[发明专利]用于运行涡轮增压器设备和用于涡轮增压器设备的控制单元的方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年2月21日提交的标题为“Method for Operating a Turbocharger Arrangement and Control Unit for a Turbocharger Arrangement”的欧洲专利申请No.11155170.1的优先权，其全部内容合并于此以供参考。

背景技术

内燃发动机，特别是柴油发动机和汽油发动机，经常装备有涡轮增压器。通常，涡轮增压器由内燃发动机的排气流驱动并置于其中。排气流和/或进气流由位于排气和/或进气系统的支流中的一个或更多个旁通阀控制，并且确保考虑各种约束条件，包括排气成分、压缩机出口温度和涡轮入口温度，以及避免涡轮增压器喘振或者超速。被主动控制的旁通阀通常具有默认或者“故障保险”位置，当没有真空或者电源时器其移动到该位置。故障保险位置通常完全打开或者完全闭合。默认设置由例如在高处的安全和发动机功率要求的因素确定。然而，压缩机旁通阀也可以失效并卡在例如完全闭合或者完全打开的位置。期望检测压缩机旁通阀的这种故障，而不需要位置反馈传感器及其关联的增加的成本和复杂性。

发明内容

本发明公开了用于运行内燃发动机的涡轮增压器设备和用于这种涡轮增压器设备的控制单元的方法。内燃发动机包括包含低压级和高压级的多级顺序涡轮增压器设备。内燃发动机的排气流和/或进气流由位于排气和/或进气系统的支流中的一个或更多个旁通阀控制，其平行于各自涡轮增压器的涡轮和/或压缩机。为了降低成本和复杂性，旁通阀是无源的，并且由于穿过它们的压力差而打开或关闭。由于没有主动控制或者位置反馈传感器，其他传感器设置在发动机中的多个位置，从而测量受旁通阀运行所影响的信号和参数。信号和/或参数可以包括空气流量、增压压力、级间温度和后压缩机温度。

本发明进一步提供了用于补偿旁通阀失效的方法。通过链路联接到多个传感器的控制单元可以接收测量值并且确定旁通阀运行的状态。然后，控制单元能够通过操纵部件致动器管理涡轮增压器设备的整体运行。因此，如果旁通阀失效，那么控制单元可以补偿并维持正常的发动机运行。

附图说明

图1示出内燃发动机的一部分，其包括涡轮增压器、压缩机旁通阀、控制单元和在传感器与控制单元之间的多个链路。

图2示出示例性情形中涡轮增压器速度依赖压缩机旁通阀的位置的图形表示。

图3示出用于检测压缩机旁通阀失效的方法的初始部分。

图4示出用于检测在高转速和/或扭矩范围内压缩机旁通阀失效的方法。

图5示出用于检测在低转速和/或扭矩范围内压缩机旁通阀失效的方法。

图6示出当压缩机旁通阀功能正常时运行内燃发动机的方法。

图7示出当压缩机旁通阀功能故障时运行内燃发动机的方法。

具体实施方式

在图1示意地示出的实施例中，内燃发动机1示出包含高压涡轮增压器3和低压涡轮增压器4的多级顺序涡轮增压器设备。高压涡轮增压器3用于满足用于驱动排气再循环的背压要求，其包含高压涡轮5和高压压缩机6，压缩机6经由传动轴7由涡轮5驱动。低压涡轮增压器4用于峰值功率，其包含通过传动轴10驱动低压压缩机9的低压涡轮8。涡轮5和8顺序地设置在内燃发动机的排气系统11中，高压涡轮5设置在低压涡轮8的上游，即在压力较高的区段。相应地，压缩机6和9顺序地设置在发动机1的进气系统12中，高压压缩机6位于低压压缩机9的下游。进气系统12中的气流方向和排气系统11中的排气流方向分别由箭头13和14指示。中间冷却器21设置在高压(HP)压缩机的下游。通常，高压涡轮5和高压压缩机6分别小于低压涡轮8和低压压缩机9。这在图1中示意性地示出。

高压涡轮旁通阀15(TBV)设置与高压涡轮5并联的排气系统的并联支路中。因此，高压TBV 15的全部或者部分打开使得用于排气流的旁路部分或全部绕过高压涡轮5。如果排气流部分地或者完全地穿过旁通阀15，那么高压涡轮5因此以降低的速率被驱动。因此，高压涡轮增压器3的运行能够由TBV 15的运行控制。以类似的方式，低压TBV 16设置在与低压涡轮8并联的排气系统11的并联支路中。低压TBV 16也被表示为“废气门”(WG)。WG 16主动地运行，充当致动器，并且可以包含或者不包含位置反馈传感器。