本公开涉及一种用于确定车辆推进系统中的增压器传动比的系统及方法。
背景技术：
本背景技术部分大致给出了本公开的背景。当前署名的发明人的工作就其在该背景技术部分所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言，既不明确地也不隐含地被认可为是本公开的现有技术。
增压器可用于通过增加提供至内燃机的空气的压力及密度来提高推进系统中的发动机的性能。空气的增加提供了更多的氧气，这可促进燃料的燃烧并且/或者实现更高效的燃料燃烧。这使得发动机能够执行更多的工作，并增加功率。通常而言，增压器通过将增压器连接至发动机曲轴的皮带、链条、齿轮或其他装置进行机械传动。发动机曲轴旋转的速率与增压器传动轴旋转的速率之间的比率被称作传动比，且其由增压器输入传动轴与曲轴之间的联接确定。也存在一些能够可控制地改变传动比的系统。例如，若该传动比因皮带打滑或联接的其他变化而被意外修改，那么这种情况可能会对增压器和/或发动机造成非预料损坏。
技术实现要素：
在示例性方面中，用于确定车辆推进系统中的增压器的传动比的方法包括感测推进系统中的发放机的发动机速度、基于所感测到的发动机速度提供发动机速度信号、感测增压器的入口空气压力、在所感测到的增压器入口空气压力的基础上通过专用通信信道将增压器入口空气压力信号提供至车辆中的处理器以及在处理器中基于发动机速度信号、增压器入口空气压力信号以及增压器的叶片数确定增压器的传动比。
在另一示例性方面中，方法包括将所确定的传动比与预定传动比进行比较，并在比较确定所确定的传动比不同于预定传动比的情况下提供响应。
在另一示例性方面中，响应包括如下操作中的一个：启动车辆中的指示器以及修正推进系统的控制。
在另一示例性方面中，方法包括比较多个发动机速度下的传动比，并在传动比随着发动机速度的变化而改变的情况下提供响应。
在另一示例性方面中，感测发动机速度的操作包括感测曲轴角度，且提供发动机速度信号的操作包括提供曲轴角度信号。
在另一示例性方面中，方法包括比较增压器入口空气压力信号中的压力脉冲的相对振幅，并在比较显示相对振幅发生变化的情况下提供响应。
在另一示例性方面中，方法包括使增压器旁路基本闭合。
在另一示例性方面中，方法包括确定增压器旁路是否基本闭合，并在增压器旁路基本闭合时基于增压器入口空气压力信号确定传动比。
在另一示例性方面中，车辆推进系统包括具有入口和出口的增压器、具有与增压器的出口连通的入口的发动机、输出发动机速度信号的发动机速度传感器、与增压器的入口连通并输出增压器入口空气压力信号的压力传感器以及具有专用于压力传感器的通信信道的处理器，其中该处理器被编程成基于发动机速度信号、经由专用通信信道接收到的增压器入口空气压力信号以及增压器的叶片数确定增压器的传动比。
在另一示例性方面中，处理器被进一步编程成将所确定的传动比与预定传动比进行比较，并在比较确定所确定的传动比不同于预定传动比的情况下提供响应。
在另一示例性方面中，响应包括如下操作中的一个：启动车辆中的指示器以及修正推进系统的控制。
在另一示例性方面中，处理器被进一步编程成比较多个发动机速度下的传动比，并在传动比随着发动机速度的变化而改变的情况下提供响应。
在另一示例性方面中，发动机速度传感器包括提供曲轴角度信号的发动机曲轴角度传感器。
在另一示例性方面中，处理器被进一步编程成比较增压器入口空气压力信号中的压力脉冲的相对振幅，并在比较显示相对振幅发生变化的情况下提供响应。
在另一示例性方面中，系统进一步包括增压器旁路，该增压器旁路包括旁路节流阀以及输出旁路节流阀位置信号的旁路节流阀位置传感器。另外，控制器与旁路节流阀位置传感器进行通信以接收旁路节流阀位置信号，并在旁路节流阀位置信号指示旁路节流阀基本闭合时基于增压器入口空气压力信号确定传动比。
如此，增压器传动比的改变是可检测的，而且/或者，可响应于所检测到的传动比的变化而调整对传动比和/或推进系统的控制。
从下文提供的详细描述中，本公开的其他可应用领域将变得显而易见。应理解的是，详细描述和特定示例仅用于说明的目的，其并不旨在限制本公开的范围。
从以下结合附图进行的包括权利要求书及示例性实施例的详细描述中能够很容易了解到本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点。
附图说明
从详细描述和附图中将能够更全面地理解本公开，其中：
图1是示出了包括增压器和发动机的示例性推进系统进气口的示意图；
图2示出了来自增压器入口压力传感器的信号迹线；以及
图3是示出了根据本公开示例性实施例的用于确定增压器传动比的示例性方法的流程图。
具体实施方式
图1是示出了示例性增压器和发动机系统100的示意图。系统包括发动机缸体中的缸膛102。将理解的是，虽然图1仅示出了单个缸膛102，但发动机可具有多个缸膛，并受益于本发明。系统100可包括进气歧管104，该进气歧管通过定位在气缸端口中的进气阀106与缸膛102选择性地连通。系统100进一步包括进气口108。流过进气口的空气流经由进气节流阀110进行调节。空气流继续流过进气节流阀110，并由增压器112进行压缩。由增压器112压缩的空气提供至进气歧管104，以通过进气阀106供给至气缸102。系统100还包括旁路通道114，该旁路通道在一端处与进气歧管104连通，并在另一端处与增压器进气口108连通。穿过旁路通道114的流经由旁路阀116进行调节。
如本领域中所熟知的，电子控制单元(ecu)(未示出)可连接来控制进气节流阀110、旁路阀116以及许多其他部件。ecu可被编程成输入并使用其他信号及信息，包括来自定位在增压器上游处的入口压力传感器118的信号。按照惯例，ecu只是根据ecu的时钟速度或以某些其他已知的系统采样速率偶尔对入口压力信号进行采样。然而，这些先前系统的采样速率较慢，未能够提供确定增压器的传动比的能力。此外，较慢的采样速率仅提供了入口压力在相对较长的时间周期内的典型平均值。
明显相反的是，本公开的示例性实施例以足以观察到压力中的单独脉冲的速率对入口压力信号进行采样，其中这些单独脉冲由增压器的操作引起。通过使用该采样速率，使得有可能确定增压器的操作速度，并有可能结合发动机的曲轴速度确定增压器的传动比。在示例性实施例中，入口压力信号可通过其专用的信道提供，从而使得该信号以足以解析由增压器进气口内的增压器引起的脉冲的频率可靠地进行采样。
为了确定何种采样速率可能是足够的，发明人提供了如下等式：
f>＝(drmax)*l*(wmax)*q*n
在该等式中，f为最小采样速率，drmax为最大传动比，l为增压器中的叶片数、wmax为最大发动机速度、q为用于获得两倍的初级信号频率的乘数，且n为被选择成使得采样速率足够高以获得至少两倍的频率带宽的乘数。
在确定最小采样速率之后，可确定支持此类采样速率所需的系统的结构。例如，在某些系统中，标准的软件循环速率可为5毫秒，这一速率将产生值为200hertz的采样速率。若该采样速率尚不足够，则系统可能需要能够提供较高采样速率的通信信道。可能具有足够高的采样速率的已知通信信道的示例通常被称作“专用”信道。
为了说明这一点，图2示出了来自具有专用信道的入口压力传感器的入口压力信号的迹线。该图的横轴表示发动机曲柄角度，且垂直轴表示入口压力信号的振幅。通过采用较快的采样速率，获得了一个较为清晰的可重复模式。该重复模式指示增压器旋转并收集大量空气以用于压缩时其叶片所反射出的压力脉冲。因此，压力信号直接指示增压器的操作速度。传动比可通过将增压器的操作速度与曲轴的旋转速度进行比较来确定。传动比通常可通过如下等式来进行确定：
dr＝f/(l*w)
在该等式中，dr为传动比，f为入口中的压力脉冲的频率，l为增压器的叶片数，且w为发动机速度(或曲轴速度)。图2中的入口压力信号的分析显示了入口f中的压力脉冲的频率。在获知来自曲轴速度传感器的发动机速度w以及增压器的一个转子的叶片数(其为常数)的情况下，可直接计算任何给定时刻下的传动比。
如此，至于增压器系统的与传动比相关的潜在问题(例如，诸如，皮带打滑等)，可在车辆推进系统的操作期间对其进行实时检测，并可实施各种措施来作为响应。例如，但不限于：车辆的控制系统可改变其控制推进系统的方式以避免出现问题和/或发生损坏；可向操作员发出指示等。在示例性实施例中，发动机控制器可切换至不同的发动机控制程序或映射、长期打开旁路、调整旁路开口、进入“安全模式”从而调整提供至发动机的燃料、调整火花塞、在存储器中存储指示变化的标记、传递该变化、施加扭矩模型偏移、偏移可变传动比系统中的传动比控制等。
进一步地，在示例性实施例中，方法及系统可分析入口压力信号的相对振幅，并确定增压器各叶片或转子的效率。例如，脉冲振幅的降低或其他变化可指示增压器的损坏和/或磨损。可响应于该检测而采取各种措施，例如，诸如，但不限于：通过控制旁路来限制升压等。
若驱动增压器传动系统中的滑轮的皮带发生磨损、拉伸或开始出现故障，这些状况可在完全故障发生之前被检测出，并可采取措施来作为响应。示例性实施例能够确定传动比何时会随着变化的负载或发动机速度而发生变化，其中该变化的负载或发动机速度可指示传动皮带的打滑。
在示例性方法及系统中，旁路可闭合或缩小以避免或最小化在上游传播穿过旁路系统的潜在噪声。进气歧管压力中的压力动力学可由除动力传动系中的增压器以外的元件引起，例如，诸如，来自进气端口的压力信号、阀门机构、进气噪声等。当旁路114完全打开时，这些压力信号可传播入增压器的入口，并在入口压力信号中成为噪声源。本公开的示例性方法及系统可控制流过旁路的流以最小化入口中的噪声，例如，诸如，通过控制旁路节流阀116使其移动至闭合或基本闭合位置来控制该流。
虽然上述示例性实施例与具有大致恒定的传动比的增压器传动系统相关，但本方法及系统还可用于具有可变比率的增压器传动系统中。期望传动比的偏差可通过本公开进行检测，且可变比率传动系统可基于本公开所提供的反馈进行控制。示例性实施例提供了用于诊断可变比率系统中的实际传动比的方法及系统，并由此提供了诊断和检测此类可变传动比系统以及恒定传动比系统中的潜在或实际故障的能力。
虽然图1所示的示例性实施例示出了入口压力传感器118在入口通道中位于进气节流阀110后面，但入口压力传感器118可在入口通道内无限制地定位在增压器前面的任何位置处，并仍然形成本公开的一部分。
图3是示出了根据本公开示例性实施例的用于确定增压器传动比的示例性方法300的流程图。方法在步骤302处开始并继续到步骤302，在该步骤处，方法确定旁路的闭合程度是否大于80％。若方法在步骤302中确定旁路的闭合程度不大于80％，则方法返回至步骤302。然而，若方法确定旁路的闭合程度大于80％，则方法继续到步骤306。
在步骤306中，方法测量并存储多个发动机速度下的增压器入口空气压力，并继续到步骤308。在步骤308中，方法同时记录发动机速度以及在步骤306中测得的增压器入口空气压力，并继续到步骤310。在步骤310中，方法基于所存储的增压器入口空气压力计算增压器速度，并继续到步骤312。在步骤312中，方法确定多个发动机速度点下的增压器传动比，并继续到步骤314。在步骤314中，方法确定所确定的增压器传动比是否已发生变化。若方法在步骤314中确定增压器传动比尚未发生变化，则方法返回至步骤306。然而，若方法在步骤314中确定增压器传动比已发生变化，则方法存储该新的传动比并提供响应。随后，方法继续到步骤318，在该步骤处，方法结束。
本描述本质上仅仅是说明性的，其决不旨在限制本公开或其应用或用途。本公开的广泛教导可通过各种形式来实现。因此，虽然本公开包括了特定示例，但本公开的真实范围不应局限于此，原因在于，在研读附图、说明书以及所附权利要求书之后，其他修改将变得显而易见。