专利名称：用于调节增压装置用的具有可变的涡轮几何形状的涡轮的终端位置的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种增压装置，尤其是用于内燃机的废气驱动的涡轮增压机。本发明 还涉及一种用于确定具有可变的涡轮几何形状的、涡轮增压机的涡轮用的调节器的终端位 置的措施。
背景技术：
内燃机显而易见地通常设置有增压装置，尤其设置有废气驱动的涡轮增压机。所 谓的涡轮增压机具有涡轮，其设置在废气管路中，其中在该处流动的废气流的废气热含量 转换成用于驱动压缩器的机械能。该涡轮具有可调节的导向叶片，其位置决定了转化成机 械能的废气热含量的效率。
从文献EP 2 208 863 Al中已知一种具有可变的涡轮几何形状的涡轮增压机，其 中导向叶片可在第一和第二终端位置之间调节。为此，导向叶片的调节运动通过机械止挡 部来限定，这些止挡部在第一终端位置为最小的废气通过量并在第二终端位置为最大的废 气通过量定义了导向叶片的位置。迄今为止，都借助可调节的机械止挡部来单独地为每个 涡轮增压机来调校该最小的废气通过量。发明内容
根据本发明，规定了一种按权利要求1所述的以用于调节内燃机用的增压装置中 的涡轮的导向叶片的终端位置的方法，以及一种按并列权利要求所述的装置和马达系统。
在从属权利要求中说明了本发明的其它有利的设计方案。
根据第一方面，规定了一种用于调节马达系统中的增压装置的涡轮内的导向叶片 的终端位置的方法，其中所述导向叶片能够借助执行器来调节；其中所述终端位置取决于 由结构决定的端部止挡部上的位置并且通过机械锁止结构(Blockierung)来确定,并且其 中所述终端位置相应于具有预先设定的气体通过量的涡轮的导向叶片的位置，其中为了将 所述导向叶片调节到所述终端位置上，利用预先设定的位置值来触发所述执行器，所述执 行器将所述导向叶片保持在所述终端位置中。
在用于增压装置的废气驱动的涡轮中，通常为最小气体通过量定义用于导向叶片 的调节器的终端位置。用于最小气体通过量的终端位置用的调节过程是必要的，因为这一 点会影响废气再循环的预控制，和/或会影响空气量或增压压力调节，尤其在瞬间状态下。
机械地且对于每个涡轮单独地通过调校步骤来调节用于最小气体通过量的终端 位置，现在规定，如果存在由结构决定的机械端部止挡部，则基于导向叶片的位置来定义控 制设备中的相关的终端位置。在由结构决定的机械端部止挡部时，导向叶片位于定义的位 置上，该位置的气体通过量小于该终端位置所需的最小气体通过量。
此外，该方法尽可能自动地实施，并且尤其省略了迄今必需的借助可调节的机械 止挡部进行的调节过程，该机械止挡部必须在涡轮方面单独地调校。此外，通过在控制设备中规则地确定终端位置，可考虑由老化引起的磨损，并因此考虑由老化引起的最小气体通 过量的改变，而这一点在应用可调节的机械止挡部时是不可能的。
此外，所述终端位置相应于所述导向叶片的位置，所述位置位于两个由结构决定 的端部止挡部之间。
可以规定，为了将所述导向叶片调节到所述终端位置上，所述执行器利用预先设 定的位置值来触发，从而所述导向叶片通过所述执行器保持而防止在两个运动方向上偏转。
根据一种实施方式，通过以下步骤来求得预先设定的位置值-将所述涡轮的导向叶片移动到所述端部止挡部上；-检测端部止挡部一位置值，所述端部止挡部一位置值配属于所述导向叶片在端部止 挡部上的位置；-求得终端位置一位置值，所述终端位置一位置值给出了所述端部止挡部与所述终端 位置之间的偏移；-根据所述端部止挡部一位置值和所述终端位置一位置值来提供所述预先设定的位置值。
应作为用于预先设定的气体通过量的终端位置的位置可通过调校过程来求得，从 中得出一位置值，用于导向叶片的调节器以该位置值、从通过端部止挡部定义的位置沿第 二终端位置(用于最大气体通过量的终端位置)的方向而运动，以便达到用于预先规定的气 体通过量的终端位置。
此外，能够根据老化一位置值(Alterungs-Stellungswert)来提供预先设定的位 置值，其中所述老化一位置值考虑了所述终端位置一位置值的时间上的变化。
特别是，所述终端位置一位置值可以作为各个位置值的平均值被求得，其中每个 位置值都作为在所述导向叶片的位置上的位置值来确定，其中在预先设定的运行点中达到 了预先设定的气体通过量。
根据另一方面，规定了一种用于调节马达系统中的增压装置的涡轮内的导向叶片 的终端位置的装置，其中所述导向叶片能够借助执行器来调节，其中所述终端位置相应于 具有预先设定的气体通过量的涡轮的导向叶片的位置，其中所述装置设计成为了将所述 导向叶片调节到所述终端位置上，利用预先设定的位置值来触发执行器，所述执行器将所 述导向叶片保持在所述终端位置中。
此外所述装置设计成-将所述涡轮的导向叶片移动到所述端部止挡部上；-检测端部止挡部一位置值，所述端部止挡部一位置值配属于所述导向叶片在所述端 部止挡部上的位置；-求得终端位置一位置值，所述终端位置一位置值给出了所述端部止挡部与所述终端 位置之间的偏移；-根据所述端部止挡部一位置值和所述终端位置一位置值来提供所述预先设定的位置值。
根据另一方面规定了一种马达系统，其包括-具有所述增压装置的内燃机，所述增压装置包含具有可调节的导向叶片的涡轮；-上述装置。
下面借助附图示例性地详细阐述了本发明的优选实施例。其中图1示出了具有废气驱动的增压装置的马达系统的示意图；图2在剖视图的截取区段中示出了废气驱动的增压装置的涡轮，其具有导向叶片；图3以流程图示出了用于调节具有可变的涡轮几何形状的涡轮的方法；图4在剖视图的截取区段中示出了废气驱动的增压装置的涡轮，其具有在止挡位置中 的导向叶片；图5在剖视图的截取区段中示出了废气驱动的增压装置的涡轮，其具有用于最小气体 通过量的终端位置中的导向叶片。
具体实施方式
图1示意性地示出了具有例如是柴油发动机或汽油发动机的内燃机2的马达系统I。空气通过空气输入部段3传输到内燃机2中。从内燃机2中射出的燃烧废气通过废气 输出部段4排出。
设置有增压装置5，其在废气输出部段4中具有涡轮51。所述涡轮51的作用是， 通过废气输出部段4传导的燃烧废气的废气热含量转化成机械能。涡轮51与空气输入部 段3中的压缩机52以下述方式机械地耦合压缩机52被驱动。
压缩机52的作用是，从周围环境中抽吸新鲜空气并在空气输入部段3中的增压压 力下提供新鲜空气。输送至压缩机52中的机械能一方面通过所提供的废气热含量来决定， 该废气热含量基本上与内燃机2的运行点有关；另一方面通过导向叶片在涡轮51内部的位 置来决定。
导向叶片的位置基本上决定了增压装置的效率，即包含在燃烧废气中的废气热含 量的份额，该废气热含量转化成用于驱动压缩器52的机械能。
此外还设置有控制单元6，它根据外部预设值和以传感方式求得且模块化的状态 变量来控制马达系统I的运行。控制单元6还控制着涡轮51的导向叶片的位置，以便确定 增压装置5的效率，从而实施增压压力调节或类似措施。
图2在横截面视图的截取区段中示意性地示出了用于废气驱动的增压装置5的涡 轮51。可看到调节元件11，它能相对于未示出的涡轮壳体摆动。导向叶片12可摆动地布 置在涡轮壳体上。此外，导向叶片12与调节元件11相耦合，从而使得调节元件11相对于 涡轮壳体的相对调节会导致导向叶片12的摆动运动。调节元件11的调节通过执行器14 来实现，它可构成为气动或电动调节器。为了控制气流，导向叶片12沿圆周方向布置在涡 轮叶片13上，该涡轮叶片布置在涡轮51的内部。此外，该执行器14还与位置传感器15相 耦合，以便使导向叶片12的每个位置都配备有相应的位置值。
在废气涡轮增压机5运转时规定，导向叶片12在两个终端位置之间摆动。第一终 端位置相当于下述位置，即在该位置处在马达系统I的某个运行点中达到通过涡轮51的确 定的最小气体通过量。导向叶片12的第二终端位置相当于下述位置，即在该位置处达到通 过涡轮51的确定的最大气体通过量。
设置第一终端位置用于最小气体通过量是必要的，因为这特别是在瞬间状态下会影响废气再循环的预控制，或会影响空气量调节或增压压力调节。由此可引起与氮氧化物排放或颗粒排放的直接关联。
此外还会影响废气反压力。如果由于错误地调节最小气体通过量或者错误地调节受老化制约的数据而提高了该废气反压力，那么就会提高换气损失 (Ladungswechselverlust)。
因此必要的是，精确地调节用于最小气体通过量的第一终端位置，并能使导向叶片12移动到该第一终端位置中。为了避免机械止挡部用于确定第一终端位置，该止挡部必须以马达单独地(motorindividuell)调校,则现在规定,将用于导向叶片12的第一终端位置的数据(Angabe)存储在控制设备6中，并在需要时检索该数据。
借助用于调节具有可变的涡轮几何形状的涡轮51的方法，按图3的流程图描述了如何求得用于第一终端位置的数据。在步骤SI中，在马达空转中涡轮51的导向叶片12完全运转，直至驶到机械的、由结构决定的端部止挡部上，在此导向叶片12彼此贴靠。然后， 锁定导向叶片12在闭合位置的方向上的另一运动，因为导向叶片12彼此贴靠。第一端部止挡部通常是随意的，并使气体通过量为零，或者使气体通过量的值小于为第一终端位置规定的气体通过量的值。
图4示出了导向叶片12的位置的可能实施例，如果导向叶片移动至由结构决定的端部止挡部，则出现该位置。导向叶片12在此可占据贴靠在相邻的导向叶片12上的或与之重叠的位置，并从而引起了尽可能大的流动阻力。
通过位置传感器15可检测导向叶片12在第一端部止挡部处的位置，并将相应的端部止挡部一位置值Xtl存储在控制设备中(步骤S2)。在增压装置未老化的情况下，该端部止挡部一位置值Xtl具有很小的偏差，该偏差仅由零件公差和制造公差产生。第一端部止挡部的·位置还可借助测量多个增压装置5通过下述方式求得对测得的端部止挡部一位置值 X0求平均值。
在步骤S3中，在控制设备中以值X的形式来确定用于最小气体通过量的期望的位置值。通过在流动工作台(Fliessbank)上测量统计学上有效力的确定数量的涡轮51，来得出值X。该测量在涡轮51的预先定义的运行点上实现，例如预先设定的涡轮转速和预先设定的气体压差，其中通过永久地测量气体通过量来调节导向叶片12，直到达到期望的气体通过量。
为了驶向第一终端位置，现在可根据数据Xc^x来触发用于导向叶片12的执行器14。图5以剖视图示出了涡轮51，在该涡轮中导向叶片12位于第一终端位置上。
备选的是，还可以驶向(anfahren)和测量第二端部止挡部的位置，来代替第一端部止挡部。可基于第二端部止挡部求得用于最小气体通过量的期望的值。
还可额外地考虑校正值Δχ (t)。该校正值Δχ (t)取决于在增压装置5的使用寿命期间的磨损状态。为此，基于统计学上有效力的数量的、在流动工作台上被测量的不同老化程度的涡轮增压器，来求得与时间相关的校正函数ΛΧ (t)。
在步骤S4中，驶向导向叶片12的第一终端位置，如果这由控制单元6要求。同时阻止导向叶片12占据下述位置，即该位置位于获知的终端位置和第一端部止挡部之间。
端部止挡部Xtl的位置可以例如在马达空转时以规则的间距获知。这一点应该尽可能在增压装置5的温度相同 时实现。例如为此可应用马达温度或油温(例如在内燃机2停机之后10分钟)作为出发点。
权利要求
1.一种用于调节马达系统(I)中的增压装置(5)的涡轮(51)内的导向叶片(12)的终端位置的方法，其中所述导向叶片(12)能够借助执行器(14)来调节；其中所述终端位置取决于由结构决定的端部止挡部上的位置，并且所述终端位置相应于具有预先设定的气体通过量的涡轮(51)的导向叶片(12)的位置，其中为了将所述导向叶片(12)调节到所述终端位置上，利用预先设定的位置值来触发所述执行器(14)，所述执行器将所述导向叶片(12)保持在所述终端位直中。
2.按权利要求1或2所述的方法，其中所述终端位置相应于所述导向叶片(12)的位置，其位于两个由结构决定的端部止挡部之间。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中为了将所述导向叶片(12)调节到所述终端位置上，所述执行器(14)利用预先设定的位置值来触发，从而所述导向叶片(12)通过所述执行器(14)保持而防止在两个运动方向上偏转。
4.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其中通过以下步骤来求得预先设定的位置值 -将所述涡轮(51)的导向叶片(12)移动到所述端部止挡部上，所述端部止挡部通过机械锁止结构来确定； -检测端部止挡部一位置值，所述端部止挡部一位置值配属于所述导向叶片(12)在所述端部止挡部上的位置； -求得终端位置一位置值，所述终端位置一位置值给出了所述端部止挡部与所述终端位置之间的偏移； -根据所述端部止挡部一位置值和所述终端位置一位置值来提供所述预先设定的位置值。
5.按权利要求4所述的方法，其中根据老化一位置值来提供所述预先设定的位置值，其中所述老化一位置值考虑了所述终端位置一位置值的时间上的变化。
6.按权利要求4或5所述的方法，其中所述终端位置一位置值作为各个位置值的平均值被求得，其中每个位置值都作为在所述导向叶片(12)的位置上的位置值来确定，其中在预先设定的运行点中达到了预先设定的气体通过量。
7.一种用于调节马达系统(I)中的增压装置(5)的涡轮(51)内的导向叶片(12)的终端位置的装置，其中所述导向叶片(12)能够借助执行器(14)来调节，其中所述终端位置相应于具有预先设定的气体通过量的涡轮(51)的导向叶片(12)的位置，其中所述装置设计成为了将所述导向叶片(12)调节到所述终端位置上，利用预先设定的位置值来触发执行器(14)，所述执行器将所述导向叶片(12)保持在所述终端位置中。
8.按权利要求7所述的装置，此外所述装置设计成 -将所述涡轮(51)的导向叶片(12)移动到所述端部止挡部上； -检测端部止挡部一位置值，所述端部止挡部一位置值配属于所述导向叶片在所述端部止挡部上的位置； -求得终端位置一位置值，所述终端位置一位置值给出了所述端部止挡部与所述终端位置之间的偏移； -根据所述端部止挡部一位置值和所述终端位置一位置值来提供所述预先设定的位置值。
9.马达系统(1)，其包括 -具有增压装置(5)的内燃机(2)，所述增压装置包含具有可调节的导向叶片(12)的涡轮(51); -按权利要求7或8所述的装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于调节马达系统(1)中的增压装置(5)的涡轮(51)内的导向叶片(12)的终端位置的方法，其中所述导向叶片(12)能够借助执行器(14)来调节；其中所述终端位置取决于由结构决定的端部止挡部上的位置，并且所述终端位置相应于具有预先设定的气体通过量的涡轮(51)的导向叶片(12)的位置，其中为了将所述导向叶片(12)调节到所述终端位置上，利用预先设定的位置值来触发所述执行器(14)，所述执行器将所述导向叶片(12)保持在所述终端位置中。
文档编号F01D17/16GK103032154SQ201210368198
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月28日 优先权日2011年10月6日
发明者M.博伊尔勒, M.瑙, M.戴斯勒 申请人:罗伯特·博世有限公司