本文涉及一种带有专利权利要求1的前序部分的特征的用于控制和/或调节废气涡轮增压器的方法。废气涡轮增压器在本发明的范畴中被保护免于超速(überdrehzahl)。
背景技术：
废气涡轮增压器具有压缩机和涡轮。在吸气行程(ansaugtakt)期间，尽最大可能大的新鲜气体量通过压缩机输送到一个或多个气缸中。对此，涡轮由废气流且因此同样与涡轮联结的压缩机驱动。由废气涡轮增压器预压缩的加热的空气可通过增压空气冷却在进入到气缸中前冷却。为了保护废气涡轮增压器免于损坏，应避免，涡轮轮(turbinenrad)和压缩机轮的转速超过最大转速。
尤其使用用于调节或控制废气涡轮增压器的调整参量。废气涡轮增压器设有增压压力调节，其能够实现如下，即，废气涡轮增压器已经在较低的废气流的情形中具有较高的功率且尽管在较高的转速的情形中不超过负荷极限。提升的废气质量流因此具有提升的转速。该增压压力调节可以以不同的形式实现。当使用带有可变的涡轮几何形状(vtg)的废气涡轮增压器时，其具有可调整的导叶(leitschaufel)。备选地，可使用带有废气门的废气涡轮增压器。调节可或者经由废气门(尤其在奥托发动机的情形中)，或者经由可调整的导叶(尤其在柴油发动机的情形中)实现。废气门或导叶的该位置取决于调整参量来实现。在此尤其使用电气调整环节(stellglied)，其能够实现废气门或导叶的连续的位置。在借助于废气门的增压压力调节中，在废气系(abgasstrang，有时也称为废气道)中使用相应的旁路阀。该废气门或旁路阀可将废气流的一部分导引经过涡轮，以便如此避免增压压力的提高。由此，可使用废气涡轮增压器，其已经在较低的转速的情形中足够地产生增压压力。在较高的增压器转速的情形中，废气质量流的一部分被导引经过涡轮，以便不使增压器过载。导叶在涡轮轮前的废气流中可调整，由此可使功率输出和响应行为匹配于不同的运行条件。在少量气体通过量和同时较高功率需求的情形中，废气通过减少的流动横截面加速且导引到涡轮叶片上，这提高涡轮的转速且由此提高压缩机的功率。相反地，在通过较大的横截面的较高的气体通过量的情形中流动速度降低，这减少了废气涡轮增压器的功率。
由废气涡轮增压器提供的增压压力此时取决于大量因素，其在控制和/或调节废气涡轮增压器的情形中应被考虑。在调节废气涡轮增压器的情形中，目标是如下，即，实际增压压力达到理论增压压力。当例如在压缩机和相应的气缸之间的压力管中出现泄漏时，则才较晚达到理论增压压力，因为实际增压压力通过泄漏降低。在较大的泄漏的情形中，理论增压压力若有可能甚至无法达到。此外，废气涡轮增压器的作用方式取决于在废气系中的废气背压。当废气背压提升时，则少量能量供驱动涡轮使用。也就是说，即使在这样的情况中，实际增压压力相比在较低的废气背压的情形中更慢地构建。废气背压在带有颗粒过滤器、例如奥托颗粒过滤器的燃烧发动机中不是恒定的。例如，可通过炭黑、灰烬和/或水的沉积实现在废气设施中的临时的背压提升。
从de102012206352a1中已知一种用于控制带有发动机、带有废气涡轮增压器加载组且带有传动机构的内燃机的方法。废气涡轮加载组具有基础废气涡轮增压器和切换废气涡轮增压器(schaltabgasturbolader)。基础废气涡轮增压器和切换废气涡轮增压器可设计为带有可变的涡轮几何形状的废气涡轮增压器。发动机的运行在使用动态的转速限制调节(dbr)的情况下被控制。维持了带有初级的调节弧线的初级的dbr特性曲线和带有次级的调节弧线的dbr特性曲线，用于发动机的受控制的运行。在次级的调节弧线中的值处于在初级的调节弧线中的值以下。发动机或者根据初级的dbr特性曲线，或者在传动机构的以信号的方式表示的预确定的运行模式中根据次级的dbr特性曲线来运行。在发动机的运行中识别出尤其废气涡轮增压器的极限值转速和/或发动机的极限值转速的初级的第一特性曲线。
技术实现要素：
本发明基于如下任务，如此设计和改进这样形成的方法，从而降低超过废气涡轮增压器的最大转速的危险。
基于本发明的任务此时通过带有专利权利要求1的特征的方法来解决。
将关联于废气涡轮增压器的调整参量与调整参量极限特性曲线(stellgrößengrenzkennlinie)相比较。如果调整参量迫近地(droht)超过调整参量极限特性曲线，调整参量限制到调整参量极限特性曲线的值上。调整参量特性曲线是取决于时间的函数，其中调整参量极限特性曲线在理论增压压力的改变后具有时间上受限的第一(动态)部分和时间上联接的第二(固定)部分，其中第一部分在预确定的目标时间后结束，其中调整参量极限特性曲线的第二部分相对于第一部分如此降低，从而无法达到最大转速。第一部分也可称为动态部分，因为直到目标时间结束在燃烧发动机和废气涡轮增压器的无故障的运行中实际增压压力应已经达到理论增压压力。第二部分也可称为固定部分，因为在目标时间后实际增压压力应相应于在燃烧发动机和废气涡轮增压器的无故障的运行中的理论增压压力。
这具有如下优点，即，即使在废气设施中存在泄漏和背压提升的情形中可靠地避免废气涡轮增压器的超速。在燃烧发动机和废气涡轮增压器的无故障的运行中，没有性能损失通过调整参量极限特性曲线出现，因为在该情况中，调整参量不会迫近地超过调整参量极限特性曲线。
目标时间事先通过以下方式确定，即，在目标时间内实际增压压力在燃烧发动机和废气涡轮增压器的无故障的运行中应大概已经达到理论增压压力。预确定的目标时间取决于当前置入的档位、大气压力和转速事先确定。目标时间说明假设的时间点，何时是目标运行点、也就是说实际增压压力应已经达到理论增压压力。该目标时间和因此动态部分的时间上的长度可通过比较测量或通过模拟事先获取。该目标时间和因此动态的第一部分的长度独立于在理论增压压力和实际上的实际增压压力之间的实际上的差。这具有如下优点，即，在出现泄漏或废气背压的提升的情形中反馈在调节的情形中出现。尤其使用闭环调节。由此，目标时间已经事先确定，避免如下危险，由于实际增压压力的延缓的构建过长地完全控制废气涡轮增压器。当此时实际上应出现泄漏或在废气设施中的废气背压例如通过在颗粒过滤器中的沉积提升时，则通过根据本发明的调整参量极限特性曲线调整环节位置自动地已经然后移回，当虽然理论上实际增压压力应已经达到理论增压压力时，由于泄漏或提高的废气背压但是实际增压压力还未达到理论增压压力。这虽然具有如下缺点，即，在加载颗粒过滤器的情形中调整环节位置已经较早地通过固定的部分限制，尽管实际上的实际增压压力还未达到理论增压压力且由此行驶功率最小地降低，以便避免废气涡轮增压器的超速。根据本发明的方法然而具有如下优点，方法可简单地实现，因为调整参量极限特性曲线的数据化(bedaten)连同用于达到理论增压压力的理论上的目标时间的确定可以以简单的方式通过比较测量或模拟进行。
目标时间取决于多个参量事先确定，即车辆位于哪个档位、存在哪个大气压力且发动机的转速是怎样的。大气压力在此可取决于车辆的高度确定，当不出现泄漏且不出现提高的废气背压时，则通过该方法不限制废气涡轮增压器的运行。此外，目标时间取决于理论增压压力改变的大小。在较大的理论增压压力改变的情形中其相应地持续较久，直到实际增压压力已达到理论增压压力。
调整参量极限特性曲线的第一部分优选地是恒定的函数。调整参量在此可以以如下方式选择，使得其尤其相应于调整参量极限特性曲线的动态部分。在此，占据最大可能的涡轮增压调整环节位置。也就是说固定的部分相应于最大的调整环节位置。
通过动态的第一部分，描述调整参量的完全控制，其中动态的部分是直到目标时间结束恒定的函数。由此，理论增压压力尽可能快速地构建。调整环节在该第一时间中直到达到目标时间保持在最大位置中。
调整参量极限特性曲线的固定的第二部分优选地是尤其单调下降的函数。这具有如下优点，即，通过提升的发动机转速，增加的质量流通过调整参量的较强地增加的限制被考虑，以便保护废气涡轮增压器免于达到最大转速。
调整参量优选地描述废气门的位置，其中在完全控制调整参量的情形中废气门闭合，从而在涡轮轮处的最大可能的废气流供使用。
备选地，可通过调整参量描述带有可变的涡轮几何形状的废气涡轮增压器的导叶位置(leitschaufelstellung，有时也称为导叶状态)。在带有可变的涡轮几何形状的废气涡轮增压器的情况中，完全控制相应于导叶的闭合的位置，从而涡轮功率通过在涡轮前的压力的积聚来最大化。
在废气系中，使用颗粒过滤器、尤其奥托颗粒过滤器或柴油颗粒过滤器。该方法尤其适用于使用在燃烧发动机中，其装备有颗粒过滤器，因为在此可出现在废气系中的背压提升。
该方法以控制器中的软件来实现，其中通过软件可应用或可实施描述的方法。
附图说明
此时存在大量以有利的方式和形式设计和改进根据本发明的方法的可行性方案。为此，首先允许参考排在专利权利要求1后面的专利权利要求。在下面，允许根据图纸和从属于此的描述更详细地阐释本发明的一种优选的设计方案。在图纸中：
图1示出了废气涡轮增压器的调整参量的理论增压压力、实际增压压力以及带有动态的第一部分和固定的第二部分的调整参量极限特性曲线，其中不出现泄漏且不出现提高的废气背压，
图2以图表示出了理论增压压力、延缓构建的实际增压压力、用于达到理论增压压力的理论上所需的调节参量，如此又调整参量极限特性曲线，其中出现泄漏和/或提高的废气背压。
具体实施方式
图1和2示出了理论增压压力1,2，其中理论增压压力直到时间点t0首先处于较低的水平上且自时间点t0起处于较高的水平、即理论增压压力2上。例如当驾驶员加速时，在时间点t0的理论增压压力1,2的这样的改变可出现。
在调节废气涡轮增压器的情形中，将实际增压压力3与理论增压压力1,2比较。尤其，使用闭环调节器(closed-loop-regler)用于增压压力调节。在时间点t0，实际增压压力3相应于理论增压压力1。直到较迟的时间点t1，实际增压压力3提升直到理论增压压力2的值上。在时间点t0和时间点t1之间的时间段以δx标记。此时为了从时间点t0出发提高实际增压压力，改变废气涡轮增压器的调整参量4,5,6。直到时间点t0，调整参量4处于100%以下。在时间点t0和t1之间，调整参量5为100%且自时间点t1起调整参量6从废气涡轮增压器的先前的100%完全控制出发连续地降低。调整参量4,5,6例如描述了vtg废气涡轮增压器的导叶位置或废气门阀的位置。在时间点t0和t1之间的完全控制期间，废气门阀完全地闭合且自时间点t1起逐渐(nachundnach)又开启并且在时间点t0前还进一步开启。在vtg废气涡轮增压器的情况中，在时间段δx中闭合导叶位置，因此使废气涡轮增压器的涡轮最大地加速。导叶位置自时间点t1起增加地开启。
废气涡轮增压器被保护免于超过最大转速。对此，将关联于废气涡轮增压器的调整参量4,5,6与调整参量极限特性曲线7,8相比较，且将调整参量4,5,6在调节的情形中必要时限制到调整参量极限特性曲线7,8的值上。调整参量4,5,6在此可最大地占据调整参量极限特性曲线7,8的值。
调整参量极限特性曲线7,8在理论增压压力1,2在时间点t0的改变后具有时间上受限的动态的第一部分7和时间上联接的固定的第二部分8。动态的第一部分7在预确定的目标时间δx后在时间点t1结束。目标时间δx说明如下持续时间，在其内实际增压压力3已大概达到理论增压压力2。该持续时间或目标时间δx预先通过测量或通过模拟或计算确定。
在图1中呈现了燃烧发动机和机动车的运行状态，在其中不出现泄漏且不出现提高的背压(gegendruck)，且实际上的实际增压压力2此时同样在目标时间δx内、也就是说直到时间点t1达到理论增压压力2。在时间窗口δx内，动态的第一部分7优选地为恒定的。动态的部分7在此相应于调整参量5的完全控制，这在图纸中通过说明“100%”来表明。
在时间t1后，调整参量7的完全控制由调整参量6收回，因为燃烧发动机的转速同时提升且通过穿过废气涡轮增压器的从现在起提高的质量流废气门的位置可部分地开启或导叶的位置可部分地开启。在时间δx中，调整参量5和动态的部分7一致。紧接着，也就是说在时间t1后，调整参量6处于调整参量极限值特性曲线7,8的固定的部分8以下。固定的部分8的走向如此选择，使得废气涡轮增压器即使在提升的质量流的情形中也不可达到最大转速。该方法具有如下优点，即，在没有泄漏存在和/或提高的废气背压存在的情况下，例如通过加载的奥托颗粒过滤器，调整参量6,7不受限，由此不出现行驶功率损失。
在图2中此时呈现了如下情况，在其中泄漏和/或提高的废气背压例如通过加载的颗粒过滤器出现。
同样在此，在时间点t0呈现了理论增压压力1,2的相同的改变。通过泄漏，实际增压压力9此时延缓地构建。在时间点t1，实际增压压力9还未达到理论增压压力2。为了此时保护废气涡轮增压器免于超速，此时废气增压器的完全控制在时间点t1中断，因为自时间点t1起，调整参量极限特性曲线7,8的固定的部分7起作用。也就是说，自时间点t1起，在此，调整参量10沿着调整参量极限特性曲线8、即固定的部分8伸延。在图2中此外呈现了设计方案，当不存在超速保护时，则调整参量由时间点t1直到时间点t2进一步保持在完全控制中(参看参考符号11)且当实际增压压力9实际上已达到理论增压压力2时，调整参量11的完全控制才在时间点t2以下落(abfall)12的方式收回。该下落然而通过超速保护阻止，因为在事先存储的时间t1后，调整参量已经通过固定的部分11限制。
该方法具有如下优点，调整参量极限特性曲线7,8可简单地被数据化且似乎最大地起作用。由此，可有效地且可靠地避免通过超速引起的涡轮增压器损坏。借助于该方法，调整参量极限特性曲线如此以固定的部分8而且以动态的部分7确定，使得计算最大可能的涡轮增压器调整环节位置。该调整参量极限特性曲线独立于实际增压压力3,9的实际上的改变。通过调整参量特性曲线独立于实际上的实际增压压力，反馈在出现例如通过过高的废气背压或通过泄漏引起误差的情形中被避免。利用根据本发明的方法，在细微泄漏(feinleck)的情形中或在高颗粒过滤器加载的情形中，涡轮增压器调整环节可在其位置中被限制，因此不出现超速。利用该方法，得到如下优点，燃烧发动机的无故障的运行不由限制影响(参看图1)。
当此时在时间点t1或t2后又期待在行驶行为中的动态改变时，则方法由前面开始且又作用于针对瞬时运行的时间上受限的调整环节限制。通过该方法避免了，在发动机和废气涡轮增压器以闭环调节器的压力调节的情形中调整参量通过更多的涡轮功率来补偿，这可导致增压器的损坏。
参考符号列表
1理论增压压力
2理论增压压力
3实际增压压力(无故障的运行)
4在时间点t0前的调整参量
5在时间点t0后的调整参量
6在时间点t1后的调整参量
7调整参量极限特性曲线的动态的第一部分
8调整参量极限特性曲线的固定的第二部分
9在例如通过出现泄漏或提高的废气背压引起的有故障的运行中的实际增压压力
10在时间δx中的调整参量
11在时间点t1后在没有超速保护的情况下的调整参量
12在时间点t2后在没有超速保护的情况下的调整参量。
1.一种用于控制和/或调节燃烧发动机的废气涡轮增压器的方法，其中所述废气涡轮增压器被保护免于超过最大转速，其中将实际增压压力与理论增压压力相比较，其特征在于，关联于所述废气涡轮增压器的调整参量(4,5,6,10)与调整参量极限特性曲线(7,8)相比较且若有可能被限制，其中所述调整参量极限特性曲线(7,8)在所述理论增压压力的改变后具有时间上受限的第一部分(7)和时间上联接的第二部分(8)，其中所述第一部分(7)在预确定的目标时间(δx)后结束，其中所述调整参量极限特性曲线的第二部分(8)相对于所述第一部分(7)降低。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标时间(δx)事先通过以下方式确定，即，在所述目标时间(δx)内所述实际增压压力(3)在无故障的运行中应大概已经达到所述理论增压压力(2)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过所述第一部分(7)描述所述调整参量(4,5,6)的完全控制，其中所述第一部分(7)是直到所述目标时间(δx)结束恒定的函数。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述调整参量极限特性曲线的第二部分(8)是尤其单调下降的函数。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述调整参量(4,5,6)描述废气门的位置，其中在所述调整参量(4,5,6)的完全控制的情形中所述废气门闭合。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述调整参量(4,5,6)描述带有可变的涡轮几何形状的废气涡轮增压器的导叶位置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述废气系中使用颗粒过滤器。
8.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，在所述废气系中使用奥托颗粒过滤器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述预确定的目标时间(δx)取决于理论增压压力改变的大小、当前置入的档位、大气压力和燃烧发动机的转速来事先确定。
10.一种带有软件的控制器，用于应用根据前述权利要求中任一项所述的方法。
技术总结