專利名稱：用于檢測(cè)變幾何截面的渦輪增壓器內(nèi)阻擋的葉片調(diào)節(jié)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)變幾何截面的渦輪增壓器內(nèi)阻擋的葉片調(diào)節(jié)的方法和裝置，
且還涉及為此目的而構(gòu)建的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
變幾何截面的渦輪增壓器也被稱為VNT (變截面噴嘴渦輪增壓器)，其為用于柴油 發(fā)動(dòng)機(jī)或汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的構(gòu)造類型的排氣渦輪增壓器。與傳統(tǒng)排氣渦輪增壓器相似， 變幾何截面的渦輪增壓器具有渦輪葉輪以及壓縮機(jī)葉輪，它們通過共用軸相互連接，并且 其中在排氣側(cè)上的導(dǎo)向葉片是可氣動(dòng)調(diào)節(jié)或可電動(dòng)調(diào)節(jié)的。因此，在操作期間，渦輪增壓器 的更有效的操作點(diǎn)可以依照排氣量和/或需要的增壓壓力而達(dá)到。然而，存在在排氣側(cè)上 用于導(dǎo)向葉片的葉片調(diào)節(jié)設(shè)備被排氣殘余物污染并被阻擋的可能，例如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被短距離 操作或者在漫長(zhǎng)的低速駕駛狀態(tài)被操作時(shí)，葉片調(diào)節(jié)會(huì)因此而變得無效。隨后增壓壓力不 可以再被調(diào)節(jié)，并且當(dāng)需要最大轉(zhuǎn)矩時(shí)其不再可用。 目前基于增壓壓力故障的程度或基于VNT控制故障的程度來檢測(cè)阻擋的葉片調(diào) 節(jié)。然而，這種方法比較慢，并且僅基于間接的判斷；此外，其難于校準(zhǔn)，這是因?yàn)樵诓煌?作條件下測(cè)量量和比較量之間的關(guān)系是復(fù)雜的并且可能不是明確的。理想條件下，發(fā)動(dòng)機(jī) 的ECU(電子控制單元)將需要VNT位置反饋來作為額外的輸入信號(hào)。準(zhǔn)確地說，增壓壓力 故障僅可被有延遲地檢測(cè)，這是因?yàn)樵鰤簤毫υ谶M(jìn)氣導(dǎo)向裝置內(nèi)被建立或消除之前要經(jīng)過 一定的時(shí)間間隔，因此這種方法對(duì)于可靠地診斷阻擋或堵塞的VNT來說是不夠迅速的，并 且對(duì)于區(qū)分阻擋或堵塞的VNT與新鮮空氣系(train)中的泄露來說也是不夠迅速的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于的目的是允許更好地檢測(cè)變幾何截面的渦輪增壓器內(nèi)阻擋的葉片調(diào) 節(jié)。 這一目的通過本發(fā)明提出的方法、裝置以及帶有本發(fā)明特征的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)來實(shí) 現(xiàn)。 依照本發(fā)明，提供了渦輪增壓器轉(zhuǎn)數(shù)器，通過該裝置，渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速NT被測(cè) 量。依照在ECU內(nèi)可用的測(cè)量量，通過渦輪增壓器的總質(zhì)量流量MT被計(jì)算，特別是被計(jì)算 為總質(zhì)量空氣流量與總?cè)剂狭髁康暮停鋬?yōu)選具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，該動(dòng)態(tài)補(bǔ)償表現(xiàn)為通過發(fā)動(dòng) 機(jī)到渦輪增壓器的渦輪的氣體流量?？梢钥闯觯瑹o論是在遠(yuǎn)離中間位置的任何位置，阻擋的 葉片調(diào)節(jié)都可以根據(jù)比值MT/NT而被檢測(cè)。如果葉片調(diào)節(jié)被阻擋，這更可能在遠(yuǎn)離中心位 置的情況下發(fā)生。如果渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速NT與總質(zhì)量流量MT的比值MT/NT過大，則葉片 在相對(duì)開放的位置阻塞("開放"指在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)葉片應(yīng)被打開)；并且如果MT/NT過小， 則葉片在相對(duì)封閉的位置阻塞("封閉"指在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)葉片應(yīng)被關(guān)閉)。比值MT/NT與 下閾值和上閾值比較，這些閾值被動(dòng)態(tài)地設(shè)置為瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。如果該比值處于閾值之外，則認(rèn)為葉片調(diào)節(jié)被阻擋。
本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)可以從下文的描述中獲知。


本發(fā)明在下文以示例的方式通過示例性實(shí)施例被更詳細(xì)地描述。在附圖中
圖1示出在三種不同情況下渦輪增壓器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的渦輪增壓器轉(zhuǎn)速與總質(zhì) 量流量的比值的時(shí)間圖像；以及 圖2示出一流程圖來解釋檢測(cè)阻擋的葉片調(diào)節(jié)的方法。
具體實(shí)施例方式
在圖示的示例性實(shí)施例中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包含變幾何截面的渦輪增壓器(在下文也 被稱為VNT)、用于渦輪增壓器的軸的轉(zhuǎn)數(shù)器以及ECU。該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包含傳感器，這 些傳感器被連接到ECU并且使后者能夠計(jì)算通過渦輪增壓器的總質(zhì)量流量MT，更準(zhǔn)確地說 是被計(jì)算為總質(zhì)量空氣流量和總?cè)剂狭髁康暮汀Ｔ谶@種情況下，應(yīng)考慮氣流從總質(zhì)量空氣 流量和總?cè)剂狭髁康母鱾€(gè)測(cè)量位置到渦輪增壓器的渦輪所需的時(shí)間。然后在ECU中，渦輪 增壓器的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速NT與瞬時(shí)總質(zhì)量流量MT的比值MT/NT被計(jì)算。 圖1示出在MVEG駕駛操作循環(huán)(在滾輪式測(cè)試支架上進(jìn)行的用于排放與油耗測(cè) 量的歐洲駕駛操作循環(huán))內(nèi)2. 7升V6雙渦輪柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)通過仿真確定的比值MT/NT的 時(shí)間圖像。圖l中的中間曲線對(duì)應(yīng)于未阻擋的葉片調(diào)節(jié)的情況。圖l中的上部曲線對(duì)應(yīng)于 阻擋的葉片調(diào)節(jié)的情況，其中渦輪葉輪的導(dǎo)向葉片處于90%的開放位置。圖1中的下部曲 線對(duì)應(yīng)于阻擋的葉片調(diào)節(jié)的情況，其中導(dǎo)向葉片打開10% (即90%關(guān)閉)。
從圖1可以看出，由于三條曲線除在短負(fù)載變化階段以外明顯地相互分離，因此 導(dǎo)向葉片被阻擋在相對(duì)開放或相對(duì)關(guān)閉位置的情況可以與具有正?？梢苿?dòng)的導(dǎo)向葉片的 正常狀態(tài)清楚地區(qū)分開。 用于檢測(cè)變幾何截面的渦輪增壓器內(nèi)阻擋的葉片調(diào)節(jié)的方法在圖2中被更詳細(xì) 地描述。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，計(jì)時(shí)器被復(fù)位，并且在步驟S1中檢查發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N是否高于最 小轉(zhuǎn)速Nmin，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩TQ是否高于最小轉(zhuǎn)矩TQmin，以及發(fā)動(dòng)機(jī)溫度TEng是否高于最小 發(fā)動(dòng)機(jī)溫度TEngmin。如果不滿足這些條件中的任一條件，則在適當(dāng)?shù)牡却龝r(shí)間后重復(fù)步驟 Sl。如果滿足上述全部條件，那么在步驟S2中檢查發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩TQ是否在 一定程度上恒定，以便從檢查中除去負(fù)載變化階段。如果N與TQ不恒定，那么返回到步驟 Sl。 如果N與TQ都在一定程度上恒定，那么在步驟S3，量M被計(jì)算為上述比值MT/NT。 此外，作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩TQ的函數(shù)，下閾值M_Thresh_L0W = f 1 (N， TQ)和上 閾值M—ThreshJligh = f2 (N， TQ)被計(jì)算用于量M，并且第一時(shí)間閾值M_Thresh_Low_t = f3(N， TQ)和和第二時(shí)間閾值MJhreshJligh—t = f4(N， TQ)被計(jì)算用于計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)的時(shí) 間。函數(shù)fl、 f2、 f3和f4是永久預(yù)置在ECU中的函數(shù)，并且其可以通過仿真或測(cè)試被預(yù)先 確定，依照這些函數(shù)，這些閾值取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩TQ。在此可以看出，在各 種操作條件下測(cè)量量和閾值之間的關(guān)系是簡(jiǎn)單和清楚的，因此所描述的方法可以被簡(jiǎn)單地 校準(zhǔn)。
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在步驟S4，為量值M檢查M是否高于上閾值MJlireshJligh。如果不是，那么在步 驟S5檢查M是否低于下閾值M_Thresh_L0W ;如果是的話，那么該方法從步驟S4跳到步驟 S6，在該步驟，計(jì)時(shí)器遞增并且檢查計(jì)時(shí)器的時(shí)間計(jì)數(shù)t是否高于第二時(shí)間閾值M—Thresh— High_t。 如果在步驟S5中的檢查結(jié)果為"否"，那么該方法返回到步驟S4;如果結(jié)果為 "是"，那么跳到步驟S7，在該步驟，計(jì)時(shí)器遞增并且檢查計(jì)時(shí)器的時(shí)間計(jì)數(shù)t是否高于第一 時(shí)間閾值M_Thresh_Low_t 。 如果在步驟S7中的檢查結(jié)果為"否"，那么在步驟S8檢查是否存在復(fù)位條件，更準(zhǔn) 確地說是確定M是否在M_Thresh_High和M_Thresh_Low之間。如果不是，那么返回到步驟 S4 ;如果是，則該方法返回到步驟Sl，計(jì)時(shí)器被再次復(fù)位。 如果在步驟S7中的檢查結(jié)果為"是"，那么在步驟S9發(fā)現(xiàn)VNT調(diào)節(jié)被阻擋在或大 或小的開放位置，并且該方法停止，例如給駕駛員需要維修的信號(hào)。 如果在步驟S6中的檢查結(jié)果為"否"，那么該方法跳到步驟S8 ;如果這個(gè)檢查結(jié)果 為"是"，那么在步驟S10發(fā)現(xiàn)VNT調(diào)節(jié)被阻擋在或大或小的關(guān)閉位置，并且該方法停止，例 如給駕駛員需要維修的信號(hào)。 此外，如果阻擋的VNT調(diào)節(jié)被建立，那么發(fā)動(dòng)機(jī)控制可以被引入到考慮所述阻擋 的操作模式中。 同樣，駕駛員和/或發(fā)動(dòng)機(jī)控制可以嘗試通過改變駕駛或操作參數(shù)的類型來釋放 葉片堵塞。
權(quán)利要求
一種用于檢測(cè)變幾何截面的渦輪增壓器內(nèi)阻擋的葉片調(diào)節(jié)的方法，其中所述渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速NT被測(cè)量，通過所述渦輪增壓器的總質(zhì)量流量MT被計(jì)算(S3)，并且，如果比值MT/NT未達(dá)到下閾值(S5)或超過上閾值(S4)，那么所述阻擋的葉片調(diào)節(jié)被建立。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)所述比值MT/NT在第一時(shí)間閾值的持續(xù)時(shí)間內(nèi) 未達(dá)到所述下閾值(S7)或在第二時(shí)間閾值的持續(xù)時(shí)間內(nèi)超過所述上閾值(S6)時(shí)，所述阻 擋的葉片調(diào)節(jié)被建立。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述下閾值和所述上閾值被設(shè)置為瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速以及瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述下閾值和所述上閾值被設(shè)置為瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速以及瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一時(shí)間閾值和所述第二時(shí)間閾值被設(shè)置為 瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一時(shí)間閾值和所述第二時(shí)間閾值被設(shè)置為 瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過所述渦輪增壓器的所述總質(zhì)量流 量MT被計(jì)算為通過所述發(fā)動(dòng)機(jī)到所述渦輪增壓器的渦輪的總質(zhì)量空氣流量和總?cè)剂狭髁?的和。
8. —種用于檢測(cè)變幾何截面的渦輪增壓器內(nèi)阻擋的葉片調(diào)節(jié)的裝置，其中所述裝置被 設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法。
9. 一種帶有變幾何截面的渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)被構(gòu)建以實(shí) 現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)變幾何截面的渦輪增壓器內(nèi)阻擋的葉片調(diào)節(jié)的方法和裝置。依照本發(fā)明，渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速NT被測(cè)量，并且通過渦輪增壓器的總質(zhì)量流量MT被計(jì)算。如果比值MT/NT未達(dá)到下閾值或超過上閾值，則阻擋的葉片調(diào)節(jié)被建立。
文檔編號(hào)F02B37/24GK101749057SQ200910253188
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者S·彼德洛維奇 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司