用于调节和限制涡轮增压器的转速的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于调节和限制涡轮增压器的转速的方法，涡轮增压器与压缩机处于有效连接中，该方法包括以下步骤：1)基于用于计算在涡轮增压器之前的理论增压压力的基于模型的预控制来提供对于涡轮增压器的转速的理论值；2)确定对于涡轮增压器的转速的实际值；3)操控涡轮增压器的调节元件，以便平衡对于涡轮增压器的转速的理论值与实际值之间的差，其中，在步骤2)中在确定对于涡轮增压器的转速的实际值时提供主信号和副信号，其中，将主信号和副信号融合以便验证对于涡轮增压器的转速的实际值。的实际值。的实际值。

【技术实现步骤摘要】
用于调节和限制涡轮增压器的转速的方法


[0001]本专利技术涉及一种根据本专利技术的用于调节在涡轮增压器的运行中的调节参量(Regelgroesse)的方法。此外，本专利技术涉及一种根据本专利技术的用于运行压缩机的涡轮增压器。此外，本专利技术涉及一种根据本专利技术的计算机程序产品。

技术介绍

[0002]已知涡轮增压器，其被布置在内燃机的废气流方向的下游，以便将废气的热学上的热能和动能转化成机械功。又可将该机械功用于运行压缩机，其将燃烧空气(Verbrennungsluft)提供到内燃机处。马达越快地工作，涡轮增压器也越快地旋转。涡轮增压器越快地旋转，压缩机越多地输送空气，这通过增长的废气量又使涡轮增压器加速。然而在一定的转速下涡轮增压器达到负载极限，也就是说最大允许转速，其可导致涡轮增压器的机械损伤(例如较高的摩擦)和/或热损伤(例如过热)。
[0003]现代的增压压力调节方法基于空气段(Luftstrecke)的物理模型，例如压缩机模型。构件极限的遵守在此通过限制增压压力理论值和/或在考虑经由压缩机模型模型化的涡轮增压器转速的情况下进行。然而在压缩机的抽吸系统中有泄漏(Leckage)的情况中模型化的新鲜空气质量流量被估测得过小。为了补偿泄漏的空气，在该情况中增压压力调节器将对废气涡轮增压器更强地加负荷。然而在此存在该风险，即废气涡轮增压器超出其负载极限来运行。因此在抽吸段中较小的密封问题(例如在O形环缺失或损坏的情况下)可导致在废气涡轮增压器中显著的损害。涡轮增压器转速传感器常常不能容易地直接连结在调节段(Regelstrecke)中，因为将产生超定(ueberbestimmt)系统(一调整参量带有两个调节目标)。已知的增压压力调节方法因此不能对于所有运行条件鲁棒地(robust)起作用。其要么不合理地介入无泄漏的系统中(功率损失)，要么在有泄漏的情况中涡轮增压器转速不鲁棒地被限制(构件损伤风险)。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的因此是对于用于调节在涡轮增压器的运行中的调节参量的方法至少部分地克服前述缺点。尤其地，本专利技术的目的是提供一种用于调节在涡轮增压器的运行中的调节参量、尤其涡轮增压器的转速的方法，其可简单地、以较少的耗费和以较少的计算能力来实施，以便在所有情况下对于所有运行条件鲁棒地且安全地驱动涡轮增压器并且可靠地保护以防超过其负载极限。此外，本专利技术的目的是提供一种用于运行压缩机的相应的涡轮增压器。此外，本专利技术的目的是提供一种相应的计算机程序产品。
[0005]根据本专利技术的目的通过根据本专利技术的用于调节和尤其限制涡轮增压器的转速的方法来实现。此外，根据本专利技术的目的通过根据本专利技术的用于运行压缩机的涡轮增压器来实现。此外，根据本专利技术的目的通过根据本专利技术的计算机程序产品来实现。
[0006]本专利技术为了实现该目的提供了一种用于调节和尤其限制与压缩机处于有效连接中的涡轮增压器的转速的方法，其包括以下步骤：
1) 基于用于计算在涡轮增压器之前的理论增压压力的基于模型的预控制、也就是说借助于用于计算在涡轮增压器之前的理论增压压力的基于模型的预控制和将在涡轮增压器之前的理论增压压力换算成对于涡轮增压器的转速的理论值来提供对于涡轮增压器的转速的理论值，2) 确定对于涡轮增压器的转速的实际值，3) 操控涡轮增压器的调节元件(Stellglied)(可在汽油机中使用废气门(Wastegate)或可调整的导叶(Leitschaufel)而在柴油机中使用可调整的导叶作为调节元件)，以便平衡对于涡轮增压器的转速的理论值与实际值之间的差，其中，在步骤2)中在确定对于涡轮增压器的转速的实际值时提供主信号和副信号，其中，将主信号和副信号融合(fusionieren)，以便验证(plausibilisieren)对于涡轮增压器的转速的实际值。
[0007]在本专利技术的意义中信号可被理解成根据时间描绘转速的值的函数。
[0008]本专利技术在此认识到在调节增压压力时没有或至少没有以足够程度考虑涡轮增压器的负载极限、也就是说涡轮增压器的最大允许转速。基于模型的预控制包括用于计算在涡轮增压器之前的理论增压压力(或压缩机的理论增压压力)的数学模型。该数学模型基于已知的欧拉涡轮主方程(Turbinenhauptgleichung)。在此例如可对于涡轮增压器的期望的功率来计算在涡轮增压器之前的理论增压压力。
[0009]本专利技术构思在此在于，在调节在涡轮增压器的运行中的调节参量时使用涡轮增压器的转速而非涡轮增压器的增压压力作为调节参量。在此可直接考虑或换言之一起调整涡轮增压器的最大允许转速，例如作为对于涡轮增压器的转速的最大可调整的理论值。为了获得对于涡轮增压器的转速的理论值，从已知的基于模型的预控制来计算在涡轮增压器之前的理论增压压力并且换算成对于涡轮增压器的转速的理论值。理论增压压力因此可被理解成输入参量。在此可在考虑压缩机模型的情况下来计算对于涡轮增压器转速的理论值。
[0010]本专利技术提出了一种用于确定对于涡轮增压器的转速的实际值的新方式。核心构思在此在于通过两个信号的平衡(Abgleich)来验证对于涡轮增压器的转速的模型化的实际值并且提供对于涡轮增压器的转速的融合的实际值用于进一步应用在调节器中。
[0011]对于涡轮增压器的转速的主信号在此可从压缩机模型来推导。对于涡轮增压器的转速的副信号可从涡轮模型或传感器值来取得。在抽吸段中无泄漏的系统中这些转速信号相互关联。在有泄漏的情况中主信号呈现比副信号更小的值，因为副信号不受泄漏影响。
[0012]本专利技术在步骤2)中提供了一种融合的转速，在其中根据副信号来验证主信号。有利地，本专利技术在主信号与副信号之间有偏差(其可归因于泄漏)时介入转速调节回路中。在有泄漏的情况中可提高主转速。借助于本专利技术因此可独立于瞬时的运行情况实现鲁棒地防止超转速。同时到调节回路中的介入进行成使得使对闭合的回路的动态特性(尤其关于稳定性和振动趋势(Schwingungsneigung))的反作用最小化。
[0013]融合的转速例如可如下来确定：1. 根据主信号来计算最小和最大阈值。通过在主信号与副信号之间的平衡来描绘泄漏因子(Leckagefaktor)，例如如下：如果副信号小于最小阈值，泄漏因子被计算成等于0。
[0014]如果副信号大于最大阈值，泄漏因子被计算成等于1。
[0015]如果副信号处于两个阈值之间，泄漏因子被插值在0与1之间。
[0016]2. 根据泄漏因子来描绘融合的转速信号。这例如可借助于卡尔曼滤波器(Kalman
‑
Filter)来实现，其参数根据泄漏因子来确定。因此可提供用于调节涡轮增压器的转速的改善的方法，其可简单地、以较少的耗费和以较少的计算能力来实施。
[0017]此外，本专利技术可在用于调节涡轮增压器的转速的方法中设置，在步骤1)中在提供对于涡轮增压器的转速的理论值时进行对于涡轮增压器的转速的理论值限制。在此能够以有利的方式将涡轮增压器的最大允许转速考虑为极限值。通过考虑涡轮增压器理论转速有利地存在通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于调节(R)与压缩机(101)处于有效连接中的涡轮增压器(100)的转速的方法，其包括以下步骤：1) 基于用于计算在所述涡轮增压器(100)之前的理论增压压力(P
理论
)的基于模型的预控制(M
P
)来提供对于所述涡轮增压器(100)的转速(N)的理论值(N
理论
)，2) 确定对于所述涡轮增压器(100)的转速(N)的实际值(N
实际
)，3) 操控所述涡轮增压器(100)的调节元件(S)，以便平衡对于所述涡轮增压器(100)的转速(N)的所述理论值(N
理论
)与所述实际值(N
实际
)之间的差，其中，在步骤2)中在确定对于所述涡轮增压器(100)的转速(N)的所述实际值(N
实际
)时提供主信号(HS)和副信号(NS)，其中，将所述主信号(HS)和所述副信号(NS)融合以便验证对于所述涡轮增压器(100)的转速(N)的所述实际值(N
实际
)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2)中由所述主信号(HS)来计算最小阈值(SW
min
)和最大阈值(SW
max
)，其中，根据所述副信号(NS)、所述最小阈值(SW
min
)和所述最大阈值(SW
max
)来描绘泄漏因子(LF)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所述副信号(NS)小于所述最小阈值(SW
min
)，所述泄漏因子(LF)被描绘为等于0，或者如果所述副信号(NS)大于所述最大阈值(SW
max
)，所述泄漏因子被描绘为等于1，或者如果所述副信号(NS)在所述最小阈值(SW
min
)与所述最大阈值(SW
max
)之间，所述泄漏因子(LF)被插值在0与1之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述主信号(HS)和所述副信号(NS)借助于卡尔曼滤波器(KF)来融合。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：