用于确定可变几何形状涡轮机的转矩的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定可变几何形状涡轮机的转矩的方法以及一种控制设备。根据本发明专利技术的方法，借助于基于至少两个特征图表(K1a，K2a，K3a，K4a，K1b，K2b)的模型来确定该转矩，并且将该涡轮机的旋转速度(nT)、该涡轮机的压力比率(rT)以及几何值(VG)用作该模型的输入值。

【技术实现步骤摘要】
用于确定可变几何形状涡轮机的转矩的方法本专利技术涉及一种用于确定可变几何形状涡轮机的转矩的方法以及一种控制设备。WO201508866A2公开了一种用于确定可变涡轮增压器(VGT)中的转矩的方法。使用具有特征图表的模型来确定该转矩。根据本专利技术的用于确定可变几何形状涡轮机的转矩的方法提出：借助于基于至少两个特征图表的模型来确定该转矩，并且将该涡轮机的旋转速度、该涡轮机的压力比率、以及该涡轮机的几何值用作该模型的输入值。将该涡轮机的压力比率限定为其中，PUS,T是在涡轮机正上游的压力，而PDS,T是在涡轮机正下游的压力。在涡轮机是车辆的涡轮增压器的组成部分的情况下，优选的应用在于：该压力可以是内燃发动机的排气管线内部的压力。该几何值表示涡轮机的截面：能以该截面向该涡轮机的涡轮叶片供应气体流。该几何值也可以是描述截面的程度的无量纲值，例如，0％表示用于设定该截面的元件(通常为导向叶片)的闭合位置并且100％表示打开位置。转矩优选地是当前转矩，旋转速度是当前旋转速度，并且压力比率是当前压力比率。此外，转矩、旋转速度和/或压力比率是实际值，然而替代性地也可以是经校正的值和/或归一化值。在后一种情况下，可以使用适当的传递函数来转换为实际值。特征图表的根本性问题在于：在创建这些特征图表(被称作校准)时使用测量值，但测量值的数量是有限的。因此必要的是，针对该特征图表应覆盖的值域，例如借助于内插法或外插法来确定多个其他值。该特征图表所基于的函数越复杂，就越难确定尽可能接近真实值的值。本专利技术可以通过明智地选择输入参数而在模型中使用多个特征图表，由此避免或至少减小这个困难。本专利技术的有利的第一实施方式提出，该至少两个特征图表分别针对不同几何值描述了转矩与旋转速度以及压力比率之间的关系。可以对借助于这些特征图表确定的转矩进行内插，以确定针对几何值的转矩。该第一实施方式所基于的认识是：通过光滑函数能够描述或至少非常好地接近针对固定的几何值的转矩。由此，该函数关系非常适合用作特征图表。本专利技术的有利的第二实施方式提出：第一特征图表描述转矩梯度与旋转速度以及几何值之间的关系，并且第二特征图表描述转矩截距与旋转速度以及几何值之间的关系。转矩由该涡轮机的梯度与压力比率的乘积加上截距确定。该第二实施方式所基于的认识是：通过线性函数能够描述或至少非常好地接近针对固定的旋转速度和固定的几何值的转矩。该第一特征图表和该第二特征图表分别能够通过适当地足够光滑的函数来描述，这使得该方案对于建模而言是有利的。根据本专利技术的控制设备包括计算机和计算机程序，其中，该计算机程序被适配为用于根据该方法来确定该涡轮机的转矩。下面描述多个优选的实施例。在附图中图1示出了根据本专利技术的用于确定转矩的方法，图2示出了根据本专利技术的方法的第一变体的第一特征图表，图3示出了根据该第一变体来确定转矩的步骤，图4示出了根据本专利技术的方法的第二变体的第一特征图表，图5示出了该第二变体的第二特征图表，并且图6示出了根据该第二变体来确定转矩的步骤。图1示出了根据本专利技术的用于确定转矩的方法。根据本专利技术的用于确定可变几何形状涡轮机的转矩MT的方法，借助于基于至少两个特征图表K1、K2的模型来确定该转矩，其中，将该涡轮机的旋转速度nT、该涡轮机rT的压力比率、以及几何值VG用作该模型的输入值。能够通过以下函数来物理地描述该涡轮机的转矩MT：其中，-MT是涡轮机的当前转矩，-m当前是穿过涡轮机的当前质量流量，-cp是流经涡轮机的气体的比热容，-Tus,trb是涡轮机上游的温度，-η空气是涡轮机的空气动力学效率，-是压力比率rT，-是绝热指数，并且-nT是涡轮机的当前旋转速度。总体上，对于各个参数存在确定数量的当前测量值，借助于这些测量值能够通过上述函数来确定转矩MT。因为这些测量值的数量是有限的，有必要创建可以至少为所需的值域提供足够数量的其他值的模型。根据本专利技术的方法的第一变体，该至少两个特征图表分别针对不同的、固定的几何值VG描述转矩MT与旋转速度nT以及压力比率rT之间的关系。图2示出了该第一变体的第一特征图表K1。根据旋转速度nT(z轴)和压力比率rT(x轴)来绘制转矩MT(y轴)。在此，几何值VG是固定的。可以看出，平面是平坦的。当速度固定时，在转矩MT与压力比率rT之间存在(几乎)线性的关系。由此，这样的特征图表特别适用于校准。图3示出了根据该第一变体来确定转矩的步骤。在此，该模型提供了四个特征图表K1a、K2a、K3a和K4a。每个特征图表与不同的几何值相关联，在此，例如K1a＝0％、K2a＝25％、Ka3＝50％、并且K4a＝100％。尤其已证明2个至10个特征图表数量是特别有利的。利用旋转速度nT和压力比率rT作为输入值，该模型提供了四个转矩，这些转矩分别与不同的几何值相关联。在下一个步骤中，对借助于这些特征图表K1a、K2a、K3a、K4a确定的转矩进行内插，并且借助于由此产生的内插函数、利用当前几何值VG作为另外的输入值来确定当前转矩MT。图4至图6示出了根据本专利技术的方法的第二变体。根据第二变体，该模型使用：第一特征图表K1b，该第一特征图表描述了转矩梯度mM与旋转速度nT以及几何值VG之间的关系(参见图4)；以及第二特征图表K2b，该第二特征图表描述了转矩截距(MOff)与旋转速度nT以及几何值VG之间的关系(参见图5)。转矩MT由涡轮机的梯度mM与压力比率rT的乘积加上截距MOff来确定(参见图6)。图4示出了该第二变体的第一特征图表K1b。根据旋转速度nT(z轴)和几何值VG(x轴)在y轴中绘制转矩梯度mM。可以看出，平面是足够平坦的。由此，这样的特征图表适用于校准。图5示出了该第二变体的第二特征图表K2b。根据旋转速度nT(z轴)和几何值VG(x轴)来绘制转矩截距MOff(y轴)。可以看出，平面同样是足够平坦的。由此，这样的特征图表适用于校准。图6示出了转矩MT的确定。借助于该第一特征图表K1b，用当前几何值VG和当前旋转速度nT这些输入值来确定梯度mM作为输出值。借助于该第二特征图表K2b，用当前几何值VG和旋转速度nT这些输入值来确定转矩截距MOff作为输出值。转矩MT由涡轮机的梯度mM与当前压力比率rT的乘积来确定，其中还要加上转矩截距(MOff)。根据本专利技术的控制设备(未示出)的实施例包括计算机和计算机程序，其中，该计算机程序被适配为用于根据第一变体或第二变体的方法来确定该涡轮机的转矩。该控制设备优选地是车辆的用于控制涡轮增压器的控制设备，其中，该涡轮机是该涡轮增压器的组成部分。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定可变几何形状涡轮机的转矩(MT)的方法，其中，借助于基于至少两个特征图表(K1a，K2a，K3a，K4a，K1b，K2b)的模型来确定该转矩，并且将该涡轮机的旋转速度(nT)、该涡轮机的压力比率(rT)、以及该涡轮机的几何值(VG)用作该模型的输入值。

【技术特征摘要】
2016.10.12 DE 102016119370.41.一种用于确定可变几何形状涡轮机的转矩(MT)的方法，其中，借助于基于至少两个特征图表(K1a，K2a，K3a，K4a，K1b，K2b)的模型来确定该转矩，并且将该涡轮机的旋转速度(nT)、该涡轮机的压力比率(rT)、以及该涡轮机的几何值(VG)用作该模型的输入值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，该至少两个特征图表(K1a，K2a，K3a，K4a)分别针对不同几何值(VG)描述了转矩(MT)与旋转速度(nT)以及压力比率(rT)之间的关系。3.根据权利要求2所述的方法，其中，对借助于这些特征图表(K1a，K2a，K3a，K4a)确定的转矩进行内插，以确定针对该几何值(VG)的转矩(MT)。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔斯滕·施诺尔布斯，米凯莱·米乔，维韦克·斯里瓦斯塔瓦，
申请(专利权)人：FEV欧洲有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE