專利名稱：用于調(diào)整或控制排氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)的方法和裝置的制作方法
用于調(diào)整或控制排氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)的方法和裝置
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1和8的用于調(diào)整或控制內(nèi)燃機(jī)的排氣渦 輪增壓器的壓縮機(jī)的方法和裝置。
DE 10 2004 059 369 AI公開了 一種發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器控制管理系 統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，為了對(duì)渦輪增壓器的壓縮機(jī)進(jìn)行調(diào)整，將一種壓力 傳感器直接安排在壓縮機(jī)的進(jìn)氣口。另一個(gè)壓力傳感器直接設(shè)在壓縮機(jī) 排氣口管線中的壓縮機(jī)排氣口。此外，設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，這種轉(zhuǎn)速傳感 器例如通過(guò)確定渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速來(lái)確定壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。
由于是直接在壓縮機(jī)進(jìn)氣口對(duì)未壓縮流體的壓力進(jìn)行測(cè)量，所以壓 力測(cè)量難以進(jìn)行，因?yàn)樵谠擖c(diǎn)不僅有潔凈空氣，而且更有如在壓縮機(jī)進(jìn) 氣口管線中的添加的天然氣，如在DE 10 2004 059 369 A1的示例性實(shí)施 方案中所描述的那樣，因此，在壓縮機(jī)進(jìn)氣口直接進(jìn)行的壓力測(cè)量往往 由于添加的天然氣中的壓力波動(dòng)而畸變。此外，在現(xiàn)代的渦輪增壓器中， 將發(fā)動(dòng)機(jī)竄漏再循環(huán)至壓縮機(jī)進(jìn)氣口管線中，盡管有位于上游的濾油 器，但這種竄漏往往仍包含油，且將這種竄漏被混合至由壓縮機(jī)吸入的 潔凈空氣中。
此外，來(lái)自排氣再循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣被部分地再循環(huán)至壓縮一幾進(jìn)氣 口管線中。盡管微粒過(guò)濾器被位于上游，但不可能避免微粒和排氣凝集 物進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)氣口管線，而導(dǎo)致嚴(yán)重的測(cè)量問(wèn)題。
在任何情形中，直接在壓縮機(jī)處進(jìn)行的壓力測(cè)量需要特別的花費(fèi)， 因?yàn)楸仨殞鞲衅髦糜诳赡茈y以進(jìn)入的位置并且必須適合于該位置的 占主導(dǎo)的工作條件。
這對(duì)于在壓縮機(jī)進(jìn)氣口管線中的壓力測(cè)量以及在壓縮機(jī)排氣口管 線中的壓力測(cè)量均適用。具體地說(shuō)，由于渦流和/或幾何不均勻性如曲率 或不連續(xù)的截面加寬而導(dǎo)致的不均勻速度分布可不利地影響壓力測(cè)量。
因此，本發(fā)明的目的在于產(chǎn)生一種用于調(diào)整或控制排氣渦輪增壓器 的壓縮機(jī)的方法和裝置，這種方法以 一種足夠精確而簡(jiǎn)單的方式確定實(shí) 際的壓縮機(jī)壓力比值，以使在壓縮機(jī)特征圖的最佳范圍內(nèi)的壓縮機(jī)的工
作表現(xiàn)的調(diào)整得到改進(jìn)。
通過(guò)權(quán)利要求1和8的特征實(shí)現(xiàn)了上述目的。通過(guò)使用環(huán)境壓力測(cè)量并結(jié)合在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口進(jìn)行的壓力測(cè)量，有 可能以簡(jiǎn)單的方式對(duì)實(shí)際壓縮機(jī)壓力比得出精確的近似值。出于這種目 的，有可能從數(shù)學(xué)上首先確定壓縮機(jī)進(jìn)氣口管線中的真空，然后確定由 節(jié)流閥瓣和增壓空氣冷卻器的損失所導(dǎo)致的壓縮機(jī)排氣口管線中的壓 力損失。對(duì)于預(yù)先確定的壓縮機(jī)線構(gòu)造，可以用一種工作點(diǎn)專用的方式 提前確定計(jì)算壓縮機(jī)壓力比所必需的數(shù)椐。
通過(guò)測(cè)量環(huán)境壓力且優(yōu)選是接近于發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境壓力，有可能測(cè)量 環(huán)境空氣的靜態(tài)壓力，而不是測(cè)量流動(dòng)氣體混合物的真空，從技術(shù)意義 上來(lái)講，這要簡(jiǎn)單得多且成本效率更高。這就以上述方式導(dǎo)致壓縮機(jī)的 有成本效率的而足夠地精確的調(diào)整或控制。
從屬權(quán)利要求2至7的內(nèi)容具有對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的優(yōu)
化》
若直接在調(diào)整單元處進(jìn)行環(huán)境壓力的測(cè)量，則有可能使壓力傳感器 附接到或結(jié)合到該調(diào)整單元中，這就簡(jiǎn)化了根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
通過(guò)直接在內(nèi)燃機(jī)的上游或在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口管線內(nèi)測(cè)量壓縮流 體的壓力，就有可能使用現(xiàn)有的在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口上游的用于加壓壓力的 調(diào)整/監(jiān)測(cè)的壓力測(cè)量。位于該測(cè)量點(diǎn)的上游的節(jié)流閥瓣和增壓空氣冷卻 器對(duì)這種流體的壓力有著重要的阻尼影響，這種影響顯著地降低了壓力 波動(dòng)。
權(quán)利要求8至11定義了根據(jù)本發(fā)明的裝置。
以下在附圖
的基礎(chǔ)上對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
附圖中的單一圖樣是根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整系統(tǒng)1的示意性高度簡(jiǎn)化的 圖示，該圖示用于說(shuō)明這種調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法。
用于內(nèi)燃機(jī)4的渦輪增壓器3的壓縮機(jī)2的根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整系統(tǒng) 1首先具有一個(gè)調(diào)整單元5，該調(diào)整單元可以是常規(guī)設(shè)計(jì)。
在圖中示出的特別優(yōu)選的實(shí)施例中， 一個(gè)第 一壓力傳感器6直接安 排在調(diào)整單元5上或直接結(jié)合到調(diào)整單元之中，并用于測(cè)量環(huán)境壓力 Pu,優(yōu)選是接近于發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境壓力，這種環(huán)境壓力是環(huán)境空氣的靜態(tài) 壓力。這種測(cè)量產(chǎn)生信號(hào)Spu,它被提供給調(diào)整單元5的處理單元21。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整裝置1還具有一個(gè)第二壓力傳感器7,它安排在 內(nèi)燃機(jī)4的進(jìn)氣口收集管線15的上游，或者，作為所示出的實(shí)施例的 替代方案，可將第二壓力傳感器安排在進(jìn)氣口收集管線15內(nèi)。所迷壓 力傳感器7測(cè)量第二壓力Pv,該第二壓力代表由壓縮機(jī)2在流體進(jìn)入內(nèi) 燃機(jī)4之前壓縮的該流體的壓力。同樣，將所產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)Spv經(jīng)由 一條相應(yīng)的信號(hào)線提供給調(diào)整單元5。
還設(shè)有一個(gè)第三傳感器8，該第三傳感器是一種用于確定壓縮機(jī)轉(zhuǎn) 速U的轉(zhuǎn)速傳感器。所述轉(zhuǎn)速傳感器8可以是軸9的轉(zhuǎn)速(該軸將壓縮 機(jī)2連接到渦輪增壓器3的渦輪機(jī)10上)，或者，利用通過(guò)標(biāo)記或通 過(guò)葉片所生成的信號(hào)可直接確定壓縮機(jī)輪的轉(zhuǎn)速或渦輪機(jī)輪的轉(zhuǎn)速(壓 縮機(jī)輪或渦輪機(jī)輪均未在圖中示出)。
這種轉(zhuǎn)速信號(hào)可另外用于保護(hù)排氣渦輪增壓器不會(huì)超速。
為了描述的完整性，應(yīng)說(shuō)明渦輪增壓器的渦輪機(jī)IO是通過(guò)排氣口 管線17經(jīng)由內(nèi)燃機(jī)4的排氣收集管線16連接到所述內(nèi)燃機(jī)4，以通過(guò)
這:二種常規(guī)結(jié)構(gòu)，所以為了本發(fā)明的原則無(wú)需對(duì)其進(jìn)行更加詳纟:的解釋。
該圖還示出了帶有旁通閥門20的一條旁通管線19;旁通管線和旁 通閥門代表用于調(diào)整壓縮機(jī)2的一種選擇，這種選擇同樣也可用常規(guī)的 方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
與根據(jù)本發(fā)明的方法的原則相對(duì)應(yīng)，對(duì)提供給調(diào)整單元5的信號(hào) Su、 Spu和Spv由調(diào)整單元5的處理單元21進(jìn)行評(píng)估，因此，對(duì)壓縮機(jī) 2的調(diào)整是對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的壓縮機(jī)特征圖而進(jìn)行的，以便壓縮機(jī)2能夠在 該特征圖的最佳工作范圍內(nèi)運(yùn)行。
同樣，該調(diào)整策略對(duì)應(yīng)于常^見的原則，為了該目的，例如可參見如 在介紹部分中解釋的DE 10 2004 059 369 Al,該專利4皮露的內(nèi)容通過(guò)明 確的引證而結(jié)合在本申請(qǐng)4皮露的內(nèi)容之中。參考符號(hào)清單
1 調(diào)整系統(tǒng)/調(diào)整裝置
2 壓縮才幾
3 渦輪增壓器
4 內(nèi)燃機(jī)
5 調(diào)整單元
6 第一壓力傳感器
7 第二壓力傳感器
8 轉(zhuǎn)速傳感器
9 #
10 渴輪機(jī)
11 壓縮才幾進(jìn)氣口
12 壓縮纟幾排氣口
13 節(jié)流閥瓣
14 增壓空氣冷卻器
15 進(jìn)氣口收集管線
16 排氣口收集管線
17 排氣口管線
18 壓縮機(jī)排氣口管線
19 旁通線
20 旁通閥門
21 處理單元
22 壓縮機(jī)進(jìn)氣口管線 Pu 環(huán)境空氣壓力
Pv 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口上游的靜態(tài)壓力
PE 直接在壓縮機(jī)進(jìn)氣口 ll處的靜態(tài)壓力
PA 直接在壓縮機(jī)排氣口 12處的靜態(tài)壓力
pdyn 壓縮機(jī)進(jìn)氣口管線22中的真空(動(dòng)態(tài)壓力)
PDV 在節(jié)流閥瓣13和/或增壓空氣冷卻器M的下游的壓縮機(jī)排氣 口管線18中的壓力損失
權(quán)利要求
1. 一種用于調(diào)整或控制一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)(4)的排氣渦輪增壓器(3)的壓縮機(jī)(2)的方法，所述方法具有如下方法步驟測(cè)量一個(gè)環(huán)境空氣壓力(PU)并將一個(gè)代表該環(huán)境空氣壓力(PU)的信號(hào)(SPU)傳輸至一個(gè)控制/調(diào)整單元(5)；在該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的上游測(cè)量一個(gè)靜態(tài)壓力(PV)，并將一個(gè)代表該壓力(PV)的信號(hào)(SPV)傳輸至該控制/調(diào)整單元(5)；測(cè)量該排氣渦輪增壓器(3)的轉(zhuǎn)速(U)并將一個(gè)代表轉(zhuǎn)速值(V)的信號(hào)(SPU)傳輸至該控制/調(diào)整單元(5)；通過(guò)計(jì)算在該壓縮機(jī)進(jìn)氣口管線(11)內(nèi)的一個(gè)真空(Pdyn)并將該計(jì)算的真空(Pdyn)從該測(cè)量的環(huán)境空氣壓力(PU)中減去來(lái)確定直接存在于該壓縮機(jī)進(jìn)氣口(11)的一個(gè)靜態(tài)壓力(PE)；通過(guò)計(jì)算在該壓縮機(jī)排氣口管線(18)內(nèi)的壓力損失(PDV)并將該計(jì)算的壓力損失(PDV)加到該測(cè)量的靜態(tài)壓力(PV)上來(lái)確定直接存在于該壓縮機(jī)排氣口(12)的一個(gè)靜態(tài)壓力(PA)；并且對(duì)應(yīng)于這些確定的壓力值(PE或PA)以及該轉(zhuǎn)速信號(hào)(SU)中的至少一項(xiàng)通過(guò)該控制/調(diào)整單元(5)調(diào)整或控制該壓縮機(jī)的運(yùn)行。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于直接在該調(diào)整單元(5) 處測(cè)量該環(huán)境空氣壓力(Pu)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于直接在該內(nèi)燃機(jī) (4)的進(jìn)氣口收集管線(15)的上游測(cè)量該壓縮流體的壓力u
4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在該內(nèi)燃機(jī)(4) 的進(jìn)氣口收集管線(15)內(nèi)測(cè)量該壓縮流體的壓力。
5. 如權(quán)利要求1或2所迷的方法，其特征在于在該內(nèi)燃機(jī)(4) 的節(jié)流閥瓣(13)與增壓空氣冷卻器(14)之間測(cè)量該壓縮流體的壓力。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在該壓縮機(jī)排氣 口管線(18)中該節(jié)流閥瓣(13)的上游處測(cè)量該壓縮流體的壓力。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于用于增壓調(diào)整的 一個(gè)已經(jīng)存在的常規(guī)測(cè)量點(diǎn)同樣地被用作該壓縮流體的 一 個(gè)壓力測(cè)量 點(diǎn)。
8. —種調(diào)整或控制裝置(1 )具有一個(gè)第一壓力傳感器(6)，該第一壓力傳感器安排在該壓縮機(jī)進(jìn)氣口 (11)的上游以測(cè)量一個(gè)環(huán)境空氣壓力(Pu)，具有一個(gè)第二壓力傳感器(7),該第二壓力傳感器用于測(cè)量在該 內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣口上游的一個(gè)靜態(tài)壓力(Pv),具有一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器(8),該轉(zhuǎn)速傳感器用于測(cè)量該排氣渦輪增 壓器(3)的轉(zhuǎn)速，并且具有一個(gè)控制/調(diào)整單元(5)，該控制/調(diào)整單元具有一個(gè)處理單元 (21),該處理單元用于直接在該壓縮4幾進(jìn)氣口 (ll)確定該未壓縮的 流體的一個(gè)靜態(tài)壓力(Pe)并用于直接在該壓縮機(jī)排氣口 (12)確定一 個(gè)靜態(tài)壓力(PA)。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于將該第一壓力傳感器 (6)直接安排在該調(diào)整單元(5)上。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于將該第二壓力傳 感器(7)安排在該內(nèi)燃機(jī)(4)的增壓空氣冷卻器(14)與進(jìn)氣口收集 管線(15)之間。
11. 如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于'.將該第二壓力傳 感器(7)安排在該內(nèi)燃機(jī)(4)的進(jìn)氣口收集管線(15)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)整或控制內(nèi)燃機(jī)(4)的排氣渦輪增壓器(3)的壓縮機(jī)(2)的方法，這種方法具有如下方法步驟測(cè)量環(huán)境空氣壓力(P<sub>U</sub>)；測(cè)量在該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的上游的靜態(tài)壓力(P<sub>V</sub>)；測(cè)量該排氣渦輪增壓器(3)的轉(zhuǎn)速(U)；通過(guò)計(jì)算在該壓縮機(jī)進(jìn)氣口管線(11)內(nèi)的真空(P<sub>dyn</sub>)并將這種計(jì)算的真空(P<sub>dyn</sub>)從這種測(cè)量的環(huán)境空氣壓力(P<sub>U</sub>)減去來(lái)確定直接存在于這種壓縮機(jī)進(jìn)氣口(11)的靜態(tài)壓力(P<sub>E</sub>)；通過(guò)計(jì)算在這種壓縮機(jī)排氣口管線(18)內(nèi)的壓力損失(P<sub>DV</sub>)并將這種計(jì)算的壓力損失(P<sub>DV</sub>)加到這種測(cè)量的靜態(tài)壓力(P<sub>V</sub>)來(lái)確定直接存在于該壓縮機(jī)排氣口(12)的靜態(tài)壓力(P<sub>A</sub>)；以及對(duì)應(yīng)于這種確定的壓力值(P<sub>E</sub>或P<sub>A</sub>)和這種轉(zhuǎn)速信號(hào)(S<sub>U</sub>)中的至少一個(gè)調(diào)整或控制這種壓縮機(jī)的運(yùn)行。
文檔編號(hào)F02D41/00GK101415919SQ200780011810
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者A·格容科夫斯基, V·米勒 申請(qǐng)人:博格華納公司