WO2009003653A1 - Abgasturbolader - Google Patents

Abgasturbolader Download PDF

Info

Publication number
WO2009003653A1
WO2009003653A1 PCT/EP2008/005277 EP2008005277W WO2009003653A1 WO 2009003653 A1 WO2009003653 A1 WO 2009003653A1 EP 2008005277 W EP2008005277 W EP 2008005277W WO 2009003653 A1 WO2009003653 A1 WO 2009003653A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
compressor
gas turbocharger
turbocharger according
sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/005277
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens-Wolf Jaisle
Original Assignee
Borgwarner Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Borgwarner Inc. filed Critical Borgwarner Inc.
Publication of WO2009003653A1 publication Critical patent/WO2009003653A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0246—Surge control by varying geometry within the pumps, e.g. by adjusting vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/462—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/462—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/464—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps adjusting flow cross-section, otherwise than by using adjustable stator blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits
    • F02D2041/286—Interface circuits comprising means for signal processing
    • F02D2041/288—Interface circuits comprising means for signal processing for performing a transformation into the frequency domain, e.g. Fourier transformation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/025—Engine noise, e.g. determined by using an acoustic sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas turbocharger according to the preamble of claim 1.
  • Pumping a turbocharger is a phenomenon that can develop at low mass flows and is characterized by pressure fluctuations. These can be up to the entrance of the Compressor extend and lead to strong noise. It is a system-specific property, ie the properties of the entire intake tract can cause this phenomenon.
  • One of the various causes of pumping may be the distortion of the intake tract, that is, the number of bends in the pipeline that feeds the fresh air to the compressor.
  • Another cause may be the shape of the cross section. Rectangular cable cross sections should be avoided as far as possible, round cross sections should be preferred. But the operating conditions of the car can lead to pumping. In particular, operation at high altitudes or driving under heavy load at relatively low speeds can lead to "pumping". So there are a lot of factors that influence this phenomenon and that can not always be taken into account at the same time.
  • VCG variable geometry compressor
  • the variation of the static pressure of the flow in the contour region of the compressor, which heralds the "pumping" is used as a controlled variable.
  • a suitable pressure sensor is placed in the contour area of the compressor and connected to an electronic control unit.
  • fluctuations of the static pressure of the air flow which are picked up by the sensor and forwarded to the electronic control unit, are produced.
  • the electronic control unit continuously checks on the basis of a suitable parameter.
  • Another embodiment of the invention is to use the specific noise of the "pumping" as a controlled variable.
  • This noise always takes place in a characteristic frequency range (e.g., between 1.5 kHz and 2.5 kHz).
  • a suitable sensor e.g. placed in the air line between the compressor outlet and the engine (or charge air cooler) and connected to an electronic control device (control unit). If the ATL exceeds the surge limit, the specific noise of "pumping" occurs, which is picked up by the sensor and forwarded to the electronic control unit.
  • the electronic control unit continuously checks whether the frequency component characteristic of "pumping" with a certain amplitude is included in the noise. If the characteristic frequency component is present, the VCG is activated and shifts the surge limit to smaller air mass flows, thus ending the "pumping".
  • the "pump frequency spectrum” is at different high frequencies.
  • An essential task of the control is therefore to isolate the characteristic frequency component of the "pumping" in the electronic control unit. This can be done for example by specially tuned high and low pass filters, all filter out remaining frequencies and thus isolate the characteristic frequency component of "pumping".
  • the input signal (of the microphone) is fed to a converter, which converts the analog signal into a digital signal. Subsequently, the digital signal is subjected to a fast Fourier transformation. The amplitude spectrum, which is broken down by frequency, is obtained, including the amplitudes belonging to the characteristic frequencies.
  • FIG. 1 shows a sectional model of an exhaust gas turbocharger according to the invention
  • FIG. 1A shows a compressor map with surge limit
  • FIG. 2 shows the typical noise of "pumping" during a transient test on an engine test bench in FIG
  • 2A shows the variation of the static pressure as a function of the time and the height of the air mass flow
  • FIG. 3A, B-3C D schematically simplified representations of embodiments of the compressor of the exhaust gas turbocharger according to the invention with inactive or active Nachleitgitter;
  • Figure 4 is a schematic representation of a combination of high and low pass filters, which allow isolation of a certain frequency component in an analogous way;
  • Fig. 5 is a representation corresponding to Fig. 4 the possibility for the isolation of a specific frequency component in a digital way.
  • FIG. '1 is schematically slightly simplified, an embodiment of an exhaust gas turbocharger 1 according to the invention shown having a radial turbine 2, which has a turbine wheel 4 which is arranged in a turbine housing 3.
  • the exhaust gas turbocharger 1 has a radial compressor 5, which comprises a compressor wheel 7, which is arranged in a compressor housing 6.
  • the compressor 7 is in this case connected via a shaft 8 with the turbine wheel 4 in the usual manner.
  • turbocharger 1 also has all the other components and components of such superchargers, the description of which is not important for the principles of the present application and has accordingly been omitted.
  • the compressor housing 6 of the radial compressor 5 of the exhaust gas turbocharger 1 is provided with a variable compressor geometry VCG.
  • the VCG has a Nachleitgitter 14 which is mounted longitudinally displaceable in a wall 15 of the compressor housing 6 between an inactive position shown in FIGS. 3A and 3C and an active position shown in Fig. 3B and 3D.
  • the Nachleitgitter 14 in the example case with a drive device, preferably in the form of an electric servomotor 13, connected.
  • the servomotor 13 is connected for the purpose of its actuation to a control device 9, which in turn is signal-connected to a sensor 10, which in the example case is adjacent to a compressor outlet 11 (FIG. 3A, B) or in the contour region 18 of the compressor housing 6 (FIG. 3C, FIG. D) is arranged.
  • a sensor 10 which in the example case is adjacent to a compressor outlet 11 (FIG. 3A, B) or in the contour region 18 of the compressor housing 6 (FIG. 3C, FIG. D) is arranged.
  • the sensor 10 illustrated by way of example in FIGS. 3A and 3B, the latter is provided in a connection line 12 to the motor, which may mean that it is not shown in an air line between the compressor outlet 11 and in FIGS. 3A and 3B Engine or intercooler can be mounted.
  • the senor 10 is arranged in the contour region 18 of the compressor housing.
  • Fig. 2A shows the increase in the variation of the static pressure as a function of the time and the height of the air mass flow. It can be seen that with increasing air mass flow, the pressure fluctuations or voltage variation are significantly lower.
  • the senor 10 can be designed as a microphone or pressure sensor, which can receive a signal symbolized in FIG. 3B by the wavy lines D s (acoustic signal or pressure signal) and forwards it to the control device 9.
  • D s acoustic signal or pressure signal
  • Fig. 5 illustrates a circuit which makes possible the isolation of a particular frequency component in a digital way.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einer Radialturbine (2), die ein in einem Turbinengehäuse (3) angeordnetes Turbinenrad (4) aufweist, und mit einem Radialverdichter (5), der ein in einem Verdichtergehäuse (6) angeordnetes Verdichterrad (7) aufweist, das über eine Welle (8) mit dem Turbinenrad (4) antriebsverbunden ist, wobei das Verdichtergehäuse (6) eine variable Verdichtergeometrie (VCG) aufweist, und eine Regeleinrichtung (9) vorgesehen ist, die mit einem Sensor (10) signalverbunden ist, und Drucksignale (DS) aufnimmt und an die Regeleinrichtung (9) als Regelgröße zur Verstellung der variablen Verdichtergeometrie (VCG) weiterleitet.

Description

Abgasturbolader
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Beim Betrieb eines abgasturboaufgeladenen Verbrennungsmotors gibt es verschiedene Grenzen, die nicht überschritten werden dürfen. Eine dieser Grenzen ist die Pumpgrenze des Verdichters, die den stabilen vom instabilen Betriebsbereich trennt. Ein Überschreiten dieser Grenze kann für den Turbolader (ATL) und den Verbrennungsmotor aufgrund hoher mechanischer Beanspruchung schädlich sein. Deshalb ist man an einer Pumpgrenze interessiert, die bei möglichst geringen Luftmassenströmen liegt.
Das Pumpen eines Turboladers ist ein Phänomen, das sich bei geringen Massenströmen ausbilden kann und durch Druckschwankungen charakterisiert ist. Diese können sich bis zum Eingang des Verdichters erstrecken und führen zu starker Geräuschentwicklung. Es handelt sich dabei um eine systemspezifische Eigenschaft, d.h., die Eigenschaften des gesamten Ansaugtrakts können dieses Phänomen verursachen.
Eine der verschiedenen Ursachen für das Pumpen kann die Verwindung des Ansaugtrakts sein, d.h., die Anzahl der Biegungen der Rohrleitung, welche dem Verdichter die Frischluft zuführt. Eine andere Ursache kann die Form des Querschnitts sein. Rechteckige Leitungsquerschnitte sind möglichst zu vermeiden, runde Querschnitte zu bevorzugen. Aber auch die Betriebsumstände des KFZ können zum Pumpen führen. So kann besonders der Betrieb in großen Höhen oder das Fahren unter großer Last, bei relativ niedrigen Drehzahlen, zum "Pumpen" führen. Es sind also eine Vielzahl von Faktoren, die dieses Phänomen beeinflussen und denen nicht immer gleichzeitig Rechnung getragen werden kann.
So kann nicht ausgeschlossen werden, dass ein ATL, welcher auf dem Motorprüfstand unkritisch lief, im Fahrzeug zum "Pumpen" neigt. Dabei setzt das „Pumpen" nicht schlagartig, ohne ein Voranzeichen ein, sondern es kündigt sich durch eine Variation des statischen Drucks der Strömung im Konturbereich des Verdichters an.
Für den Fall, dass auf dem Motorprüfstand "Pumpen" festgestellt wurde, wird im Allgemeinen die Kontur (Verlauf des radialen Abstands der Schaufelspitzen zur Mittelachse) des Verdichterrades (und die des Verdichtergehäuses) geändert.
Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der eine verbesserte Ladedruckcharakteristik unter unterschiedlichen Motorbetriebsbedingungen ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Im Einzelnen ist erfindungsgemäß zur Verhinderung des "Pumpens" die Regelung mittels eines Verdichters mit variabler Geometrie (VCG) vorgesehen. Er erlaubt die Verschiebung der Pumpgrenze in Richtung kleinerer Luftmassenströme oder anders ausgedrückt eine bessere Umsetzung des dynamischen Drucks in statischen Druck. Die Drosselkurven verlaufen steiler als bei bisher verwendeten Regelverfahren und werden in Richtung kleinerer Luftmassenströme verschoben (Figur IA).
Vorzugsweise wird die Variation des statischen Drucks der Strömung im Konturbereich des Verdichters, welche das „Pumpen" ankündigt, als Regelgröße verwendet.
Um die Variation des statischen Drucks der Luftströmung des ATL zu ermitteln, wird ein geeigneter Drucksensor im Konturbereich des Verdichters platziert und mit einer elektronischen Kontrolleinheit verbunden. Nähert sich der Betriebspunkt des Verdichters der Pumpgrenze, so entstehen" Schwankungen des statischen Drucks der Luftströmung, welche von dem Sensor aufgenommen und an die elektronische Kontrolleinheit weitergeleitet werden. Die elektronische Kontrolleinheit überprüft kontinuierlich an Hand einer geeigneten Kenngröße,
z.B. der Standardabweichung s,s =
Figure imgf000004_0001
ob die Schwankung des statischen Drucks pt der Luftströmung (in Abhängigkeit der Zeit t) einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Wird dieser Grenzwert überschritten, so wird der VCG angesteuert, so dass die Pumpgrenze zu kleineren Luftmassenströmen, jenseits des momentanen Betriebspunktes verschoben wird und somit das „Pumpen" beendet wird.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin das spezifische Geräusch des "Pumpens" als Regelgröße zu verwenden. Dieses Geräusch spielt sich stets in einem charakteristischen Frequenzbereich ab (z.B. zwischen 1,5 kHz und 2,5 kHz) . Um die Geräuschentwicklung des ATL aufzufangen, wird ein geeigneter Sensor (Mikrophon) z.B. in der Luftleitung zwischen dem Verdichteraustritt und dem Motor (bzw. Ladeluftkühler) platziert und mit einer elektronischen Regeleinrichtung (Kontrolleinheit) verbunden. Überschreitet der ATL die Pumpgrenze, so entsteht das spezifische Geräusch des "Pumpens", welches vom Sensor aufgenommen und an die elektronische Kontrolleinheit weitergeleitet wird. Die elektronische Kontrolleinheit überprüft kontinuierlich, ob der für das "Pumpen" charakteristische Frequenzanteil mit einer bestimmten Amplitude in dem Geräusch enthalten ist. Ist der charakteristische Frequenzanteil vorhanden, so wird der VCG angesteuert und verschiebt die Pumpgrenze zu kleineren Luftmassenströmen, und beendet somit das "Pumpen".
Je nach Größe des ATL und des Ansaugtrakts liegt das "Pumpfrequenzspektrum" bei unterschiedlich hohen Frequenzen. Eine wesentliche Aufgabe der Regelung ist deshalb, dass der charakteristische Frequenzanteil des "Pumpens" in der elektronischen Kontrolleinheit isoliert wird. Dies kann z.B. durch speziell abgestimmte Hoch- und Tiefpassfilter erfolgen, die alle übrigen Frequenzen herausfiltern und somit den charakteristischen Frequenzanteil des "Pumpens" isolieren.
Eine andere Möglichkeit ist die digitale Verarbeitung des Signals. Das Eingangssignal (des Mikrophons) wird einem Wandler zugeführt, welcher das analoge Signal in ein digitales Signal umwandelt. Nachfolgend wird das digitale Signal einer Fast Fourier Transformation unterzogen. Man erhält das nach Frequenzen aufgeschlüsselte Amplitudenspektrum, darunter auch die zu den charakteristischen Frequenzen gehörenden Amplituden.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt:
Fig. 1 ein Schnittmodell eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers;
Fig. IA ein Verdichterkennfeld mit Pumpgrenze;
Fig. 2 das typische Geräusch des "Pumpens" während eines instationären Versuchs auf einem Motorprüfstand in
Form des Frequenzspektrums in Abhängigkeit von der Zeit;
Fig. 2A die Variation des statischen Drucks in Abhängigkeit der Zeit und der Höhe des Luftmassenstroms;
Fig. 3A,B-3C,D schematisch vereinfachte Darstellungen von Ausführungsformen des Verdichters des erfindungsgemäßen Abgasturboladers mit inaktivem bzw. aktivem Nachleitgitter; Fig. 4 eine Schematische Darstellung einer Kombination aus Hoch- und Tiefpassfilter, welche eine Isolierung eines bestimmten Frequenzanteils auf analogem Weg ermöglichen; und
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung der Möglichkeit für die Isolierung eines bestimmten Frequenzanteils auf digitalem Weg.
In Fig.' 1 ist schematisch leicht vereinfacht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 dargestellt, der eine Radialturbine 2 aufweist, die ein Turbinenrad 4 aufweist, das in einem Turbinengehäuse 3 angeordnet ist.
Ferner weist der Abgasturbolader 1 einen Radialverdichter 5 auf, der ein Verdichterrad 7 umfasst, das in einem Verdichtergehäuse 6 angeordnet ist. Das Verdichterrad 7 ist hierbei über eine Welle 8 mit dem Turbinenrad 4 in üblicher Art und Weise verbunden.
Der erfindungsgemäße Abgasturbolader 1 weist natürlich auch sämtliche andere Bestandteile und Bauteile derartiger Lader auf, deren Beschreibung für die Prinzipien vorliegender Anmeldung jedoch nicht wichtig ist und dementsprechend weggelassen wurden.
Erfindungsgemäß ist das Verdichtergehäuse 6 des Radialverdichters 5 des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 mit einer variablen Verdichtergeometrie VCG versehen. Im dargestellten Beispielsfalle weist die VCG ein Nachleitgitter 14 auf, das in einer Wand 15 des Verdichtergehäuses 6 zwischen einer in Fig. 3A und 3C dargestellten inaktiven Stellung und einer in Fig. 3B und 3D dargestellten aktiven Stellung längsverschieblich gelagert ist. Hierfür ist das Nachleitgitter 14 im Beispielsfalle mit einer Antriebseinrichtung, vorzugsweise in Form eines elektrischen Stellmotors 13, verbunden.
Der Stellmotor 13 ist zum Zwecke seiner Betätigung mit einer Regeleinrichtung 9 verbunden, die wiederum mit einem Sensor 10 signalverbunden ist, der im Beispielsfalle benachbart zu einem Verdichteraustritt 11 (Fig. 3A,B) oder im Konturbereich 18 des Verdichtergehäuses 6 (Fig. 3C, D) angeordnet ist. Bei der in den Fig. 3A und 3B beispielhaft verdeutlichten Anordnung des Sensors 10 ist dieser in einer Verbindungsleitung 12 zum Motor vorgesehen, was bedeuten kann, dass er in einer Luftleitung zwischen dem Verdichteraustritt 11 und einem in den Fig. 3A und 3B nicht näher dargestellten Motor bzw. Ladeluftkühler montiert sein kann.
In den Fig. 3C und 3D ist der Sensor 10 im Konturbereich 18 des Verdichtergehäuses angeordnet.
Fig. 2A zeigt die Zunahme der Variation des statischen Drucks in Abhängigkeit der Zeit und der Höhe des Luftmassenstroms. Man erkennt, dass mit zunehmendem Luftmassenstrom die Druckschwankungen bzw. Spannungsvariation deutlich geringer werden.
Wie eingangs erläutert, kann der Sensor 10 als Mikrophon oder Drucksensor ausgebildet sein, der ein in Fig. 3B durch die Wellenlinien Ds symbolisiertes Signal (akustisches Signal oder Drucksignal) aufnehmen kann und an die Regeleinrichtung 9 weiterleitet .
Hierdurch wird ein Regelkreis gebildet, anhand dessen es möglich ist, das Nachleitgitter 14 der VCG anzusteuern und je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen über die Antriebseinrichtung 13 in seiner Stellung zu verändern. In Fig. 4 ist in schematischer Darstellung eine Kombination aus einem Hoch- und Tiefpassfilter dargestellt, welche dazu dient, die Isolierung eines bestimmten Frequenzanteils des zuvor beschriebenen Signals D3 auf analogem Wege zu ermöglichen.
Fig. 5 stellt eine Schaltung dar, die die Isolierung eines bestimmten Frequenzanteils auf digitalem Weg möglich macht.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird zur Ergänzung der Erläuterung und Beschreibung der vorliegenden Erfindung explizit auf deren Darstellung in den Fig. 1 bis 5 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste
1 Abgasturbolader
2 Radialturbine
3 Turbinengehäuse
4 Turbinenrad
5 Radialverdichter
6 Verdichtergehäuse
7 Verdichterrad
8 Welle
9 Regeleinrichtung
10 Sensor
11 Verdichteraustritt
12 Verbindungsleitung/Luftleitung zum Motor
13 Antriebseinrichtung (elektrischer Stellmotor)
14 Nachleitgitter
15 Wand des Verdichtergehäuses 6
16 Analog/Digital-Wandler
17 FFT-Signalprozessoreinheit
18 Konturbereich des Verdichtergehäuses VCG Variable Verdichtergeomtrie
Ds Drucksignal
S Standardabweichung

Claims

Ansprüche
1 . Abgasturbolader ( 1 ) mit einer Radialturbine (2) , die ein in einem Turbinengehäuse (3) angeordnetes Turbinenrad (4) aufweist, und mit einem Radialverdichter (5) , der ein in einem Verdichtergehäuse (6) angeordnetes Verdichterrad (7) aufweist, das über eine Welle (8) mit dem Turbinenrad (4) antriebsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (6) eine variable Verdichtergeometrie (VCG) aufweist, und dass eine Regeleinrichtung (9) vorgesehen ist, die mit einem Sensor (10) signalverbunden ist, der Drucksignale (D3) aufnimmt und an die Regeleinrichtung (9) als Regelgröße zur Verstellung der variablen Verdichtergeometrie (VCG) weiterleitet.
2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10) als Mikrophon ausgebildet ist.
3. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10) als Drucksensor ausgebildet ist.
4. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10) in einer Luftleitung (12) zwischen dem Verdichteraustritt (11) und dem aufgeladenen Motor bzw. einem Ladeluftkühler des Motors angeordnet ist.
5. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10) in dem Konturbereich (18) des Verdichtergehäuses (6) angeordnet ist.
6. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Regelgröße des Radialverdichters (5) die Amplitude eines spezifischen Frequenzanteils des Geräusches der Luftströmung (Pumpen) verwendet wird.
7. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (9) kontinuierlich eine Frequenzüberwachung der vom Sensor (10) zugeleiteten Drucksignale (D3) ausführt.
8. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (9) mit speziellen Hoch- und Tiefpassfiltern höherer Ordnung versehen ist, welche alle Frequenzen bis auf den für das "Pumpen" charakteristischen Frequenzanteil auf analogem Weg herausfiltern.
9. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung einen Analog-Digi- tal-Wandler (16) aufweist, der mit einer nachfolgenden FFT- Signalprozessoreinheit (17) gekoppelt ist, die das vom Wandler (16) erzeugte digitale Signal einer Fast Fourier Transformation unterzieht und dabei die Isolierung des für das "Pumpen" charakteristischen Frequenzanteils auf digitalem Wege durchführt.
10. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (9) mit einer An- triebseinrichtung (13) verbunden ist und diese beim Auftreten des für das "Pumpen" charakteristischen Frequenzanteils ab einem bestimmten Amplitudenwert ansteuert.
11. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (13) mit einem Nachleitgitter (14) der variablen Verdichtergeometrie (VCG) zu deren Verstellung entsprechend den von der Regeleinrichtung (9) zugeleiteten Antriebssignalen verbunden ist.
12. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Regelgröße des Radialverdichters (5) eine geeignete Kenngröße wie z.B. die Standardabweichung des statischen Drucks der Strömung in Abhängigkeit der Zeit verwendet wird.
PCT/EP2008/005277 2007-06-29 2008-06-27 Abgasturbolader WO2009003653A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007030118.0 2007-06-29
DE102007030118 2007-06-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009003653A1 true WO2009003653A1 (de) 2009-01-08

Family

ID=39831799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/005277 WO2009003653A1 (de) 2007-06-29 2008-06-27 Abgasturbolader

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2009003653A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2935748A3 (fr) * 2008-09-08 2010-03-12 Renault Sas Moteur a combustion interne suralimente protege contre le pompage du compresseur
CN104024601A (zh) * 2012-01-16 2014-09-03 博格华纳公司 排气涡轮增压器
CN109751094A (zh) * 2018-12-28 2019-05-14 国营第六一六厂 提高排气背压65千帕工况下使用的柴油机额定功率的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0443899A (ja) * 1990-06-11 1992-02-13 Nissan Motor Co Ltd 遠心圧縮機
DE10160934A1 (de) * 2001-12-12 2003-06-18 Daimler Chrysler Ag Regelung der Pumpgrenze von Abgasturboladern
WO2003083275A1 (de) * 2002-03-28 2003-10-09 Daimlerchysler Ag Variabler abgasturbolader
WO2004022956A1 (de) * 2002-08-16 2004-03-18 Daimlerchrysler Ag Betriebsverfahren für einen verdichter
EP1772608A1 (de) * 2005-10-10 2007-04-11 C.R.F. Società Consortile per Azioni Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Geometrie eines Turboladers mit variabler Geometrie, insbesondere für einen Fahrzeugverbrennungsmotor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0443899A (ja) * 1990-06-11 1992-02-13 Nissan Motor Co Ltd 遠心圧縮機
DE10160934A1 (de) * 2001-12-12 2003-06-18 Daimler Chrysler Ag Regelung der Pumpgrenze von Abgasturboladern
WO2003083275A1 (de) * 2002-03-28 2003-10-09 Daimlerchysler Ag Variabler abgasturbolader
WO2004022956A1 (de) * 2002-08-16 2004-03-18 Daimlerchrysler Ag Betriebsverfahren für einen verdichter
EP1772608A1 (de) * 2005-10-10 2007-04-11 C.R.F. Società Consortile per Azioni Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Geometrie eines Turboladers mit variabler Geometrie, insbesondere für einen Fahrzeugverbrennungsmotor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2935748A3 (fr) * 2008-09-08 2010-03-12 Renault Sas Moteur a combustion interne suralimente protege contre le pompage du compresseur
CN104024601A (zh) * 2012-01-16 2014-09-03 博格华纳公司 排气涡轮增压器
CN109751094A (zh) * 2018-12-28 2019-05-14 国营第六一六厂 提高排气背压65千帕工况下使用的柴油机额定功率的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10007013B4 (de) Vorrichtung zur Begrenzung der Drehzahl eines Abgasturboladers
DE102014216162A1 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE102007027235B4 (de) Magnetisierte Mutter zur Befestigung eines Kompressorrades eines Abgasturboladers an der Turbowelle und Verfahren zur Herstellung einer solchen
DE102004029830A1 (de) Turbinenrad in einer Abgasturbine eines Abgasturboladers
EP3061954B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines antriebssystems eines kraftfahzeugs mit einer aufgeladenen brennkraftmaschine
DE102010021929A1 (de) Ansaugtrakt für eine Verbrennungskraftmaschine
WO2009003653A1 (de) Abgasturbolader
DE102009045624A1 (de) Generator, welcher mit einem Luftverdichter gekoppelt ist
DE112011101909B4 (de) Verdichter eines Abgasturboladers
DE102014221333A1 (de) Zwillingsturbo-System mit elektrisch antreibbaren Verdichtern
EP2707575B1 (de) Variable turbinen-/verdichtergeometrie
DE102015111101A1 (de) Fremdbelüftungsaggregat
DE102009060181A1 (de) Abgasturbolader für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Frischgasversorgungsvorrichtung und eine entsprechende Anordnung
DE102012022647A1 (de) Abgasturbolader für eine Verbrennungskraftmaschine
DE202015101916U1 (de) Zweistufig aufladbare Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader
EP0741238A1 (de) Vorrichtung zur Steuerung des Luftstromes eines aufgeladenen Brennkraftmaschine
DE102014211127A1 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine mit in Reihe angeordneten Abgasturboladern und Abgasrückführung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE102011013226B4 (de) Eingabe vom Einrichtung zur Verdichtung der Ansaugluft vor dem Luftfilter einer Brennkraftmaschine
EP1489289A2 (de) Verfahren zum partikelarmen Betrieb eines Dieselmotors und partikelarmer Dieselmotor
DE102010047100A1 (de) Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE102018207843A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2018177864A1 (de) Turbolader für eine brennkraftmaschine sowie turbinengehäuse
DE102011010288A1 (de) Motoraggregat mit Kompressor
DE102012213961A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung einer Drehzahl eines Verdichters einer Brennkraftmaschine
DE102010009913A1 (de) Verbrennungskraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08784566

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08784566

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1