用于操作主动格栅启闭装置的方法和系统与流程

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用于操作主动格栅启闭装置的方法和系统与制造工艺

主动格栅启闭装置(AGS)被结合到车辆中,以便有助于满足更严格的燃料经济性标准。例如,在较高的车辆速度下,AGS自动关闭以阻塞气流通过发动机冷却系统,以降低车辆阻力和燃料消耗量;当启动冷发动机时,AGS保持关闭以帮助更迅速地达到更高的发动机温度,以降低车辆排放和燃料消耗量。AGS可以使用反馈AGS位置传感器来控制。

用于诊断在车辆中的AGS系统劣化的传统方式通过Farmer等人在美国专利申请公开2013/0338870中示出,其中AGS诊断基于接收机械故障条件信号和温度信号而进行,并且如果检测到机械劣化,那么AGS系统可以被禁用。



技术实现要素:

本文的发明人已经认识到使用此类系统的潜在问题。即,此类系统不能解决由于故障的AGS位置传感器引起的AGS操作劣化。此外,当AGS位置传感器劣化发生时,禁用AGS系统放弃了可以通过继续AGS操作而保留的任何燃料消耗量降低的优点。

至少部分地解决上述问题的一种方式包括用于车辆的方法,其包括,在包括当在第二间隔内的AGS位置改变小于阈值位置改变时的第一条件期间:停转AGS马达达第一间隔;计算在第一间隔内的燃料经济性改变;以及基于在第一间隔内燃料经济性改变大于阈值燃料经济性改变来确定AGS传感器的劣化。

在另一示例中,车辆系统可包括:发动机;包括AGS位置传感器和AGS马达的AGS;以及控制器,其包括可执行指令,以在测量周期期间响应于AGS位置改变小于阈值位置改变,致动AGS马达以将AGS移动到更加关闭位置直到停转电流被AGS马达汲取;当停转电流由AGS马达汲取时,计算在第一间隔内的燃料经济性增加;以及基于燃料经济性改变大于阈值燃料经济性增加来确定AGS位置传感器的劣化。

在另一示例中,用于车辆的由车载车辆控制器执行的方法可包括:在测量周期期间响应于AGS位置改变小于阈值位置改变,致动AGS马达以将AGS移动到更加关闭位置直到停转电流被AGS马达汲取;当停转电流由AGS马达汲取时,计算在第一间隔内的燃料经济性增加;以及基于燃料经济性增加大于阈值燃料经济性增加来确定AGS传感器的劣化。

以这种方式,可以实现技术结果,因为可以区分包括故障AGS位置传感器或机械AGS劣化的AGS的劣化模式。此外,在AGS位置传感器劣化的情况下,可以推断AGS位置,使得可以保留AGS的操作和从其中赋予的燃料消耗量降低的优点。更进一步地,与经由发动机温度改变进行AGS位置的推断相比,经由AGS马达停转电流推断AGS位置可以在更高和更低的环境温度下均更加可靠。当单独使用或结合附图时,本说明书上述优点和其它优点以及特征从以下具体实施方式中将显而易见。

应当理解,提供上述概述以用简化的形式引入在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征,所述主题的范围由所附的权利要求唯一地限定。此外,所要求保护的主题不限于解决在本公开的以上或任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了包括主动格栅启闭装置和发动机的车辆系统的示意图。

图2示出了图1的包括主动格栅启闭装置、散热器和发动机的车辆的部分示意图。

图3示出了图1和图2的主动格栅启闭装置系统的部分示意图。

图4示出了图3的主动格栅启闭装置系统的各种叶片位置的示意图。

图5和图6示出了用于操作主动格栅启闭装置系统的示例方法的流程图。

图7示出了用于操作包括主动格栅启闭装置系统的车辆的示例时间线。

具体实施方式

以下描述涉及用于操作发动机系统(诸如图1中所示的发动机系统)的主动格栅启闭装置(AGS)的系统和方法。主动格栅启闭装置可以定位在车辆的前端的格栅处,诸如在图2处。基于发动机的工况可以调整AGS的开度百分数,以便增加或减少到发动机的冷却气流。具体地,发动机控制器可以经由耦合到AGS的马达(诸如图3中所示的马达)命令主动格栅启闭装置位置。然后,马达可调整AGS到命令位置。相对于AGS的开度角在图4处示出不同的格栅启闭装置位置。在一个示例中,控制器可以增加AGS的开度,以增加到发动机的冷却气流。然而,附加的发动机工况可导致AGS开度的降低,以便增加燃料经济性。用于操作AGS系统的包括区分和响应于AGS位置传感器和机械AGS劣化的方法在图5和图6中示出,并且用于操作包括AGS系统的车辆系统的示例时间线在图7中示出。

现在转向图1,其示出了包括AGS系统110和发动机系统100的示例车辆系统102的示意图。发动机系统100可以被包括在诸如公路车辆以及其它类型车辆的车辆中。虽然发动机系统100的示例应用将参照车辆进行描述,但应当理解,可以使用各种类型的发动机和车辆推进系统,包括客车、卡车等等。

如图1的示例发动机系统100所示,发动机10是耦合到包括由涡轮16驱动的压缩机14的涡轮增压器13的升压发动机。具体地,新鲜空气在进气通路42处通过空气滤清器11和压缩机14引入到发动机10中。压缩机可以是合适的进气空气压缩机,诸如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统100中,压缩机14被示出为通过轴19机械地耦合到涡轮16的涡轮增压器压缩机,该涡轮16由膨胀的发动机排气驱动。在一个实施例中,压缩机14和涡轮16可以被耦合在双涡形涡轮增压器内。在另一个实施例中,涡轮增压器13可以是可变几何涡轮增压器(VGT),其中,涡轮几何形状可以根据发动机转速和其它工况主动变化。

如图1所示,压缩机14通过增压空气冷却器(CAC)18耦合到节流阀20。CAC可以是例如空气-空气或空气-水热交换器。节流阀20耦合到发动机进气歧管22。热压缩空气充气(air charge)从压缩机14进入CAC 18的入口,当其经过CAC时冷却,并且然后离开以经过节流阀20传到发动机进气歧管22。来自车辆外部的环境气流116可以通过车辆前端的格栅112进入发动机10并且横穿CAC 18,以帮助冷却增压空气。当环境空气温度降低时,或在潮湿或雨季条件期间,冷凝物可形成并且在CAC 18中累积,其中增压空气被冷却到水的露点以下。当增压空气包括再循环排气时,冷凝物可以变为酸性并腐蚀CAC外壳。腐蚀可以导致空气充气、大气以及在水-空气冷却器的情况下可能的冷却剂之间的泄漏。除此之外,冷凝物可收集在CAC 18的底部,并且然后在加速(或踩加速器踏板)期间立刻被吸取到发动机中,增加发动机失火的机会。在一个示例中,行进到CAC 18的环境气流的冷却可以通过AGS系统110控制,使得减少冷凝物形成和发动机失火事件。

在图1所示的实施例中,发动机进气歧管22内的空气充气的压力通过歧管空气压力(MAP)传感器24来感测,并且升压压力通过升压压力传感器124来感测。压缩机旁通阀(未示出)可以在压缩机14的入口和出口之间串联耦合。压缩机旁通阀可以是被配置为在选择工况下打开以减轻过量的升压压力的常闭阀。例如,压缩机旁通阀可以在降低发动机转速的条件期间打开,以避免压缩机喘振。

发动机进气歧管22通过一系列进气门(未示出)耦合到一系列燃烧室31。燃烧室31还经由一系列排气门(未示出)耦合到排气歧管36。在所描绘的实施例中,示出单个排气歧管36。然而,在其它实施例中,排气歧管36可以包括多个排气歧管部分。具有多个排气歧管部分的配置可以使来自不同燃烧室的流出物能够被引导到发动机系统中的不同位置。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为耦合到涡轮16上游的排气歧管36。另选地,双态排气氧传感器可代替UEGO传感器126。

如图1所示,来自一个或多个排气歧管部分的排气被引导到涡轮16以驱动涡轮。当期望减少涡轮扭矩时,一些排气可以被引导改为通过废气门(未示出),以绕过涡轮。然后,来自涡轮和废气门的组合流可流过排放控制装置70。通常,排放控制装置70可以包括多个排放控制装置,诸如被配置为可催化处理排气流的一种或多种排气后处理催化剂,并且从而减少排气流中一种或多种物质的量。

来自排放控制装置70的处理过的排气中的全部或一部分可经由排气导管35被释放到大气中。然而,根据工况,一些排气可以改为转向到EGR通路51,通过EGR冷却器50和EGR阀52,到压缩机14的入口。用这种方式,压缩机被配置为可容纳从涡轮16下游流出的排气。EGR阀52可以被打开以允许控制量的冷却排气到达压缩机入口,用于进行期望的燃烧和排放-控制性能。以这种方式,发动机系统100适于提供外部的低压(LP)EGR。除了在发动机系统100中相对长的LP EGR流动路径之外,压缩机14的旋转可提供非常均匀的排气到进气空气充气中。此外,EGR分支(take-off)点和混合点的处置可为增加可用的EGR质量和增强性能提供排气的更有效冷却。在其它实施例中,EGR系统可以是具有从涡轮16上游连接到压缩机14下游的EGR通路51的高压EGR系统。

机动车辆102还包括冷却系统104,其将冷却剂循环通过内燃发动机10以吸收废热,并且将加热的冷却剂分别经由冷却剂线路82和冷却剂线路84分配到散热器80和/或加热器芯体90。特别地,图1示出了冷却系统104,其耦合到发动机10并将发动机冷却剂从发动机10经由发动机驱动的水泵86循环到散热器80,并经由冷却剂线路82返回到发动机10。发动机驱动的水泵86可以经由前端附件驱动(FEAD)88耦合到发动机,并经由皮带、链条等与发动机转速成比例地旋转。具体地,发动机驱动的水泵86使冷却剂循环通过在发动机缸体、发动机缸盖等中的通路,以吸收发动机的热量,该热量然后经由散热器80传递到环境空气。在发动机驱动的水泵86是离心泵的示例中,在发动机驱动的水泵出口处所产生的压力(和所得的流量)可以与曲轴速度成比例,这在图1的示例中正比于发动机转速。在另一示例中,可以使用可以与发动机旋转无关地调整的马达控制的泵。冷却剂的温度(例如,发动机冷却剂温度,ECT)可以由位于冷却线路82中的恒温器阀38进行调节,所述恒温器阀可以保持关闭直到冷却剂达到阈值温度。

发动机系统100可包括用于引导冷却气流朝向CAC 18、发动机冷却系统104,或其它发动机系统部件的电风扇92。在一些实施例中,电风扇92可以是发动机冷却风扇。发动机冷却风扇可以耦合到散热器80,以便当车辆102在缓慢移动或被停止但是发动机运行时维持气流通过散热器80。风扇转速或方向可以由控制器12来控制。在一个示例中,发动机冷却风扇也可以引导冷却气流朝向CAC 18。另选地,电风扇92可以耦合到发动机FEAD 88并且由发动机曲轴驱动。在其它实施例中,电风扇92可以充当专用CAC风扇。在本实施例中,电风扇92可以耦合到CAC 18或放置在引导气流直接朝向CAC18的位置。在另一实施例中,可以存在两个或更多个电风扇92。例如,一个可以耦合到散热器(如图所示)用于发动机冷却,而另一个可以在别处耦合以引导冷却空气直接朝向CAC 18。在本示例中,两个或更多个电风扇92可以独立控制(例如,以不同转速),以给它们各自的部件提供冷却。

冷却剂可流过冷却剂线路82,如上所述,和/或流过冷却剂线路84到加热器芯90,其中热量可经由空气管道(未示出)传递到乘客舱106,并且冷却剂流回到发动机10。在一些示例中,发动机驱动的水泵86可以操作以使冷却剂循环通过两条冷却剂线路82和84。

图1还示出了控制系统28。控制系统28可以通信地耦合到发动机系统100的各种部件以完成本文所述的控制例程和动作。例如,如图1所示,控制系统28可以包括电子数字控制器12。控制器12可以是微型计算机,其包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)、不失效存储器(KAM)以及数据总线。如所描绘的,控制器12可从多个传感器30接收输入,其中所述多个传感器可以包括用户输入和/或传感器(诸如变速器档位位置、加速踏板输入(例如,踏板位置)、制动输入、变速器选择器位置、车辆速度、发动机转速、通过发动机的质量空气流量、升压压力、环境温度、环境湿度、进气空气温度、风扇速度等)、冷却系统传感器(诸如冷却剂温度、风扇速度、乘客舱温度、环境湿度等)、CAC 18传感器(诸如CAC入口空气的温度和压力、CAC出口空气的温度和压力等)、一个或多个AGS位置传感器115,以及其它车辆传感器。此外,控制器12可从车辆102的GPS 34和/或车内通信和娱乐系统26接收数据。

车内通信和娱乐系统26可经由各种无线协议诸如,无线网络、手机信号塔传输和/或它们的组合与无线通信装置40通信。从车内通信和娱乐系统26获得的数据可以包括实时和预测天气状况。天气状况诸如温度、降水(例如,雨、雪、冰雹等)和湿度可以通过各种无线通信装置的应用程序和天气预测网站获得。从车内通信和娱乐系统26获得的数据可以包括当前位置以及沿计划行进路线的未来位置的当前和预计天气状况。在其中车内通信和娱乐系统26包括GPS 34的一个实施例中,当前和未来的天气数据可以与GPS 34上显示的当前和未来的行进路线相关。在车辆系统包括专用GPS 34的替代实施例中,GPS 34和车内通信和娱乐系统26中的每个可以与无线通信装置40以及彼此通信,以将当前和未来的天气数据与当前和未来的行进路线通信。在一个示例中,车内通信和娱乐系统26可访问存储在因特网或其它云计算系统上的各种天气图。存储的天气图可包括例如作为等值线图所提供的雨、湿度、降水和/或温度信息。在一个示例中,无线通信装置40可以将实时湿度数据中继转发到车内通信和娱乐系统26,和/或GPS 34,然后被中继转发至控制器12。控制器12可比较所接收的湿度数据与阈值,并确定合适的发动机操作参数调整。在一个示例中,这些调整可包括调整AGS系统110。例如,如果湿度高于定义的阈值,那么AGS中的一个或多个叶片可以关闭。

在其它实施例中,雨的存在可以从其它信号或传感器(例如,雨传感器)来推断。在一个示例中,雨可以从车辆挡风玻璃刮水器开/关信号来推断。具体地,在一个示例中,当挡风玻璃刮水器开时,信号可以被发送到控制器12,以指示雨。控制器可使用该信息来预计在CAC 18中冷凝物形成的可能性并且调整一个或多个车辆致动器,诸如电风扇92和/或AGS系统110。

此外,控制器12可以与各种致动器32通信,所述各种致动器可以包括发动机致动器(诸如燃料喷射器、电子控制进气空气节流板、火花塞等)、冷却系统致动器(诸如在乘客舱气候控制系统中的空气处理通风口和/或分流阀等)、AGS系统致动器(诸如AGS叶片、AGS马达等)等等。在一些示例中,控制器12的存储介质可以用计算机可读数据进行编程,所述计算机可读数据表示可由处理器执行用于进行以下所述的方法以及预期的但没有具体列出的其它变体的指令。

如本文所指出的,从发动机10传递到冷却剂的废热量可以随着车辆工况而变化,从而影响被传递到流过发动机系统100的空气的热量。例如,当发动机的输出扭矩或燃料流减少时,产生的废热量可以成比例地减少。

机动车辆102还包括格栅112,其提供用于接收通过或靠近车辆的前端并进入发动机舱的环境气流116的开度(例如,格栅开度、保险杠开度等)。热可以通过散热器80、电风扇92,和其它部件传递到环境气流116,以保持发动机10和/或变速器冷却。此外,环境气流116可拒绝来自车辆空调系统的热并且可以改善配备有CAC 18的涡轮增压式/机械增压式发动机的性能,CAC18可降低进入进气歧管/发动机的空气的温度。在一个示例中,电风扇92可以被调整以进一步增加或减少到发动机部件的气流。在另一示例中,专用CAC风扇可以被包括在发动机系统100中用于增加或减少到CAC 18的气流。

现在转向图2,其示出了图1中车辆系统102的部分示意图,所述车辆系统包括CAC 18、散热器80、电风扇92、发动机系统100、AGS系统110和从中穿过的相关环境气流116。其它发动机罩下部件(燃料系统、电池等)也可从冷却气流中受益。因而,AGS系统110可以有助于冷却系统104冷却内燃发动机10。在图2所示的示例中,AGS系统110可以是双主动格栅启闭装置系统,其包括被配置为可调整通过格栅112所接收的气流的量的两组一个或多个格栅启闭装置114。在另一示例中,AGS系统110可以是包括一组一个或多个格栅启闭装置114的主动格栅启闭装置系统。

格栅启闭装置114可覆盖车辆的前区,例如从发动机罩的正下方跨越到保险杠的底部。通过覆盖车辆前端,阻力可以减少,并且外部冷却空气到散热器80和CAC 18的进入可以减少。在一些实施例中,所有格栅启闭装置114可以由控制器12协调移动。在其它实施例中,格栅启闭装置114可以被划分成组,并且控制器12可以独立调整每组格栅启闭装置114的开/闭。例如,第一组格栅启闭装置204可以定位在散热器80的前面,并且第二组格栅启闭装置206可以定位在CAC 18的前面。

AGS系统可以包括被定位为紧密接近格栅启闭装置114的一个或多个AGS位置传感器115。在一个示例中,至少一个AGS位置传感器115可以被定位为紧密接近每组格栅启闭装置114。例如,至少一个AGS位置传感器115可以被定位为紧密接近第一组格栅启闭装置204和第二组格栅启闭装置206中的每个。作为另一示例,AGS位置传感器115可以被布置成紧密接近AGS马达202。在一个示例中,AGS位置传感器115可以是霍尔效应传感器。霍尔效应传感器可以包括响应于磁场(诸如由旋转AGS马达202产生的磁场)变化其输出电压的换能器。AGS位置传感器115可以响应于钥匙接通(key-on)发动机状态进行校准。例如,AGS可以响应于钥匙关断(key-off)发动机状态由控制器自动地移动到完全打开位置。因而,在钥匙接通时,AGS位置传感器可以被校准以对应于完全打开位置,以及经由AGS马达202改变AGS位置的随后的控制动作可以相对于钥匙接通校准位置进行。

如图2所示,第一组格栅启闭装置204可以被定位在相对于车辆102搁置的表面的第二组格栅启闭装置206的竖直上方。由此,第一组格栅启闭装置204可以被称为上部格栅启闭装置,并且第二组格栅启闭装置206可以被称为下部格栅启闭装置。第一组格栅启闭装置204的开度量可以控制被引导到散热器80的环境气流216的量,并且第二组格栅启闭装置206的开度量可以控制被引导到CAC 18的环境气流的量。由此,上部格栅启闭装置可在很大程度上影响车辆阻力和发动机冷却,而下部格栅启闭装置可在很大程度上影响CAC冷却。

在一些示例中,每组格栅启闭装置114可以包含相同数量的格栅启闭装置114,而在其它示例中,格栅启闭装置中的一组可以比另一组包含更多数量的格栅启闭装置。在一个实施例中,第一组格栅启闭装置204可以包含多个格栅启闭装置,而第二组格栅启闭装置206包含一个格栅启闭装置。在替代实施例中,第一组格栅启闭装置可以仅仅包含一个格栅启闭装置,而第二组格栅启闭装置包含多个格栅启闭装置。在替代实施例中,所有格栅启闭装置114可以被包括在格栅启闭装置的单组中,并且格栅启闭装置114的单组的开度量可以影响车辆阻力、发动机冷却和CAC冷却。

格栅启闭装置114可以被定位在完全打开位置和完全关闭位置之间,并且可以被维持在完全打开位置、完全关闭位置,或其间的多个中间位置。换言之,格栅启闭装置114的开度可以被调整使得格栅启闭装置114部分打开、部分关闭,或在完全打开位置和完全关闭位置之间循环,以提供用于冷却发动机系统部件的气流。完全打开位置可以被称为最大开度量(或最大开度百分数)位置,并且完全关闭位置可以被称为最大关闭量(或最大关闭百分数)位置。格栅启闭装置114或格栅启闭装置的组(例如,第一组格栅启闭装置204或第二组格栅启闭装置206)的开度量可以由百分数(例如,开度百分数)表示。例如,当AGS在打开位置和关闭位置之间的一半处时,AGS可以是50%打开(或50%关闭)。当AGS被打开到最大开度百分数(例如,开度的上阈值量)时,AGS可以是100%打开。

格栅启闭装置114(例如,上部格栅启闭装置)可以通过AGS马达202致动。AGS马达202可以可操作地耦合到控制系统28。例如,控制器12可以可通信地连接到AGS系统110,并且可以具有存储在其上的可执行指令以经由AGS马达202调整格栅启闭装置114的开度。控制器12可发送用于调整AGS系统110的信号到AGS马达202。这些信号可以包括命令增加或减少上部和/或下部格栅启闭装置的开度。作为一个示例,控制器12可以输出对应于完全打开、完全关闭,或部分打开格栅启闭装置114的电压到AGS马达。例如,控制器12可以输出到AGS马达202的电压,以打开上部格栅启闭装置到30%开度。对应地,AGS马达202可以在完全打开、完全关闭,或部分打开格栅启闭装置114时汲取AGS马达电流。此外,控制器12可检测或测量AGS马达电流以确定AGS位置。更进一步地,当沿第一方向(例如,对应于打开AGS格栅启闭装置)旋转AGS马达时,到AGS马达的输出电压和AGS马达电流可以具有第一极性,并且当沿着与第一方向相反的第二方向(例如,对应于关闭AGS格栅启闭装置)旋转AGS马达时,到AGS马达的输出电压和AGS马达电流可以具有与第一极性相反的第二极性。

AGS马达202可以耦合到一个或多个格栅启闭装置114。例如,AGS马达202可以耦合到第一格栅启闭装置114,第一格栅启闭装置机械地联接到其余的格栅启闭装置114。在另一示例中,AGS马达202可以耦合到每个格栅启闭装置114或每组格栅启闭装置。另外,在一些示例中,AGS系统110可包括用于控制多于一组或多于一个的单独的格栅启闭装置的多于一个的马达。

图3示出了包括AGS马达202和单个格栅启闭装置114的AGS系统110的示意图300,所述单个格栅启闭装置114可以是格栅启闭装置的组中的一个。具体地,示意图300示出了通过一系列轴和齿轮间接耦合到格栅启闭装置114的AGS马达202。AGS马达202在第一轴302的第一端处耦合到可旋转的第一轴302。第一轴302的第二端耦合到第一齿轮304。当第一轴302沿着由箭头306示出的方向旋转时,第一齿轮304沿相同的方向旋转。由此,第一轴302和第一齿轮304围绕第一轴302的中心轴线一起旋转。另外,AGS马达202可致动第一轴302以旋转到多个位置。

单独的格栅启闭装置114可以被称为叶片。示意图300示出了格栅启闭装置114(相对于车辆前端)的主视图。由此,来自车辆外部的气流可以被引导到附图的平面。格栅启闭装置114可以在第二轴308的第一端处耦合到第二轴308。第二轴308的第二端耦合到第二齿轮310。第一齿轮304与第二齿轮310接合,使得第一齿轮304的旋转引起第二齿轮310的旋转。具体地,第一齿轮304可包括从第二齿轮310的多个齿偏移的多个齿。由此,第一齿轮304的齿可配合或啮合在第二齿轮310的齿之间,并且第二齿轮310的齿可啮合或配合在第一齿轮304的齿之间。如在示意图300中所示,当第一齿轮304沿箭头306所示的第一方向旋转时,第二齿轮可以沿着箭头312所示的第二方向被可旋转地驱动。第二方向与第一方向相反。由于第一轴302的旋转,格栅启闭装置114随着第二齿轮310和第二轴308的旋转而旋转。

在替代实施例中,图3所示的AGS系统110可以具有将AGS马达202耦合到格栅启闭装置114的附加的齿轮和/或轴。此外,附加的机械部件(除了在图3中所示的那些之外)可以被包括在AGS系统110中,以便将AGS马达202的运动转化为格栅启闭装置114的协调运动和旋转。

在一个示例中,AGS马达202可以是步进马达。由此,AGS马达202可将第一轴302旋转到有限数量的位置。另外,AGS马达202可以在每次致动以步进阈值量旋转第一轴302。例如,AGS马达202的步进阈值量可包含六度的增量。在另一示例中,AGS马达202可以用不同数量的度增量移动。另外,AGS马达202可以具有有限数量的马达位置。结果,在用AGS马达202移动AGS后,期望的格栅启闭装置位置可以不与实际所得的格栅启闭装置位置对齐。AGS马达202可以改为将AGS移动到与命令的格栅启闭装置位置最接近的可用位置。

在从控制器接收到命令后,AGS马达202将第一轴302旋转到对应于命令的格栅启闭装置位置的位置。在一个示例中,来自控制器的命令可以包括将AGS马达202移动到从命令的格栅启闭装置位置转化的马达位置。在另一示例中,命令可包括对应于期望的AGS马达位置的格栅启闭装置位置。命令的格栅启闭装置位置可以是开度(或关闭)百分数或开度角(例如,开度度数)。例如,0%开度可对应于从格栅启闭装置的竖直轴线测量的0度的格栅启闭装置角度,如在图4中所示以及下面进一步解释的。如上所讨论的,命令的格栅启闭装置位置可以与每个马达位置不准确地相对应。因而,AGS马达202可以将格栅启闭装置114致动到最接近于命令位置的位置。虽然AGS马达202被示出为耦合到图4中的单个格栅启闭装置114,但在一些实施例中,AGS马达202可以耦合到附加的格栅启闭装置。另外,图4所示的格栅启闭装置114可以机械地联接(例如,经由联动装置)到在格栅启闭装置114正上方和/或下方定位的附加的格栅启闭装置。由此,旋转图4中所示的格栅启闭装置114可以以相同的量旋转其它联接的格栅启闭装置。以这种方式,AGS马达202可以一起并且互相平行地调整多个格栅启闭装置114或格栅启闭装置组。

一个或多个AGS位置传感器314可以被布置在AGS系统110处,以提供实际的格栅启闭装置叶片位置的反馈给控制器(诸如在图1中所示的控制器12)。如图3所示,位置传感器314沿第二轴308更靠近于耦合到格栅启闭装置114的第二轴308的端部进行定位。然而,在替代实施例中,AGS位置传感器314可以被定位在第二轴308、第一轴302或格栅启闭装置114上的不同位置处。位置传感器314的输出可以被用在控制系统28的反馈控制策略中,从而用于控制AGS位置。

在一些情况下,AGS的反馈位置可以不同于命令位置,从而导致位置误差。如上所讨论的,由于可用的马达增量不与期望叶片角精确匹配,因此实际的格栅启闭装置叶片位置可以不同于命令的格栅启闭装置叶片位置。此外,位置误差可以由齿轮游隙(1ash)引起。如上所讨论的,第一齿轮304和第二齿轮310可以啮合并接合在一起,使得当AGS马达可旋转地驱动第一轴302时,第一齿轮304可以可旋转地驱动第二齿轮310。在一些示例中,第一或第二齿轮的齿可以分别稍小于第二或第一齿轮的齿之间的空间。结果,当两个齿轮接合在一起时,两个齿轮的接合齿之间可以存在间隙或空间。接合齿之间的该空间或间隙可允许齿轮间的一些打滑或游动(play)。例如,当两个齿轮中的第一齿轮开始移动时,如果接合齿不互相抵靠地定位,那么第一齿轮的齿可在接触第二齿轮的接合齿之前行进一段距离,并随后开始移动第二齿轮。因而,在第二齿轮开始旋转之前,第一齿轮可以旋转第一量。结果,格栅启闭装置114可移动目标量减去第一量,从而导致不同于命令位置的位置。

当改变格栅启闭装置114的行进方向时,可更大程度地发生齿轮游隙。例如,当从打开到关闭AGS或从关闭到打开AGS进行转换时,可发生齿轮游隙。在一些示例中,可以定义可允许的位置误差范围,或公差带,使得在可允许的位置误差范围内的位置误差可以不导致指示格栅启闭装置劣化和/或重新校准AGS系统110。

现在转向图4,其示出了用于单个格栅启闭装置114的示例格栅启闭装置位置。具体地,示意图400示出了格栅启闭装置114(诸如在图3中所示的格栅启闭装置114)的侧视图。格栅启闭装置114可围绕叶片的中心轴线和第二轴308旋转,如图3所示。示意图400示出了格栅启闭装置114的旋转点408。格栅启闭装置114可在分别由AGS的竖直轴线410和横向轴线412限定的完全关闭到完全打开位置之间旋转。

第一格栅启闭装置位置示于402。第一格栅启闭装置位置是完全关闭位置,其中AGS完全关闭,从而防止气流通过格栅进入车辆。开度百分数在AGS完全关闭时可以是0%,并且关闭百分数在AGS完全关闭时可以是100%。格栅启闭装置114与竖直轴线410对齐,使得格栅启闭装置114和竖直轴线410之间的角度可以约为0°(叶片轴线418与竖直轴线410平行)。该角度可以被称为开度角。在其它实施例中,完全关闭的格栅启闭装置位置可以比0°稍大(例如,5°),以允许相邻格栅启闭装置的重叠。力414可作用在格栅启闭装置114的外侧面上,当车辆(其中安装了AGS)在前进方向上行进时,力414由推动叶片的气流产生。因此,力414可以随着车辆的速度(车辆速度,VS)增加而增加。

另外,在到达完全关闭位置时(例如,100%的最大关闭百分数和0%的开度百分数),格栅启闭装置114可接触端部止挡件421。端部止挡件421可耦合到AGS系统110的支撑结构(例如,外框)。例如,端部止挡件421可以沿着格栅启闭装置的组中的至少一个格栅启闭装置114的竖直轴线410定位。由此,格栅启闭装置的组中的至少一个格栅启闭装置114在到达100%的最大关闭百分数位置时可以接触端部止挡件421。响应于格栅启闭装置114接触端部止挡件421,AGS马达可停转并汲取停转电流。停转电流可对应于在停转马达的条件下(由端部止挡件421防止旋转)由AGS马达汲取的最大电流。停转AGS马达可以对应于当AGS马达停止旋转时的条件,并且可以在负载扭矩大于马达轴扭矩时发生。在这种条件下,AGS马达可汲取停转电流但马达不旋转。停转电流可以通过控制系统28来感测,并且因而,在检测到停转电流时,控制器可以确定AGS为完全打开(例如,处于最大开度百分数)。

第二格栅启闭装置位置示于404。第二格栅启闭装置位置是完全打开与完全关闭位置之间的中间位置,其中格栅启闭装置114可以部分打开(或部分关闭)。开度角416被限定在竖直轴线410和格栅启闭装置114的叶片轴线418之间。在一个示例中,开度角416可以约为36°,使得AGS的开度百分数约为40%。在另一示例中,开度角可以约为9°,使得AGS的开度百分数约为10%。在一些情况下,控制器也可以确定AGS的关闭百分数。例如,AGS的关闭百分数可以被计算为100减去开度百分数。在开度百分数为40%的示例中,关闭百分数为60%。部分打开的格栅启闭装置114允许环境气流116绕着叶片流动,通过由部分打开的格栅启闭装置114创建的开口,并且进入车辆并朝向发动机。当开度百分数和开度角416增大时,由作用在格栅启闭装置114上的力414产生的压力可降低。

第三示例格栅启闭装置位置示于406。第三格栅启闭装置位置是完全打开位置,从而允许最大的环境气流116通过格栅进入车辆和发动机舱。因而,完全打开位置在本文中可以被称为最大开度或最大开度百分数。当AGS完全打开时,开度角416约为90°(叶片轴线418与横向轴线412平行)并且开度百分数为100%。因为叶片完全打开,所以格栅启闭装置114上的力414可以小得多。另外,在达到100%的最大开度百分数(和90°的开度角)时,格栅启闭装置114可接触端部止挡件420。端部止挡件420可以耦合到AGS系统110的支撑结构(例如,外框)。例如,端部止挡件420可以沿格栅启闭装置的组中的至少一个格栅启闭装置114的横向轴线定位。由此,格栅启闭装置的组中的至少一个格栅启闭装置114在到达100%的最大开度百分数时可以接触端部止挡件420。响应于格栅启闭装置114接触端部止挡件,AGS马达可停转并汲取停转电流。停转电流可对应于在停转马达的条件下(由端部止挡件420防止旋转)由AGS马达汲取的最大电流。停转电流可以通过控制系统28来感测,并且因而,在检测到停转电流时,控制器可以确定AGS为完全打开(例如,在最大开度百分数)。在一个示例中,当格栅启闭装置完全打开时由AGS马达202汲取的停转电流可以与当格栅启闭装置完全关闭时由AGS马达202汲取的停转电流大小大致相等但极性相反。类似地,由控制器12输出到AGS马达202以完全打开格栅启闭装置114的电压可以与由控制器12输出到AGS马达202以完全关闭格栅启闭装置114的电压大小大致相等但极性相反。

以这种方式,AGS系统110的格栅启闭装置叶片114可以被调整成在0%打开(完全关闭位置)和100%打开(最大开度百分数或完全打开位置)之间的多个位置。马达可基于命令的格栅启闭装置位置将AGS 114致动到不同位置。

在正常操作期间,当发动机关闭时,AGS可以完全打开。当启动冷发动机时,控制器12可以命令AGS保持关闭达一段持续时间,以允许发动机更快变暖并且达到有效操作温度,这可以帮助降低燃料消耗量和发动机排放。当发动机冷却且发动机负载低时,控制器12也可以命令AGS关闭以阻塞气流通过格栅,这可以帮助减少车辆阻力和燃料消耗量。AGS也可在较高的车辆速度下关闭,尤其是在恒定的巡航速度和低发动机负载期间,以降低燃料消耗量。当发动机温度被降低时,AGS可以被控制器12命令打开。AGS控制也可以用于根据车辆速度、发动机负载等帮助控制发动机冷却剂的温度、HVAC性能和排气排放。

在车辆操作期间,AGS劣化的各种方式可以发生。AGS格栅启闭装置114可以由于机械故障或外来碎片进入前部车辆格栅112而变得卡住。AGS马达202和格栅启闭装置114之间的机械联动装置可随着时间而劣化或变得磨损或损坏。例如,齿轮可以变得磨损,使得相对的第一齿轮304和第二齿轮310各自的接合齿之间的间隙变得较大,使得第一齿轮304滑过第二齿轮310(并且不能驱动第二齿轮310的旋转)。AGS马达202也可以经受到机械劣化,或者在劣化的机械联动装置的存在下格栅启闭装置114没有负载可以继续起作用。

除了AGS机械式劣化和故障之外,AGS位置传感器115可以劣化或可以由于来自环境的损害或污染而发生故障。如上所述,AGS系统110可以包括AGS位置传感器115。例如,AGS位置传感器115可包括霍尔效应传感器,并且可以用于在AGS位置反馈控制策略中确定AGS位置。如果AGS位置传感器丧失功能,那么AGS反馈控制策略可以不再直接从AGS位置传感器确定格栅启闭装置位置。

如果AGS的位置误差高于阈值误差,那么控制器12可以指示AGS的劣化。位置误差超过阈值误差也可导致格栅启闭装置位置的重新校准。位置误差可基于命令的格栅启闭装置位置和由位置反馈传感器(例如,图3所示的AGS位置传感器314或AGS位置传感器115)所指示的反馈(例如,实际)格栅启闭装置位置之间的差来确定。位置误差可以由AGS机械劣化和/或AGS传感器劣化产生。例如,当AGS位置传感器劣化时,AGS仍然可以是可机械操作的。当AGS位置传感器劣化时,通过替代方法(例如,使用AGS位置传感器的替代方法)来推断或确定AGS位置的能力可允许AGS的至少部分的继续操作。例如,如果AGS仍然可以完全打开和完全关闭,那么通过AGS系统110的操作赋予的燃料经济性的减少中的至少一部分可被保留。相反,在机械AGS劣化的情况下,即使AGS位置传感器115可以正确地确定AGS位置,但AGS的控制可以丧失,并且AGS系统可以被禁用,以避免发动机过热和防止AGS马达烧毁或对AGS系统的其它损害。

用这种方式,车辆系统可包括:发动机;主动格栅启闭装置(AGS),其包括AGS位置传感器和AGS马达;以及控制器,其包括可执行指令,以在测量周期期间响应于AGS位置改变小于阈值位置改变,致动AGS马达以将AGS移动到更加关闭位置直到停转电流被AGS马达汲取;当停转电流被AGS马达汲取时,计算在第一间隔内的燃料经济性增加;以及基于燃料经济性增加大于阈值燃料经济性增加来确定AGS位置传感器的劣化。此外或可替换地,控制器可以包括可执行指令,以在测量周期期间响应于AGS位置改变小于阈值位置改变,致动AGS马达以将AGS移动到更加打开位置直到停转电流被AGS马达汲取,当停转电流被AGS马达汲取时,计算在第一间隔内的燃料经济性减少,以及基于在第一间隔内燃料经济性减少大于阈值燃料经济性减少来确定AGS传感器的劣化。此外或可替换地,控制器可以包括可执行指令以便:响应于AGS位置传感器的劣化,启用包括以下的辅助AGS位置控制模式,其包括致动AGS马达以将AGS移动到更加打开位置直到停转电流被AGS马达汲取,以完全打开AGS,以及致动AGS马达以将AGS移动到更加关闭位置直到停转电流被AGS马达汲取,以完全关闭AGS。此外或可替换地,控制器可以包括可执行指令,以基于在第一间隔内燃料经济性增加小于阈值燃料经济性增加或基于在第一间隔内燃料经济性减少小于阈值燃料经济性减少来确定AGS机械劣化。此外或可替换地,辅助AGS位置控制模式可以包括可执行指令,以响应于钥匙关断条件,致动AGS马达以将AGS移动到更加打开位置直到停转电流被AGS马达汲取。此外或可替换地,辅助AGS位置控制模式可以包括可执行指令,以响应于钥匙关断条件,将完全打开的AGS位置存储在控制器存储器中。

现在转向图5,其示出了操作AGS系统的方法500,其包括用于区分和响应于AGS位置传感器劣化和AGS机械劣化的方法。换言之,方法500可以包括对AGS系统进行一种合理性测试,以判明AGS位置传感器是否已劣化或者是否存在AGS机械劣化。方法500可以包括驻留在车辆上的控制器12处的可执行指令。方法500在502开始,在502估计和/或测量发动机工况诸如负载、发动机转速(rpm)、发动机温度(T)、AGS位置(AGS)、燃料经济性(FE)等。

方法500在510继续,在510确定由AGS位置传感器(例如,AGS位置传感器115和AGS位置传感器314)测量的AGS位置的改变(ΔAGS)是否小于阈值AGS位置改变(ΔAGSTH)。在一个示例中,ΔAGS可以在特定的测量周期内确定,诸如在第二时间间隔期间,和/或在某些规定的发动机工况期间。第二时间间隔可包括几分钟的持续时间。在一个示例中,第二时间间隔可包括10分钟。第二时间间隔可以大于第一时间间隔,如下所述。ΔAGSTH可对应于这样的AGS位置改变,低于该AGS位置改变则指示AGS运动的缺乏。例如,ΔAGSTH可以根据AGS位置传感器的灵敏度和/或AGS马达和AGS系统联动装置的精确度来设定,使得如果ΔAGS<ΔAGSTH,那么AGS运动的缺乏可以归因于一种或多种类型的AGS劣化。测量周期还可以包括稳定(接近恒定)的发动机负载周期,例如,在公路或平坦道路上的稳态巡航期间。因而,如果在测量周期期间(包括第二时间间隔)ΔAGS<ΔAGSTH,那么由AGS位置传感器指示AGS运动的缺乏,方法500可以在514继续,在514方法确定在发动机负载的改变(ΔLoad)是否小于发动机负载的阈值改变(ΔLoadTH)。如果ΔAGS不小于ΔAGSTH或者如果ΔLoad不小于ΔLoadTH,那么方法500结束。

如果ΔLoad<ΔLoadTH,那么方法500在520继续,在520响应于ΔAGS小于ΔAGSTH和/或ΔLoad小于ΔLoadTH,控制器12停转AGS马达202。停转AGS马达202可包括操作AGS马达202以汲取对应于沿第一方向完全移动AGS的停转电流。换言之,控制器12可以沿第一方向致动AGS马达(例如,输出电压到AGS马达202)以将AGS 114移动到更加关闭位置直到停转电流被AGS马达202汲取。例如,当AGS 114抵靠端部止挡件421完全关闭时,AGS马达202可以汲取停转电流。另选地,控制器12可以沿第一方向致动AGS马达(例如,输出电压到AGS马达202)以将AGS 114移动到更加打开位置直到停转电流被AGS马达202汲取。例如,当AGS 114抵靠端部止挡件420完全打开时,AGS马达202可以汲取停转电流。换言之,沿第一方向移动AGS可以包括要么打开AGS要么关闭AGS。通过停转AGS马达以移动AGS,方法500在520临时撤销基于AGS位置传感器的AGS位置的反馈控制。此外,如果停转AGS马达并且沿第一方向移动AGS对应于完全打开AGS,那么方法500可以将该关系存储在控制器存储器诸如控制器KAM中。相反,如果停转AGS马达并且沿第一方向移动AGS对应于完全关闭AGS,那么方法500可以将该关系存储在控制器存储器诸如控制器KAM中。

在停转AGS马达202之后,方法500在526继续,在526方法计算在第一时间间隔内燃料经济性改变的改变,ΔFE。在一个示例中,第一时间间隔可包括几分钟。第一时间间隔可以对应于这样的时间间隔,在该时间间隔内可以确定燃料经济性改变的可靠测量。燃料经济性改变可以对应于在第一时间间隔内的燃料经济性增加或燃料经济减少,并且可以取决于沿第一方向停转AGS马达是否包括完全关闭AGS或完全打开AGS。例如,由于在第一间隔期间和测量周期期间车辆阻力减小以及燃料消耗量减少,所以停转AGS马达和完全关闭AGS可导致燃料经济性的增加。另一方面,由于在第一间隔期间和测量周期期间车辆阻力增大以及燃料消耗量增加,所以停转AGS马达和完全打开AGS可导致燃料经济性的减少。

方法500在530继续,在530方法确定在第一时间间隔内的燃料经济性改变ΔFE是否大于阈值燃料经济性改变ΔFETH。如果ΔFE对应于燃料经济性增加,那么ΔFETH可以对应于阈值燃料经济性增加。相反,如果ΔFE对应于燃料经济性减少,那么ΔFETH可以对应于阈值燃料经济性减少。ΔFETH可以对应于这样的阈值燃料经济性改变,高于该阈值燃料经济性改变则指示AGS的移动(要么完全打开要么完全关闭位置)。因而,当ΔFE>ΔFETH时,ΔFE可以用于推断AGS位置:如果ΔFE>ΔFETH对应于燃料经济性增加大于阈值燃料经济性增加,那么AGS完全关闭,而如果ΔFE>ΔFETH对应于燃料经济性减少大于阈值燃料经济性减少,那么AGS完全打开。

因此,ΔFE>ΔFETH推断AGS位置的移动并且AGS系统中的机械联动装置起作用。因而,当ΔFE不大于ΔFETH时,方法500在538指示AGS机械劣化。因而,如果ΔFE>ΔFETH,那么方法500继续到534,在534方法指示AGS位置传感器劣化。因此,通过停转AGS马达以将AGS位置移动到完全打开或完全关闭位置,并比较在第一时间间隔内所得的ΔFE与ΔFETH,方法500可以在AGS机械劣化和AGS位置传感器劣化之间进行区分。

在534或538后,方法500在540继续,在540方法可停转AGS马达202。停转AGS马达202可包括操作AGS马达202以汲取对应于沿着与第一方向相反的第二方向完全移动AGS的停转电流。换言之,如果沿第一方向完全移动AGS包括完全打开AGS,那么控制器12可以沿第二方向致动AGS马达(例如,输出电压到AGS马达202)以将AGS 114移动到更加关闭位置直到停转电流被AGS马达202汲取。例如,当AGS 114抵靠端部止挡件421完全关闭时,AGS马达202可以汲取停转电流。另选地,如果沿第一方向完全移动AGS包括完全关闭AGS,那么控制器12可以沿第二方向致动AGS马达(例如,输出电压到AGS马达202)以将AGS 114移动到更加打开位置直到停转电流被AGS马达202汲取。例如,当AGS 114抵靠端部止挡件420完全打开时,AGS马达202可以汲取停转电流。换言之,沿第二方向移动AGS可包括要么打开AGS要么关闭AGS,分别对应于沿第一方向移动AGS时要么关闭AGS要么打开AGS。通过停转AGS马达以沿第二方向移动AGS,方法500在540处临时撤销基于AGS位置传感器的AGS位置的反馈控制。此外,如果停转AGS马达并且沿第二方向移动AGS对应于完全打开AGS,那么方法500可以将该关系存储在控制器存储器诸如控制器KAM中。相反,如果停转AGS马达并且沿第二方向移动AGS对应于完全关闭AGS,那么方法500可以将该关系存储在控制器存储器诸如控制器KAM中。

在540停转AGS马达202之后,方法500在546继续,在546方法计算在第一时间间隔内的燃料经济性改变的改变,ΔFE。在一个示例中,第一时间间隔可包括几分钟。第一时间间隔可以对应于这样的时间间隔,超过该时间间隔则可以确定燃料经济性改变的可靠测量。燃料经济性改变可以对应于在第一时间间隔内的燃料经济性增加或燃料经济性减少,并且可以取决于沿第二方向停转AGS马达是否包括完全关闭AGS或完全打开AGS。例如,由于在第一间隔期间和测量周期期间车辆阻力减小以及燃料消耗量减少,所以停转AGS马达和完全关闭AGS可导致燃料经济性的增加。另一方面,由于在第一间隔期间和测量周期期间车辆阻力增大以及燃料消耗量增加,所以停转AGS马达和完全打开AGS可导致燃料经济性的减少。

方法500在550继续,在550方法确定在第一时间间隔内燃料经济性改变ΔFE是否大于阈值燃料经济性改变ΔFETH。如果ΔFE对应于燃料经济性增加,那么ΔFETH可以对应于阈值燃料经济性增加。相反,如果ΔFE对应于燃料经济性减少,那么ΔFETH可以对应于阈值燃料经济性减少。ΔFETH可以对应于这样的阈值燃料经济性改变,高于该阈值燃料经济性改变则指示AGS的移动(要么完全打开要么完全关闭位置)。因而,当ΔFE>ΔFETH时,ΔFE可以用于推断AGS位置:如果ΔFE>ΔFETH对应于燃料经济性增加大于阈值燃料经济性增加,那么AGS完全关闭,而如果ΔFE>ΔFETH对应于燃料经济性减少大于阈值燃料经济性减少,那么AGS完全打开。

因此,ΔFE>ΔFETH推断AGS位置的移动并且AGS系统的机械联动装置起作用。因而,当ΔFE不大于ΔFETH时,方法500在558指示AGS机械劣化。因此,如果ΔFE>ΔFETH,那么方法500继续到554,在554方法指示AGS位置传感器劣化。因而,通过停转AGS马达以将AGS位置移动到完全打开或完全关闭位置,并比较在第一时间间隔内所得的ΔFE与ΔFETH,方法500可以在AGS机械劣化和AGS位置传感器劣化之间进行区分。

在一个示例中,方法500可经由步骤520到步骤538和经由步骤540到步骤558诊断AGS位置传感器劣化和/或AGS机械劣化。在另一示例中,方法500可经由步骤520到步骤538诊断AGS位置传感器劣化和/或AGS机械劣化并且通过执行步骤540到步骤558验证该诊断。在另一示例中,方法500可经由步骤540到步骤558诊断AGS位置传感器劣化和/或AGS机械劣化并且通过执行步骤520到步骤538验证该诊断。在其它示例中,方法500可经由步骤520到步骤538或者步骤540到步骤558诊断AGS位置传感器劣化和/或AGS机械劣化。

方法500在560继续,在560方法确定是否已经指示AGS机械劣化,例如,在步骤538和/或步骤558。如果已经指示AGS机械劣化,那么方法500在570继续,在570通知车辆操作者并且禁用AGS系统。禁用AGS系统可以包括维持AGS在部分打开或完全打开位置。通知车辆操作者可包括在车辆操作者面板处供给可见警告灯和/或可听报警指示器,以指示AGS系统需要维护。

如果在560尚未指示AGS机械劣化,那么方法500在580继续,在580方法确定是否已经指示AGS位置传感器劣化,例如,在步骤534和/或步骤554。如果已经指示AGS位置传感器劣化,那么方法500继续到584,在584启用辅助AGS位置控制策略(图6)。如果在580尚未指示AGS位置传感器劣化,那么方法500结束。

现在转向图6,其示出了用于执行辅助AGS控制模式的示例方法600。当AGS位置传感器劣化发生时,辅助AGS控制模式可以用于控制AGS的打开和关闭。如上所述,AGS位置可以通过停转AGS马达以沿着对应于完全打开或关闭AGS的第一方向或第二方向完全移动AGS来推断。以这种方式,在AGS位置传感器劣化的情况下,控制器12可以继续操作AGS系统并且保留由此给予的至少一些燃料减少的优点,直到AGS位置传感器劣化得到补救。方法600可以包括驻留在车辆上的控制器12处的可执行指令。在610,方法600通知车辆操作者AGS辅助控制模式启用。通知车辆操作者可包括在车辆操作者面板处供给指示AGS辅助控制模式已被启用的可见警告灯和/或可听报警指示器。

在620,方法600确定是否接收到来自控制器120的打开AGS的信号。例如,当需要对发动机进行附加的冷却时,控制器12可输出打开AGS的信号。作为另一非限制性示例,控制器12可以在冷钥匙接通发动机起动后于发动机变暖之后输出打开AGS的信号。如果在620接收到打开AGS的信号,那么方法600在624继续,在624停转电流在AGS马达处汲取以完全打开AGS。AGS马达的旋转方向(例如,沿第一方向或第二方向)与AGS的移动方向(例如,打开或关闭)之间的关系可以在方法500的步骤520到步骤530和步骤540到步骤550中确定,并且该关系可以被存储在控制器KAM中,如上所述。

在620返回到方法600,如果没有接收到打开AGS的信号,那么方法600在630继续,在630方法确定是否接收到关闭AGS的信号。例如,当发动机温度冷时,响应于钥匙接通发动机条件,可以接收关闭AGS的信号,以加快发动机变暖从而减少发动机排放和燃料消耗量。作为另一示例,当发动机温度较低时,在巡航车辆速度下,可以接收关闭AGS的信号,以减小车辆阻力和降低燃料消耗量。如果接收关闭AGS的信号,那么方法600在634继续,在634停转电流在AGS马达处汲取以完全关闭AGS。AGS马达的旋转方向(例如,沿第一方向或第二方向)与AGS的移动方向(例如,打开或关闭)之间的关系可以在方法500的步骤520到步骤530和步骤540到步骤550中确定,并且该关系可以被存储在控制器KAM中,如上所述。

方法600从624和634继续,在640该方法验证停转电流是否在AGS马达202处汲取。如果停转电流在AGS马达处被汲取,那么方法600结束。如果停转电流没有在AGS马达处被汲取,那么方法600在650继续,在650该方法可以指示AGS机械劣化,通知车辆操作者AGS机械劣化,并且禁用AGS。在一个示例中,如果AGS马达和AGS之间的机械联动装置损坏并解耦合,那么AGS可以不被完全打开到达端部止动件420或者完全关闭到达端部止动件421。换言之,AGS马达可以自由旋转,并汲取小于对应于为维持解耦合的AGS马达的旋转所需的功率的停转电流的自由电流。因而,由AGS马达汲取的电流可以小于停转电流,这指示AGS机械劣化。在另一示例中,在碎片被卡在AGS中或者阻碍或防止AGS的运动的其它类型的阻塞机械劣化情况下,方法600可以基于在AGS马达处汲取停转电流之前的持续时间来确定机械劣化。例如,如果持续时间短于预定阈值停转电流持续时间,那么可以指示AGS的机械性阻塞或其它劣化,因为由于机械性阻塞AGS可以在完全打开或完全关闭之前被卡住。预定阈值停转电流持续时间可以基于AGS的非机械劣化操作(例如,AGS可以从完全打开移动到完全关闭的速度)来预定或校准。在650之后,并且在630之后,如果没有接收到关闭AGS的信号,那么方法600结束。

用这种方式,用于车辆的方法可包括,在包括当在第二间隔内的主动格栅启闭装置(AGS)位置改变小于阈值位置改变时的第一条件期间:停转AGS马达达第一间隔;计算在第一间隔内的燃料经济性改变;以及基于在第一间隔内燃料经济性改变大于阈值燃料经济性改变来确定AGS传感器的劣化。

此外或可替换地,第一条件可包括当在第二间隔内的发动机负载改变小于阈值发动机负载改变时。此外或可替换地,停转AGS马达可包括AGS马达汲取停转电流以完全关闭AGS。此外或可替换地,燃料经济性改变可包括燃料经济性增加,并且阈值燃料经济性改变包括阈值燃料经济性增加。此外或可替换地,停转AGS马达可包括AGS马达汲取停转电流以完全打开AGS。此外或可替换地,燃料经济性改变可包括燃料经济性降低,并且阈值燃料经济性改变可包括阈值燃料经济性降低。此外或可替换地,该方法可包括基于在第一间隔内燃料经济性改变小于阈值燃料经济性改变来确定AGS机械劣化。此外或可替换地,该方法可包括响应于钥匙关断条件,停转AGS马达以完全打开AGS。

用这种方式,用于车辆的由车载车辆控制器执行的方法可包括:在测量周期期间响应于AGS位置改变小于阈值位置改变,致动AGS马达以将AGS移动到更加关闭位置直到停转电流被AGS马达汲取;当停转电流由AGS马达汲取时,计算在第一间隔内的燃料经济性增加;以及基于燃料经济性增加大于阈值燃料经济性增加来确定AGS传感器中的劣化。此外或可替换地,测量周期可包括这样的间隔,在所述间隔期间发动机负载条件得到满足。此外或可替换地,车辆发动机负载条件可包括在测量周期内发动机负载改变小于阈值发动机负载改变。此外或可替换地,该方法可包括:在测量周期期间响应于AGS位置改变小于阈值位置改变,致动AGS马达以将AGS移动到更加打开位置,直到停转电流被AGS马达汲取;当停转电流被AGS马达汲取时,计算在第一间隔内的燃料经济性减少;以及基于在第一间隔内燃料经济性减少大于阈值燃料经济性减少来确定AGS传感器的劣化。此外或可替换地,该方法可包括响应于AGS位置传感器的劣化,启用包括辅助AGS位置控制模式,辅助AGS位置控制模式包括致动AGS马达以将AGS移动到更加打开位置直到停转电流由AGS马达汲取,以完全打开AGS,以及致动AGS马达以将AGS移动到更加关闭位置直到停转电流由AGS马达汲取,以完全关闭AGS。此外或可替换地,辅助AGS位置控制模式还包括响应于钥匙关断发动机条件,致动AGS马达以将AGS移动到更加打开位置直到停转电流被AGS马达汲取以完全打开AGS。

现在转向图7,其示出了用于操作包括AGS系统的车辆的示例时间线700。时间线700包括用于AGS位置702、目标AGS位置706、推断的AGS位置708、ΔAGS 710、ΔLoad 720、ΔFE 730、AGS马达电流(IAGS)740、AGS位置传感器状态750、AGS机械状态756、辅助控制模式状态760、发动机钥匙关断状态770和在KAM状态中存储的AGS位置780的趋势线。时间线700还示出了指示ΔAGSTH的上界718和下界716、ΔLoadTH的上界728和下界726,以及ΔFETH的上界738和下界736的虚线。此外,双箭头指示第二时间间隔792和第一时间间隔796。AGS位置702可以对应于如由AGS位置传感器确定的AGS位置;目标AGS位置706可以指基于AGS位置702由AGS位置反馈控制策略输出的设定点AGS位置;推断的AGS位置708可以对应于在AGS马达处汲取停转电流时基于ΔFE的推断的AGS位置。ΔAGS可以对应于当不存在AGS位置传感器劣化时AGS位置702的改变,并且可以对应于当存在AGS位置传感器劣化时推断的AGS位置708的改变。

在时间t0和t1之间,AGS状态是OK(例如,不存在AGS机械劣化或AGS位置传感器劣化),并且辅助AGS控制模式是OFF。AGS位置响应于发动机负载的改变ΔLoad而打开和关闭。此外,ΔAGS和ΔLoad有规律地超出ΔAGSTH和ΔLoadTH的界限,使得ΔAGS和ΔLoad在长于第二时间间隔792的周期内不会保持在ΔAGSTH和ΔLoadTH的界限内。当AGS位置被移动到更加打开位置或更加关闭位置时,由AGS马达汲取的电流IAGS波动。特别地,当AGS完全打开或完全关闭时,IAGS可以增加到停转电流值。在时间线700中,为了说明的目的,将+停转电流指定为对应于当AGS位置为完全打开时的停转电流,并且将-停转电流指定为对应于当AGS位置为完全关闭时的停转电流。+停转电流可以对应于当AGS沿第一方向被旋转使得AGS移动到更加打开位置至完全打开的位置时的停转电流,而-停转电流可以对应于当AGS沿第二方向被旋转使得AGS移动到更加关闭位置至完全关闭位置时的停转电流。也可以观察到ΔFE响应于ΔAGS:当AGS被移动到更加关闭位置时,ΔFE对应于燃料经济性的增加(例如,更低的燃料消耗量);当AGS被移动到更加打开位置时,ΔFE对应于燃料经济性的减少(例如,更高的燃料消耗量)。

在对应于第二时间间隔792的时间t1和t2之间,由AGS位置传感器确定的AGS位置保持恒定,尽管目标AGS位置706改变。结果,ΔAGS保持在ΔAGSTH的上界718和下界716内(例如,ΔAGS<ΔAGSTH)。此外,ΔLoad保持在ΔLoadTH的上界728和下界726内(例如,ΔLoad<ΔLoadTH)。例如,在第二时间间隔792期间,ΔLoad可以小于ΔLoadTH,因为车辆可以在平坦公路上以恒定速度巡航。

紧接在时间t2之后,响应于在包括第二时间间隔792的测量周期期间ΔAGS<ΔAGSTH和在第二时间间隔期间ΔLoad<ΔLoadTH,AGS马达可以被停转以帮助诊断AGS劣化(例如AGS位置传感器劣化或AGS机械劣化)。停转AGS马达可包括向AGS马达输出电压,促使其沿第一方向旋转,直到停转电流被AGS马达汲取。在时间线700的示例中,沿第一方向旋转AGS马达对应于驱动AGS移动到更加关闭位置,直到在时间t2和t3之间AGS完全关闭(如推断的AGS位置708所示)并且停转电流(例如,-停转)被AGS马达汲取。时间t2和时间t3可以对应于第一时间间隔796的开始和结束时间。响应于完全关闭AGS,燃料经济性可以增加,如在时间t2和t3之间的第一间隔796期间的ΔFE的梯度增加所示。在t2和t3之间ΔFE的梯度增加大于ΔFETH的上界738,指示AGS位置传感器劣化。在时间t2和t3之间,由于AGS位置传感器劣化,由AGS位置传感器指示的AGS位置702保持恒定。

因此,在时间t3,基于在时间t2和t3之间的第一间隔期间燃料经济性改变大于阈值燃料经济性改变,AGS位置传感器劣化状态750从OK变成故障(Fail)。此外,响应于AGS位置传感器的劣化可以启用辅助AGS位置控制模式状态760。

同样在时间t3,可以在时间t3验证AGS系统劣化诊断,包括:响应于在包括第二时间间隔792的测量周期期间ΔAGS<ΔAGSTH和在第二时间间隔期间ΔLoad<ΔLoadTH,AGS马达可以停转以帮助诊断AGS劣化(例如,AGS位置传感器劣化或AGS机械劣化)。停转AGS马达可以包括向AGS马达输出电压,促使其沿着与第一方向相反的第二方向旋转,直到停转电流由AGS马达汲取。在时间线700的示例中,在时间t3和t4之间,沿第二方向旋转AGS马达对应于驱动AGS移动到更加打开的位置,直到AGS完全关闭并且停转电流(例如,+停转)被AGS马达汲取(如推断的AGS位置708所示)。时间t3和时间t4可以对应于另一第一时间间隔796的开始和结束时间。响应于在时间t3和t4之间完全打开AGS,燃料经济性可以降低,如在时间t3和t4之间的第一间隔796期间的ΔFE的梯度降低所示。在t3和t4之间的ΔFE的梯度降低超过ΔFETH的下界736,指示AGS位置传感器劣化。在时间t3和t4之间,由于AGS位置传感器劣化,由AGS位置传感器指示的AGS位置702保持恒定。

因此,在时间t4,基于在时间t3和t4之间的第一间隔期间燃料经济性改变大于阈值燃料经济性改变,验证AGS位置传感器劣化状态750为Fail。此外,响应于AGS位置传感器的劣化,辅助AGS位置控制模式状态760可以保持启用。

因而,在时间t4和t5之间,辅助AGS位置控制模式用于控制AGS位置。当目标AGS位置706被改变到更加关闭位置或更加打开位置时,辅助AGS位置控制模式停转AGS马达以将推断的AGS位置708分别移动到完全关闭或完全打开位置。停转AGS马达以完全打开或完全关闭可以包括在AGS马达处汲取的停转电流(分别为+停转或-停转),如IAGS 740所示。此外,如由ΔFE 730所示,尽管AGS位置传感器劣化,但通过基于推断的AGS位置708启用辅助AGS位置控制模式,仍然可以在时间t4和t5之间保留燃料经济性增加。

在时间t5,钥匙关断发动机状态770被启用。作为响应,辅助AGS控制模式完全打开AGS,并且完全打开的AGS位置存储在控制器KAM内(例如,如趋势线780所示)。

在对应于另一第二时间间隔792的时间t6和t7之间,由AGS位置传感器确定的AGS位置保持恒定,尽管目标AGS位置706改变。结果,ΔAGS保持在ΔAGSTH的上界718和下界716内(例如,ΔAGS<ΔAGSTH)。此外,ΔLoad保持在ΔLoadTH的上界728和下界726内(例如,ΔLoad<ΔLoadTH)。例如,在第二时间间隔792期间,ΔLoad可以小于ΔLoadTH,因为车辆可以在平坦公路上以恒定速度巡航。

紧接在时间t7之后,响应于在包括第二时间间隔792的测量周期期间ΔAGS<ΔAGSTH和在第二时间间隔期间ΔLoad<ΔLoadTH,AGS马达可以被停转以帮助诊断AGS劣化(例如AGS位置传感器劣化或AGS机械劣化)。停转AGS马达可包括向AGS马达输出电压,促使其沿第一方向旋转,直到停转电流被AGS马达汲取。在时间线700的示例中,在时间t7和t8之间,沿第一方向旋转AGS马达对应于驱动AGS移动到更加关闭位置,直到AGS完全关闭并且停转电流(例如,-停转)被AGS马达汲取。时间t7和时间t8可以对应于第一时间间隔796的开始和结束时间。在时间t7和t8之间,燃料经济性不存在改变(ΔFE保持恒定),指示AGS的移动的缺乏,并且指示AGS机械劣化。因此,在时间t8,AGS机械劣化状态变成Fail。

在时间t8之后,响应于在包括第二时间间隔792的测量周期期间ΔAGS<ΔAGSTH和在第二时间间隔期间ΔLoad<ΔLoadTH,AGS马达可以停转以帮助诊断AGS劣化(例如AGS位置传感器劣化或AGS机械劣化)。在时间t8停转AGS马达可以包括向AGS马达输出电压,促使其沿第二方向旋转,直到停转电流被AGS马达汲取。在时间线700的示例中,在时间t8和t9之间,沿第二方向旋转AGS马达对应于驱动AGS移动到更加关闭位置,直到AGS完全关闭并且停转电流(例如,-停转)被AGS马达汲取。时间t8和时间t9可以对应于第一时间间隔796的开始和结束时间。在时间t8和t9之间,燃料经济性不存在改变(ΔFE保持恒定),指示AGS的移动的缺乏,并且验证AGS机械劣化。因此,在时间t9,AGS机械劣化状态保持为Fail。更进一步地,因为已经确定AGS机械劣化,所以不可以基于AGS马达停转电流推断AGS位置,如在时间t6之后没有推断的AGS位置708趋势线所示。响应于AGS机械劣化,在时间t9,可以向车辆操作者发送通知,并且可以禁用AGS系统。

以这种方式,可以实现技术结果,因为可以区分包括故障AGS位置传感器或机械AGS劣化的AGS的劣化模式。此外,在AGS位置传感器劣化的情况下,AGS位置可以被推断,使得AGS的操作和由此给予的燃料消耗量降低的优点可以被至少部分地保留。更进一步地,与经由发动机温度改变推断AGS位置相比,经由AGS马达停转电流推断AGS位置可在更高和更低的环境温度下均更加可靠,经由发动机温度改变推断AGS位置可以根据发动机温度和环境温度而在可靠性方面变化。

需注意,本文所包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储为在非临时性存储器中。本文所述的具体例程可表示任何数量的处理策略中的一个或多个,诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。由此,所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示顺序、平行或在一些情况下省略地进行。同样地,处理顺序不是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必须的,而是为了便于说明和描述而提供的。所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以根据使用的特定策略重复地进行。此外,所描述的动作、操作和/或功能可以图形化地表示待编程到在发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码。

应该理解,本文所公开的配置和例程在性质上是示例性的,并且这些具体实施例不应视为具有限制意义,因为许多变化是可以的。例如,上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸,以及其它发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置,以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

下面的权利要求特别指出视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以是指“一个”元素或“第一”元素或其等价物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元素的结合,既不需要也不排除两个或更多个此类元素。所公开的特征、功能、元素和/或性质的其它组合和子组合可以通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中的新的权利要求的提出来要求保护。此类权利要求,无论比原始权利要求的范围更宽、更窄、相同或不同,也都被认为包括在本公开的主题内。

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