增压装置及其操作方法

文档序号:5511097阅读:243来源:国知局
增压装置及其操作方法
【专利摘要】本发明涉及一种增压装置(1),特别是内燃机的废气涡轮增压器,其具有可变涡轮/压缩机几何结构(2)和用于调节可变涡轮/压缩机几何结构(2)的调节装置(3)。所述调节装置(2)此外具有最小设定极限和最大设定极限,其定义所述可变涡轮或压缩机几何结构(2)的最小设定流量和/或最大设定流量。根据本发明,所述调节装置(3)的最小设定极限和/或最大设定极限是可调节的,特别是可再调节的。以这种方式,通过适配最小设定极限和/或最大设定极限能够抵消通过例如磨损而产生的所述调节装置(3)的最小设定极限和最大设定极限与所述可变涡轮或压缩机几何结构(2)的相关最小设定流量和最大设定流量之间的偏差。此外,本发明还涉及一种用于操作这种增压装置(1)的方法。
【专利说明】增压装置及其操作方法
【技术领域】
[0001][I]本发明涉及一种增压装置,特别是内燃机的废气涡轮增压器,其具有可变涡轮或压缩机几何结构。本发明还涉及一种用于操作这种增压装置的方法。
【背景技术】
[0002][2]为了提高发动机的性能,特别是内燃机的性能,这些发动机经常具有增压装置,尤其是废气涡轮增压器。由此,内燃机的废气被供给增压装置的涡轮。增压装置此外包括轴,所述轴将涡轮耦联于压缩机。因此,废气驱动涡轮,涡轮通过轴驱动压缩机,压缩机又将待被输送到内燃机的空气压缩,从而提高内燃机的性能。为了改变增压装置的性能,特别是为了在内燃机的低转速时增加增压装置的性能,增压装置通常具有可变涡轮和压缩机几何结构,其带有导向叶片,所述导向叶片依据位置提供能够用于驱动废气的横截面。在这种情况下导向叶片的位置通过调节装置改变,调节装置通常具有机械极限,其定义驱动废气的最小设定流量和最大设定流量。在这种情况下,这些极限,特别是最小设定极限及由此最小设定流量对增压装置的性能具有重要影响。这种增压装置的缺点是机械极限会改变,特别是通过磨损。因此,降低增压装置的性能和/或不能精确地调节导向叶片。

【发明内容】

[0003][3]因此本发明涉及的问题是提供一种用于上述增压装置改进的或至少替代的实施例,其特征特别在于精确地调节导向叶片。
[0004][4]根据本发明通过独立权利要求的主题解决了这个问题。有利的实施例是从属权利要求的主题。
[0005][5]本发明基于如下总体思想:在具有可变涡轮和压缩机的几何结构和调节装置的增压装置中,特别是内燃机的废气涡轮增压器中,其中该调节装置调节可变涡轮或压缩机几何结构,以及特别包括一个最小极限,其定义用于驱动增压装置的废气的可变涡轮或压缩机几何结构的最小设定流量,和/或调节装置包括最大设定极限,其定义用于驱动增压装置的废气的可变涡轮或压缩机几何结构的最大设定流量,该调节装置设计成,使得能够调节最小设定极限和/或最大设定极限。因此,调节装置的最小设定极限和/或最大设定极限特别是可变的并且是可再调节的。根据本发明的思想,调节装置包括执行器,通过该执行器移动可变涡轮和压缩机几何结构的导向叶片。现在调节装置设计成,使得它考虑执行器的位置,该位置对应于最小设定极限并因此对应于可变涡轮或压缩机几何结构的最小设定流量。可替代地或附加地,该调节装置考虑执行器的另一个位置,该位置对应于最大设定极限并因此对应于可变涡轮或压缩机几何结构的最大设定流量。在这里,执行器在这两个位置之间移动并且不超过它们。如果存在仅一个这样的位置,那么相应地不超过这个位置。调节装置此外设计成,使得执行器的所述的极限位置是可调的。因此,在磨损的情况下,极限位置特别是可变的并且例如是可再调节的。因此,调节装置特别允许将相应的极限位置适配于期望的最小设定流量和最大设定流量。[0006][6]在另一个实施例中,该调节装置还包括机械最小止挡,其定义可变涡轮或压缩机几何结构的最小流量。这例如通过在执行器上或执行杆上的止挡实现。可替代地或附加地,调节装置包括机械最大止挡,其定义可变涡轮或压缩机几何结构的最大流量。这特别地同样通过在执行器上或执行杆上的相应止挡来实现。对于最小止挡,真正的是其定义驱动的可变涡轮或压缩机几何结构的废气的最小流量,其中最小流量定义最小设定流量的最低极限。因此,对于最大止挡,真正的是其定义驱动可变涡轮或压缩机几何结构的废气的最大流量,其中最大流定义最大设定流量的最高极限。这特别确保避免了导向叶片的损坏位置,和/或阻止达到那些破坏增压装置或内燃机的流量。
[0007][7]现在根据增压装置的有利的应用以及示例性地示出的实施例,调节装置可以被编程以实现在下面描述的操作方法。
[0008][8]在这种方法中,在第一步骤中,在可变涡轮或压缩机几何结构的不同位置中确定流过可变涡轮或压缩机几何结构的相关的气动的最小设定流量定。在这种方法中,特别是以预定的步骤改变可变涡轮和压缩机几何结构的位置,并且在可变涡轮和压缩机几何结构的相应位置上测量相应的气动的最小设定流量。可替代地或附加地,所述方法确定可变涡轮或压缩机几何结构气动最大设定流量,其中该确定根据上面的描述来测量。根据这个确定,人们能将调节装置相应的调节值配属于气动最小设定流量的目标值。因此,该方法将相应的调节值配属于气动最大设定流量的目标值。在这里,这些调节值对应于调节装置的最小设定极限或最大设定极限。在将增压装置安装到内燃机中的期间或之后,在自锁调节装置的情况下,这些调节值并且可选地相应的目标值,现在被供给控制单元,尤其是发动机控制单元。在这种情况下,发动机控制单元例如可以读出相应的值并可选地相关的目标值。在长期自我锁紧的调节装置的情况下,可以想象的是借助于标记获得调节值和可选地相关目标值,使得这些能够在进一步的过程中运用。在这里,引用数据矩阵码(DMC)作为这样标记的例子。
[0009][9]在根据本发明的增压装置的一个有利的应用中,在内燃机运行期间,在气动流量和相应于调节装置的实际调节值的最小设定流量之间进行比较。在这种情况下,在固定的时间间隔或者作为替代连续地进行设定值和实际值的比较。因此,在给定的调节值时测量的气动流量和对应于所述调节值的最大设定流量之间进行设定值和实际值比较。如果测得的流量与配属于该调节值的最小设定流量或最大设定流量存在偏差,那么改变调节装置的位置,使得测得的流量对应于最小设定流量或最大设定流量,并且将这个位置作为新的调节值。因此,该方法特别是改变调节装置的最小设定极限或最大设定极限。因此,现在通过适配调节装置的相应的最小设定极限和最大设定极限,可以特别防止或至少减少例如通过磨损而产生的最小设定流量和/或最大设定流量的偏差。
[0010][10]在本方法的一个优选的实施例中,依据所述增压装置的特性来改变所述可变涡轮或压缩机几何结构的最小设定流量和/或最大设定流量。在这里,指出增压装置的涡轮的旋转速度作为增压装置的特性的一个例子,该旋转速度例如可以由传感器测量。在这种情况下,根据涡轮的转速,改变最小设定流量或最大设定流量并因此改变调节装置的相关的调节值,即特别是最小设定极限或最大设定极限。这意味着涡轮的不同的旋转速度和转速范围配属于不同的最小设定流量或最大设定流量并因此配属于调节值,特别是最小设定极限或最大设定极限。可替代地或附加地,通过该方法,依据内燃机的特性能够改变最小设定流量和/或最大设定流量。在这里,待被输送到内燃机的空气的增压压力作为内燃机的这样特性的一个例子。在这里,不同的最小设定流量和最大设定流量以及由此调节装置的调节值,特别是最小设定极限和最大设定极限特别地配属于不同的增压压力或增压压力范围。
[0011][11]在一个有利的实施例中,可变涡轮或压缩机几何结构的最小设定流量和/或最大设定流量以及调节装置的相应调节值以特性曲线或特性图的形式存储。如果存在多个最小设定流量和/或最大设定流量,例如作为该增压装置和/或内燃机的特性的函数,那么它们的存储也能够以特性和特性族的形式实现。在这种情况下,借助于特性和特性族来调节最小设定流量和最大设定流量。借助于特性和特性族也能够实现,将最小设定流量和/或最大设定流量以及相关的调节值输送给控制单元,特别是发动机控制单元。
[0012][12]在该方法的另一个有利的实施例中,经过内燃机和/或增压装置的预定参数的特性曲线或特性图确定。有利的是,对于处于新的状态下的增压装置进行第一次这样的确定。在这种情况下,依据增压装置的特性,在可变涡轮和压缩机几何结构的不同位置中测量最小设定流量和/或最大设定流量,并且确定用于最小设定流量和/或最大设定流量的目标值的调节装置的调节值。这个过程可以例如定期重复,其中如果合适改变相应的特性曲线或特性图。在这种情况下,可替代地或者附加地,特性族的特性可以具有对于内燃机的特性的函数关系。该方法特别是用于通过适配最小设定极限和/或最大设定极限,可以防止或至少减少例如通过磨损而产生的可变涡轮或压缩机几何结构的最小设定流量和/或设定的最大流量与相应的目标值的偏差。
[0013][13]从从属权利要求中,从附图中和从基于附图的相关的【专利附图】

【附图说明】中得到本发明其他的重要特征和优点。
[0014][14]但是应当理解的是,在不脱离本发明的上下文的情况下,上述的特征和将在下文中解释的特征能够不仅用于各自所述的组合,而且用于其他的组合中或单独使用。
【专利附图】
附图
【附图说明】
[0015][15]本发明的优选的示例性实施例在附图中示出并且在以下的说明中更详细地解释,其中相同的标记表示相同的或相似的,或具有相同功能的组件。
[0016][16]在附图中,示意性地
[0017][17]图1示出增压装置的俯视图,
[0018][18]图2示出用于解释根据本发明的方法的流程图。
[0019]具体实施形式
[0020][19]根据图1,增压装置I具有可变涡轮和压缩机几何结构2,其通过调节装置3调节。在此示出的实施例中,调节装置3包括执行器4,其借助于执行杆5耦联于可变涡轮或压缩机几何结构2。调节装置3此外通过调节杆6连接到执行器4,借助于调节杆调节装置3将执行器4的运动传输到可变涡轮和压缩机几何结构2。该运动导致可变涡轮或压缩机几何结构2的导向叶片的旋转,其中所述导向叶片通过它们的位置限定用于驱动增压装置I的废气的流量。此外,调节装置3设计成,使得它具有最小设定极限,其定义可变涡轮或压缩机几何结构2的最小设定流量。此外,该调节装置3具有最大设定极限,其定义可变涡轮或压缩机几何结构2的最大设定流量。此外,调节装置3设计成,使得最小设定极限和最大设定极限容易进行再调节。因此,调节装置3的最小设定极限和最大设定极限的特别是可再调节的,由此实现例如最小设定极限和最大设定极限与预定的最小设定流量和最大设定流量的适配。因此增压装置I的调节装置3能够抵消通过磨损而产生的最小设定极限和最大设定极限与相关最小设定流量和最大设定流量之间的偏差。
[0021][20]为了实现调节装置3的最小设定极限和最大设定极限与可变涡轮或压缩机几何结构2的最小设定流量和最大设定流量的这样适配,对应于图2的程序根据一个有利的实施例示出。
[0022][21]根据本发明的方法在起始点7开始启动并且通向比较部分8。在比较部分8中,在可变涡轮或压缩机几何结构2的实际测量的气动流量与配属于调节装置3的实际调节值的最小设定流量和最大设定流量的目标值进行比较。特别是还比较,可变涡轮或压缩机几何结构2的配属于调节装置3的调节值的最小设定流量和最大设定流量是否对应于在该调节值时测量的气动流量。当可变涡轮或压缩机几何结构2的实际测量的气动流量与可变涡轮或压缩机几何结构2的配属于调节装置3的调节值的最小设定流量和最大设定流量的目标值存在偏差时,在操作步骤9中改变调节装置3的实际调节值,直到达到可变涡轮或压缩机几何结构2的测量的气动流量与可变涡轮或压缩机几何结构2的最小设定流量和最大设定流量的目标值适配。接着,将在适配后调节装置3所达到位置作为调节装置3的新的调节值配属于可变涡轮或压缩机几何结构2的最小设定流量或最大设定流量并保持。在这种情况下对调节装置3的位置的改变可以无级地或以分级的方式进行。在这种情况下,改变的相应步长特别取决于在实际测量的气动流量和最小设定流量或最大设定流量之间的偏差。也可以想象,改变依据外部参数,特别是驱动增压装置I内燃机的参数。
[0023][22]此外,可行的是,当确定在可变涡轮或压缩机几何结构2的实际测量的气动流量和可变涡轮或压缩机几何结构的2配属于该调节值的最小设定流量或最大设定流量之间的设定偏差时,进行调节装置3的调节值适配。因此,特别避免调节装置3的调节值频繁适配并且考虑通过内燃机产生的振荡特性。在实施操作步骤9之后,该方法返回到起始点7并且重复该方法。如果在比较部分8中在可变涡轮或压缩机几何结构2的实际测量的气动流量和可变涡轮或压缩机几何结构的2配属于实际调节值的最小设定流量或最大设定流量之间没有偏差或如果偏差低于设定偏差,那么该方法返回起始点7并且重复该方法。
[0024][23]应该指出,能够在单独的操作步骤中分别进行调节装置3的调节值与可变涡轮或压缩机几何结构2的最小设定流量的适配以及调节装置3的调节值与可变涡轮或压缩机几何结构2的最大设定流量的适配并且导致相同的结果。因此这种方法同样是本发明的范围。
【权利要求】
1.增压装置(1),特别是内燃机的废气涡轮增压器,具有可变涡轮/压缩机几何结构(2 )和用于调节所述可变涡轮/压缩机几何结构(2 )的调节装置(3 ), 其中,所述调节装置(3)具有最小设定极限,其定义所述可变涡轮或压缩机几何结构(2)用于驱动所述增压装置(I)的(废)气的最小设定流量,和/或 其中,所述调节装置(3)具有最大设定极限,其定义所述可变涡轮或压缩机几何结构(2)用于驱动所述增压装置(I)的(废)气的最大设定流量, 其特征在于, 所述调节装置(3 )设计成,使得所述调节装置(3 )的最小设定极限和/或所述调节装置(3)的最大设定极限是易于调节的,特别是可再调节的。
2.根据权利要求1所述的增压装置, 其特征在于, 所述调节装置(3 )包括执行器(4 )。
3.根据权利要求1或2所述的增压装置, 其特征在于, 所述调节装置(3)另外 -包括机械最小止挡,其定义 所述可变涡轮或压缩机几何结构(2)用于驱动所述增压装置(I)的(废)气的最小流量,和/或 -包括机械最大止挡,其定义所述可变涡轮或压缩机几何结构(2)用于驱动所述增压装置(I)的(废)气的最大流量。
4.一种用于增压装置,特别是内燃机的废气涡轮增压器(I)的操作/调节方法,所述增压装置具有可变涡轮/压缩机几何结构(2 ),其中 -在用于调节所述可变涡轮/压缩机几何结构(2)的调节装置(3)的不同位置中测量通过所述可变涡轮/压缩机几何结构(2)的气动的最小设定流量和/或气动的最大设定流量, -确定所述调节装置(3)对应于所述气动的最小设定流量和/或最大设定流量的目标值的调节值, -在将所述增压装置(I)安装在内燃机内之后,在自锁调节装置(3)的情况下,所述调节值借助于发动机控制单元读出,或 -在非自锁调节装置(3)的情况下,所述调节值借助于标记获得, -在操作中,在对应于所述气动的最小设定流量和/或最大设定流量的调节值方面进行设定值与实际值比较, -在预定的设定值和实际值偏差的情况下,根据偏差调节所述调节装置(3)。
5.根据权利要求4所述的方法, 其特征在于, 依据所述内燃机和/或所述增压装置(I)的特性,尤其是依据所述增压装置(I)的涡轮的转速来改变所述可变涡轮/压缩机几何结构(2)的最小设定流量。
6.根据权利要求4或5所述的方法, 其特征在于, 依据所述内燃机和/或所述增压装置(I)的特性,尤其是依据所述增压装置(I)的涡轮的转速来改变所述可变涡轮/压缩机几何结构(2)的最大设定流量。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法, 其特征在于,从相关的特性曲线或特性图中得到所述对应的特性和所述可变涡轮/压缩机几何结构(2)的相关的最小设定流量和/或所述可变涡轮/压缩机几何结构(2)所述最大设定流量。
8.根据权利要求7所述的方法, 其特征在于,能够定义通过所述内燃机和/或所述增压装置(I)预定的参数的特性曲线或特性图,由此同样定义所述可变涡轮/压缩机几何结构(2)的对应的最小设定流量和/或最大设定流量。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法, 其特征在于, 在非自锁调节装置(3)的情况下,所述调节值借助于彩色标记或数据矩阵码(DMC)获得。
【文档编号】F15B15/00GK103477049SQ201280018429
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月2日 优先权日:2011年4月13日
【发明者】约亨·沙夫雷因, 迪克·瑙恩海姆 申请人:博世马勒涡轮系统有限两合公司
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