DE102008043461A1

DE102008043461A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Turboladers eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102008043461A1
Application number: DE102008043461A
Authority: DE
Inventors: Jochen Laubender
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2010-05-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Kompressors, mit folgenden Schritten: - Erfassen mehrerer Signalimpulse während einer Drehung eines Verdichterrades (3) in dem Kompressor (1) mit Hilfe eines einen magnetischen Effekt nutzenden Sensorelements (10), wobei die Signalimpulse durch Vorbeilaufen eines Schaufelblattes (9) an dem Verdichterrad (3) erzeugt werden; - Bestimmen einer jeweiligen Signalimpulsinformation für die mehreren Signalimpulse, wobei die Signalimpulsinformation und/oder eine Angabe über eine zeitliche Breite des Signalimpulses und/oder eine Angabe zu einem Abstand des Signalimpulses zu einem weiteren Signalimpuls umfasst; - Durchführen der Diagnose des Kompressors (1) abhängig von den Signalimpulsinformationen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Turbolader für Verbrennungsmotoren, insbesondere Verfahren und Vorrichtungen, mit denen Fehler und kritische Zustände eines Verdichterrades eines Turboladers detektiert und ausgewertet werden können.
Stand der Technik
Kompressoren, wie z. B. Turbolader, werden in Kraftfahrzeugen zur Aufladung von Verbrennungsmotoren genutzt, um die Leistung zu steigern. Turbolader weisen dazu ein schnell drehendes Verdichterrad mit Schaufeln auf, mit dem Luft aus der Umgebung angesaugt wird, und unter höherem Druck in einem Luftsystem des Verbrennungsmotors bereitgestellt wird.
Das Verdichterrad und weitere schnell laufende Bauteile des Turboladers unterliegen einer hohen Verschleißanfälligkeit und Materialermüdung, so dass die Lebensdauer des Turboladers in erheblichem Maße von seinem Betriebsbedingungen abhängen.
Verfahren zur Diagnose von Turboladern sind allgemein bekannt. Im Prinzip beruhen diese auf einer Detektion einer Drehgeschwindigkeit des Verdichterrades durch Messung der Frequenz des Vorbeilaufens von Schaufeln des Verdichterrades an einem Sensorelement. Das Sensorelement detektiert das Vorbeilaufen der Schaufeln durch Erfassen einer induktiven Änderung eines Widerstands bzw. eines Stromflusses als Reaktion auf die Störung eines Magnetfeldes eines Permanentmagneten beim Vorbeilaufen der Schaufel des Turboladers.
Wird der Turbolader nahe der Pumpgrenze oder im Pumpzustand betrieben, werden die Schaufeln des Verdichterrades zu mechanischen Schwingungen angeregt, die bei zu hoher Belastung oder bei Dauerbelastung zur Zerstörung des Verdichterrades und damit des gesamten Turboladers führen können. Die Schwingungen der Schaufeln führen zu einer schnelleren Materialermüdung und schließlich zu Ermüdungsbrüchen, wodurch die Lebensdauer des Turboladers erheblich beeinträchtigt ist. Auch ein häufiges Betreiben des Turboladers mit einer Überdrehzahl, bei der die äußeren Enden der Verdichterschaufeln sehr hohe Bahngeschwindigkeiten erreichen können, führen zu einer deutlich erhöhten Materialermüdung und damit zu einer reduzierten Lebensdauer.
Gerade beim Fahrzeugtuning zur Leistungssteigerung führen Manipulationen am Motorsystem dazu, dass der Turbolader häufig in der Überdrehzahl betrieben wird. Dies stellt einen Missbrauch des Turboladers dar, da dessen Lebensdauer deutlich verkürzt wird. Ist der Turbolader defekt, entstehen dem Hersteller des Turboladers hohe Kosten, wobei der Nachweis, dass ein Missbrauch vorliegt, schwierig zu führen ist.
Weiterhin treten beim Betrieb des Turboladers Verschleißerscheinungen in den Lagerungen des Turboladers auf, die zu einer sich über die Lebensdauer des Turboladers ändernden Drehungsungleichförmigkeit führt. Auch die Geschwindigkeit mit denen einzelne Bauteile des Turboladers verschleißen, hängt von den Betriebszuständen während der Betriebszeit des Turboladers ab. Welcher Grad des Verschleißes vorliegt, bestimmt die Restlebensdauer erheblich.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Diagnose eines Kompressors zur Verfügung zu stellen, mit dem es möglich ist, Zustände, die zu einer schnelleren Materialermüdung führen, sowie den Verschleiß des Turboladers zu bestimmen und insbesondere um eine Restlebensdauer zu bestimmen oder um festzustellen, ob ein Missbrauch des Kompressors vorliegt, z. B. durch ein Betreiben des Turboladers in einer Überdrehzahl.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Diagnose eines Kompressors nach Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zur Diagnose eines Kompressors vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Erfassen mehrerer Signalimpulse während einer Drehbewegung eines Verdichterrades in dem Kompressor mit Hilfe eines einen magnetischen Effekt nutzenden Sensorelements, wobei die Signalimpulse durch Vorbeilaufen eines Schaufelblattes an dem Verdichterrad erzeugt werden;
– Bestimmen einer jeweiligen Signalimpulsinformation für die mehreren Signalimpulse, wobei die Signalimpulsinformation eine Angabe über eine Amplitude des Signalimpulses und/oder eine Angabe über eine zeitliche Breite des Signalimpulses und/oder eine Angabe zu einem Abstand des Signalimpulses zu einem weiteren Signalimpuls umfasst;
– Durchführen der Diagnose des Kompressors abhängig von den mehreren Signalimpulsinformationen.

Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, mithilfe eines Magnetfeldsensors oder dergleichen das Vorbeilaufen einer Schaufel des Verdichterrades des Kompressors zu detektieren und insbesondere die zeitliche Änderung einer Signalimpulsinformation auszuwerten, mit der ein Drehverhalten des Verdichterrades bestimmbar ist. Die Signalimpulsinformation kann eine Angabe über eine Amplitude des Signalimpulses und/oder eine Angabe über eine zeitliche Breite des Signalimpulses und/oder eine Angabe zu einem Abstand des Signalimpulses zu einem weiteren Signalimpuls. Dabei kann eine zeitliche Drehungsungleichförmigkeit des Verdichterrades erfasst werden, die beim ungleichmäßigen Drehen des Verdichterrades auftreten, wie z. B. bei einem exzentrischen Drehen, bei Rotationsbewegungen und dgl., so dass z. B. Defekte in der Lagerung des Verdichterrades frühzeitig erkannt werden können. Schleichende Verschleißerscheinungen und eine daraus folgende Zerstörung des Turboladers bzw. anderer Komponenten können so frühzeitig erkannt werden.
Zusätzlich kann durch die Erfassung der Drehungsungleichförmigkeit der Pumpzustand, d. h. ein Rückströmen der verdichteten Luft von der Hoch- auf die Niederdruckseite über das Verdichterrad erfasst werden. Im Pumpzustand werden hohe Druckschwingungen und hohe mechanische Momente auf das Verdichterrad ausgeübt, die zu dessen Zerstörung führen können. Durch die Erfassung der Drehungsungleichförmigkeit des Verdichterrades kann weiterhin eine Pumpgrenze des Turboladers im Verdichterkennfeld bei kleinen Massenströmen und hohen Druckverhältnissen jeweils betriebspunktabhängig bestimmt werden. Es ist dadurch möglich, den Turbolader nahe an der Pumpgrenze zu betreiben und damit einen besseren Wirkungsgrad zu erhalten.
Insbesondere kann die Diagnose abhängig von einem oder mehreren der folgenden Auswertedaten durchgeführt werden:

– Angaben über die Schwankungsbreite der jeweiligen Signalimpulsinformation der Signalimpulse bezüglich der einzelnen Schaufelblätter;
– eine Signalimpulsinformation des Signalimpulses für ein vorbestimmtes der Schaufelblätter;
– eine Angabe über die Schwankungsbreite aller Signalimpulsinformationen der Signalimpulse insgesamt;
– ein Profil der Signalimpulsinformationen der Signalimpulse für mehrere oder jedes der Schaufelblätter.

Weiterhin können bei Inbetriebnahme oder zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ein oder mehrere Signalimpulsinformationen als Referenzdaten erfasst werden, wobei die Diagnose abhängig von den Referenzdaten durchgeführt wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann bei der Diagnose abhängig von der oder den Signalimpulsinformationen eine Schätzung der Restlebensdauer des Kompressors durchgeführt werden.
Weiterhin kann ein Schwellwertvergleich mit den Signalimpulsinformationen abhängig von einem jeweiligen Schwellwert durchgeführt werden, wobei abhängig von dem Ergebnis des Schwellwertvergleichs eine Fehlerinformation gespeichert oder ausgegeben wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zur Diagnose eines Kompressors vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst:

– ein einen magnetischen Effekt nutzendes Sensorelement zum Erfassen mehrerer Signalimpulse während einer Drehung eines Verdichterrades in dem Kompressor, wobei die Signalimpulse durch Vorbeilaufen eines Schaufelblattes an dem Verdichterrad erzeugt werden;
– eine Einrichtung zum Bestimmen einer jeweiligen Signalimpulsinformation für die mehreren Signalimpulse, wobei die Signalimpulsinformation eine Angabe über eine Amplitude des Signalimpulses und/oder eine Angabe über eine zeitliche Breite des Signalimpulses und/oder eine Angabe zu einem Abstand des Signalimpuls zu einem weiteren Signalimpuls umfasst;
– eine Einrichtung zum Durchführen der Diagnose des Kompressors abhängig von den mehreren Signalimpulsinformationen.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a und 1b Schnittansichten durch einen Turbolader in axialer Richtung bzw. entlang der Schnittlinie S-S;
2a und 2b Ausgangssignale des Magnetfeldsensors bei nicht schwingenden Verdichterschaufeln bzw. bei schwingenden Verdichterschaufeln und/oder variierender Spaltbreite durch Axialbewegungen des Läufers;
3 eine Darstellung der Verläufe der Sensorsignale abhängig von der effektiven Schaufeldicke bei zunehmendem Axiallagerspiel oder zunehmender Wärmeausdehnung des Läufers;
4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Diagnose des Turboladers.
Beschreibung von Ausführungsformen
Folgende Ausführungsformen werden anhand eines Turboladers beschrieben. Die folgende Beschreibung lässt sich jedoch auf jede Art von Kompressor übertragen, bei dem ein Medium durch ein Verdichterrad mit Schaufeln angesaugt und zu einem höheren Druck verdichtet wird.
1a zeigt eine Querschnittsdarstellung durch einen Turbolader 1 (Kompressor) senkrecht zu einer Achsrichtung einer Welle 2, die in einem Turboladergehäuse drehbar gelagert ist. In 1b ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie S-S der 1a in Pfeilrichtung dargestellt.
Der Turbolader 1 weist ein Verdichterrad 3 mit Schaufeln 4 auf, die je nach verwendetem Messprinzip aus einem magnetischen oder elektrischen leitfähigen Material ausgebildet sind, Das Verdichterrad 3 ist an der Welle 2 angeordnet. In dem Turbolader 1 wird durch eine Drehung des Verdichterrades 3 Luft über eine Ansaugöffnung 5 in axialer Richtung der Welle 2 angesaugt, durch die Schaufeln 4 des Verdichterrades 3 verdichtet und über einen Auslasskanal 7, der spiralförmig um das Verdichterrad angeordnet ist, ausgestoßen.
Das Verdichterrad 3 weist für jede der Schaufeln 4 einen Schaufelsteg 8 auf, der ein Schaufelblatt 9 trägt, das in axialer Richtung von dem Schaufelsteg 8 absteht und zusätzlich in Richtung der bevorzugten Drehrichtung des Verdichterrades 3 gekrümmt ist.
In dem Turbolader 1 ist ein Sensorelement 10 angeordnet, das zur berührungslosen Erfassung eines Vorbeilaufens einer äußeren Kante der Schaufelblätter 9 möglichst nahe an den Schaufelenden (Blattspitzen) positioniert ist. Das Sensorelement 10 kann dabei unterschiedliche Messprinzipien ausnützen, wie z. B. eine induktive Änderung eines Widerstandes (magneto-resistiver Effekt), Hall-Effekt, AMR (anisotrope magnetische Widerstandsänderung), GMR (Giant Magnetic Resistance-Änderung), Induktion von Wirbelstrom, Änderungen des magnetischen Flusses und auch Kombinationen daraus. Das Sensorelement 10 kann dazu je nach verwendetem Messprinzip in an sich bekannter Weise aufgebaut sein. In einer ausgewählten Ausführungsform weist das Sensorelement 10 einen Permanentmagneten auf, der mit einem Magnetfeldsensor versehen ist, um beispielsweise eine Änderung des magnetischen Flusses durch den Magnetfeldsensor abhängig von der Position der Schaufelblätter 9 zu bewirken.
Das Sensorelement 10 liefert eine elektrische Größe, wie z. B. ein Spannungssignal oder ein Stromsignal als Sensorsignal, wenn sich das Magnetfeld aufgrund der Änderung des magnetischen Flusses durch ein vorbeilaufendes Schaufelblatt 9 des sich drehenden Verdichterrades 3 ändert. Ein solches Sensorsignal ist beispielsweise für einen idealen Turbolader 1 in 2a dargestellt. Man erkennt, dass das Sensorsignal eine gleichförmige Amplitude und eine konstante Periodizität aufweist, d. h., die Abstände zwischen den festgestellten Signalimpulsen Δt₁, Δt₂, Δt₃, Δt₄ sind gleich.
Durch verschiedene Effekte können sich Drehungleichförmigkeiten der Schaufeln des Verdichterrades 3 ergeben, wodurch Unperiodizitäten des Sensorsignals, die beispielsweise in 2b dargestellt sind, resultieren können. Die Effekte können beispielsweise verschiedene Verschleißeffekte, wie z. B. eine Abnutzung der Lagerung des Verdichterrades 3, Schwingungen der Schaufelenden bzw. Blattspitzen der Schaufelblätter 9 und Änderungen der Breite der Schaufelenden sowie des Abstandes der Schaufelenden von dem Sensorelement 10 aufgrund thermischer Ausdehnung sein.
Das Diagnoseverfahren beruht allgemein darauf, die Unperiodizitäten des Sensorsignals auszuwerten.
Im Detail werden eine oder mehrere der folgenden Größen erfasst und ausgewertet:

– die Sensorsignalamplitude (Amplitude des Sensorsignals) als Maß des Abstandes der an dem Sensorelement 10 vorbeilaufenden Schaufelblattes 9,
– die Sensorsignalbreite, d. h. die zeitliche Länge des durch das Vorbeilaufen des Schaufelblattes 9 erzeugten Sensorsignalimpulsen, als Maß für die Position des Verdichterrades 3 bezüglich des Sensorelements 10, als Maß für eine temperaturbedingte Ausdehnung des Schaufelblattes 9 und/oder als Maß einer Verformung des Schaufelblattes 9, und
– der zeitliche Abstand zwischen den durch das Vorbeilaufen des Schaufelblattes 9 erzeugten Sensorsignalimpulsen als Maß für eine Schwingung des Schaufelblatts 9 (bei nicht permanenter Abstandsänderung) oder als Maß einer Verformung der Schaufelblätter 9 des Verdichterrades 3.

Dazu ist eine Auswerteeinheit 15 vorgesehen, die die oben genannten Größen erfasst. Die Auswerteeinheit 15 kann die oben genannten Größen bezüglich jedes Schaufelblattes detektieren und als Profil in einem Speicher 16 hinterlegen. Anhand des Profils ist es möglich, Änderungen jedes der Schaufelblätter 9 zu erkennen. Alternativ oder zusätzlich kann jeweils eine Angabe der Schwankung der einzelnen oben erfassten Größen ermittelt werden, z. B. in Form eines Streuungswertes oder dergleichen.
Vorzugsweise werden die oben erfassten Größen entweder insgesamt über jedes bestimmte Schaufelblatt betriebspunktabhängig gespeichert, d. h. abhängig von der Druckdifferenz über dem Turbolader 1 und/oder abhängig von der Drehzahl des Verdichterrades 3 und/oder abhängig von einer Temperatur des Turboladers.
Das Diagnoseverfahren beruht im Weiteren darauf, dass durch die sich über die Lebensdauer des Turboladers 1 ändernde Drehungsungleichförmigkeit aufgrund von z. B. Verschleiß in den Lagerungen des Turboladers, die zeitliche Periodizität des Sensorsignals beim Vorbeilaufen der Schaufelblätter 9 des Verdichterrades 3 zunehmend ändert. Aus einer im Idealfall (bei einem neuen Turbolader) konzentrischen Drehbewegung des Verdichterrades 3 wird durch Zunahme des Radiallagerspiels der Lager, die die Welle 2, an der das Verdichterrad 3 angebracht ist, auf so genannten Wellenbahnen geschwungen, die eine elliptische, zykloidische, trochoidische oder anders geartete Drehbewegungen ergeben kann. Eine Angabe über das Spiel des Lagers quer zur Achsrichtung kann man beispielsweise aus der Streuung des zeitlichen Abstandes zwischen den Sensorsignalimpulsen erhalten. Bewegt sich das Verdichterrad 3 auf einer solchen Bahn, streichen die ansonsten geometrisch äquidistanten Schaufelblätter 9 bei konstanter Drehzahl des Turboladers in unterschiedlichen Zeitabständen an dem Sensorelement 10 vorbei.
Ändert sich zusätzlich auch das Axiallagerspiel (Spiel der Welle 2 in Achsrichtung) des Verdichterrades 3, so drückt sich das in einer Modulation der Signalamplitude aus, da sich die Spaltbreite zwischen den Blattspitzen der Schaufelblätter 9 des Verdichterrades 3 und dem Sensorelement 10 ändert. Eine Angabe über das Axiallagerspiel des Verdichterrades 3 kann durch die Streuung der Amplitude des Sensorsignals angegeben werden.
Zusätzlich besitzen die Schaufelblätter 9 eine zunehmende Profildicke über die Lage der Schaufelblätter 9 gemessen von der Eintrittskante des Verdichterrades 3 bis zum Verdichterradboden, der durch die Schaufelstege 8 gebildet wird. Nimmt das Axiallagerspiel über die Lebensdauer des Turboladers 1 zu, so ändert sich lokal am Sensorelement 10 die effektive Dicke d₁, d₂, d₃ des vorbeilaufenden Schaufelblatts, wie es in 3 schematisch dargestellt ist. Folglich ändert sich bei zunehmenden Axiallagerspiel die zeitliche Periodizität Δt₁ bis Δt₃ und auch die Dauer t₁, t₂, t₃ eines durch das Vorbeilaufen des Schaufelblattes 9 erzeugten Sensorsignalimpulses.
Mit zunehmender Betriebsdauer des Turboladers 1 wächst das Lagerspiel sowohl in Achsrichtung als auch in Radialrichtung, so dass sich die Schwankungsbreite des Abstandes zwischen dem Sensorelement 10 und dem Verdichterrad 3 verändert. Die Vergrößerung der Schwankungsbreite kann für jeden Turbolader 1 individuell sein. Durch Festlegen eines entsprechenden Schwellenwerts für die Schwankungsbreite kann jede der oben genannten Größen abhängig von der verstrichenen Betriebszeit (z. B. angegebenen in Gesamtumdrehungen, Betriebsstunden oder dergleichen) und abhängig von dem Schwellwert die Restbetriebsdauer des Turboladers abgeschätzt werden.
Wie in 4 dargestellt, kann beispielsweise zu Betriebsbeginn des Turboladers 1 betriebspunktabhängig ein oder mehrere Angaben bezüglich einer oder mehrerer der obigen Größen, nämlich der Sensorsignalimpulsbreite, der Sensorsignalamplitude und der zeitlichen Abstände der Sensorsignalimpulse, und/oder ein Profil eines oder mehrerer der obigen Größen zueinander erfasst und gespeichert werden (Schritt S1). Dadurch ist es möglich, aufgrund von Abweichungen der einzelnen Werte zueinander aufgrund von Fertigungstoleranzen und dgl. jedes der Schaufelblätter 9 eindeutig zu identifizieren. Somit können im weiteren Betrieb des Turboladers 1 z. B. nach einer bestimmten Betriebsdauer die oben genannten durch das Sensorelement 10 erfassten Größen bzw. Profile erfasst werden (Schritt S2) und eine Angabe über eine jeweilige Änderung ermittelt werden (Schritt S3). Durch Auswahl einiger oder durch Berücksichtigen aller erfassten Größen für einen Teil oder jedes der Schaufelblätter 9 können so Fehler festgestellt werden (Abweichungen eines oder mehrerer der berücksichtigten Größen um mehr als einen Schwellenwert) oder präventive Aussagen über die weitere Lebensdauererwartung des Turboladers 1 abgeleitet werden (z. B. durch Vergleich mit Referenzwerten eines vergleichbaren Turboladers) (Schritt S4).
Beim in der Auswerteeinheit 15 durchgeführten Diagnoseverfahren kann der Betrieb des Turboladers 1 bei Überdrehzahl festgestellt werden. Dazu wird die Dauer der zeitlich wiederkehrenden Widerstandsänderung in dem Sensorelement 10 ausgewertet, indem die Frequenz der ausgesandten Signalpakete mit der Drehzahl des Turboladers in Phase gebracht wird. In einem bevorzugt ausgeführten Verfahren kann dann speziell die Periodizität des Ausgangssignals einer definierten Drehzahl des Turboladers zugeordnet werden. Unterschreitet die Periodizität des Ausgangssignals z. B. eine Mindestdauer und überschreitet damit eine Maximaldrehzahl, wird auf einen Fehler erkannt. Dazu kann die Auswerteeinheit 15 während des Betriebs des Turboladers 1 jeweils die zeitlichen Ungleichmäßigkeiten des Sensorsignals auswerten.
Die Abweichung der zeitlichen Periodizität des Sensorsignals im Vergleich zu der zeitlichen Periodizität des Sensorsignals im Idealzustand, wie es beispielsweise eingelernt sein kann, kann dabei als ein Maß für die aktuelle Drehbewegung des Verdichterrades 3 verwendet werden. Ändert sich z. B. durch Verschleißerscheinungen in der Lagerung des Verdichterrades 3 oder im Pumpzustand durch Rückströmung die Drehbewegung des Verdichterrades 3, so wirkt sich das unmittelbar auf das Sensorsignal aus.
Insbesondere im Pumpzustand werden die Blattspitzen der Schaufelblätter 9 zu Schwingungen angeregt, so dass die zeitliche Periodizität des Sensorsignals deutlich vom Idealzustand abweichen kann. Dadurch ist eine kurz-, mittel- und langfristige Diagnose des Zustands des Turboladers 1 möglich. Da die Schwingungen der Schaufelblätter 9 die Materialermüdung der Schaufelblätter 9 erheblich beschleunigen kann, sind derartige Zustände zu vermeiden, z. B. indem ein Benutzer auf den kritischen Zustand hingewiesen wird bzw. bei einer Abschätzung einer Restlebensdauer des Turboladers 1 entsprechend zu berücksichtigen.
In der Speichereinheit 16 können mindestens eine der folgenden Angaben bzw. Profildaten gespeichert werden:

– eine Signalamplitude des Sensorsignalimpulses für ein bestimmtes der Schaufelblätter 9;
– eine Angabe über die Schwankungsbreite der Signalamplituden der Sensorsignalimpulse des Sensorsignals für jedes der bestimmten Schaufelblätter;
– eine Angabe über die Schwankungsbreite aller Signalamplituden der Sensorsignalimpulse insgesamt;
– ein Profil der Signalamplituden der Sensorsignalimpulse für mehrere oder jedes der Schaufelblätter 9;
– eine Sensorsignalbreite des Sensorsignalimpulses für ein bestimmtes der Schaufelblätter 9;
– eine Angabe über die Schwankungsbreite der Sensorsignalbreiten des Sensorsignals für jedes der bestimmten Schaufelblätter;
– eine Angabe über die Schwankungsbreite aller Sensorsignalbreiten der Sensorsignalimpulse insgesamt;
– ein Profil der Sensorsignalbreiten der Sensorsignale für mehrere oder jedes der Schaufelblätter 9;
– einen Signalimpulsabstand zwischen einem der Sensorsignalimpulse für ein bestimmtes dem Sensorsignalimpuls zugeordneten Schaufelblattes 9 und einem weiteren Schaufelblatt 9 zugeordneten Sensorsignalimpuls;
– eine Angabe über die Schwankungsbreite der Signalimpulsabstände des Sensorsignals bezüglich jedes der bestimmten Schaufelblätter;
– eine Angabe über die Schwankungsbreite aller Signalimpulsabstände der Sensorsignalimpulse insgesamt; und
– ein Profil der Signalimpulsabstände der Sensorsignale für mehrere oder jedes der Schaufelblätter 9;

Die oben genannten Angaben werden betriebspunktabhängig gespeichert, um einen Referenzzustand des Turboladers 1 festzuhalten. Vorzugsweise wird der Referenzzustand dabei im Neuzustand des Turboladers 1 ermittelt, d. h. bei dem Zustand des Turboladers 1 bei Inbetriebnahme. Die obigen Angaben können dabei in einem Referenz-Datensatz in Kennfeldern, Kennlinien, Wertetabellen und dgl. betriebspunktabhängig abgelegt sein. Auch ist es möglich, diese Größen in Form von neuronalen Netzen zu speichern.
Eine oder mehrere weitere Größen, die den momentanen Ist-Zustand wiedergeben, werden ebenfalls betriebspunktabhängig in einem Ist-Datensatz gespeichert, der ebenfalls Kennlinien, Kennfeldern und dgl. enthalten kann. Durch einen Vergleich des Ist-Datensatzes mit dem Referenz-Datensatz kann so aus den ermittelten Abweichungen der einzelnen Größen der Alterungszustand des Turboladers 1 abgeleitet werden. Z. B. kann ein Fehler akustisch oder visuell angezeigt werden, wenn die Abweichungen eines der Größen bzw. Profile in dem Ist-Datensatz und dem Referenz-Datensatz einen definierten Grenzwert erreicht oder überschreitet.
Alternativ oder zusätzlich kann ein solches Erreichen des Grenzwertes zu einem Eintrag in einen elektronischen Fehlerspeicher 17, der mit der Auswerteeinheit 15 in Verbindung steht oder von dieser umfasst ist, führen, so dass bei einer späteren Auswertung des Fehlerspeichers 17 ein unerlaubter Betriebszustand des Turboladers 1 abgeleitet werden kann. Zusätzlich kann im Fehlerspeicher 17 ein spezieller Zähler vorgesehen sein, der die Anzahl der Fehlereinträge z. B. bei Betrieb in Überdrehzahl aufsummiert.

Claims

Verfahren zur Diagnose eines Kompressors (1), mit folgenden Schritten: – Erfassen mehrerer Signalimpulse während einer Drehbewegung eines Verdichterrades (3) in dem Kompressor (1) mit Hilfe eines einen magnetischen Effekt nutzenden Sensorelements (10), wobei die Signalimpulse durch Vorbeilaufen eines Schaufelblattes (9) an dem Verdichterrad (3) erzeugt werden; – Bestimmen einer jeweiligen Signalimpulsinformation für die mehreren Signalimpulse, wobei die jeweilige Signalimpulsinformation eine Angabe über eine Amplitude des zugeordneten Signalimpulses und/oder eine Angabe über eine zeitliche Breite des zugeordneten Signalimpulses und/oder eine Angabe zu einem Abstand des zugeordneten Signalimpulses zu einem weiteren Signalimpuls umfasst; – Durchführen der Diagnose des Kompressors (1) abhängig von den Signalimpulsinformationen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Diagnose abhängig von einem oder mehreren der folgenden Auswertedaten durchgeführt wird: – Angaben über die Schwankungsbreite der jeweiligen Signalimpulsinformation der Signalimpulse bezüglich der einzelnen Schaufelblätter (9); – eine Signalimpulsinformation des Signalimpulses für ein bestimmtes der Schaufelblätter (9); – eine Angabe über die Schwankungsbreite aller Signalimpulsinformationen der Signalimpulse insgesamt; – ein Profil der Signalimpulsinformationen der Signalimpulse für mehrere oder jedes der Schaufelblätter (9).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei Inbetriebnahme oder zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ein oder mehrere Signalimpulsinformationen als Referenzdaten erfasst werden, wobei die Diagnose abhängig von den Referenzdaten durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei der Diagnose abhängig von der oder den Signalimpulsinformationen eine Schätzung der Restlebensdauer des Kompressors durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Schwellwertvergleich mit den Signalimpulsinformationen abhängig von einem jeweiligen Schwellwert durchgeführt wird, wobei abhängig von dem Ergebnis des Schwellwertvergleichs eine Fehlerinformation gespeichert oder ausgegeben wird.
Vorrichtung zur Diagnose eines Kompressors (1), umfassend: – ein einen magnetischen Effekt nutzendes Sensorelement (10) zum Erfassen mehrerer Signalimpulse während einer Drehbewegung eines Verdichterrades (3) in dem Kompressor, wobei die Signalimpulse durch Vorbeilaufen eines Schaufelblattes (9) an dem Verdichterrad (3) erzeugt werden; – eine Einrichtung zum Bestimmen einer jeweiligen Signalimpulsinformation für die mehreren Signalimpulse, wobei die Signalimpulsinformation eine Angabe über eine Amplitude des Signalimpulses und/oder eine Angabe über eine zeitliche Breite des Signalimpulses und/oder eine Angabe zu einem Abstand des Signalimpuls zu einem weiteren Signalimpuls umfasst; – eine Einrichtung zum Durchführen der Diagnose des Kompressors (1) abhängig von den mehreren Signalimpulsinformationen.
Computerprogramm, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausführt.