DE10043760B4 - Limiter for an accessory of an internal combustion engine and associated method - Google Patents

Limiter for an accessory of an internal combustion engine and associated method Download PDF

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Abstract

Begrenzer für ein Zusatzgerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Abgasturbolader, mit
a) einem ersten Sensor (1.1) zur Messung einer ersten Betriebsgröße des Zusatzgeräts, oder alternativ einem ersten Eingang, der eine erste aus einem Modell ermittelte Betriebsgröße einliest (1.1),
b) einem zweiten Sensor (1.2) zur Messung einer zweiten Betriebsgröße des Zusatzgeräts oder alternativ einem Eingang, der die zweite aus einem Modell ermittelte Betriebsgröße einliest (1.2),
c) einem dritten Sensor (1.3) zur Messung einer dritten Betriebsgröße des Zusatzgeräts oder alternativ einem Eingang, der die dritte aus einem Modell ermittelte Betriebsgröße einliest (1.2),
d) einer Auswertungseinheit (4–9), die ein Steuersignal (FAC1) zur Begrenzung des Zusatzgeräts erzeugt, wobei die Auswertungseinheit (4–9) eingangsseitig mit den drei Sensoren/Eingängen (1.1, 1.2) verbunden ist und das Steuersignal (FAC1) in Abhängigkeit von den drei Betriebsgrößen bestimmt,
dadurch gekennzeichnet,
e) dass die erste Betriebsgröße der Druckquotient (PQ0) zwischen dem Eingang und dem Ausgang des...Limiter for an accessory of an internal combustion engine, in particular for an exhaust gas turbocharger, with
a) a first sensor (1.1) for measuring a first operating variable of the auxiliary device, or alternatively a first input, which reads in a first operating variable determined from a model (1.1),
b) a second sensor (1.2) for measuring a second operating variable of the auxiliary device or alternatively an input which reads in the second operating variable determined from a model (1.2),
c) a third sensor (1.3) for measuring a third operating variable of the auxiliary device or alternatively an input reading the third operating variable determined from a model (1.2),
d) an evaluation unit (4-9) which generates a control signal (FAC1) for limiting the auxiliary device, wherein the evaluation unit (4-9) is connected on the input side to the three sensors / inputs (1.1, 1.2) and the control signal (FAC1) determined depending on the three operating variables,
characterized,
e) that the first operating variable the pressure quotient (PQ 0 ) between the input and the output of the ...

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen Begrenzer für ein Zusatzgerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Abgasturbolader, gemäß den Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a limiter for an accessory of a Internal combustion engine, in particular for an exhaust gas turbocharger, according to the preamble of Claim 1.

Turbolader für Brennkraftmaschinen können bekanntermassen in verschiedenen Betriebspunkten arbeiten, die sich durch die Drehzahl, den geförderten Masse- bzw. Volumenstrom und das Druckverhältnis zwischen Eingang und Ausgang am Verdichter des Abgasturboladers unterscheiden. Der technisch realisierbare Betriebsbereich am Verdichter des Abgasturboladers wird hierbei durch drei Kennlinien begrenzt, die im folgenden beschrieben werden.turbocharger for internal combustion engines can be known work in different operating points, which are affected by the speed, the subsidized Mass or volume flow and the pressure ratio between input and Differentiate output at the compressor of the turbocharger. The technical realizable operating range at the compressor of the exhaust gas turbocharger is limited by three characteristics, which are described below become.

Zum einen wird der Betriebsbereich am Verdichter des Abgasturboladers durch eine Drehzahlgrenze begrenzt, welche der technisch maximal zulässigen Drehzahl des Abgasturboladers entspricht.To the one becomes the operating range at the compressor of the exhaust gas turbocharger limited by a speed limit, which is technically maximum permissible Speed of the exhaust gas turbocharger corresponds.

Zum anderen weist der Verdichter des Abgasturboladerkennfeldes eine sog. Stopfgrenze auf, die das Druckverhältnis zwischen Eingang und Ausgang des Verdichters des Abgasturboladers nach unten begrenzt.To the another, the compressor of the exhaust gas turbocharger map has a so-called Stopfgrenze, the pressure ratio between input and Output of the compressor of the turbocharger down limited.

Entscheidend ist jedoch die sog. Pumpgrenze des Abgasturboladers, die bei kleinen Volumen- bzw. Masseströmen und hohen Druckverhältnissen zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdichters des Abgasturboladers den Betriebsbereich des Abgasturboladers begrenzt. Die technisch-physikalische Ursache der Pumpgrenze liegt darin, dass sich die Strömung in dem Abgasturbolader bei kleinen Volumen- bzw. Masseströmen und hohen Druckverhältnissen zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Abgasturboladers von den Verdichterschaufeln ablösen und anschließend rückwärts durch den Abgasturbolader strömen kann. Nach einer derartigen Strömungsablösung stabilisieren sich die Druckverhältnisse wieder und es baut sich erneut ein Druck auf, bis es wiederholt zu einer Strömungsablösung und einer Rückströmung kommt, was sich in erster Linie durch Geräusche bemerkbar macht.critical However, the so-called. Pumping limit of the exhaust gas turbocharger, which at small Volume or mass flows and high pressure ratios between the inlet and the outlet of the compressor of the exhaust gas turbocharger limits the operating range of the exhaust gas turbocharger. The technical-physical The cause of the surge line is that the flow in the exhaust gas turbocharger with small volume or mass flows and high pressure conditions between the inlet and the outlet of the exhaust gas turbocharger from the Detach compressor blades and subsequently backwards through the Turbocharger flow can. Stabilize after such flow separation the pressure conditions again and it builds up a pressure again until it repeats to a flow separation and a backflow comes which is primarily noticeable by noise.

Nachteilig an den bekannten Abgasturboladern ist also die Tatsache, das deren Betriebsbereich insbesondere durch die sog. Pumpgrenze eingeschränkt ist. Bei bekannten Abgasturboladern wird dieser Begrenzung dadurch Rechnung getragen, dass durch eine entsprechende konstruktive Auslegung des Abgasturboladers und der Brennkraftmaschine ein breiter Sicherheitsabstand zu der Pumpgrenze eingehalten wird, um die vorstehend beschriebenen Rückströmungseffekte beim Überschreiben der Pumpgrenze zu vermeiden. Der breite Sicherheitsabstand zu der Pumpgrenze schränkt jedoch den nutzbaren Betriebsbereich des Abgasturboladers weiter ein.adversely on the known exhaust gas turbochargers is therefore the fact that their Operating range is limited in particular by the so-called surge limit. In known exhaust gas turbochargers this limitation is thereby account worn by a corresponding constructive interpretation of the Exhaust gas turbocharger and the internal combustion engine a wide safety distance is adhered to the surge limit to those described above Backflow effects when overwriting to avoid the surge line. The wide safety distance to the Pump limit limits However, the usable operating range of the exhaust gas turbocharger on one.

Aus DE 197 43 667 A1 sowie aus DE 199 01 069 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader bekannt, bei dem der Ladedruck des Abgasturboladers gemessen und die Förderleistung des Abgasturboladers in Abhängigkeit von dem gemessenen Ladedruck geregelt wird. Diese bekannten Anordnungen ermöglichen jedoch nicht die Bestimmung des Abstandes zu der sog. Pumpgrenze, da lediglich der Ladedruck gemessen wird und die Pumpgrenze auch von dem durch den Abgasturbolader geförderten Volumenstrom abhängt.Out DE 197 43 667 A1 as well as out DE 199 01 069 A1 an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger is known in which the charge pressure of the exhaust gas turbocharger is measured and the delivery rate of the exhaust gas turbocharger is regulated as a function of the measured charge pressure. However, these known arrangements do not allow the determination of the distance to the so-called. Pumping limit, since only the boost pressure is measured and the surge limit also depends on the funded by the exhaust gas turbocharger flow rate.

Schließlich ist aus DE 197 19 630 A1 ein kennliniengesteuerter Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine bekannt, wobei in dem vorgegebenen Kennlinienfeld die Motordrehzahl und die Gleitgitterposition des Abgasturboladers als Ausgangsgrößen in Abhängigkeit von dem Totaldruckverhältnis und dem Massenstrom des Abgasturboladers als Eingangsgrößen gespeichert sind. Hierbei werden also als Eingangsgrößen das an dem Abgasturbolader anliegende Totaldruckverhältnis und der von dem Abgasturbolader geförderte Massenstrom gemessen, woraus das gespeicherte Kennlinienfeld die Motordrehzahl und die gewünschte Leitgitterposition für den Abgasturbolader ermittelt. Darüber hinaus ist in dem gespeicherten Kennlinienfeld auch noch eine sog. Sicherheitslinie gespeichert, die in einem vorgegebenen Sicherheitsabstand zu der Pumpgrenze liegt und ein Überschreiten der Pumpgrenze im Betrieb des Abgasturboladers verhindert. Hierzu werden die Messwerte des Totaldruckverhältnisses und des Massenstroms des Abgasturboladers mit den durch die Sicherheitslinie vorgegebenen Maximalwerten verglichen, um den Abgasturbolader ggf. entsprechend begrenzen zu können.Finally is off DE 197 19 630 A1 a characteristic-controlled exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, wherein in the predetermined characteristic curve, the engine speed and the sliding grid position of the exhaust gas turbocharger are stored as output variables as a function of the total pressure ratio and the mass flow of the exhaust gas turbocharger as input variables. In this case, therefore, the total pressure applied to the exhaust-gas turbocharger and the mass flow delivered by the exhaust-gas turbocharger are measured as input variables, from which the stored characteristic field determines the engine speed and the desired guide-grid position for the exhaust-gas turbocharger. In addition, a so-called. Safety line is stored in the stored characteristic field, which is within a predetermined safety distance to the surge line and prevents exceeding the surge limit during operation of the exhaust gas turbocharger. For this purpose, the measured values of the total pressure ratio and the mass flow of the exhaust-gas turbocharger are compared with the maximum values predetermined by the safety line, in order to be able to limit the exhaust-gas turbocharger accordingly, if necessary.

Ferner ist aus DE 197 02 853 A1 eine Steuerungseinrichtung für einen Abgasturbolader bekannt, bei der der Kompressor des Abgasturboladers zur Begrenzung mittels eines Bypass-Ventils überbrückt werden kann. Zur Ansteuerung des Bypassventils wird hierbei der Einlasssammelleitungsdruck, die Motordrehzahl und der Umgebungsdruck gemessen, wobei die Ansteuerung des Bypassventils in Abhängigkeit von diesen Betriebsgrößen entsprechend einem vorgegebenen Kennfeld erfolgt. Diese Art der Begrenzung des Abgasturboladers ermöglicht jedoch ebenfalls keine befriedigende Berücksichtigung der Pumpgrenze.Furthermore, it is off DE 197 02 853 A1 a control device for an exhaust gas turbocharger, in which the compressor of the exhaust gas turbocharger can be bridged for limiting by means of a bypass valve. To control the bypass valve in this case the intake manifold pressure, the engine speed and the ambient pressure is measured, wherein the control of the bypass valve in response to these operating variables takes place in accordance with a predetermined map. However, this type of limitation of the exhaust gas turbocharger also does not allow satisfactory consideration of the surge limit.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, bei einem Abgasturbolader mit einem vorgegebenen Betriebsbereich eine größtmögliche Ausnutzung des Betriebsbereichs bis an die Pumpgrenze heran zu ermöglichen bzw. die genaue Kenntnis der Betriebsgrenzen des Verdichters für Steuerungs- und Regelungszwecke zur Verfügung zu stellen.Of the The invention is therefore the object of an exhaust gas turbocharger with a given operating range the greatest possible utilization of the operating range to the pump limit to zoom in or the exact knowledge the operating limits of the compressor for control purposes to disposal to deliver.

Die Erfindung wird, ausgehend von einem Begrenzer für einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst.The Invention is, starting from a limiter for an exhaust gas turbocharger according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, im Betrieb des Abgasturboladers den aktuellen Betriebspunkt zu erfassen und den Abstand zu der Pumpgrenze, der Stopfgrenze und/oder der Drehzahlgrenze zu ermitteln, um einerseits ein Überschreiten der Grenzen zu verhindern und andererseits möglichst nahe an die Grenzen herangehen zu können, bzw. die genaue Kenntnis der Betriebsgrenzen des Verdichters für Steuerungs- und Regelungszwecke zur Verfügung zu stellen.The The invention comprises the general technical teaching, in operation of the Exhaust gas turbocharger to capture the current operating point and the Distance to the pumping limit, the stuffing limit and / or the speed limit to determine, on the one hand, an excess to prevent the borders and on the other hand as close as possible to the borders be able to approach or the exact knowledge of the operating limits of the compressor for control and regulatory purposes to deliver.

Die Erfindung ist nicht auf die Begrenzung eines Abgasturboladers beschränkt, sondern auch bei anderen Zusatzgeräten für eine Brennkraftmaschine anwendbar, wie beispielsweise bei einem Kompressor oder einem G-Lader. Entscheidend ist lediglich, dass der Betriebsbereich des Zusatzgerätes durch mehrere technisch-physikalische Grenzen beschränkt ist.The Invention is not limited to the limitation of an exhaust gas turbocharger, but also with other accessories for one Internal combustion engine applicable, such as in a compressor or a G-loader. The only thing that matters is that the operating area of the attachment is limited by several technical-physical limits.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Betriebsbereich nicht nur durch die Pumpgrenze, die Stopfgrenze oder die Drehzahlgrenze beschränkt sein kann. Vielmehr können auch andere Betriebsgrößen des Zusatzgerätes technisch-physikalische Grenzwerte aufweisen, die den Betriebsbereich des Zusatzgerätes einschränken.Farther is to mention that the operating range not only by the surge limit, the stuffing limit or the speed limit may be limited can. Rather, you can also other company sizes of the accessory have technical-physical limits that are the operating range of the attachment limit.

Der aktuelle Betriebspunkt des Zusatzgeräts der Brennkraftmaschine kann durch verschiedene gemessene bzw. modellgestützte Größen beschrieben werden.Of the current operating point of the auxiliary device of the internal combustion engine can be described by various measured or model-based variables.

Eine gängige Beschreibung des Zusatzgeräts der Brennkraftmaschine – hier exemplarisch der Verdichter eines Abgasturboladers – erfolgt unter anderem durch die folgenden drei physikalischen Größen:

  • a) auf Druck und Temperatur vor Verdichter normierter Massenstrom bzw. Volumenstrom,
  • b) das Druckverhältnis vom Druck nach Verdichter zu dem Druck vor Verdichter,
  • c) die Verdichter-, d.h. im angegebenen Fallbeispiel die Abgasturbolader-Drehzahl.
A common description of the additional device of the internal combustion engine - here exemplary of the compressor of an exhaust gas turbocharger - is done, inter alia, by the following three physical variables:
  • a) mass flow or volume flow normalized to pressure and temperature upstream of the compressor,
  • b) the pressure ratio from the pressure to the compressor to the pressure before the compressor,
  • c) the compressor, ie in the given case the exhaust gas turbocharger speed.

In der bevorzugten Ausführungsform werden dem Begrenzer die oben genannten drei Eingangsgrößen zur Verfügung gestellt oder alternativ durch Sensoren gemessen.In the preferred embodiment the limiter will be given the above three inputs disposal or alternatively measured by sensors.

Vorzugsweise ist hierbei eine Zuordnungseinheit vorgesehen, die dem Betriebswert einer der drei Betriebsgrößen Grenzwerte für die beiden anderen Betriebsgrößen zuordnet, wobei die Zuordnung modellgestützt erfolgt.Preferably In this case, an allocation unit is provided which corresponds to the operating value one of the three operating limits for the assigns to both other company sizes, where the assignment is model-based he follows.

Weiterhin ist vorzugsweise eine Auswertungseinheit vorgesehen, die aus den von der Zuordnungseinheit ermittelten Grenzwerten und den aktuellen Betriebswerten für mindestens einen der beiden anderen Betriebsgrößen ein Steuersignal für die Begrenzung des Zusatzgeräts bestimmt.Farther an evaluation unit is preferably provided which consists of the determined by the allocation unit limits and the current Operating values for at least one of the two other operating variables a control signal for the limitation of the attachment certainly.

Bei Verwendung eines Sensors zur Erfassung der ersten Betriebsgröße des Zusatzgerätes kann es sich beispielsweise um einen Drehzahlsensor, zwei Drucksensoren, einen Volumenstromsensor oder einen Massestromsensor handeln. Dabei müssen der gemessene Volumenstrom und die Abgasturboladerdrehzahl entsprechend der typischen Verdichterkennfelderdarstellung im Begrenzer auf Referenztemperatur standardisiert werden. Bei der Verwendung des gemessenen Massenstroms durch Verdichter muss gemäß der Ähnlichkeitsgesetze eine Temperatur und Druck-Standardisierung erfolgen. Alternativ können die Eingangsgrößen modellgestützt (z.B. in der Motorsteuerung) ermittelt und dem Begrenzer zur Verfügung gestellt werden. Eine Standardisierung der dem Begrenzer zur Verfügung gestellten Eingangsgrößen kann dann vor Bereitstellung erfolgen.at Use of a sensor for detecting the first operating size of the auxiliary device can it is for example a speed sensor, two pressure sensors, a volume flow sensor or a mass flow sensor act. It must be the measured volume flow and the exhaust gas turbocharger speed accordingly the typical compressor map display in the limiter to reference temperature be standardized. When using the measured mass flow by compressor must according to the laws of similarity a temperature and pressure standardization respectively. Alternatively you can the input quantities are model-based (e.g. in the engine control) and provided to the limiter become. A standardization of the limiter provided Input variables can then done before deployment.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. 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 Embodiment described in more detail. Show it:

1 ein Kennfeld eines Abgasturboladers, 1 a characteristic diagram of an exhaust gas turbocharger,

2a–2c verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Begrenzers. 2a - 2c various embodiments of a limiter according to the invention.

Bei dem in 1 dargestellten Kennfeld eines herkömmlichen Abgasturboladers ist auf der Abszisse der von dem Abgasturbolader geforderte Volumenstrom und auf der Ordinate das Druckverhältnis zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdichters des Abgasturboladers aufgetragen, wobei der technisch-physikalisch zulässige und mögliche Betriebsbereich des Abgasturboladers durch eine durch dreieckförmige Datenpunkte wiedergegebene Pumpgrenze, eine durch rautenförmige Datenpunkte dargestellte Stopfgrenze und eine durch quadratische Datenpunkte wiedergegebene Drehzahlgrenze eingeschränkt ist.At the in 1 shown map of a conventional exhaust gas turbocharger is plotted on the abscissa of the exhaust gas turbocharger required volume flow and the ordinate the pressure ratio between the input and the output of the compressor of the exhaust gas turbocharger, the technically and physically permissible and possible operating range of the exhaust gas turbocharger reproduced by a triangular data points Pumping limit, a stuffing border represented by diamond-shaped data points and a speed limit represented by square data points is limited.

Die Drehzahlgrenze entspricht hierbei der technisch-physikalisch maximal zulässigen Drehzahl des Abgasturboladers, wobei aus der Lage der Drehzahlgrenze innerhalb des Kennfeldes ersichtlich ist, dass mit zunehmender Drehzahl des Abgasturboladers grundsätzlich sowohl das Druckverhältnis zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Turboladers als auch der geförderte Volumenstrom zunimmt.The Speed limit corresponds to the maximum technical-physical permissible Speed of the exhaust gas turbocharger, taking from the position of the speed limit within the map it can be seen that with increasing speed the exhaust gas turbocharger in principle both the pressure ratio between the input and the output of the turbocharger as well as the funded Volume flow increases.

Die durch rautenförmige Datenpunkte dargestellte Stopfgrenze begrenzt dagegen das Druckverhältnis zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Abgasturboladers nach unten.The by diamond-shaped On the other hand, the stuffing limit represented by data points limits the pressure ratio between the inlet and the outlet of the turbocharger down.

Entscheidend für den Betrieb des Abgasturboladers ist jedoch die durch dreieckige Datenpunkte dargestellte Pumpgrenze, deren technische Ursache darin liegt, dass es bei kleinen Volumenströmen und hohen Druckverhältnissen zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdichters des Abgasturboladers in Abhängigkeit von der Drehzahl des Turboladers zu einer Strömungsablösung an den Verdichterschaufeln und einer Rückströmung kommen kann. Nach einer derartigen Strömungsablösung stabilisieren sich die Druckverhältnisse wieder und es baut sich erneut ein Druck auf, bis wiederholt eine Strömungsablösung erfolgt, was sich durch eine störende Geräuschentwicklung bemerkbar macht.critical for the However, operation of the exhaust gas turbocharger is represented by triangular data points Pumping limit whose technical cause is that it is small volume flows and high pressure conditions between the inlet and the outlet of the compressor of the exhaust gas turbocharger dependent on from the speed of the turbocharger to a flow separation on the compressor blades and come backflow can. Stabilize after such flow separation the pressure conditions again and it builds up a pressure until repeated one Flow separation takes place, which is due to a disturbing noise makes noticeable.

Der in 2a als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Begrenzer für einen Abgasturbolader ermöglicht vorteilhaft eine größtmögliche Ausnutzung des Betriebsbereichs des Abgasturboladers bis nahe an die Pumpgrenze heran, ohne jedoch die Pumpgrenze zu überschreiten. Hierzu weist der Begrenzer einen Drehzahlsensor/-eingang 1.1 auf, der die gemessene oder anderweitig bereitgestellte Ist-Drehzahl n0 des Abgasturboladers misst/einliest.The in 2a As a preferred embodiment of the invention illustrated limiter for an exhaust gas turbocharger advantageously allows maximum utilization of the operating range of the exhaust gas turbocharger close to the surge limit, but without exceeding the surge limit. For this purpose, the limiter has a speed sensor / input 1.1 in which n is the measured or otherwise provided actual speed 0 of the exhaust turbocharger measures / reads.

Ausgangsseitig ist der Drehzahlsensor/-eingang 1.1 mit zwei Kennliniengliedern 2, 3 verbunden, wobei das Kennlinienglied 2 aus der Drehzahl n0 einen Grenzwert PQP für das Druckverhältnis zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdichters des Abgasturboladers ermittelt, während das Kennlinienglied 3 aus der gemessenen Drehzahl n0 einen Grenzwert VOLP für den von dem Abgasturbolader geförderten Volumenstrom VOLP bestimmt. Die Bestimmung der Grenzwerte PQP und VOLP durch die beiden Kennlinienglieder 2, 3 erfolgt hierbei modellgestützt, wobei die Kenntnis der technisch-physikalischen Zusammenhänge ausgenutzt wird.The output side is the speed sensor / input 1.1 with two characteristic elements 2 . 3 connected, wherein the characteristic element 2 from the speed n 0 determines a limit value PQ P for the pressure ratio between the input and the output of the compressor of the exhaust gas turbocharger, while the characteristic element 3 from the measured speed n 0 determines a limit value VOL P for the volume flow VOL P conveyed by the exhaust gas turbocharger. The determination of the limit values PQ P and VOL P by the two characteristic elements 2 . 3 takes place here model-based, whereby the knowledge of the technical-physical relationships is exploited.

Ausgangsseitig sind die beiden Kennlinienglieder 2, 3 mit einem Subtrahierer 4 bzw. 5 verbunden, wobei der Subtrahierer 4 die Differenz zwischen dem durch Drucksensoren (bzw. Druckquotienteneingang) 1.2 gemessenen oder durch vorherige Modellierung dem Begrenzer zur Verfügung gestellten Druckverhältnis PQ0 und dem Grenzwert PQP bildet, wohingegen der Subtrahierer 5 den Grenzwert VOLP von einem durch einen Volumen stromsensor 1.3 erfassten Messwert oder durch vorherige Modellierung dem Begrenzer zur Verfügung gestellten VOL0 für den Volumenstrom subtrahiert.On the output side, the two characteristic elements 2 . 3 with a subtractor 4 respectively. 5 connected, the subtractor 4 the difference between the pressure sensors (or pressure quotient input) 1.2 measured or provided by previous modeling the limiter pressure ratio PQ 0 and the limit PQ P forms, whereas the subtractor 5 the limit VOL P of a through a volume flow sensor 1.3 subtracted from the measured value or VOL 0 for volumetric flow provided by the limiter.

Die beiden Subtrahierer 4, 5 sind ausgangsseitig jeweils mit einem Multiplizierer 6, 7 verbunden, wobei die beiden Multiplizierer 6, 7 die von den beiden Subtrahierern 4, 5 berechneten Differenzen quadrieren.The two subtractors 4 . 5 are output side each with a multiplier 6 . 7 connected, the two multipliers 6 . 7 those of the two subtractors 4 . 5 squared calculated differences.

Schließlich sind die beiden Multiplizierer ausgangsseitig mit einem Addierer 8 verbunden, der die von den beiden Multiplizierern 6, 7 berechneten Quadrate addiert und somit eine Größe a berechnet, die den Abstand des aktuellen Betriebspunktes des Abgasturboladers von der Pumpgrenze wiedergibt.Finally, the two multipliers are on the output side with an adder 8th connected to that of the two multipliers 6 . 7 calculated squares and thus calculates a size a, which represents the distance of the current operating point of the exhaust gas turbocharger from the surge line.

Aus dieser Größe a ermittelt ein dem Addierer 8 nachgeschaltetes Kennlinienglied 9 ein Steuersignal FAC1 zur Begrenzung des Abgasturboladers.From this size a determines the adder 8th downstream characteristic element 9 a control signal FAC1 for limiting the exhaust gas turbocharger.

Das in 2b dargestellte alternative Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Begrenzers für einen Abgasturbolader stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 2a dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass im folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet werden und zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu 2a verwiesen wird.This in 2 B illustrated alternative embodiment of a limiter according to the invention for an exhaust gas turbocharger is largely consistent with that described above and in 2a illustrated embodiment, so that in the following the same reference numerals are used and to avoid repetition of the above description 2a is referenced.

Die Besonderheit des in 2b dargestellten Begrenzers besteht darin, dass der Eingang/Sensor 1.1 nicht die Drehzahl n0, sondern den Volumenstrom VOL0 des Verdichters des Abgasturboladers misst. Entsprechend ermitteln die Kennlinienglieder 2, 3, in Abhängigkeit von dem gemessenen Volumenstrom die Grenzwerte np, PQP für die anderen beiden Betriebsgrößen des Verdichters des Abgasturboladers, nämlich das Druckverhältnis zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdichters einerseits und die Drehzahl des Abgasturboladers andererseits. Auch hierbei werden also dieselben Betriebsgrößen des Abgas turboladers berücksichtigt, nämlich die Drehzahl n, der von dem Abgasturbolader geforderte Volumenstrom VOL und das Druckverhältnis PQ zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Abgasturboladers. Der Unterschied besteht hierbei also im wesentlichen darin, dass die Grenzwerte aus einer anderen Betriebsgröße des Abgasturboladers abgeleitet werden.The peculiarity of in 2 B shown limiter is that the input / sensor 1.1 not the speed n 0 , but the volume flow VOL 0 of the compressor of the exhaust gas turbocharger measures. The characteristic curves determine accordingly 2 . 3 , in dependence on the measured volume flow, the limit values n p , PQ P for the other two operating variables of the compressor of the exhaust gas turbocharger, namely the pressure ratio between the input and the output of the compressor on the one hand and the rotational speed of the exhaust gas turbocharger on the other. Here, too, therefore, the same operating variables of the exhaust gas turbocharger are taken into account, namely the rotational speed n, the required by the exhaust gas turbocharger volumetric flow VOL and the pressure ratio PQ between the input and the output of the exhaust gas turbocharger. The difference here is essentially that the limit values are derived from another operating variable of the exhaust gas turbocharger.

Auch das in 2c dargestellte alternative Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Begrenzers stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 2a dargestellten Begrenzer überein, so dass im folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet und zur Vermeidung von Wiederholungen diesbezüglich auf die Beschreibung zu 2a verwiesen wird.Also in 2c illustrated alternative embodiment of a limiter according to the invention is largely consistent with that described above and in 2a The limiters shown above, so that in the following the same reference numerals and to avoid repetition in this respect to the description 2a is referenced.

Die Besonderheit des in 2c dargestellten Begrenzers besteht darin, dass hierbei das Druckverhältnis PQ0 zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdichters gemessen wird, wobei daraus die Grenzwerte nP und VOLP für die Drehzahl und den Volumenstrom ermittelt werden.The peculiarity of in 2c The limiter shown here is that in this case the pressure ratio PQ 0 between the input and the output of the compressor is measured, from which the limits n P and VOL P are determined for the speed and the flow rate.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.The The invention is not limited to the embodiments described above limited. Rather, a variety of variants and modifications is conceivable who make use of the concept of the invention and therefore in the Protection range fall.

Claims (2)

Begrenzer für ein Zusatzgerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Abgasturbolader, mit a) einem ersten Sensor (1.1) zur Messung einer ersten Betriebsgröße des Zusatzgeräts, oder alternativ einem ersten Eingang, der eine erste aus einem Modell ermittelte Betriebsgröße einliest (1.1), b) einem zweiten Sensor (1.2) zur Messung einer zweiten Betriebsgröße des Zusatzgeräts oder alternativ einem Eingang, der die zweite aus einem Modell ermittelte Betriebsgröße einliest (1.2), c) einem dritten Sensor (1.3) zur Messung einer dritten Betriebsgröße des Zusatzgeräts oder alternativ einem Eingang, der die dritte aus einem Modell ermittelte Betriebsgröße einliest (1.2), d) einer Auswertungseinheit (4–9), die ein Steuersignal (FAC1) zur Begrenzung des Zusatzgeräts erzeugt, wobei die Auswertungseinheit (4–9) eingangsseitig mit den drei Sensoren/Eingängen (1.1, 1.2) verbunden ist und das Steuersignal (FAC1) in Abhängigkeit von den drei Betriebsgrößen bestimmt, dadurch gekennzeichnet, e) dass die erste Betriebsgröße der Druckquotient (PQ0) zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdichters des Zusatzgeräts ist, wobei die zweite Betriebsgröße (n0) die Drehzahl des Zusatzgeräts ist, während die dritte Betriebsgröße (VOL0) der von dem Zusatzgerät geförderte Volumenstrom oder Massenstrom ist, oder f) dass die erste Betriebsgröße der von dem Zusatzgerät geförderte Volumenstrom (VOL0) oder Massenstrom ist, wobei die zweite Betriebsgröße der Druckquotient (PQ0) zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdichters des Zusatzgeräts ist, während die dritte Betriebsgröße die Drehzahl (n0) ist, oder g) dass die erste Betriebsgröße die Drehzahl (n0) des Zusatzgeräts ist, wobei die zweite Betriebsgröße der Druckquotient (PQ0) zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdichters des Zusatzgeräts ist, während die dritte Betriebsgröße der von dem Zusatzgerät geförderte Massen- oder Volumenstrom (VOL0) ist. und h) dass der erste Sensor/Eingang (1.1) mit einer Zuordnungseinheit (2, 3) verbunden ist, die aus der ersten Betriebgröße einen Grenzwert für die zweite Betriebsgröße und einen Grenzwert für die dritte Betriebsgröße berechnet, wobei die Zuordnungseinheit (2, 3) ausgangsseitig mit der Auswertungseinheit verbunden ist, um das Steuersignal in Abhängigkeit von den beiden Grenzwerten zu bestimmen.Limiter for an auxiliary device of an internal combustion engine, in particular for an exhaust gas turbocharger, with a) a first sensor ( 1.1 ) for measuring a first operating variable of the auxiliary device, or alternatively a first input, which reads in a first operating variable determined from a model ( 1.1 ), b) a second sensor ( 1.2 ) for measuring a second operating variable of the auxiliary device or alternatively an input which reads in the second operating variable determined from a model ( 1.2 ), c) a third sensor ( 1.3 ) for measuring a third operating variable of the auxiliary device or alternatively an input which reads in the third operating variable determined from a model ( 1.2 ), d) an evaluation unit ( 4 - 9 ) which generates a control signal (FAC1) for limiting the auxiliary device, wherein the evaluation unit ( 4 - 9 ) on the input side with the three sensors / inputs ( 1.1 . 1.2 ) and the control signal (FAC1) is determined as a function of the three operating variables, characterized in that e) the first operating variable is the pressure quotient (PQ 0 ) between the input and the output of the compressor of the auxiliary device, the second operating variable (n 0 ) is the speed of the accessory while the third operating quantity (VOL 0 ) is the volume flow or mass flow delivered by the attachment, or f) that the first operating quantity is the volume flow (VOL 0 ) or mass flow delivered by the attachment; Operating variable is the pressure quotient (PQ 0 ) between the input and the output of the compressor of the auxiliary device, while the third operating variable is the speed (n 0 ), or g) that the first operating variable is the speed (n 0 ) of the auxiliary device, wherein the second operating variable is the pressure quotient (PQ 0 ) between the input and the output of the compressor of the auxiliary device while the third operating variable is the volume or volume flow (VOL 0 ) conveyed by the auxiliary device. and h) that the first sensor / input ( 1.1 ) with an allocation unit ( 2 . 3 ), which calculates from the first operating quantity a limit value for the second operating variable and a limit value for the third operating variable, wherein the allocation unit ( 2 . 3 ) is connected on the output side to the evaluation unit in order to determine the control signal as a function of the two limit values. Begrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzgerät ein Abgasturbolader, ein Kompressor oder ein G-Lader ist.Limiter according to claim 1, characterized that the attachment an exhaust gas turbocharger, a compressor or a G-charger is.
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