CN110541767B - 防止车辆喘振的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防止车辆喘振的方法，所述方法可以包括以下步骤：通过控制器检测是否检测到加速踏板的急减油门；当检测到加速踏板的急减油门时，通过控制器将发动机的燃烧室中的进气压力减去排气压力所获得的差值与预定的参考值进行比较；当所述差值大于参考值时，通过控制器以预定的每分钟转数驱动设置在涡轮增压器的后端部的电动增压器并且打开旁通阀，所述预定的每分钟转数低于正常的每分钟转数，所述旁通阀执行打开或关闭操作，并且设置在旁通管线中，所述旁通管线从电动增压器的上游点处分叉并且连接至电动增压器的下游点。

Description

防止车辆喘振的方法
技术领域
本发明涉及一种当预测到会由于加速踏板的急减油门而发生喘振时防止车辆发生喘振的方法。
背景技术
通常，在车辆中设置有用于增强发动机性能以及改善燃料效率的各种设备。
这些设备中的一个代表性设备是涡轮增压器。涡轮增压器用于通过排放气体压缩待供应至发动机的进气来改善发动机性能和燃料效率。
然而，涡轮增压器不能充分实现燃料消耗的降低、燃料效率的改善和环保性，而由于高油价和在许多国家中的严格的环保法规，对于这些特性的需求在近年来日益增加。
因此，除了涡轮增压器之外，在最近研发的车辆中还设置有额外的增压器。该增压器配置为通过发动机来压缩待供应至发动机的进气。
在发动机系统包括涡轮增压器和额外的增压器两者的情况下，在低速下的涡轮迟滞状态下，旁通控制阀(其被控制为使得进气能够绕开额外的增压器)被关闭以将额外的增压器和涡轮增压器串联连接，因此涡轮增压器和额外的增压器可以同时驱动以吸入空气，从而改善在低速时的发动机响应速度和扭矩。
另一方面，在正常驱动状态下，旁通控制阀打开以中断额外的增压器和涡轮增压器之间的连接，因此空气在不通过额外的增压器的情况下被吸入，从而使燃料和电力的不必要消耗最小化。
在设置有上述的涡轮增压器的车辆中，当加速踏板的操作改变为急减油门(tip-out)时，随着发动机RPM的急剧减小，发生压力反转，使得空气不从涡轮增压器增压至燃烧室，并且因此经增压的进气的压力瞬间增大为超过来自燃烧室的排放气体的压力。
此时，发生喘振现象，使得在涡轮增压器的压缩机中产生空气分压，通过压缩机增压的空气倒流至入口，并且因此空气的温度上升。
为了防止在急减油门时进气压力增大到超过排气压力而发生喘振，相关技术使用通过瞬间打开EGR阀而使得进气侧的空气排放到排气侧来减小进气歧管的压力的方法。
然而，当进气侧的空气直接排放到排气侧时，低温气体直接流向后处理设备，并且因此后处理设备中的催化剂的温度降低。
这导致催化剂的激活时间延迟，直到催化剂的温度升高，其结果是排放物的量急剧增加。
包括在本发明背景部分中的信息仅仅旨在增强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
本发明的各个方面旨在提供一种当预测到会由于加速踏板急减油门而发生喘振时，通过利用设置在涡轮增压器的后端部的电动增压器吸入空气来防止车辆喘振的方法。
根据本发明的一方面，上述的和其他的目的可以通过提供一种防止车辆喘振的方法而实现，所述方法包括以下步骤：通过控制器检测是否检测到加速踏板的急减油门；当检测到加速踏板的急减油门时，通过控制器将发动机的燃烧室中的进气压力减去排气压力所获得的差值与预定的参考值进行比较；当所述差值大于参考值时，通过控制器以预定的每分钟转数驱动设置在涡轮增压器的后端部的电动增压器并且打开旁通阀，所述预定的每分钟转数低于正常的每分钟转数；所述旁通阀配置为执行打开或关闭操作，并且设置在旁通管线中，所述旁通管线从电动增压器的上游点处分叉并且连接至电动增压器的下游点。
当加速踏板的下压量为0并且当加速踏板的下压量的变化率小于参考变化率时，控制器可以配置为确定检测到加速踏板的急减油门。
预定的每分钟转数可以是允许50％的流入的进气在没有压力变化的情况下通过电动增压器的每分钟转数。
控制器可以根据进气的流量从已存储在控制器中的数据映射表读取预定的每分钟转数，并且以该预定的每分钟转数驱动电动增压器。
在打开旁通阀之后，所述控制器可以再次进行比较。
所述方法可以进一步包括，当所述差值等于或小于参考值时，通过控制器以正常的每分钟转数驱动电动增压器并且关闭旁通阀。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为示出了根据本发明的示例性实施方案的防止车辆喘振的方法的流程图；
图2为示出了在请求防止喘振的状态下，配置为防止车辆喘振的设备的视图；以及
图3为示出了在不请求防止喘振的状态下，配置为防止车辆喘振的设备的视图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是示出了对于说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的表示。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、位置和外形，将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在附图的多幅图中，本发明同样的或等同的部件以相同的附图标记标引。
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示于附图中并且描述如下。尽管将结合本发明的示例性实施方案来描述本发明，但是应理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖本发明的这些示例性实施方案，而且覆盖可以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替选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。
将具体地参照本发明的示例性实施方案，实施方案的示例示出于所附附图中。
图1是显示根据本发明示例性实施方案的防止车辆喘振的方法的流程图，而图2是示出在请求防止喘振的状态下配置为防止车辆喘振的设备的视图。
参考图1和图2，根据本发明示例性实施方案的防止车辆喘振的方法可以包括以下步骤：通过控制器50检测是否检测到加速踏板急减油门的步骤(S100)；当检测到加速踏板急减油门时，通过控制器50将发动机40的燃烧室中的进气压力减去排气压力而获得的差值与预定的参考值进行比较的步骤(S110)；以及，当所述差值大于参考值时，通过控制器50以低于正常的每分钟转数的预定的每分钟转数(RPM)驱动电动增压器20并且打开旁通阀35的步骤(S120)，所述电动增压器20设置在涡轮增压器10的后端部，所述旁通阀35执行打开或关闭操作，并且设置在旁通管线30中，所述旁通管线30从电动增压器20的上游点处分叉并且连接至电动增压器20的下游点。
如图2所示，在涡轮增压器10和电动增压器20设置所在的车辆的进气和排气结构中，待吸入发动机40的空气通过涡轮增压器10的压缩机14和电动增压器20的压缩机选择性地受到压缩，从发动机40排出的排放气体使涡轮增压器10的涡轮12旋转从而对压缩机14提供动力，所述压缩机14与涡轮12设置在相同轴线上。
从发动机40排出的排放气体经由涡轮增压器10的涡轮12和排放气体后处理设备(柴油机颗粒过滤器(DPF))而被排放到外部。此时，一些排放气体通过低压排气再循环(LP-EGR)而传输至发动机40的进气侧。
通过LP-EGR传输的排放气体与从空气滤清器提供的空气一起通过涡轮增压器10的压缩机14而受到压缩。
通过涡轮增压器10的压缩机14压缩的进气穿过中间冷却器。中间冷却器在其后端部设置有将进气传输至电动增压器20的管线以及旁通管线30，所述旁通管线30将电动增压器20的上游点连接至电动增压器20的下游点从而使进气能够绕过电动增压器20。
在此，用于控制进气的流动的旁通阀35设置在旁通管线30中。进气在根据旁通阀35的操作而通过电动增压器20或绕过电动增压器20之后传输至发动机40。
在相关技术中，当电动增压器20运行时，旁通阀35完全关闭，从而使进气仅流过电动增压器20，而当电动增压器20不运行时，旁通阀35完全打开，从而使所有进气都绕过电动增压器20。
然而，根据本发明的示例性实施方案，当预计会由于加速踏板的急减油门而发生喘振时，电动增压器20以低于正常的每分钟转数的预定的每分钟转数受到驱动，并且同时，旁通阀35被控制为打开。因此，涡轮增压器10的压缩机14的后侧的有效容量(capacity)瞬间增大，进气压力从而减小。因此，可以防止在燃烧室中的进气压力增大到超过排气压力时发生喘振。
参考图1和图2，当加速踏板的下压量为0并且当加速踏板的下压量的变化率小于预定参考变化率α时，控制器50确定检测到加速踏板的急减油门。
为此，控制器50配置为从加速踏板传感器(APS)接收关于加速踏板的下压量的信号以检测加速踏板的急减油门。
在加速踏板急减油门的状态下，涡轮增压器10的每分钟转数由于涡轮增压器10的涡轮叶轮的惯性和排气侧的剩余能量而逐渐减小，而进气的流量在急减油门的同时减小，因此进气压力瞬间增大到超过排气压力，导致喘振。
因此，能够通过准确确定与加速踏板的急减油门相对应的条件来预测喘振的发生是非常重要的。根据本发明的示例性实施方案，为了准确地并且即时地检测加速踏板的急减油门，不仅确定加速踏板的下压量是否为0，而且在加速踏板的下压量的变化率与预定的参考变化率α之间进行比较。
经以上述方式检测加速踏板的急减油门后，为了更准确地确定喘振的可能性，控制器50将发动机的燃烧室中的进气压力减去排气压力所获得的差值与预定的参考值β进行比较(S110)。
为此，控制器50配置为从单独设置的压力传感器接收关于发动机40的燃烧室中的进气压力和排气压力的数据。
也就是说，在检测到发动机的燃烧室中的进气压力增大到超过排气压力的状况时，控制器50确定空气倒流的喘振的可能性，并且执行后续的逻辑操作。此时，在测量压力的过程中可能会发生错误。为此，控制器50将从进气压力减去排气压力所获得的差值与反映了错误的参考值β进行比较，从而防止在进气压力没有高于排气压力的情况下执行打开步骤(S120)。
如果发动机的燃烧室中的进气压力减去排气压力所获得的差值大于参考值β，则控制器50以低于正常的每分钟转数的预先映射的预定的每分钟转数来驱动电动增压器20，并且打开旁通阀35，从而使涡轮增压器10的压缩机14的后侧的进气容量最大化，且进气压力因此而减小。
此时，如图2中的箭头所示，进气流过电动增压器20以及旁通管线30，并且因此使进气容量最大化。由此，减小了进气压力。
在此，预定的每分钟转数是允许大体上50％的流入的进气在没有压力变化的情况下通过电动增压器20的每分钟转数。
也就是说，一半的流入的进气经由电动增压器20传输至发动机40，而另一半的流入的进气经由旁通管线30传输至发动机40。因此，使进气容量最大化，进气压力从而减小。因而防止了喘振。
在此，如果电动增压器20的每分钟转数过高，随着进气被压缩，发动机的燃烧室中的进气压力增大，从而导致发生喘振。因此，电动增压器20的每分钟转数可以设定为允许进气在没有压力变化的情况下通过电动增压器20的值。
此时，控制器50可以根据进气的流量而从数据映射表中读取预定的每分钟转数(其预先存储在数据映射表中)，并且可以以预定的每分钟转数驱动电动增压器20。
也就是说，控制器50预先在其中存储了数据映射表，进气的流量输入至该数据映射表，并且该数据映射表输出预定的每分钟转数。因此，控制器50配置为通过利用所接收的关于进气的流量的数据来即时地确定预定的每分钟转数，从而快速驱动电动增压器20，而没有单独的确定过程。
在打开步骤(S120)之后，本发明示例性实施方案中的控制器50再次执行比较步骤(S110)。
此外，当在比较步骤(S110)中确定出差值等于或小于参考值时，根据本发明示例性实施方案的方法可以进一步包括通过控制器50以正常的每分钟转数驱动电动增压器20并且关闭旁通阀35的步骤(S130)。
换言之，当从进气压力减去排气压力所获得的差值等于或小于参考值β时，控制器50确定将不会发生喘振。此时，控制器50根据现有的控制方法以正常的每分钟转数驱动电动增压器20并且关闭旁通阀35，从而确保通过电动增压器20平稳压缩进气。
在此，正常的每分钟转数是允许所有的流入的进气通过电动增压器20的每分钟转数。
图3为示出了在不请求防止喘振的状态下，配置为防止车辆喘振的设备的视图。如图所示，当以正常的每分钟转数驱动电动增压器20并且旁通阀35关闭时，如图3中的箭头所示，进气仅通过电动增压器20而传输至发动机40。
通过上述描述显而易见的是，根据防止包括上述配置的车辆的喘振的方法，能够防止由于加速踏板的急减油门而发生的喘振，从而改善了涡轮增压器的压缩机的耐久性以及噪声、振动和不平顺性(NHV)特征。
此外，由于不需要进行将低温进气直接排放至外部的控制，因此能够防止催化剂的升温和保温性能的恶化。
为了方便进行解释和在所附权利要求书中准确定义，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背部”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内在”、“外在”、“内”、“外”、“向前”和“向后”用于参考如图中所示的示例性实施方案的特征的位置来描述这些特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。这些描述并非旨在穷举，或者将本发明限制为公开的精确形式，且显然的是，根据以上教导若干修改和变化都是可能的。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。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等同形式来限定。

Claims (6)

1.一种防止车辆喘振的方法，所述方法包括：
通过控制器确定是否检测到加速踏板的急减油门；
当检测到加速踏板的急减油门时，通过控制器将差值与预定的参考值进行比较，其中，通过发动机的燃烧室中的进气压力减去排气压力而获得所述差值；
当所述差值大于预定的参考值时，通过控制器以第一预定的每分钟转数驱动设置在涡轮增压器的后端部的电动增压器并且打开旁通阀；
其中，所述第一预定的每分钟转数低于第二预定的每分钟转数，所述第一预定的每分钟转数为允许50％的流入的进气在没有压力变化的情况下通过电动增压器的每分钟转数，所述第二预定的每分钟转数是允许所有的流入的进气通过电动增压器的每分钟转数；
所述旁通阀设置在旁通管线中，所述旁通管线从电动增压器的上游点处分叉并且连接至电动增压器的下游点，所述旁通阀由控制器进行控制从而执行旁通管线的打开或关闭操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当加速踏板的下压量为零并且当加速踏板的下压量的变化率小于参考变化率时，所述控制器配置为确定检测到加速踏板的急减油门。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制器根据进气的流量从已存储在控制器中的数据映射表读取第一预定的每分钟转数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在打开旁通阀之后，所述控制器配置为再次进行比较。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
当所述差值等于或小于预定的参考值时，通过控制器以第二预定的每分钟转数驱动电动增压器并且关闭旁通阀。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，当加速踏板的下压量不等于零或者加速踏板的下压量的变化率等于或大于参考变化率时，所述控制器配置为以第二预定的每分钟转数驱动电动增压器并且关闭旁通阀。
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