CN104675513B - 用于涡轮增压器的控制方法 - Google Patents

Abstract

用于涡轮增压器的控制方法可以包括根据车辆行驶情况通过控制器控制进气旁路阀、排气旁路阀和节流阀的开度，以及通过控制器执行一系列指令，包括确定发动机转速是否满足设定的低/中速条件，当发动机转速满足设定的低/中速条件后确定是否满足加速要求的条件，关闭进气旁路阀，以及根据加速要求的条件控制排气旁路阀的开放角度。

Description

用于涡轮增压器的控制方法

与相关申请的交叉引用

本申请要求2013年12月3日提交的韩国专利申请第10-2013-0149532号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及用于涡轮增压器的控制方法，且更具体地，涉及用于涡轮增压器的能够提高低/中速性能的控制方法。

背景技术

增压器为使外部空气强制流入发动机的装置，利用排气涡轮的增压器被称为涡轮增压器，且由机械驱动的增压器被称为机械增压器。

由于通过增压器进行增压的空气温度高，密度下降，结果是，通过增压器排出的空气通过一种被称为中间冷却器的散热器进行冷却，从而被供应至发动机。

同时，对于在具有增压器的发动机的低/中转速(RPM)区间内，对于在减少燃料消耗的同时增加输出扭矩的研究正在进行中，且对于更有效地控制再循环气体的供应的研究也在进行中。

通过安装增压器，输出被提高30％至50％，但是由于转速是通过踩油门而增加的，所以在出现增压效果之前会发生时间延迟。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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

本发明的各个方面涉及提供用于涡轮增压器的控制方法，其基于自然进气发动机在等于或小于自然进气发动机最大扭矩的转速区域中安装小型涡轮增压器，从而使低/中速区域中产生扭矩最大，且在高速区域维持自然进气类型的性能。

根据本发明的各个方面，用于涡轮增压器系统的控制方法可以包括根据车辆行驶情况通过控制器控制进气旁路阀、排气旁路阀以及节流阀的开度，以及通过控制器执行一系列指令，进一步包括确定发动机转速是否满足设定低/中速条件，当发动机转速满足设定低/中速条件时确定是否满足加速要求条件，关闭进气旁路阀，以及根据加速要求条件控制排气旁路阀的开放角度，其中涡轮增压器系统可以包括将外部空气供应至发动机进气歧管的第一进气管线，具有涡轮和压缩机的涡轮增压器，将新鲜空气供应至压缩机的第二进气管线，与压缩机和第一进气管线相连接的第三进气管线，被安装用于对从第一进气管线和第三进气管线供应的空气的流动进行控制的节流阀，被安装成用于控制在第一进气管线中的空气流动的进气旁路阀，被配置成用于将排气歧管中的排出气体排出的第一排气管线，通过涡轮将排气歧管排出的排放气体的一部分引导至第一排气管线的第二排气管线，安装用于对从第一排气管线中排出的排放气体的流动进行控制的排气旁路阀，以及控制器。

当控制器确定发动机转速不满足低/中速条件时，控制器可以控制开启排气旁路阀和进气旁路阀。

在当前发动机转速小于最大涡轮增压器工作发动机转速时，可以满足设定低/中速条件。

可以由包括要求空气体积、要求扭矩和要求增压压力的车辆工作情况确定是否满足加速要求条件。

要求空气体积为发动机要求的空气体积，所述要求空气体积是由当前油门开放角度计算出的，且在要求空气体积大于当前实际供应至发动机的空气体积时，可以满足加速要求条件。

要求扭矩可以为由当前油门开放角度计算出的要求扭矩，且当要求扭矩大于设定的发动机最大自然进气发动机扭矩时，可以满足加速要求条件。

要求增压压力可以为由当前油门开放角度计算出的要求压力，且当要求增压压力大于设定的发动机最大自然进气增压压力时，可以满足加速要求条件。

排气旁路阀的开放角度可以基于车辆工作情况而被确定，所述车辆工作情况包括要求空气体积、要求扭矩以及要求增压压力。

根据加速要求条件对排气旁路阀的开放角度进行控制后，控制器可以判定当前要求扭矩是否小于发动机扭矩，且在当前要求扭矩小于发动机扭矩时，控制器可以开启排气旁路阀和进气旁路阀。

在对排气旁路阀的开放角度进行控制后，控制器可以在设定的延迟时间后确定当前要求扭矩是否小于发动机扭矩。

用于涡轮增压器系统的控制方法可以进一步包括通过从点火开关传感器接收信号确定点火开关传感器是否接通，当点火开关传感器未接通时完全开放进气旁路阀和排气旁路阀，当点火开关传感器接通时，通过完全关闭进气旁路阀和排气旁路阀，核实进气旁路阀和排气旁路阀的位置，且随后完全开启进气旁路阀和排气旁路阀，以及启动发动机。

根据本发明的各个实施方案，可以使在低/中速区域中产生的扭矩最大且在高速区域可以维持自然进气类型性能。

即，利用没有电动机械增压器的限制动力的基于自然进气发动机的小型涡轮增压器且工作区域被扩展从而在实际区域中使加速性能最优且改进燃料效率。

需要明确的是，这里应用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语是包括例如客运车辆的一般车辆在内的，所述客运汽车包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船和艇的船只、飞机等等，并且包括混合动力车，电动车，插入式混合动力电动汽车，氢气车以及其他替代燃料汽车(例如，燃料来自除了石油之外的其它资源)。这里所指的混合动力车是指具有两种或两种以上动力源的车辆，例如同时由汽油驱动和电能驱动的汽车。

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实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。

附图说明

图1为采用了根据本发明的用于涡轮增压器的示例性控制方法的涡轮增压系统的框图。

图2为采用了根据本发明的用于涡轮增压器的示例性控制方法的涡轮增压系统的构造图。

图3是根据本发明的用于涡轮增压器的示例性控制方法的流程图。

应当了解，所附附图并不一定是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。这里公开的本发明的具体设计特性，例如包括具体的尺寸、方向、位置以及形状，部分地取决于具体的预期用途和使用环境。

具体实施方式

现在将详细地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，但是应当意识到，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。

在下面的具体说明中，仅以简单地说明的方式显示和描述了本发明的某些示例性实施方案。

在附图中，层的厚度、薄膜、面板、区域等，为了清晰起见被夸大了。

当描述某些部分(例如层、薄膜、部位和板)位于另一部分之上时，表示的是所述的某些部分可以直接位于另一部分之上，且第三部分也可以插入他们中间。

相比之下，当一个元件被称为“直接处于另一元件之上”时，则在元件之间不存在中介物。

图1为采用了根据本发明的各个实施方案的用于涡轮增压器的控制方法的涡轮增压器系统的框图，且图2为采用了根据本发明的各个实施方案的用于涡轮增压器的控制方法的涡轮增压器系统的构造图。

参考图1和图2，采用了根据本发明的用于涡轮增压器的控制方法的涡轮增压器系统包括第一进气管线120、涡轮增压器110、第二进气管线127、第三进气管线129、节流阀、进气旁路阀125、第一排气管线152、第二排气管线160、排气旁路阀150以及控制器200，所述第一进气管线120将外部空气供应至发动机140中的进气歧管135，所述涡轮增压器110包括涡轮112和压缩机111，所述第二进气管线127将新鲜空气供应至压缩机111，所述第三进气管线129连接压缩机111和第一进气管线120，所述节流阀安装成用于控制从第一进气管线120和第三进气管线129供应的空气流，所述进气旁路阀125安装成用于控制在第一进气管线120中流动的空气流，所述第一排气管线152被配置用于将排气歧管145中的排放气体排出，所述第二排气管线160设置成用于使排气歧管145中排出的部分排放气体通过涡轮112进入第一排气管线152，所述排气旁路阀150被安装成用于控制从第一排气管线152中排出的排放气体的流动，所述控制器200用于根据车辆行驶情况控制进气旁路阀125、排气旁路阀150和节流阀131的开度。

这里，流入第一进气管线120和第二进气管线127的空气通过空气净化箱100被净化，且中间冷却器115可以被设置于进气管线129上从而对通过压缩机111的空气进行冷却。

可以在节流阀体130中设置节流阀131，且可以在节流阀体中设置空气体积传感器132和增压压力传感器133，从而分别将所测得的相应信号应用至控制器200。

在第一排气管线152中设置包含催化剂155的后处理器，从而减少排放气体中的有害成分。

在发动机140中设置发动机转速传感器201，从而检测发动机转速并将相应的信号应用至控制器200，且空气体积传感器132测量流入进气歧管135的空气体积从而将相应的信号应用至控制器200，且扭矩传感器103测量发动机140的扭矩从而将相应的信号应用至控制器200，增压压力传感器133检测增压压力从而将相应的信号应用至控制器200，且在油门踏板中设置油门开度传感器(APS)205从而检测油门踏板的开放角度并将相应的信号应用至控制器200。

控制器200接收各个传感器的信号，从而控制相应的节流阀131、进气旁路阀125以及排气旁路阀150的开放角度，并对发动机中设置的喷射器152的动作进行控制。

图3为根据本发明的实施方案的用于涡轮增压器的控制方法的流程图。

下文中，根据本发明用于涡轮增压器的示例性控制方法将会参考图1-3进行描述。

控制器200从点火开关传感器210接收相应的信号从而判定点火开关传感器210是否接通(S10)，且当点火开关210未接通时，控制器200将进气旁路阀125和排气旁路阀150完全打开(S20)，且当点火开关210接通时，控制器200将进气旁路阀125和排气旁路阀150完全关闭从而得到阀位置，随后，再次将进气旁路阀和排气旁路阀完全打开(S30)。

即，在发动机140启动前，控制器200将进气旁路阀125和排气旁路阀150完全关闭从而核实进气旁路阀125和排气旁路阀150的位置，随后，将进气旁路阀和排气旁路阀完全打开。

在发动机140启动之后，控制器200判定发动机140的转速是否满足设定的低/中速条件(S40)(S50)，且当发动机140的转速满足设定的低/中速条件时，控制器200判定是否满足加速请求条件(S90)，且当发动机140的转速不满足低/中速条件时，即在高速行驶情况下，控制器200打开排气旁路阀150和进气旁路阀125(S60和S70)。

在当前的发动机140转速小于涡轮增压器110的最大工作发动机转速时，低/中速条件可以被满足。

这里，涡轮增压器110的最大工作发动机转速可以通过在转速等于或小于最大自然进气扭矩(例如大约45000RPM)时的测试而任意确定。

涡轮增压器110利用空气流动系数等于或小于2的小型涡轮增压器以使低速区域中的性能最优并有效利用排气能量，且涡轮增压器110的最大工作发动机转速是通过在确保涡轮增压器110有效工作的转速下的测试所确定的值。

即，根据本发明的用于涡轮增压器的控制方法在大约45000RPM或更低的低/中速情况下利用小型涡轮增压器来扩展工作区域，并允许小型涡轮增压器在速度条件为45000RPM或更高的情况下与自然进气发动机一起工作，从而减小排气阻力。

可以由包括要求的空气体积、要求的扭矩和要求的增压压力在内的车辆工作情况来确定是否满足加速要求条件。

即，要求的空气体积为发动机要求的空气体积，所述要求的空气体积是由当前油门开放角度计算出的，且当计算出的要求的空气体积大于当前实际供应至发动机140的空气体积时，可以满足加速要求条件。

实际空气体积是由空气体积传感器132测量出的空气体积，且由于要求的空气体积的计算对技术人员是显而易见的，因此将省略其详细描述。

要求的扭矩是由当前油门开放角度计算出的要求的扭矩，且当计算出的要求的扭矩大于发动机设定的最大自然进气发动机扭矩时，可以满足加速要求条件，且最大自然进气发动机扭矩是通过测试预先设定的值。进一步，作为基于油门开放角度计算出的值，所述油门开放角度是通过油门开度传感器205测定的，由于要求的扭矩对技术人员是显而易见的，因此将省略其详细描述，

要求的增压压力是由当前油门开放角度计算出的要求的压力，且当计算出的要求的增压压力大于发动机设定的最大自然进气增压压力时，可以满足加速要求条件，且最大自然进气增压压力是通过测试预先设定的值。

当控制器200判定满足加速要求条件时，控制器200控制进气旁路阀125使其关闭(S100)。

另外，控制器200根据加速要求的条件控制排气旁路阀150的开放角度(S110)。这里，对排气旁路阀150开放角度的控制包括完全关闭控制。

在对排气旁路阀150开放角度的控制中，通过根据加速要求的条件的测试确定的阀由所要使用的映射图(map)预先输入。

即，排气旁路阀150的开放角度可以基于车辆工作情况被确定，所述车辆工作情况包括要求的空气体积、要求的扭矩以及要求的增压压力，且排气旁路阀150的开放角度通过映射图进行控制，所述映射图通过测试被预先输入。

在根据加速要求的条件对排气旁路阀150的开放角度进行控制后，控制器200判定当前要求的扭矩是否小于发动机扭矩，且当要求的扭矩小于发动机扭矩时，即当不要求较大输出时，控制器200可以开启排气旁路阀150(S60)和进气旁路阀125(S70)。

在对排气旁路阀的开放角度进行控制后，在设定的延迟时间内，控制器200判定要求的扭矩是否小于发动机扭矩(S120)，从而防止阀被频繁地控制。

根据本发明的各个实施方案的用于涡轮增压器的控制方法中，不在低/中速情况下而在高速行驶情况下时，排气旁路阀150和进气旁路阀125均开启，导致使用自然进气而不是通过涡轮增压器110的进气并使发动机140工作。因此，可以在高速行驶情况下刚好维持排气阻力最小的自然进气类型的性能。

进一步，在根据本发明各个实施方案的用于涡轮增压器的控制方法中，在低/中速情况下通过主动使用涡轮增压器110，发动机要求的扭矩可以被满足，且特别地，进气旁路阀125被关闭且排气旁路阀150的开放角度被控制或排气旁路阀150被关闭，从而通过涡轮增压器110的动作主动地使空气进入发动机140。

另外，在根据本发明的各个实施方案的用于涡轮增压器的控制方法中，在高速情况下开启排气旁路阀150和进气旁路阀125从而减小排气阻力。

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。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本申请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。选择各种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效形式所限定。

Claims (10)

1.用于涡轮增压器系统的控制方法，包括

根据车辆行驶情况通过控制器控制进气旁路阀、排气旁路阀以及节流阀的开度；以及

通过所述控制器执行一系列指令，包括：

确定发动机转速是否满足设定的低/中速条件；

当所述发动机转速满足所述设定的低/中速条件时，确定是否满足加速要求条件；

当满足加速要求条件时，关闭所述进气旁路阀；以及

根据所述加速要求的条件控制所述排气旁路阀的开放角度，其中所述涡轮增压器系统包括：

第一进气管线，所述第一进气管线将外部空气供应至发动机的进气歧管；

涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮和压缩机；

第二进气管线，所述第二进气管线将新鲜空气供应至所述压缩机；

第三进气管线，所述第三进气管线连接所述压缩机和所述第一进气管线；

节流阀，所述节流阀被安装成用于控制从所述第一进气管线和所述第三进气管线供应的空气流；

所述进气旁路阀，所述进气旁路阀被安装成用于控制在所述第一进气管线中流动的空气流；

第一排气管线，所述第一排气管线将排气歧管中的排放气体排出；

第二排气管线，所述第二排气管线通过所述涡轮将从所述排气歧管中排出所述排放气体的一部分引导至所述第一排气管线；

所述排气旁路阀，所述排气旁路阀被安装成用于控制从所述第一排气管线排出的所述排放气体的流动；以及

所述控制器，

其中当所述控制器确定所述发动机转速不满足所述设定的低/中速条件时，所述控制器控制所述排气旁路阀和所述进气旁路阀开启。

2.根据权利要求1所述的用于涡轮增压器系统的控制方法，其中在当前发动机转速小于最大涡轮增压器工作发动机转速时，满足设定的低/中速条件。

3.根据权利要求1所述的用于涡轮增压器系统的控制方法，其中由包括要求的空气体积、要求的扭矩和要求的增压压力的车辆工作情况确定是否满足所述加速要求的条件。

4.根据权利要求3所述的用于涡轮增压器系统的控制方法，其中：

所述要求的空气体积为所述发动机要求的空气体积，所述要求的空气体积是由当前油门开放角度计算的，并且

当所述要求的空气体积大于当前供应至所述发动机的实际空气体积时，满足所述加速要求的条件。

5.根据权利要求3所述的用于涡轮增压器系统的控制方法，其中：

所述要求的扭矩为由当前油门开放角度计算出的要求的扭矩，并且

当所述要求的扭矩大于所述发动机设定的最大自然进气发动机扭矩时，满足所述加速要求的条件。

6.根据权利要求3所述的用于涡轮增压器系统的控制方法，其中：

所述要求的增压压力为由当前油门开放角度计算出的要求的增压压力，并且

当所述要求的增压压力大于所述发动机设定的最大自然进气增压压力时，满足所述加速要求的条件。

7.根据权利要求3所述的用于涡轮增压器系统的控制方法，其中所述排气旁路阀的所述开放角度是基于车辆工作情况而确定的，所述车辆工作情况包括所述要求的空气体积、所述要求的扭矩以及所述要求的增压压力。

8.根据权利要求1所述的用于涡轮增压器系统的控制方法，其中：

在根据所述加速要求的条件对所述排气旁路阀的所述开放角度进行所述控制后，所述控制器确定当前要求的扭矩是否小于发动机扭矩，且当所述当前要求的扭矩小于所述发动机扭矩时，所述控制器开启所述排气旁路阀和所述进气旁路阀。

9.根据权利要求8所述的用于涡轮增压器系统的控制方法，其中在对所述排气旁路阀的所述开放角度进行所述控制后，所述控制器在设定的延迟时间内确定所述当前要求的扭矩是否小于所述发动机扭矩。

10.根据权利要求1所述的用于涡轮增压器系统的控制方法，进一步包括：

通过从点火开关传感器接收信号而确定点火开关传感器是否接通；

当所述点火开关传感器未接通时，完全开启所述进气旁路阀和所述排气旁路阀；

当所述点火开关传感器接通时，通过完全关闭所述进气旁路阀和所述排气旁路阀核实的所述进气旁路阀和所述排气旁路阀位置，且随后完全开启所述进气旁路阀和所述排气旁路阀；以及

启动所述发动机。

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