用于运转涡轮增压器装置的方法和用于涡轮增压器装置的控制单元制造方法及图纸

提供一种用于运转内燃发动机的涡轮增压器装置的方法，该涡轮增压器装置包括顺序设置的低压涡轮增压级和高压涡轮增压级，所述低压涡轮增压级包括具有无传感器的低压涡轮旁通阀的低压涡轮。该方法包括评估所述涡轮增压器装置的至少一个传感器信号以用于探测所述无传感器的低压涡轮旁通阀的失效模式。以此方式，可以在不利用位置传感器的情况下监测低压涡轮旁通阀的退化。

【技术实现步骤摘要】
用于运转涡轮增压器装置的方法和用于涡轮增压器装置的控制单元相关申请本申请要求2011年2月21日提交的欧洲专利申请No.11155167.7的优先权，其全部内容并入本文以供参考。
本公开内容涉及用于运转内燃发动机的涡轮增压器装置的方法和用于这种涡轮增压器装置的控制单元。
技术介绍
内燃发动机，具体是柴油和汽油发动机，经常配备有涡轮增压器。通过将进气流压缩到发动机内以便实现更大的功率来运转涡轮增压器。具体而言，能够通过具有较小排量且因而具有较小尺寸和较小重量的涡轮增压发动机来产生预定功率，从而实现功率系数的增加和燃料消耗的减小。总体而言，通过内燃发动机的排气流来驱动涡轮增压器。为此，涡轮增压器包括设置在内燃发动机的排气流内的涡轮，从而经由连接驱动轴来驱动压缩机以便压缩发动机的进气流。现今，多级顺序起动涡轮增压日趋流行。被调节的两级涡轮增压系统包括针对峰值功率的低压(LP)级和用于满足背压需求的高压(HP)级来驱动排气循环，这是减少碳氧化物污染排放所需的。此外，与LP涡轮相比，HP涡轮通常较小且更敏感。HP涡轮和LP涡轮顺序地设置在内燃发动机的排气流中，且LP涡轮位于HP涡轮下游。HP压缩机和HP压缩机也被顺序设置，HP压缩机被置于进气流内LP压缩机的下游。通过位于排气和/或进气系统的分支内的一个或更多个旁通阀来控制排气流和/或进气流，所述旁通阀与相应涡轮和/或压缩机并联。具体而言，可以通过HP涡轮的旁通阀和/或用于绕过LP涡轮的废气门来控制排气流。在旁通阀闭合时，最大地驱动相应的涡轮，而在旁通阀部分或完全打开时，以减小速率来驱动相应涡轮。类似地，可以通过HP压缩机的压缩机旁通阀来控制进气流。旁通阀确保平稳地运转发动机，并且还确保其他的各种相关约束，例如关于排气成分、压缩机出口温度和涡轮入口温度，以及避免涡轮增压器的喘振或超速。旁通阀被主动控制，例如被电控或通过真空控制，并且可以包括位置反馈传感器。因为HP涡轮旁通阀对于排放控制是关键的，所以其通常被主动控制且装备有位置反馈传感器。压缩机旁通阀通常是无源的，即其由于其两端的压力差而打开或关闭，且仅具有两个可能位置，即完全打开和完全关闭位置。通过阀的设计，例如通过作用在阀上的弹簧的刚度，来确定运转压缩机旁通阀所需的压力差的量。压缩机旁通阀可以装备有或可以不装备有位置反馈传感器。废气门通常被主动致动，不过为了降低成本和复杂性，废气门通常不包括位置反馈传感器。主动阀通常具有默认或“故障保护”位置，当不存在真空或不供电时主动阀运动到该默认或故障保护位置。故障保护位置常态下是完全打开或完全关闭的。通过例如一定海拔处安全性和发动机功率需求等因素来确定默认设定。不过，由于各种原因，低压涡轮旁通阀会失效，例如卡在完全关闭或完全打开位置。理想的是，在没有涉及成本和复杂性增加的位置反馈传感器的情况下，能够探测到废气门的这种失效。
技术实现思路
专利技术人已经意识到与上述方法有关的问题并且在此提出至少部分解决这些问题的方法。在一种实施例中，用于运转内燃发动机的涡轮增压器装置的方法，该涡轮增压器装置包括顺序设置的低压和高压涡轮增压级，该低压涡轮增压级包括具有无传感器的低压涡轮旁通阀的低压涡轮，该方法包括评估涡轮增强器装置的至少一个传感器信号以用于探测无传感器的低压涡轮旁通阀的失效模式。以此方式，发动机工作参数可以用于确定低压涡轮旁通阀的位置。如果确定低压涡轮旁通阀已经降级，例如如果阀被卡在完全打开或完全关闭位置，则对于发动机增压压力的控制可以适于补偿降级的阀。此外，可以在不使用位置传感器的情况下确定阀的位置，从而降低成本并且减少控制策略的复杂性和来源。单独考虑或结合附图考虑下面的详细说明书时，将更容易理解本说明书的以上优势和其他优势与特征。应理解上面的概述提供用于以简化的形式引入将在详细描述中进一步描述的选择的概念。不意味着识别所保护的本专利技术主题的关键的或实质的特征，本专利技术的范围将由本申请的权利要求唯一地界定。此外，所保护的主题不限于克服上文或本公开的任何部分中所述的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了具有涡轮增压器装置的内燃发动机的简化框图。图2示出了2000rpm时的示例情况下涡轮增压器速度和低压涡轮旁通阀的位置的关系的图表。图3示出了3500rpm时的示例情况下涡轮增压器速度和低压涡轮旁通阀的位置的关系的图表。图4示出了根据本公开内容的一种实施例的用于控制增压压力的方法的流程图。图5示出了根据本公开内容的一种实施例的用于在发动机小转速运转期间控制增压压力的方法的流程图。图6示出了根据本公开内容的一种实施例的用于在发动机大转速运转期间控制增压压力的方法的流程图。具体实施方式内燃发动机的涡轮增压器装置指的是包括被顺序设置的低压涡轮增压级和高压涡轮增压级的涡轮增压器装置或涡轮增压器系统。低压涡轮增压级包括低压涡轮增压器，其具体地包括驱动低压压缩机的低压涡轮。高压涡轮增压级包括高压涡轮增压器，其包括驱动高压压缩机的高压涡轮。高压压缩机被设置在内燃发动机的进气流内的低压压缩机下游。低压涡轮被置于发动机的排气流内的高压涡轮下游。低压涡轮具有低压涡轮旁通阀(废气门)，其没有装备有提供代表阀的实际位置的反馈信号的位置传感器。具体而言，低压涡轮旁通阀例如通过真空或电子传动器件被主动致动。可以在闭环控制下运转低压涡轮旁通阀，在不使用专用位置反馈传感器的情况下使用增压压力来控制阀。根据本公开内容，评估涡轮增压器装置的至少一个传感器信号以用于探测低压涡轮旁通阀的失效模式。因为低压涡轮旁通阀不包括位置反馈传感器，所以所述至少一个传感器信号由涡轮增压器装置的传感器提供，而不是由废气门位置反馈传感器提供。涡轮增压器装置的运转需要这种传感器，其信号因此可以用于评估。该传感器的信号以如下方式被评估，即使得提供对于低压涡轮旁通阀的可能性失效的指示。通过评估涡轮增压器装置的传感器的信号来探测低压涡轮旁通阀的失效模式，可以在不需要低压涡轮旁通阀的位置反馈传感器的情况下探测到这样的失效模式。以此方式，在不存在与专用废气门位置传感器相关联的附加成本和复杂性的情况下，提供了用于探测废气门的失效的诊断方法。根据本专利技术的实施例，所述至少一个传感器信号是代表进气质量气流、增压压力、排气流、低压涡轮下游的排气压力以及/或者涡轮增压器速度的信号。这样的信号可以通过相应的专用传感器来提供。在满足现代环境法规(例如EUROVI)的车辆的两级涡轮增压发动机中通常可获得适于探测低压涡轮旁通阀的失效模式的传感器信号。可以评估可获得的单个信号或者这样的传感器信号中的一些或全部的组合。具体而言，可以通过位于进气道内的传感器，例如通过直接位于空气滤波器下游并且为了考虑到通过压缩机旁通阀的流动位于压缩机旁通分支与主要进气道的下游汇合处下游的传感器，来测量内燃发动机的进气质量气流。通过涡轮增压器装置提供并且被供给到内燃发动机的增压压力可以在相同位置被粗略测量。排气流和排气压力可以通过位于排气系统内的专用传感器来测量。取决于排气后处理装置的安装，在低压涡轮和例如位于集成一体式系统内的排气压力传感器的位置之间可以存在额外的压降。因而，压力测量需要被修正，以便获得低压涡轮下游的压力。通过设置在相应涡轮或压缩机或驱动轴处的涡轮增压器速度传感器来测量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.02.21 EP 11155167.71.用于运转内燃发动机的涡轮增压器装置的方法，该涡轮增压器装置包括顺序设置的低压涡轮增压级和高压涡轮增压级，所述低压涡轮增压级包括具有无传感器的低压涡轮旁通阀的低压涡轮，该方法包括：经由控制器评估所述涡轮增压器装置的至少一个传感器信号以用于探测所述无传感器的低压涡轮旁通阀的失效模式，其中所述至少一个传感器信号在所述内燃发动机运转期间不管发动机转速如何均被连续评估以用于探测所述无传感器的低压涡轮旁通阀的所述失效模式；以及一旦探测到所述无传感器的低压涡轮旁通阀的所述失效模式，经由所述控制器调节与所述高压涡轮并联联接的高压涡轮旁通阀以便维持所需增压压力。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个传感器信号是代表进气质量气流、增压压力、压缩机压力比、压缩机出口温度、排气流、所述低压涡轮下游的排气压力、高压涡轮增压器速度或低压涡轮增压器速度的信号。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个传感器信号被评估以用于确定所述涡轮增压器装置的至少一个物理参数，所述至少一个物理参数关于所述无传感器的低压涡轮旁通阀的运转模式是具有区别性的。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述涡轮增压器装置的所述至少一个物理参数是排气流、进气质量气流、增压压力、所述低压涡轮下游的排气压力和/或低压涡轮增压器速度。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述涡轮增压器装置的所述至少一个传感器信号基于发动机工作点被评估以用于探测所述无传感器的低压涡轮旁通阀的失效模式。6.根据权利要求3所述的方法，其中所述涡轮增压器装置的所述至少一个传感器信号和/或所述至少一个物理参数和/或代表所述无传感器的低压涡轮旁通阀的运转模式的函数被滤波。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述涡轮增压器装置根据第一控制模式运转，并且当探测到所述无传感器的低压涡轮旁通阀的失效模式时所述涡轮增压器装置根据第二控制模式运转。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一控制模式是小转速和/或扭矩控制模式，并且在所述第二控制模式时与所述第一控制模式时相比高压涡轮旁通阀被设定成更加闭合。9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一控制模式是大转速和/或扭矩控制模式，并且其...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·R·施瓦利尔，S·彼得罗维奇，A·巴奇，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：