CN113454319A - 涡轮增压控制系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于涡轮增压控制系统的系统和方法，其用于为车辆驾驶员提供对车辆性能的更强控制。涡轮增压控制系统指示车辆的电子控制单元在通过废气门释放歧管压力之前将该压力增加到较高水平，以便提供引擎的较大功率输出。涡轮增压控制系统包括控制模块、线束和信号调节器。线束将控制模块与车辆的涡轮入口压力传感器、歧管绝对压力传感器和电子控制单元耦合。控制模块基于来自涡轮入口压力传感器和歧管绝对压力传感器的输入读数将信号发送到电子控制单元。信号调节器包括变阻器，该变阻器使得能够手动调节引擎的功率输出。

Description

涡轮增压控制系统

优先权

本申请要求2019年10月25日提交的美国专利申请第16/664,702号和2018年10月26日提交的申请序列号为62/751,426的题为“Turbo-Boost Control System”的美国临时申请的权益和优先权，所述申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及车辆控制系统的领域。更具体地，本公开的实施例涉及涡轮增压控制系统和方法，其提供对涡轮增压引擎的功率输出的更强控制。

背景技术

涡轮增压器通常是涡轮驱动的强制进气设备，其被配置成增加引擎的效率和功率。与自然吸气引擎相比，涡轮增压引擎可以产生更大的输出功率，因为涡轮强制比单独的大气压力更多的空气和成比例更多的燃料进入到引擎的燃烧室中。如本领域技术人员应当理解的，当所有的强制进气设备被分类为“增压器”时，涡轮增压器曾经被称为“涡轮增压器”。然而，目前，术语“增压器”通常仅用于指机械驱动的强制进气设备（例如通过连接到引擎曲轴的皮带、齿轮、轴或链条），而术语“涡轮增压器”用于指由引擎排气驱动的涡轮。涡轮增压器广泛用于卡车、汽车、火车、飞机和施工设备引擎。涡轮增压器通常与奥托循环和狄塞尔循环内燃机一起使用；尽管更最近，还发现了涡轮增压器有用于汽车燃料电池。

许多工厂涡轮增压引擎的缺点是，在工厂参数下，车辆的废气门按由车辆制造商指定的水平释放歧管压力，从而不期望地降低了车辆的可用功率水平。因此，需要一种涡轮增压控制模块，其能够在通过废气门释放引擎歧管内的压力之前将引擎歧管内的压力的量升高到较高水平，从而针对需要的时候维持更多的增压。

发明内容

公开了一种用于涡轮增压控制系统的系统和方法，其用于为车辆驾驶员提供对车辆性能的更强控制。涡轮增压控制系统被配置成指示车辆的电子控制单元在通过废气门释放歧管压力之前将压力增加到较高水平，以便提供引擎的更大功率输出。在一个实施例中，涡轮增压控制系统包括控制模块、线束和信号调节器。线束被配置成将控制模块与车辆的涡轮入口压力传感器、歧管绝对压力传感器和电子控制单元耦合。控制模块被配置成基于来自涡轮入口压力传感器和歧管绝对压力传感器的输入读数将信号发送到电子控制单元。信号调节器包括变阻器，该变阻器被配置成使得能够手动调节引擎的功率输出。

在一个示例性实施例中，一种配置成向车辆驾驶员提供对车辆性能的更强控制的涡轮增压控制系统包括：控制模块，其被配置成在通过废气门释放歧管压力之前发信号通知所述压力的增加，以便维持用于引擎的增加功率输出的额外增压；线束，其配置成将所述控制模块与所述车辆的涡轮入口压力传感器、歧管绝对压力传感器和电子控制单元耦合；以及信号调节器，其被配置成促进手动调节所述引擎的功率输出。

在另一示例性实施例中，控制模块包括一个或多个微处理器，该微处理器可处理从涡轮入口压力传感器和歧管绝对压力传感器接收到的输入信号。在另一示例性实施例中，控制模块包括内部查找表，由此可评估涡轮入口压力传感器读数和歧管绝对压力传感器读数。

在另一示例性实施例中，控制模块包括刚性外壳和输入插座。在另一示例性实施例中，输入插座被配置成接收包括线束的信号连接器。在另一示例性实施例中，输入插座将控制模块与所述车辆的涡轮入口压力传感器、歧管绝对压力传感器和电子控制单元耦合。在另一示例性实施例中，刚性外壳配置成承受所述车辆的引擎舱内遇到的环境。

在另一示例性实施例中，线束包括线缆、涡轮入口压力传感器连接器、涡轮入口压力传感器线束连接器、信号连接器和歧管绝对压力传感器连接器。在另一示例性实施例中，涡轮入口压力传感器连接器配置成与所述车辆的涡轮入口压力传感器直接耦合。在另一示例性实施例中，涡轮入口压力传感器线束连接器配置成与最初与涡轮入口压力传感器耦合的线束耦合。在另一示例性实施例中，信号连接器被配置成插入到包括控制模块的输入插座中。在另一示例性实施例中，歧管绝对压力传感器连接器配置成与车辆的歧管绝对压力传感器耦合，以用于读取引擎歧管内的空气压力的目的。

在另一示例性实施例中，信号调节器包括从控制器连接器延伸到变阻器的线缆。在另一示例性实施例中，控制器连接器被配置成插入到包括线束的控制器插座中。在另一示例性实施例中，变阻器被配置成使得能够手动调节所述引擎的功率输出。在另一示例性实施例中，信号调节器包括控制盘，该控制盘被配置成与变阻器耦合，以促进变阻器的手工操作。

在一个示例性实施例中，一种用于提供对车辆的引擎性能的更强控制的节气门控制系统的方法包括：将控制模块配置成在通过废气门释放歧管压力之前发信号通知所述压力的增加，以便维持用于引擎的增加功率输出的额外增压；制造用于将控制模块与车辆的涡轮入口压力传感器、歧管绝对压力传感器和电子控制单元电耦合的线束；以及将信号调节器与包括线束的控制器插座耦合，以使得能够手动调节引擎性能。

在另一示例性实施例中，配置包括包含一个或多个微处理器，所述微处理器可处理从涡轮入口压力传感器和歧管绝对压力传感器接收到的输入信号。在另一示例性实施例中，配置包括提供内部查找表，由此可评估涡轮入口压力传感器读数和歧管绝对压力传感器读数。在另一示例性实施例中，制造包括将线束配置成与涡轮入口压力传感器以及最初与涡轮入口压力传感器耦合的线束直接耦合。在另一示例性实施例中，耦合信号调节器包括耦合控制盘，由此可用手来操纵引擎的功率输出。

附图说明

附图涉及本公开的实施例，其中：

图1示出配置成向车辆驾驶员提供对车辆性能的更强控制的涡轮增压控制系统的一个示例性实施例；

图2示出配置成在通过废气门释放歧管空气压力之前造成压力的增加的控制模块的一个示例性实施例；

图3示出配置成将图2的控制模块与车辆的涡轮入口压力传感器和歧管绝对压力传感器电耦合的线束的一个示例性实施例；

图4示出配置成促进手动调节车辆的涡轮增压的信号调节器的一个示例性实施例；

图5是示出由具有和不具有图1的涡轮增压控制系统的车辆的引擎控制单元所进行的歧管压力读数的曲线图；以及

图6是示出可与根据本发明的涡轮增压控制系统一起使用的一个示例性数据处理系统的框图。

虽然本公开可以有各种修改和替代形式，但是其具体实施例通过附图中的示例示出并且将在本文中详细描述。本发明不应被理解为限于所公开的特定形式，而是相反，本发明旨在覆盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等效物和替代物。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本文所公开的发明。在其他情况下，可以进行诸如“第一模块”之类的特定数字参考。然而，特定数字参考不应被解释为字面上的顺序次序，而是应被解释为“第一模块”不同于“第二模块”。因此，所阐述的具体细节仅仅是示例性的。具体细节可以不同于本公开的精神和范围并且仍然被预期为在本公开的精神和范围内。术语“耦合”被定义为意指直接连接到组件或通过另一组件间接连接到组件。此外，如本文所用，用于任何数值或范围的术语“约”、“大约”或“基本上”指示允许部分或组件集合发挥其如本文所述的预期目的的合适尺寸公差。

工厂涡轮增压引擎通常按由车辆制造商指定的水平释放歧管压力，从而不期望地降低了车辆的可用功率水平。本文公开的实施例提供了一种涡轮增压控制系统，其能够在通过废气门释放引擎歧管内的压力之前将引擎歧管内的压力的量升高到较高水平，从而维持更大的涡轮增压以获得引擎的更大功率输出。

图1示出了涡轮增压控制系统100的一个示例性实施例，其被配置成向车辆驾驶员提供对车辆性能的更强控制。在所示的实施例中，涡轮增压控制系统100包括控制模块104、线束108和信号调节器112。涡轮增压控制系统100通常配置成指示车辆的电子控制单元（ECU）在通过废气门释放歧管压力之前将该压力增加到较高水平，以便提供引擎的较大功率输出。可设想，涡轮增压控制系统100被配置成提供即插即用安装，而不需要从业者修改或制造组件。在此更详细地讨论包括涡轮增压控制系统100的组件。

图2示出了配置成造成车辆的节气门响应度的增加的控制模块104的一个示例性实施例。控制模块104通常被配置成指示ECU在通过废气门释放歧管压力之前增加该压力，以便为引擎的增加功率输出维持额外增压。控制模块104可以包括一个或多个微处理器，所述微处理器可以处理从车辆的涡轮入口压力（TIP）传感器52和歧管绝对压力（MAP）传感器58（参见图1）接收到的输入信号。如应当理解的，控制模块104可包括硬件，该硬件包括印刷电路板（PCB）、陶瓷基底或薄层基底上的电子组件，并且包括微控制器芯片（CPU）。软件可以存储在微控制器或PCB上的其他芯片中，例如EPROM或闪存，使得CPU可以通过加载更新的代码或更换芯片来重新编程。控制模块104优选地具有固定的编程，例如内部查找表，由此可以评估TIP传感器读数和MAP传感器读数。

如图2所示，控制模块104包括刚性外壳116和输入插座120。输入插座120被配置成接收包括线束108的信号连接器，如本文所讨论的。输入插座120促进将控制模块104与车辆的TIP传感器52和MAP传感器58（图1）耦合，以及将控制模块104与车辆的ECU耦合。此外，可设想，刚性外壳116被配置成承受车辆的引擎舱内遇到的环境，以用于保护控制模块104的内部电路的目的。

图3示出了线束108的一个示例性实施例，其配置成将控制模块104与车辆的TIP传感器52和MAP传感器58（图1）电耦合，以及将控制模块104与ECU耦合。线束108通常包括线缆124、TIP传感器连接器128、TIP传感器线束连接器132、信号连接器136和MAP传感器连接器140。如应当认识到的，线缆124包括外部护套，其被配置成保护线缆124免受由于包括车辆的附近组件所导致的潜在损坏。TIP传感器连接器128被配置成与车辆的TIP传感器52直接耦合，而TIP传感器线束连接器132被配置成与最初与TIP传感器52耦合的线束的TIP传感器连接器56（参见图1）耦合。信号连接器136被配置成插入到控制模块104的输入插座120中。MAP传感器连接器140被配置成与车辆的MAP传感器58耦合，以用于读取引擎歧管内的空气压力的目的。因此，线束108有效地提供了车辆的TIP传感器52和MAP传感器58、控制模块104、以及ECU之间的直接通信。

图4示出了信号调节器112的一个示例性实施例，其被配置成促进手动调节引擎的功率输出。信号调节器112包括从控制器连接器148延伸到变阻器152的线缆144。在图4的所示实施例中，线缆144包括外部护套，其被配置成保护线缆144免受由于包括车辆的附近组件所导致的潜在损坏。控制器连接器148被配置成插入到包括线束108的控制器插座（未示出）中。变阻器152被配置成使得诸如驾驶员的从业者能够与控制模块104手动地交互，以便控制车辆的功率输出。信号调节器112包括控制盘156，其被配置成与变阻器152耦合以促进变阻器的手工操作。可设想，从业者将变阻器152和控制盘156安装在车辆的乘客舱内的有利位置（例如仪表板）中，然后将线缆144路由到线束108。然后，从业者将控制器连接器148插入到控制器插座中，以将变阻器152置于与控制模块104电连通。可设想，在一些实施例中，信号调节器112可以从涡轮增压控制系统100中省略，从而提供车辆的引擎功率输出的全自动调节。

图5是示出了由具有和不具有图1所示的涡轮增压控制系统100的车辆的ECU所进行的歧管压力读数的曲线图160。曲线图160中所绘制的数据是基于将涡轮增压控制系统100安装到测试车辆之前和之后的实验观察。在系统100的操作期间，控制模块104连续地单独地读取MAP传感器58和TIP传感器52，并将读数与内部查找表进行比较。然后，控制模块104向ECU发送适当的信号。如曲线图160所示，如果测量的歧管压力落入查找表中指定的范围内，则将较高的目标歧管压力发信号通知给ECU。然而，可设想，较高的压力不超过工厂车辆极限。因此，曲线图160示出了与由工厂ECU提供的性能相比，涡轮增压控制系统100提供了涡轮增压的期望增加。

图6是示出可以与可调节涡轮增压控制系统（例如涡轮增压控制系统100）一起使用以执行本文所述的任何过程或方法的一个示例性数据处理系统600的框图。系统600可以表示台式机、平板电脑、服务器、移动电话、媒体播放器、个人数字助理（PDA）、个人通信器、网络路由器或集线器、无线接入点（AP）或中继器、机顶盒、或其组合。

在图6所示的实施例中，系统600包括处理器624和外围接口628，其也称为芯片组，用于通过总线或互连将包括存储器632和设备636-648在内的各种组件耦合到处理器624。处理器624可以表示单个处理器或多个处理器，其中，在其中包括单个处理器核或多个处理器核。处理器624可以表示一个或多个通用处理器，例如微处理器、中央处理单元（CPU）等。更具体地说，处理器624可以是复杂指令集计算（CISC）微处理器、精简指令集计算（RISC）微处理器、超长指令字（VLIW）微处理器、或实现其他指令集的处理器、或实现指令集的组合的处理器。处理器624还可以是一个或多个专用处理器，例如专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、数字信号处理器（DSP）、网络处理器、图形处理器、网络处理器、通信处理器、密码处理器、协处理器、嵌入式处理器、或能够处理指令的任何其他类型的逻辑。处理器624被配置成执行用于执行本文所讨论的操作和步骤的指令。

外围接口628可以包括存储器控制中枢（MCH）和输入输出控制中枢（ICH）。外围接口628可以包括与存储器632通信的存储器控制器（未示出）。外围接口628还可以包括与图形子系统634通信的图形接口，该图形子系统可以包括显示控制器和/或显示设备。外围接口628可以通过加速图形端口（AGP）、外围组件互连（PCI）快速总线、或任何其他类型的互连与图形设备634通信。

MCH有时被称为北桥，而ICH有时被称为南桥。如本文所使用的，术语MCH、ICH、北桥和南桥旨在被广泛地解释以覆盖执行包括向处理器传递中断信号的功能的各种芯片。在一些实施例中，MCH可以与处理器624集成。在这种配置中，外围接口628作为执行MCH和ICH的一些功能的接口芯片来操作。此外，图形加速器可以集成在MCH或处理器624内。

存储器632可以包括一个或多个易失性存储（或存储器）设备，例如随机存取存储器（RAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、静态RAM（SRAM）或其他类型的存储设备。存储器632可以存储包括由处理器624或任何其他设备执行的指令序列的信息。例如，各种操作系统、设备驱动程序、固件（例如，输入输出基本系统或BIOS）和/或应用的可执行代码和/或数据可以被加载到存储器632中并由处理器624执行。操作系统可以是任何种类的操作系统，诸如例如来自Microsoft®的Windows®操作系统、来自Apple的Mac OS®/iOS®、来自Google®的Android®、Linux®、Unix®、或其他实时或嵌入式操作系统，例如VxWorks。

外围接口628可以提供到诸如设备636-648的I/O设备的接口，设备636-648包括（一个或多个）无线收发器636、（一个或多个）输入设备640、（一个或多个）音频I/O设备644以及其他I/O设备648。无线收发器636可为WiFi收发器、红外收发器、蓝牙收发器、WiMax收发器、无线蜂窝式电话收发器、卫星收发器（例如，全球定位系统（GPS）收发器）或其组合。（一个或多个）输入设备640可以包括鼠标、触摸板、触敏屏（其可以与显示设备634集成）、诸如触笔的指示器设备、和/或键盘（例如，物理键盘或被显示为触敏屏的一部分的虚拟键盘）。例如，输入设备640可以包括与触摸屏耦合的触摸屏控制器。触摸屏和触摸屏控制器可以例如使用多种触敏技术中的任何一种来检测接触和移动或其断开，所述多种触敏技术包括但不限于电容、电阻、红外和表面声波技术以及用于确定与触摸屏的一个或多个接触点的其他接近传感器阵列或其他元件。

音频I/O 644可以包括扬声器和/或麦克风，以促进语音使能的功能，例如语音识别、语音复制、数字记录和/或电话功能。其他可选设备648可以包括存储设备（例如，硬盘驱动器、闪存设备）、（一个或多个）通用串行总线（USB）端口、（一个或多个）并行端口、（一个或多个）串行端口、打印机、网络接口、总线桥（例如，PCI-PCI桥）、（一个或多个）传感器（例如，运动传感器、光传感器、接近传感器等）或其组合。可选设备648还可以包括成像处理子系统（例如，相机），其可以包括光学传感器，例如电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）光学传感器，其被用于实现相机功能，例如记录照片和视频剪辑。

注意，虽然图6示出了数据处理系统的各种组件，但是并不旨在表示将组件互连的任何特定架构或方式；同样，细节与本公开的实施例没有密切关系。还应当理解，具有更少组件或可能更多组件的网络计算机、手持式计算机、移动电话和其他数据处理系统也可与上文公开的本发明的实施例一起使用。

已经就计算机存储器内的数据位上的运算的算法和符号表示来呈现了前面详述描述的一些部分。这些算法描述和表示是数据处理领域中的技术人员用来最有效地将他们工作的实质传达给本领域其他技术人员的方式。算法在这里并且通常被认为是导致期望结果的自相容运算序列。这些运算是需要对物理量进行物理操纵的那些运算。

然而，应当记住，所有这些和类似的术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便的标记。除非特别声明，否则如从以上讨论中显而易见的，应当理解，在整个说明书中，利用诸如在以下权利要求中阐述的术语的讨论是指计算机系统或类似电子计算设备的动作和过程，其将表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理（电子）量的数据操纵和变换成类似地表示为计算机系统的存储器或寄存器或其他这样的信息存储设备、传输或显示设备内的物理量的其他数据。

图中所示的技术可以使用在一个或多个电子设备上存储和执行的代码和数据来实现。这样的电子设备使用计算机可读介质（诸如非暂时性计算机可读存储介质（例如，磁盘；光盘；随机存取存储器；只读存储器；闪存设备；相变存储器）和暂时性计算机可读传输介质（例如，电、光、声或其他形式的传播信号——诸如载波、红外信号、数字信号））来存储和传送（内部地和/或通过网络与其他电子设备传送）代码和数据。

在前述附图中描绘的过程或方法可以由处理逻辑来执行，所述处理逻辑包括硬件（例如，电路、专用逻辑等）、固件、软件（例如，体现在非暂时性计算机可读介质上）或两者的组合。尽管以上按照一些顺序操作描述了过程或方法，但是应当理解，可以以不同次序来执行所描述的一些操作。此外，一些操作可以并行执行而不是顺序执行。

虽然已经就特定的变化和说明性附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应当认识到，本发明不限于所描述的变化或附图。此外，本领域普通技术人员应当认识到，在上述的方法和步骤指示某些事件以特定次序发生的情况下，也可以修改某些步骤的排序，并且这样的修改也是依据本发明的变化的。另外，当可能时，某些步骤可以在并行过程中同时执行，以及如上所述顺序地执行。在存在处于本公开的精神内或与权利要求中找到的发明等效的本发明的变化的程度上，本专利的意图是也将覆盖那些变化。因此，本公开应被理解为不受本文描述的具体实施例限制，而仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (20)

1.一种涡轮增压控制系统，其被配置成向车辆驾驶员提供对车辆性能的更强控制，所述系统包括：

控制模块，其被配置成在通过废气门释放歧管压力之前发信号通知所述压力的增加，以便维持用于引擎的增加功率输出的额外增压；

线束，其被配置成将所述控制模块与所述车辆的涡轮入口压力传感器、歧管绝对压力传感器和电子控制单元耦合；以及

信号调节器，其被配置成促进手动调节所述引擎的功率输出。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制模块包括一个或多个微处理器，所述微处理器可处理从所述涡轮入口压力传感器和所述歧管绝对压力传感器接收到的输入信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制模块包括内部查找表，由此可评估涡轮入口压力传感器读数和歧管绝对压力传感器读数。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制模块包括刚性外壳和输入插座。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述输入插座被配置成接收包括所述线束的信号连接器。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述输入插座将所述控制模块与所述车辆的涡轮入口压力传感器、歧管绝对压力传感器和电子控制单元耦合。

7.根据权利要求4所述的系统，其中，所述刚性外壳被配置成承受所述车辆的引擎舱内遇到的环境。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述线束包括线缆、涡轮入口压力传感器连接器、涡轮入口压力传感器线束连接器、信号连接器和歧管绝对压力传感器连接器。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述涡轮入口压力传感器连接器被配置成与所述车辆的所述涡轮入口压力传感器直接耦合，并且其中，所述涡轮入口压力传感器线束连接器被配置成与最初与所述涡轮入口压力传感器耦合的所述线束耦合。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述信号连接器被配置成插入到包括所述控制模块的输入插座中。

11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述歧管绝对压力传感器连接器被配置成与所述车辆的所述歧管绝对压力传感器耦合，以用于读取引擎歧管内的空气压力的目的。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信号调节器包括从控制器连接器延伸到变阻器的线缆。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制器连接器被配置成插入到包括所述线束的控制器插座中。

14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述变阻器被配置成使得能够手动调节所述引擎的功率输出。

15.根据权利要求12所述的系统，其中，所述信号调节器包括控制盘，所述控制盘被配置成与所述变阻器耦合，以促进所述变阻器的手工操作。

16.一种用于提供对车辆的引擎性能的更强控制的节气门控制系统的方法，所述方法包括：

将控制模块配置成在通过废气门释放歧管压力之前发信号通知所述压力的增加，以便维持用于引擎的增加功率输出的额外增压；

制造用于将所述控制模块与所述车辆的涡轮入口压力传感器、歧管绝对压力传感器和电子控制单元电耦合的线束；以及

将信号调节器与包括所述线束的控制器插座耦合，以使得能够手动调节引擎性能。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，配置包括包含一个或多个微处理器，所述微处理器可处理从所述涡轮入口压力传感器和所述歧管绝对压力传感器接收到的输入信号。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，配置包括提供内部查找表，由此可评估涡轮入口压力传感器读数和歧管绝对压力传感器读数。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，制造包括将所述线束配置成与所述涡轮入口压力传感器以及最初与所述涡轮入口压力传感器耦合的线束直接耦合。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，耦合信号调节器包括耦合控制盘，由此可用手来操纵所述引擎的功率输出。

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