CN105822402A - 用于控制活动风门片的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制活动风门片的装置和方法，所述方法包括：由通过GPS接收器接收的GPS信号检测车辆的位置，并且通过控制器由车辆的位置信息和存储在数据存储器中的地图信息获取车辆行驶的道路的道路表面梯度；通过所述控制器确定对应于所述道路的道路表面梯度的打开程度设定值；通过所述控制器输出控制信号用于根据设定值控制风门片的打开程度；和通过根据所述控制信号操作致动器从而控制所述风门片的打开程度。

Description

用于控制活动风门片的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于控制活动风门片的装置和方法。更具体地，本发明涉及用于控制活动风门片的装置和方法，通过所述装置和方法可以通过反映道路信息来改进冷却性能和空气动力学性能并且使燃料比达到最大化。
背景技术
通常地，各种换热器例如散热器、中间冷却器、蒸发器和冷凝器以及用于驱动发动机的部件设置在车辆的发动机室中。
换热介质在换热器中循环从而随着换热器中的换热介质与外部空气换热而冷却或散热。
因此，外部空气应被平稳地供应至发动机室从而稳定地操作车辆发动机室中的各种换热器。
然而，如果当车辆以高速行驶时大量外部空气以高速引入，空气阻力变得更大并且车辆的燃料比劣化。
为了解决所述问题，使用活动风门片(activeairflap，AAF)装置，当车辆以低速行驶时所述活动风门片装置通过增加打开角度从而增加引入发动机室的空气的量，当车辆以高速行驶时所述活动风门片装置通过减少打开角度从而减少引入空气的量，因此帮助改进空气动力学性能和提高燃料比。
所述活动风门片安装在车辆的引入外部空气的位置处，并且通过根据车辆的行驶条件改变空气入口通道的打开程度从而活动地控制引入空气的量。
如图1和2中所示，活动风门片装置包括：导管2，所述导管2联接至车辆的前端模块1并且安装在车辆的前端模块1中用于引导空气的流动；壳体3，所述壳体3联接至导管2并且安装在导管2中；致动器4，所述致动器4固定地安装在壳体3中；和风门片6，所述风门片6可旋转地安装在壳体3中并且通过致动器4的动力旋转，用于打开和关闭壳体3的空气入口通道5。
在此，致动器4包括马达和多个齿轮构件(减速齿轮)，并且相对于壳体3可旋转的旋转轴7安装在致动器4的相对侧处。
齿轮构件连接至旋转轴使得动力可以传递至旋转轴，并且风门片6整体地联接至旋转轴7使得如果致动器4操作，旋转轴7旋转并且风门片6同时旋转使得壳体3的空气入口通道5可以打开和关闭。
同时，在根据相关技术的活动风门片装置中，仅根据外部空气的温度和车辆的速度控制风门片的打开程度，但是用于控制打开程度的参数没有分类，特别地，由于未反映行驶道路的信息，不能有效地改进冷却性能、空气动力学性能和燃料比。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供用于控制活动风门片的装置和方法，通过所述装置和方法可以通过反映道路信息来改进冷却性能和空气动力学性能并且使燃料比达到最大化。
根据本发明的一个方面，提供一种用于控制活动风门片的装置，所述装置包括：GPS接收器，所述GPS接收器用于接收全球定位***(GPS)信号；数据存储器，在所述数据存储器中存储地图信息；控制器，所述控制器用于由通过所述GPS接收器接收的GPS信号检测车辆位置，由所述地图信息获取对应于所述车辆位置的道路表面的梯度，并且输出控制信号用于根据道路表面的梯度将风门片的打开程度设定成设定值；和致动器，所述致动器用于根据所述控制器的控制信号致动所述风门片。
根据本发明的另一个方面，提供一种控制活动风门片的方法，所述方法可以包括：由通过GPS接收器接收的GPS信号检测车辆的位置，并且通过控制器由车辆的位置信息和存储在数据存储器中的地图信息获取车辆行驶的道路的道路表面梯度；通过所述控制器确定对应于所述道路的道路表面梯度的打开程度设定值；通过所述控制器输出控制信号用于根据设定值控制风门片的打开程度；和通过根据所述控制信号操作致动器从而控制所述风门片的打开程度。
根据本发明，根据行驶道路的信息控制用于控制引入空气(冷却空气)的量并且维持发动机的最佳温度的活动风门片的操作，因此，可以使行驶空气阻力达到最小化，可以保证最佳的冷却性能，可以使冷却风扇的驱动损失达到最小化，并且可以改进燃料比。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1和图2为用于解释活动风门片的图。
图3为显示根据本发明的示例性实施方案的用于控制活动风门片的装置的构造的方框图。
图4、图5、图6、图7和图8为显示根据本发明的示例性实施方案的映射图数据的图，其中根据参数值设定打开程度。
图9为用于解释根据本发明的示例性实施方案的由高度信息计算道路表面的梯度的方法的图。
应当了解，附图不必按比例，显示了说明本发明的基本原理的各种优选特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
本发明提供用于控制活动风门片的方法，通过所述方法可以通过反映道路信息来改进冷却性能和空气动力学性能并且使燃料比达到最大化。
根据本发明的示例性实施方案，根据行驶道路的信息控制用于控制引入空气(冷却空气)的量并且维持发动机的最佳温度的活动风门片的操作，因此，可以使行驶空气阻力达到最小化，可以保证最佳的冷却性能，可以使冷却风扇的驱动损失达到最小化，并且可以改进燃料比。
图3为显示根据本发明的示例性实施方案的用于控制活动风门片的装置的构造的方框图。
首先，根据本发明的示例性实施方案的用于控制活动风门片的装置包括：GPS接收器11，所述GPS接收器11用于接收全球定位***(GPS)信号；数据存储器21，在所述数据存储器21中存储地图信息；控制器20，所述控制器20用于由通过GPS接收器11接收的GPS信号检测车辆位置，由地图信息获取对应于车辆位置的道路表面的梯度，并且输出控制信号用于根据道路表面的梯度将风门片的打开程度设定成设定值；和致动器30，所述致动器30用于根据控制器20的控制信号致动风门片。
根据本发明的示例性实施方案的用于控制活动风门片的装置可以进一步包括：至少一个外部空气温度检测器12，所述外部空气温度检测器12用于检测外部空气的温度；车速检测器13，所述车速检测器13用于检测车速；进入空气负压检测器14，所述进入空气负压检测器14用于检测进入空气的负压；和水温检测器15，所述水温检测器15用于检测冷却水的温度。
在此，外部空气温度检测器12和水温检测器15可以为用于检测外部空气(大气空气)的温度和冷却水的温度的温度传感器，并且进入空气负压检测器14可以为安装在发动机的进气歧管中的压力传感器。
通过GPS接收器11接收的GPS信号和存储在数据存储器21中的地图信息用于获得车辆行驶的道路信息，特别是上坡道路和下坡道路的道路表面梯度(倾斜)信息。
亦即，可以由GPS信号检测车辆位置，并且可以通过由GPS信号检测的车辆位置信息和存储在数据存储器21中的地图信息获得车辆行驶的道路的道路表面的梯度信息。
地图信息提供三维几何信息，亦即除了二维平面之外还包括高度信息的三维道路信息，并且可以为用于提供道路的道路表面梯度信息的通常的3D地图数据。
可以通过将在下文描述的计算公式由车辆行驶的道路的高度信息获得道路的表面道路梯度。
当根据如上所述的上坡道路和下坡道路的道路表面梯度控制风门片的打开程度时，可以实现反映行驶道路特征的最佳的冷却空气流动控制和最佳的发动机温度控制。此外，空气阻力可以达到最小化，冷却性能可以达到最大化，冷却风扇的驱动损失可以达到最小化，并且燃料比可以得以改进。
图4为显示映射图数据的图，其中根据道路表面梯度限定风门片的打开程度的设定值。在本发明的示例性实施方案中，如果获得车辆行驶的道路的道路表面梯度，则由映射图数据获得对应于道路表面梯度的打开程度设定值并且可以根据所获得的设定值控制风门片的打开程度。
更具体地，通过在上坡道路上打开风门片最大化地保证冷却性能，并且可以通过最小化冷却风扇(散热器冷却风扇等)的驱动损失来改进燃料比。
之后，根据道路表面梯度将风门片的打开程度(打开量)可变地控制成映射图数据的设定值(对应于正值)，并且如图4中所示，当道路表面梯度变得更大时将打开程度设定成更大的值使得风门片的打开程度进一步增加，并且在具有等于第一参考梯度(例如5度)或大于第一参考梯度的大的道路表面梯度的上坡道路上风门片完全打开。
同时，在道路表面梯度(负值)的绝对值等于或大于第二梯度(例如-5度)的绝对值的迅速倾斜的下坡道路上通过关闭风门片使行驶空气阻力达到最小化，因此燃料比得以改进。
之后，在道路表面梯度的绝对值等于或大于第二参考梯度的绝对值的下坡道路上风门片完全关闭从而使行驶空气阻力达到最小化，并且在倾斜度小于第二参考梯度的绝对值的下坡道路上风门片以小于上坡道路的打开程度的打开程度打开。
在此，在道路表面梯度小于第二参考梯度的绝对值的下坡道路上，根据道路表面梯度将风门片的打开程度可变地控制成设定值，并且当道路表面梯度的绝对值变得更小时通过将打开程度的设定值设定成更大的值从而进一步增加风门片的打开程度。
根据本发明的示例性实施方案，用于控制风门片的打开程度的参数可以为一个或多个选自如下的参数：通过外部空气温度检测器12检测的外部空气温度，通过车速检测器13检测的车速，通过进入空气负压检测器14检测的进入空气负压，和通过水温检测器15检测的冷却水温度。
为此目的，可以使用映射图数据，在所述映射图数据中根据所述参数限定了风门片的打开程度设定值，并且图5至8为显示映射图数据的图，其中根据图5至8的参数值设定打开程度设定值。
首先，由于在外部空气温度较低的冬季发动机应当迅速预热并且应当保证冷却性能，在对应于第一参考温度(例如0℃)或更低的温度的低温条件下通过完全关闭风门片中断空气的流入，在车辆在对应于第二参考温度(例如10℃)或更大的温度的条件下行驶的过程中完全打开风门片使得可以最大化地引入空气，并且在对应于大于第一参考温度但是小于第二参考温度(在此第一参考温度<第二参考温度)的温度的条件下根据外部空气温度将风门片的打开程度控制成映射图数据的设定值。
关于车速，当目前的车速为等于第一参考速度(例如80KPH)或大于第一参考速度的高速时，通过完全关闭风门片使行驶空气阻力达到最小化，因此燃料比得以改进。
在此，当目前的车速小于第一参考速度但是大于第二参考速度(例如40KPH)时，根据车速将风门片的打开程度可变地控制成映射图数据的设定值，并且当车速变得更高时，将打开程度的设定值设定成更小的值使得风门片的打开程度变得更小(在此，第二参考速度<第一参考速度)。
此外，当目前的车速小于第二参考速度时，控制风门片使其完全关闭。
还可以根据代表道路的污染程度的进入空气负压控制风门片的打开程度，当车辆在进入空气负压(所述进入空气负压为负的压力值(-mmAq)并且其绝对值为参考值)等于或大于第一参考压力(例如400)的严重污染的道路上行驶时，完全关闭风门片。
通过这种方式，当车辆在严重污染的道路表面例如施工路段或未铺砌道路上行驶时，可以通过关闭风门片避免将外来物质引入包括冷却风扇和换热器的冷却模块中并且沉积在其上(维持冷却模块的清洁度)，因此可以避免空气流动性的降低和燃料比的劣化。
当使用进入空气负压时，如果进入空气负压等于第一参考压力或大于第一参考压力则完全关闭风门片并且根据进入空气负压将风门片的打开程度可变地控制成映射图数据的设定值，并且当进入空气负压的污染程度严重时通过随着进入空气负压在映射图数据中的增加将风门片的打开程度设定值设定成更小的值从而减小风门片的打开程度。
此外，当车辆在进入空气负压等于第二参考压力或小于第二参考压力的干净道路上行驶时，完全打开风门片。
此外，应当通过将发动机维持于合适的温度获得最佳的发动机效率，并且当冷却水的温度较高时应当增加引入空气的量从而避免发动机过热。
此外，当发动机需要迅速预热同时冷却水的温度较低时，引入空气的量应当减少。
因此，需要根据冷却水的温度控制风门片。
例如，如图8中所示，当冷却水的温度与第三参考温度(例如60℃)一样低或更低时，完全关闭风门片，并且当冷却水的温度与第四参考温度(例如95℃)一样高或更高时，完全打开风门片(在此，第三参考温度<第四参考温度)。
此外，在冷却水的温度大于第三参考温度但是小于第四参考温度的条件下，根据冷却水的温度将风门片的打开程度可变地控制成映射图数据的设定值，并且随着冷却水的温度在映射图数据中的增加将风门片的打开程度的设定值设定成更大的值。
亦即，当冷却水的温度增加时，控制风门片的打开程度使其具有更大的值。
同时，尽管已经描述了根据至少一个检测值(所述检测值选自外部空气的温度、进入空气负压和冷却水的温度)连同道路表面的梯度由映射图数据确定风门片的打开程度，当使用至少一个参数连同道路表面梯度时，根据参数值的映射图数据的打开程度设定值是不同的。
因此，当使用多个检测信息元素作为参数时，由映射图数据获得的打开程度设定值的最大值被确定为最终设定值。
在映射图数据中，完全打开状态表示100％的打开程度，完全关闭状态表示0％的打开程度。
例如，比较根据目前道路的道路表面梯度由映射图数据获得的打开程度设定值和根据外部空气温度由映射图数据获得的打开程度设定值，使得较大的值被确定为最终设定值，并且控制风门片的操作从而代表对应于所确定的最终设定值的打开值。
亦即，如果根据道路表面梯度获得的打开程度设定值对应于100％，亦即完全打开状态，并且根据外部空气温度由映射图数据获得的打开程度设定值为50％，则完全打开风门片。
在另一个示例中，当根据道路表面梯度、外部空气温度和车速的风门片的打开值分别为70％、50％和85％时，80％被确定为最终打开程度设定值并且控制风门片的操作从而代表80％的打开程度。
同时，图9为用于解释由高度信息计算道路表面梯度的方法的图，并且可以由下式使用在预定时间获得的高度信息和车速信息计算道路表面梯度。
道路表面梯度＝(目前高度-之前高度)/距离
在此，距离可以通过下式计算：(目前车速×目前时间-之前车速×之前时间)。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (11)

1.一种用于控制活动风门片的装置，所述装置包括：
全球定位***接收器，所述全球定位***接收器用于接收全球定位***信号；
数据存储器，在所述数据存储器中存储地图信息；
控制器，所述控制器用于由通过所述全球定位***接收器接收的全球定位***信号检测车辆位置，由所述地图信息获取对应于车辆位置的道路表面的梯度，并且输出控制信号用于根据道路表面的梯度将所述风门片的打开程度设定成设定值；和
致动器，所述致动器用于根据所述控制器的控制信号致动所述风门片。
2.根据权利要求1所述的用于控制活动风门片的装置，进一步包括：
至少一个外部空气温度检测器，所述外部空气温度检测器用于检测外部空气的温度；
车速检测器，所述车速检测器用于检测车速；
进入空气负压检测器，所述进入空气负压检测器用于检测进入空气的负压；和
水温检测器，所述水温检测器用于检测冷却水的温度，
其中所述控制器输出控制信号用于以根据至少一个检测信息元素连同所述道路表面梯度获得的打开程度设定值控制所述风门片的打开程度，所述检测信息元素选自外部空气温度、车速、进入空气负压和冷却水的温度。
3.根据权利要求2所述的用于控制活动风门片的装置，其中所述控制器输出控制信号用于以根据所述道路表面梯度获得的打开程度设定值和根据所述检测信息获得的打开程度设定值的最大值控制所述风门片的打开程度。
4.一种控制活动风门片的方法，所述方法包括：
由通过全球定位***接收器接收的全球定位***信号检测车辆的位置，并且通过控制器由车辆的位置信息和存储在数据存储器中的地图信息获取车辆行驶的道路的道路表面梯度；
通过所述控制器确定对应于所述道路的道路表面梯度的打开程度设定值；
通过所述控制器输出控制信号用于根据设定值控制风门片的打开程度；和
通过根据所述控制信号操作致动器从而控制所述风门片的打开程度。
5.根据权利要求4所述的控制活动风门片的方法，其中所述控制器进一步获取至少一个检测信息元素，所述检测信息元素选自通过外部空气温度检测器检测的外部空气温度、通过车速检测器检测的车速、通过进入空气负压检测器检测的进入空气负压和通过水温检测器检测的冷却水温度，并且所述控制器输出控制信号用于以根据至少一个检测信息元素连同所述道路表面梯度获得的打开程度设定值控制所述风门片的打开程度，所述检测信息元素选自外部空气温度、车速、进入空气负压和冷却水的温度。
6.根据权利要求5所述的控制活动风门片的方法，其中所述控制器输出控制信号用于以根据所述道路表面梯度获得的打开程度设定值和根据所述检测信息获得的打开程度设定值的最大值控制所述风门片的打开程度。
7.根据权利要求4所述的控制活动风门片的方法，其中在道路表面梯度为正值的上坡道路上，当所述道路表面梯度等于第一参考梯度或大于第一参考梯度时，所述风门片的打开程度设定值为用于完全打开状态的值，并且当所述道路表面梯度小于第一参考梯度时，所述打开程度设定值随着道路表面梯度的增加而增加。
8.根据权利要求4所述的控制活动风门片的方法，其中在道路表面梯度为负值的下坡道路上，当所述道路表面梯度的绝对值等于第二参考梯度的绝对值或大于第二参考梯度的绝对值时，将所述风门片的打开程度设定值设定成用于完全关闭状态的值，并且当所述道路表面梯度的绝对值小于第二参考梯度的绝对值时，所述打开程度设定值随着所述道路表面梯度的绝对值的减小而增加。
9.根据权利要求4所述的控制活动风门片的方法，其中将在所述下坡道路上的打开程度设定值设定成小于在所述上坡道路上的打开程度设定值。
10.根据权利要求5所述的控制活动风门片的方法，其中在所述进入空气负压等于第一参考压力或大于第一参考压力的范围内将所述打开程度设定值设定成用于完全关闭状态的值，并且在所述进入空气负压大于第二参考压力的范围内所述风门片的打开程度设定值随着所述进入空气负压的增加而减小，其中所述第二参考压力小于所述第一参考压力。
11.根据权利要求10所述的控制活动风门片的方法，其中在所述进入空气负压等于所述第二参考压力或小于所述第二参考压力的范围内将所述风门片的打开程度设定值设定成用于完全打开状态的值。
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