DE10320978B3 - Monitoring bi-turbocharger revolution rate involves determining value representing engine exhaust gas composition, determining first charger revolution rate depending on first exhaust gas value - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehzahlüberwachung eines Bi-Turboladers gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The invention relates to a method for monitoring the speed of a bi-turbocharger according to the generic term of claim 1.
Es sind Brennkraftmaschinen mit zwei getrennten Zylinderbänken bekannt, wobei jeder Zylinderbank jeweils ein Abgasturbolader zugeordnet ist. Die beiden Abgasturbolader bestehen jeweils aus einer im Abgastrakt der beiden Zylinderbänke angeordneten Abgasturbine und einem Verdichter, der im Ansaugtrakt der beiden Zylinderbänke angeordnet ist und den Ladedruck erhöht.It are internal combustion engines with two separate cylinder banks known wherein each cylinder bank each associated with an exhaust gas turbocharger is. The two turbochargers each consist of one in the exhaust tract the two cylinder banks arranged exhaust gas turbine and a compressor in the intake the two cylinder banks is arranged and increases the boost pressure.
Bei einer Verstopfung eines derartigen Bi-Turboladers wird die an dem betroffenen Verdichter umgesetzte Antriebsleistung herabgesetzt. Dies liegt daran, dass die Verstopfung zu einer Verringerung des Volumenstroms führt, wodurch der Ladedruck des betroffenen Abgasturboladers abnimmt. Bei einem derartigen einseitigen Leistungsabfall des Bi-Turboladers wird der jeweils andere Abgasturbolader einen entsprechend größeren Volumenstrom fördern, was aufgrund einer überhöhten Drehzahl des fehlerfrei funktionierenden Abgasturboladers zu einer mechanischen Überlastung führen kann. Es ist deshalb bei einem Bi-Turbolader wichtig, dass störungsbedingte Drehzahlabweichungen zwischen den beiden Abgasturboladern rechtzeitig erkannt werden, um eine Beschädigung des störungsfreien Abgasturboladers durch überhöhte Drehzahlen zu verhindern.at a blockage of such a bi-turbocharger is on the affected compressor reduced drive power. This is because the blockage reduces the Volume flow leads, whereby the charge pressure of the exhaust gas turbocharger concerned decreases. at such a one-sided power drop of the bi-turbocharger is the other exhaust gas turbocharger a correspondingly larger volume flow promote, what due to an excessive speed the faultless functioning exhaust gas turbocharger to a mechanical overload to lead can. It is therefore important in a bi-turbocharger that is due to disruption Speed deviations between the two exhaust gas turbochargers on time be detected to damage of trouble-free Exhaust gas turbocharger due to excessive speeds to prevent.
Aus
Nachteilig an dem vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren zur Drehzahlüberwachung eines Bi-Turboladers ist die Tatsache, dass im Abgastrakt beider Zylinderbänke jeweils ein Drucksensor erforderlich ist.adversely in the above-described known method for speed monitoring of a Bi-turbocharger is the fact that in the exhaust tract of both cylinder banks respectively a pressure sensor is required.
Aus
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Drehzahlüberwachung eines Bi-Turboladers zu schaffen, das keinen Drucksensor im Abgastrakt der beiden Zylinderbänke benötigt.Of the The invention is therefore based on the object, a method for Speed monitoring a bi-turbocharger to create that no pressure sensor in the exhaust system the two cylinder banks needed.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These Task is, starting from the above-described known Method according to the preamble of claim 1, by the characterizing features of the claim 1 solved.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die Abgaszusammensetzung einer Brennkraftmaschine auszuwerten, um die Drehzahl eines Laders zu ermitteln.The The invention includes the general technical teaching, the exhaust gas composition an internal combustion engine to evaluate the speed of a supercharger to investigate.
Vorzugsweise wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelt, das durch die soge nannte Luftzahl wiedergegeben wird. Vorzugsweise wird deshalb die Luftzahl im Abgastrakt der Brennkraftmaschine gemessen, um in Abhängigkeit von der gemessenen Luftzahl auf die Drehzahl des Laders zu schließen. Dies ist einfach möglich, da bei modernen Brennkraftmaschinen mit einem geregelten Abgaskatalysator ohnehin jede Zylinderbank über eine Lambda-Sonde verfügt, die im Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist und die Luftzahl des Abgases misst.Preferably is in the context of the method according to the invention the air / fuel ratio determined, which is represented by the so-called air ratio. Preferably, therefore, the air ratio in the exhaust system of the internal combustion engine measured to be dependent from the measured air ratio to close the speed of the loader. This is just possible as in modern internal combustion engines with a regulated catalytic converter any cylinder bank anyway has a lambda probe, which is arranged in the exhaust tract of the internal combustion engine and the Air ratio of the exhaust gas measures.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Abgaswertes ist jedoch allgemein zu verstehen und nicht auf die Luftzahl im Abgas der Brennkraftmaschine beschränkt. Es ist grundsätzlich auch denkbar, bei der Ermittlung der Drehzahl des Laders zusätzliche oder andere Abgaswerte als Kenngrößen im Abgastrakt zu berücksichtigen als die Luftzahl.Of the In the context of the invention, the term used is an exhaust gas value but generally understood and not on the air ratio in the exhaust the internal combustion engine limited. It is basically too conceivable, in determining the speed of the supercharger additional or other exhaust gas values to be taken into account as parameters in the exhaust gas tract as the air number.
Darüber hinaus eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Drehzahlüberwachung eines Bi-Turboladers nicht nur für Abgasturbolader, sondern auch für andere Ladertypen.Furthermore the method according to the invention is suitable for speed monitoring a bi-turbocharger not just for Exhaust gas turbocharger, but also for other loader types.
Ferner ist es im Rahmen der Erfindung nicht erforderlich, dass der zur Berechnung der Drehzahl dienende Abgaswert durch eine Abgassonde direkt gemessen wird. Es ist vielmehr auch möglich, dass der interessierende Abgaswert aus anderen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine abgeleitet wird.Furthermore, it is not necessary within the scope of the invention that the exhaust gas value serving for calculating the rotational speed is measured directly by an exhaust gas probe. Rather, it is also possible that the exhaust gas value of interest from other Be operating variables of the internal combustion engine is derived.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderbänken im Abgastrakt jeder Zylinderbank jeweils ein Abgaswert ermittelt, wobei in Abhängigkeit von den Abgaswerten der einzelnen Zylinderbänke jeweils ein Lader-Drehzahlwert ermittelt wird.In a preferred embodiment of the inventive method is in an internal combustion engine with two cylinder banks in Exhaust tract each cylinder bank each determined an exhaust gas value, wherein dependent on each of the exhaust gas values of the individual cylinder banks a supercharger speed value is determined.
Die Drehzahlwerte der einzelnen Zylinderbänke können dann miteinander verglichen werden, um eine Störung zu erkennen, die beispielsweise durch eine Verstopfung eines der beiden Verdichter verursacht werden kann.The Speed values of the individual cylinder banks can then be compared become a disruption to recognize, for example, by a blockage of one of the Both compressors can be caused.
In
Abhängigkeit
von dem Vergleich der beiden Drehzahlwerte können dann Schutzmaßnahmen eingeleitet
werden, wie sie beispielsweise in der eingangs erwähnten Veröffentlichung
So kann bei einer großen Drehzahldifferenz zwischen den beiden Abgasturboladern beispielsweise ein Bypass-Ventil (Waste-Gate) geöffnet werden, das die Abgasturbine des störungsfreien Abgasturboladers umgeht und dadurch dessen Leistung herabsetzt, um eine Überlastung zu verhindern.So can at a big one Speed difference between the two exhaust gas turbochargers, for example a bypass valve (waste gate) open be that the exhaust gas turbine of the trouble-free exhaust gas turbocharger bypasses and thereby degrades its performance to an overload to prevent.
Eine weitere mögliche Schutzmaßnahme besteht darin, eine zylinderselektive Einspritzausblendung vorzunehmen. Durch eine derartige Einspritzausblendung wird nämlich das Abgas mit Frischgas verdünnt, wodurch sich die Enthalpie des Abgases verringert. Dadurch wird das Lastniveau der Brennkraftmaschine herunter gefahren und entsprechend der erforderliche Ladedruck herunter geregelt. Damit besteht nicht mehr die Gefahr, dass einer der Abgas-Turbolader in einen zu hohen Drehzahlbereich gelangt.A more possible defense is to make a cylinder-selective injection suppression. By such an injection suppression namely the exhaust gas with fresh gas diluted whereby the enthalpy of the exhaust gas decreases. This will the load level of the engine down and driven accordingly the required boost pressure down regulated. This does not exist more the risk that one of the exhaust turbocharger in one too high Speed range passes.
Ferner besteht als Schutzmaßnahme die Möglichkeit, die Maximalöffnung der Drosselklappe der Brennkraftmaschine zu begrenzen, um bei einer Störung eine Überlastung eines Abgasturboladers zu verhindern.Further exists as a protective measure the possibility, the maximum opening limit the throttle of the internal combustion engine to overload in case of failure to prevent an exhaust gas turbocharger.
Jede dieser Schutzmaßnahmen kann allein oder in Kombination mit weiteren Schutzmaßnahmen getroffen werden, wobei für jede Schutzmaßnahme ein individueller Maximalwert für die zulässige Drehzahlabweichung zwischen den beiden Abgasturboladern festgelegt werden kann.each of these protective measures can be taken alone or in combination with other protective measures be, where for every protective measure individual maximum value for the permissible Speed deviation between the two exhaust gas turbochargers set can be.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Drehzahl des jeweiligen Abgasturboladers jedoch nicht nur in Abhängigkeit von dem vorstehend beschriebenen Abgaswert (z.B. der Luftzahl im Abgas) ermittelt, sondern auch in Abhängigkeit von mindestens einer weiteren Betriebsgröße der Brennkraftmaschine bzw. des Abgasturboladers.In a preferred embodiment of the inventive method However, the speed of the respective exhaust gas turbocharger is not only dependent on from the exhaust gas value described above (for example, the air ratio in FIG Exhaust gas) is determined, but also in dependence on at least one other Operating size of the internal combustion engine or of the exhaust gas turbocharger.
Beispielsweise kann die Temperatur im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine ermittelt und bei der Bestimmung des Drehzahlwertes des jeweiligen Abgasturboladers berücksichtigt werden. Hierzu wird vorzugsweise ein Temperatursensor verwendet, der im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine einen entsprechenden Temperaturwert misst, wobei der Temperatursensor nahezu an beliebiger Stelle im Ansaugtrakt angeordnet sein kann.For example the temperature in the intake tract of the internal combustion engine can be determined and in determining the speed value of the respective exhaust gas turbocharger considered become. For this purpose, a temperature sensor is preferably used, in the intake tract of the internal combustion engine, a corresponding temperature value measures, with the temperature sensor almost anywhere in the Can be arranged intake.
Beispielsweise kann der Temperatursensor stromaufwärts der Drosselklappe oder stromabwärts der Drosselklappe angeordnet sein.For example the temperature sensor can be upstream of the throttle or downstream of the Throttle valve be arranged.
Beim Einsatz eines Ladeluftkühlers im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine kann der Temperatursensor wahlweise stromaufwärts des Ladeluftkühlers oder stromabwärts des Ladeluftkühlers angeordnet sein.At the Use of a charge air cooler in the intake tract of the internal combustion engine, the temperature sensor optionally upstream of the intercooler or downstream of the intercooler be arranged.
Ferner besteht wahlweise die Möglichkeit, den Temperatursensor stromaufwärts vor dem Verdichter oder stromaufwärts nach dem Verdichter anzuordnen.Further exists alternatively the possibility, the Temperature sensor upstream before the compressor or upstream of the compressor.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Ansaugtrakte der einzelnen Zylinderbänke stromabwärts des Verdichtern zusammengeführt sein können. Der Temperatursensor kann dann wahlweise in den getrennten Zweigen des Ansaugtraktes oder in dem zusammengeführten Bereich des Ansaugtraktes angeordnet sein.Farther is to mention that the intake tracts of the individual cylinder banks downstream of the compressors together could be. The temperature sensor may then optionally in the separate branches the intake tract or in the merged region of the intake tract be arranged.
Ferner besteht auch die Möglichkeit, dass die Ansaugtrakte der einzelnen Zylinderbänke stromaufwärts der Verdichter einzelnen Abgasturbinen zusammengeführt sind. In einem solchen Fall besteht zum einen die Möglichkeit, dass in jedem Zweig des Ansaugtraktes stromaufwärts der Verdichter jeweils ein Temperatursensor angeordnet ist. Zum anderen kann in dem zusammengeführten Ansaugbereich stromaufwärts der beiden Verdichter ein einziger Temperatursensor vorgesehen sein.Further there is also the possibility that the intake tracts of the individual cylinder banks upstream of the Compressor individual exhaust gas turbines are merged. In such a Case there is the possibility of that in each branch of the intake tract upstream of the compressor one Temperature sensor is arranged. On the other hand, in the merged intake region upstream of the two compressors, a single temperature sensor may be provided.
Bei zusammengeführten Ansaugtrakten kann in jedem Ansaugtrakt jeweils eine Drosselklappe angeordnet sein. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass in dem zusammengeführten Bereich des Ansaugtrakts eine gemeinsame Drosselklappe angeordnet ist.at merged Intake tracts can each throttle section in each intake be arranged. However, it is alternatively possible that in the merged region of Intake tract a common throttle valve is arranged.
Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Drehzahl des Abgasturboladers nicht nur in Abhängigkeit von dem Abgaswert (z.B. Luftzahl im Abgas) und/oder der Temperatur im Ansaugtrakt, sondern auch in Abhängigkeit von Druckwerten im Ansaugtrakt.Preferably, the determination of the rotational speed of the exhaust gas turbocharger takes place not only as a function of the exhaust gas value (eg air ratio in the exhaust gas) and / or the temperature in the intake tract, but also depending on pressure values in the intake tract.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird deshalb im Ansaugtrakt stromaufwärts vor dem Verdichter und/oder stromaufwärts nach dem Verdichter der Druck gemessen, wobei die Drehzahl in Abhängigkeit von den gemessenen Druckwerten bestimmt wird.In a preferred embodiment of Invention is therefore in the intake upstream of the compressor and / or upstream to the compressor measured the pressure, with the speed in dependence determined by the measured pressure values.
Die Druckmessung erfolgt hierbei vorzugsweise durch Drucksensoren, wobei die Drucksensoren in einem Bereich angeordnet sein können, in dem die Ansaugtrakte mehrerer Zylinderbänke zusammengeführt sind. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Drucksensoren jeweils in getrennten Zweigen für jeweils eine Zylinderbank angeordnet sind.The Pressure measurement is preferably carried out by pressure sensors, wherein the pressure sensors can be arranged in a region in which the intake tracts of several cylinder banks are brought together. However, it is also possible as an alternative that the pressure sensors each in separate branches for each a cylinder bank are arranged.
Darüber hinaus kann bei der Bestimmung der Lader-Drehzahl auch der Druck im Abgastrakt der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden. Vorzugsweise ist deshalb in jedem Abgastrakt jeweils ein Drucksensor angeordnet, der den Abgasdruck in den Abgastrakten der einzelnen Zylinderbänke misst. Falls die Abgastrakte mehrerer Zylinderbänke zusammengeführt sind, so kann in dem zusammengeführten Bereich ein gemeinsamer Drucksensor angeordnet sein.Furthermore In determining the supercharger speed, the pressure in the exhaust tract of the Internal combustion engine considered become. Preferably, therefore, in each exhaust tract in each case a pressure sensor arranged, which the exhaust pressure in the exhaust tracts of the individual cylinder banks measures. If the exhaust tracts of several cylinder banks are brought together, so can in the merged Be arranged a common pressure sensor area.
Ferner wird bei der Bestimmung der Drehzahl eines einzelnen Abgasturboladers vorzugsweise auch der Luftmassenstrom oder der Volumenstrom berücksichtigt, der beispielsweise aus der Luftzahl und der Einspritzmenge berechnet werden kann.Further is used in determining the speed of a single exhaust gas turbocharger preferably also takes into account the air mass flow or the volume flow, calculated, for example, from the air ratio and the injection quantity can be.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Turboladerdrehzahl in Abhängigkeit von dem Luftmassenstrom, der Temperatur im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine, dem Abgasdruck vor dem Verdichter und dem Abgasdruck hinter dem Verdichter aus einem mehrdimensionalen Kennfeld ausgelesen.In a preferred embodiment of Invention, the turbocharger speed in dependence on the mass air flow, the temperature in the intake tract of the internal combustion engine, the exhaust pressure in front of the compressor and the exhaust pressure behind the compressor read a multi-dimensional map.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or will be discussed below together with the description of the preferred Embodiments of the Invention with reference to the figures explained. Show it:
Im
folgenden wird zunächst
der Aufbau der in
Die
Die
Brennkraftmaschine
Stromabwärts hinter
den Abgasturbinen
Ferner
ist parallel zu den Abgasturbinen
Die
Ansaugtrakte der beiden Zylinderbänke
Stromaufwärts vor
der Drosselklappe
Der
Frischlufttrakt der Brennkraftmaschine
Stromaufwärts vor
den Ladeluftkühlern
Weiterhin
befindet sich in den Zweigen
Parallel
zu den Verdichtern
Stromaufwärts vor
den beiden Verdichtern
Im
folgenden wird nun anhand des in den
Zu
Beginn des Verfahrens in
Weiterhin
erfasst der Drucksensor
Darüber hinaus
misst der Temperatursensor
Ferner
wird von der λ-Sonde
Neben
diesen Messwerten kennt die Steuereinheit
In
Abhängigkeit
von dem so berechneten Luftmassenstrom MAF1,
der Temperatur TIA, und den Drücken
P11 sowie P21 wird
dann aus einem mehrdimensionalen Kennfeld die Drehzahl n1 des Abgasturboladers
Anschließend wird
dann zum Verfahrensabschnitt in
Im
folgenden wird deshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine
ausführliche
Beschreibung des in
In
dem in
Falls
die Drehzahldifferenz Δn
den vorgegebenen Maximalwert ΔnMAX nicht überschreitet, so liegt keine
Störung
eines der beiden Abgasturbolader
Falls
die Drehzahldifferenz Δn
den vorgegebenen Maximalwert ΔnMAX dagegen überschreitet, deutet dies auf
eine Störung
eines der beiden Abgasturbolader
In diesem Fall wird deshalb der Ladedruck P21 beziehungsweise P22 jeweils mit einem vorgegebenen Maximalwert PMAX verglichen, um einen übermäßigen Anstieg des Ladedrucks erkennen zu können.In this case, therefore, the boost pressure P2 1 or P2 2 is compared in each case with a predetermined maximum value P MAX in order to be able to recognize an excessive increase in the boost pressure.
Falls
der Ladedruck P21, P22 eines
der beiden Abgasturbolader
Darüber hinaus
wird in einem solchen Fall ein Warnsignal gesetzt, das einen übermäßigen Anstieg
der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Abgasturboladern
Die
in
Eine
Besonderheit dieser Anordnung besteht darin, dass die beiden Verdichter
Bei der Berechnung der Drehzahlen n1, n2 entsprechend den vorstehend beschriebenen Formeln wird deshalb anstelle der Druckwerte P21, P22 der Druckwert P2 eingesetzt.When calculating the rotational speeds n 1 , n 2 according to the formulas described above, the pressure value P2 is therefore used instead of the pressure values P2 1 , P2 2 .
Ansonsten
stimmt das in den
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.The The invention is not limited to the preferred embodiment described above limited. Rather, a variety of variants and modifications is possible, the also make use of the idea of the invention and therefore in fall within the scope of protection.
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Legal Events
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| R081 | Change of applicant/patentee |
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| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
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