SE529874C2

SE529874C2 - Arrangement and method for increasing the service life of a turbocharger in a vehicle

Info

Publication number: SE529874C2
Application number: SE0601069A
Authority: SE
Inventors: Ove Sponton
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-12-18
Also published as: DE112007001160T5; BRPI0711434A2; WO2007133157A1; BRPI0711434B1; SE0601069L

Abstract

The present invention relates to an arrangement and a method for a combustion engine (2) and the turbo unit (5, 6) which is capable of being activated with a variety of load values (PT). The arrangement comprises a control unit (12) which is adapted to receiving information about the load (PT) on the turbo unit (5, 6), to determining various partial damage values (SL, SM, SH) which are deemed to occur on the turbo unit (5, 6) at different loads (PT) on the turbo unit (5, 6), and to adding the estimated partial damage values (SL, SM, SH) to a cumulative partial damage Sn which provides an estimate of the amount of the turbo unit's service life which has been used up.

Description

529 874 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syﬁet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett arrangemang och ett förfa- rande som möjliggör att ett turboaggregat kan uppnå en förväntad livslängd väsentligen oberoende av vilken förare som kör fordonet. SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide an arrangement and method which enables a turbocharger to achieve an expected service life substantially independent of which driver is driving the vehicle.

Det ovan angivna syftet möjliggörs med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets l kännetecknande del. Med hjälp av, exempelvis, provtagningar och statistiska beräkningar är möjligt att med en relativ god noggrannhet bestämma hur mycket olika enskilda belastningar på ett turboaggregat reducerar turboaggregatets livslängd. Det är därmed möjligt att deﬁ- niera en delskada för varje enskild belastning på turboaggregatet. Delskadans värde anger hur mycket den enskilda belastningen förkortar turboaggregatets förväntade livs- längd. Delskadan kan, exempelvis, uttryckas i milj ondelar av turboaggregatets förvän- tade livslängd. Styrenheten beräknar under drift en ackumulerad delskada, som således utgör summan av alla uppkomna delskador. Den ackumulerade delskadan utgör en god teoretisk uppskattning av turboaggregatets förbrukade livslängd. Kärmedomen om den ackumulerade delskadan utgör en kunskap som kan utnyttjas på olika sätt för att redu- cera en överbelastning av turboaggregatet och därmed förhindra att turboaggregatet erhåller en förkortad livslängd. Värdet av den ackumulerade delskadan kan, exempel- vis, presenteras för en förare av ett fordon där turboaggregatet är applicerat. Med in- formation om den ackumulerade delskadn av turboaggregatet blir föraren mﬁdveïflﬁ Om ifall turboaggregatet har belastats för hårt. Då förare har denna information torde pro- blemet med för hårt belastade turboaggregat åtminstone delvis reduceras så att fler tur- boaggregat uppnår en förväntad livslängd.The above object is made possible by the arrangement of the kind mentioned in the introduction, which is characterized by the features stated in the characterizing part of claim 1. With the help of, for example, sampling and statistical calculations, it is possible to determine with relatively good accuracy how much different individual loads on a turbocharger reduce the life of the turbocharger. It is thus possible that they ﬁ- nier a partial damage for each individual load on the turbocharger. The value of the partial damage indicates how much the individual load shortens the expected life of the turbocharger. The partial damage can, for example, be expressed in millions of parts of the turbocharger's expected life. During operation, the control unit calculates an accumulated partial damage, which thus constitutes the sum of all partial damage incurred. The accumulated partial damage is a good theoretical estimate of the life of the turbocharger. The complaint about the accumulated partial damage constitutes knowledge that can be used in various ways to reduce an overload of the turbocharger and thereby prevent the turbocharger from obtaining a shortened service life. The value of the accumulated partial damage can, for example, be presented to a driver of a vehicle where the turbocharger is applied. With information about the accumulated partial damage to the turbocharger, the driver becomes m ﬁ dveïfl ﬁ If the turbocharger has been overloaded. As drivers have this information, the problem of overloaded turbochargers should at least be partially reduced so that more turbochargers achieve an expected service life.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning är Styrenheten anpassad att jäniföra den ackumulerade delskadan med en normgivande ackumulerad delskada. Med en så- dan jämförelse kan direkt konstateras om turboaggregatet har belastats hårdare än i normalfallet. Dessutom kan en förväntad livslängd för turboaggregatet uppskattas i förhållande till livslängden för ett normalt belastat turboaggregat. Med fördel är för- brärmingsmotom och ett turboaggregatet arrangerade i ett fordon. Styrenheten kan därvid vara anpassad att jämföra den ackumulerade delskadan med en norrngivande ackumulerad delskada för ett fordon med ett turboaggregat vilket har körts en motsva- rande sträcka som nämnda fordon. Ett fordons förväntade livslängd uttrycks vanligtvis 529 874 i en körsträcka. Det är därför även lämpligt att uttrycka turboaggregats livslängd i for- donets körsträcka då turboaggregat bör ha en motsvarande livslängd som fordonet.According to an embodiment of the present invention, the control unit is adapted to compare the accumulated partial damage with a standard-giving accumulated partial damage. With such a comparison, it can be directly determined whether the turbocharger has been loaded harder than in the normal case. In addition, an expected life of the turbocharger can be estimated in relation to the life of a normally loaded turbocharger. Advantageously, the internal combustion engine and a turbocharger are arranged in a vehicle. The control unit can then be adapted to compare the accumulated partial damage with a north-giving accumulated partial damage for a vehicle with a turbocharger, which has been driven a corresponding distance as the said vehicle. The life expectancy of a vehicle is usually expressed as 529,874 in a mileage. It is therefore also appropriate to express the life of the turbocharger in the vehicle's mileage, as the turbocharger should have a lifespan equivalent to that of the vehicle.

Enligt en annan utföringsforrn av föreliggande uppfinning är Styrenheten anpassad att begränsa belastningen av turboaggregatet till ett högsta tillåtet belastningsvärde om den ackumulerade delskadan överstiger den normgivande ackumulerade delskadan med ett förbestämt värde. Det förbestämda värdet utgör således ett mått på hur mycket turbo- aggregatet kan överbelastas innan Styrenheten reducerar turboaggregatets belastning.According to another embodiment of the present invention, the Control Unit is adapted to limit the load of the turbocharger to a maximum permissible load value if the accumulated partial damage exceeds the standard accumulating partial damage by a predetermined value. The predetermined value thus constitutes a measure of how much the turbocharger can be overloaded before the Control Unit reduces the load on the turbocharger.

Det förbestämda värdet behöver inte vara ett konstant värde utan det kan vara ett värde som varierar i beroende av, exempelvis, fordonets körsträcka och värdet av den acku- mulerade delskadan. Då turboaggregatets belastning begränsas tvingas en förare, som har belastat ett turboaggregat för hårt, att åtminstone under en efterföljande period framföra fordonet med en reducerad belastning av turboaggregatet och därmed en re- ducerad motoreffekt. Eftersom turboaggregatet inte kan belastas maximalt erhålls lägre delskadevärden så att skillnaden mellan den ackumulerade delskadan och den norrngi- vande ackumulerade delskadan successivt minskar. Då denna skillnad helt har elimine- rats eller reducerats till en acceptabel nivå upphör reduceringen av turboaggregatets belastning och fordonet kan på nytt framföras med ett maximalt belastat turboaggregat.The predetermined value does not have to be a constant value, but it can be a value that varies depending on, for example, the vehicle's mileage and the value of the accumulated partial damage. When the load of the turbocharger is limited, a driver who has loaded a turbocharger too hard is forced to drive the vehicle at least during a subsequent period with a reduced load on the turbocharger and thus a reduced engine power. Since the turbocharger can not be loaded to the maximum, lower partial damage values are obtained so that the difference between the accumulated partial damage and the north-giving accumulated partial damage gradually decreases. When this difference has been completely eliminated or reduced to an acceptable level, the reduction of the turbocharger load ceases and the vehicle can be driven again with a maximum loaded turbocharger.

En sådan reducering av turboaggregatets belastning inträffar således endast för förare som överbelastar turboaggregatet i förhållande till en normgivande belastning av tur- boaggregatet. Därmed kommer de förare som framför fordon på ett normgivande sätt inte att drabbas av en sådan reducering av turboaggregatets belastning.Such a reduction of the load of the turbocharger thus occurs only for drivers who overload the turbocharger in relation to a norm-setting load of the turbocharger. As a result, drivers who drive vehicles in a standard-setting manner will not be affected by such a reduction in the load of the turbocharger.

Enligt en annan utföringsforrn av föreliggande uppfinning innefattar arrangemanget ett indikeringsorgan som är anpassat att infonnera en förare av fordonet under tillfällen då turboaggregatet endast är möjligt att aktivera upp till det högsta tillåtet belastningsvär- det. Med en sådan information blir föraren väl medveten om att motoreffekten är redu- cerad. Föraren kan därmed anpassa sin körning till den tillgängliga reducerade motor- effekten. Styrenheten kan även förse indikeringsorganet med information så att det i god tid varnar för att en reducering av motoreffekten kommer att inträffa om inte föra- ren reducerar belastningen av turboaggregatet. Därmed är det möjligt för en förare att förhindra en reducering av motoreffekten genom att självmant minska belastningen av turboaggregatet.According to another embodiment of the present invention, the arrangement comprises an indicating means which is adapted to inform a driver of the vehicle during occasions when the turbocharger is only possible to activate up to the maximum permissible load value. With such information, the driver becomes well aware that the engine power is reduced. The driver can thus adapt his driving to the available reduced engine power. The control unit can also provide the indicator means with information so that it warns in good time that a reduction of the engine power will occur if the driver does not reduce the load on the turbocharger. Thus, it is possible for a driver to prevent a reduction of the engine power by voluntarily reducing the load on the turbocharger.

Enligt en annan utföringsforrn av föreliggande uppﬁnning innefattar styrenheten lagrad information som möjliggör att uppskatta hur stor delskada som olika belastningsvärden 529 874 på turboaggregatet åstadkommer. Sådan lagrad information kan vara baserad på stati- stik och erfarenheter av det speciﬁka turboaggregatet. Belastningsvärdena på turboag- gregatet kan vara indelbara i åtminstone två olika belastningsområden och att var och en av belastningsområdena har ett motsvarande delskadevärde. Belastningen på turbo- aggregatet kan, exempelvis, indelas i ett lågbelasmingsoniråde, ett medelbelastnings- område och ett högbelastningsömråde. Då turboaggregatet under en period belastas inom ett av ovan nämnda belastningsområden erhålls ett motsvarande delskadevärde.According to another embodiment of the present invention, the control unit comprises stored information which makes it possible to estimate how much partial damage is caused by different load values 529 874 on the turbocharger. Such stored information may be based on statistics and experience of the specific turbocharger. The load values on the turbocharger can be divisible into at least two different load areas and that each of the load areas has a corresponding partial damage value. The load on the turbocharger can, for example, be divided into a low load zone, a medium load range and a high load range. When the turbocharger is loaded for a period within one of the above-mentioned load areas, a corresponding partial damage value is obtained.

Antalet belastningsområden som utnyttjas kan självfallet vara godtyckligt. Det är även möjligt att utnyttja en matematisk formell som anger ett samband mellan belastning och delskada så att det för varje enskild belastning kan beräknas ett motsvarande del- skadevärde.The number of load areas used can of course be arbitrary. It is also possible to use a mathematical formula that indicates a relationship between load and partial damage so that a corresponding partial damage value can be calculated for each individual load.

Enligt en annan utföringsform av föreliggande uppﬁnning är styrenhet anpassad att mottaga information från en varvtalssensor som avkänner turboaggregatets varvtal för att bestämma belastningen på turboaggregatet. Turboaggregatets varvtal är en parame- ter som är relaterad till belastningen på turboaggregatet. Med information om turboag- gregatets varvtal kan således styrenheten beräkna belastningen på turboaggregatet och bestämma relevanta delskadevärden. Styrenheten kan med denna information även styra förbränningsmotorn så att en önskad belastning erhålls på turboaggregatet, vilket kan viktigt då belastningen av turboaggregatet ska reduceras till ett högsta tillåtet vär- de.According to another embodiment of the present invention, the control unit is adapted to receive information from a speed sensor which senses the speed of the turbocharger to determine the load on the turbocharger. The speed of the turbocharger is a parameter that is related to the load on the turbocharger. With information on the speed of the turbocharger, the control unit can thus calculate the load on the turbocharger and determine the relevant partial damage values. With this information, the control unit can also control the internal combustion engine so that a desired load is obtained on the turbo unit, which can be important when the load on the turbo unit is to be reduced to a maximum permissible value.

Det ovan angivna syftet möjliggörs även med förfarandet av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de steg som anges i patentkravets 6 kännetecknande del.The above-mentioned object is also made possible by the method of the kind mentioned in the introduction, which is characterized by the steps stated in the characterizing part of claim 6.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, såsom ett exempel, en röredragen utföringsform av uppfinning- en med hänvisning till bifogad ritningar, på vilka: Fig. 1 visar schematiskt ett fordon som drivs av en förbräiïningsmotor och ett turbo- aggregat där ett arrangemang enligt föreliggande uppﬁnning utnyttjas, Fig. 2 visar exempel på hur värdet av en delskada kan variera vid olika belastningar av ett turboaggregat, Fig. 3 visar i kurvform hur en ackumulerad delskada hos ett turboaggregat kan variera med körsträckan och '15 529 874 Fig. 4 visar ett ﬂödesschema som beskriver ett förfarande enligt föreliggande uppfin- ning.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, as an example, a tubular embodiment of the invention is described with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 schematically shows a vehicle driven by an internal combustion engine and a turbocharger in which an arrangement according to The present invention is used, Fig. 2 shows examples of how the value of a partial damage can vary at different loads of a turbocharger, Fig. 3 shows in curve form how an accumulated partial damage of a turbocharger can vary with the mileage and '15 529 874 Fig. 4 shows a fate diagram describing a method according to the present invention.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Pig. 1 visar schematiskt ett parti av ett fordon 1 som drivs av en överladdad förbrän- ningsmotor 2. Fordonet 1 kan vara ett tungt fordon som drivs av en överladdad diesel- motor. Avgaserna från förbränningsmotoms 2 cylindrar leds, via en avgassarnlare 3, till en avgasledning 4. Avgasema i avgasledningen 4, som har ett övertryck, leds till en turbin 5 hos ett turboaggregat. Turbinen 5 tillhandahåller därvid en drivkraft, som överförs, via en förbindning, till en kompressor 6 hos turboaggregatet. Kompressom 6 komprimerar därvid luft som, via ett luftfilter 7, leds in i en inloppsledning 8. En ladd- luftkylare 9 är anordnad i inloppsledningen 8. Laddluftkylarens 9 uppgift är att kyla den komprimerade luften innan den leds till förbränningsmotorns 2 respektive cylind- rar via en förgrening 10. En schematiskt visad styrenhet 12 är anpassad att styra driften av förbränningsmotorn med information om en begärd motoreffekt PB. En förare av fordonet 1 begär en önskad motoreffekt PB av förbränningsmotorn 2 medelst en gaspe- dal 1 1. Styrenheten 12 utgör en datorenhet som innefattar programvara l2a som är an- passad för att styra förbränningsmotorn 2. En varvtalssensor 13 är applicerad i fordonet för att avkänna turboaggregatets 5, 6 varvtal. Varvtalssensom 13 är anpassad att vä- sentligen kontinuerligt översända signaler till styrenheten 12 med information om tur- boaggregatets 5, 6 varvtal. Med information om turboaggregatets varvtal kan styrenhe- ten 12 uppskatta belastningen PT på turboaggregatet 5, 6. Ett indikeringsorgan 14 är anordnat i fordonet i en position där det är väl synligt för föraren.DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION Figs. 1 schematically shows a part of a vehicle 1 driven by an overcharged internal combustion engine 2. The vehicle 1 may be a heavy vehicle driven by a supercharged diesel engine. The exhaust gases from the cylinders of the internal combustion engine 2 are led, via an exhaust gas generator 3, to an exhaust line 4. The exhaust gases in the exhaust line 4, which have an overpressure, are led to a turbine 5 of a turbocharger. The turbine 5 then provides a driving force, which is transmitted, via a connection, to a compressor 6 of the turbocharger. The compressor 6 thereby compresses air which, via an air filter 7, is led into an inlet line 8. A charge air cooler 9 is arranged in the inlet line 8. The function of the charge air cooler 9 is to cool the compressed air before it is led to the internal combustion engine 2 and cylinders via a branch 10. A schematically shown control unit 12 is adapted to control the operation of the internal combustion engine with information on a requested engine power PB. A driver of the vehicle 1 requests a desired engine power PB of the internal combustion engine 2 by means of a accelerator pedal 1 1. The control unit 12 constitutes a computer unit comprising software 12a adapted to control the internal combustion engine 2. A speed sensor 13 is applied in the vehicle to sense the turbocharger 5, 6 speeds. The speed sensor 13 is adapted to transmit signals substantially continuously to the control unit 12 with information about the speed of the turbocharger 5, 6. With information about the speed of the turbocharger, the control unit 12 can estimate the load PT on the turbocharger 5, 6. An indicator means 14 is arranged in the vehicle in a position where it is clearly visible to the driver.

Ett turboaggregat 5, 6 är en relativt kostsam komponent i ett fordon. Det är därför önskvärt att turboaggregatet 5, 6 uppnår samma livslängd som fordonet. Därmed kan den relativt stora kostnaden det medför att byta ut eller reparera ett turboaggregat 5, 6 undvikas i de flesta fordon. Ett turboaggregats livslängd är starkt relaterat till den be- lastning PT den utsatts för under drift. Med hjälp av b1.a. erfarenhet och statistik är det möjligt att med en god noggrannhet bestämma hur enskilda belastningar PT på turboag- gregat 5, 6 reducerar dess livslängd. En reducering av en teoretisk livslängd hos turbo- aggregatet 5, 6 benämns här delskada S. Delskadan S kan uttrycks i delar av en upp- skattad teoretisk livslängd hos turboaggregatet 5, 6. Den kan, exemplevis, uttryckas i miljondelar av turboaggregatets livslängd. När en acktunulerad delskada Z Sn, som 529 874- orsakas av enskilda belastningar n på ett turboaggregat, uppnår värdet 1,0 har den teo- retiska livslängden för turboaggregatet 5, 6 uppnåtts.A turbocharger 5, 6 is a relatively expensive component in a vehicle. It is therefore desirable that the turbocharger 5, 6 achieve the same service life as the vehicle. Thus, the relatively large cost involved in replacing or repairing a turbocharger 5, 6 can be avoided in most vehicles. The service life of a turbocharger is strongly related to the load PT it is exposed to during operation. Using b1.a. experience and statistics, it is possible to determine with good accuracy how individual loads PT on turbochargers 5, 6 reduce its service life. A reduction of a theoretical life of the turbocharger 5, 6 is referred to here as partial damage S. The partial damage S can be expressed in parts of an estimated theoretical life of the turbocharger 5, 6. It can, for example, be expressed in parts per million of the turbocharger's service life. When an accumulated partial damage Z Sn, which is 529 874- caused by individual loads n on a turbocharger, reaches the value 1.0, the theoretical life of the turbocharger 5, 6 has been achieved.

Fig. 2 visar ett exempel på ett samband mellan delskada Sn och enskilda belastningar PTn på ett turboaggregat 5, 6. Detta samband ﬁnns med fördel lagrat i styrenheten 12. I detta fall har de enskilda belastningarna Pq-n på turboaggregatet 5, 6 indelats i tre klas- ser nämligen PL, PM, PH. PL motsvarar här ett område med en låg belastning, PM mot- svarar ett omrâde med en medelbelastning och PH motsvarar ett område med en hög belastning. I ett område med en lägre belastning än den i området PL är belastningen PTn på turboaggregatet 5, 6 så låg att ingen delskada Sn bedöms uppkomma. Då turbo- aggregatet belastas i området med en låg belastning PL uppkommer en delskada med ett värde SL. Då turboaggregatet belastas i området med en medelbelastning PM upp- kommer en delskada med ett värde SM. Då turboaggregatet belastas i området med en hög belastning PH uppkommer en delskada med ett värde SH. Av diagrammet kan utlä- sas att delskadans värde Sn ökar väsentligt med turboaggregatets belastning PTn. Det enskilda belastningsvärdet Pfn som utnyttjas för att bestämma delskadan Sn kan utgöras av det högsta belastningsvärdet PTn inom en aktiveringsperiod av turboaggregatet 5, 6.Fig. 2 shows an example of a connection between partial damage Sn and individual loads PTn on a turbocharger 5, 6. This connection is advantageously stored in the control unit 12. In this case, the individual loads Pq-n on the turbocharger 5, 6 have been divided into three classes namely PL, PM, PH. PL here corresponds to an area with a low load, PM corresponds to an area with an average load and PH corresponds to an area with a high load. In an area with a lower load than that in the area PL, the load PTn on the turbocharger 5, 6 is so low that no partial damage Sn is judged to occur. When the turbocharger is loaded in the area with a low load PL, a partial damage with a value SL occurs. When the turbocharger is loaded in the area with an average load PM, a partial damage with a value SM arises. When the turbocharger is loaded in the area with a high load PH, a partial damage with a value SH arises. It can be seen from the diagram that the value Sn of the partial damage increases significantly with the load PTn of the turbocharger. The individual load value Pfn used to determine the partial damage Sn can be the highest load value PTn within an activation period of the turbocharger 5, 6.

Under en sådan period är styrenheten 12 anpassad att bestämma inom vilket belast- ningsområde PL, PM, PH som belastningsvärdet P-fn ska klassificeras varefter ett delska- devärde SL, SM, SH kan bestämmas. Styrenheten 12 är därefter anpassad att summera detta delskadevärde SL, SM, SH med summan av tidigare ackumulerade delskadevärden 2 Sn- Fig. 3 visar en kurva A i form av en rät linje vilken visar hur den ackumulerade del- skadan 2 Sn är tänkt att öka med körsträckan D vid en normgivande körning av fordo- net och en nonngivande fördelning av turboaggregatets 5, 6 belastning inom de olika belastningsområdena PL, PM, PH. Turboaggregatet 5, 6 uppnår således en teoretisk livs- längd då den ackumulerade delskadan Z Sn = 1,0 dvs. i detta fall vid en körsträcka D av 10* 105 km. Denna körsträcka D motsvarar med fördel även fordonets totala kör- sträcka under en livslängd. För att turboaggregatet 5, 6 med en god sarmolikhet ska kunna uppnå sin teoretiska livslängd D bör det således inte belastas hårdare än vad som kan anses vara normalt. För att förhindra att turboaggregatet 5, 6 belastas för hårt så att den ackumulerade delskadan 2 Sn ökar för snabbt i förhållande till kurvan A används i detta fall en begränsande kurva A' . Den begränsande kurvan A' visar ett maximalt ac- ceptabelt värde av ackumulerad delskada 2 Sn som funktion av körsträckan D. Denna kurva A' är avsedd att utgöra en övre gräns som enskilda driftpunkter B hos turboag- 529 874 gregatet 5, 6 inte får överskrida. Skillnaden mellan kurvan A' och kurvan A utgör ett värde som bestämmer hur mycket den normgivande kurvan A får överbelastas innan styrenheten initierar en begränsning av belastningen på turboaggregatet 5, 6. Den be- gränsande kurvan A' närmar sig dock successivt normalkurvan A med en ökande kör- sträcka D så att kurvorna A, A' sammanfaller då den teoretiska livslängden för turbo- aggregatet 5, 6 uppnåtts.During such a period, the control unit 12 is adapted to determine within which load range PL, PM, PH the load value P-fn is to be classified, after which a partial damage value SL, SM, SH can be determined. The control unit 12 is then adapted to sum this partial damage value SL, SM, SH with the sum of previously accumulated partial damage values 2 Sn- Fig. 3 shows a curve A in the form of a straight line which shows how the accumulated partial damage 2 Sn is intended to increase with the travel distance D in the case of a standard driving of the vehicle and a non-indicative distribution of the load of the turbocharger 5, 6 within the different load areas PL, PM, PH. The turbocharger 5, 6 thus achieves a theoretical service life when the accumulated partial damage Z Sn = 1.0 ie. in this case at a mileage D of 10 * 105 km. This mileage D advantageously also corresponds to the vehicle's total mileage over a service life. In order for the turbocharger 5, 6 to be able to achieve its theoretical service life D with a good probability, it should thus not be loaded harder than what can be considered normal. In order to prevent the turbocharger 5, 6 from being overloaded so that the accumulated partial damage 2 Sn increases too fast in relation to the curve A, a limiting curve A 'is used in this case. The limiting curve A 'shows a maximum acceptable value of accumulated partial damage 2 Sn as a function of the distance traveled D. This curve A' is intended to constitute an upper limit which individual operating points B of the turboag- 529 874 unit 5, 6 must not exceed . The difference between curve A 'and curve A is a value that determines how much the norm-setting curve A may be overloaded before the control unit initiates a limitation of the load on the turbocharger 5, 6. However, the limiting curve A' gradually approaches the normal curve A with an increasing travel distance D so that the curves A, A 'coincide when the theoretical life of the turbocharger 5, 6 is reached.

Under drift av fordonet 1 är styrenheten 12 är anpassad att uppskatta aktuella drifts- punkter B för fordonet med hj älp av ackumulerad delskada Z S.. och information om fordonets körsträcka D. Fig. 3 visar hur driftspunkterna B för ett turboaggregat kan variera med körsträckan. Om en aktuell driftspunkt B tangerar eller överskrider den begränsande kurvan A' är styrenheten 12 således anpassad att begränsa belastningen av turboaggregatet 5, 6. Styrenheten 12 kan därvid, exempelvis, vara anpassad att förhind- ra att turbo aggregatet 5, 6 belastas inom högbelastningsområdet PH även om föraren med gaspedalen 1 1 begär en motoreffekt PB som kräver en belastning PT av turboag- gregatet inom hö gbelastningsområdet PH. Under sådana omständigheter initierar styr- enheten 12 en belastning PT av turboaggregatet inom medelbelastningsområdet PM och en lägre motoreffekt erhålls än den begärda PB. Därmed undviks de höga delskadevär- den SH som belastningar PT av turboaggregatet inom högbelastningsornrådet PH ger upphov till. Då en sådan begränsning av turboaggregatets belastning införts hamnar efterföljande driftspunkter B åtminstone efter en tid under den begränsande kurvan A'.During operation of the vehicle 1, the control unit 12 is adapted to estimate current operating points B for the vehicle by means of accumulated partial damage Z S .. and information about the vehicle's mileage D. Fig. 3 shows how the operating points B for a turbocharger can vary with the mileage . If a current operating point B touches or exceeds the limiting curve A ', the control unit 12 is thus adapted to limit the load of the turbo unit 5, 6. The control unit 12 can then, for example, be adapted to prevent the turbo unit 5, 6 from being loaded within the high load range PH even if the driver with the accelerator pedal 1 1 requests an engine power PB that requires a load PT of the turbocharger within the high load range PH. Under such circumstances, the control unit 12 initiates a load PT of the turbocharger within the average load range PM and a lower engine power is obtained than the requested PB. This avoids the high partial damage values SH that loads PT gives rise to from the turbocharger within the high-load range PH. When such a limitation of the load of the turbocharger is introduced, subsequent operating points B end up at least after a time below the limiting curve A '.

Under tillfällen då belastningen av turboaggregatet är begränsad indikeras detta på lämpligt sätt medelst indikeringsorganet 14 så att föraren blir medveten om att belast- ningen av turboaggregatet år begränsad. Indikeringsorganet 14 kan även innefatta funk- tionen att varna en förare om de aktuella driftspunkterna B börjar närma sig den be- gränsande kurvan A'. Indikeringsorganet 14 kan även kontinuerligt visa aktuell belast- ningspunkt B och dess läge i förhållande till kurvoma A, A'. När driftpunkterna faller under den begränsande kurvan A' med ett visst värde eller når den normgivande kurvan upphör begränsningen av turboaggregatets 5, 6 belastning. Därmed kan turboaggregatet , 6 åter utnyttjas inom högbelastningsområdet PH. Driftpunkterna B bildar i detta fall en kurva B' som sammanfaller med kurvorna A, A' då den teoretiska livslängden för turboaggregatet 5, 6 uppnåtts.On occasions when the load on the turbocharger is limited, this is indicated in an appropriate manner by means of the indicator means 14 so that the driver becomes aware that the load on the turbocharger is limited. The indicating means 14 may also comprise the function of warning a driver if the current operating points B begin to approach the limiting curve A '. The indicating means 14 can also continuously show the current load point B and its position in relation to the curves A, A '. When the operating points fall below the limiting curve A 'with a certain value or reach the norm-setting curve, the limitation of the load of the turbocharger 5, 6 ceases. Thus, the turbocharger, 6 can again be used within the high load range PH. The operating points B in this case form a curve B 'which coincides with the curves A, A' when the theoretical life of the turbocharger 5, 6 has been reached.

Fig. 4 visar ett ﬂödesschema som beskriver ett förfarande enligt uppfinningen. Vid steget 15 startar processen. Vid steget 16 mottar styrenheten 12 en begäran om önskad motoreffekt PB från föraren medelst gaspedalen ll. Med kännedom om aktuell acku- 529 874- mulerad delskada Z Sn och körsträcka D bestämmer styrenheten 12, vid steget 17, ak- tuell driftspunkt B för turboaggregatet 5, 6. Vid steget 18 jämför styrenheten 12 om driftspunkt B tangerar eller ligger över den begränsande kurvan A'. Om så inte är fallet initierar styrenheten 12 ingen begränsning av belastningen PT på turboaggregatet 5, 6 och förbränningsmotom ges, vid steget 19, den begärda motoreffekten PB. Därefter fastställer styrenheten 12, vid steget 20, om belastningen PT på turboaggregatet är ett enskilt belastningsvärde PTn som ska användas för att uppskatta en delskada S. Ett så- dant enskilt belastningsvärde PTn för bestämning av delskada kan således utgöras av ett högsta belastningsvärde P1- inom en aktiveringsperiod av turboaggregatet 5, 6. Om be- lastningen PT inte bedöms vara ett sådant enskilt belastningsvärde PTn så startar proces- sen om från start utan att någon delskada S registreras. Om belastningsvärdet PT där- emot utgör ett delskadebestämmande belastningsvärde Prn, bedöms, vid steget 21, inom vilket belastningsområde PL, PM, PH som belastningsvärdet PTn befinner sig, se F ig. 2. Därefter bestäms, vid steget 21 , den delskada SL, SM, SH som motsvarar belast- ningsvärde PTn. Detta värde SL, SM, SH utgör därmed delskadan Sn för belastningsvär- det PTn Vid steget 22 summeras delskadan Sn med tidigare ackumulerade delskada 2 Sn så att ett nytt värde på den ackinnulerade delskadan Z Sn erhålls. Därefter startar processen om från start.Fig. 4 shows a fate diagram describing a method according to the invention. At step 15, the process starts. At step 16, the control unit 12 receives a request for the desired engine power PB from the driver by means of the accelerator pedal 11. With knowledge of the current accumulated partial damage Z Sn and mileage D, the control unit 12 determines, at step 17, the current operating point B for the turbocharger 5, 6. At step 18, the control unit 12 compares whether operating point B is tangent to or above the limiting curve A '. If not, the control unit 12 initiates no limitation of the load PT on the turbocharger 5, 6 and the internal combustion engine is given, at step 19, the requested engine power PB. The control unit 12 then determines, at step 20, whether the load PT on the turbocharger is a single load value PTn to be used to estimate a partial damage S. Such a single load value PTn for determining partial damage can thus consist of a maximum load value P1- within an activation period of the turbocharger 5, 6. If the load PT is not judged to be such an individual load value PTn, the process restarts from the start without any partial damage S being registered. If the load value PT, on the other hand, constitutes a partial damage-determining load value Prn, it is assessed, at step 21, within which load range PL, PM, PH the load value PTn is located, see Figs. 2. Then, at step 21, the partial damage SL, SM, SH corresponding to the load value PTn is determined. This value SL, SM, SH thus constitutes the partial damage Sn for the load value PTn At step 22, the partial damage Sn is summed with previously accumulated partial damage 2 Sn so that a new value of the accumulated partial damage Z Sn is obtained. Then the process restarts from the start.

Om styrenheten 12, vid steget 18, istället konstaterar att driﬁspunkt B tangerar eller ligger över den begränsande kurvan A' är styrenheten 12 anpassad att begränsa belast- ningen PT på turboaggregatet. Styrenheten 12 bestämmer därvid, vid steget 23, ett max- imalt värde PBn-nn som turboaggregatet högst får belastas med. Styrenheten 12 kan, ex- empelvis, begränsa belastningen på turboaggregatet PHnnx till värdet PM vilket förhind- rar att turboaggregatet 5, 6 belastas inom högtrycksområdet PH. Styrenheten 12 kan även, vid steget 23, bestämma den motoreffekt Pmnn som erhålls med den maximalt tillåtna belastningen på turboaggregatet Pymnx. Vid steget 24 avgör styrenheten 12 om den av föraren begärda motoreffekten PB är lika med eller lägre än den maximalt tillåt- na motoreffekt Pmnn. Om så är fallet betyder det att den begärda motoreffekten PB kan tillåtas och turboaggregatet belastas, vid steget 19, med belastningen PT som således är lägre än den maximalt tillåtna belastningen på turboaggregatet Prmax. Därefter fortsätter processen med steget 20 och eventuellt stegen 21 och 22 på motsvarande sätt som re- dan beskrivits ovan.If the control unit 12, at step 18, instead finds that drive point B is tangent to or lies above the limiting curve A ', the control unit 12 is adapted to limit the load PT on the turbocharger. The control unit 12 then determines, at step 23, a maximum value PBn-nn with which the turbocharger may not be loaded at most. The control unit 12 can, for example, limit the load on the turbocharger PHnnx to the value PM, which prevents the turbocharger 5, 6 from being loaded within the high-pressure range PH. The control unit 12 can also, at step 23, determine the engine power Pmnn obtained with the maximum permissible load on the turbocharger Pymnx. At step 24, the control unit 12 determines whether the motor power PB requested by the driver is equal to or lower than the maximum permissible motor power Pmnn. If this is the case, it means that the requested engine power PB can be allowed and the turbocharger is loaded, at step 19, with the load PT which is thus lower than the maximum permissible load on the turbocharger Prmax. Thereafter, the process continues with step 20 and possibly steps 21 and 22 in a manner similar to that already described above.

Om styrenheten 12, vid steget 24, istället konstaterar att föraren begär en motoreffekt PB som är större än den maximalt tillåtna motoreffekten Pnnnn är styrenheten 12 anpas- 529 874 sad att begränsa motoreffekten till den maximalt tillåtna motoreffekten Pmax Styrenhe- ten 12 begränsar därmed belastningen PT på turboaggregatet 5, 6, vid steget 25, till det maximalt tillåtna belastningsvärdet Pfmax. Därefter fortsätter processen med steget 20 och eventuellt stegen 21 och 22 på motsvarande sätt som beskrivits ovan.If the control unit 12, at step 24, instead finds that the driver requests a motor power PB which is greater than the maximum permissible motor power Pnnnn, the control unit 12 is adapted to limit the motor power to the maximum permissible motor power Pmax The control unit 12 thereby limits the load PT on the turbocharger 5, 6, at stage 25, to the maximum permissible load value Pfmax. Thereafter, the process continues with step 20 and possibly steps 21 and 22 in a manner similar to that described above.

Som framgått av beskrivningen beror turboaggregatets livslängd på den belastning det utsätts för, och vilken indirekt beror på motorns belastning. Emellertid så varierar mo- torbelastningen inte bara på förarens begärda motoreffekt utan även på den miljö mo- torn är verksam i. Exempelvis kan omgivningens temperatur, luftfuktighet och/eller lufttryck inverka så att samma avgivna motoreffekt kan medföra olika motorbelast- ningar. En följd av detta kan exempelvis bli att ett fordon som kontinuerligt framförs i en miljö med lågt lufttryck, som förekommer på höga höj der, kontinuerligt kommer att prestera lägre maximal motoreffekt än fordon som körs på lägre höj der. Men livsläng- den på turboaggregatet kommer i båda fallen att bli densamma, förhoppningsvis hela motorns livslängd.As can be seen from the description, the service life of the turbocharger depends on the load to which it is subjected, and which indirectly depends on the load on the engine. However, the engine load varies not only on the driver's required engine power but also on the environment in which the engine operates. For example, the ambient temperature, humidity and / or air pressure can affect the same engine power delivered to different engine loads. A consequence of this may be, for example, that a vehicle which is continuously driven in an environment with low air pressure, which occurs at high altitudes, will continuously perform lower maximum engine power than vehicles which are driven at lower altitudes. But the life of the turbocharger will in both cases be the same, hopefully the entire life of the engine.

Uppﬁnningeii är på intet sätt begränsad till den på ritningen beskrivna utföringsformen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Beskrivningsexemplet har gjorts med hänvisning till en förbränningsmotor för ett fordon, men uppﬁnningen är inte bunden därtill utan kan utnyttjas i alla sammanhang där en turboöverladdad törbränningsmotor utnyttjas och där analoga problem och förutsättningar med vad som beskrivits förelig- ger. Det är inte heller nödvändigt att använda en övre begränsande kurva A' för att be- gränsa belastningen PT på turboaggregatet 5, 6 utan det kan utföras på många olika sätt.The invention is in no way limited to the embodiment described in the drawing but can be varied freely within the scope of the claims. The descriptive example has been made with reference to an internal combustion engine for a vehicle, but the invention is not bound to it but can be used in all contexts where a turbocharged dry combustion engine is used and where analogous problems and conditions with what is described exist. It is also not necessary to use an upper limiting curve A 'to limit the load PT on the turbocharger 5, 6, but this can be done in many different ways.

Hur mycket som belastningen på turboaggregatet begränsas kan självfallet variera men det bör dock vara av ett värde så att efterkommande belastningspunkter B närmar sig en normgivande kurva A.How much the load on the turbocharger is limited can of course vary, but it should be of a value so that subsequent load points B approach a norm-setting curve A.

Claims

10 15 20 25 30 35 529 874/0 Patent claims

Arrangement for a dry combustion engine (2) and a turbocharger (5, 6) which can be activated with varying load values (PT), wherein the turbocharged engine (2) and the turbocharger (5, 6) are arranged in a vehicle (1 ) and wherein the arrangement comprises a control unit (12) adapted to receive information about the load (PT) on the turbocharger (5, 6), to determine different partial damage values (SL, SM, SH) which are judged to occur on the turbocharger (5, 6) at different loads (PT) on the turbocharger (5, 6) and to sum the estimated partial damage values (SL, SM, SH) to an accumulated partial damage 2 S "which constitutes an estimate of the turbocharger's consumed life, characterized by the control unit being adapted to compare the accumulated partial damage 2 Sn with a standard-giving accumulated partial damage (A) for a vehicle with a turbocharger (5, 6) which has been driven a corresponding distance (D) as said vehicle (1) and that it is adapted to limit the load (PT) of the turbocharger (5, 6) to a maximum permissible load value (Pfmax) if the accumulated partial damage Z Sn exceeds the normative accumulated partial damage (A) by a predetermined value (A ').

Arrangement according to claim 1, characterized in that the arrangement comprises an indicating means (14) which is adapted to inform a driver of the vehicle (1) during times when the turbocharger (5, 6) is only possible to activate up to the maximum permitted the load value (PTmax).

Arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the control unit (12) comprises stored information which makes it possible to estimate the extent of partial damage (SL, SM, SH) which different load values (PTn) on the turbocharger (5, 6) cause.

Arrangement according to claim 3, characterized in that the load values (PTn) of the turbocharger (5, 6) are divisible into at least two different load range areas (PL, PM, PH) and that each of the load areas (PL, PM, PH ) has a corresponding partial damage value (SL, SM, SH).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (12) is adapted to receive information from a speed sensor (13) which senses the speed of the turbocharger (5, 6) in order to determine the load (Pr) on the turbocharger (5). 6). 10 15 20 25 30 529 874 //

Method for an internal combustion engine (2) with a turbocharger (5, 6) that can be activated with varying load values (PT), the internal combustion engine (2) and the turbocharger (5, 6) being arranged in a vehicle (1 ), and wherein the method comprises the steps of receiving information about the load (PT) on the turbocharger (5, 6), determining different partial damage values (SL, SM, SH) which are judged to occur on the turbocharger (5, 6) at different loads (PT) on the turbocharger (5, 6) and to sum the estimated partial damage values (SL, SM, SH) to an accumulated partial damage 2 Sn which is an estimate of the consumed life of the turbocharger, characterized by the steps of comparing the accumulated partial damage Z Sn with a normative accumulated partial damage (A) for a vehicle with a turbocharger (5, 6) which has been driven a corresponding distance (D) as said vehicle (1) and to limit the load (PT) of the turbocharger (5, 6) to a maximum permissible load value (PTmax) if it accumulates the partial damage 2 SH exceeds the expected partial damage (A) by a predetermined value (A ').

Method according to claim 6, characterized by the step of informing a driver of the vehicle (1) during times when the turbocharger (5, 6) is only possible to activate up to the maximum permissible load value (PTmaX).

Method according to one of the preceding claims 6 and 7, characterized by the step of estimating the amount of partial damage (SL, SM, SH) that different load values (PTH) on the turbocharger (5, 6) cause by means of stored information.

Method according to claim 8, characterized by the step of dividing the load values (PTH) of the turbocharger (5, 6) into at least two different load ranges (PL, PM, PH) and that each of the load ranges (PL, PM, PH) has a corresponding partial damage value (SL, SM, SH) -

10. l0. Method according to one of the preceding claims 6 to 9, characterized by the step of receiving information from a speed sensor (13) which monitors the speed of the turbocharger (5, 6) in order to determine the load (PT) on the turbocharger (5, 6).