[发明专利]用于检测变几何截面的涡轮增压器内阻挡的叶片调节的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测变几何截面的涡轮增压器内阻挡的叶片调节的方法和装置，且还涉及为此目的而构建的内燃发动机。

背景技术

变几何截面的涡轮增压器也被称为VNT(变截面喷嘴涡轮增压器)，其为用于柴油发动机或汽油发动机的改进的构造类型的排气涡轮增压器。与传统排气涡轮增压器相似，变几何截面的涡轮增压器具有涡轮叶轮以及压缩机叶轮，它们通过共用轴相互连接，并且其中在排气侧上的导向叶片是可气动调节或可电动调节的。因此，在操作期间，涡轮增压器的更有效的操作点可以依照排气量和/或需要的增压压力而达到。然而，存在在排气侧上用于导向叶片的叶片调节设备被排气残余物污染并被阻挡的可能，例如当发动机被短距离操作或者在漫长的低速驾驶状态被操作时，叶片调节会因此而变得无效。随后增压压力不可以再被调节，并且当需要最大转矩时其不再可用。

目前基于增压压力故障的程度或基于VNT控制故障的程度来检测阻挡的叶片调节。然而，这种方法比较慢，并且仅基于间接的判断；此外，其难于校准，这是因为在不同操作条件下测量量和比较量之间的关系是复杂的并且可能不是明确的。理想条件下，发动机的ECU(电子控制单元)将需要VNT位置反馈来作为额外的输入信号。准确地说，增压压力故障仅可被有延迟地检测，这是因为增压压力在进气导向装置内被建立或消除之前要经过一定的时间间隔，因此这种方法对于可靠地诊断阻挡或堵塞的VNT来说是不够迅速的，并且对于区分阻挡或堵塞的VNT与新鲜空气系(train)中的泄露来说也是不够迅速的。

发明内容

本发明基于的目的是允许更好地检测变几何截面的涡轮增压器内阻挡的叶片调节。

这一目的通过本发明提出的方法、装置以及带有本发明特征的内燃发动机来实现。

依照本发明，提供了涡轮增压器转数器，通过该装置，涡轮增压器的转速NT被测量。依照在ECU内可用的测量量，通过涡轮增压器的总质量流量MT被计算，特别是被计算为总质量空气流量与总燃料流量的和，其优选具有动态补偿，该动态补偿表现为通过发动机到涡轮增压器的涡轮的气体流量。可以看出，无论是在远离中间位置的任何位置，阻挡的叶片调节都可以根据比值MT/NT而被检测。如果叶片调节被阻挡，这更可能在远离中心位置的情况下发生。如果涡轮增压器的转速NT与总质量流量MT的比值MT/NT过大，则叶片在相对开放的位置阻塞(“开放”指在当前时间点叶片应被打开)；并且如果MT/NT过小，则叶片在相对封闭的位置阻塞(“封闭”指在当前时间点叶片应被关闭)。比值MT/NT与下阈值和上阈值比较，这些阈值被动态地设置为瞬时发动机转速以及瞬时发动机转矩的函数。如果该比值处于阈值之外，则认为叶片调节被阻挡。

本发明的进一步的优势可以从下文的描述中获知。

附图说明

本发明在下文以示例的方式通过示例性实施例被更详细地描述。在附图中：

图1示出在三种不同情况下涡轮增压器柴油发动机内的涡轮增压器转速与总质量流量的比值的时间图像；以及

图2示出一流程图来解释检测阻挡的叶片调节的方法。

具体实施方式

在图示的示例性实施例中，内燃发动机包含变几何截面的涡轮增压器(在下文也被称为VNT)、用于涡轮增压器的轴的转数器以及ECU。该内燃发动机进一步包含传感器，这些传感器被连接到ECU并且使后者能够计算通过涡轮增压器的总质量流量MT，更准确地说是被计算为总质量空气流量和总燃料流量的和。在这种情况下，应考虑气流从总质量空气流量和总燃料流量的各个测量位置到涡轮增压器的涡轮所需的时间。然后在ECU中，涡轮增压器的瞬时转速NT与瞬时总质量流量MT的比值MT/NT被计算。

图1示出在MVEG驾驶操作循环(在滚轮式测试支架上进行的用于排放与油耗测量的欧洲驾驶操作循环)内2.7升V6双涡轮柴油发动机内通过仿真确定的比值MT/NT的时间图像。图1中的中间曲线对应于未阻挡的叶片调节的情况。图1中的上部曲线对应于阻挡的叶片调节的情况，其中涡轮叶轮的导向叶片处于90％的开放位置。图1中的下部曲线对应于阻挡的叶片调节的情况，其中导向叶片打开10％(即90％关闭)。

从图1可以看出，由于三条曲线除在短负载变化阶段以外明显地相互分离，因此导向叶片被阻挡在相对开放或相对关闭位置的情况可以与具有正常可移动的导向叶片的正常状态清楚地区分开。