改进的涡轮增压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于车辆的涡轮增压系统以及控制该系统的方法。该系统包括涡轮增压器以及与涡轮增压器的入口流体连通的排气歧管。
【背景技术】
[0002]现在的车辆常使用排气驱动的涡轮增压器来压缩空气到发动机的进气歧管。涡轮增压器取决于排气流而加速旋转，排气流又取决于发动机转速和发动机转矩。因此，涡轮增压器响应是涡轮增压发动机在低速时常见的问题。该问题随着用于减少C02的新技术而更严重，因为需要更多的能量来积蓄更高的升压，因此降速和缩小尺寸伴随着增大的升压。响应问题是减少C02的限制因素，尤其在现实世界的驾驶中，因为可接受的车辆驾驶性需要一定的功率余量来满足瞬时功率需求而不用换挡。瞬时功率需求可能来自马路倾斜、小的加速、辅助装置等等。
[0003]在涡轮增压器加速旋转之前，使用各种被连接至进气歧管的压缩机通过给入口侧供应空气用于响应辅助是已知的。机械压缩机复杂昂贵，具有不耐用以及噪音、振动、声振粗糙度(Noice、Vibrat1ns、Harshness，简称NVH)的问题，难控制而且吵闹。
[0004]因此需要找到一种成本有效的、耐用的、低噪音的且快速响应的方案。
【发明内容】
[0005]本发明的目标是通过改进涡轮增压器响应克服现有技术中的问题，根据权利要求1，通过将压缩气体从罐推入排气歧管或被连接至排气歧管的歧管管道和涡轮增压器入口从而控制初始压缩机加速旋转来实现本发明。本发明还涉及一种根据权利要求15的方法。
[0006]本发明涉及用于车辆的涡轮增压系统。该系统包括涡轮增压器，用于压缩气体的罐和与涡轮增压器入口流体连通的排气歧管管道。罐与歧管管道流体连通，并且罐被布置以在预定的脉冲持续时间段内将压缩气体脉冲推入歧管管道，用于涡轮增压器中的初始压缩机加速旋转。该系统包括第一控制单元和连接至第一控制单元的负载传感器。负载传感器被布置以感应来自车辆驾驶者的期望的发动机负载。第一控制单元被布置以根据所接收到的负载传感器输入估算的发动机负载的期望变化。第一控制单元被布置以根据所估算的发动机负载的期望变化估算期望涡轮增压器效果。第一控制单元被布置以控制罐根据估算的期望涡轮增压器效果排出预定的压缩空气脉冲。
[0007]如果罐非常大和/或空气压力比涡轮增压器的尺寸高，则罐不必完全排空就能将涡轮增压器驱动到最大RPM。另外，期望的涡轮增压器效果根据适合于实现所述效果的压力规定脉冲长度。但是，优化罐尺寸和产生能将涡轮增压器从零提速到最大的脉冲的压力从而使罐在该脉冲后排空是可能的。其他设计罐的替换方案是可能的。应当注意小罐具有重量轻的优点，但是需要频繁再装填，而大罐具有较少需要再装填的优点，但是很重。如果罐内的压力很高，则它具有较少需要再装填的优点，但是高压对增压单元的效果和功率有高要求。
[0008]驾驶者是人类或自动驾驶系统，或者驾驶员与半自动驾驶系统的组合。
[0009]根据一个示例，负载传感器被布置以感测加速踏板的位置。预定的踏板位置对应于期望的发动机负载，位置的变化对应于由第一控制单元所估算的发动机负载的期望变化。
[0010]根据一个示例，负载传感器被布置以感测加速踏板角度和/或加速踏板派生参数。第一控制单元被布置以根据加速踏板角度和/或加速踏板派生参数控制罐排出预定的压缩空气脉冲。在对应于正常行为的第一预定速度范围(即加速踏板派生参数)内加速踏板可以从一个位置移动另一个位置，在对应于非正常行为的第二预定速度范围(即加速踏板派生参数)内加速踏板可以从一个位置移动另一个位置。
[0011]第一控制单元根据估算的发动机负载的期望变化估算期望的涡轮增压器效果，所估算的期望涡轮增压器效果越高，脉冲效果越高。脉冲效果取决于罐压力和脉冲长度，并取决于罐体积，脉冲效果需要的罐压力与最大脉冲效果的一部分或最大可能脉冲效果相关。因此，高加速踏板角度比低角度给予更多的部分。
[0012]加速踏板可以在对应于比正常行为高的发动机负载需求的第二预定速度范围(即加速踏板派生参数)内从一个位置移动另一个位置。第一控制单元然后根据估算的发动机负载的期望变化估算期望的涡轮增压器效果，所估算的期望涡轮增压器效果越高，脉冲效果越高。如前所述，脉冲效果取决于罐压力和脉冲长度，并取决于罐体积，脉冲效果需要的罐压力与最大脉冲效果的一部分或最大可能脉冲效果相关。在该示例中负载传感器被布置以感测加速踏板的移动，其中踏板的移动预定变化率(即踏板派生参数)对应于由第一控制单元所估算的期望发动机负载。因此，高加速踏板派生参数比低加速踏板派生参数产生更大的部分，即脉冲效果。
[0013]如果负载传感器感测到加速踏板角度的小变化，但没有感测到高和正常以上的加速踏板派生参数，则第一控制单元可以被布置以估算比正常加速踏板派生参数更高的发动机负载的期望变化。
[0014]如果负载传感器感测到加速踏板角度的较大变化，但没有感测到低或正常的加速踏板派生参数，则第一控制单元可以被布置以估算比正常加速踏板派生参数更高的发动机负载的期望变化。
[0015]如果负载传感器感测到加速踏板角度的较大变化以及高和正常以上的加速踏板派生参数，则第一控制单元可以被布置以估算比正常行为更高的发动机负载的期望变化。
[0016]因此，第一控制单元被布置以根据所估算的发动机负载的期望变化的预定情景控制罐。
[0017]第一控制单元被布置为当所估算的发动机负载的期望变化为零或低时控制罐不将压缩空气推入歧管管道。所估算发动机负载的低期望变化对应于涡轮增压器没有被啮合或还没有被啮合。这可能是发动机运行在自然吸气模式，例如在发动机负载的稳定状态或期望增加的变化非常小。
[0018]所估算的发动机负载的预定情景是取决于例如车辆期望行为的设计参数。它可以是踏板位移或派生参数小的变化就能产生最大功率的赛车感受。可以是期望具有低能耗的发动机的功能。有大量可用的情景，它供设计者调节发动机，但是下面是应用本发明的情景方案的一个示例:
[0019]所估算的发动机负载的期望变化是从零或低负载增加到中高估算负载。第一控制单元被布置以控制罐将第一子集压缩气体推入歧管管道。第一子集对应于为了实现所估算的期望涡轮增压器效果而被排出的预定压缩空气脉冲。
[0020]所估算的发动机负载的期望变化是从零或低负载增加到高估算负载。第一控制单元被布置以控制罐将第二子集压缩气体推入歧管管道。第二子集对应于为了实现所估算的期望涡轮增压器效果而被排出的预定压缩空气脉冲。
[0021]所估算的发动机负载的期望变化是从中高负载增加到高负载。第一控制单元被布置以控制罐将第三子集压缩气体推入歧管管道。第三子集对应于为了实现所估算的期望涡轮增压器效果而被排出的预定压缩空气脉冲。
[0022]所估算的发动机负载的期望变化是从低于预定阈值的任何值增加到该阈值。该阈值被设置为低于发动机负载最大值或达到发动机负载最大值。第一控制单元被布置以控制罐将第四子集压缩气体推入歧管管道。第四子集对应于为了实现所估算的期望涡轮增压器效果而被排出的预定压缩空气脉冲。
[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]第四子集对应于为了实现最大涡轮增压器效果而被排出的预定压缩空气脉冲；第一、第二和第三子集每个对应于为了实现小于最大涡轮增压器效果的涡轮增压器效果而被排出的预定压缩空气脉冲。
[0025]第一控制单元被布置以与感测换档和/或档位的档位传感器交换信息，其中第一控制单元被布置以根据档位切换控制罐和脉冲部分，即脉冲效果。
[0026]在一个示例中，第一控制单元被布置以在换低速档时不将压缩气体推入歧管管道。根据另一个示例，第一控制单元被布置以在换低速档时将压缩气体推入歧管管道从而优化降档并对应于提速发动机的需求。根据所选择的设计参数，脉冲为了最优行为而与降档同步。
[0027]因此功率脉冲能在瞬时内被使用以提高操纵性，例如针对驾驶员为