CN102454468A - 经由冷却风扇工作周期控制车辆中的遮板的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于控制可调节遮板的操作的方法,该遮板被构造为在全闭和全开位置之间(且含这两个位置)操作,用于冷却具有格栅开口的车辆的动力传动系。该方法包括监视风扇的操作,能够以可选择速度驱动该风扇,用于冷却动力传动系。该方法还包括当风扇速度在预定速度之下时,保持遮板的全闭位置。该方法还包括在风扇的预定速度被选择之前,选择遮板的非全闭位置。此外,该方法包括在遮板的非全闭位置已经被选择之后,选择风扇的预定速度。还提供了用于控制这种风扇的操作的系统和车辆。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于经由冷却风扇的工作周期控制车辆中的遮板的操作的系统和方法。
背景技术
电以及机械驱动的风扇经常被用于机动车中,以便将环境空气通过车辆格栅(grille)吸入,从而辅助各种车辆系统和部件的冷却。另外,遮板可被用于机动车来控制和引导环境空气,以便进一步辅助车辆系统和部件的冷却。
遮板通常包括框架和安装在框架中的窗板或翼板。窗板可被固定,即具有相对于框架永久设定的角度。窗板也是可操作的,即具有可相对于框架调节的角度,用于允许期望量的空气从遮板的一侧通过到另一侧。取决于框架的应用和构造,遮板可被安装为适配在开口中,或与开口重叠。
发明内容
提供了一种用于控制可调节遮板的操作的方法,该遮板被构造为在全闭和全开位置之间(且含这两个位置)操作,用于冷却具有格栅开口的车辆的动力传动系。该方法包括监视风扇的操作,该风扇能够以可选择的速度驱动,用于冷却动力传动系。该方法还包括当风扇速度在预定速度之下时保持遮板的全闭位置。该方法还包括在风扇的预定速度被选择之前,选择遮板的非全闭位置。此外,该方法包括在遮板的非全闭位置已经被选择之后,选择风扇的预定速度。
根据本发明,遮板的非全闭位置是全开位置。此外,保持该遮板的全闭位置、选择该遮板的非全闭位置以及选择该风扇的预定速度的每个操作都可通过控制器实现。
风扇的操作的特点在于被编程到控制器中的所建立的工作周期。相应地,风扇的预定速度根据工作周期来选择。
动力传动系可包括内燃发动机,其中,风扇的工作周期根据发动机上的负载建立。车辆可包括热交换器和经过热交换器循环流动的流体,从而发动机被流体冷却,车辆还包括传感器,该传感器被构造为感测流体的温度。在这样的情况下,风扇的工作周期还根据流体的被感测温度建立。
根据本方法,遮板可被设置为以下的一种:与格栅开口成一体和靠近格栅开口。
另外,本方法还可包括监视环境温度,以及响应在预定值之下的环境温度来选择和锁定遮板的预定位置。此外,本发明可包括在遮板的预定锁定位置被选择时,选择用于风扇的运行状态或停转状态。
还提供了用于控制风扇的操作的系统,且还描述了使用上述方法来控制风扇的操作的车辆。
本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势将通过用于执行本发明的较佳模式的以下详细描述结合附图而显而易见。
附图说明
图1是具有可调节遮板的车辆的部分侧横截面视图,该遮板处于全闭状态;
图2是具有图1所示遮板的车辆的部分侧横截面视图,该遮板处于中间状态,其是非全闭状态的一个例子;
图3是具有图1和2所示的遮板的车辆的部分侧横截面视图,该遮板处于全开状态,其是非全闭状态的另一个例子;以及
图4是用于控制空气经由图1-3所示的可调节遮板流过车辆中的格栅开口的方法的流程图。
具体实施方式
参考附图,其中,相同的附图标记指代相同的部件,图1-3显示了车辆10的部分侧视图。车辆10被示出为包括格栅开口12,其典型地用筛网覆盖。格栅开口12适用于接收环境空气。车辆10还包括动力传动系,该动力传动系特别通过内燃发动机14表示。车辆10的动力传动系还可包括变速器,且如果车辆是混合动力类型的则还包括一个或多个电动机-发电机,其没有被示出,但其存在是本领域技术人员都理解的。车辆动力传动系的效率大体可被其设计以及通过动力传动系在其操作期间经历的各种负载所影响。
车辆10还包括空气-流体热交换器16,即散热器,用于使由箭头18和20所示的冷却流体(例如水或特别配方的冷却剂)循环流过发动机14,以从发动机去除热量。进入热交换器16的高温冷却剂通过箭头18表示,回到发动机的降温冷却剂通过箭头20表示。热交换器16位于格栅开口12之后,用于保护热交换器不受各种道路携带和空气携带的尘屑影响。如果例如车辆具有后部或中部发动机构造的话,热交换器16还可定位在任何其他位置,诸如在乘客车厢之后,这是本领域技术人员都能理解的。
如图1-3所示,风扇22定位在车辆10中,在热交换器16之后,从而热交换器16定位在格栅开口12和风扇之间。风扇22能够基于发动机14的冷却需求选择性地运转和停转。取决于车辆10的道路速度,风扇22适于产生或增强通过格栅开口12、朝向和通过热交换器16的空气流或气流24。通过风扇22的作用如此进行产生或增强,在降温冷却剂20回到发动机14之前气流24穿过热交换器16以从高温冷却剂18去除热量。风扇22可电气地或机械地被发动机14直接驱动。车辆10还包括冷却剂传感器26,其被构造为感知高温冷却剂18在其离开发动机14时的温度。
因为风扇22被发动机14驱动,所以风扇的尺寸典型地基于最小风扇而确定,其与可用的格栅开口12组合足以在严酷或高负载条件施加于车辆10时冷却发动机。但是典型地,当格栅开口12的尺寸被设定为适于这些严酷负载条件时,格栅开口在车辆上产生明显的空气动力阻力,此阻力导致发动机14的运行效率的损失。另一方面,如果格栅开口12的尺寸基于更高车辆速度时的空气动力学和操作效率需求来选择,则需要在高负载条件下产生足够气流的风扇22的尺寸会很大,从而风扇在发动机14上产生明显的寄生阻力。因此,用于格栅开口12的可调节或可变尺寸将允许风扇22的尺寸用于发动机14上的最小寄生阻力,并且能够满足高的车辆负载冷却需求。同时,这样的可调节格栅开口12将允许选择更小的风扇,其进一步用于增加动力传动系的运行效率。
图1-3还示出了可旋转或可调节遮板30。遮板30固定在车辆10中,用于控制通过格栅开口12的气流24。如图所示,遮板30定位在在车辆10前部处的格栅开口12之后且紧邻该格栅开口。如图所示,遮板30定位在格栅开口12和热交换器16之间。遮板30还可被并入到格栅开口12中并与之成一体。遮板30包括多个窗板,在此示出为具有三个单独的窗板元件32、34和36,但窗板的数量可以更少或更多。每个窗板32、34和36被构造为在遮板30的操作期间绕各自的枢轴线38、40和42旋转,由此有效地控制格栅开口12的尺寸。遮板30适于在全闭位置或状态(如图1所示)(含全闭位置)、并经过中间位置(如图2所示)、到全开位置(如图3所示)(含全开位置)之间操作。当窗板元件32、34和36处于它们的任意打开位置时,气流24在与热交换器16接触之前穿过遮板30的平面。
遮板30还包括机构44,其被构造为选择和锁定用于遮板的、在全开和全闭之间的期望位置(含这两个位置)。机构44被构造为使得窗板32-36相继地旋转,即大体是协调的,并允许遮板30旋转到任何可实现位置。机构44可被适于选择和锁定窗板32-36的任何个别的中间位置(一个或多个),或窗板在全开和全闭之间(含这两个位置)的无限地变化的位置。机构44在被任何外部机构启动时用于选择遮板30的期望位置,这是本领域的技术人员能够理解的,诸如被电动机驱动(未示出)。车辆10还包括控制器46,其可以是发动机控制器或单独的控制单元,其被构造为调节机构44用于选择遮板30的期望位置。控制器46还可被构造为操作风扇22(如果风扇是电驱动的)、恒温器(未示出),该恒温器被构造为调节冷却剂的循环流动,这是本领域的技术人员所能理解的。
控制器46被编程为根据发动机14上的负载并相应地根据传感器26感测的冷却剂温度来调节机构44。高温冷却剂18的温度由于发动机14在负载下产生的热而增加。如本领域的技术人员已知的,发动机上的负载典型地取决于施加在车辆10上的运行状态,诸如上山和/或拉动拖车。发动机14上的负载通常使发动机内部温度升高,这又需要针对期望的性能和可靠性来冷却发动机。在离开发动机14之前,冷却剂在发动机内部流动,以便从关键发动机部件(诸如轴承,没有示出但是为本领域的技术人员所熟知)最有效地去除热量。通常,冷却剂通过流体泵(未示出)而在发动机14和热交换器16之间连续地循环流动。
当遮板30全闭时,如图1所示,窗板32-36在格栅开口12处阻挡气流24。当发动机通过格栅开口12的冷却不需要时,全闭遮板30提供用于车辆10的优化的空气动力学性能。遮板30还可被控制器46调节,以通过将窗板32-36旋转到中间位置(如图2所示,其中窗板被部分地关闭)而可变地限制即将到来的气流24进入到热交换器16。窗板32-36的适当的中间位置通过控制器46并根据编程算法而被选择,以由此影响发动机14的期望冷却。当遮板30全开(如图3所示)时,每个窗板32-36被旋转到与气流24平行的位置,力图穿过遮板系统平面。由此,全开遮板30被构造为允许这样的空气流大体不受限地通过遮板30的窗板平面。
格栅开口12、热交换器16、传感器26、遮板30和控制器46每个都被包括在用于控制风扇22的操作的系统48中。在系统48的操作期间,风扇22保持在停转状态并在风扇的一预定工作周期值以下。术语“工作周期”在此定义为风扇能够提供以用于冷却车辆10的动力传动系的最大空气流的百分比。风扇22的工作周期值基于动力传动系所经历的负载以及车辆10的供暖、通风和空气调节(HVAC)系统(未示出)所经历的负载而建立。预定的工作周期值另外与临界车辆速度相关联,其中,临界车辆速度针对发动机14上的负载来确定。用于风扇22的预定工作周期典型地在车辆10的测试和研发期间经验地确定,且被编程到控制器46中用于调节风扇。例如但非限制地,临界车辆速度可设定在35英里每小时(mph),在该速度下,风扇22的工作周期可设定在30%。根据工作周期,风扇22的速度被增加以在车辆10到达该临界速度时产生更高百分比的最大气流。
控制器46根据已建立的工作周期监视和控制风扇22的操作,用于冷却车辆10的动力传动系。相应地,基于所建立的工作周期,风扇22被控制为在一预定风扇速度之下,以在车辆10的临界速度之下提供更低百分比的最大空气流。因而,风扇22的操作的特征在于所建立的工作周期被编程到控制器46中,风扇的预定速度根据工作周期选择。相应地,风扇22在示例的预定30%工作周期之下被完全停转,且然后可运转在30%以上,例如31%的风扇工作周期。除了风扇22工作在预定速度以下,控制器46将遮板30保持在全闭位置。在选择了风扇22的预定速度之前,控制器46选择遮板30的非全闭位置,以允许受控制量的气流24通过格栅开口12,例如在30%的风扇工作周期中。
在风扇22的预定速度选择之前,遮板30的非全闭位置的这种选择确保风扇不会试图输送全闭的遮板30所不能支持的气流24的量。遮板30的非全闭位置可包括在图1所示的全闭位置以上的任何中间位置以及图3所示的全开位置。控制器46还适于选择风扇22的预定速度,诸如实际上启动风扇,随后遮板30已经被定位在非全闭位置。因而,风扇22的工作周期能驱动遮板30的开口。
在移动的车辆10中,处于环境温度且相对于车辆以一定速度行进的气流24穿过车辆的格栅开口12。相对于车辆10在临界车辆速度之上行进的气流24在格栅开口12处产生相当高的正空气压力,且由此被称为“RAM气流”。在以临界速度或低于临界速度的速度行进的车辆10,包括车辆静止时,处于环境温度和相对于车辆以一定低速行进的气流24穿过车辆的格栅开口12。相对于车辆10在临界速度以下行进的气流24在格栅开口12处产生最小正压力。因此,除非车辆10的动力传动系上的负载有不同的需要,否则遮板22可保持在全开位置。
在临界车辆速度之上,处于环境温度且相对于车辆10以一定速度行进的气流24在格栅开口12处产生一定量的RAM气流。尽管在移动的车辆10中,气流24在格栅开口12处产生一定的正压力,但是在车辆速度超过临界速度并伴有增大的车辆负载时,气流24的速度可能不足以产生足够的RAM气流来冷却发动机14。这甚至会在遮板30全开和格栅开口12未受限制时发生,因为车辆负载在更高车辆速度下明显增加,特别是在更暖和的夏天温度时。相应地,在超过临界速度行进的车辆10中,当风扇22处于第二预定速度或在第二预定速度之上时,可对遮板30选择全开位置以辅助动力传动系冷却。
在冰点附近和之下的环境温度对冷却车辆10的动力传动系的冷却来说存在其他考虑。当环境温度处于预定值之下时,即靠近冰点或在冰点之下,在格栅开口12处于部分地受限或完全阻碍状态的情况下都可获得发动机14的足够冷却。同时,窗板32-36和机构44可能冻结并在这样的低温下被卡住。因此,为了防止遮板30在一些不期望的位置卡住,当环境温度处于预定值以下时,遮板30的适当预定位置可被选择和锁定,而不考虑车辆速度和负载如何。格栅开口12可经由遮板30的预定位置而定位在全开和全受限状态(含这两个状态)之间的任何位置,这取决于车辆10的动力传动系的冷却需求。
在车辆10的测试和开发期间可经验地确定遮板30的预定的锁定位置或多个个别锁定位置,所述位置允许动力传动系在冰点环境温度附近和之下的充分冷却。控制器46可被用于经由温度传感器(未示出)监视环境温度,并响应处于预定值之下的环境温度经由机构44调节和锁定遮板30的位置。尽管遮板30的任何个别预定锁定位置被选择,但是风扇22可被操作为处于运转或停转状态,这取决于动力传动系的负载和所建立的风扇工作周期。当环境温度再次升到预定值以上时,可恢复对遮板30的可选位置的完全控制。
图4示出了用于增加动力传动系的操作效率的方法50,通过经由遮板30控制通过车辆10中的格栅开口12的气流24,如上关于图1-3所述。该方法在框52开始,且行进到框54,其中,其包括经由控制器46监视风扇22的操作。在框54之后,方法前进到框56。在框56,方法包括当风扇22的速度处于预定速度之下时保持遮板30的全闭位置,如图1所示。
在框56之后,方法行进到框58,其中,其包括在选择风扇22的预定速度之前通过控制器46选择遮板30的非全闭位置。如上所述,风扇30的非全闭位置可包括在全闭位置(如图1所示)之上直到并包括全开位置(如图3所示)在内的任何位置。在框58之后,方法行进到框60,其中,方法包括在遮板30的非全闭位置已经被选择之后选择风扇22的预定速度。
另外,方法可直接从框52行进到框62,其中,该方法包括监视环境温度。在框62中,无关于车辆速度,响应于在预定值之下的环境温度,方法包括使用控制器46来选择和锁定遮板30的预定位置,其可包括图1-3所示的任何位置。另外,在可选框62中,方法包括当遮板30的预定锁定位置被选择时选择风扇22的允准状态或速度,或风扇22的停转状态。方法可由此通过调节系统44而完全关闭气流24向热交换器16的进入,以将遮板30选择和锁定在全闭位置。
尽管用于执行本发明的较佳模式已经被详细描述,本发明所述的本领域的技术人员将意识到用于执行本发明的替换设计和实施例,用于在所附权利要求的范围内执行本发明。
Claims (8)
1.一种控制可调节遮板的操作的方法,该遮板被构造为在全闭和全开位置之间且含这两个位置进行操作,用于冷却具有格栅开口的车辆的动力传动系,该方法包括:
监视风扇的操作,该风扇能够以可选择的速度而被驱动,用于冷却动力传动系,其中,风扇相对于格栅开口设置并靠近遮板;
当风扇速度在预定速度之下时,保持遮板的全闭位置;
在风扇的预定速度被选择之前,选择遮板的非全闭位置;和
在遮板的非全闭位置已经被选择之后,选择风扇的预定速度。
2.如权利要求1所述的方法,其中,遮板的非全闭位置是全开位置。
3.如权利要求2所述的方法,其中,所述的保持该遮板的全闭位置、选择该遮板的非全闭位置以及选择该风扇的预定速度的每个通过控制器实现。
4.如权利要求3所述的方法,其中,风扇的操作的特点在于被编程到控制器中的所建立的工作周期,并且风扇的预定速度根据工作周期来选择。
5.如权利要求4所述的方法,其中,动力传动系包括内燃发动机,风扇的工作周期根据发动机上的负载来建立。
6.如权利要求5所述的方法,其中,车辆包括热交换器和在热交换器中循环流动的流体,从而发动机被流体冷却,车辆还包括传感器,该传感器被构造为感测流体的温度,并且其中,风扇的工作周期还根据流体的被感测温度来建立。
7.如权利要求1所述的方法,其中,遮板被设置为以下的一种:与格栅开口成一体和靠近格栅开口。
8.如权利要求1所述的方法,还包括监视环境温度,以及响应于在预定值之下的环境温度来选择和锁定用于遮板的预定位置,并且在遮板的预定锁定位置被选择时,选择用于风扇的启动状态或停转状态中之一。
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Application publication date: 20120516 |