[发明专利]离合式增压涡轮控制策略

说明书

技术领域

本发明涉及车辆发动机增压系统，更具体地涉及包括机械驱动的增压器(诸如罗茨式鼓风机(Roots type blower))和排气驱动的涡轮增压器类型的这种系统。这种类型的车辆发动机增压系统有时用术语“增压涡轮”简称。

背景技术

如车辆发动机增压领域的技术人员所公知，有两种主要类型的增压装置通常用于增大内燃机燃烧室内空气压力。第一种通常被称作“增压器(supercharger)”(尽管该术语有时一般地用于所有增压装置)，对于本说明书的目的，术语“增压器”将被理解成表示和包括机械驱动的增压(空气泵送)装置，也就是说，增压器以通常与发动机速度成比例的速度被驱动。第二种类型的增压装置是排气驱动的涡轮增压器(turbocharger)，即包括排气驱动的涡轮机的装置，该涡轮机又驱动泵(压缩机)。因此，涡轮增压器以大致与来自发动机排气歧管的排气流成比例的速度被驱动。

典型的机械驱动的增压器包括由本发明的受让人商业销售的容积式泵送装置，如罗茨式鼓风机。罗茨式鼓风机增压器通常离开发动机曲轴地由滑轮和带装置驱动。近年来，增压器领域内的技术人员越来越常见的是在发动机曲轴和罗茨式鼓风机的输入轴之间设置离合器以减小噪声、振动和声振粗糙度(NVH)并避免使增压器超速。

发动机增压器领域的技术人员还公知，罗茨式鼓风机典型地设有来自罗茨式鼓风机出口的“旁路”通道，允许空气流回到入口。在旁路通道内，通常设有某种类型的旁通阀，如蝶形平板阀，该阀可操作以在关闭状态(阻止回到入口的旁路流动)和打开状态(允许鼓风机出口空气自由流回入口)之间移动。如进一步所公知，使旁通阀处于打开状态有效地使罗茨式鼓风机“卸载”，允许一定量的空气从出口再循环返回至入口，从而减小流向进气歧管的空气的增压压力，以及由鼓风机消耗的发动机马力量，尽管仍比离合器分离时需要更多的输入马力。

在典型的包括增压器和涡轮增压器的“增压涡轮”增压系统中，系统将正常地配置有设在“上游”的增压器和设在“下游”的涡轮增压器，亦即按照从进气口经过节气门并进入燃烧室的空气流动方向。在这种增压涡轮系统中，当没有足够的排气流来驱动涡轮增压器时，增压主要由增压器在较低的发动机速度下提供。然后，随着发动机速度的增加(中等发动机速度)，并且由于有足够的排气流来驱动涡轮增压器，增压器和涡轮增压器一起向发动机提供增压。

随着本发明的受让人从事于增压涡轮系统的开发，已得出了一些观测结果。首先，在当合理时利用增压器实现增压和当合理时利用涡轮增压器实现增压(也就是使发动机需求与各种类型增压装置的能力相匹配)方面，增压涡轮系统的已知结构布置的一般功能性通常是可接受的。其次，已观察到：由于在增压器离合器接合时增压器的速度具有突然和大的变化(高的角加速度)，特别是在增压器可工作的负荷范围的较低端和速度范围的较高端，增压器的接合可能令人不快地不平稳。此外，当增压器离合器分离(例如，在高于约3,500rpm的发动机速度下或在需求负荷低到足以仅由涡轮增压器满足时低于3,500rpm的发动机速度下)，且然后发动机速度降低，此后需要再次使增压器工作时，增压器离合器的再接合(例如，增压器的输入固定，且离合器转速2500rpm)通常以突然的方式发生，这很可能导致离合器的耐久性随着时间的推移而降低，并引起不希望的NVH状况。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种控制包括机械驱动的增压器和排气驱动的涡轮增压器(增压涡轮)类型的内燃机增压系统的改进方法，该方法能克服现有技术中的上述缺点。

本发明的更具体的目的在于，提供一种控制内燃机增压涡轮增压系统的改进方法，该方法能充分减小在增压器离合器接合时增压器离合器和增压器的输入之间的速度差，从而减少离合器突然接合的不希望的结果。

本发明的进一步具体的目的在于，提供一种控制内燃机增压涡轮增压系统的改进方法，该方法能实现上述目的而不需要附加的复杂和昂贵的结构或复杂的控制方案。

本发明的另一相关的目的在于，提供这样一种控制内燃机增压涡轮增压系统的改进方法，其中车辆驾驶员或乘员不易感觉到增压器离合器的接合。