэродинамического сопротивления больше порогового значения (или больше большего, второго порогового значения), то окончательное положение АЗР выбирается ближе к меньшей, первой степени открытия АЗР, чтобы позволить ТХД подняться на уровень около верхнего порогового значения и, таким образом, увеличить экономию топлива транспортного средства. Затем контроллер может определить окончательную степень открытия АЗР путем интерполяции между меньшей, первой степенью открытия АЗР, отношением АЗР и большей, второй степенью открытия АЗР. Таким образом, окончательная степень открытия АЗР может быть значением первого открытия АЗР, второго открытия АЗР или значением между первым и вторым открытиями АЗР.
Затем способ 300 переходит к блоку 314, где положение АЗР регулируется до окончательной степени открытия или окончательного положения АЗР. Например, контроллер может постоянно обновлять (или в альтернативном примере, адаптивно обучаться, чтобы регулировать) значение процентного аэродинамического сопротивления и определять окончательное положение АЗР на основе значения ухудшения аэродинамического сопротивления между вторым и первым положениями. Например, если разность ухудшения аэродинамического сопротивления относительно небольшая (например, ниже порогового значения), то контроллер может задать большее открытие АЗР для обеспечения большего охлаждения двигателя. С другой стороны, если разность аэродинамических потерь относительно большая (например, выше порогового значения), то контроллер может задать меньшее открытие АЗР, которое уменьшит дальнейшие потери и гарантирует более медленный темп повышения ТХД. Кроме того, настоящий способ в блоке 314 может содержать приведение в действие привода, соединенного с АЗР (например, мотора, подобного мотору 202, показанному на фиг. 2) для перевода АЗР в определенное окончательное положение. Затем способ 300 заканчивается.
Таким образом, способ содержит перевод активных заслонок решетки (АЗР), расположенных в передней части транспортного средства, в окончательное положение или между первым положением, имеющим меньшую величину открытия, и вторым положением, имеющим большую величину открытия, в зависимости от скорости изменения температуры хладагента двигателя и разности аэродинамического сопротивления между первым и вторым положениями. Перевод АЗР в окончательное положение может содержать перевод АЗР ближе к первому положению, чем ко второму положению, если разность аэродинамического сопротивления увеличивается. В качестве другого примера, перевод АЗР в окончательное положение содержит перевод АЗР ближе ко второму положению, чем к первому положению, если разность аэродинамического сопротивления уменьшается. Например, окончательное положение основывается на значении ухудшения аэродинамического сопротивления между вторым положением и первым положением. Кроме того, первое положение заслонок решетки может поддерживать температуру хладагента двигателя ниже первого порогового значения температуры хладагента двигателя, а второе положение заслонок решетки может поддерживать температуру хладагента двигателя ниже второго порогового значения температуры хладагента двигателя. Технический эффект от регулирования заслонок решетки на основе предполагаемого ухудшения аэродинамического сопротивления заключается в том, что положение заслонок решетки адаптивно изменяется, что снижает степень ухудшения условий работы двигателя и, кроме того, уменьшает потери мощности двигателя. Кроме того, значение ТХД может поддерживаться лучшим образом, можно уменьшить как перегрев, так и переохлаждение ТХД.
На фиг. 4 график 400 показывает в качестве примера соотношение между открытием АЗР, ТХД и аэродинамическим сопротивлением транспортного средства в результате открытия АЗР. В частности, график 400 показывает в качестве примера процесс регулирования положения АЗР и изменения пороговых значений ТХД на основе изменения условий работы двигателя и в соответствии со способом, показанным на фиг. 3. На основе более низких, вторых требований к охлаждению двигателя и системы кондиционирования воздуха (как описано выше в отношении фиг. 3) контроллер может определить более низкое, второе пороговое значение ТХД (обозначенное кривой 412). Точно так же, на основе более высоких, первых требований к охлаждению двигателя и системы кондиционирования воздуха контроллер может определить более высокое, первое (или верхнее) пороговое значение ТХД (обозначенное кривой 408). В некоторых примерах нижний и верхний пороговые значения ТХД могут быть, кроме того, определены на основе температуры заряда воздуха и температуры заряда в коллекторе. Кроме того, контроллер может определить будущее значение ТХД на основе скорости повышения ТХД. На основе потребностей охлаждения двигателя (то есть, на основе пороговых и будущих значений ТХД), могут быть определены меньшее, первое положение АЗР и большее, второе положение АЗР. Первое положение АЗР обозначено кривой 406, а второе положение АЗР обозначено кривой 402. В некоторых примерах первое положение АЗР может основываться на разности между будущим значением ТХД и верхним пороговым значением ТХД (408), а второе положение АЗР может основываться на разности между будущим значением ТХД и нижним пороговым значением ТХД (412). Кроме того, первое и второе положения АЗР могут зависеть от одного или нескольких из следующего: мощность двигателя, плотность воздуха, скорость воздуха, температура воздуха, влажность воздуха и т.д. Если открытие АЗР происходит таким образом, что заслонки остаются в первом и втором положениях, охлаждающая жидкость двигателя может дольше не перегреваться или переохлаждаться. На основе определенных первого и второго положений АЗР контроллер может определить соответствующее значение аэродинамического сопротивления путем выполнения программы, например, такой, как показано на фиг. 3. Предполагаемое аэродинамическое сопротивление, соответствующее первому положению АЗР, обозначено кривой 416, а предполагаемое аэродинамическое сопротивление, соответствующее второму положению АЗР, обозначено кривой 414. Поскольку первое положение АЗР имеет меньшую степень открытия, чем второе положение АЗР, то аэродинамическое сопротивление для первого положения АЗР меньше, чем аэродинамическое сопротивление для второго положения АЗР. Окончательное положение заслонок решетки (как показано на кривой 404) может быть выбрано совпадающим с первым или вторым положениями АЗР или между ними, на основе разности аэродинамического сопротивления между первым и вторым положениями АЗР. Как описано выше, первое пороговое значение ТХД может быть верхним пороговым значением ТХД, а второе пороговое значение ТХД может быть пороговым значением, меньшим, чем первое пороговое значение ТХД. Скорость транспортного средства показана на кривой 418. Для каждой кривой время указано вдоль оси х (горизонтальной), а значения каждого соответствующего параметра указаны вдоль оси у (вертикальной). Скорость транспортного средства может быть одним из дополнительных условий работы двигателя, которые могут влиять на аэродинамическое сопротивление. В альтернативных реализациях дополнительные или альтернативные условия работы двигателя, такие, как температура окружающего воздуха и атмосферное давление, могут использоваться для определения аэродинамического сопротивления.
0
При t скорость транспортного средства относительно стабильна (кривая 418) и температура хладагента двигателя относительно стабильна (например, не увеличивается или уменьшается) (кривая 410).
0
1
0
1
Между t и t значение ухудшения аэродинамического сопротивления (например, соответствующее значение разности аэродинамического сопротивления между первым положением и вторым положением АЗР) является относительно небольшим (например, ниже пороговой разности). Оценка ухудшения аэродинамического сопротивления может быть сделана путем вычисления отношения разности аэродинамического сопротивления в первом и втором положениях АЗР к аэродинамическому сопротивлению при первом положении АЗР. Другими словами, в течение времени между t и t, когда разность аэродинамического сопротивления, соответствующая второму и первому положениям АЗР (как обозначено ΔD на кривой 400) является относительно небольшой (например, ниже порогового значения разности аэродинамического сопротивления), значение ухудшения аэродинамического сопротивления может быть признано относительно небольшим (например, ниже порогового значения), и окончательное положение АЗР может быть выбрано ближе к большему, второму положению (кривая 402), как обозначено на 404. Таким образом, путем регулирования АЗР в положение, которое ближе к большей степени открытия, то есть, ко второму положению, чем к меньшей степени открытия, то есть, к первому положению, когда значение ухудшения аэродинамического сопротивления ниже порогового значения, охлаждающая жидкость двигателя может быть охлаждена более сильно и/или на большее значение, и ТХД может поддерживаться ниже первого и второго пороговых значений ТХД, как показано на кривой 410. В результате можно усилить охлаждение двигателя, продлив, таким образом, срок службы двигателя и повысив мощность двигателя.
1
2
1
2
Между t и t скорость транспортного средства начинает увеличиваться (кривая 418), и ТХД также начинает повышаться, как обозначено кривой 410. На основе требований к охлаждению двигателя и/или системы кондиционирования воздуха, описанных выше, контроллер может адаптивно обучиться и определить нижнее и верхнее пороговое значение ТХД, как обозначено кривыми 408 и 412, и далее определить первое и второе положения АЗР, как обозначено кривыми 406 и 402, соответственно. Затем контроллер может определить аэродинамическое сопротивление для первого и второго положения АЗР, как объяснено ранее. Однако между t и t разность аэродинамического сопротивления ΔD между первым и вторым положениями АЗР увеличивается, как обозначено кривыми 414 и 416. Контроллер может адаптивно (или постоянно) изменять окончательное положение АЗР на основе разности аэродинамического сопротивления между первым положением и вторым положением АЗР, как обозначено кривой 404. Поскольку разность (и значение ухудшения аэродинамического сопротивления) между первым и вторым положениями АЗР увеличивается (и, таким образом, потери в экономии топлива возрастают при нахождении АЗР в большем, втором положении, по сравнению с нахождением в меньшем, первом положении), окончательное положение АЗР может быть выбрано ближе к меньшему, первому положению, чем к большему, второму положению. В результате, аэродинамическое сопротивление транспортного средства может быть уменьшено, и может быть повышена экономия топлива. Однако, когда окончательное положение АЗР ближе к первому положению, чем ко второму положению, двигатель охлаждается в меньшей степени, и, таким образом, ТХД может медленно повышаться к верхнему пороговому значению 408, как обозначено кривой 410.
2
3
2
3
Между t и t скорость транспортного средства начинает уменьшаться (кривая 418), и ТХД также начинает уменьшаться (кривая 410). Как объяснено выше, контроллер может адаптивно обучаться и определить нижнее и верхнее пороговые значения ТХД и далее определить первое и второе положения АЗР. Затем контроллер может определить аэродинамическое сопротивление для первого и второго положений АЗР, и, соответственно, вычислить значение ухудшения. Между t и t разность аэродинамического сопротивления ΔD между первым и вторым положениями АЗР уменьшается, как обозначено кривыми 414 и 416. Контроллер может адаптивно изменить окончательное положение АЗР на основе разности аэродинамического сопротивления между первым положением и вторым положением АЗР, как обозначено кривой 404. Поскольку разность (и значение ухудшения аэродинамического сопротивления) между первым и вторым положениями АЗР уменьшается, окончательное положение АЗР может быть выбрано ближе к большему, второму положению (кривая 402), по сравнению меньшим, первым положением (кривая 406). В результате охлаждающая жидкость двигателя может быть охлаждена в большей степени и/или на большее значение, и ТХД может оставаться ниже первого и второго пороговых значений ТХД, как обозначено кривой 410. Передов АЗР в окончательное положение может содержать приведение в действие мотора, соединенного с АЗР для увеличения процентного значения открытия АЗР, поскольку уменьшается разность аэродинамического сопротивления между первым и вторым положениями.
3
4
3
4
Между t и t скорость транспортного средства начинает увеличиваться (кривая 418). Как описано ранее, контроллер может адаптивно обучаться и определить нижнее (кривая 412) и верхнее (кривая 408) пороговые значения ТХД на основе требований к охлаждению двигателя и/или системы кондиционирования воздуха. Затем контроллер может определить первое и второе положения АЗР, как обозначено кривыми 406 и 402, соответственно. Затем контроллер может определить аэродинамическое сопротивление между первым и вторым положениями АЗР, как объяснено ранее. Однако между t и t разность аэродинамического сопротивления ΔD между первым и вторым положениями АЗР увеличивается, как обозначено расстоянием между кривыми 414 и 416. Контроллер может адаптивно изменить окончательное положение АЗР на основе разности аэродинамического сопротивления между первым положением и вторым положением АЗР, как обозначено кривой 404. Поскольку разность (и значение ухудшения аэродинамического сопротивления) между первым и вторым положениями АЗР увеличивается, окончательное положение АЗР может быть выбрано между первым и вторым положениями АЗР, ближе к первому положению (кривая 406), по сравнению со вторым положением (кривая 402). Таким образом, АЗР переводится на меньшее процентное значение открытия, уменьшая аэродинамическое сопротивление транспортного средства и увеличивая экономию топлива. В результате охлаждение двигателя может быть уменьшено.
Можно отметить, что положения АЗР, объясненные выше и показанные на фиг. 4, адаптивно изменяются контроллером и не являются дискретными положениями АЗР. Технический эффект от перевода АЗР ближе к первому положению, когда значение ухудшения аэродинамического сопротивления между первым и вторым положениями АЗР является относительно большим, состоит в уменьшении аэродинамического сопротивления транспортного средства и увеличении экономии топлива транспортным средством. Технический эффект от перевода АЗР ближе ко второму положению, по сравнению с первым положением, когда значение ухудшения аэродинамического сопротивления между первым и вторым положениями АЗР является относительно небольшим, состоит в увеличении охлаждения двигателя, и, следовательно, поддержании ТХД на более низком уровне.
Системы, раскрытые здесь и показанные на фиг. 1 и 2 вместе со способами, описанными здесь и на фиг. 3, допускают использование одной или нескольких систем и одного или нескольких способов. Например, представлен способ для транспортного средства, содержащий определение меньшего, первого положения и большего, второго положения активных заслонок решетки, расположенных в передней части транспортного средства на основе скорости изменения температуры хладагента двигателя. В таком примере, во время первого состояния, АЗР могут быть переведены в третье положение, которое ближе к первому, чем ко второму положению. Кроме того, во время второго состояния, АЗР могут быть переведены в четвертое положение, которое ближе ко второму, чем к первому положению. В любом из предыдущих примеров, где регулируется положение АЗР, первое положение может основываться на разности аэродинамического сопротивления, которое больше, чем пороговое значение, а второе положение может основываться на первом пороговом значении температуры хладагента двигателя, и, кроме того, второе положение может основываться на втором пороговом значении температуры хладагента двигателя, меньшем, чем первое пороговое значение температуры хладагента двигателя. В таком примере первое пороговое значение температуры хладагента двигателя может быть оценено на основе скорости изменения температуры хладагента двигателя и первого набора пороговых значений температуры хладагента двигателя для двигателя, охладителя воздуха наддува и системы кондиционирования воздуха. Второе пороговое значение температуры хладагента двигателя может быть оценено на основе скорости изменения температуры хладагента двигателя и второго набора пороговых значений температуры хладагента двигателя для двигателя, охладителя воздуха наддува и системы кондиционирования воздуха. В таком примере первое пороговое значение температуры хладагента двигателя может быть больше, чем второе пороговое значение температуры хладагента двигателя.
Например, третье положение основывается на разности аэродинамического сопротивления между первым положением и вторым положением, и первое состояние используется, когда разность аэродинамического сопротивления больше, чем пороговое значение. Другой пример: четвертое положение основывается на разности аэродинамического сопротивления между первым положением и вторым положением, и второе состояние используется, когда разность аэродинамического сопротивления меньше, чем пороговое значение. Перевод АЗР в третье положение может содержать приведение в действие мотора, соединенного с АЗР для уменьшения процентного значения открытия АЗР, поскольку увеличивается разность аэродинамического сопротивления между первым положением и вторым положением. Перевод АЗР в четвертое положение может содержать приведение в действие мотора, соединенного с АЗР, для увеличения процентного значения открытия АЗР, поскольку уменьшается разность аэродинамического сопротивления между первым положением и вторым положением.
В еще одном примере представлена система для транспортного средства, система транспортного средства, содержащая заслонки решетки, расположенные в передней части транспортного средства, и мотор, соединенный с заслонками решетки и работающий для регулирования положения заслонок решетки. Контроллер с памятью и машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в памяти, может быть сконфигурирован для регулирования мотора на основе заданного процентного значения открытия заслонок решетки, где заданное процентное значение открытия находится между меньшим, первым процентным значением открытия и большим, вторым процентным значением открытия, и это заданное процентное значение открытия определяется, в том числе, на основе разности аэродинамического сопротивления между первым и вторым процентными значениями открытия, где первое и вторые процентные значения открытия оцениваются на основе скорости изменения температуры хладагента двигателя и рабочих параметров двигателя. Рабочие параметры двигателя содержат одно или несколько из следующего: температура впускного коллектора двигателя транспортного средства, температура заряда воздуха и температура блока кондиционирования транспортного средства. Первое процентное значение открытия может быть процентным значением открытия, которое поддерживает температуру хладагента двигателя ниже первого порогового значения, а второе процентное значение открытия может быть процентным значением открытия, которое поддерживает температуру хладагента двигателя ниже второго порогового значения, причем второе пороговое значение больше, чем первое пороговое значение.
Таким образом, заслонки решетки могут регулироваться на основе скорости изменения температуры хладагента двигателя. Контроллер может определить для первого положения заслонок решетки меньшее процентное значение открытия, а для второго положения заслонок решетки - большее процентное значение открытия на основе верхнего, первого порогового значения ТХД и более низкого, второго порогового значения ТХД, соответственно. Первое и второе пороговые значения ТХД могут основываться на верхнем и нижнем значениях ТХД, необходимых для охлаждения одного или нескольких из следующего: двигатель, система кондиционирования воздуха транспортного средства, охладитель воздуха наддува и воздух наддува, поступающий в двигатель. В то время как первое пороговое значение ТХД может быть максимальным допустимым значением ТХД, второе пороговое значение ТХД может быть более низким, более консервативным значением ТХД, обеспечивающим большее охлаждение по сравнению с максимально допустимой ТХД. Контроллер может оценить аэродинамическое сопротивление для первого и второго положений заслонок решетки на основе первого и второго пороговых значений ТХД и дополнительных условий работы двигателя. Затем на основе разности аэродинамического сопротивления между первым положением и вторым положением (и/или отношения на основе значений аэродинамического сопротивления для первого и второго положений), контроллер может определить окончательное положение заслонок решетки как первое или второе положение или между ними. Когда разность аэродинамического сопротивления увеличивается, снижается экономия топлива транспортным средством, если заслонки решетки были переведены во второе положение (с большим процентом открытия), в то время как охлаждение двигателя увеличивается. Таким образом, контроллер может решить, что более выгодно для двигателя: уменьшить аэродинамическое сопротивление транспортного средства или увеличить охлаждение двигателя. Кроме того, когда разность аэродинамического сопротивления между этими двумя положениями уменьшается, контроллер может открыть заслонки решетки на большее значение, так как в результате снижение экономии топлива было бы меньшим, а преимущество в охлаждении двигателя может быть больше. Таким образом, техническим эффектом от регулирования системы заслонок решетки между первым и вторым положениями на основе разности аэродинамического сопротивления между первым положением и вторым положением и изменением температуры хладагента двигателя является увеличение мощности двигателя. Кроме того, регулирование положения заслонок решетки на основе изменения температуры хладагента двигателя, а не текущего значения температуры хладагента двигателя, может повысить эффективность двигателя, поскольку может уменьшить переохлаждение или перегрев хладагента двигателя, которые могут привести к ухудшению состояния двигателя и/или ухудшению производительности двигателя.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера в сочетании с различными датчиками, приводами и другими средствами двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой одну или более стратегий обработки, таких как управляемые по событиям, управляемые по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных признаков и преимуществ раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Более того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память машиночитаемой среды хранения данных в управляющей системе двигателя, при этом раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения 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 включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «некоторый» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения 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 включенными в предмет настоящего изобретения.