与相关申请的交叉引用本发明以2014年12月24日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2014-0188625号为基础并要求该申请的优先权，上述申请的全部内容通过引用而结合于此。技术领域本发明涉及一种两级涡轮增压器系统及其控制方法，特别是涉及一种能够提高性能的两级涡轮增压器系统及其控制方法。
背景技术：
一般而言，涡轮增压器是利用发动机排出的废气的压力来驱动涡轮，然后利用涡轮的扭矩而以大于大气压的压力将吸入空气推入，用以提高输出功率。在新近的涡轮增压器中，在排气通道中设置有高压涡轮增压器和低压涡轮增压器，所述高压涡轮增压器具有由发动机所排出的废气来驱动的高压涡轮；而所述低压涡轮增压器具有由在对高压涡轮进行驱动之后排出的废气来驱动的低压涡轮，并且吸入的空气首先在低压涡轮增压器的低压压缩器中压缩，然后在高压涡轮增压器的高压高压压缩器中压缩，之后供给至发动机。图1是示出了根据相关技术的两级涡轮增压器系统的视图。如图1所示，根据相关技术的两级涡轮增压器系统构造成包括：高压涡轮11，其由发动机30排出的废气驱动；低压涡轮21，其由在对高压涡轮11驱动后排出的废气驱动；低压压缩器23，其通过低压涡轮21而旋转用以首先对吸入空气进行压缩；以及高压压缩器13，其通过高压涡轮11旋转以再次对吸入空气进行压缩。一般而言，两级涡轮增压器系统在发动机30的低转速区域中通过高压压缩器13和低压压缩器23以两级方式对吸入空气进行压缩，用以提高压缩压力。此外，在发动机30处于高转速区域中时，两级涡轮增压器系统仅驱动低压压缩器23，使得由于涡轮污垢堵塞(turbofouling)的限制条件利用安装在涡轮中的电子废气旁通阀而不进行两级压缩。为此，在相关技术中，安装并控制电子旁通阀和废气旁通门(wastegate)以在高转速区域时对高压压缩器13和高压涡轮11的运行进行限制。然而，如上所述的电子旁通阀具有如下问题：用于驱动电子旁通阀的致动器的成本问题；在电子控制单元(ECU)映射时段的逻辑结构的成本问题；以及研发所用工时及存在电子故障的风险。
技术实现要素：
本发明致力于解决上述发生在相关技术中的问题，同时又完整地保持了相关技术中所具有的优点。本发明的一个方面提供了一种两级涡轮增压器系统及其控制方法，所述两级涡轮增压器系统与相关技术相比能够更加符合逻辑，并能够根据发动机的状态而快速、准确地进行响应，并通过对发动机所需的增压压力的操作来简化结构。根据本发明的示例性实施方案，两级涡轮增压器系统包括：高压涡轮和低压涡轮，所述高压涡轮由发动机排出的废气驱动，而所述低压涡轮由在驱动高压涡轮之后排出的废气驱动；低压压缩器和高压压缩器，所述低压压缩器由低压涡轮旋转，以首先对吸入空气进行压缩，而所述高压压缩器由高压涡轮旋转，用以之后再次对吸入空气进行压缩；以及进气旁通管，其允许从低压压缩器排出的空气从高压压缩器旁通，以向着进气歧管移动。附图说明通过下文在结合附图时所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及其它优点。图1为示出根据相关技术的两级涡轮增压器系统的示意图。图2为示意性示出根据相关技术的两级涡轮增压器系统的框图。图3为示出根据本发明示例性实施方案的两级涡轮增压器系统的视图。图4为示意性示出根据本发明示例性实施方案的两级涡轮增压器系统的框图。图5为示出根据本发明示例性实施方案的两级涡轮增压器系统的进气旁通管打开/关闭顺序的视图。图6为示出根据本发明示例性实施方案的用于打开或关闭两级涡轮增压器系统的进气旁通管的压缩器旁通阀的运行的视图。附图标记说明：11.高压涡轮13.高压压缩器21.低压涡轮23.低压压缩器70.进气旁通管80.气压输送软管90.气动致动器。具体实施方式下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行描述。本发明涉及一种两级涡轮增压器系统及其控制方法。因此，在对两级涡轮增压器系统进行描述后，还将描述其控制方法。<两级涡轮增压器系统>如图3和4所示，根据本发明的示例性实施方案的两级涡轮增压器系统构造为包括：高压涡轮11和低压涡轮21，所述高压涡轮11由从发动机30排出的废气驱动，而所述低压涡轮21通过在对高压涡轮11进行驱动后所排出的废气驱动；低压压缩器23和高压压缩器13，所述低压压缩器23通过低压涡轮21而旋转从而首先对吸入空气进行压缩，而所述高压压缩器13通过高压涡轮11而旋转从而之后再次对吸入空气进行压缩；以及进气旁通管70，其允许空气从低压压缩器23排出的空气从高压压缩器13旁通从而朝着进气歧管移动。中间管40设置在高压压缩器13与低压压缩器23之间，以将高压压缩器13与低压压缩器23彼此连接。首先被压缩并从低压压缩器23排出的吸入空气移动到中间管40中，然后引入到高压压缩器13中。之后，由高压压缩器13再次对所述吸入空气进行压缩。进气旁通管70与中间管40连通以允许吸入空气从高压压缩器13旁通，而不会从低压压缩器23通过中间管40而移动到高压压缩器13。压缩器旁通阀71设置在如上所述的进气旁通管70中。压缩器旁通阀71通过空气压力来调节通道的打开或关闭以选择性地打开或关闭进气旁通管70，从而调节吸入空气的移动。压缩器旁通阀71通过气压来调节通道的打开或关闭。也就是说，当中间管40中的气压达到预定压力时，压缩器旁通阀71操作并将进气旁通管70打开，从而允许吸入空气从高压压缩器13旁通。同时，为了根据预定压力来操作压缩器旁通阀71，设置有气压输送软管80和致动器90，所述气压输送软管80的一侧连接至低压压缩器23，而所述致动器90的一侧连接到气压输送软管80的另一侧。致动器90为气动致动器，并且其另一侧连接至压缩器旁通阀71。因此，气动致动器90接收低压压缩器23的从气压输送软管80输送的气压，并且该气动致动器90根据从气压输送软管80输送的气压而驱动，用以操作压缩器旁通阀71。也就是说，如图5所示，在发动机30没有达到预定的每分钟转数(RPM)的情况下，即，发动机30处于低转速区域中的情况下，中间管40中的气压没有达到致动器90的预定压力，从而致动器90不工作。因此，连接到致动器90的压缩器旁通阀71不工作，从而保持将进气旁通管70关闭的状态。因此，首先被低压压缩器23压缩并从该低压压缩器23排出的吸入空气移动到高压压缩器13，并被再次压缩，然后引入到发动机30中。在发动机30达到预定的RPM的情况下，也就是说，发动机30处于高转速区域中的情况下，中间管40中的气压达到或超过致动器90的预定压力。因此，致动器90工作，并且连接到致动器90的压缩器旁通阀71将进气旁通管70打开。因此，首先被低压压缩器23压缩并从其排出的吸入空气不会移动到高压压缩器13，而是从高压压缩器13旁通并朝着进气歧管移动。压缩器旁通阀71是由如上所述的气动致动器90来驱动，从而打开或关闭进气旁通管70(详见图6)。同时，排气旁通管60设置在从发动机30排出的废气通道上，其允许废气从高压涡轮11旁通用以朝着低压涡轮21移动。当发动机30达到预定的RPM(即处于高转速区域)时，废气旁通管60允许废气从高压涡轮11旁通用以移动到低压涡轮21。优选排气旁通管60设有电子阀61，用于在处于高转速区域时打开废气旁通管60。如上所述，进气旁通管70与废气通道上的排气旁通管60一起打开或关闭。在发动机30处在低转速区域时，废气不会沿着排气旁通管60从高压涡轮11旁通，而是通过高压涡轮11并然后引入到低压涡轮21中。因此，高压涡轮11和低压涡轮21两者都通过废气旋转，并且吸入空气通过高压涡轮11和低压涡轮21的扭矩而首先在低压压缩器23中压缩，之后再次在高压压缩器13中压缩，然后被引入到发动机30中。在这种情况下，位于低压压缩器23与高压压缩器13之间的中间管40中的气压不会达到致动器90的预定压力，从而不能驱动致动器90。因此，连接到致动器90的压缩器旁通阀71保持将进气旁通管70关闭的状态。另一方面，在发动机30处于高转速区域时，废气旁通管60由电子阀61打开。因此，从发动机30排出的废气沿着排气旁通管60从高压涡轮11旁通从而移动到低压涡轮21。因此，仅低压涡轮21通过废气旋转，而高压涡轮11没有旋转。因此，尽管吸入空气首先通过低压涡轮21的扭矩而在低压压缩器23中压缩，但由于高压涡轮11不旋转，因而吸入空气不会被引入到高压压缩器13中。在这种情况下，位于低压压缩器23与高压压缩器13之间的中间管40中的气压达到致动器90的预定压力，从而使得致动器90被驱动。另外，连接到致动器90的压缩器旁通阀71也旋转用以打开中间管40与进气旁通管70之间的孔，并且吸入空气不会被引入到高压压缩器13中，而是沿着进气旁通管70从高压压缩器13旁通用以朝着进气歧管移动。(0029)<两级涡轮增压器系统的控制方法>接下来，将描述根据本发明示例性实施方案的两级涡轮增压器系统的控制方法。根据本发明示例性实施方案的两级涡轮增压器系统的控制方法包括：将空气通过低压压缩器23而移动到高压压缩器13；并当发动机30达到预定的RPM时，将从低压压缩器23排出的空气移动至进气旁通管70用以从高压压缩器13旁通，从而朝着进气歧管流动。在发动机30没有达到预定的RPM，即，发动机30处于低转速区域中的情况下，在空气通过低压压缩器23而移动到高压压缩器13时，保持进气旁通管70关闭的状态。另一方面，在发动机30达到预定RPM，即，发动机30处于高转速区域中的状态下，进气旁通管70打开。因此，从低压压缩器23排出的空气沿着进气旁通管70而从高压压缩器13旁通以移动至进气歧管。同时，根据本发明的示例性实施方案的两级涡轮增压器系统的控制方法进一步包括：打开设置在进气旁通管70中的压缩器旁通阀71，用以打开或关闭进气旁通管70。压缩器旁通阀71通过气压来调整通道的打开或关闭。也就是说，在发动机30没有达到预定的RPM，即，发动机30处于低转速区域中的情况下，中间管40中的气压没有达到连接至压缩器旁通阀71的致动器90的预定压力，从而致动器90没有工作。因此，连接只致动器90的压缩器旁通阀71不能打开进气旁通管70。另一方面，在发动机30达到预定的RPM，即，发动机30处于高转速区域中的情况下，中间管40中的气压达到连接至压缩器旁通阀71的致动器90的预定压力，使得致动器90工作。因此，连接至致动器90的压缩器旁通阀71打开，从而允许从低压压缩器23排出的空气从高压压缩器13旁通用以朝着进气歧管移动。同时，根据本发明的示例性实施方案的两级涡轮增压器系统的控制方法进一步包括：将排气旁通管60打开使得废气从高压涡轮11旁通，从而移动到低压涡轮21，用以取决于如上所述的处在发动机30低转速区域和高转速区域中的气压，而通过压缩器旁通阀71的移动来打开或关闭进气旁通管70。也就是说，如图5所示，在发动机30处在低转速区域中时(发动机30没有达到预定的RPM)，从发动机30排出的排气通过高压涡轮11，然后引入到低压涡轮21中。因此，高压涡轮11和低压涡轮21都通过废气旋转，吸入空气通过高压涡轮11和低压涡轮21的扭矩而首先在低压压缩器23中压缩，之后再次在高压压缩器13中压缩，然后引入到发动机30中。在这种情况下，位于低压压缩器23与高压压缩器13之间的中间管40中的气压没有达到致动器90的预定压力，使得致动器90不工作。因此，连接至致动器90的压缩器旁通阀71保持将进气旁通管70关闭的状态(详见图6)。另一方面，在发动机30处于高转速区域时，废气旁通管60被电子阀61打开。因此，来自发动机30的废气沿着排气旁通管60而从高压涡轮11旁通用以移动到低压涡轮21。因此，仅低压涡轮21通过废气旋转，而高压涡轮11不旋转。因此，尽管吸入空气首先通过低压涡轮21的扭矩而在低压压缩器23中压缩，但由于高压涡轮11不旋转，因而吸入空气不会被引入到高压压缩器13中。在这种情况下，位于低压压缩器23与高压压缩器13之间的中间管40中的气压达到致动器90预定的压力，从而使得致动器90被驱动。另外，连接到致动器90的压缩器旁通阀71也旋转用以打开中间管40与进气旁通管70之间的孔，并且吸入空气不会被引入到高压压缩器13中，而是沿着进气旁通管70从高压压缩器13旁通用以朝着进气歧管移动(详见图6)。如上所述，在根据本发明示例性实施方案的两级涡轮增压器系统及其控制方法中，结构可得以简化，致动器的预定压力可依据基于发动机的驱动条件而改变的气压进行设定，从而改善发动机的响应性能；并且根据相关技术的取决于电子控制单元(ECU)映象的工时可得以降低。另外，可防止由于异常映射而造成的电子故障及失效，可降低逻辑开发所需的成本，并且与现有技术相比可减小尺寸，从而可提升燃料效率。应理解，上述示例性实施方案仅为说明性的，而非对本发明的全部内容进行限制，本发明的范围将由权利要求进行限定，而非上述的特定描述。此外，由权利要求及其等价内容推导出的所有修改及替换应被理解为包含在本发明的范围内。