用于运行具有废气涡轮增压机的内燃机的方法和装置

摘要

为了运行具有废气涡轮增压机的内燃机，将废气涡轮增压机的压缩机(42)的下游以及内燃机的气缸入口的上游的增压压力调节到增压压力的给定的额定值(PUT_SP)。求得用于将增压压力调节到增压压力的额定值(PUT_SP)的调节器的调节器调节信号份额(DELTA_PWM_WG)。根据调节器调节信号份额(DELTA_PWM_WG)以及内燃机的工作点求得涡轮增压机转速变化(DELTA_N_TCHA)，该涡轮增压机转速变化配属于调节器调节信号份额(DELTA_PWM_WG)。根据所求得的涡轮增压机转速变化(DELTA_PWM_WG)求得涡轮增压机转速的极限值(N_TCHA_MAX)。

权利要求

1.用于运行具有废气涡轮增压机的内燃机的方法，其中，

-将所述废气涡轮增压机的压缩机(42)的下游以及所述内燃机的气缸入口的上游的增压压力调节到增压压力的给定的额定值(PUT_SP)，-求得用于将所述增压压力调节到所述增压压力的额定值(PUT_SP)的调节器的调节器调节信号份额(DELTA_PWM_WG)，-根据所述调节器调节信号份额(DELTA_PWM_WG)以及所述内燃机的工作点求得涡轮增压机转速变化(DELTA_N_TCHA)，该涡轮增压机转速变化配属于所述调节器调节信号份额(DELTA_PWM_WG)，-根据所求得的涡轮增压机转速变化(DELTA_PWM_WG)求得涡轮增压机转速的极限值(N_TCHA_MAX)。

2.按权利要求1所述的方法，其中，根据所求得的涡轮增压机转速变化(DELTA_PWM_WG)求得涡轮增压机转速的极限值(N_TCHA_MAX)，方法是将涡轮增压机转速的给定的基本极限值(C_N_TCHA_MAX)减小所求得的涡轮增压机转速变化(DELTA_PWM_WG)。

3.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述内燃机的工作点包括所述内燃机的载荷参数的值以及所述内燃机的转速(N)。

4.用于运行具有废气涡轮增压机的内燃机的装置，其中构造该装置用于，-将所述废气涡轮增压机的压缩机(42)的下游以及所述内燃机的气缸入口的上游的增压压力调节到增压压力的给定的额定值(PUT_SP)，-求得用于将所述增压压力调节到所述增压压力的额定值(PUT_SP)的调节器的调节器调节信号份额(DELTA_PWM_WG)，-根据所述调节器调节信号份额(DELTA_PWM_WG)以及所述内燃机的工作点求得涡轮增压机转速变化(DELTA_N_TCHA)，该涡轮增压机转速变化配属于所述调节器调节信号份额(DELTA_PWM_WG)，-根据所求得的涡轮增压机转速变化(DELTA_N_TCHA)求得涡轮增压机转速的极限值(N_TCHA_MAX)。

说明书

用于运行具有废气涡轮增压机的内燃机的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于运行内燃机的方法和装置。该内燃机具有废气涡轮增压机。

背景技术

[0002] 现代的内燃机通常包括废气涡轮增压机。废气涡轮增压机原则上包括布置在内燃机的排气部分中的涡轮机以及布置在内燃机的吸气部分中的并且与涡轮机机械耦合的压缩机。也可以称为涡轮增压机转速的压缩机转速例如能够通过废气门进行调节，该废气门在排气部分中布置在围绕涡轮机的旁路中。

[0003] 文件DE 10 2005 007 558 A1公开了监控至少一个以下变量：增长率、涡轮增压机转速以及涡轮增压机转速以用于在车辆中用废气制动阀来保护与发动机连接的涡轮增压机防止超速。此外公开了，关闭用于降低涡轮增压机转速的废气制动器相应地作为对涡轮增压机转速的增长率大于或者等于第一极限值并且涡轮增压机转速大于或者等于第二极限值的响应。

[0004] 文件DE 10 2004 042 272 A1公开了控制或者调节内燃机的增压压力，该内燃机具有位于内燃机的空气输入机构中的压缩机，其中设置了调节元件，用该调节元件调节压缩机的增压压力。根据压缩机的转速求得用于调节元件的调节参数。

发明内容

[0005] 本发明的任务是实现一种用于运行内燃机的方法和装置，其实现了简单地并且可靠地调节内燃机的涡轮增压机的转速。

[0006] 该任务通过独立权利要求的特征得到解决。有利的设计方案在从属权利要求中进行说明。

[0007] 本发明的突出之处在于用于运行内燃机的方法和装置。内燃机具有废气涡轮增压机。将废气涡轮增压机的压缩机下游以及内燃机的气缸入口上游的增压压力调节到增压压力的给定的额定值。求得用于将增压压力调节到增压压力额定值的调节器的调节器调节信号份额。根据调节器调节信号份额和内燃机的工作点求得涡轮增压机转速变化，该涡轮增压机转速变化配属于调节器调节信号份额。根据所求得的涡轮增压机转速变化来求得涡轮增压机转速的极限值。

[0008] 这简单地有助于使涡轮增压机转速、尤其压缩机的转速不会由于调节器调节信号份额而进入对于废气涡轮增压机来说危险的区域内。优选根据涡轮增压机转速的极限值来限制所述涡轮增压机转速。例如可以在达到涡轮增压机转速的极限值时自动地降低内燃机的额定扭矩。作为替代方案或者补充方案，可以根据涡轮增压机转速的极限值采取其它安全措施，并且/或者例如可以将其记入内燃机的故障存储器中。

[0009] 在有利的设计方案中，如此求得所述涡轮增压机转速变化，使得其相应于由于通过压缩机下游和气缸入口上游的泄漏引起的调节器调节信号份额而出现的涡轮增压机转速变化。换句话说，如此解释每个调节器调节信号份额，即其由压缩机下游和气缸入口上游的泄漏引起。在此，虽然调节器调节信号份额由于例如制造公差或者磨损而错误解释，但是这可靠地使得压缩机绝对不会旋转得太快，并且由此将涡轮增压机转速可靠地保持在涡轮增压机转速的危险区域之外。

[0010] 在另一有利的设计方案中，根据所求得的涡轮增压机转速变化来求得涡轮增压机转速的极限值，方法是将涡轮增压机转速的给定的基本极限值减小所求得的涡轮增压机转速变化。这实现了简单地根据所求得的涡轮增压机转速变化来求得涡轮增压机转速的极限值。

[0011] 在另一有利的设计方案中，内燃机的工作点包括内燃机的载荷参数的值以及内燃机的转速。

附图说明

[0012] 下面根据示意性的附图对本发明的实施例进行详细解释。

[0013] 其中：

[0014] 图1是内燃机，

[0015] 图2是用于运行内燃机的程序的流程图。

[0016] 相同结构或者相同功能的元件在所有附图中用相同的附图标记表示。

具体实施方式

[0017] 内燃机(图1)包括吸气部分1、发动机缸体2、气缸头3以及排气部分4。吸气部分1优选包括节气门5，此外还包括收集器6和吸气管7，该吸气管通过进入发动机缸体2中的气缸入口导向气缸Z1的燃烧室9。此外，发动机缸体2包括曲轴8，该曲轴通过连杆10与气缸Z1的活塞11连接。在排气部分4中优选布置了废气催化器29，该废气催化器例如构造成三元催化器。除了气缸Z1，可以设置一个或者多个其它气缸Z2-Z4。此外可以设置任意数量的气缸Z1-Z4。

[0018] 所述气缸头3包括具有换气阀的阀门传动机构以及配属于其的阀门驱动装置14、15，所述换气阀是进气阀12和排气阀13。此外，气缸头3包括喷射阀22和火花塞23。如果内燃机是柴油内燃机，那么该内燃机也可以不包括火花塞23。作为替代方案，所述喷射阀
22也可以布置在吸气管7中。

[0019] 设置控制装置25，为该控制装置配设了传感器，所述传感器检测不同的测量参数并且相应地求得测量参数的值。工作参数包括测量参数以及从所述测量参数导出的参数。内燃机的工作点通过工作参数的至少一个值给定，优选通过多个工作参数的各一个值给定。控制装置25根据至少一个所述测量参数求得调节参数，然后将调节参数转换为一个或者多个调节信号用于借助于相应的伺服驱动装置来控制调节元件。该控制装置25也可以称为用于运行内燃机的装置。

[0020] 所述传感器是检测加速踏板27的加速踏板位置的踏板位置传感器26、检测节气门5上游的空气质量流量的空气质量传感器28、检测节气门5的开度的节气门位置传感器30、检测节气门5上游和压缩机42下游的增压压力的增压压力传感器31、检测吸入空气温度的温度传感器32、检测收集器6中的吸气管压力的吸气管压力传感器34、检测曲轴角的曲轴传感器36，为该曲轴角分配了转速N(图2)。此外可以设置氧传感器43，该氧传感器的测量信号代表废气中的含氧量，并且由此提供关于内燃机的混合成分的信息。

[0021] 根据本发明的实施方式，可以存在所述传感器的任意子集或者也可以存在额外的传感器。

[0022] 所述调节元件例如是用于调节节气门5的节气门调节元件33、进气阀和排气阀12、13、喷射阀22、火花塞23、用于调节压缩机旁通阀44的调节元件和/或用于调节涡轮机旁通阀50的阀门调节元件。

[0023] 压缩机42在吸气部分1中布置在节气门5的上游、空气滤清器38的下游。通过压缩机旁路40，可以根据给定地触发用于调节压缩机旁通阀44的调节元件将新鲜空气在流过压缩机42之后导回到压缩机42的吸气侧。

[0024] 废气涡轮增压机包括压缩机42和涡轮机48，该涡轮机为了驱动压缩机42而与压缩机42机械耦合并且如此布置在排气部分4中，使得其能够由来自燃烧室9中的燃烧过程的废气驱动。废气能够通过涡轮机旁路46如此在涡轮机48的旁边导引通过，使得通过涡轮机旁路46引导的废气不驱动涡轮机48。根据给定地触发用于调节涡轮机旁通阀50的阀门调节元件将废气在涡轮机48旁边导引通过。涡轮机旁通阀50也可以称作废气门。作为废气门的替代方案或者补充方案，可以借助于可变的涡轮机几何形状来控制涡轮机。

[0025] 优选代表压缩机42的转速的涡轮增压机转速优选通过触发用于调节涡轮机旁通阀50的阀门调节元件来进行调节。优选借助于废气门调节信号PWM_WG来触发用于调节涡轮机旁通阀50的阀门调节元件，所述废气门调节信号取决于预控制、尤其取决于预控制值，该预控制值取决于内燃机的工作点。例如能够根据工作点借助于组合特性曲线求得预控制值，该组合特性曲线如每种其它的组合特性曲线一样例如在发动机试验台上记录下来，并且优选保存在控制装置25的存储介质上。此外，借助于调节器调节信号份额DELTA_PWM_WG触发用于调节涡轮机旁通阀50的阀门调节元件，通过用于调节涡轮增压机转速的调节器产生所述调节器调节信号份额。换句话说，该调节器调节信号份额DELTA_PWM_WG代表根据预控制值由调节器引起的与调节信号的调节信号偏差。调节器调节信号份额DELTA_PWM_WG优选如此根据预控制改变废气门调节信号PWM_WG，从而例如补偿内燃机的制造公差、磨损或故障例如泄漏。所述工作点例如包括内燃机的转速N以及内燃机的载荷参数的值，例如增压压力的额定值PUT_SP。

[0026] 如果在压缩机42的下游并且在气缸入口的上游出现泄漏，那么在增压的发动机运行中在涡轮增压机转速保持相同时由吸气管压力传感器34检测的吸气管压力和/或由增压压力传感器34检测的增压压力减小。为了将所述吸气管压力提高到相应的额定值，所述调节器借助于调节器调节信号份额DELTA_PWM_WG提高涡轮增压机转速。

[0027] 在控制装置25的存储介质上优选保存了用于运行内燃机的程序。该程序用于如此求得涡轮增压机转速的极限值，从而即使在例如由于压缩机42下游以及气缸入口上游的泄漏而引起较高的调节器调节信号份额DELTA_PWM_WG时也将涡轮增压机转速保持在涡轮增压机转速的危险区域的下面。

[0028] 所述程序(图2)优选在步骤S1中开始，在该步骤中必要时初始化变量，例如在内燃机的发动机起动时。

[0029] 在步骤S2中，根据增压压力的实际值PUT_AV和额定值PUT_SP之间的差以及根据内燃机的工作点求得所述调节器调节信号份额DELTA_PWM_WG。优选通过增压压力的额定值PUT_SP和内燃机的转速N给定内燃机的工作点。

[0030] 在步骤S3中，根据所述调节器调节信号份额DELTA_PWM_WG和内燃机的工作点求得涡轮增压机转速变化DELTA_N_TCHA。此外，优选将另外的组合特性曲线保存在控制装置25的存储介质上，其中关于工作点和调节器调节信号份额DELTA_PWM_WG描绘了涡轮增压机转速变化DELTA_N_TCHA。该组合特性曲线例如在发动机试验台上记录，方法是在压缩机42的下游以及气缸入口的上游引入确定的泄漏，并且观察调节器调节信号份额DELTA_PWM_WG。

[0031] 在步骤S4中，根据涡轮增压机转速变化DELTA_N_TCHA求得涡轮增压机转速的极限值N_TCHA_MAX。优选按照在步骤S4中说明的计算规则，根据涡轮增压机转速的基本极限值C_N_TCHA_MAX以及根据求得的涡轮增压机转速变化DELTA_N_TCHA来求得涡轮增压机转速的极限值N_TCHA_MAX。

[0032] 在步骤S5中可以终止所述程序。然而优选所述程序定期地在内燃机运行期间运行。此外，优选根据涡轮增压机转速的求得的极限值N_TCHA_MAX来限制涡轮增压机的转速、尤其是压缩机42的转速。此外，根据调节器调节信号份额DELTA_PWM_WG和/或根据涡轮增压机转速的极限值N_TCHA_MAX激活至少一个其它的安全功能并且/或者记入内燃机的故障存储器。