DE102007051845A1 - Turbocharger and method for generating a pre-whirl before a compressor of the turbocharger - Google Patents
Turbocharger and method for generating a pre-whirl before a compressor of the turbocharger Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007051845A1 DE102007051845A1 DE102007051845A DE102007051845A DE102007051845A1 DE 102007051845 A1 DE102007051845 A1 DE 102007051845A1 DE 102007051845 A DE102007051845 A DE 102007051845A DE 102007051845 A DE102007051845 A DE 102007051845A DE 102007051845 A1 DE102007051845 A1 DE 102007051845A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- compressor
- pressure
- pumping
- valve
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
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
-
- 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
- F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
-
- 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
- F02B37/225—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 air passages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
-
- 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
- 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
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/0015—Controlling intake air for engines with means for controlling swirl or tumble flow, e.g. by using swirl valves
-
- 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
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0406—Intake manifold pressure
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Erzeugen eines Vordralls vor einem Verdichter eines Turboladers mit den Schritten: Bereitstellen einer Ventilanordnung, wobei über die Ventilanordnung Luft bereitstellbar ist, zum Erzeugen eines Vordralls vor dem Verdichter; Bestimmen, ob bei dem Verdichter im Betrieb ein Strömungsabriss und damit ein Pumpen des Verdichters auftritt, wobei, wenn festgestellt wird, dass ein Pumpen des Verdichters auftritt, die Ventilanordnung so angesteuert wird, dass ausreichend Luft über die Ventilanordnung dem Verdichter zugeführt werden kann, so dass ein Vordrall vor dem Verdichter erzeugt wird, der ausreichend ist, das Pumpen des Verdichters im Wesentlichen ganz zu verhindern.The invention relates to a method for generating a pre-whirl in front of a compressor of a turbocharger, comprising the steps of: providing a valve arrangement, wherein air can be supplied via the valve arrangement, for generating a pre-whirl in front of the compressor; Determining if the compressor is stalled and thus pumping the compressor during operation, and if it is determined that pumping of the compressor occurs, the valve assembly is driven so that sufficient air can be supplied to the compressor via the valve assembly, so that a pre-whirl is generated in front of the compressor sufficient to substantially completely prevent pumping of the compressor.
Description
Die Erfindung betrifft einen Turbolader und ein Verfahren zum Erzeugen eines Vordralls vor einem Verdichter des Turboladers, um das Auftreten des Pumpens des Verdichters zu reduzieren oder im Wesentlichen ganz zu unterdrücken.The The invention relates to a turbocharger and a method for generating a predrunk in front of a compressor of the turbocharger to the occurrence To reduce the pumping of the compressor or substantially completely to suppress.
Der Verdichter eines Abgasturboladers kennzeichnet sich durch ein Kennfeld, in welchem der Druck in Abhängigkeit von der Turboladerdrehzahl und dem Massenstrom angegeben ist, wobei für eine entsprechende Turboladerdrehzahl und einen entsprechenden Massenstrom, sich ein vorbestimmter Druck gemäß dem Kennfeld erzeugen lässt. Dieses Kennfeld wird bei großen Massenströmen durch die sog. Stopfgrenze limitiert. Bei kleinen Massenströmen wird das Kennfeld durch die Pumpgrenze limitiert. Diese sog. Pumpgrenze tritt aufgrund eines Strömungsabriss am Verdichterradeintritt bzw. am Verdichterradaustritt oder bei beiden auf.Of the Compressor of an exhaust gas turbocharger is characterized by a map, in which the pressure as a function of the turbocharger speed and the mass flow is indicated, for a corresponding Turbocharger speed and a corresponding mass flow, a generate predetermined pressure according to the map leaves. This map becomes at high mass flows limited by the so-called Stopfgrenze. For small mass flows the map is limited by the surge limit. This so-called surge limit occurs due to a stall at the compressor wheel inlet or at the compressor wheel outlet or both.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass sich mittels des Vordralls die Pumpgrenze im Verdichterkennfeld zu kleineren Massenströmen hin verschieben lässt. Der Vordrall lässt sich dabei mit Hilfe von Vorleitapparaten in radialer oder axialer Bauweise realisieren.Out The prior art is known that by means of the pre-swirl the surge limit in the compressor map to smaller mass flows to shift. The Vordrall can be with the help of Vorleitapparaten in radial or axial design realize.
Im
Stand der Technik, wie er in der
Des
Weiteren beschreibt die
Darüber
hinaus beschreibt die
Die zuvor beschriebenen Verfahren beruhen alle darauf, einen Luftmassenstrom von einer Zapfstelle hinter dem Verdichter durch ein Ventil auf eine Einblasstelle vor dem Verdichter so zu kontrollieren, dass der Betriebspunkt des Verdichters zu höheren Massenströmen verschoben wird und sich der Verdichter in einem stabilen Kennfeldbereich befindet.The previously described methods are all based on an air mass flow from a tap behind the compressor through a valve to control an injection point in front of the compressor so that the operating point of the compressor to higher mass flows is moved and the compressor in a stable map area located.
Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, wobei eine Pumpgrenze eines Verdichters mittels des Erzeugens eines Vordralls verschoben werden kann, so dass ein Pumpen des Verdichters zumindest reduziert oder im Wesentlichen ganz verhindert werden kann, wobei auf den Einsatz von Vorleitapparaten verzichtet werden kann.Therefore It is the object of the present invention, a method and to provide a device, wherein a surge line of a compressor can be moved by means of generating a pre-whirl, so that pumping the compressor at least reduced or substantially can be completely prevented, taking on the use of Vorleitapparaten can be waived.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the patent claim 1 solved.
Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Verfahren bereitgestellt zum Erzeugen eines Vordralls vor einem Verdichter eines Turboladers mit den Schritten:
- – Bereitstellen einer Ventilanordnung, wobei über die Ventilanordnung Luft bereitstellbar ist, zum Erzeugen eines Vordralls vor dem Verdichter,
- – Bestimmen, ob bei dem Verdichter im Betrieb ein Strömungsabriss und damit ein Pumpen des Verdichters auftritt,
- – wobei, wenn festgestellt wird, dass ein Pumpen des Verdichters auftritt, die Ventilanordnung so angesteuert wird, dass ausreichend Luft über die Ventilanordnung dem Verdichter zugeführt werden kann, so dass ein Vordrall vor dem Verdichter erzeugt wird, der ausreichend ist, das Pumpen des Verdichters zumindest zu reduzieren oder im Wesentlichen ganz zu verhindern.
- Providing a valve arrangement, air being able to be supplied via the valve arrangement, for producing a pre-orifice in front of the compressor,
- Determining whether a stall occurs in the compressor during operation and thus a pumping of the compressor,
- Wherein, when it is determined that pumping of the compressor occurs, the valve assembly is driven so that sufficient air can be supplied to the compressor via the valve assembly so that a pre-charge is created in front of the compressor sufficient to pump the compressor at least reduce or substantially completely prevent it.
Das Verfahren hat dabei den Vorteil, dass gezielt ein Vordrall vor dem Verdichter bzw. dem Verdichterradeintritt erzeugt werden kann, der geeignet ist, das Pumpen des Verdichters zumindest zu reduzieren oder im Wesentlichen zu verhindern. Über die Ventilanordnung wird dabei dem Verdichter ausreichend Luft zugeführt, so dass ein geeigneter Vordrall erzeugt werden kann.The method has the advantage that targeted a pre-whirl can be generated before the compressor or the Verdichterradeintritt, which is suitable to reduce the pumping of the compressor or at least essentially to prevent. By way of the valve arrangement, sufficient air is supplied to the compressor so that a suitable pre-whirl can be generated.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.advantageous Refinements and developments of the invention will become apparent the dependent claims and the description with reference on the drawings.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird in dem Schritt zum Bestimmen, ob ein Pumpen des Verdichters vorliegt zunächst ein Druckverlauf eines Drucks der Luftmassenströmung bestimmt, welcher einen Rückschluss zulässt, ob bei dem Verdichter ein Pumpen auftritt oder nicht. Wird dabei festgestellt, dass der Druckverlauf des Drucks eine Pumpgrenze erreicht oder überschreitet, so wird eine Analyse der Amplitude des Druckverlaufs des Drucks beispielsweise in einem angepassten Frequenzbereich durchgeführt. Dabei wird bestimmt, ob die Amplitude einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Der Grenzwert ist beispielsweise so festgelegt, dass er einen Wert für die Amplitude angibt, ab welchem ein Pumpen bei dem Verdichter auftritt. Wird der Grenzwert dabei erreicht oder überschritten, so kann daraus bestimmt werden, dass ein Pumpen des Verdichters vorliegt. In diesem Fall kann die Ventilanordnung angesteuert werden, um einen geeigneten Vordrall vor dem Verdichter bzw. dem Verdichterradeintritt zu erzeugen. Auf diese Weise kann durch eine aktive Kontrolle, während des Betriebs des Turboladers, das Auftreten des Pumpens des Verdichters verhindert werden.In an embodiment of the invention is in the step of determining whether a pump of the compressor initially there is a pressure curve of a pressure of the air mass flow determines, which allows a conclusion, whether when the compressor is pumping or not. Is found the pressure profile of the pressure reaches or exceeds a surge limit, so will an analysis of the amplitude of the pressure curve of the pressure for example, performed in a customized frequency range. It is determined whether the amplitude exceeds a predetermined limit. For example, the threshold is set to have a value indicates for the amplitude, from which a pumping at the compressor occurs. If the limit is reached or exceeded, so it can be determined that pumping the compressor is present. In this case, the valve arrangement can be controlled, a suitable pre-whirl before the compressor or the compressor wheel entry to create. This way, through an active control, while the operation of the turbocharger, the occurrence of the pumping of the compressor be prevented.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird als Druck anhand dessen auf ein Pumpen des Verdichters geschlossen werden kann, beispielsweise der Druck der Luftmassenströmung hinter dem Verdichteraustritt, der Druck der Luftmassenströmung vor dem Verdichtereintritt, der Druck hinter dem Diffusoraustritt und/oder der Druck vor dem Diffusoreintritt bestimmt. Diese Drücke haben den Vorteil, dass sie leicht einen Rückschluss auf das Auftreten von Strömungsabrissen am Verdichterrad zulassen und damit auf ein Auftreten eines Pumpens des Verdichters.In a further embodiment of the invention is closed as a pressure on the basis of a pump of the compressor can be, for example, the pressure of the air mass flow behind the compressor outlet, the pressure of the air mass flow before the compressor inlet, the pressure behind the diffuser exit and / or the pressure before the diffuser inlet determined. These pressures have the advantage of being easy to draw conclusions about allow the occurrence of stalls on the compressor wheel and thus an occurrence of a pumping of the compressor.
Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Ventilanordnung beispielsweise ein Zapfluftventil mit einem variablen Querschnitt auf. Dies hat den Vorteil, dass der Luftmassenstrom, der dem Verdichter über das Zapfluftventil zugeführt wird, gezielt gesteuert werden kann. Dabei kann dem Verdichter, beispielsweise in Abhängigkeit von dem Druck, soviel Luft zugeführt werden, dass ein Vordrall vor dem Verdichter erzeugt wird, der ausreicht, um das Pumpen des Verdichters zumindest zu reduzieren oder ganz zu verhindern.According to one other embodiment of the invention For example, the valve assembly includes a bleed valve a variable cross section. This has the advantage that the Air mass flow, the compressor via the bleed valve is fed, can be controlled selectively. It can the compressor, for example, depending on the Pressure, so much air are supplied, that a pre-twist is generated before the compressor, sufficient to pump the At least reduce or completely prevent compressor.
In einer weiteren erfindungsgemäßem Ausführungsform weist das Zapfluftventil beispielsweise eine Entnahmestelle für Luft in der Spirale eines Verdichtergehäuses, auf der Höhe eines Diffusors des Verdichters oder hinter dem Radaustritt des Verdichterrads auf. Grundsätzlich kann die Entnahmestelle des Zapfluftventils aber auch an jeder anderen Position am Turbo lader angeordnet sein, die geeignet ist Luft zu entnehmen und dem Verdichter zuzuführen.In a further inventive embodiment has the bleed valve, for example, a sampling point for Air in the spiral of a compressor housing, at the height a diffuser of the compressor or behind the wheel outlet of the Compressor wheel on. Basically, the sampling point the bleed valve but also at any other position on the turbo charger be arranged, which is suitable to remove air and the compressor supply.
Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird bei dem Schritt zum Bestimmen, ob ein Pumpen des Verdichters vorliegt, wenigstens ein Kennfeld bereitgestellt, in welchem die Pumpgrenze des Verdichters angegeben ist. Das Kennfeld kann die Pumpgrenze dabei in Abhängigkeit von dem Luftmassenstrom und einem Druckverhältnis angeben. Abhängig von dem momentanen Luftmassenstrom und dem momentanen Druckverhältnis kann bestimmt werden, ob die Pumpgrenze erreicht und überschritten wird. In diesem Fall wird über die Ventilanordnung Luft dem Verdichter zugeführt, um einen gezielten Vordrall vor dem Verdichter zu erzeugen, der ausreicht, um das Pumpen des Verdichters zu verhindern.According to one other embodiment of the invention is at the step of determining whether a pump of the compressor is present, at least one map provided in which the Pumping limit of the compressor is specified. The map can the Pumping limit thereby depending on the air mass flow and indicate a pressure ratio. Depending on the instantaneous air mass flow and the instantaneous pressure ratio can be determined whether the surge limit reached and exceeded becomes. In this case, air is released via the valve arrangement fed to the compressor to a targeted Vordrall ago to produce the compressor sufficient to pump the compressor to prevent.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Ventilanordnung, beispielsweise ein Zapfluftventil, einen variablen Querschnitt auf, der beispielsweise von der Turboladerdrehzahl, dem Luftmassenstrom und dem Druckverhältnis Π abhängt. Dabei wird ein von dem Druckverhältnis Π abhängiger Luftmassenstrom über die Ventilanordnung abgelassen bzw. dem Verdichter zugeführt. Der Luftmassenstrom ist dabei so gewählt, dass er ausreicht, um einen geeigneten Vordrall vor dem Verdichter zu erzeugen, um ein Pumpen des Verdichters zumindest zu reduzieren oder im Wesentlichen zu verhindern. Auf diese Weise kann anhand des Kennfeldes verhältnismäßig einfach bestimmt bzw. abgeschätzt werden, ob ein Pumpen am Verdichter auftritt und ein entsprechender Vordrall über die Ventilanordnung erzeugt werden, um das Pumpen zu unterdrücken.In a further embodiment of the invention has the valve assembly, such as a bleed valve, a variable cross section, for example, the turbocharger speed, the air mass flow and the pressure ratio Π depends. In this case, one of the pressure ratio Π dependent Air mass flow discharged through the valve assembly or supplied to the compressor. The air mass flow is the same chosen that he is sufficient to a suitable Vordrall in front of the compressor to produce a pumping of the compressor at least to reduce or substantially prevent. In this way can be relative to the map simply be determined or estimated, whether a pump occurs on the compressor and a corresponding Vordrall over the valve assembly can be generated to suppress the pumping.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the schematic figures the drawings specified embodiments closer explained. Show it:
In
Eine aktive Steuerung zur Verschiebung der Pumpgrenze zu kleineren Massenströmen, um damit ein „Pumpen" des Verdichter zu verhindern, gemäß der ersten Ausführungsform wird dabei folgendermaßen durchgeführt.A active control for shifting the surge line to smaller mass flows, in order to prevent a "pumping" of the compressor, according to the first embodiment is carried out as follows.
In einem ersten Schritt S1 wird beispielsweise ein Druck P2 der Luftmassenströmung hinter einem Verdichteraustritt eines Turboladers (nicht dargestellt) gemessen. Grundsätzlich kann hierbei ein Druck der Luftmassenströmung aber auch beispielsweise vor und/oder hinter dem Verdichter bzw. hinter dem Diffusoraustritt (Druck P3) und/oder vor dem Diffusoreintritt gemessen werden.In a first step S1, for example, a pressure P2 of the air mass flow behind a compressor outlet of a turbocharger (not shown) measured. Basically, this can be a pressure of the air mass flow but also, for example, before and / or behind the compressor or behind the diffuser outlet (pressure P3) and / or before the diffuser inlet be measured.
Des
Weiteren wird nun in einem zweiten Schritt S2 bestimmt, ob der Druckverlauf
des Drucks P2 eine Pumpgrenze
In einem weiteren Schritt S3 wird nun die Druckschwankung des Drucks P2 am Verdichteraustritt bzw. deren Amplitude, beispielsweise in einem angepassten Frequenzbereich, analysiert bzw. überwacht und bestimmt, ob ein „Pumpen" des Verdichters auftritt oder nicht. Bei dem angepassten Frequenzbereich können beispielsweise Aspekte, wie die Eigenfrequenz sowie die Harmonischen des Ansaugsystems des Motors mit einbezogen werden usw., um einen möglichst genauen Rückschluss zuzulassen, ob ein "Pumpen" des Verdichters stattfindet oder nicht.In a further step S3 is now the pressure fluctuation of the pressure P2 at the compressor outlet or its amplitude, for example in an adapted frequency range, analyzed or monitored and determines if a "pumping" of the compressor occurs or not. For example, with the adjusted frequency range Aspects, such as the natural frequency and the harmonics of the intake system of the engine, etc., as much as possible exact inference to allow whether a "pumping" of the compressor takes place or not.
Übersteigt die Amplitude der Schwingung des Drucks P2 nun ein vorbestimmtes Grenzmaß, so wird in dem Schritt S3 erkannt bzw. bestimmt (S3: Ja), dass bei dem Verdichter ein „Pumpen" auftritt. Das Grenzmaß gibt dabei einen Wert für die Größe der Amplitude an, ab dem ein „Pumpen" des Verdichters auftritt bzw. ein Strömungsabriss erfolgt. Ist die Amplitude kleiner als das Grenzmaß, so liegt kein Fall von „Pumpen" bei dem Verdichter vor (S3: Nein) und die Analyse der Amplitude der Druckschwingung wird beispielsweise fortgesetzt.exceeds the amplitude of the oscillation of the pressure P2 is now a predetermined one Limit, so it is detected or determined in step S3 (S3: Yes) that the compressor is "pumping". The limit gives a value for the size the amplitude at which a "pumping" of the compressor occurs or a stall occurs. Is the amplitude smaller? as the limit, so there is no case of "pumps" at the compressor before (S3: No) and the analysis of the amplitude the pressure oscillation is continued, for example.
Wird
nun in dem Schritt S3 bestimmt, dass der Fall des "Pumpens" bei
dem Verdichter vorliegt (S3: Ja), so wird in einem nächsten
Schritt S4 wenigstens ein Zapfluftventil betätigt, welches
Zapfluft bereitstellt, um einen gezielten Vordrall vor dem Radeintritt
des Verdichters zu erzeugen. Das Zapfluftventil kann dabei beispielsweise
eine Entnahmestelle für Luft in der Spirale des Verdichtergehäuses
aufweisen, auf der Höhe des Diffusors und/oder hinter dem
Radaustritt oder an jeder anderen Stelle im Turboladergehäuse
die geeignet ist, um Luft zu entnehmen. Das Zapfluftventil führt
dann die entnommene Luft dem Verdichter vor dem Verdichterradeintritt
zu, um vor dem Radeintritt einen Vordrall zu erzeugen, der geeignet
ist, dass sog. "Pumpen" des Verdichters zu verhindern oder zumindest
zu reduzieren. Dabei kann die Pumpgrenze
Das
Zapfluftventil wird dabei beispielsweise über einen Motor,
wie z. B. einen Schrittmotor, derart betätigt, so dass
es beispielsweise einen von der Turboladerdrehzahl N abhängigen
Querschnitt A öffnet, wobei das Zapfluftventil dabei einen
von dem Druck P2 abhängigen Luftmassenstrom m • abfließen
lässt, der vor dem Verdichter einen Vordrall erzeugt, der
ausreichend ist, um die Pumpgrenze
Das Zapfluftventil mit einem variablen Querschnitt A, wie es zuvor beschriebene wurde, weist beispielsweise einen Kegelventilsitz auf, wobei über die Steigung des Kegelsitzes und den Vorschub der Querschnitt A des Zapfluftventils geeignet eingestellt wird, um einen vorbestimmten Luftmassenstrom m abfließen zu lassen. Die Erfindung ist dabei jedoch nicht auf einen Kegelventilssitz bei dem Zapfluftventil beschränkt. Neben einem Zapfluftventil kann außerdem auch jedes andere Ventil oder jede andere Ventilkombination verwendet werden, die geeignet betätigt bzw. angesteuert werden kann, um einen vorbestimmten Luftmassenstrom m • abfließen zu lassen.The A bleed air valve with a variable cross-section A, as described above has, for example, a conical valve seat, wherein about the slope of the conical seat and the feed of the cross section A of the bleed air valve is adjusted to a predetermined Let air mass flow m to drain. The invention is but not on a Kegelventilssitz at the bleed valve limited. In addition to a bleed valve can also also any other valve or valve combination used which can be suitably operated or controlled to allow a predetermined air mass flow m • to flow.
Im Anschluss an das Erzeugen des Vordralls wird die Messung des Drucks P2 der Luftmassenströmung erneut durchgeführt bzw. fortgesetzt (Schritt S1) und bestimmt, ob ein "Pumpen" des Verdichters wieder auftritt (Schritte S2, S3) und ein entsprechender Regeleingriff (Schritt S4) notwendig ist.in the Following the generation of the pre-whirl will be the measurement of the pressure P2 of the air mass flow again performed or continued (step S1) and determines whether a "pumping" of the Compressor occurs again (steps S2, S3) and a corresponding Control intervention (step S4) is necessary.
In
Übersteigt
nun die Amplitude der Druckschwingung bzw. -schwankung des Drucks
P2 das vorbestimmte Grenzmaß, ab welchem ein "Pumpen" des
Verdichters auftritt, so erfolgt ein Regeleingriff zur Verschiebung
der Pumpgrenze und zur Verhinderung des „Pumpens" des Verdichters.
Das Grenzmaß
Wird
also ein "Pumpen" des Verdichters erfasst, so erfolgt ein Eingriff
zur Verschiebung der Pumpgrenze
Wie
zuvor beschrieben wurde, lässt das Zapfluftventil einen
von dem Druck P2 abhängigen Luftmassenstrom m • abfließen.
Dieser wird beispielsweise dem Verdichter derart zugeführt,
so dass vor dem Verdichter ein geeigneter Vordrall erzeugt wird,
der ausreicht, um ein „Pumpen" des Verdichters zu verhindern
und um die Pumpgrenze
In
Das
in der zweiten Ausführungsform verwendete Kennfeld
Anhand
dieses Kennfeldes
Nachdem
in dem zweiten Schritt S2* festgestellt wurde, dass die Pumpgrenze
In
dem nächsten Schritt S3* wird also das Zapfluftventil so
angesteuert, dass dem Verdichter ausreichend Luft zugeführt
werden kann, um einen geeigneten Vordrall vor dem Verdichter zu
erzeugen, um ein „Pumpen" des Verdichters zu verhindern.
Dabei wird die Pumpgrenze
Der
Ventilquerschnitt A des Zapfluftventils wird dabei beispielsweise
aus einem entsprechenden 3-dimensionale Kennfeld
In
Aus
dem Diagramm in
Bei dem Verfahren gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung wird der Vordrall vor dem Verdichterrad geregelt. Dazu wird die Zapfluft eines Zapfluftventils verwendet, das einen ausreichenden Luftmassenstrom m • vor dem Verdichter bereitstellt, um einen geeigneten Vordrall zu erzeugen. Die Zapfluft wird gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung nicht lediglich im Kreis geleitet, um zur Verschiebung des Massenstroms im Kennfeld benutzt zu werden, sondern dazu verwendet einen gezielten Vordrall zu erzeugen, der ausreicht um ein jeweiliges „Pumpen" des Verdichters zu verhindern.at the method according to the first and second embodiments In accordance with the invention, the pre-whirl is regulated in front of the compressor wheel. For this purpose, the bleed air of a bleed air valve is used, the one sufficient air mass flow m • before the compressor provides to create a suitable pre-whirl. The bleed air is in accordance with the first and second embodiment of the invention not just circulated to shift the mass flow to be used in the map, but uses a targeted To create a pre-twist that is sufficient for a respective "pumping" to prevent the compressor.
Die erfindungsgemäße Steuerung betrifft somit eine aktive Kontrolle zur Verschiebung der Pumpgrenze und nicht direkt zur aktiven Regelung des Massenstroms an der Pumpgrenze. Die se aktive Kontrolle zur Verschiebung der Pumpgrenze wird erreicht in dem der Druck P2 in der ersten Ausführungsform hinter dem Diffusoraustritt gemessen wird, um zu bestimmen, ob ein „Pumpen" des Verdichters vorliegt oder nicht. Die erste Ausführung der Erfindung hat dabei den Vorteil, dass das Auftreten eines "Pumpens" des Verdichters genauer bestimmt werden kann und entsprechend ein geeigneter Vordrall erzeugt werden kann. Auf diese Weise kann die Effizienz des Turboladers zusätzlich verbessert werden.The Control according to the invention thus relates to a active control to shift the surge line and not directly for active control of the mass flow at the surge line. The se active Control to shift the surge line is achieved in the Pressure P2 in the first embodiment behind the diffuser outlet is measured to determine if a "pumping" of the compressor present or not. The first embodiment of the invention has the advantage that the occurrence of a "pumping" of the compressor can be determined more accurately and according to a suitable Vordrall can be generated. In this way, the efficiency of the turbocharger additionally be improved.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind dabei miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale davon.Even though the present invention above based on the preferred embodiments is described, it is not limited thereto, but Modifiable in a variety of ways. The previously described Embodiments are combined with each other, in particular individual features thereof.
Beispielsweise
kann eine Kombination der beiden Ausführungsformen folgendermaßen
ausgeführt sein. Gemäß der zweiten Ausführungsform
kann während des Betriebs des Turboladers zunächst
anhand des Kennfeldes
In
einem weiteren Schritt kann nun gemäß der ersten
Ausführungsform ein aktiver Regeleingriff erfolgen. In
diesem Fall wird nun in Schritt S1 beispielsweise ein Druck P2 der
Luftmassenströmung hinter einem Verdichteraustritt des
Turboladers gemessen. Des Weiteren wird in Schritt S2 bestimmt,
ob der Druckverlauf des Drucks P2 die Pumpgrenze
Das zuvor beschriebene Beispiel ist eine Möglichkeit von mehreren, wie die beiden Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können. Die Erfindung ist auf diese Kombination nicht beschränkt.The previously described example is one possibility of several, how the two embodiments combined can be. The invention is based on this combination not limited.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - US 20070039320 [0004] US 20070039320 [0004]
- - US 6779344 [0005] - US 6779344 [0005]
- - US 6793455 [0006] - US 6793455 [0006]
Claims (13)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007051845A DE102007051845B4 (en) | 2007-10-30 | 2007-10-30 | Turbocharger and method for generating a pre-whirl before a compressor of the turbocharger |
PCT/EP2008/062260 WO2009056391A2 (en) | 2007-10-30 | 2008-09-15 | Turbocharger, and methods for generating a preswirl in front of a compressor of the turbocharger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007051845A DE102007051845B4 (en) | 2007-10-30 | 2007-10-30 | Turbocharger and method for generating a pre-whirl before a compressor of the turbocharger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007051845A1 true DE102007051845A1 (en) | 2009-05-07 |
DE102007051845B4 DE102007051845B4 (en) | 2013-04-04 |
Family
ID=40086654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007051845A Expired - Fee Related DE102007051845B4 (en) | 2007-10-30 | 2007-10-30 | Turbocharger and method for generating a pre-whirl before a compressor of the turbocharger |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102007051845B4 (en) |
WO (1) | WO2009056391A2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3486452A1 (en) * | 2017-11-16 | 2019-05-22 | Innio Jenbacher GmbH & Co OG | Combustion engine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6779344B2 (en) | 2002-12-20 | 2004-08-24 | Deere & Company | Control system and method for turbocharged throttled engine |
US6793455B2 (en) | 2001-02-08 | 2004-09-21 | Georgia Tech Research Corporation | Method and apparatus for active control of surge in compressors |
US20070039320A1 (en) | 2003-08-08 | 2007-02-22 | Ronglei Gu | Surge control system for a compressor |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58170827A (en) * | 1982-03-31 | 1983-10-07 | Hino Motors Ltd | Supercharging device for internal-combustion engine |
JPS58185933A (en) * | 1982-04-24 | 1983-10-29 | Hino Motors Ltd | Turbo surpercharging device for car engine |
DE3529281C1 (en) * | 1985-08-16 | 1986-09-11 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Device for changing the direction of an air flow entering through the inlet of a compressor of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine |
DE19823274C1 (en) * | 1998-05-26 | 1999-10-14 | Daimler Chrysler Ag | Turbocharger for motor vehicle internal combustion engine |
DE10133669A1 (en) * | 2001-07-11 | 2003-01-30 | Daimler Chrysler Ag | Exhaust gas turbocharger in an internal combustion engine |
DE10158874A1 (en) * | 2001-11-30 | 2003-06-12 | Daimler Chrysler Ag | Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine and method for operating a supercharged internal combustion engine |
US6948314B2 (en) * | 2003-09-12 | 2005-09-27 | Honeywell International, Inc. | High response, compact turbocharger |
EP1640597B1 (en) * | 2004-09-22 | 2008-07-23 | Ford Global Technologies, LLC | Supercharged internal combustion engine and method for operating such an internal combustion engine |
WO2007089737A1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Borgwarner Inc. | Combination variable geometry compressor, throttle valve, and recirculation valve |
WO2007098133A1 (en) * | 2006-02-21 | 2007-08-30 | Borgwarner Inc. | Turbocharger compressor housing with integrated throttle valve and recirculation-bypass system |
-
2007
- 2007-10-30 DE DE102007051845A patent/DE102007051845B4/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-09-15 WO PCT/EP2008/062260 patent/WO2009056391A2/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6793455B2 (en) | 2001-02-08 | 2004-09-21 | Georgia Tech Research Corporation | Method and apparatus for active control of surge in compressors |
US6779344B2 (en) | 2002-12-20 | 2004-08-24 | Deere & Company | Control system and method for turbocharged throttled engine |
US20070039320A1 (en) | 2003-08-08 | 2007-02-22 | Ronglei Gu | Surge control system for a compressor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3486452A1 (en) * | 2017-11-16 | 2019-05-22 | Innio Jenbacher GmbH & Co OG | Combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009056391A2 (en) | 2009-05-07 |
DE102007051845B4 (en) | 2013-04-04 |
WO2009056391A3 (en) | 2009-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2909825A1 (en) | CONTROL SYSTEM FOR A MULTI-STAGE AXIAL FLOW COMPRESSOR OF A GAS TURBINE ENGINE | |
EP1769147B1 (en) | Method for operating a gas turbine group | |
DE102008058799A1 (en) | Method for operating a multi-stage compressor | |
DE102007035966A1 (en) | Radial compressor for a turbocharger | |
DE112016004296T5 (en) | GUESTURBINE CONTROL DEVICE AND METHOD, GAS TURBINE CONTROL PROGRAM AND GAS TURBINE | |
WO2012007341A1 (en) | Gas turbine with a secondary air system and method for operating such a gas turbine | |
WO2009095097A1 (en) | Turbocharger comprising a compressor that has two air ducts for regulating bleed air and discharging blow-off air | |
DE102008014681A1 (en) | Charge pressure drop preventing method for turbocharger, involves determining values based on pressure drop to increase performance of turbine, and supplying air mass flow, and adjusting turbine performance adjusted based on values | |
EP2977596A1 (en) | Combustion engine with a control device | |
WO2023217533A1 (en) | Fuel cell system and method for operating same | |
DE102011086938A1 (en) | Tank ventilation system for internal combustion engine, has suction pipe, through which ambient air is supplied to combustion chamber, where pressure generating unit is arranged in suction pipe | |
DE102004003378A1 (en) | Multi-stage turbocharger control device is configured so that one turbocharger stage is regulated to obtain a stable pressure within an operating pressure range and the other is used to achieve short-term pressure variations | |
DE112011105732B4 (en) | Fuel cell system and its startup procedure | |
DE2943729C2 (en) | Control of a self-igniting internal combustion engine with accumulation charging | |
DE102014111835B4 (en) | Compressor unit and method for its operation | |
EP3617481B1 (en) | Monitoring of servo valve filter elements | |
DE102007051845B4 (en) | Turbocharger and method for generating a pre-whirl before a compressor of the turbocharger | |
DE102017107601A1 (en) | Method for controlling a screw compressor | |
DE102007051844A1 (en) | Turbocharger with a compressor housing for adjusting a pre-whirl | |
EP2960520A1 (en) | Method and device for venting a vacuum chamber | |
WO2011015281A1 (en) | Supply assembly for a fuel cell pack, fuel cell module, and method for operating the fuel cell module | |
DE102014210026A1 (en) | Method and control for controlling a supercharging system for an internal combustion engine | |
DE102019101564A1 (en) | FUEL CELL SYSTEM | |
DE102018004309A1 (en) | Method for optimized operation of a flow compressor | |
DE102008006739A1 (en) | Compressor system for a fuel cell assembly, fuel cell assembly and method of control |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F02C 9/00 AFI20071030BHDE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130705 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |