DE102016110966A1 - Verfahren und Systeme zur Einstellung von Fahrzeuggrill-Luftleitelementen auf Basis des Motorbetriebs - Google Patents

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Abstract

Verfahren und Systeme zum Einstellen von Grill-Luftleitelementen auf Basis der Motorkühlmitteltemperatur und eines Unterschieds des Luftwiderstands zwischen den Grill-Luftleitelementpositionen sind vorgesehen. In einem Beispiel können die Grill-Luftleitelemente auf eine Position näher an einer ersten, kleineren Öffnung eingestellt werden, wenn ein großer Unterschied des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten Position besteht. In anderen Beispielen können die Grill-Luftleitelemente auf eine Position näher an einer zweiten, größeren Öffnung eingestellt werden, wenn ein kleiner Unterschied des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten Position besteht, sodass der Motor auf niedrigeren Temperaturen gehalten wird.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich allgemein auf Verfahren und Systeme zur Steuerung der Motorkühlung über an einem Vorderende eines Fahrzeugs positionierte Fahrzeuggrill-Luftleitelemente (engl. vehicle grille shutters).
  • Hintergrund/Kurzfassung
  • Ein Fahrzeuggrill ist typischerweise an einem Vorderende eines Fahrzeugs angebracht und kann für Bereitstellung einer Öffnung konfiguriert werden, durch die Ansaugluft von außerhalb des Fahrzeugs erhalten wird, wie beispielsweise eine Grillöffnung oder eine Stoßfängeröffnung. Derartige Ansaugluft lässt sich dann zu einem Motorraum des Fahrzeugs zur Unterstützung des Fahrzeugkühlsystems bei der Kühlung von Motor, Getriebe und anderer relevanter Bauteile im Motorraum leiten. Ein derartiger Luftstrom über den Grill kann den Luftwiderstand erhöhen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Dementsprechend können die Grills Grill-Luftleitelemente zum Blockieren eines derartigen Luftstroms einschließen, wodurch der Luftwiderstand reduziert und die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Geschlossene Grill-Luftleitelemente können auch für ein schnelleres Aufwärmen des Antriebsstrangs sorgen, wodurch die Kraftstoffeffizienz aufgrund geringerer Reibung sowie die Leistung der Passagierraumheizung verbessert werden können. Geschlossene Grill-Luftleitelemente reduzieren aber auch den Luftstrom durch den Kühler und andere für Kühlzwecke vorgesehene Komponenten. Daher können Motortemperaturen wie die Motorkühlmitteltemperatur (MKT) steigen. Der Betrieb von Grill-Luftleitelementen kann deshalb Vergrößern und Verkleinern der Öffnung von Grill-Luftleitelementen auf Basis der Motorkühlanforderungen und der Fahrzeugantriebsbedingungen einschließen.
  • Ein Beispielansatz zum Einstellen von Grill-Luftleitelementen wird von Kerns et al. in U.S. 8,311,708 aufgezeigt. Darin werden Fahrzeuggrill-Luftleitelemente in Abhängigkeit von der Motortemperatur und einem nichtangetriebenen Fahrzeugzustand eingestellt. Wenn die Motortemperatur zum Beispiel über einer Schwellentemperatur liegt, können die Grill-Luftleitelemente geöffnet werden.
  • Die Erfinder hierin haben jedoch mögliche Probleme mit derartigen Systemen erkannt. Als Beispiel können die Grill-Luftleitelemente geöffnet sein, weil die MKT über eine erste Schwellentemperatur ansteigt. Die MKT kann jedoch weiterhin die erste Schwelle überschreiten, bis sie sich aufgrund der geöffneten Grill-Luftleitelemente zu senken beginnt. Die Grill-Luftleitelemente schließen dann, weil die MKT unter die erste Schwelle oder eine zweite Schwelle absinkt, die niedriger als die erste ist. Die MKT kann jedoch weiterhin die zweite Schwelle unterschreiten, bis sich die MKT aufgrund der geschlossenen Grill-Luftleitelemente wieder zu erhöhen beginnt. Steuern der MKT in Reaktion auf eine oder mehrere festgelegte Schwellen auf Basis einer momentanen MKT kann zu einer Verschlechterung der Aerodynamik und Kraftstoffeffizienz führen. Wenn die Grill-Luftleitelemente andererseits nicht früh genug geöffnet werden (bei der entsprechenden Schwelle) oder nicht um ein ausreichend hohes Maß, um eine steigende MKT auszugleichen, kann dies dazu führen, dass die Motortemperaturen weiter steigen, wodurch die Motorleistung beeinträchtigt wird.
  • Die oben beschriebenen Probleme können in einem Beispiel durch ein Verfahren zum Einstellen von am Vorderende eines Fahrzeugs positionierten aktiven Grill-Luftleitelementen auf eine Position, wie eine Endposition, bei oder zwischen einer ersten Position mit einem kleineren Öffnungsbetrag und einer zweiten Position mit einem größeren Öffnungsbetrag auf Basis einer Änderungsrate einer Motorkühlmitteltemperatur und eines Unterschieds des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten Position angegangen werden. Auf diese Weise können durch kontinuierliches Einstellen der Grill-Luftleitelementöffnung zwischen der ersten und der zweiten Position auf Basis der thermischen Kühlanforderungen des Motors und des geschätzten Luftwiderstands Überhitzen und Unterkühlen des Motors reduziert werden, während gleichzeitig auch der durchschnittliche Luftwiderstand vermindert wird, und dadurch die Kraftstoffeffizienz erhöht werden kann.
  • Als Beispiel schließt Einstellen der aktiven Grill-Luftleitelemente auf die Endposition Einstellen der aktiven Grill-Luftleitelemente näher an die erste Position als an die zweite Position ein, wenn der Unterschied des Luftwiderstands zunimmt, und Einstellen der aktiven Grill-Luftleitelemente näher an die zweite Position als an die erste Position, wenn der Unterschied des Luftwiderstands abnimmt. So kann bei Zunahme des Luftwiderstands durch Öffnen des Grill-Luftleiterelements um einen kleineren Betrag die MKT langsam zunehmen, während die aerodynamischen Verluste auf einer niedrigeren Ebene gehalten werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz erhöht wird. Außerdem kann bei geringeren aerodynamischen Verlusten der Motor durch Öffnen des Grill-Luftleitelements um einen größeren Betrag auf niedrigeren Temperaturen gehalten werden, sodass die MKT auf einem niedrigeren Niveau bleibt, wodurch die Lebensdauer des Motoröls und unter manchen Betriebsbedingungen die Motoreffizienz erhöht werden.
  • Die obige Zusammenfassung versteht sich nur als vereinfachte Einführung in ausgewählte Konzepte, die in der Detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, die wesentlichen Merkmale oder Schlüsselmerkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche definiert ist, die sich an die Detaillierte Beschreibung anschließen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung genannte Nachteile lösen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Grill-Luftleitelementsystems, Motors und zugehöriger Komponenten eines Fahrzeugs.
  • 2 zeigt ein Beispiel für einen Ladeluftkühler (LLK), einen Kühler und die Lage des Motors innerhalb eines Fahrzeugs bezüglich der aktiven Grill-Luftleitelemente (AGL) und des entsprechenden Umgebungsluftstroms.
  • 3 zeigt einen höheren Ablaufplan unter Auswahl eines Verfahrens zum Einstellen einer AGL-Position auf Basis einer Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur (MKT) und eines Luftwiderstands.
  • 4 zeigt ein grafisches Beispiel für das Einstellen einer AGL-Öffnung beruhend auf der MKT und dem Luftwiderstand.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Einstellen aktiver Fahrzeuggrill-Luftleitelemente (AGL) zur Anpassung der Kühlung an ein Motorsystem, wie zum Beispiel das in 1 gezeigte Motorsystem. Die AGL können an einem Grill eines Vorderendes eines Fahrzeugs positioniert werden, wie in 2 gezeigt. Die Öffnung der AGL kann auf der Grundlage von Motorbetriebsbedingungen eingestellt werden, um den Kühlluftstrom zum Motor zu erhöhen oder zu vermindern. Ein Controller kann für Ausführung einer Routine, wie zum Beispiel der Routine von 3, konfiguriert werden, um die AGL-Öffnung zwischen einer ersten und einer zweiten Öffnung auf Basis einer Änderungsrate einer Motorkühlmitteltemperatur (MKT) und eines Unterschieds des Luftwiderstands zwischen der ersten und der zweiten Öffnung einzustellen. Beispielhafte Einstellungen der Grill-Luftleitelemente auf Basis der MKT und des Luftwiderstands sind in 4 gezeigt. Auf diese Weise können durch kontinuierliches Anpassen der Öffnung der Grill-Luftleitelemente auf Basis der MKT und des Luftwiderstands die Effizienz des Motorbetriebs und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs gleichzeitig erhöht werden.
  • 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Grill-Luftleitelementsystems (z. B. aktives Grill-Luftleitelementsystem) 110 und ein Motorsystem 100 eines Kraftfahrzeugs 102 in schematischer Darstellung. Das Motorsystem 100 kann Bestandteil eines Fahrzeugs wie beispielsweise eines Straßenfahrzeugs unter anderen Typen von Fahrzeugen sein. Während die beispielhaften Anwendungen des Motorsystems 100 in Bezug auf ein Fahrzeug beschrieben werden, wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Typen von Motoren und Fahrzeugantriebssystemen verwendet werden können, einschließlich Personenkraftwagen, Lastkraftwagen usw.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Motor 10 ein turboaufgeladener Motor, der mit einem Turbolader 13 einschließlich eines Verdichters 14, der von einer Turbine 16 angetrieben wird, gekuppelt ist. Insbesondere wird Frischluft durch den Ansaugkanal 42 in den Motor 10 über den Luftfilter 11 geführt und strömt zum Verdichter 14. Der Verdichter kann ein geeigneter Ansaugluftverdichter sein, wie ein motorgetriebener oder antriebswellengetriebener Laderverdichter. Beim Motorsystem 100 ist der Verdichter als ein Turboladerverdichter gezeigt, der mechanisch mit der Turbine 16 über eine Welle 19 gekuppelt ist, wobei die Turbine 16 von expandierenden Motorabgasen angetrieben wird. Bei einer Ausführungsform können Verdichter und Turbine innerhalb eines Twin-Scroll-Turboladers gekuppelt sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader als Turbolader mit variabler Geometrie (TVG) ausgelegt sein, wobei die Turbinengeometrie aktiv als eine Funktion von Motordrehzahl und anderen Betriebsbedingungen variiert wird.
  • Wie in 1 gezeigt ist der Verdichter 14 über den Ladeluftkühler (LLK) 18 mit der Drosselklappe (z. B. Einlassdrossel) 20 gekuppelt. Der LLK kann zum Beispiel ein Luft-zu-Luft- oder ein Luft-zu-Kühlmittel-Wärmetauscher sein. Die Drosselklappe 20 ist mit dem Motoransaugkrümmer 22 gekuppelt. Die heiße verdichtete Luftladung gelangt vom Verdichter in den Einlass des LLK 18, wird beim Passieren durch den LLK abgekühlt und tritt dann aus, um über die Drosselklappe zum Ansaugkrümmer zu strömen. Umgebungsluftstrom 116 von außerhalb des Fahrzeugs kann in den Motor 10 über einen Grill 112 an einem Fahrzeugvorderende gelangen und über den LLK passieren, um die Kühlung der Ladeluft zu unterstützen. Bei Kühlung der Ladeluft unter den Wassertaupunkt kann sich Kondensat im LLK bilden und ansammeln, wenn die Umgebungslufttemperatur abnimmt oder feuchte bzw. regnerische Wetterbedingungen herrschen. Wenn die Ladeluft rückgeführte Abgase enthält, kann das Kondensat säurehaltig werden und eine Korrosion des LLK-Gehäuses verursachen. Die Korrosion kann zu Lecks zwischen der Ladeluft, der Atmosphäre und möglicherweise dem Kühlmittel im Falle von Wasser-zu-Luft-Kühlern führen. Außerdem kann sich Kondensat am Boden des LLK ansammeln und dann bei Beschleunigung auf einmal in den Motor gesaugt werden (oder abkippen), wodurch das Risiko von Motorfehlzündungen erhöht wird. In einem Beispiel kann der sich zum LLK bewegende Kühlumgebungsluftstrom durch das Grill-Luftleitelementsystem 110 so gesteuert werden, dass Kondensatbildungs- und Motorfehlzündungsereignisse reduziert werden.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Luftladung innerhalb des Ansaugkrümmers vom Ansaugkrümmerluftdruck(ALD)-Sensor 24 abgetastet, und ein Ladedruck wird vom Ladedrucksensor 124 abgetastet. Ein Verdichter-Bypass-Ventil (nicht gezeigt) kann zwischen dem Einlass und dem Auslass der Verdichters 14 in Reihe gekuppelt sein. Das Verdichter-Bypass-Ventil kann ein normalerweise geschlossenes Ventil sein, das so konfiguriert ist, dass es unter gewählten Betriebsbedingungen öffnet, um übermäßigen Ladedruck zu entlasten. Das Verdichter-Bypass-Ventil kann zum Beispiel während Betriebsbedingungen mit abnehmender Motordrehzahl geöffnet werden, um Verdichterstoß zu vermeiden.
  • Der Ansaugkrümmer 22 ist mit einer Reihe von Brennkammern 31 über eine Reihe von Einlassventilen (nicht gezeigt) gekuppelt. Weitere Sensoren wie der Ansaugkrümmerladetemperatur(ALT)-Sensor 23 und der Luftladetemperatur(LLT)-Sensor 125 können eingeschlossen werden, um die Temperatur der Ansaugluft an den jeweiligen Stellen im Ansaugkanal zu bestimmen. In einigen Beispielen kann es sich beim ALT- und LLT-Sensor um Thermistoren handeln, und der Ausgang der Thermistoren kann zur Bestimmung der Ansauglufttemperatur im Kanal 42 verwendet werden. Der ALT-Sensor 23 kann zwischen der Drosselklappe 20 und den Einlassventilen der Brennkammern 31 positioniert sein. Der LLT-Sensor 125 kann wie gezeigt vor dem LLK 18 angeordnet sein, bei alternativen Ausführungsformen kann der LLT-Sensor 125 aber auch vor dem Verdichter 14 positioniert sein. Die Lufttemperatur kann zum Beispiel weiter in Verbindung mit einer Motorkühlmitteltemperatur zur Berechnung der Menge des zum Motor gelieferten Kraftstoffs verwendet werden. Die Brennkammern sind weiter mit dem Auspuffkrümmer 36 über eine Reihe von Auslassventilen (nicht gezeigt) verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein einzelner Auspuffkrümmer 36 gezeigt. Bei anderen Ausführungsformen kann der Auspuffkrümmer jedoch eine Vielzahl von Auspuffkrümmerbereichen einschließen. Konfigurationen mit einer Vielzahl von Auspuffkrümmerbereichen können das Leiten von Ausstrom von verschiedenen Brennkammern zu verschiedenen Stellen im Motorsystem ermöglichen. Ein Universal Exhaust Gas Oxygen(UEGO)-Sensor 126 ist gekoppelt mit dem Auspuffkrümmer 36 und der Turbine 16 vorgeschaltet gezeigt. Alternativ kann der UEGO-Sensor 126 durch einen Zweizustands-Abgassauerstoffsensor ersetzt werden.
  • Wie in 1 gezeigt wird Abgas von einem oder mehreren Auspuffkrümmerbereichen zur Turbine 16 geleitet, um die Turbine anzutreiben. Wenn vermindertes Turbinendrehmoment erwünscht ist, kann ein Anteil des Abgases stattdessen durch ein Abführtor (nicht gezeigt) geleitet werden, um die Turbine zu umgehen. Der kombinierte Strom von der Turbine und dem Abführtor gelangt dann durch die Abgasreinigungsvorrichtung 70. Allgemein können eine oder mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen 70 einen oder mehrere Abgasnachbehandlungskatalysatoren einschließen, die dazu konfiguriert sind, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln, um eine Menge einer oder mehrerer Substanzen im Abgasstrom zu reduzieren.
  • Das von der Abgasreinigungsvorrichtung 70 behandelte Abgas kann vollständig oder teilweise über die Abgasleitung 35 in die Atmosphäre abgegeben werden. Je nach Betriebsbedingungen kann jedoch ein gewisser Anteil des Abgases stattdessen zu einem Kanal 51 für Abgasrückführung (AGR), durch den AGR-Kühler 50 und das AGR-Ventil 52 zum Einlass des Verdichters 14 umgeleitet werden. Auf diese Weise wird der Verdichter dazu konfiguriert, nach der Turbine 16 abgegriffenes Abgas zuzulassen. Das AGR-Ventil 52 kann geöffnet werden, um eine kontrollierte Menge gekühlten Abgases zum Verdichtereinlass für eine erwünschte Verbrennungs- und Abgasreinigungsleistung zuzulassen. Auf diese Weise ist das Motorsystem 100 dazu geeignet, externe Niederdruck(ND)-AGR bereitzustellen. Die Drehung des Verdichters zusätzlich zur relativ langen ND AGR-Strömungsbahn im Motorsystem 100 sorgt für eine ausgezeichnete Homogenisierung des Abgases in die Ansaugluftladung. Ferner gewährleistet die Anordnung der AGR-Abnahme- und Mischpunkte eine effektive Kühlung des Abgases für erhöhte verfügbare AGR-Masse und verbesserte Leistung. Bei anderen Ausführungsformen kann das AGR-System als Hochdruck-AGR-System mit Verbindung des AGR-Kanal 51 von einem der Turbine 16 vorgelagerten Punkt zu einem dem Verdichter 14 nachgelagerten Punkt ausgelegt sein. Bei manchen Ausführungsformen kann der ALT-Sensor 23 angeordnet sein, um die Ansaugkrümmerladetemperatur zu bestimmen, und kann Luft und Abgas, durch den AGR-Kanal 51 rückgeführt, einschließen.
  • Das Kraftfahrzeug 102 schließt weiter ein Kühlsystem 104 ein, das Kühlmittel durch den Verbrennungsmotor 10 zirkulieren lässt, um Abwärme aufzunehmen, und das erwärmte Kühlmittel zum Kühler 80 und/oder Wärmetauscher 90 jeweils über die Kühlmittelleitung 82 und 84 verteilt. Insbesondere zeigt 1 das Kühlsystem 104, das mit dem Motor 10 gekuppelt ist und Motorkühlmittel vom Motor 10 zum Kühler 80 über die motorgetriebene Wasserpumpe 86 und zurück zum Motor 10 über die Kühlmittelleitung 82 zirkulieren lässt. Die motorgetriebene Wasserpumpe 86 kann mit dem Motor über einen Vorderende-Zusatzantrieb (VEZA) 88 gekuppelt sein und proportional zur Motordrehzahl über Riemen, Kette usw. gedreht werden. Im Besonderen bringt die motorgetriebene Wasserpumpe 86 Kühlmittel durch die Kanäle im Motorblock, Motorkopf usw. in Umlauf, um Wärme zu absorbieren, die dann über den Kühler 80 an die Umgebungsluft übertragen wird. In einem Beispiel, bei dem die motorgetriebene Wasserpumpe 86 eine Kreiselpumpe ist, kann der erzeugte Druck (und der resultierende Fluss) proportional zur Kurbelwellendrehzahl sein, der im Beispiel von 1 direkt proportional zur Motordrehzahl ist. In einem anderen Beispiel kann eine motorgesteuerte Pumpe, die unabhängig von der Motordrehung eingestellt werden kann, verwendet werden. Die Temperatur des Kühlmittels (z. B. Motorkühlmitteltemperatur, MKT) kann durch ein Thermostatventil 38 geregelt werden, das sich in der Kühlleitung 82 befindet und geschlossen gehalten werden kann, bis das Kühlmittel eine Schwellentemperatur erreicht. In einigen Beispielen kann die MKT auf Grundlage der Thermostatventilöffnung bestimmt werden. In anderen Beispielen kann ein Temperatursensor 39 zur Messung der MKT in der Kühlleitung angeordnet sein. An sich kann der Temperatursensor 39 dem Thermostatventil 38 vor- oder nachgeschaltet werden.
  • Das Motorsystem 100 kann ein elektrisches Gebläse 92 für Leiten des Kühlluftstroms zum LLK 18, Motorkühlsystem 104 und anderen Motorsystemkomponenten einschließen. Bei manchen Ausführungsformen kann das elektrische Gebläse 92 ein Motorkühlgebläse sein. Das Motorkühlgebläse kann mit dem Kühler 80 gekuppelt sein, um den Luftstrom durch den Kühler 80 beizubehalten, wenn sich das Fahrzeug 102 langsam bewegt oder bei laufendem Motor stillsteht. Die Gebläsedrehzahl und -richtung kann mit einem Controller 12 geregelt werden. In einem Beispiel kann ein Grill-Luftleitelementsystem 110 die Positionen der Grill-Luftleitelemente 114 einstellen, um Einströmen von Umgebungsluft in das Fahrzeug über einen Grill 112 durch Öffnen oder Schließen der Grill-Luftleitelemente 114 zu ermöglichen. Vor dem LLK angeordnete Grill-Luftleitelemente 114 können adaptiv betätigt und/oder kontinuierlich eingestellt werden, um den LLK zu kühlen.
  • Kühlmittel kann durch die Kühlmittelleitung 82 fließen, wie oben beschrieben, und/oder durch die Kühlmittelleitung 84 zum Wärmetauscher 90, wo die Wärme zum Passagierraum 106 übertragen werden kann, wonach das Kühlmittel zum Motor 10 zurückfließt. In einigen Beispielen kann die motorgetriebene Wasserpumpe 86 betätigt werden, um das Kühlmittel durch beide Kühlmittelleitungen 82 und 84 in Umlauf zu bringen.
  • Weiterhin ist in 1 eine Steuerung 28 gezeigt. Die Steuerung 28 kann kommunikativ mit verschiedenen Komponenten des Motorsystems 100 gekoppelt sein, um die hierin beschriebenen Steuerroutinen und -aktionen auszuführen. Wie in 1 gezeigt, kann die Steuerung 28 beispielsweise einen elektronischen Digitalcontroller 12 einschließen. Der Controller 12 kann ein Mikrocomputer sein, einschließlich einer Mikroprozessoreinheit, Ein-/Ausgangsports, eines elektronischen Speichermediums für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, eines Direktzugriffsspeichers, eines Keep Alive Memory und eines Datenbusses. Wie dargestellt kann der Controller 12 Eingang von einer Vielzahl von Sensoren 30 erhalten, einschließlich Anwendereingängen und/oder Sensoren (wie Schaltposition, Gaspedaleingang (z. B. Pedalstellung), Bremseingang, Getriebewählerstellung, Fahrgeschwindigkeit, Motordrehzahl, Luftmassenstrom durch den Motor, Ladedruck, Umgebungstemperatur, Umgebungsfeuchtigkeit, Ansauglufttemperatur, Gebläsedrehzahl usw.), Kühlsystemsensoren (wie MKT-Sensor 39, Gebläsedrehzahl, Passagierraumtemperatur, Umgebungsfeuchtigkeit usw.), LLK 18-Sensoren (wie LLK-Ansauglufttemperatur, LLT-Sensor 125 und Druck, LLK-Auslasslufttemperatur, ALT-Sensor 23 und Druck usw.) und anderer. Zusätzlich kann der Controller 12 Daten von einem GPS 34 und/oder einem Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem 26 des Fahrzeugs 102 empfangen. Bei einer Ausführungsform kann der Controller auf Basis der Änderungsrate der MKT eine zukünftige MKT bestimmen und dementsprechend eine erste und eine zweite Grill-Luftleitelementöffnung schätzen. Der Luftwiderstand kann bei den beiden Grill-Luftleitelementpositionen geschätzt werden, und der Controller kann die endgültige Grill-Luftleitelementposition (zwischen der ersten und der zweiten Grill-Luftleitelementposition) auf Basis des geschätzten Luftwiderstands festlegen, wie weiter unten unter Bezugnahme auf 3 erläutert.
  • Weiterhin kann der Controller 12 mit verschiedenen Stellantrieben 32 kommunizieren, die Motorstellantriebe (wie Einspritzdüsen, eine elektronisch gesteuerte Ansaugluftdrosselplatte, Zündkerzen usw.), Kühlsystemstellantriebe (wie Lüftungsöffnungen und/oder Umlenkventile der Passagierraum-Klimaautomatik usw.), die aktiven Grill-Luftleitelemente 14 und andere einschließen können. In einigen Beispielen kann das Speichermedium mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die vom Prozessor zur Durchführung der unten beschriebenen Verfahren sowie anderer antizipierter, jedoch nicht eigens aufgeführter Varianten ausführbare Anweisungen darstellen.
  • Wie hier angemerkt, kann der Betrag der vom Motor auf das Kühlmittel übertragenen Abwärme je nach Betriebsbedingungen variieren, wodurch der Betrag der auf die Luftströme übertragenen Wärme beeinflusst wird. Wenn zum Beispiel das Motorabtriebsdrehmoment oder der Kraftstofffluss reduziert wird, kann sich der Betrag der erzeugten Abwärme proportional vermindern.
  • Der Grill 112 des Kraftfahrzeugs 102 stellt eine Öffnung (z. B. eine Grillöffnung, eine Stoßfängeröffnung o. dgl.) zur Aufnahme des Umgebungsluftstroms 116 durch das Vorderende des Fahrzeugs oder in der Nähe davon in den Motorraum bereit. Ein derartiger Umgebungsluftstrom 116 kann dann vom Kühler 80, elektrischen Gebläse 92 und von anderen Komponenten genutzt werden, um den Motor und/oder das Getriebe kühl zu halten. Das Grill-Luftleitelementsystem 110 kann aktive Grill-Luftleitelemente (AGL) 114 einschließen, die zum Einstellen des Betrags des durch den Grill 112 empfangenen Luftstroms konfiguriert sind. Die AGL 114 können fortan auch als automatisierte Grill-Luftleitelemente oder Grill-Luftleitelemente bezeichnet werden. Weiter kann der Umgebungsluftstrom 116 Wärme von der Klimaanlage des Fahrzeugs abweisen und die Leistung von turbogeladenen/aufgeladenen Motoren verbessern, die mit LLK 18 ausgestattet sind, der die Temperatur der in den Ansaugkrümmer/Motor einströmenden Luft senkt. In einem Beispiel kann das elektrische Gebläse 92 eingestellt werden, um den Luftstrom zu den Motorkomponenten weiter zu erhöhen oder zu vermindern. Wenn die MKT zunimmt, können die AGL typischerweise geöffnet werden, um den Betrag des Luftstroms von außen in das Fahrzeug beispielsweise zum Senken der MKT zu erhöhen. Durch volles Öffnen der AGL kann die MKT wirkungsvoll gesenkt und die Effizienz des Motorbetriebs sowie die Lebensdauer des Motors können erhöht werden, es kann dann aber auch die Gefahr einer Unterkühlung der MKT bestehen (d. h. stärkere Kühlung als für effizienten Motorbetrieb und Erhaltung der Lebensdauer erforderlich). Zusätzlich kann volles Öffnen der Grill-Luftleitelemente auch die Aerodynamik des Fahrzeugs beeinträchtigen. Luftwiderstand ist die mechanische Kraft, die erzeugt wird, wenn sich das Fahrzeug durch ein Fluid (Luft oder Flüssigkeit) bewegt. Durch teilweises Öffnen der Grill-Luftleitelemente kann es möglich sein, den Luftwiderstand des Fahrzeugs zu reduzieren, dies kann jedoch auch die MKT beeinträchtigen, da die MKT unter Umständen nicht ausreichend gesenkt werden könnte, um für angemessene Motorkühlung zu sorgen. Dies kann zu einem Steigen der MKT und einem Überhitzen des Motorkühlmittels führen (d. h., es wird heißer als für effizienten Motorbetrieb und Erhaltung der Lebensdauer erwünscht). Die Erfinder haben das Problem des Überhitzens und Unterkühlens des Motorkühlmittels erkannt und ein Verfahren zum aktiven Einstellen der an einem Vorderende eines Fahrzeugs positionierten AGL auf eine Endposition basierend auf einer MKT-Änderungsrate und eines Luftwiderstandunterschieds entwickelt. Durch Einstellen der AGL auf Basis einer MKT-Änderungsrate anstatt auf Basis einer momentanen MKT können Überhitzen und Unterkühlen des Motorkühlmittels auf höhere oder niedrigere Niveaus als zum Halten des Motors auf einer wünschenswerten Betriebstemperatur reduziert werden. Daher können die AGL basierend auf einer prognostizierten (d. h. zukünftigen) MKT auf Basis einer MKT-Änderungsrate und anderer Variablen wie die Änderung der MKT, Motorleistung, Luftdichte, Luftgeschwindigkeit, Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit genauer eingestellt werden. Dies kann eine Einstellung der AGL auf weniger extreme Positionen (z. B. Einstellung auf Positionen mit kleineren Öffnungsbeträgen oder Einstellung um einen kleineren Wert bei MKT-Änderungen) ermöglichen, wodurch der Widerstand des Fahrzeugs reduziert werden kann. Auf diese Weise können durch adaptives Einstellen der Grill-Luftleitelementöffnung basierend auf thermischen Kühlanforderungen des Motors und des geschätzten Luftwiderstands bei verschiedenen Grill-Luftleitelementpositionen Überhitzen und Unterkühlen des Motors reduziert werden, und das Grill-Luftleitelement kann während der Fahrt durchschnittlich auf einer kleineren Öffnung gehalten werden, sodass Kraftstoffeffizienz und Motorwirkungsgrad gesteigert werden können.
  • 2 zeigt ein Beispiel für die Positionen von LLK 18, Kühler 80, elektrischem Gebläse 92 und Motorsystem 100 innerhalb eines Fahrzeugs 102 bezüglich des Grill-Luftleitelementsystems 110 und des zugeordneten Umgebungsluftstroms 116. Andere Motorraumkomponenten (Kraftstoffsystem, Batterien usw.) können von dem Kühlluftstrom ebenfalls profitieren. Daher kann das Grill-Luftleitelementsystem 110 das Kühlsystem 104 beim Kühlen des Verbrennungsmotors 10 unterstützen. In einem Beispiel, wie in 2 gezeigt, kann es sich beim Grill-Luftleitelementsystem 110 um ein aktives Doppel-Grill-Luftleitelementsystem handeln, das zwei Gruppen bestehend aus einem oder mehreren AGL 114 umfasst, die zum Einstellen des Betrags des durch den Grill 112 erhaltenen Luftstroms konfiguriert sind. In einem anderen Beispiel kann das Grill-Luftleitelementsystem 110 ein aktives Grill-Luftleitelementsystem sein, das nur eine Gruppe bestehend aus einem oder mehreren AGL 114 umfasst.
  • AGL 114 kann einen Frontbereich des Fahrzeugs abdecken und sich beispielsweise von direkt unter der Motorhaube zur Unterseite des Stoßfängers erstrecken. Durch Abdecken des Fahrzeugvorderendes wird Widerstand reduziert und der Eintritt von Außenkühlluft zum Kühler 80 und zum LLK 18 reduziert. Bei manchen Ausführungsformen kann AGL 114 aktiv oder automatisch in Koordination durch den Controller bewegt werden. Bei anderen Ausführungsformen können die Grill-Luftleitelemente in Gruppen unterteilt sein, und der Controller kann die Öffnung/Schließung jedes Bereichs unabhängig einstellen. Zum Beispiel kann eine erste AGL-Gruppe 204 vor dem Kühler positioniert sein, und eine zweite AGL-Gruppe 206 kann vor dem LLK 18 positioniert sein.
  • Wie in 2 gezeigt ist die erste AGL-Gruppe 204 bezüglich einer Oberfläche, auf der das Fahrzeug 102 liegt, vertikal über der zweiten AGL-Gruppe 206 positioniert. Daher kann die erste Gruppe der Grill-Luftleitelemente 204 als obere Grill-Luftleitelemente bezeichnet werden, und die zweite Gruppe der Grill-Luftleitelemente 206 kann als untere Grill-Luftleitelemente bezeichnet werden. Ein Betrag der Öffnung der ersten Gruppe der Grill-Luftleitelemente 204 steuert einen Betrag des Umgebungsluftstroms 116, der zum Kühler 80 strömt, und ein Betrag der Öffnung der zweiten Gruppe der Grill-Luftleitelemente 206 steuert einen Betrag des Umgebungsluftstroms, der zum LLK 18 strömt. Daher können die oberen Grill-Luftleitelemente 204 weitgehend den Fahrzeugwiderstand und die Motorkühlung beeinflussen, während die unteren Grill-Luftleitelemente 206 die LLK-Kühlung beeinflussen können. In einigen Beispielen können die Grill-Luftleitelemente 204 und 206 je nach Kühlanforderungen unabhängig eingestellt werden. In einigen Fällen zum Beispiel, in denen der LLK mehr Kühlung erfordern könnte als der Motor, können die unteren Grill-Luftleitelemente 206 weiter geöffnet werden als die oberen Grill-Luftleitelemente 204. Umgekehrt, wenn der Motor mehr Kühlung erfordern könnte als der LLK, können die oberen Grill-Luftleitelemente 204 weiter geöffnet werden als die unteren Grill-Luftleitelemente 206. In derartigen Beispielen kann der Controller 12 die Positionen der Grill-Luftleitelemente 204 und 206 unabhängig gemäß Kühlanforderungen des Motors und des LLK einstellen. In anderen Beispielen kann der Controller 12 beide Grill-Luftleitelemente 204 und 206 zusammen einstellen, entweder synchron oder asynchron, je nach Kühlanforderungen des Motors und/oder des LLK.
  • In einigen Beispielen kann jede Gruppe von Grill-Luftleitelementen dieselbe Anzahl von Grill-Luftleitelementen 114 enthalten, während in anderen Beispielen eine Gruppe von Grill-Luftleitelementen mehr als die andere enthalten kann. Bei einer Ausführungsform kann die erste Gruppe von Grill-Luftleitelementen 204 mehrere Grill-Luftleitelemente enthalten, während die zweite Gruppe von Grill-Luftleitelementen 206 ein Grill-Luftleitelement enthält. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die erste Gruppe von Grill-Luftleitelementen nur ein Grill-Luftleitelement enthalten, während die zweite Gruppe von Grill-Luftleitelementen mehrere Grill-Luftleitelemente enthält. Bei alternativen Ausführungsformen können alle Grill-Luftleitelemente 114 als eine Gruppe eingeschlossen sein, und ein Betrag der Öffnung der einen Gruppe von Grill-Luftleitelementen 114 kann Fahrzeugwiderstand, Motorkühlung und LLK-Kühlung beeinflussen.
  • Grill-Luftleitelemente 114 sind zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position beweglich und können bei einer dieser Positionen oder bei einer Vielzahl von Zwischenpositionen davon gehalten werden. Mit anderen Worten, die Öffnung der Grill-Luftleitelemente 114 kann so eingestellt werden, dass die Grill-Luftleitelemente 114 teilweise geöffnet, teilweise geschlossen sind oder zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition hin- und herbewegt werden, um Luftstrom zur Kühlung von Motorraumkomponenten bereitzustellen. Die Öffnungsposition kann als ein maximaler Betrag der Öffnung (oder maximale prozentuale Öffnung) bezeichnet werden, was bedeutet, dass die Grill-Luftleitelemente voll geöffnet sind. Ein Betrag der Öffnung der Grill-Luftleitelemente 114 oder der Gruppe von Grill-Luftleitelementen (z. B. der ersten Gruppe von Grill-Luftleitelementen 204 oder der zweiten Gruppe von Grill-Luftleitelementen 206) kann durch einen Prozentsatz ausgedrückt werden. Wenn die Grill-Luftleitelemente zum Beispiel halb zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition stehen, können die Grill-Luftleitelemente als 50 % geöffnet bezeichnet werden. Wenn die Grill-Luftleitelemente zur maximalen prozentualen Öffnung (z. B. bis zu einem oberen Schwellenöffnungsbetrag) geöffnet sind, können die Grill-Luftleitelemente als 100 % geöffnet bezeichnet werden.
  • Die Grill-Luftleitelemente 114 (z. B. obere Grill-Luftleitelemente) können durch einen Elektromotor 202 betätigt werden. Der Elektromotor 202 kann operativ mit der Steuerung 28 gekoppelt sein. Beispielsweise kann der Controller 12 kommunikativ mit dem Grill-Luftleitelementsystem 110 verbunden sein und kann Anweisungen darauf zum Einstellen der Öffnung der Grill-Luftleitelemente 114 auf Basis der Motorkühlanforderungen und des geschätzten Luftwiderstands gespeichert haben. Der Controller 12 kann Signale zum Einstellen des Grill-Luftleitelementsystem 110 zum Elektromotor 202 senden. Diese Signale können Kommandos zum Erhöhen oder Vermindern der Öffnung der oberen Grill-Luftleitelemente einschließen. Beispielsweise kann der Controller 12 den Elektromotor 202 dazu anweisen, die oberen Grill-Luftleitelemente auf 30 % zu öffnen. Der Motor 202 kann mit einem oder mehreren Grill-Luftleitelementen 114 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der Elektromotor 202 mit einem ersten Grill-Luftleitelement 114 gekoppelt sein, wobei das erste Grill-Luftleitelement mechanisch mit den verbleibenden Grill-Luftleitelementen 114 verbunden ist. In einem anderen Beispiel kann der Elektromotor 202 mit jedem Grill-Luftleitelement 114 oder mit jeder Gruppe von Grill-Luftleitelementen gekoppelt sein. Weiterhin kann das Grill-Luftleitelementsystem 110 in einigen Beispielen mehr als einen Elektromotor zur Steuerung von mehr als einer Gruppe oder mehr als eines einzelnen Grill-Luftleitelements einschließen.
  • Um Überhitzen und Unterkühlen des Motorkühlmittels hauptsächlich wegen des langsamen Ansprechens der Antriebsstrangmasse zu reduzieren, kann der Controller 12 ein Verfahren 300 wie in 3 gezeigt ausführen, um eine zukünftige Motorkühlmitteltemperatur (MKT) basierend auf der momentanen MKT und der MKT-Änderungsrate (d. h., wie schnell die MKT zunimmt oder abnimmt, oder ob die MKT relativ konstant ist) zu schätzen. Der Controller 12 kann dann eine erste und eine zweite Grill-Luftleitelementöffnung auf der Grundlage von MKT-Schwellen, die auf der MKT-Änderungsrate beruhen, schätzen. Weiter kann der Controller 12 den Luftwiderstand an den beiden Grill-Luftleitelementpositionen bestimmen und kann die Grill-Luftleitelementöffnung auf eine Endposition bei oder zwischen der ersten und der zweiten Grill-Luftleitelementposition basierend auf dem Luftwiderstand an diesen Positionen einstellen.
  • 3 zeigt ein Verfahren 300 zum Einstellen einer Position der aktiven Grill-Luftleitelemente eines Fahrzeugs (wie die aktiven Grill-Luftleitelemente 114 des Grill-Luftleitelementsystems 110 der 1 und 2) auf Basis einer Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur (MKT) (z. B. einer Temperatur des durch den Motor und eine Motorkühlmittelschleife einschließlich eines Kühlers zirkulierenden Kühlmittels) und einer Schätzung des Luftwiderstands an einer oder mehreren Grill-Luftleitelementpositionen (z. B. an einer oder mehreren prozentualen Öffnungen der Grill-Luftleitelemente). Die Einstellung der Grill-Luftleitelemente kann weiterhin auf Motorleistung, eine Änderung der MKT, Luftdichte, Luftgeschwindigkeit, Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit der Motoransaugluft basiert werden. Ein elektronischer Controller (wie Controller 12 von 1) empfängt Signale von verschiedenen Sensoren des Motors und Fahrzeugs (wie den in 1 und 2 gezeigten Sensoren) und verwendet verschiedene Stellantriebe des Motors und Fahrzeugs (wie die in 1 und 2 gezeigten Stellantriebe), um den Motorbetrieb auf Basis der empfangenen Signale und der in einem Speicher des Controllers abgelegten Anweisungen einzustellen. Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 300 können vom Controller auf Basis von im Speicher des Controllers abgelegten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems, wie zum Beispiel den oben beschriebenen Sensoren unter Bezug auf 1 und 2, empfangenen Signalen ausgeführt werden. Der Controller kann Motorstellantriebe des Motorsystems verwenden, wie einen mit dem Grill-Luftleitelementen gekoppelten Elektromotor, um den Motorbetrieb gemäß den unten beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 302 schließt das Verfahren 300 Schätzen und/oder Messen der Motorbetriebsbedingungen ein. Die bestimmten Motorbetriebsbedingungen können zum Beispiel Fahrgeschwindigkeit, Motorkühlmitteltemperatur, Motorluftmasse, Umgebungslufttemperatur, Windgeschwindigkeit, Luftdruck, Luftladetemperatur, Ansaugkrümmerladetemperatur usw. einschließen. Verfahren 300 geht zu 304 über. Bei 304 wird eine zukünftige MKT auf Basis einer Änderungsrate der MKT geschätzt. Als Beispiel kann die Änderungsrate der MKT auf eine momentane MKT oder eine durchschnittliche MKT über eine Zeitdauer basiert und mit einer früheren durchschnittlichen MKT über die Zeitdauer verglichen werden. Die Antriebsstrangmasse eines Fahrzeugs kann langsam auf Erwärmen und Kühlen des Motors ansprechen. Wegen dieser thermischen Trägheit kann die MKT einem phasenverzögertem Überschwingen unterliegen. Ein Controller (z. B. Controller 12, wie in 1 gezeigt) kann eine zukünftige MKT auf Basis einer oder mehrerer momentaner MKT und der Rate, zu der sich die MKT ändert (entweder zu- oder abnimmt oder gleich bleibt) schätzen. Die momentane MKT kann zum Beispiel von einem oder mehreren MKT-Sensoren gemessen werden. In einem anderen Beispiel kann die momentane MKT auf Basis alternativer Motorbetriebsparameter oder -temperaturen geschätzt werden. In einigen Beispielen, wenn es sich um ein Hybridfahrzeug handelt und der Motor abschaltet, kann die Änderungsrate der MKT auf Basis einer Motorraumtemperatur geschätzt werden. Wenn die Motorraumtemperatur beispielsweise nicht über einer Schwellentemperatur liegt, kann der Controller die Grill-Luftleitelemente vollständig schließen (d. h. 0 % Öffnung). Der Controller kann die Motorraumtemperatur entweder auf Basis des Ausgangs eines oder mehrerer Temperatursensoren bestimmen oder eine Lookup-Tabelle verwenden, um die MKT-Änderung bei Motorabschaltung als eine Funktion der Motorraumtemperatur zu bestimmen.
  • Nach Bestimmung der Änderungsrate der MKT und/oder der zukünftigen MKT geht Verfahren 300 zu 306 über, wo eine erste Motorkühlmitteltemperatur(MKT)-Schwelle und eine zweite Motorkühlmitteltemperatur(MKT)-Schwelle auf Basis der Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur und/oder der geschätzten zukünftigen MKT geschätzt werden. Die erste und zweite MKT-Schwelle können ferner auf Temperaturschwellen für jeweils Motor, Ladeluftkühler und Klimaanlage eines Fahrzeugs, in dem der Motor eingebaut ist, basiert werden. Die erste und die zweite MKT-Schwelle können zum Beispiel auf Basis einer oder mehrerer einer momentanen Motorkühlmitteltemperatur, einer zukünftigen Motorkühlmitteltemperatur, Luftladetemperatur, Ansaugkrümmerladetemperatur und Klimaanlagentemperatur bestimmt werden. Die erste MKT-Schwelle kann eine obere MKT-Schwelle sein, die größer ist als die zweite MKT-Schwelle (die hierin als eine niedrigere MKT-Schwelle bezeichnet werden kann). Genauer, in einem Beispiel kann Bestimmen der oberen, ersten MKT-Schwelle Aufsuchen (z. B. in einer in einem Speicher des Controllers abgelegten Lookup-Tabelle) einer oberer Schwellen-MKT zum Halten des Motors unter einer oberen Schwellentemperatur und einer oberen Schwellen-MKT zum Aufrechterhalten einer Temperatur der Klimaanlage unter einer oberen Schwellentemperatur einschließen. Die obere Schwellen-MKT für den Motor und die für die Klimaanlage können jeweils auf momentane Motorbetriebsbedingungen basiert werden, einschließlich momentaner Anforderungen an den Motor und die Klimaanlage. Der Controller kann dann einen minimalen Wert zwischen der oberen Schwellen-MKT für den Motor und der oberen Schwellen-MKT für die Klimaanlage als eine obere Motor- und Klimaanlagen-MKT-Schwelle wählen. Weiter kann das Verfahren Bestimmen einer oberen Lufttemperatur-MKT-Schwelle auf Basis einer oberen Schwellenluftladetemperatur (z. B. einer Temperatur der Ladeluft vor einer Drossel) und oberen Schwellenansaugkrümmerladetemperatur (z. B. einer Temperatur der Ladeluft im Motoransaugkrümmer) zum Vermindern grenzwertiger Zündineffizienz und Bereitstellen von Kühlung für einen Ladeluftkühler (wie den LLK 18 der 1 und 2) einschließen. Der Controller kann dann die erste MKT-Schwelle durch Wählen des minimalen Werts zwischen der oberen Motor-Klimaanlagen-MKT-Schwelle und der oberen Lufttemperatur-MKT-Schwelle bestimmen.
  • Auf ähnliche Weise kann Bestimmen der unteren, zweiten MKT-Schwelle Aufsuchen (z. B. in der in einem Speicher des Controllers abgelegten Lookup-Tabelle) einer moderaten Schwellen-MKT zum Halten des Motors unter einer moderaten Schwellentemperatur und einer moderaten Schwellen-MKT zum Aufrechterhalten der Temperatur der Klimaanlage unter einer moderaten Schwellentemperatur einschließen. Die moderate Schwellen-MKT für den Motor und die für die Klimaanlage können jeweils auf momentane Motorbetriebsbedingungen basiert werden, einschließlich momentaner Anforderungen an den Motor und die Klimaanlage. Der Controller kann dann einen minimalen Wert zwischen der moderaten Schwellen-MKT für den Motor und der moderaten Schwellen-MKT für die Klimaanlage als eine moderate Motor- und Klimaanlagen-MKT-Schwelle wählen. Weiter kann das Verfahren Bestimmen einer moderaten Lufttemperatur-MKT-Schwelle auf Basis einer moderaten Schwellenluftladetemperatur (z. B. einer Temperatur der Ladeluft vor einer Drossel) und moderaten Schwellenansaugkrümmerladetemperatur (z. B. einer Temperatur der Ladeluft im Motoransaugkrümmer) zum Vermindern grenzwertiger Zündineffizienz und Bereitstellen von Kühlung für einen Ladeluftkühler (wie den LLK 18 der 1 und 2) einschließen. Der Controller kann dann die zweite MKT-Schwelle durch Wählen des minimalen Werts zwischen der moderaten Motor-Klimaanlagen-MKT-Schwelle und der moderaten Lufttemperatur-MKT-Schwelle bestimmen.
  • Als Beispiel kann die zweite MKT-Schwelle eine unter der ersten MKT-Schwelle liegende Schwelle sein. Beispielsweise könnte die zweite MKT-Schwelle 105 °C sein, während die erste MKT-Schwelle bei 120 °C liegen könnte. Im hierin gebrauchten Zusammenhang ist die zweite MKT-Schwelle eine moderate Schwelle, die niedriger ist als die oben erläuterten oberen Schwellen (d. h., wo es sich bei den oberen Schwellen um maximale Werte handelt, die voreingestellt sind oder auf Motorbetriebsbedingungen und oberen Kühlschwellen des Motors beruhen). Die moderate oder zweite MKT-Schwelle kann die über die Lebensdauer des Motors erwünschte durchschnittliche maximale Temperatur sein und ist daher eine niedrigere Temperatur als die erste Schwelle, die eine absolute maximale Schwelle sein kann (beispielsweise könnte die moderate Schwelle 15 Grad unter dem absoluten Maximum liegen).
  • Als Beispiel nehmen die erste und die zweite Motorkühlmitteltemperaturschwelle ab, wenn die Motorkühlmitteltemperatur zunimmt und die Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur steigt. Als weiteres Beispiel nehmen die erste und zweite Motorkühlmitteltemperaturschwelle zu, wenn die Motorkühlmitteltemperatur abnimmt und die Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur steigt.
  • Verfahren 300 geht dann zu 308 über, wo eine kleinere, erste AGL-Öffnung zum Halten der MKT unter der oberen, ersten MKT-Schwelle (gemäß Bestimmung bei 306) geschätzt wird. Zusätzlich wird eine größere, zweite AGL-Öffnung (d. h. eine höhere prozentuale Öffnung als die erste AGL-Öffnung) zum Halten der MKT unter der unteren, zweiten MKT-Schwelle (gemäß Bestimmung bei 306) bei 308 geschätzt. Auf diese Weise ist die erste Position eine Grill-Luftleitelementöffnung (oder AGL-Öffnung), die die Motorkühlmitteltemperatur unter der ersten Motorkühlmitteltemperaturschwelle hält, und die zweite Position ist eine Grill-Luftleitelementöffnung, die die Motorkühlmitteltemperatur unter der zweiten Motorkühlmitteltemperaturschwelle hält. Die erste Position kann auf Basis eines Unterschieds zwischen der zukünftigen (d. h. prognostizierten) Motorkühlmitteltemperatur, wobei die prognostizierte Motorkühlmitteltemperatur auf der Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur beruht, und der ersten Motorkühlmitteltemperaturschwelle geschätzt werden. Die erste Position kann weiter auf eine oder mehrere der Variablen Motorleistung, Luftdichte, Luftgeschwindigkeit (d. h. Geschwindigkeit der über die Grill-Luftleitelemente in das Fahrzeug einströmenden Luft), Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit basiert werden. Auf ähnliche Weise kann die zweite Position auf Basis eines Unterschieds zwischen der prognostizierten Motorkühlmitteltemperatur und der zweiten Motorkühlmitteltemperaturschwelle und einer oder mehrerer der Variablen Motorleistung, Luftdichte, Luftgeschwindigkeit, Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit geschätzt werden.
  • Nach Bestimmung der ersten und zweiten AGL-Öffnung (z. B. prozentuale Öffnungen oder Positionen) für die erste und zweite MKT-Schwelle geht Verfahren 300 zu 310 über, um einen Luftwiderstandswert für jede der ersten und zweiten AGL-Position zu ermitteln. Der Luftwiderstand ist die mechanische Kraft, die vom sich durch die Luft (außerhalb des Fahrzeugs) bewegenden Fahrzeug aufgrund des Unterschieds der Geschwindigkeiten zwischen dem Fahrzeug und der Luft erzeugt wird. Der Luftwiderstand wird erzeugt, wenn relative Luftbewegung zwischen dem Fahrzeug und Luft vorhanden ist. Daher besteht bei stehendem Fahrzeug wenig oder kein Luftwiderstand. Wenn das Fahrzeug jedoch in Bewegung ist und Luft durch die AGL einströmt, verursachen Hindernisse im Motorraum und die Änderung des Luftstroms an den Fahrzeugoberflächen eine Steigerung der Widerstandskraft am Fahrzeug, die zu erhöhtem Luftwiderstand führt. Die Erhöhung des Luftwiderstands reduziert die Kraftstoffeffizienz direkt. Daher kann der Controller den Luftwiderstand für jede der ersten Position und der zweiten Position auf Basis einer prozentualen Öffnung bei jeder der ersten Position und der zweiten Position und einer oder mehrerer der Variablen Luftdichte, Fahrgeschwindigkeit, Windgeschwindigkeit und Lufttemperatur schätzen. In einigen Beispielen wird der Luftwiderstand für jede der ersten Position und der zweiten Position auf Basis der prozentualen Öffnung jeweils bei jeder der ersten Position und der zweiten Position und jeder der Variablen Luftdichte, Fahrgeschwindigkeit, Windgeschwindigkeit und Lufttemperatur (bei denen es sich allesamt um Schätz- und/oder Messwerte handeln kann) geschätzt. Daher hängt der Betrag des Luftwiderstands am Fahrzeug vom Betrag der AGL-Öffnung ab, wobei eine größere prozentuale Öffnung (d. h., wenn die Grill-Luftleitelemente weiter geöffnet sind) einen größeren Fahrzeugluftwiderstand erzeugt, und eine kleinere prozentuale Öffnung einen kleineren Fahrzeugluftwiderstand erzeugt.
  • Nachdem der Luftwiderstand für jede der ersten und zweiten AGL-Öffnung bestimmt ist, geht Verfahren 300 zu 312 über, um eine endgültige AGL-Öffnung auf Basis des Betrags der Abnahme des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten AGL-Position zu bestimmen. Der Controller kann zum Beispiel eine prozentuale Abnahme des Luftwiderstands zwischen der kleineren, ersten AGL-Öffnung und der größeren, zweiten AGL-Öffnung durch Berechnen des Verhältnisses des Unterschieds des Luftwiderstands bei den beiden AGL-Öffnungen (d. h. der ersten und zweiten AGL-Öffnung) zum Luftwiderstand bei der kleineren, ersten AGL-Öffnung schätzen. Der Controller kann dann ein AGL-Verhältnis als eine Funktion der prozentualen Abnahme des Luftwiderstands bestimmen. Die Funktion kann so kalibriert werden, dass, wenn ein Unterschied in der Abnahme des Luftwiderstands kleiner ist als eine Schwelle, die endgültige AGL-Position dann näher zur größeren, zweiten AGL-Öffnung gestellt wird, um mehr Kühlung für den Motor bereitzustellen. Die Funktion kann auch so kalibriert werden, dass, wenn der Unterschied in der Abnahme des Luftwiderstands größer ist als die Schwelle (oder größer als eine größere, zweite Schwelle), die endgültige AGL-Position dann näher an die kleinere, erste AGL-Öffnung gestellt wird, um die MKT auf ein Niveau nahe einer oberen Schwelle ansteigen zu lassen und hierdurch die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs zu erhöhen. Der Controller kann dann durch Interpolation zwischen der kleineren, ersten AGL-Öffnung, dem AGL-Verhältnis und der größeren, zweiten AGL-Öffnung die endgültige AGL-Öffnung bestimmen. So kann die endgültige AGL-Öffnung eine der ersten AGL-Öffnung, der zweiten AGL-Öffnung oder ein Öffnungsbetrag zwischen der ersten und der zweiten AGL-Öffnung sein.
  • Verfahren 300 geht dann zu 314 über, wo die AGL auf die endgültige AGL-Öffnung oder -Position eingestellt werden. Der Controller kann zum Beispiel den prozentualen Luftwiderstand kontinuierlich aktualisieren (oder in einem alternativen Beispiel adaptiv lernen) und die endgültige AGL-Position auf Basis eines Betrags der Abnahme des Luftwiderstands zwischen der zweiten Position und der ersten Position bestimmen. Zum Beispiel, wenn der Unterschied der aerodynamischen Abnahme relativ klein ist (z. B. unter einer Schwelle), dann kann der Controller die AGL-Öffnung näher zur größeren Öffnung stellen, um dem Motor mehr Kühlung zu geben. Umgekehrt, wenn der Unterschied des aerodynamischen Verlustes relativ groß ist (z. B. über einer Schwelle), dann kann der Controller die AGL-Öffnung näher zur kleineren Öffnung stellen, die einen weiteren Verlust reduzieren und eine langsamere Anstiegsrate der MKT gewährleisten wird. Ferner kann das Verfahren bei 314 Betätigen eines mit den AGL gekuppelten Stellantriebs (wie zum Beispiel eines Elektromotors ähnlich dem Elektromotor 202 von 2) einschließen, um die AGL auf die bestimmte endgültige AGL-Öffnung einzustellen. Verfahren 300 endet dann.
  • Auf diese Weise schließt das Verfahren Einstellen von am Vorderende eines Fahrzeugs positionierten aktiven Grill-Luftleitelementen (AGL) auf eine Endposition bei oder zwischen einer ersten Position mit einem kleineren Öffnungsbetrag und einer zweiten Position mit einem größeren Öffnungsbetrag auf Basis einer Änderungsrate einer Motorkühlmitteltemperatur und eines Unterschieds des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten Position ein. Einstellen der AGL auf die Endposition kann Einstellen der AGL näher zur ersten Position als zur zweiten Position einschließen, wenn der Unterschied des Luftwiderstands zunimmt. Als weiteres Beispiel schließt Einstellen der AGL auf die Endposition Einstellen der AGL näher zur zweiten Position als zur ersten Position ein, wenn der Unterschied des Luftwiderstands abnimmt. In einem Beispiel wird die Endposition auf einen Betrag der Abnahme des Luftwiderstands zwischen der zweiten Position und der ersten Position basiert. Zusätzlich kann die erste Position eine Grill-Luftleitelementöffnung sein, die die Motorkühlmitteltemperatur unter der ersten Motorkühlmitteltemperaturschwelle hält, und die zweite Position kann eine Grill-Luftleitelementöffnung sein, die die Motorkühlmitteltemperatur unter der zweiten Motorkühlmitteltemperaturschwelle hält. Die technische Wirkung des Anpassens der Grill-Luftleitelemente auf Basis der geschätzten Abnahme des Luftwiderstands besteht darin, dass die Grill-Luftleitelementpositionen adaptiv verändert werden, wodurch Verschlechterung des Motorbetriebs und weitere Verluste des Motorwirkungsgrads verringert werden. Außerdem kann die MKT besser beibehalten und Überhitzen sowie Unterkühlen der MKT können reduziert werden.
  • Wir wenden uns nun 4 zu, in der Diagramm 400 eine beispielhafte Beziehung zwischen einer AGL-Öffnung, einer MKT und dem Luftwiderstand eines Fahrzeugs aufgrund der AGL-Öffnung zeigt. DIAGRAMM 400 zeigt insbesondere beispielhafte Anpassungen der AGL-Position und Veränderungen der MKT-Schwellen auf Basis der Änderungen von Motorbetriebsbedingungen und in Übereinstimmung mit dem in 3 dargestellten Verfahren. Basierend auf niedrigeren, zweiten Motorkühl- und Klimaanlagenanforderungen (wie oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben) kann ein Controller eine untere, zweite MKT-Schwelle (angezeigt durch Kurve 412) bestimmen. Auf ähnliche Weise kann der Controller basierend auf höheren, ersten Motorkühl- und Klimaanlagenanforderungen eine höhere, erste (oder obere) MKT-Schwelle (angezeigt durch Kurve 408) bestimmen. In einigen Beispielen können die untere und die obere MKT-Schwelle weiterhin auf eine Luftladetemperatur und eine Ansaugkrümmerladetemperatur basiert werden. Außerdem kann der Controller eine zukünftige MKT auf Basis einer Anstiegsrate der MKT bestimmen. Basierend auf den Motorkühlanforderungen (d. h. auf Basis von MKT-Schwellen und MKT-Prognose) können eine kleinere, erste AGL-Position und eine größere, zweite AGL-Position bestimmt werden. Kurve 406 zeigt die erste AGL-Position an, Kurve 402 die zweite AGL-Position. In einigen Beispielen kann die erste AGL-Position auf einen Unterschied zwischen der zukünftigen MKT und der oberen MKT-Schwelle basiert sein (408), während die zweite AGL-Position auf den Unterschied zwischen der zukünftigen MKT und der unteren MKT-Schwelle basiert sein kann (412). Die erste und die zweite AGL-Position können weiterhin von einer oder mehreren der Variablen Motorleistung, Luftdichte, Luftgeschwindigkeit, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit usw. abhängen. Wenn die AGL-Öffnung so eingestellt wird, dass sie innerhalb der ersten und der zweiten AGL-Position verbleibt, kann das Motorkühlmittel ohne Überhitzen oder Unterkühlen besser konstant gehalten werden. Auf Basis der bestimmten ersten und zweiten AGL-Position kann der Controller durch Ausführen einer Routine, zum Beispiel wie in 3 beschrieben, einen entsprechenden Luftwiderstandswert bestimmen. Der geschätzte Luftwiderstand entsprechend der ersten AGL-Öffnung wird durch Kurve 416 angezeigt, der geschätzte Luftwiderstand entsprechend der zweiten AGL-Öffnung durch Kurve 414. Da die erste AGL-Position kleiner ist als die zweite AGL-Position, ist der der ersten AGL-Position entsprechende Luftwiderstand geringer als der der zweiten AGL-Position entsprechende Luftwiderstand. Eine endgültige Grill-Luftleitelementposition (wie durch Kurve 404 gezeigt) kann bei oder zwischen der ersten und zweiten AGL-Position auf Basis eines Unterschieds des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten AGL-Position gewählt werden. Wie oben beschrieben, kann die erste MKT-Schwelle eine obere MKT-Schwelle sein, und die zweite MKT-Schwelle kann eine Schwelle sein, die um einen Schwellenbetrag kleiner ist als die erste MKT-Schwelle. Die Fahrgeschwindigkeit wird durch Kurve 418 angezeigt. Für jede Kurve ist die Zeit an der x-Achse (horizontalen Achse) entlang abgetragen, während die Werte des jeweiligen Parameters an der y-Achse (vertikalen Achse) entlang abgetragen sind. Die Fahrgeschwindigkeit kann eine der zusätzlichen Motorbetriebsbedingungen sein, die den Luftwiderstand beeinflussen können. Bei alternativen Ausführungsformen können zusätzliche oder alternative Motorbetriebsbedingungen wie Umgebungslufttemperatur und Luftdruck zum Bestimmen des Luftwiderstands verwendet werden.
  • Bei t0 ist die Fahrgeschwindigkeit relativ stabil (Kurve 418), und die Motorkühlmitteltemperatur ist relativ stabil (d. h., nimmt nicht zu oder ab) (Kurve 410).
  • Zwischen t0 und t1 ist der Betrag der Verschlechterung des Luftwiderstands (z. B. entsprechend dem Unterschied des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten AGL-Position) relativ klein (z. B. unter einer Schwellendifferenz). Die Verschlechterung des Luftwiderstands kann als das Verhältnis des Unterschieds des Luftwiderstands bei der ersten und der zweiten AGL-Öffnung zum Luftwiderstand bei der ersten AGL-Öffnung geschätzt werden. Mit anderen Worten, während einer Zeitdauer zwischen t0 und t1, wenn der Unterschied des Luftwiderstands entsprechend der zweiten und ersten AGL-Position (wie durch ∆D im Diagramm 400 angezeigt) relativ klein ist (z. B. unter einer Widerstandsdifferenzschwelle), kann der Betrag der Verschlechterung des Luftwiderstands als relativ klein betrachtet werden (z. B. unter einer Schwelle), und die endgültige AGL-Position kann näher zur größeren, zweiten Öffnung (Kurve 402) eingestellt werden, wie durch 404 angezeigt. Auf diese Weise kann durch Einstellen der AGL-Öffnung auf eine Position näher an der größeren, zweiten Position als an der kleineren, ersten Position, wenn der Betrag der Verschlechterung aufgrund des Luftwiderstands unter einem Schwellenniveau liegt, das Motorkühlmittel mit einer höheren Rate und/oder um einen größeren Betrag gekühlt werden, und die MKT kann unter der ersten und zweiten MKT-Schwelle gehalten werden, wie durch Kurve 410 angezeigt. Dies kann zu einer Steigerung der Motorkühlung und damit zu einer Erhöhung des Wirkungsgrads und der Lebensdauer des Motors führen.
  • Zwischen t1 und t2 beginnt die Fahrgeschwindigkeit zuzunehmen (Kurve 418) und auch die MKT beginnt zu steigen, wie durch Kurve 410 angezeigt. Basierend auf den oben beschriebenen Motor- und/oder Klimaanlagen-Kühlanforderungen kann der Controller adaptiv lernen und die untere sowie obere MKT-Schwelle wie jeweils durch Kurve 408 und 412 angezeigt bestimmen, und weiterhin die erste und zweite AGL-Position wie jeweils durch Kurve 406 und 402 angezeigt bestimmen. Der Controller kann ferner den Luftwiderstand an der ersten und zweiten AGL-Position wie oben erläutert bestimmen. Zwischen t1 und t2 nimmt der Unterschied des Luftwiderstands ∆D zwischen der ersten und zweiten AGL-Position jedoch zu, wie durch die Kurven 414 und 416 angezeigt. Der Controller kann die endgültige AGL-Position auf Basis des Unterschieds des Widerstands zwischen der ersten und zweiten AGL-Position, wie durch Kurve 404 angezeigt, adaptiv (oder kontinuierlich) verändern. Mit zunehmendem Unterschied (und Ausmaß der Verschlechterung des Widerstands) zwischen der ersten und zweiten AGL-Position (und damit zunehmender Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz einhergehend mit AGL in der größeren, zweiten Position anstatt der kleineren, ersten Position) kann die endgültige AGL-Position auf eine Position näher an der kleineren, ersten Position als an der größeren, zweiten Position eingestellt werden. Dies kann zu einer Verringerung des Fahrzeugwiderstands und zu einer Steigerung der Kraftstoffeffizienz führen. Wenn die endgültige AGL-Position jedoch näher an der ersten Position als an der zweiten Position ist, kann es dazu kommen, dass der Motor weniger Kühlung erhält, und die MKT daher langsam zur oberen Schwelle hin 408 ansteigen kann, wie durch Kurve 410 angezeigt.
  • Zwischen t2 und t3 beginnt die Fahrgeschwindigkeit abzunehmen (Kurve 418) und auch die MKT beginnt zu sinken (Kurve 410). Wie oben erläutert, kann der Controller adaptiv lernen und die untere sowie obere MKT-Schwelle bestimmen, und weiterhin die erste und zweite AGL-Position bestimmen. Der Controller kann ferner den Luftwiderstand an der ersten und zweiten AGL-Position bestimmen und dementsprechend das Ausmaß der Verschlechterung berechnen. Zwischen t2 und t3 nimmt der Unterschied des Luftwiderstands ∆D zwischen der ersten und zweiten AGL-Position ab, wie durch die Kurven 414 und 416 angezeigt. Der Controller kann die endgültige AGL-Position auf Basis des Unterschieds des Widerstands zwischen der ersten und zweiten AGL-Position, wie durch Kurve 404 angezeigt, adaptiv verändern. Mit abnehmendem Unterschied (und Ausmaß der Verschlechterung des Widerstands) zwischen der ersten und zweiten AGL-Position kann die endgültige AGL-Position auf eine Position näher an der größeren, zweiten Position (Kurve 402) als an der kleineren, ersten Position (Kurve 406) eingestellt werden. Daher kann das Motorkühlmittel mit einer höheren Rate und/oder um einen größeren Betrag gekühlt werden, und die MKT kann unter der ersten und zweiten MKT-Schwelle gehalten werden, wie durch Kurve 410 angezeigt. Bei Abnehmen eines Unterschieds des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten Position kann Einstellen der AGL auf die Endposition Betätigen eines mit den AGL gekoppelten Elektromotors zum Erhöhen einer prozentualen AGL-Öffnung einschließen.
  • Zwischen t3 und t4 beginnt die Fahrgeschwindigkeit zuzunehmen (Kurve 418). Wie oben erläutert, kann der Controller adaptiv lernen und die untere (Kurve 412) sowie obere (Kurve 408) MKT-Schwelle auf Basis der Motor- und/oder Klimaanlagen-Kühlanforderungen bestimmen. Der Controller kann weiterhin die erste und zweite AGL-Position wie durch die Kurven 406 und 402 jeweils angezeigt bestimmen. Der Controller kann ferner den Luftwiderstand an der ersten und zweiten AGL-Position wie oben erläutert bestimmen. Zwischen t3 und t4 nimmt der Unterschied des Luftwiderstands ∆D zwischen der ersten und zweiten AGL-Position jedoch zu, wie durch den Abstand zwischen den Kurven 414 und 416 angezeigt. Der Controller kann die endgültige AGL-Position auf Basis des Unterschieds des Widerstands zwischen der ersten und zweiten AGL-Position, wie durch Kurve 404 angezeigt, adaptiv verändern. Mit zunehmendem Unterschied (und Ausmaß der Verschlechterung des Widerstands) zwischen der ersten und zweiten AGL-Position kann die endgültige AGL-Position zwischen der ersten und der zweiten AGL-Position auf eine Position eingestellt werden, die näher an der ersten Position (Kurve 406) als an der zweiten Position (Kurve 402) ist. Auf diese Weise werden die AGL auf eine kleinere prozentuale Öffnung eingestellt, wodurch der Fahrzeugwiderstand reduziert und die Kraftstoffeffizienz erhöht wird. Daher kann die dem Motor bereitgestellte Kühlung vermindert werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die AGL-Positionen, die oben erläutert und in 4 gezeigt sind, vom Controller adaptiv verändert werden und keine diskreten AGL-Positionen darstellen. Die technische Wirkung des Einstellens der AGL-Position näher an der ersten Position bei einem relativ großen Ausmaß der Verschlechterung des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten AGL-Position besteht darin, den Fahrzeugwiderstand zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs zu erhöhen. Die technische Wirkung des Einstellens der AGL-Position näher an der zweiten Position als an der ersten Position bei einem relativ kleinen Ausmaß der Verschlechterung des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten AGL-Position besteht darin, den Motor mit mehr Kühlung zu versorgen und dadurch die MKT auf einem niedrigeren Niveau zu halten.
  • Die hierin beschriebenen Systeme und mit Bezug auf 1 und 2 zusammen mit den Verfahren hierin beschriebenen sowie mit Bezug auf 3 können ein oder mehrere Systeme und ein oder mehrere Verfahren ermöglichen. In einem Beispiel wird ein Verfahren für ein Fahrzeug vorgesehen, wobei das Verfahren Bestimmen einer kleineren, ersten Position und einer größeren, zweiten Position der an einem Vorderende eines Fahrzeugs positionierten aktiven Grill-Luftleitelemente auf Basis einer Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur einschließt. In einem derartigen Beispiel können die AGL während einer ersten Bedingung auf eine dritte Position, die näher an der ersten als der zweiten Position ist, eingestellt werden. Außerdem können die AGL während einer zweiten Bedingung auf eine vierte Position, die näher an der zweiten als der ersten Position ist, eingestellt werden. In einem beliebigen der vorangegangenen Beispiele, in denen die AGL-Position eingestellt wird, kann die erste Position auf einen Unterschied des Widerstands basiert werden, der größer ist als eine Schwelle, und die zweite Position kann auf einer ersten Motorkühlmitteltemperaturschwelle basiert werden, und die zweite Position kann weiter auf einer zweiten Motorkühlmitteltemperaturschwelle basiert werden, die kleiner ist als die erste Motorkühlmitteltemperaturschwelle. In einem derartigen Beispiel kann die erste Motorkühlmitteltemperaturschwelle auf Basis der Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur und eines ersten Satzes von Motorkühlmitteltemperaturschwellen für einen Motor, Ladeluftkühler und eine Klimaanlage geschätzt werden. Die zweite Motorkühlmitteltemperaturschwelle kann auf Basis der Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur und eines zweiten Satzes von Motorkühlmitteltemperaturschwellen für den Motor, Ladeluftkühler und die Klimaanlage geschätzt werden. In einem derartigen Beispiel kann die erste Motorkühlmitteltemperaturschwelle größer sein als die zweite Motorkühlmitteltemperaturschwelle.
  • Als Beispiel wird die dritte Position auf einen Unterschied des Widerstands zwischen der ersten und zweiten Position basiert und die erste Bedingung schließt einen Zustand ein, in dem der Unterschied des Widerstands größer als eine Schwelle ist. Als weiteres Beispiel wird die vierte Position auf den Unterschied des Widerstands zwischen der ersten und zweiten Position basiert und die zweite Bedingung schließt einen Zustand ein, in dem der Unterschied des Widerstands kleiner als die Schwelle ist. Bei Zunehmen eines Unterschieds des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten Position kann Einstellen der AGL auf die dritte Position Betätigen eines mit den AGL gekoppelten Elektromotors zum Vermindern einer prozentualen AGL-Öffnung einschließen. Bei Abnehmen eines Unterschieds des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten Position kann Einstellen der AGL auf die vierte Position Betätigen eines mit den AGL gekoppelten Elektromotors zum Erhöhen einer prozentualen AGL-Öffnung einschließen.
  • In noch einem anderen Beispiel wird ein System für ein Fahrzeug vorgesehen, wobei das Fahrzeugsystem an einem Vorderende des Fahrzeugs positionierte Grill-Luftleitelemente und einen mit den Grill-Luftleitelementen gekoppelten Elektromotor, der zum Einstellen einer Position der Grill-Luftleitelemente betätigt werden kann, umfasst. Ein Controller mit Speicher und darauf gespeicherten computerlesbaren Anweisungen kann zum Einstellen des Elektromotors auf Basis einer vorgegebenen prozentualen Grill-Luftleitelementöffnung konfiguriert werden, wobei die vorgegebene prozentuale Öffnung bei oder zwischen einer kleineren, ersten prozentualen Öffnung und einer größeren, zweiten prozentualen Öffnung ist, und auf Basis eines Unterschieds des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten prozentualen Öffnung, wobei die erste und zweite prozentuale Öffnung auf Basis einer Änderungsrate einer Motorkühlmitteltemperatur und von Motorbetriebsparametern geschätzt werden. Die Motorbetriebsparameter schließen eine oder mehrere der Variablen einer Ansaugkrümmertemperatur eines Motors des Fahrzeugs, einer Ladelufttemperatur und einer Temperatur einer Klimaanlage des Fahrzeugs ein. Die erste prozentuale Öffnung kann eine prozentuale Öffnung sein, die die Motorkühlmitteltemperatur unter einer ersten Schwelle hält, und die zweite prozentuale Öffnung kann eine prozentuale Öffnung sein, die die Motorkühlmitteltemperatur unter einer zweiten Schwelle hält, wobei die zweite Schwelle größer als die erste Schwelle ist.
  • Auf diese Weise können die Fahrzeuggrill-Luftleitelemente auf Basis einer Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur eingestellt werden. Ein Controller kann eine erste Grill-Luftleitelementposition mit einer kleineren prozentualen Öffnung und eine zweite Grill-Luftleitelementposition mit einer größeren prozentualen Öffnung jeweils auf Basis einer oberen, ersten MKT-Schwelle und einer unteren, zweiten MKT-Schwelle bestimmen. Die erste und zweite MKT-Schwelle können auf oberen und unteren MKT-Temperaturen beruhen, die erforderlich sind, um Kühlung für eine oder mehrere der Variablen Motor, Klimaanlage des Fahrzeugs, Ladeluftkühler und Ladeluft, die in den Motor einströmt, bereitzustellen. Während die erste MKT-Schwelle eine maximal zulässige MKT sein kann, kann die zweite MKT-Schwelle eine niedrigere, konservativere MKT sein, die mehr Kühlung gewährleistet als die maximal zulässige MKT. Der Controller kann den Luftwiderstand bei jeder der ersten und zweiten Grill-Luftleitelementposition auf Basis der ersten und zweiten MKT-Schwelle und zusätzlicher Motorbetriebsbedingungen schätzen. Basierend auf dem Unterschied des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten Position (und/oder einem Verhältnis auf Grundlage der Widerstandswerte bei jeder der ersten und zweiten Position) kann der Controller dann eine endgültige Grill-Luftleitelementposition bei oder zwischen der ersten und zweiten Position bestimmen. Mit zunehmendem Unterschied des Widerstands wird die nachteilige Auswirkung auf die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs größer, wenn die Grill-Luftleitelemente auf die zweite Grill-Luftleitelementposition (mit der größeren prozentualen Öffnung) eingestellt wären, während der Betrag der Motorkühlung zunimmt. Daher kann der Controller entscheiden, ob Vermindern des Fahrzeugwiderstands oder Erhöhen der Motorkühlung für den Motor von größerem Vorteil ist. Wenn außerdem der Unterschied des Widerstands zwischen den beiden Positionen abnimmt, kann der Controller die Grill-Luftleitelemente um einen größeren Betrag öffnen, da die resultierende Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz kleiner wäre und der Vorteil von Motorkühlung größer sein könnte. Daher ist eine technische Wirkung des Einstellens der Grill-Luftleitelementsysteme zwischen einer ersten und zweiten Position auf Basis eines Unterschieds des Widerstands zwischen der ersten und zweiten Position sowie einer Änderung der Motorkühlmitteltemperatur eine Steigerung des Motorwirkungsgrads. Ferner kann durch Einstellen der Grill-Luftleitelementposition auf Basis einer Änderung der Motorkühlmitteltemperatur anstatt einer momentanen Motorkühlmitteltemperatur Unterkühlen oder Überhitzen des Motorkühlmittels, das zu einer Verschlechterung des Motors und/oder einer Abnahme der Motorleistung führen kann, reduziert und dadurch der Motorwirkungsgrad weiter erhöht werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen bei verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt und von der Steuerung einschließlich des Controllers in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellantrieben und anderer Motor-Hardware ausgeführt werden. Die spezifischen, hier beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Zahl von Verarbeitungsstrategien wie ereignisgesteuerte, interruptgesteuerte, solche mit Multitasking, Multithreading u. dgl. repräsentieren. Daher können verschiedene gezeigte Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen in der gezeigten Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt, und in manchen Fällen ausgelassen werden. Ähnlich ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispielsausführungsformen zu bewirken, sondern ist zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der gezeigten Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach der verwendeten besonderen Strategie wiederholt durchgeführt werden. Außerdem können die beschriebenen Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen in nicht flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in der Motorsteuerung zu programmierenden Code grafisch darstellen, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System einschließlich der verschiedenen Motor-Hardwarekomponenten in Kombination mit dem elektronischen Controller durchgeführt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6, I-4, I-6, V-12, Boxer 4 und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Ansprüche weisen speziell auf gewisse Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Entsprechende davon beziehen. Derartige Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer derartiger Elemente umfassen, und weder zwei noch mehr derartiger Elemente erfordern oder ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Nachbesserung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlegen neuer Ansprüche für diese oder eine verwandte Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob sie einen größeren, kleineren, gleichen oder verschiedenen Umfang aufweisen als die ursprünglichen Ansprüche, werden ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenlegung inbegriffen betrachtet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8311708 [0003]

Claims (20)

  1. Verfahren, umfassend: Einstellen von an einem Vorderende eines Fahrzeugs positionierten aktiven Grill-Luftleitelementen auf eine Position bei oder zwischen einer ersten Position mit einem kleineren Öffnungsbetrag und einer zweiten Position mit einem größeren Öffnungsbetrag auf Basis einer Änderungsrate einer Motorkühlmitteltemperatur und eines Unterschieds des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten Position.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Einstellen der aktiven Grill-Luftleitelemente auf die Position bei zunehmendem Unterschied des Luftwiderstands Einstellen der aktiven Grill-Luftleitelemente näher zur ersten Position als zur zweiten Position einschließt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei Einstellen der aktiven Grill-Luftleitelemente auf die Position bei abnehmendem Unterschied des Luftwiderstands Einstellen der aktiven Grill-Luftleitelemente näher zur zweiten Position als zur ersten Position einschließt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend Schätzen einer ersten Motorkühlmitteltemperaturschwelle und einer zweiten Motorkühlmitteltemperaturschwelle auf Basis der Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur und von Motorkühlmitteltemperaturschwellen für jede der Komponenten Motor, Ladeluftkühler und Klimaanlage, wobei die erste Motorkühlmitteltemperaturschwelle eine obere Motorkühlmitteltemperaturschwelle ist, die größer ist als die zweite Motorkühlmitteltemperaturschwelle.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste und zweite Motorkühlmitteltemperaturschwelle abnehmen, wenn die Motorkühlmitteltemperatur zunimmt und so wie die Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur zunimmt.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste und zweite Motorkühlmitteltemperaturschwelle zunehmen, wenn die Motorkühlmitteltemperatur abnimmt und so wie die Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur zunimmt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die erste Position eine Grill-Luftleitelementöffnung ist, die die Motorkühlmitteltemperatur unter der ersten Motorkühlmitteltemperaturschwelle hält, und die zweite Position eine Grill-Luftleitelementöffnung ist, die die Motorkühlmitteltemperatur unter der zweiten Motorkühlmitteltemperaturschwelle hält.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, weiter umfassend: Schätzen der ersten Position auf Basis eines Unterschieds zwischen einer prognostizierten Motorkühlmitteltemperatur, wobei die prognostizierte Motorkühlmitteltemperatur auf der Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur basiert, und der ersten Motorkühlmitteltemperaturschwelle und einer oder mehrerer der Variablen Motorleistung, Luftdichte, Luftgeschwindigkeit, Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit; und Schätzen der zweiten Position auf Basis eines Unterschieds zwischen der prognostizierten Motorkühlmitteltemperatur und der zweiten Motorkühlmitteltemperaturschwelle und einer oder mehrerer der Variablen Motorleistung, Luftdichte, Luftgeschwindigkeit, Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend Schätzen des Luftwiderstands für jede der ersten Position und der zweiten Position auf Basis einer prozentualen Öffnung bei jeder der ersten Position und der zweiten Position, der Luftdichte, Fahrgeschwindigkeit, Windgeschwindigkeit und Lufttemperatur.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter umfassend Bestimmen der Position auf Basis eines bestimmten Betrags der Verschlechterung des Luftwiderstands zwischen der zweiten Position und der ersten Position.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der bestimmte Betrag der Verschlechterung des Luftwiderstands zwischen der zweiten Position und der ersten Position auf Basis eines Verhältnisses zwischen dem Unterschied des Luftwiderstands geschätzt wird.
  12. Verfahren, umfassend: Bestimmen einer kleineren, ersten Position und einer größeren, zweiten Position der an einem Vorderende eines Fahrzeugs positionierten aktiven Grill-Luftleitelemente (AGL) auf Basis einer Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur; und bei Vorliegen einer ersten Bedingung Einstellen der AGL auf eine dritte Position, die näher an der ersten als der zweiten Position ist; und bei Vorliegen einer zweiten Bedingung Einstellen der AGL auf eine vierte Position, die näher an der zweiten als der ersten Position ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste Position weiter auf einer ersten Motorkühlmitteltemperaturschwelle basiert, und wobei die zweite Position weiter auf einer zweiten Motorkühlmitteltemperaturschwelle, die kleiner ist als die erste Motorkühlmitteltemperaturschwelle, basiert.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, weiter umfassend Schätzen der ersten Motorkühlmitteltemperaturschwelle auf Basis der Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur und eines ersten Satzes von Motorkühlmitteltemperaturschwellen für Motor, Ladeluftkühler und Klimaanlage sowie Schätzen der zweiten Motorkühlmitteltemperaturschwelle auf Basis der Änderungsrate der Motorkühlmitteltemperatur und eines zweiten Satzes von Motorkühlmitteltemperaturschwellen für Motor, Ladeluftkühler und Klimaanlage, wobei die erste Motorkühlmitteltemperaturschwelle größer ist als die zweite Motorkühlmitteltemperaturschwelle.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die dritte Position auf einem Unterschied des Widerstands zwischen der ersten und zweiten Position beruht und die erste Bedingung einen Zustand einschließt, in dem der Unterschied des Widerstands größer als eine Schwelle ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die vierte Position auf einem Unterschied des Widerstands zwischen der ersten und zweiten Position beruht und die zweite Bedingung einen Zustand einschließt, in dem der Unterschied des Widerstands kleiner als eine Schwelle ist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei Einstellen der AGL auf die dritte Position Betätigen eines mit den AGL gekoppelten Elektromotors einschließt, um eine prozentuale AGL-Öffnung zu verringern, so wie ein Unterschied des Luftwiderstands zwischen der ersten Position und der zweiten Position zunimmt, und wobei Einstellen der AGL auf die vierte Position Betätigen eines mit den AGL gekoppelten Elektromotors einschließt, um eine prozentuale AGL-Öffnung zu erhöhen, während ein Unterschied des Luftwiderstands zwischen der ersten Position und der zweiten Position abnimmt.
  18. System für ein Fahrzeug, umfassend: an einem Vorderende des Fahrzeugs positionierte Grill-Luftleitelemente; mit den Grill-Luftleitelementen gekoppelter Elektromotor, der zum Einstellen einer Position der Grill-Luftleitelemente betätigt werden kann; und Controller mit Speicher und darauf gespeicherten computerlesbaren Anweisungen für: Einstellen des Elektromotors auf Basis einer vorgegebenen prozentualen Grill-Luftleitelementöffnung, wobei die vorgegebene prozentuale Öffnung bei oder zwischen einer kleineren, ersten prozentualen Öffnung und einer größeren, zweiten prozentualen Öffnung ist, und auf Basis eines Unterschieds des Luftwiderstands zwischen der ersten und zweiten prozentualen Öffnung, wobei die erste und zweite prozentuale Öffnung auf Basis einer Änderungsrate einer Motorkühlmitteltemperatur und von Motorbetriebsparametern geschätzt werden.
  19. System nach Anspruch 18, wobei die Motorbetriebsparameter eine oder mehrere der Variablen Ansaugkrümmertemperatur eines Motors des Fahrzeugs, Ladelufttemperatur und Temperatur einer Klimaanlage des Fahrzeugs einschließen.
  20. System nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, wobei die erste prozentuale Öffnung eine prozentuale Öffnung ist, die die Motorkühlmitteltemperatur unter einer ersten Schwelle hält, und die zweite prozentuale Öffnung eine prozentuale Öffnung ist, die die Motorkühlmitteltemperatur unter einer zweiten Schwelle hält, wobei die zweite Schwelle größer als die erste Schwelle ist.
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