CN113733896A - 一种可变进气格栅的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可变进气格栅的控制方法，包括如下步骤：ECU检测环境温度、发动机水温、发动机转速、发动机进气量及车速，确定冷却液的目标温度；ECU检测冷却液的实际温度，并计算实际温度与目标温度的差值，根据差值及目标温度确定风扇对应的目标档位，并获得风扇在目标档位时对应的冷却液的开启温度；对比目标温度与开启温度，若目标温度小于开启温度，则增大可变进气格栅的开度；若目标温度大于开启温度，则减小可变进气格栅的开度。本发明可变进气格栅的控制方法将风扇与可变进气格栅联合控制，通过可变进气格栅对风扇冷却需求进行补偿，避免风扇来回切换和水温频繁波动导致发动机缸盖破裂及安全事故，提升整车性能。

Description

一种可变进气格栅的控制方法
技术领域
本发明涉及发动机热管理技术领域，特别涉及一种可变进气格栅的控制方法。
背景技术
进气格栅是汽车前部造型的重要组成部分，影响着整车的设计风格，同时也是空气流入汽车发动机舱的入口。可变进气格栅是近年来一项新兴的节油技术，它能够改变进入发动机舱的冷却空气量，降低内循环阻力，提升整车燃油经济性的装置。
目前采用可变进气格栅的车型其控制方法是通过检测环境温度、发动机转速、发动机进气量及车速信号，设定出此时目标冷却液温度，并计算冷却液当前温度与目标冷却液的温度差，同时结合车速、空调系统状态及负荷，计算出主动进气格栅实际需要开度进行控制。
但这种控制方法只考虑了车速等外部因素与可变进气格栅的关系，计算出一个可变进气格栅的开度，并没有结合档位风扇进行控制，由于档位风扇各档位对应的冷却需求是一个定值，如30％的冷却需求对应一档，45％冷却需求对应二档，当需要40％冷却需求时，档位从一档切进二档，水温会很快降低，冷却需求也会随之降低，风扇又会切进一档，风扇的档位频繁切换，水温会在短时间内来回波动，很可能会造成发动机缸盖破裂等其他安全问题，对整车性能影响很大。
发明内容
本发明提供一种可变进气格栅的控制方法，包括如下步骤：
ECU检测环境温度、发动机水温、发动机转速、发动机进气量及车速，确定冷却液的目标温度；
ECU检测所述冷却液的实际温度，并计算所述实际温度与所述目标温度的差值，根据所述差值及所述目标温度确定风扇对应的目标档位，并获得所述风扇在所述目标档位时对应冷却液的开启温度；
对比所述目标温度与所述开启温度，若所述目标温度小于所述开启温度，则增大可变进气格栅的开度；若所述目标温度大于所述开启温度，则减小所述可变进气格栅的开度。
本发明可变进气格栅的控制方法，能够根据实际冷却需求将风扇与可变进气格栅联合控制，使得风扇能够保持在一个固定的档位，通过可变进气格栅对冷却需求进行补偿控制，避免风扇的来回切换和水温的频繁波动，进而避免出现发动机缸盖破裂及其他安全事故，提升整车性能。
可选地，确定风扇对应的所述目标档位包括：
对比所述目标温度与所述风扇在不同档位时对应所述冷却液的所述开启温度，以与所述目标温度的差值最小的所述冷却液的开启温度相应的档位，确定所述目标档位。
可选地，以发动机当前负荷超过ECU初始设置的发动机的预设负荷为条件，执行如下步骤：
ECU根据当前冷却需求确定所述风扇的所述目标档位或所述可变进气格栅的目标开度，并计算出所述风扇在所述目标档位时的第一能耗及所述可变进气格栅在所述目标开度时的第二能耗；
ECU对所述第一能耗和所述第二能耗进行比较，若所述第一能耗小于所述第二能耗，则冷却需求由所述风扇提供，所述可变进气格栅全关；若所述第一能耗大于所述第二能耗，则冷却需求由所述可变进气格栅提供，所述风扇关闭。
可选地，所述可变进气格栅在所述目标开度时的第二能耗计算为：
基于所述可变进气格栅在不同开度时相应的空阻系数，获得所述可变进气格栅的开度与所述空阻系数之间的函数关系，根据所述函数关系计算所述可变进气格栅在所述目标开度时的对应空阻系数；ECU根据当前车速、整车横截面积及所述对应空阻系数计算对应空气阻力；ECU根据所述对应空气阻力计算所述可变进气格栅在所目标开度时的所述第二能耗。
可选地，启动阶段，执行如下步骤：
控制所述可变进气格栅全开后关闭，当所述可变进气格栅无法继续关闭时，ECU记录当前所述可变进气格栅的位置为第一偏转位置，对比所述第一偏转位置与第一预设限值，若所述第一偏转位置小于所述第一预设限值，则获得所述可变进气格栅卡死的判断结果；
打开所述可变进气格栅，当所述可变进气格栅无法继续打开时，ECU记录当前所述可变进气格栅的位置为第二偏转位置，对比所述第二偏转位置与第二预设限值，若所述第二偏转位置小于所述第二预设限值，则获得所述可变进气格栅卡死的判断结果。
可选地，以所述第一偏转位置大于所述第一预设限值为条件，执行如下步骤：
ECU记录当前第一偏转位置为所述可变进气格栅的实际闭合位，对比所述实际闭合位与ECU初始记录的所述可变进气格栅的理论闭合位，若所述实际闭合位与所述理论闭合位的偏差大于第一预设差值，则获得所述可变进气格栅老化的判断结果；
可选地，以所述第二偏转位置大于所述第二预设限值为条件，执行如下步骤：
ECU记录当前第二偏转位置为所述可变进气格栅的实际全开位，对比所述实际全开位与ECU初始记录的所述可变进气格栅的理论全开位，若所述实际全开位与所述理论全开位的偏差大于第二预设差值，则获得所述可变进气格栅老化的判断结果。
可选地，所述可变进气格栅由一个设置有编码器的电机驱动，所述编码器能够记录所述电机的偏转角度，通过所述电机偏转角度能够计算所述可变进气格栅的开度。
可选地，暖机阶段，ECU对所述实际温度与预设温度阀值进行比较，若所述实际温度小于所述温度阀值,则所述可变进气格栅全关；若所述实际温度大于所述预设温度阀值,则所述可变进气格栅全开。
可选地，所述预设温度阀值不低于80℃。
附图说明
图1为本发明所提供可变进气格栅的控制方法的控制流程图；
图2为本发明所提供可变进气格栅的控制方法在发动机当前负荷超过预设负荷时的控制流程图；
图3为本发明所提供可变进气格栅的控制方法在启动阶段对可变进气格栅的运行状况进行测试的流程图；
图4为本发明所提供可变进气格栅的控制方法在暖机阶段的控制流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明所提供可变进气格栅的控制方法的控制流程图。
本发明可变进气格栅的控制方法的控制步骤如下：
ECU检测环境温度、发动机水温、发动机转速、发动机进气量及车速，确定冷却液的目标温度；
ECU检测冷却液的实际温度，并计算冷却液的实际温度与冷却液的目标温度之间的差值，根据计算所得的差值及冷却液的目标温度来确定风扇对应的目标档位，并获得风扇在目标档位时冷却液能够达到的开启温度；
对目标温度与开启温度进行比较，若目标温度小于开启温度，则增大可变进气格栅(AGS，后续均用AGS代替可变进气格栅)的开度；若第一目标温度大于开启温度，则减小AGS的开度；若第一目标温度等于开启温度，则AGS保持在当前开度即可。
本发明可变进气格栅的控制方法，能够根据实际冷却需求将风扇与AGS联合控制，使得风扇保持在一个固定的档位，通过AGS对冷却需求进行补偿控制，从而避免风扇的来回切换和水温的频繁波动，使得实际冷却需求与目标冷却需求更贴合，避免出现发动机缸盖破裂及其他安全事故，提升整车性能。
ECU根据冷却液的目标温度与风扇在目标档位时冷却液能够达到的开启温度的差值，确定AGS开度增大或减小的具体数值，保证冷却液的实际温度能够达到目标温度。
此外，确定风扇对应的目标档位包括：对比冷却液的目标温度与风扇在不同档位时对应的冷却液的开启温度，若风扇在某一档位时冷却液的开启温度与目标温度最接近，即风扇在该档位时对应冷却液的开启温度与冷却液目标温度的偏差最小，则确定该档位为风扇的目标档位。
进一步地，请参考图2，图2为本发明所提供可变进气格栅的控制方法在发动机当前负荷超过预设负荷时的控制流程图。
以发动机当前负荷超过ECU初始设置的发动机的预设负荷为条件，执行如下步骤：
ECU根据当前的冷却需求确定风扇对应的目标档位，即风扇在该目标档位时单独工作能够满足冷却液当前的冷却需求；ECU再根据当前的冷却需求确定AGS的目标开度，即AGS在目标开度时单独工作能够满足冷却液当前的冷却需求；ECU计算出风扇在目标档位时的第一能耗及AGS在目标开度时的第二能耗；
ECU对第一能耗和第二能耗进行比较，若第一能耗小于第二能耗，则冷却需求由风扇提供，AGS全关；若第一能耗大于第二能耗，则冷却需求由AGS提供，风扇关闭。
其中，ECU检测发动机当前转速和当前进气量，并根据检测到的当前转速和当前进气量计算获得发动机当前负荷。
根据整车工作时的电压(一般在12-14V)及各档位风扇的电流值(已知)，就可以计算出风扇在目标档位的第一能耗。
由于AGS不同的开度会影响空阻系数，计算AGS能耗的方法为：
首先，基于AGS在不同开度时相应的空阻系数，获得AGS的开度与空阻系数之间的函数关系，如可以测试AGS在开度为0、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％时对应的空阻系数，获得AGS的开度与空阻系数之间的函数关系，根据获得的对应关系利用线性插值的方法可计算出AGS在任意开度的空阻系数；ECU根据车速、整车横截面积及空阻系数能够计算出对应空气阻力；根据对应空气阻力即可计算AGS在任意开度时的能耗。
因此，当AGS在目标开度时，可以通过如上方法计算出AGS的第二能耗。
通过对风扇在目标档位时的第一能耗及AGS在目标开度时的第二能耗进行对比，可以确定采用风扇或AGS来满足当前的冷却需求，能够有效节省整车能耗，提高后备功率。
请参考图3，图3为本发明所提供可变进气格栅的控制方法在启动阶段对AGS的运行状况进行测试的流程图。
启动阶段，执行如下步骤：
控制AGS全开后关闭，当AGS无法继续关闭时，ECU记录当前AGS的位置为第一偏转位置，对比第一偏转位置与ECU初设设置的第一预设限值L1，若第一偏转位置小于第一预设限值L1，则获得AGS卡死的判断结果；
再逐渐打开AGS，当AGS无法继续打开时，ECU记录当前AGS的位置为第二偏转位置，对比第二偏转位置与ECU初始设置的第二预设限值L2，若第二偏转位置小于第二预设限值L2，同样获得AGS卡死的判断结果。
通过对AGS的运行状况进行测试，当AGS被卡死时，驾驶员可及时通过仪表读出AGS故障，并可及时对AGS进行维修，保证输出的AGS目标位置更加符合整车需求。
进一步地，以第一偏转位置大于第一预设限值L1为条件，执行如下步骤：
ECU记录当前第一偏转位置为AGS的实际闭合位，即0位，对比AGS的0位与ECU初始记录AGS的理论闭合位，若0位与理论闭合位之间的偏差超过第一预设差值R1，则获得可变进气格栅老化的判断结果；
以第二偏转位置大于第二预设限值L2为条件，执行如下步骤：
ECU记录当前第二偏转位置为AGS的实际全开位，对比AGS的实际全开位与ECU初始记录的AGS的理论全开位，若实际全开位与理论全开位之间的偏差超过第二预设差值R2，则同样获得可变进气格栅老化的判断结果。
通过对AGS的闭合与打开精度进行测试，并参考发动机、风扇、空调、故障状态进行位置的调整，保证AGS每次停机回到原位或启动到达目标位置都能够更加精准，从而保证输出的AGS目标位置更加符合整车需求。
进一步地，可以通过一个设置有编码器的电机恒电流工作对AGS进行驱动，编码器能够随时记录电机的偏转角度，通过电机偏转角度就能够计算AGS的开度，具体地，电机向左方向偏转，AGS逐渐关闭，即向0位附近偏转，编码器随时记录电机的偏转角度，当编码器记录电机的偏转角度不再发生变化时，证明电机无法继续偏转时，则AGS也无法继续关闭；电机向右偏转，AGS逐渐打开，即向全开位附近偏转，编码器随时记录电机的偏转角度，当编码器记录电机的偏转角度不再发生变化时，电机无法继续偏转，则AGS也无法继续打开。通过设置有编码器的电机对AGS的运行状况进行实时监测，保证AGS的位置更加精确。
其中，由于AGS的型号不同及不同的AGS可能存在不同的制造误差，第一预设差值R1、第一预设限值L1、第二预设差值R2及第二预设限值L2的大小也不同，ECU可以根据实际情况对第一预设差值R1、第一预设限值L1、第二预设差值R2及第二预设限值L2的大小进行设定。
请参考图4，图4为本发明所提供可变进气格栅的控制方法在暖机阶段的控制流程图。
暖机阶段，ECU对冷却液的实际温度与ECU初始设置的预设温度阀值进行比较，若冷却液的实际温度小于该预设温度阀值,则控制AGS全关；若冷却液实际温度大于预设温度阀值,则控制AGS全开。
暖机阶段即为水温上升阶段，该阶段水温较低，整车的排放性和经济性都会较差，为了让整车可以快速暖机，本发明将暖机阶段AGS的位置设置为全关，能够有效减小发动机舱热辐射，缩短快速暖机时间，优化暖机阶段的排放性和经济性。
此外，预设冷却液温度阀值一般不低于80℃。
以上对本发明所提供的一种可变进气格栅的控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可变进气格栅的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
ECU检测环境温度、发动机水温、发动机转速、发动机进气量及车速，确定冷却液的目标温度；
ECU检测所述冷却液的当前实际温度，并计算所述实际温度与所述目标温度的差值，根据所述差值及所述目标温度确定风扇对应的目标档位，并获得所述风扇在所述目标档位时对应的冷却液的开启温度；
对比所述目标温度与所述开启温度，若所述目标温度小于所述开启温度，则增大可变进气格栅的开度；若所述目标温度大于所述开启温度，则减小所述可变进气格栅的开度。
2.根据权利要求1所述可变进气格栅的控制方法，其特征在于：确定风扇对应的所述目标档位包括：
对比所述目标温度与所述风扇在不同档位时对应所述冷却液的所述开启温度，以与所述目标温度的差值最小的所述冷却液的所述开启温度相应的档位，确定所述目标档位。
3.根据权利要求1所述可变进气格栅的控制方法，其特征在于：以发动机当前负荷超过ECU初始设置的发动机的预设负荷为条件，执行如下步骤：
ECU根据当前冷却需求确定所述风扇的所述目标档位或所述可变进气格栅的目标开度，并计算出所述风扇在所述目标档位时的第一能耗及所述可变进气格栅在所述目标开度时的第二能耗；
ECU对所述第一能耗和所述第二能耗进行比较，若所述第一能耗小于所述第二能耗，则冷却需求由所述风扇提供，所述可变进气格栅全关；若所述第一能耗大于所述第二能耗，则冷却需求由所述可变进气格栅提供，所述风扇关闭。
4.根据权利要求3所述可变进气格栅的控制方法，其特征在于：所述可变进气格栅在所述目标开度时的所述第二能耗计算为：
基于所述可变进气格栅在不同开度时相应的空阻系数，获得所述可变进气格栅的开度与所述空阻系数之间的函数关系，根据所述函数关系计算所述可变进气格栅在所述目标开度时的对应空阻系数；ECU根据当前车速、整车横截面积及所述对应空阻系数计算对应空气阻力；ECU根据所述对应空气阻力计算所述可变进气格栅在所述目标开度时的所述第二能耗。
5.根据权利要求1-4任一项所述可变进气格栅的控制方法，其特征在于：启动阶段，执行如下步骤：
控制所述可变进气格栅全开后关闭,当所述可变进气格栅无法继续关闭时，ECU记录当前所述可变进气格栅的位置为第一偏转位置，对比所述第一偏转位置与第一预设限值，若所述第一偏转位置小于所述第一预设限值，则获得所述可变进气格栅卡死的判断结果；
打开所述可变进气格栅，当所述可变进气格栅无法继续打开时，ECU记录当前所述可变进气格栅的位置为第二偏转位置，对比所述第二偏转位置与第二预设限值，若所述第二偏转位置小于所述第二预设限值，则获得所述可变进气格栅卡死的判断结果。
6.根据权利要求5所述可变进气格栅的控制方法，其特征在于：以所述第一偏转位置大于所述第一预设限值为条件，执行如下步骤：
ECU记录当前第一偏转位置为所述可变进气格栅的实际闭合位，对比所述实际闭合位与ECU初始记录的所述可变进气格栅的理论闭合位，若所述实际闭合位与所述理论闭合位的偏差大于第一预设差值，则获得所述可变进气格栅老化的判断结果。
7.根据权利要求6所述可变进气格栅的控制方法，其特征在于：以所述第二偏转位置大于所述第二预设限值为条件，执行如下步骤：
ECU记录当前第二偏转位置为所述可变进气格栅的实际全开位，对比所述实际全开位与ECU初始记录的所述可变进气格栅的理论全开位，若所述实际全开位与所述理论全开位的偏差大于第二预设差值，则获得所述可变进气格栅老化的判断结果。
8.根据权利要求7所述可变进气格栅的控制方法，其特征在于：所述可变进气格栅由一个设置有编码器的电机驱动，所述编码器能够记录所述电机的偏转角度，通过所述电机偏转角度能够计算所述可变进气格栅的开度。
9.根据权利要求1-4任一项所述可变进气格栅的控制方法，其特征在于：暖机阶段，ECU对所述实际温度与预设温度阀值进行比较，若所述实际温度小于所述预设温度阀值,则所述可变进气格栅全关；若所述实际温度大于所述预设温度阀值,则所述可变进气格栅全开。
10.根据权利要求9所述可变进气格栅的控制方法，其特征在于：所述预设温度阀值不低于80℃。
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