改進(jìn)的渦輪增壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于車輛的渦輪增壓系統(tǒng)以及控制該系統(tǒng)的方法。該系統(tǒng)包括渦輪增壓器以及與渦輪增壓器的入口流體連通的排氣歧管。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在的車輛常使用排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器來(lái)壓縮空氣到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管。渦輪增壓器取決于排氣流而加速旋轉(zhuǎn)，排氣流又取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。因此，渦輪增壓器響應(yīng)是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)常見(jiàn)的問(wèn)題。該問(wèn)題隨著用于減少C02的新技術(shù)而更嚴(yán)重，因?yàn)樾枰嗟哪芰縼?lái)積蓄更高的升壓，因此降速和縮小尺寸伴隨著增大的升壓。響應(yīng)問(wèn)題是減少C02的限制因素，尤其在現(xiàn)實(shí)世界的駕駛中，因?yàn)榭山邮艿能囕v駕駛性需要一定的功率余量來(lái)滿足瞬時(shí)功率需求而不用換擋。瞬時(shí)功率需求可能來(lái)自馬路傾斜、小的加速、輔助裝置等等。
[0003]在渦輪增壓器加速旋轉(zhuǎn)之前，使用各種被連接至進(jìn)氣歧管的壓縮機(jī)通過(guò)給入口側(cè)供應(yīng)空氣用于響應(yīng)輔助是已知的。機(jī)械壓縮機(jī)復(fù)雜昂貴，具有不耐用以及噪音、振動(dòng)、聲振粗糙度(Noice、Vibrat1ns、Harshness，簡(jiǎn)稱NVH)的問(wèn)題，難控制而且吵鬧。
[0004]因此需要找到一種成本有效的、耐用的、低噪音的且快速響應(yīng)的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標(biāo)是通過(guò)改進(jìn)渦輪增壓器響應(yīng)克服現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，根據(jù)權(quán)利要求1，通過(guò)將壓縮氣體從罐推入排氣歧管或被連接至排氣歧管的歧管管道和渦輪增壓器入口從而控制初始?jí)嚎s機(jī)加速旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求15的方法。
[0006]本發(fā)明涉及用于車輛的渦輪增壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括渦輪增壓器，用于壓縮氣體的罐和與渦輪增壓器入口流體連通的排氣歧管管道。罐與歧管管道流體連通，并且罐被布置以在預(yù)定的脈沖持續(xù)時(shí)間段內(nèi)將壓縮氣體脈沖推入歧管管道，用于渦輪增壓器中的初始?jí)嚎s機(jī)加速旋轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)包括第一控制單元和連接至第一控制單元的負(fù)載傳感器。負(fù)載傳感器被布置以感應(yīng)來(lái)自車輛駕駛者的期望的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載。第一控制單元被布置以根據(jù)所接收到的負(fù)載傳感器輸入估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化。第一控制單元被布置以根據(jù)所估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化估算期望渦輪增壓器效果。第一控制單元被布置以控制罐根據(jù)估算的期望渦輪增壓器效果排出預(yù)定的壓縮空氣脈沖。
[0007]如果罐非常大和/或空氣壓力比渦輪增壓器的尺寸高，則罐不必完全排空就能將渦輪增壓器驅(qū)動(dòng)到最大RPM。另外，期望的渦輪增壓器效果根據(jù)適合于實(shí)現(xiàn)所述效果的壓力規(guī)定脈沖長(zhǎng)度。但是，優(yōu)化罐尺寸和產(chǎn)生能將渦輪增壓器從零提速到最大的脈沖的壓力從而使罐在該脈沖后排空是可能的。其他設(shè)計(jì)罐的替換方案是可能的。應(yīng)當(dāng)注意小罐具有重量輕的優(yōu)點(diǎn)，但是需要頻繁再裝填，而大罐具有較少需要再裝填的優(yōu)點(diǎn)，但是很重。如果罐內(nèi)的壓力很高，則它具有較少需要再裝填的優(yōu)點(diǎn)，但是高壓對(duì)增壓?jiǎn)卧男Ч凸β视懈咭蟆?br>[0008]駕駛者是人類或自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，或者駕駛員與半自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的組合。
[0009]根據(jù)一個(gè)示例，負(fù)載傳感器被布置以感測(cè)加速踏板的位置。預(yù)定的踏板位置對(duì)應(yīng)于期望的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，位置的變化對(duì)應(yīng)于由第一控制單元所估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化。
[0010]根據(jù)一個(gè)示例，負(fù)載傳感器被布置以感測(cè)加速踏板角度和/或加速踏板派生參數(shù)。第一控制單元被布置以根據(jù)加速踏板角度和/或加速踏板派生參數(shù)控制罐排出預(yù)定的壓縮空氣脈沖。在對(duì)應(yīng)于正常行為的第一預(yù)定速度范圍(即加速踏板派生參數(shù))內(nèi)加速踏板可以從一個(gè)位置移動(dòng)另一個(gè)位置，在對(duì)應(yīng)于非正常行為的第二預(yù)定速度范圍(即加速踏板派生參數(shù))內(nèi)加速踏板可以從一個(gè)位置移動(dòng)另一個(gè)位置。
[0011]第一控制單元根據(jù)估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化估算期望的渦輪增壓器效果，所估算的期望渦輪增壓器效果越高，脈沖效果越高。脈沖效果取決于罐壓力和脈沖長(zhǎng)度，并取決于罐體積，脈沖效果需要的罐壓力與最大脈沖效果的一部分或最大可能脈沖效果相關(guān)。因此，高加速踏板角度比低角度給予更多的部分。
[0012]加速踏板可以在對(duì)應(yīng)于比正常行為高的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載需求的第二預(yù)定速度范圍(即加速踏板派生參數(shù))內(nèi)從一個(gè)位置移動(dòng)另一個(gè)位置。第一控制單元然后根據(jù)估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化估算期望的渦輪增壓器效果，所估算的期望渦輪增壓器效果越高，脈沖效果越高。如前所述，脈沖效果取決于罐壓力和脈沖長(zhǎng)度，并取決于罐體積，脈沖效果需要的罐壓力與最大脈沖效果的一部分或最大可能脈沖效果相關(guān)。在該示例中負(fù)載傳感器被布置以感測(cè)加速踏板的移動(dòng)，其中踏板的移動(dòng)預(yù)定變化率(即踏板派生參數(shù))對(duì)應(yīng)于由第一控制單元所估算的期望發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載。因此，高加速踏板派生參數(shù)比低加速踏板派生參數(shù)產(chǎn)生更大的部分，即脈沖效果。
[0013]如果負(fù)載傳感器感測(cè)到加速踏板角度的小變化，但沒(méi)有感測(cè)到高和正常以上的加速踏板派生參數(shù)，則第一控制單元可以被布置以估算比正常加速踏板派生參數(shù)更高的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化。
[0014]如果負(fù)載傳感器感測(cè)到加速踏板角度的較大變化，但沒(méi)有感測(cè)到低或正常的加速踏板派生參數(shù)，則第一控制單元可以被布置以估算比正常加速踏板派生參數(shù)更高的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化。
[0015]如果負(fù)載傳感器感測(cè)到加速踏板角度的較大變化以及高和正常以上的加速踏板派生參數(shù)，則第一控制單元可以被布置以估算比正常行為更高的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化。
[0016]因此，第一控制單元被布置以根據(jù)所估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化的預(yù)定情景控制罐。
[0017]第一控制單元被布置為當(dāng)所估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化為零或低時(shí)控制罐不將壓縮空氣推入歧管管道。所估算發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的低期望變化對(duì)應(yīng)于渦輪增壓器沒(méi)有被嚙合或還沒(méi)有被嚙合。這可能是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在自然吸氣模式，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的穩(wěn)定狀態(tài)或期望增加的變化非常小。
[0018]所估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的預(yù)定情景是取決于例如車輛期望行為的設(shè)計(jì)參數(shù)。它可以是踏板位移或派生參數(shù)小的變化就能產(chǎn)生最大功率的賽車感受?？梢允瞧谕哂械湍芎牡陌l(fā)動(dòng)機(jī)的功能。有大量可用的情景，它供設(shè)計(jì)者調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)，但是下面是應(yīng)用本發(fā)明的情景方案的一個(gè)示例:
[0019]所估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化是從零或低負(fù)載增加到中高估算負(fù)載。第一控制單元被布置以控制罐將第一子集壓縮氣體推入歧管管道。第一子集對(duì)應(yīng)于為了實(shí)現(xiàn)所估算的期望渦輪增壓器效果而被排出的預(yù)定壓縮空氣脈沖。
[0020]所估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化是從零或低負(fù)載增加到高估算負(fù)載。第一控制單元被布置以控制罐將第二子集壓縮氣體推入歧管管道。第二子集對(duì)應(yīng)于為了實(shí)現(xiàn)所估算的期望渦輪增壓器效果而被排出的預(yù)定壓縮空氣脈沖。
[0021]所估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化是從中高負(fù)載增加到高負(fù)載。第一控制單元被布置以控制罐將第三子集壓縮氣體推入歧管管道。第三子集對(duì)應(yīng)于為了實(shí)現(xiàn)所估算的期望渦輪增壓器效果而被排出的預(yù)定壓縮空氣脈沖。
[0022]所估算的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望變化是從低于預(yù)定閾值的任何值增加到該閾值。該閾值被設(shè)置為低于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載最大值或達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載最大值。第一控制單元被布置以控制罐將第四子集壓縮氣體推入歧管管道。第四子集對(duì)應(yīng)于為了實(shí)現(xiàn)所估算的期望渦輪增壓器效果而被排出的預(yù)定壓縮空氣脈沖。
[0023]第四子集等于或大于第三子集；第三子集等于或等于第二子集；第二子集等于或大于第一子集。
[0024]第四子集對(duì)應(yīng)于為了實(shí)現(xiàn)最大渦輪增壓器效果而被排出的預(yù)定壓縮空氣脈沖；第一、第二和第三子集每個(gè)對(duì)應(yīng)于為了實(shí)現(xiàn)小于最大渦輪增壓器效果的渦輪增壓器效果而被排出的預(yù)定壓縮空氣脈沖。
[0025]第一控制單元被布置以與感測(cè)換檔和/或檔位的檔位傳感器交換信息，其中第一控制單元被布置以根據(jù)檔位切換控制罐和脈沖部分，即脈沖效果。
[0026]在一個(gè)示例中，第一控制單元被布置以在換低速檔時(shí)不將壓縮氣體推入歧管管道。根據(jù)另一個(gè)示例，第一控制單元被布置以在換低速檔時(shí)將壓縮氣體推入歧管管道從而優(yōu)化降檔并對(duì)應(yīng)于提速發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。根據(jù)所選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)，脈沖為了最優(yōu)行為而與降檔同步。
[0027]因此功率脈沖能在瞬時(shí)內(nèi)被使用以提高操縱性，例如針對(duì)駕駛員為