专利名称：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的制作方法
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縮机叶轮，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。
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。
具体实施例方式
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l中的中间曲线对应于未阻挡的叶片调节的情况。图l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。 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在图2中被更详细 地描述。在发动机启动后，计时器被复位，并且在步骤S1中检查发动机转速N是否高于最 小转速Nmin，发动机转矩TQ是否高于最小转矩TQmin，以及发动机温度TEng是否高于最小 发动机温度TEngmin。如果不满足这些条件中的任一条件，则在适当的等待时间后重复步骤 Sl。如果满足上述全部条件，那么在步骤S2中检查发动机转速N与发动机转矩TQ是否在 一定程度上恒定，以便从检查中除去负载变化阶段。如果N与TQ不恒定，那么返回到步骤 Sl。 如果N与TQ都在一定程度上恒定，那么在步骤S3，量M被计算为上述比值MT/NT。 此外，作为发动机转速N和发动机转矩TQ的函数，下阈值M_Thresh_L0W = f 1 (N， TQ)和上 阈值M—ThreshJligh = f2 (N， TQ)被计算用于量M，并且第一时间阈值M_Thresh_Low_t = f3(N， TQ)和和第二时间阈值MJhreshJligh—t = f4(N， TQ)被计算用于计时器计数的时 间。函数fl、 f2、 f3和f4是永久预置在ECU中的函数，并且其可以通过仿真或测试被预先 确定，依照这些函数，这些阈值取决于发动机转速N和发动机转矩TQ。在此可以看出，在各 种操作条件下测量量和阈值之间的关系是简单和清楚的，因此所描述的方法可以被简单地 校准。
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在步骤S4，为量值M检查M是否高于上阈值MJlireshJligh。如果不是，那么在步 骤S5检查M是否低于下阈值M_Thresh_L0W ;如果是的话，那么该方法从步骤S4跳到步骤 S6，在该步骤，计时器递增并且检查计时器的时间计数t是否高于第二时间阈值M—Thresh— High_t。 如果在步骤S5中的检查结果为"否"，那么该方法返回到步骤S4;如果结果为 "是"，那么跳到步骤S7，在该步骤，计时器递增并且检查计时器的时间计数t是否高于第一 时间阈值M_Thresh_Low_t 。 如果在步骤S7中的检查结果为"否"，那么在步骤S8检查是否存在复位条件，更准 确地说是确定M是否在M_Thresh_High和M_Thresh_Low之间。如果不是，那么返回到步骤 S4 ;如果是，则该方法返回到步骤Sl，计时器被再次复位。 如果在步骤S7中的检查结果为"是"，那么在步骤S9发现VNT调节被阻挡在或大 或小的开放位置，并且该方法停止，例如给驾驶员需要维修的信号。 如果在步骤S6中的检查结果为"否"，那么该方法跳到步骤S8 ;如果这个检查结果 为"是"，那么在步骤S10发现VNT调节被阻挡在或大或小的关闭位置，并且该方法停止，例 如给驾驶员需要维修的信号。 此外，如果阻挡的VNT调节被建立，那么发动机控制可以被引入到考虑所述阻挡 的操作模式中。 同样，驾驶员和/或发动机控制可以尝试通过改变驾驶或操作参数的类型来释放 叶片堵塞。
权利要求
一种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，其中所述涡轮增压器的转速NT被测量，通过所述涡轮增压器的总质量流量MT被计算(S3)，并且，如果比值MT/NT未达到下阈值(S5)或超过上阈值(S4)，那么所述阻挡的叶片调节被建立。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中当所述比值MT/NT在第一时间阈值的持续时间内 未达到所述下阈值(S7)或在第二时间阈值的持续时间内超过所述上阈值(S6)时，所述阻 挡的叶片调节被建立。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述下阈值和所述上阈值被设置为瞬时发动机转 速以及瞬时发动机转矩的函数。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中所述下阈值和所述上阈值被设置为瞬时发动机转 速以及瞬时发动机转矩的函数。
5. 根据权利要求2所述的方法，其中所述第一时间阈值和所述第二时间阈值被设置为 瞬时发动机转速以及瞬时发动机转矩的函数。
6. 根据权利要求4所述的方法，其中所述第一时间阈值和所述第二时间阈值被设置为 瞬时发动机转速以及瞬时发动机转矩的函数。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过所述涡轮增压器的所述总质量流 量MT被计算为通过所述发动机到所述涡轮增压器的涡轮的总质量空气流量和总燃料流量 的和。
8. —种用于检测变几何截面的涡轮增压器内阻挡的叶片调节的装置，其中所述装置被 设计为实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
9. 一种带有变几何截面的涡轮增压器的内燃发动机，其中所述内燃发动机被构建以实 现权利要求1至7中任一项所述的方法。
全文摘要
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。依照本发明，涡轮增压器的转速NT被测量，并且通过涡轮增压器的总质量流量MT被计算。如果比值MT/NT未达到下阈值或超过上阈值，则阻挡的叶片调节被建立。
文档编号F02B37/24GK101749057SQ200910253188
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月14日 优先权日2008年12月18日
发明者S·彼德洛维奇 申请人:福特环球技术公司