专利名称：通过控制百叶窗增加动力传动系运行效率的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于通过控制空气百叶窗来改善动力传动系的运行效率的方法和系统。
背景技术：
百叶窗通常是固体的且稳定的用于开口的遮盖物。百叶窗常常包括框架和安装在该框架中的百叶窗条或板条。百叶窗条可被固定，即具有相对于框架的永久固定的角度。百叶窗条还可被操作， 即具有可相对于框架调节的角度以允许期望量的光、空气和/或流体从百叶窗的一侧穿过至另一侧。依赖于框架的应用和结构，百叶窗可被安装以配合在开口内或重叠该开口。除了各种功能性目的，特别是在建筑学中，百叶窗还可被出于大量装饰性目的而使用。在机动车中，百叶窗可被用于控制和引导光和/或空气的流至各个车舱。因此，百叶窗可被用于增强车辆乘员的舒适性，以及用于冷却一定范围的车辆系统。
发明内容
披露了一种用于通过控制冷却动力传动系的气流来增加车辆中的动力传动系的运行效率的方法。该车辆包括栅格开口和风扇，该风扇的特征在于预定的尺寸且能被选择性地打开和关闭。该方法包括在处于预定车速或低于该车速时选择用于可调节百叶窗的完全打开位置而不限制栅格开口，以及关闭风扇，该百叶窗被配置为相对于栅格开口可调节。 该方法还包括在高动力传动系冷却负荷下在高于第一预定车速且处于或低于第二预定车速时，通过选择用于百叶窗的完全打开位置而不限制栅格开口，以及打开风扇。该方法附加地包括在高于第二预定车速时通过选择用于百叶窗的中间位置而部分地限制栅格开口，以及关闭风扇。风扇的预定尺寸连同在相应预定车速时选择百叶窗的完全打开位置和中间位置中的一个提供了足够的气流穿过栅格开口以冷却动力传动系。当使用的风扇的特征在于其尺寸被预定为能足以冷却动力传动系的最小值时，这种风扇用于增加动力传动系的运行效率，这是由于发动机上的减小的寄生阻力。而且，在高于第二预定车速时控制百叶窗以减小栅格开口的尺寸，这限制了高速RAM气流的量且改善了车辆的空气动力学效率。空气动力学效率中的这种改善进一步用于增加动力传动系的运行效率。该方法还可包括监控环境温度和在任意车速时当环境温度低于预定数值(例如接近和低于冰点温度)时选择和锁定用于该百叶窗的预定位置。根据该方法，百叶窗可附加地使用配置为选择和锁定用于百叶窗的位置的机构， 该位置在完全打开和完全关闭之间且包括这两个位置的位置范围内。百叶窗可被配置为与栅格开口为一体或与其相邻。上述经由该机构选择在完全打开和完全关闭之间且包括这两个位置的位置范围内的百叶窗位置、以及打开和关闭风扇的动作，可通过控制器来完成。动力传动系可包括内燃发动机，且通过控制器调节百叶窗的动作可根据发动机上的负荷完成。车辆可包括热交换器，且发动机可由循环通过该热交换器的流体而被冷却，从而发动机被该流体冷却。车辆可附加地包括传感器，其被配置为感测该流体的温度。而且，百叶窗可被控制器根据感测的流体温度调节。还披露了用于增加动力传动系的运行效率的系统和使用上述的用于增加发动机的运行效率的方法的车辆。当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些最佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。
图1是车辆的部分侧视图，该车辆具有被示出为完全关闭状态的百叶窗；图2是车辆的部分侧视图，该车辆具有图1中所示的百叶窗，该百叶窗被示出为处于中间状态；图3是车辆的部分侧视图，该车辆具有图1中和2所示的百叶窗，该百叶窗被示出为处于完全打开状态；和图4是流程图，示出了用于控制穿过图1-3中所示的车辆中的栅格开口的气流的方法。
具体实施例方式参考附图，其中相同的附图标记指示相同的部件，图1-3示出了车辆10的部分侧视图。车辆10被示出为包括格栅开口 12，通常用网格覆盖。格栅开口 12适于接收环境空气。车辆10还包括动力传动系，其特别由内燃发动机14表示。车辆10的动力传动系还可包括变速器，且如果车辆是混合动力类型，还可包括一个或多个电动机-发电机(都未示出，但是其存在可被本领域技术人员认识到)。车辆动力传动系的效率通常受到其设计，以及受到其操作过程中动力传动系经受的各种负荷的影响。车辆10还包括空气对流体的热交换器16，即散热器，用于把由箭头18和20所示的冷却流体(例如水或专门配制的冷却剂)循环通过发动机14以从发动机移除热量。进入热交换器16的高温冷却剂由箭头18指示，且被返回至发动机的降低温度的冷却剂由箭头20指示。热交换器16被定位在栅格开口 12之后，以保护热交换器免于各种道路和空气携带的碎屑。热交换器16还可被定位在任意其它位置中，例如乘员舱后，例如如果车辆具有后置或中置发动机配置的话，如本领域技术人员所理解的。如图1-3中所示，风扇22被定位在车辆10中，位于热交换器16之后，从而热交换器16被定位在栅格开口 12和该风扇之间。基于发动机14的冷却需要，风扇22能被选择性地打开(turn on)和关闭。依赖于车辆10的道路速度，风扇22能产生或增强穿过栅格开口 12且朝向和穿过热交换器16的空气流动或气流M。由此通过风扇22的动作而产生的或增强的气流M穿过热交换器16，以从高温冷却剂18去除热量，然后降低温度的冷却剂 20被返回至发动机14。风扇22可被电驱动或直接由发动机14机械地驱动。车辆10还包括冷却剂传感器26，其被配置为在高温冷却剂18离开发动机14时感测该高温冷却剂18的温度。
由于风扇20由发动机14驱动，风扇的尺寸通常基于结合可用栅格开口 12足以在车辆10经受剧烈或高负荷状况期间冷却发动机的最小风扇而被选择。但是，通常，当栅格开口 12的尺寸适于这种剧烈负荷状况时，栅格开口在车辆上产生显著的空气动力学阻力， 该阻力导致发动机14的操作效率的损失。在另一方面，如果栅格开口 12的尺寸是基于在较高车辆速度下的空气动力学和操作效率要求而被选择，在高负荷状况下产生足够气流所要求的风扇22的尺寸变得很大，由此风扇在发动机14上产生显著的寄生阻力。由此，栅格开口 12的可调节的或可变的尺寸能允许风扇22被设置尺寸以最小化发动机14上的寄生阻力，同时能满足高车辆负荷冷却要求。同时，这种可调节栅格开口 12能允许选择较小的风扇，这种风扇能进一步用于增加动力传动系的操作效率。图1-3还示出了可旋转或可调节百叶窗30。百叶窗30被固定在车辆10中且能控制穿过栅格开口 12的气流M。如所示，百叶窗30被定位在车辆10前部处的栅格开口 12之后且与其紧邻。如所示，百叶窗30被定位在栅格开口 12和热交换器16之间。百叶窗 30还可被并入栅格开口 12且与其为整体。百叶窗30包括多个百叶窗条，这里示出为具有三个单独的百叶窗条元件32、34和36，但是百叶窗条的数量可更多或更少。每个百叶窗条 32,34和36都被配置为在百叶窗30的操作过程中绕相应的枢转轴线38、40和42旋转，由此有效地控制栅格开口 12的尺寸。百叶窗30适于在完全关闭位置或状态(如图1所示)、 通过中间位置(如图2所示)，与完全打开位置(如图3所示)之间(且包括这些位置)操作。当百叶窗条元件32、34和36处于任一它们的打开位置中时，气流M穿透百叶窗30的平面，然后与热交换器16接触。百叶窗30还包括配置为选择和锁定百叶窗在完全打开和完全关闭之间(且包括这些位置)的期望位置的机构44。机构44被配置为导致百叶窗条32-36 —个接一个地旋转，即基本上协调地旋转，且允许百叶窗30旋转至任意可用位置。机构44可适于选择和锁定百叶窗条32-36的任一离散中间位置(一个或多个)，或在完全打开和完全关闭之间(且包括这些位置)无限地改变百叶窗条的位置。机构44用于在被任意外部器件(如本领域技术人员理解的，例如电动机(未示出))激活时选择百叶窗30的期望的位置。车辆10还包括控制器46，其可为发动机控制器或单独的控制单元，被配置为调节机构44以选择百叶窗30的期望的位置。控制器46还可被配置为操作风扇22 (如果风扇被电驱动)，和调温器 (未示出)，该调温器被配置为调节冷却剂的循环，如本领域技术人员理解的。控制器46被编程以根据发动机14上的负荷以及相应地根据传感器沈感测的冷却剂温度来调节机构44。由于负荷下的发动机14产生的热量，高温冷却剂18的温度被增加。如本领域技术人员所知，发动机上的负荷通常依赖于施加在车辆10上的操作状况，例如上坡和/或拖拉拖车。发动机14上的负荷通常使得发动机的内部温度上升，进而必须冷却发动机，以获得期望的性能和可靠性。在离开发动机14前，冷却剂被在发动机内沿路线行进，以最大效率地从重要的发动机部件去除热量，例如轴承(未示出，但为本领域技术人员所知)。通常，冷却剂被流体泵(未示出)在发动机14和热交换器16之间连续地循环。当百叶窗30被完全关闭时，如图1所示，百叶窗条32-36提供气流M在栅格开口 12处的阻挡。当不需要通过栅格开口 12冷却发动机12时，完全关闭的百叶窗30为车辆10 提供优化的空气动力学性能。百叶窗30还可被控制器46通过旋转百叶窗条32-36至中间位置(如图2所示，其中百叶窗条被部分地关闭)以可变地限制进来的气流M至热交换器16的通路。百叶窗条32-36的适当的中间位置由控制器46根据编程算法选择，以由此实现发动机14的期望的冷却。当百叶窗30被完全打开时，如图3所示，每个百叶窗条32-36都被旋转至平行于要穿透百叶窗系统平面的气流M的位置。由此，完全打开的百叶窗30被配置为允许这种空气流无约束地穿过百叶窗30的百叶窗条平面。车辆10运行时，处于环境温度且相对于车辆以特定速度行进的气流M穿过车辆的栅格开口 12。相对于以高车速行进的车辆10运动的气流M在栅格开口 12处产生正的空气压力且由此被称为“RAM气流”。在以第一预定速度或低于该速度行进的车辆10中，包括当车辆静止时，处于环境温度且相对于车辆以特定低速行进的气流M穿过车辆的栅格开口 12。相对于以第一运动速度或低于该速度行进的车辆10运动的气流M在栅格开口 12 处产生极小的正压力。但是，处于该低压的气流M足以冷却处于较低车辆速度和载荷下的发动机14。第一预定车速通常在车辆10的测试和开发过程中确定。由此，当百叶窗30被在第一预定速度或低于该速度下被完全打开时，风扇22可被关闭以降低发动机14上的寄生负荷和改善动力传动系的工作效率。尽管在运动的车辆10中，气流M在栅格开口 12处产生一些正压力，在与增加的车辆负荷结合的特定车速下，气流M的速度可不足以产生足够的MM气流来冷却发动机 14。这可甚至发生在百叶窗30被完全打开且栅格开口 12不受限制时。车辆负荷显著地增加，例如在车辆10被要求拖拉拖车上坡时，特别是在较暖和，夏天的温度时的情况下。在以高于第一预定车速且处于或低于第二预定车速行进的车辆10中，处于环境温度且相对于车辆以特定速度行进的气流M在栅格开口 12处产生一些RAM气流。第二预定车速是一速度，高于该速度则得到的通过部分地受限的栅格开口 12行进的气流M的体积足以在风扇22不运转的情况下从进入热交换器16的冷却剂18去除热量。该第二预定车速通常在车辆10的测试和开发过程中确定。但是，如上所述，在第一预定和第二预定车速之间产生的RAM气流可不足以冷却发动机14。当车辆10在低于第二预定车速时运行于高动力传动系负荷下时，可能要求栅格开口 12完全不受限制且风扇22运转以施加最大气流M给热交换器16。因此，依赖于车辆10的速度和负荷条件，完全打开百叶窗30和使风扇22运转可以是必须的，以产生足够气流M以降低热交换器16内的冷却剂温度，且由此冷却发动机14。在以高于第二预定车速行进的车辆10中，处于环境温度且相对于车辆以特定速度行进的气流M在栅格开口 12处产生相当大的RAM气流。如上所述，第二预定车速是一速度，高于该速度则得到的通过部分地受限的栅格开口 12行进的气流M的体积足以在不打开风扇22的情况下从进入热交换器16的冷却剂18去除热量。因此，高于第二预定车速时，百叶窗30的一些特定中间位置可被选择，同时风扇22被关闭，由此允许足够量的气流 24到达热交换器16，以由此冷却发动机14。与特定速度和负荷条件对应的百叶窗30的适当的中间位置可在车辆10的测试和开发过程中确定。由此，在高于第二预定车速时控制百叶窗30以减小栅格开口 12的尺寸，这限制了高速RAM气流的量且改善了车辆10的空气动力学效率以及其动力传动系的运行效率。接近或低于冰点的环境温度可对车辆10中的动力传动系的冷却具有影响。当环境温度低于预定数值时，即接近或低于冰点时，发动机14的充分冷却可在格栅开口 12处于部分受约束或完全阻塞状态情况下实现。同时，百叶窗条32-36和机构44在这种低温下可冻结和阻塞。由此，为了防止百叶窗30在一些非期望的位置阻塞，当环境温度低于预定数值时，百叶窗30的适当预定位置可被选择和锁定而不管车辆速度和负荷。依赖于车辆10 的动力传动系的冷却要求，通过百叶窗30的预定位置，栅格开口 12可被布置在完全打开和完全约束状态之间(且包括这两个位置)的任意位置。在接近或低于冰点环境温度时仍允许动力传动系的充分冷却的百叶窗30的预定锁定位置或多个离散锁定位置可在车辆10的测试和开发过程中试验地建立。控制器46可被用于经由温度传感器(未示出)监控环境温度以及经由机构44响应环境温度低于预定数值而调节和锁定百叶窗30的位置。依赖于车辆负荷，风扇22可经由控制器46被关闭或打开，同时百叶窗30保持处于预定锁定位置中。当环境温度再上升到高于预定值时，则可返回在百叶窗30的可选位置上的完全控制。图4示出了用于通过经由百叶窗系统30控制穿过车辆10中的栅格开口 12的气流M(如上关于图1-3所述)来增加动力传动系的运行效率的方法50。该方法开始于框 52中，然后进行至框M，在此处其包括在第一预定车速或低于该车速时通过经由控制器46 选择用于百叶窗30的完全打开位置而不限制栅格开口 12。附加地，在框52中，该方法包括经由控制器46关闭风扇22，从而足够的气流被提供穿过不受限制的栅格开口 12以冷却动力传动系。在框M后，该方法前进至框56。在框56中，该方法包括，当车辆10受到高动力传动系冷却负荷且以高于第一预定速度且处于或低于第二预定速度行进时，经由控制器46选择用于百叶窗12的完全打开位置而不限制栅格开口 12。附加地，在框56中，该方法包括经由控制器46打开风扇22，从而足够的气流被提供穿过不受限制的栅格开口 12以冷却动力传动系。在框56之后，该方法进行至框58，在此处其包括在高于第二预定车速时通过经由控制器46选择用于百叶窗30 的中间位置而部分地限制栅格开口 12。附加地，在框58中，该方法包括经由控制器46关闭风扇22，从而足够的气流被提供穿过部分地受限制的栅格开口 12以冷却动力传动系。附加地，在冰点环境温度或其附近，该方法可直接从框52进行至框60。在框60 中，不管车速，控制器46调节机构44以定位和锁定百叶窗30于预定位置中，该预定位置可包括完全关闭的状态。总之，尺寸设置为在高车辆负荷条件时能产生足够气流的风扇22的调节，连同使用可调节百叶窗30来调整栅格开口 12的尺寸以适应发动机14的冷却需求， 这允许满足迄今矛盾的车辆要求。而且，风扇22和百叶窗30的上述结合，导致车辆10中的动力传动系的运行效率的增加。虽然用于执行本发明的最佳方式已经被详细描述，与本发明相关的本领域技术人员应认识到在所附的权利要求的范围内的执行本发明的各种替换设计和实施例。
权利要求
1.一种用于增加车辆中的动力传动系的运行效率的方法，该车辆具有栅格开口和风扇，该风扇的特征在于预定的尺寸和能选择性地打开和关闭，该方法包括在处于第一预定车速或低于该车速时选择用于相对于格栅开口布置的可调节百叶窗的完全打开位置而不限制栅格开口，以及关闭风扇，从而足够的气流被提供穿过该不受限制的栅格开口以冷却该动力传动系；在高动力传动系冷却负荷时在高于第一预定车速且处于或低于第二预定车速时通过选择用于百叶窗的完全打开位置而不限制栅格开口，以及打开风扇，从而足够的气流被提供穿过该不受限制的栅格开口以冷却该动力传动系；以及在高于第二预定车速时通过选择用于百叶窗的中间位置而部分地限制栅格开口，以及关闭风扇，从而足够的气流被提供穿过该部分地受限制的栅格开口以冷却该动力传动系；其中风扇的预定的尺寸，结合在相应预定车速时所述选择百叶窗的完全打开位置和中间位置中的一个，增加了动力传动系的运行效率。
2.如权利要求1所述的方法，还包括监控环境温度和响应环境温度低于预定数值而选择和锁定用于该百叶窗的预定位置。
3.如权利要求2所述的方法，该百叶窗包括配置为选择和锁定用于百叶窗的位置的机构，该位置在完全打开和完全关闭位置之间且包括这两个位置的位置范围内，该方法还包括在完全打开和完全关闭位置之间且包括这两个位置的位置范围内选择百叶窗位置。
4.如权利要求3所述的方法，该车辆包括控制器，该控制器适于选择性地打开和关闭风扇以及用于经由所述机构而在完全打开和完全关闭位置之间且包括这两个位置的位置范围内选择百叶窗位置，该方法还包括通过控制器选择性地打开和关闭风扇以及在完全打开和完全关闭位置之间且包括这两个位置的位置范围内选择百叶窗位置。
5.如权利要求4所述的方法，其中动力传动系包括内燃发动机，且所述选择性地打开和关闭风扇以及在完全打开和完全关闭位置之间且包括这两个位置的位置范围内选择百叶窗位置是通过控制器根据发动机上的负荷而完成的。
6.如权利要求5所述的方法，其中该车辆包括热交换器，流体和传感器，该流体被循环穿过该热交换器，从而该发动机被该流体冷却，且该传感器被配置为感测该流体的温度，该方法还包括由该流体冷却该发动机和由该传感器感测该流体的温度。
7.如权利要求6所述的方法，还包括，由控制器根据被感测的流体温度，选择性地打开和关闭风扇，以及在完全打开和完全关闭位置之间且包括这两个位置的位置范围内选择百叶窗位置。
8.如权利要求1所述的方法，其中百叶窗被布置为与栅格开口为整体或临近该栅格开
9.一种用于增加车辆中的动力传动系的运行效率的系统，该系统包括栅格开口，适于接收气流；风扇，其特征在于预定的尺寸，能被选择性地打开和关闭，以及适于抽吸气流穿过栅格开口 ；相对于栅格开口设置的可调节百叶窗；和控制器，适于在处于第一预定车速或低于该车速时通过选择用于百叶窗的完全打开位置而不限制栅格开口，以及关闭风扇，从而足够的气流被提供穿过该不受限制的栅格开口以冷却该动力传动系；在高动力传动系冷却负荷时在高于第一预定车速且处于或低于第二预定车速时通过选择用于百叶窗的完全打开位置而不限制栅格开口，以及打开风扇，从而足够的气流被提供穿过该不受限制的栅格开口以冷却该动力传动系；以及在高于第二预定车速时通过选择用于百叶窗的中间位置而部分地限制栅格开口，以及关闭风扇，从而足够的气流被提供穿过该部分地受限制的栅格开口以冷却该动力传动系；其中风扇的预定尺寸，结合在相应预定车速时所述选择百叶窗的完全打开位置和中间位置中的一个，增加了动力传动系的运行效率。
10.如权利要求9所述的系统，其中控制器还适于监控环境温度和响应环境温度低于预定数值而选择和锁定用于该百叶窗的预定位置。
全文摘要
通过控制百叶窗增加动力传动系运行效率的系统和方法。一种增加动力传动系的运行效率的方法包括在处于或低于第一预定车速时通过完全打开百叶窗而不限制栅格开口，以及关闭风扇。该方法还包括在高动力传动系冷却负荷下在高于第一预定车速且处于或低于第二预定车速时，通过选择完全打开百叶窗而不限制栅格开口，以及打开风扇。该方法附加地包括高于第二预定车速时经由百叶窗的中间位置而部分地限制栅格开口，以及关闭风扇。风扇的具体尺寸连同在相应车速下的用于百叶窗的所选位置，提供了足够的气流穿过栅格开口以冷却动力传动系，且提供了增加的动力传动系运行效率。还提供了一种用于增加动力传动系的运行效率的系统和车辆。
文档编号B60K11/08GK102555781SQ20111035312
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者A.威尔赫尔姆, G.J.费德勒, R.维德曼, S.P.查尼斯基, T.C.比肖普 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司