SE526067C2 - Förfarande och anordning för rusningsskydd av en turboladdare i ett fordon - Google Patents

Description

526 067 2 US 5,729,980 A avser en tryckladdningsanordning, exempelvis en turboladdare eller en laddningskompressor, för en törbrärmingsmotor, vid vilken motortörstärk- ningsnivån regleras medelst en avgasevakueringsventil (”wastegate”) som manövreras medelst ett avgasevakueringsventilställdon för att stänga och öppna avgasevakueringsventilen.

Ovarmärrmda fyra dokument avser samtliga reglering av ett detekterat rusnings- tillstånd.

US 4,953,l10 A avser också reglering av ett detekterat rusningstillstånd. En indikation på ett rusningstillstånd eller ett armalkande rusningstillstånd hos en turboladdare kan noteras i en ökning av den medelst en temperatursensor övervakade temperaturen hos dieselrnotoms avgaser. Rusning kommer också att visa sig i en ökning av det medelst en trycksensor övervakade, till diesehnotom tilltörda trycket. Vid ett rusningstillstând regleras turboladdarens varvtal (RPM). För detta ändamål är turboladdarens lufiintag försett med reglerbara skovlar som selektivt kan reglera den mängd luft som tillförs med hjälp av turboladdarens kompressorhjul. Skulle emellertid övervakat RPM fortsätta att öka som tecken på att regleringen av systemet är ineffektiv kan skovlama justeras till att fullständigt stänga lufiintaget hos turboladdaren och därmed stoppa dess möjlighet att tillföra luft till dieselmotorn. Strypt på tilltörseln av iörbränningsluft kommer dieselmotom att sluta fungera, varigenom allvarlig förstörelse påstås undvikas.

Om emellertid RPMet ökar mycket snabbt i US 4,953,l10 A kan allvarlig förstörelse av turboladdaren inte undvikas. Detta beror på att det tar en stund att konsumera den törbränningslufi som fmns i dieselrnotoms lufiintagssamlingsrör ~ efter det att turboladdarens lufiintag stängts. Om RPMet ökar mycket snabbt kommer turboladdaren att uppnå en sådan hastighet att den kommer att haverera . 'under denna tid även om den ärkort. _ r ' i ' _» 30 _ i första gränsvärdet respektiveattturboladdarens hastighet ärïz. det andra gränsvärdet: ” 'i 526 067 Lösningen på problemet med rusning enligt US 4,953,1 10 A är således inte helt tillförlitlig.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen består i att åstadkomma en säkrare lösning på problemet med rusning hos en turboladdare.

Detta ernås medelst förfarandet enligt uppfmningen för rusningsskydd av en till en motor ansluten turboladdare i ett fordon med ett avgasbromsspjäll genom att förfarandet innefattar stegen att övervaka åtminstone endera av den hastighet med vilken turboladdarens hastighet' ökar och turboladdarens hastighet och stänga avgasbromsspjället för att sänka turboladdarens hastighet i beroende av att den hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar är _>_ ett första gränsvärde respektive att turboladdarens hastighet är 2 ett andra gränsvärde.

Det första gränsvärdet sätts i motsvarighet till en okontrollerbar hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar och det andra gränsvärdet sätts i motsva-righet till en lcritisk hastighet hos turboladdaren. Ändamålet ernås också medelst anordningen enligt uppfinningen för rusningsskydd av en till en motor ansluten turboladdare i ett fordon med ett av en styrenhet styrt avgasbromsspjäll, genom att en sensor för avkänning av turboladdarens hastighet är ansluten till styrenheten, att styrenheten är anordnad att beräkna den hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar utifiân den avkända hastigheten, att övervaka åtminstone endera av den hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar relativt ett första gränsvärde och turboladdarens hastighet relativt ett andra gränsvärde samt att stänga avgasbromsspjället för att sänka turboladdarens hastighet i beroende av att den hastighet rned vilken turboladdarens hastighet ökar är Z det 526 067k- Genom att övervaka åtminstone endera av den hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar relativt ett gränsvärde motsvarande en okontrollerbar hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar och turboladdarens hastighet relativt ett gränsvärde motsvarande en kritisk hastighet hos turboladdaren samt stänga avgasbromsspj ället när respektive gränsvärde uppnås blir det möjligt att sänka turboladdarens hastighet så snabbt att allvarliga skador på turboladdaren undviks.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning på vilken fig. 1 är en schematisk illustration av en motor med en turboladdare och en uttöringsform av en anordning enligt uppfinningen för att rusningsskydda turbo- laddaren och fig. 2 är ett schematiskt flödesdiagram som illustrerar en uttö- ringsfonn av ett förfarande enligt uppfinningen för att rusningsskydda turboladdaren.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I fig. l visas endast de komponenter som är nödvändiga för att förstå uppfmningen.

Fig. 1 är en schematisk illustration av en motor 1 med en turboladdare 2 av den typ som har en turbin 3 som driver en kompressor 4 via en axel 5.

Motom 1 kan vara en dieselmotor eller en godtycklig förbränningsmotor.

Motom l är ansluten till turboladdaren 2 på sådant sätt att av motorn 1 alstrade avgaser leds via ett avgassamlingsrör 6 till ett avgasintag 7 hos turboladdaren 2 för att driva turbinen 3. 526 067 När turbinen 3 roterar suger kompressom 4 luft genom ett luftintag 8, kompri- merar lufien och pumpar den komprimerade luften till ett luftintagssarnlingsrör 9 hos motorn 1 för att förse motom 1 med törbränningstrycklufi.

Avgasema som driver turbinen 3 leds till ett avgasutlopp 10 hos turboladdaren 2, i vilket ett medelst en styrenhet 12 reglerat avgasbromsspjäll ll är anordnat för att möjliggöra avgasbromsning av fordonet.

På i och för sig känt sätt övervakar styrenheten 12 motorhastigheten och aktiverar och avaktiverar motorbrornsen, d.v.s. reglerar avgasbromsspjället 11 i beroende av motsvarande insignaler.

I enlighet med uppfinningen är styrenheten 12 anordnad att förhindra att turboladdaren 2 rusar.

För att åstadkomma detta är vid uttöringsforrnen enligt fig. 1 en sensor 13 anordnad att avkänna turboladdarens 2 hastighet, d.v.s. varvtalet (RPM) hos axeln 5 som förbinder turbinen 3 och kompressom 4 i turboladdaren 2. Sensom 13 är ansluten till styrenheten 12 som övervakar avkänt RPM. Styrenheten 12 enligt uppfinningen beräknar och övervakar utifi-ån avkänt RPM den hastighet med vilken turboladdarens 2 hastighet ökar, d.v.s. ARPM/At, exempelvis ARPM/s.

I enlighet med uppfimiingen kan två gränsvärden sättas och övervakas i Styrenheten 12.

I det schematiska flödesdiagrammet i fig. 2 som illustrerar en uttöringsform av ett förfarande enligt uppfinningen för att rusningsskydda en turboladdare betecknas dessa två gränsvärden ”Limit ARPM/At” och ”Limit RPM” och sätts i steg 21a respektive 21b. sme 526 067 6 ”Limit ARPM/At” motsvarar en okontrollerbar hastighet med vilken turboladdarens 2 hastighet ökar, d.v.s. ett tillstånd när turboladdarens 2 hastighet ökar så snabbt att den inte kan regleras med hjälp av i och för sig kända åtgärder.

Vid en dieselmotor i en lastbil kan ”Limit ARPM/At” sättas till exempelvis 100 000 RPM/s.

”Limit RPM” motsvarar en kritisk hastighet hos turboladdaren 2, d.v.s. en hastighet som skulle förorsaka haveri av turboladdaren 2 om den överskrids.

Vid en dieselmotor i en lastbil kan ”Limit RPM” sättas till exempelvis 120 000 RPM.

Det bör påpekas att det inte är absolut nödvändigt att sätta och övervaka båda gräns- värdena utan att det i vissa tillämpningar kan vara tillräckligt att sätta och övervaka endast ett av gränsvärdena, exempelvis ”Limit ARPM/At”.

I stegen 22a och 22b i utfóringsforrnen enligt fig. 2 övervakas ARPM/At respektive RPM i styrenheten 12.

I stegen 23a och 23b i fig. 2 fiågas huruvida ARPM/At är 2 ”Limit ARPM/At” respektive RPM är 2 ”Limit RPM” eller ej.

Om svaren är nekande N i stegen 23a och 23b fortsätter övervakningen av ARPM/At och RPM i stegen 22a och 22b.

Om svaret är jakande J i ettdera av stegen 23a och 23b, d.v.s. styrenheten 12 detek- terar att antingen är ARPM/At 2 ”Limit ARPM/At” eller är RPM _>_ ”Limit RPM”, är styrenheten 12 anordnad att omedelbart styra avgasbromsspjället 11 till att stängas såsom representeras av steg 24 i fig. 2. 526 067 Härigenom kommer turboladdarens 2 hastighet att sänkas.

Genom att stänga avgasbromsspjället ll kommer avgasflödet från turbinen 3 att blockeras. Detta resulterar i att tryckskillnaden mellan turbinens 3 avgasintag 7 och avgasutlopp 10 kommer att utjärnnas. Samtidigt ökar trycket på turbinens 3 båda sidor. Ett högt tryck i avgassarnlingsröret 6 medför att avgas blir kvar i motorns 1 cylindrar. Härigenom kommer inte motom l att få någon frisk förbränningslufi och följaktligen kommer förbränningen att upphöra.

Genom att såsom redan anförts ovan övervaka åtminstone endera av den hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar relativt ett gränsvärde motsvarande en okontrollerbar hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar och turbo- laddarens hastighet relativt ett gränsvärde motsvarande en kritisk hastighet hos turboladdaren samt stänga avgasbromsspjället när respektive gränsvärde uppnås blir det möjligt att sänka turboladdarens hastighet så snabbt att allvarliga skador på turboladdaren undviks.

Claims (7)

10 20 25 526 067 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för rusningsskydd av en till en motor ansluten turboladdare i ett fordon med ett avgasbromsspjäll, kännetecknat av stegen att - övervaka åtminstone endera av den hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar och turboladdarens hastighet och - stänga avgasbromsspjället för att sänka turboladdarens hastighet i beroende av att den hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar är 2 ett första gräns-värde respektive att turboladdarens hastighet är 2 ett andra gränsvärde.

2. Förfarandet enligt kravet 1, kännetecknat av stegen att - sätta det första gränsvärdet i motsvarighet till en okontrollerbar hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar och - sätta det andra gränsvärdet i motsvarighet till en kritisk hastighet hos turboladdaren.

3. Anordning för rusningsskydd av en till en motor ansluten turboladdare i ett fordon med ett av en styrenhet (12) styrt avgasbromsspjäll (l 1), kännetecknad av att en sensor (13) för avkänning av turboladdarens (2) hastighet är ansluten till styrenheten (12), att styrenheten (12) är anordnad att beräkna den hastighet med vilken turboladdarens (2) hastighet ökar utifrån den avkända hastigheten, att övervaka åtminstone endera av den hastighet med vilken turboladdarens (2) hastighet ökar relativt ett första gränsvärde och tnrboladdarens hastighet relativt ett andra gränsvärde samt att stänga avgasbromsspjället (1 1) för att sänka turboladdarens hastighet i beroende av att den hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar är 2 det första gränsvärdet respektive att turboladdarens hastighet är 2 det andra gränsvärdet.

4. Anordningen enligt kravet 3, kännetecknad av att det första gränsvärdet är satt i styrenheten;(;l2);iïmptsvarighetïtill; en okontrollerbar hastighet med vilken turbo- - 10 15 20 526 067 9 laddarens hastighet ökar och att det andra gränsvärdet är satt i styrenheten (12) i motsvarighet till en kritisk hastighet hos turboladdaren.

5. Datorprogram för rusningsskydd av en till en motor ansluten turboladdare i ett fordon med ett avgasbromsspj äll, kännetecknat av datoranvändbara kodelement för att bringa en dator att - övervaka åtminstone endera av den hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar relativt ett forsta satt gränsvärde motsvarande en okontrollerbar hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar och turboladdarens hastighet relativt ett andra satt gränsvärde motsvarande en kritisk hastighet hos turboladdaren och - styra avgasbromsspjället till att stängas för att sänka turboladdarens hastighet i beroende av att den hastighet med vilken turboladdarens hastighet ökar är Z det första gränsvärdet respektive att turboladdarens hastighet är Z det andra gräns- värdet.

6. Datorprogramprodulct innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt kravet 5, varvid datorprogrammet innefattas i det datorläsbara mediet.

7. Dator för rusningsskydd av en till en motor ansluten turboladdare i ett fordon med ett avgasbromsspjäll och innefattande en processorenhet, en minnesenhet, ett i minnesenheten innefattat datorprogram enligt kravet 5 och organ anordnade för kommunikation med en sensor för avkänníng av turboladdarens hastighet samt med avgasbromsspjället.