WO2009090205A2 - Verfahren zum einstellen eines vorbestimmten durchsatzes bei einer variablen turbinengeometrie eines turboladers - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for setting a predetermined throughput, for example a minimum throughput, in a variable turbine geometry of a turbocharger.
  • turbochargers have a Abgasturbme, which is arranged in the exhaust stream of the engine and which is connected via a shaft with a compressor in the intake. Due to the exhaust gas flow of the engine, the turbine is set in rotation and drives the compressor.
  • Compressor while the pressure in the intake manifold of the engine is increased, so that during the intake stroke, a larger amount of air enters the cylinder as in a naturally aspirated engine. Thus, more oxygen is available for combustion of a correspondingly larger amount of fuel.
  • turbochargers are known from the prior art, which are provided with a variable turbine geometry VTG.
  • the variable turbine geometry VTG serves to better adapt the power output and the response to different operating conditions, such as load changes.
  • high circumferential components of the flow velocity and a high enthalpy gradient lead to a high turbine output and thus a high boost pressure.
  • the maximum throughput of the turbine opens up at high zent ⁇ - petalem proportion of the velocity vector of the flow.
  • the turbine geometry is normally set at a certain minimum flow rate. This setting is done by means of a mechanical stop.
  • variable turbine geometry adjustment methods described above have the disadvantage that the dispersion of turbine efficiency, mechanical efficiency, and compressor efficiency results in a large variance of torque / power and exhaust gas composition. Furthermore, this results in a large spread of boost pressure.
  • a method for setting a predetermined throughput at a variable rate comprising the steps of:
  • turbocharger having a variable turbine geometry (VTG) consisting of a plurality of rotary shots, wherein the turbocharger has a turbine and a compressor,
  • the setpoint parameter is, for example, a predetermined setpoint speed, a predetermined setpoint throughput or a predetermined setpoint speed.
  • Boost pressure The gaseous medium is adjusted or passed through or passed through the turbocharger, that the turbocharger reaches the predetermined target speed or the predetermined desired flow rate or the predetermined target boost pressure when the vanes of the variable turbine geometry occupy a position in which the turbocharger has the predetermined, desired throughput. For example, a minimum throughput when the rotors are in a closed position or maximum throughput when the rotors are in a fully open position. In this way, for each turbocharger whose variable turbine geometry can be set quite accurately, the series dispersion of the boost pressure of the turbocharger can be kept relatively low.
  • variable turbine geometry vanes VTG are set in a closed position when the predetermined flow rate is the minimum flow rate and set to a fully open position when the predetermined flow rate is the maximum flow rate.
  • the turbocharger or its rotor is connected to a lubricant supply in order to enable it to be movable when the turbocharger is driven via the gaseous medium.
  • the turbocharger can be driven at very high speeds and so the turbocharger can be set relatively accurately.
  • the method is carried out during the operational balancing of the turbocharger.
  • This has the advantage that during the operation balancing, for example, the turbocharger can be accelerated to a high balancing speed, for example, to set a predetermined minimum throughput.
  • the invention is not limited thereto but can in principle also be used on other occasions. the. Out-of-service balancing is merely a preferred situation in which the method can be used because it also connects the turbocharger to the lubricant supply to properly rotate the turbocharger rotor.
  • compressed air is used as the gaseous medium, for example.
  • This medium is easy to provide and adjust and is used, for example, also in operational balancing.
  • the vanes are set, for example via an adjusting screw in position.
  • This is a particularly simple way to adjust the position of the rotary vanes of the variable turbine geometry. In principle, however, any other suitable adjustment can be used.
  • FIG. 1 is a flowchart for setting a predetermined throughput in a variable turbine geometry of a turbocharger according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a flow chart for setting a predetermined throughput in a variable turbine geometry of a turbocharger according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a flowchart for setting a predetermined throughput in a variable turbine geometry of a turbocharger according to a third embodiment of the invention.
  • like reference numerals designate the same or functionally identical components, unless indicated otherwise.
  • variable turbine geometry VTG of the turbocharger is preferably adjusted during the operational balancing because here the turbocharger rotor is accelerated by means of compressed air to the highest possible balancing speed.
  • the turbocharger is connected to a lubricating oil supply.
  • the method for setting the variable turbine geometry VTG according to the invention now has the advantage that it takes this scattering of the efficiencies, ie the turbine efficiency, the mechanical efficiency and the Verêtr Obers ⁇ degree, or this holds as low as possible by the rotating vanes of the variable Turbine geometry of the turbocharger as a function of a predetermined throughput, for example, a minimum throughput, set with the turbocharger rotor running.
  • a predetermined throughput for example, a minimum throughput
  • the inventive method in a smaller series of scattering variation in terms of torque / Achieve performance and the exhaust gas composition.
  • the OF INVENTION ⁇ -making is not limited to diesel engines, but can be applied to all engines, such as gasoline engines equipped with a turbocharger with variable turbine geometry, VTG.
  • Fig. 1 is a flowchart according to a first embodiment dungsgespecializeden inventions is shown, for setting a predetermined flow rate at a variable Turbinenge ⁇ ometrie a turbocharger. For example, a minimum throughput for a closed vane position is to be achieved.
  • the invention is not limited to the minimum throughput in the closed vane position, but may be applied to any other value for throughput and associated vane position. This applies to all inventive Ausbowungs ⁇ form.
  • a turbocharger (not shown) is first provided, the turbocharger having a turbine which is provided with a variable turbine geometry VTG.
  • adjustable, non-rotating or rotating guiding vanes are arranged, for example in the turbine inlet or turbine nengehause and can be moved from a closed Po ⁇ sition (minimum flow rate) to a fully opened position (maximum throughput).
  • the turbocharger has a compressor with a Dichterrad, which is driven ⁇ on the turbine of the turbine ⁇ .
  • a value for a predetermined throughput to be set is predetermined.
  • the variable turbine geometry vanes VTG are in a closed position as previously described.
  • the turbocharger rotor In order to position the turning vanes or soannestel ⁇ len, that the minimum throughput is achieved with a closed rotary blade position, first, the turbocharger rotor, rotatably made consisting of the turbine wheel and the compressor wheel.
  • the turbocharger is connected to a lubricant supply, so that the turbine wheel and the compressor wheel can rotate when a gaseous medium is passed through the turbocharger.
  • a gaseous medium for example compressed air
  • a gaseous medium for example compressed air
  • the compressed air is adjusted so that the turbine wheel or compressor wheel can be accelerated or rotated by the compressed air, for example, to a predetermined target speed at which the predetermined minimum throughput is given at a closed vane position.
  • the actual speed of the turbine and / or compressor wheel for example via one or more speed sensors ⁇ determined.
  • the actual rotational speed is compared with the predetermined target rotational speed. If the actual speed deviates from the setpoint speed, an adjustment of the rotary vanes takes place in order to achieve the desired setpoint speed. In this case, the actual speed is determined again after adjusting the rotary vanes and compared with the target speed. The position of the rotary blades is adjusted until the actual speed substantially reaches the target speed. In this case, the rotors are finished.
  • a minimum throughput at a closed vane position is set as follows.
  • the gaseous medium is inserted and provides ⁇ introduced at a predetermined pressure into the turbocharger to drive the turbocharger and to achieve a desired throughput or minimum throughput at the turbocharger here it.
  • the actual actual throughput of the turbocharger is determined and compared with the desired target throughput.
  • the detected actual flow rate deviates from the target flow rate, i.
  • the minimum throughput with closed vane position from, so there is a corresponding adjustment of the vanes.
  • the actual throughput is determined again and compared with the desired throughput. In this case, the position of the rotary blades is adjusted until the actual throughput finally reaches the setpoint throughput. In this case, then no further adjustment of the vane position is more necessary.
  • a minimum throughput in the case of a closed rotary vane position is set as follows.
  • the gaseous medium is adjusted and introduced into the turbocharger to drive the turbocharger and thereby achieve a predetermined turbocharger target boost pressure at a minimum throughput in a closed vane position.
  • the actual actual boost pressure of the turbocharger is determined.
  • the actual boost pressure is compared with the specified target boost pressure. If it is ascertained that the detected actual boost pressure deviates from the predefined desired boost pressure, a corresponding adjustment of the rotary vanes takes place. Subsequently, the actual boost pressure is determined again and compared with the target boost pressure. As long as a deviation of the actual boost pressure is determined by the target boost pressure is carried out an adjustment of the position of the rotary blades until the end of the actual boost pressure substantially equal to the desired boost pressure or is sufficiently approximated to these.
  • turbocharger efficiencies scattering i. turbine efficiency, mechanical efficiency, and compressor efficiency, are kept relatively low and thus scattering of the boost pressure.
  • the invention as described above is directed to turbochargers with all types or implementations of a variable turbine geometry.
  • the vanes of these variable turbine geometries can be adjusted in many different ways, for example by means of a screw, to name just one example.
  • the invention is not limited to this embodiment, but encompasses all types of adjusting devices for Adjust or adjust the position of the vanes of the variable turbine geometry VTG.
  • variable turbine geometry can be adjusted not only based on a predetermined target speed, a predetermined desired flow rate and a predetermined target boost pressure.
  • a variety of other parameters can be used as the target Great or combinations thereof, which are in correlation to an adjusted, reserved agreed rate to be set in the turbocharger with variab ⁇ ler turbine geometry on the position of the rotating blades.
  • the parameters mentioned in the exemplary embodiments are merely examples. The invention is not limited to these embodiments.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines vorbestimmten Durchsatzes bei einer variablen Turbinengeometrie eines Turboladers, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bereitstellen eines Turboladers mit einer variablen Turbinengeometrie (VTG), bestehend aus mehreren Drehschaufeln, wobei der Turbolader eine Turbine und einen Verdichter aufweist; Vorgeben eines vorbestimmten Soll-Parameters, der mit dem einzustellenden, vorbestimmten Durchsatz des Turboladers korreliert; Antreiben des Turboladers mittels einem gasförmigen Medium, das so eingestellt ist, dass der Soll-Parameter erzielt wird, wenn die Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie eine Position einnehmen, bei welcher der Turbolader den vorbestimmten Durchsatz aufweist; Bestimmen und Vergleichen des erzielten Ist-Parameters mit dem vorbestimmten Soll-Parameter, weicht, der erzielte Ist-Parameter von dem vorbestimmten Soll-Parameter ab, so erfolgt ein Verstellen der Drehschaufeln.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Einstellen eines vorbestimmten Durchsatzes bei einer variablen Turbinengeometrie eines Turboladers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines vorbestimmten Durchsatzes, beispielsweise eines minimalen Durchsatzes, bei einer variablen Turbinengeometrie eines Turboladers .
Im Allgemeinen weisen Turbolader eine Abgasturbme auf, die im Abgasstrom des Motors angeordnet ist und die über eine Welle mit einem Verdichter im Ansaugtrakt verbunden ist. Durch den Abgasstrom des Motors wird die Turbine hierbei in Rotation versetzt und treibt den Verdichter an. Durch den
Verdichter wird dabei der Druck im Ansaugtrakt des Motors erhöht, so dass wahrend des Ansaugtaktes eine größere Menge Luft in den Zylinder gelangt als bei einem Saugmotor. Somit steht mehr Sauerstoff zur Verbrennung einer entsprechend gro- ßeren Kraftstoffmenge zur Verfugung.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Turbolader bekannt, die mit einer variablen Turbinengeometrie VTG versehen sind. Die variable Turbinengeometrie VTG dient dazu, die Leistungsabgabe und das Ansprechverhalten an unterschiedliche Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Lastwechsel, besser anpassen zu können. Um das zu erreichen, befinden sich ver¬ stellbare, nicht rotierende Leit- bzw. Drehschaufeln im Turbineneintritt oder im Turbinengehause. In geschlossener Leit- schaufel-Position fuhren dabei hohe Umfangskomponenten der Stromungsgeschwindigkeit und ein hohes Enthalpiegefalle zu einer hohen Turbinenleistung und damit einem hohen Ladedruck. In voll geöffneter Position der Leitschaufeln erschließt sich wiederum der maximale Durchsatz der Turbine bei hohem zentπ- petalem Anteil des Geschwindigkeitsvektors der Strömung. Der Vorteil dieser Leistungsregelung gegenüber beispielsweise einer Wastegate bzw. Bypass-Regelung liegt darin, dass immer der volle Abgasmassenstrom über die Turbine geleitet wird und daher immer der volle Abgasmassenstrom zur Leistungsumsetzung genutzt wird.
Bei einem Verstellsystem einer variablen Turbinengeometrie, mit beweglichen Leitschaufeln in einem Leitgitter, wird die Turbinengeometrie normalerweise auf einen bestimmten minimalen Durchsatz eingestellt. Diese Einstellung erfolgt hierbei mittels eines mechanischen Anschlags.
Aus dem Stand der Technik ist ein weiteres Verfahren zur Ein¬ stellung eines minimalen Durchsatzes bei einem Turbolader mit einer variablen Turbinengeometrie bekannt. Hierbei wird der Durchfluss durch den Leitapparat als Massenstrom gemessen und eingestellt. Es wird hierfür ein Überdruck angelegt und kon- stant eingeregelt. Durch Bewegen der Verstellschaufeln ergibt sich bei einem gegebenem Druck und einer gegebenen Temperatur eine bestimmte Luftmasse pro Zeiteinheit. Die Einstellung der variablen Turbinengeometrie erfolgt bei stehendem Rotor. Die Rotorlagerung wird hierbei am Montageplatz nicht mit Ol ver- sorgt.
Die zuvor beschriebenen Verfahren zur Einstellung der variablen Turbinengeometrie haben jedoch den Nachteil, dass die Streuung des Turbinenwirkungsgrads, des mechanischen Wir- kungsgrads und des Verdichterwirkungsgrades zu einer großen Streuung von Drehmoment / Leistung und Abgaszusammensetzung fuhren. Des Weiteren resultiert dies in einer großen Streuung des Ladedrucks.
Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zu einer verbesserten Einstellung eines Turboladers mit einer variablen Turbinengeometrie bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelost.
Demgemäß wird erfmdungsgemaß ein Verfahren bereitgestellt, zum Einstellen eines vorbestimmten Durchsatzes bei einer va- πablen Turbinengeometrie eines Turboladers, wobei das Ver¬ fahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Turboladers mit einer variablen Turbinengeometrie (VTG) , bestehend aus mehreren Drehschau- fein, wobei der Turbolader eine Turbine und einen Verdichter aufweist,
Vorgeben eines vorbestimmten Soll-Parameters, der mit dem einzustellenden, vorbestimmten Durchsatz des Turboladers korreliert, - Antreiben des Turboladers mittels einem gasformigen Me¬ dium, das so eingestellt ist, dass der Soll-Parameter erzielt wird, wenn die Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie eine Position einnehmen, bei welcher der Turbolader den vorbestimmten Durchsatz aufweist, - Bestimmen und Vergleichen des erzielten Ist-Parameters mit dem vorbestimmten Soll-Parameter, weicht, der erzielte Ist-Parameter von dem vorbestimmten Soll- Parameter ab, so erfolgt ein Verstellen der Drehschaufeln.
Dies hat den Vorteil, dass die Streuung des Ladedrucks gering gehalten werden kann, da die Position der Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie des Turboladers eingestellt werden, wenn dieser über ein gasformiges Medium angetrieben wird, beispielsweise im Rahmen des Betriebsauswuchtens. Mit anderen Worten der Turboladerrotor steht hierbei nicht still sondern rotiert beispielsweise mit einer möglichst hohen Aus¬ wuchtdrehzahl, um zum Beispiel einen vorbestimmten minimalen Durchsatz des Turboladers einzustellen bei einer geschlosse- nen Position der Drehschaufeln.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
In einer erfindungsgemaßen Ausfuhrungsform ist der Soll- Parameter beispielsweise eine vorgegebene Soll-Drehzahl, ein vorgegebener Soll-Durchsatz oder ein vorgegebener Soll- Ladedruck. Das gasformige Medium wird so eingestellt bzw. durch den Turbolader ein- bzw. durchgeleitet, dass der Turbolader die vorgegebene Soll-Drehzahl bzw. den vorgegebenen Soll-Durchsatz bzw. den vorgegebenen Soll-Ladedruck erreicht, wenn die Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie eine Position einnehmen, in der der Turbolader den vorbestimmten, gewünschten Durchsatz aufweist. Beispielsweise einen minimalen Durchsatz, wenn die Drehschaufeln in einer geschlossenen Position sind oder einen maximalen Durchsatz, wenn die Dreh- schaufeln in einer vollständig geöffneten Position sind. Auf diese Weise kann für jeden Turbolader dessen variable Turbinengeometrie recht genau eingestellt werden, wobei die Serienstreuung des Ladedrucks der Turbolader verhältnismäßig gering gehalten werden kann.
In einer weiteren erfmdungsgemaßen Ausfuhrungsform werden die Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie VTG in einer geschlossenen Position eingestellt, wenn der vorbestimmte Durchsatz der minimalen Durchsatz ist und in einer vollstan- dig geöffneten Position eingestellt, wenn der vorbestimmte Durchsatz der maximale Durchsatz ist.
Gemäß einer weiteren erfmdungsgemaßen Ausfuhrungsform wird der Turbolader bzw. dessen Laufrader an eine Schmiermittelzu- fuhrung angeschlossen, um zu ermöglichen, dass diese beweglich sind, wenn der Turbolader über das gasformige Medium angetrieben wird. Auf diese Weise kann der Turbolader mit sehr hohen Drehzahlen angetrieben werden und so der Turbolader verhältnismäßig genau eingestellt werden.
In einer anderen erfmdungsgemaßen Ausfuhrungsform wird das Verfahren wahrend des Betriebsauswuchtens des Turboladers durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass wahrend des Betriebsauswuchtens beispielsweise der Turbolader auf eine hohe Auswuchtdrehzahl beschleunigt werden kann, um beispielsweise einen vorbestimmten, minimalen Durchsatz einzustellen. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschrankt, sondern kann grundsätzlich auch bei anderen Gelegenheiten angewendet wer- den. Das Betriebsauswuchten stellt lediglich eine bevorzugte Situation dar, in der das Verfahren angewendet werden kann, da hier außerdem der Turbolader an die Schmiermittelzufuhrung angeschlossen wird, um den Turboladerrotor geeignet rotieren zu lassen.
In einer weiteren erfmdungsgemaßen Ausfuhrungsform wird als gasformiges Medium beispielsweise Druckluft eingesetzt. Diese Medium ist leicht bereitzustellen und einzustellen und wird beispielsweise auch beim Betriebsauswuchten eingesetzt.
Gemäß einer anderen erfmdungsgemaßen Ausfuhrungsform werden die Drehschaufeln beispielsweise über eine Verstellschraube in ihrer Position eingestellt. Dies stellt eine besonders einfache Möglichkeit zum Einstellen der Position der Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie dar. Grundsatzlich kann aber auch jede andere geeignete Verstelleinrichtung verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausfuhrungsbeispie- Ie naher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm zum Einstellen eines vorbe- stimmten Durchsatzes bei einer variablen Turbinengeometrie eines Turboladers gemäß einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zum Einstellen eines vorbe- stimmten Durchsatzes bei einer variablen Turbinengeometrie eines Turboladers gemäß einer zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung; und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zum Einstellen eines vorbe- stimmten Durchsatzes bei einer variablen Turbinengeometrie eines Turboladers gemäß einer dritten Ausfuhrungsform der Erfindung. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges an- gegeben ist.
Gemäß der Erfindung wird die variable Turbinengeometrie VTG des Turboladers vorzugsweise wahrend des Betriebsauswuchtens eingestellt, da hier der Turboladerrotor mittels Druckluft auf eine möglichst hohe Auswuchtdrehzahl beschleunigt wird. Dazu wird der Turbolader an eine Schmierolversorgung angeschlossen .
Das zuvor mit Bezug auf den Stand der Technik beschriebene Verfahren, bei welchem die Einstellung der Leit- bzw. Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie ohne die umliegenden Gehäuse erfolgt oder bei stehendem Rotor bzw. Turbinenrad, hat wie zuvor beschrieben den folgenden Nachteil. In einem bestimmten Betriebspunkt und damit einem bestimmten Ab- gasmassenstrom streut das Aufstauverhalten des Leitgitters zwar von einem Turbolader zum nächsten (Serienstreuung) relativ gering. Die Streuung des Turbinenwirkungsgrads, des me¬ chanischem Wirkungsgrads und des Verdichterwirkungsgrads fuhrt jedoch zu einer großen Streuung des Ladedrucks. Dies wiederum fuhrt zu einer großen Streuung von Drehmoment bzw. Leistung und Abgaszusammensetzung.
Das Verfahren zur Einstellung der variablen Turbinengeometrie VTG gemäß der Erfindung hat nun den Vorteil, dass es diese Streuung der Wirkungsgrade, d.h. des Turbinenwirkungsgrads, des mechanischem Wirkungsgrads und des Verdichterwirkungs¬ grads, nimmt bzw. diese möglichst gering halt, indem es die Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie des Turboladers in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Durchsatz, beispiels- weise einem minimalen Durchsatz, bei laufendem Turboladerrotor einstellt. Dies fuhrt zwar auf der einen Seite zu einer Vergrößerung der Streuung des Aufstauverhaltens bzw. des Ab- gasgegendrucks . Auf der anderen Seite kann dafür jedoch die Streuung des Ladedrucks sehr gering gehalten werden.
Da die Motorsteuerung für eine bestimmte Drehmoment / Leis- tungsanforderung des Fahrers im Prinzip einen Massenstrom im Kennfeld abgelegt hat, der sich wiederum aus Ladedruck (Luftmasse) und Einspritzmenge (Kraftstoffmasse) zusammensetzt, kann insbesondere ein Dieselmotor das erfindungsgemaße Verfahren in einer kleineren Serienstreuung bezüglich Drehmoment / Leistung und der Abgaszusammensetzung umsetzen. Die Erfin¬ dung ist jedoch nicht auf Dieselmotoren beschrankt, sondern kann auf alle Motoren angewendete werden, beispielsweise Ottomotoren, die mit einem Turbolader mit variabler Turbinengeometrie VTG ausgerüstet sind.
In Fig. 1 ist ein Ablaufdiagramm gemäß einer ersten erfin- dungsgemaßen Ausfuhrungsform dargestellt, zur Einstellung eines vorbestimmten Durchsatzes bei einer variablen Turbinenge¬ ometrie eines Turboladers. Dabei soll beispielsweise ein mi- nimaler Durchsatz bei einer geschlossenen Drehschaufelpositi- on erzielt werden.
Grundsatzlich ist die Erfindung jedoch nicht auf den minimalen Durchsatz bei der geschlossenen Drehschaufelposition be- schrankt, sondern kann auf jeden anderen Wert für den Durchsatz und eine damit verbundene Drehschaufelposition angewendet werden. Dies gilt für alle erfindungsgemaßen Ausfuhrungs¬ formen .
Im Folgenden wird zunächst ein Turbolader (nicht dargestellt) bereitgestellt, wobei der Turbolader eine Turbine aufweist, die mit einer variablen Turbinengeometrie VTG versehen ist. Hierbei sind verstellbare, nicht rotierende Leit- bzw. Drehschaufeln beispielsweise im Turbineneintritt oder im Turbi- nengehause angeordnet und können von einer geschlossenen Po¬ sition (minimaler Durchsatz) bis hin zu einer vollkommen geöffneten Position (maximaler Durchsatz) bewegt werden. Des Weiteren weist der Turbolader einen Verdichter mit einem Ver- dichterrad auf, das über das Turbinenrad der Turbine ange¬ trieben wird.
Dabei wird zunächst ein Wert für einen vorbestimmten, einzu- stellenden Durchsatz, beispielsweise einen minimalen Durchsatz, vorgegeben. Bei einem minimalen Durchsatz befinden sich die Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie VTG, wie zuvor beschrieben, in einer geschlossenen Position.
Um nun die Drehschaufeln so zu positionieren bzw. einzustel¬ len, dass der minimale Durchsatz bei geschlossener Drehschaufelposition erreicht wird, wird zunächst der Turboladerrotor, bestehend aus dem Turbinenrad und dem Verdichterrad drehbar, gemacht. Hierzu wird der Turbolader an eine Schmiermittelver- sorgung angeschlossen, so dass das Turbinenrad und das Verdichterrad rotieren können, wenn ein gasformiges Medium durch den Turbolader hindurchgeleitet wird.
In einem ersten Schritt wird als ein gasformiges Medium, bei- spielsweise Druckluft, in den Turbolader eingeleitet, um diesen Anzutreiben bzw. das Turbinenrad und das mit ihm verbundene Verdichterrad. Die Druckluft ist dabei so eingestellt, dass das Turbinenrad bzw. Verdichterrad durch die Druckluft beispielsweise auf eine vorbestimmte Soll-Drehzahl beschleu- nigt werden kann bzw. rotiert kann, bei welcher der vorbestimmte minimale Durchsatz bei einer geschlossenen Drehschaufelposition gegeben ist.
In einem zweiten Schritt wird wahrend der Drehung des Turbo- laderrotors die Ist-Drehzahl des Turbinenrads und/oder Verdichterrads, beispielsweise über einen oder mehrere Drehzahl¬ sensoren, bestimmt. Gemäß einem weiteren Schritt wird die Ist-Drehzahl mit der vorbestimmten Soll-Drehzahl verglichen. Weicht die Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl ab, so erfolgt eine Verstellung der Drehschaufeln, um die gewünschte Soll- Drehzahl zu erreichen. Dabei wird die Ist-Drehzahl nach dem Verstellend er Drehschaufeln erneut bestimmt und mit der Soll-Drehzahl verglichen. Die Position der Drehschaufeln wird solange angepasst, bis die Ist-Drehzahl die Soll-Drehzahl im Wesentlichen erreicht. In diesem Fall ist sind die Drehschaufeln fertig eingestellt.
In einer weiteren, zweiten erfindungsgemaßen Ausfuhrungsform, wie sie in dem Ablaufdiagramm in Fig. 2 dargestellt ist, wird ein minimaler Durchsatz bei einer geschlossenen Drehschaufel- position wie folgt eingestellt.
In dem ersten Schritt wird das gasformige Medium so einge¬ stellt bzw. mit einem vorbestimmten Druck in den Turbolader eingeleitet, um den Turbolader anzutreiben und um dabei einen Soll-Durchsatz bzw. hier minimalen Durchsatz bei dem Turbolader zu erzielen.
In dem zweiten Schritt wird nun der tatsachliche Ist- Durchsatz des Turboladers ermittelt und mit dem gewünschten Soll-Durchsatz verglichen. Weicht dabei der erfasst Ist- Durchsatz von dem Soll-Durchsatz, d.h. hier dem minimalen Durchsatz bei geschlossener Drehschaufelposition, ab, so erfolgt ein entsprechendes Verstellen der Drehschaufeln. Anschließend wird der Ist-Durchsatz erneut bestimmt und mit dem Soll-Durchsatz verglichen. Die Position der Drehschaufeln wird in diesem Fall so lange verstellt, bis der Ist-Durchsatz schließlich den Soll-Durchsatz erreicht. In diesem Fall ist dann keine weitere Verstellung der Drehschaufelposition mehr notwendig .
In einer dritten erfindungsgemaßen Ausfuhrungsform, wie sie in dem Ablaufdiagramm in Fig. 3 dargestellt ist, wird ein minimaler Durchsatz bei einer geschlossenen Drehschaufelpositi¬ on folgendermaßen eingestellt.
In dem ersten Schritt wird das gasformige Medium so einge- stellt und in den Turbolader eingeleitet, um den Turbolader anzutreiben und um dabei einen vorbestimmten Soll-Ladedruck des Turboladers zu erreichen, bei einem minimalen Durchsatz bei einer geschlossenen Drehschaufelposition. In dem zweiten Schritt wird des Weiteren der tatsächliche Ist-Ladedruck des Turboladers ermittelt. Der Ist-Ladedruck wird mit dem vorgegebenen Soll-Ladedruck verglichen. Wird da- bei festgestellt, dass der erfasste Ist-Ladedruck von dem vorgegebenen Soll-Ladedruck abweicht, so erfolgt ein entsprechendes Verstellen der Drehschaufeln. Daran anschließend wird der Ist-Ladedruck erneut bestimmt und mit dem Soll-Ladedruck verglichen. Solange eine Abweichung des Ist-Ladedrucks von dem Soll-Ladedruck bestimmt wird erfolgt eine Anpassung der Position der Drehschaufeln bis am Ende der Ist-Ladedruck im Wesentlichen dem Soll-Ladedruck entspricht bzw. ausreichend an diesen angenähert ist.
Auf diese Weise kann, bei den zuvor beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen zur Einstellung eines vorbestimmten Durchsatzes bei einem Turbolader mit einer variablen Turbinengeometrie VTG, eine Streuung der Wirkungsgrade des Turboladers, d.h. des Turbinenwirkungsgrads, des mechanischem Wirkungs- grads und des Verdichterwirkungsgrads, verhältnismäßig gering gehalten werden und damit eine Streuung der Ladedrucks.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand dreier bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschrankt, sondern auf vielfaltige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere sind die zuvor beschriebenen Ausfuhrungsformen miteinander kombinierbar, insbesondere ein¬ zelne Merkmale davon.
Die Erfindung, wie sie zuvor beschrieben wurde, ist auf Turbolader mit allen Arten bzw. Ausfuhrungen einer variablen Turbinengeometrie gerichtet. Die Drehschaufeln dieser variablen Turbinengeometrien können auf die unterschiedlichsten Arten eingestellt werden, beispielsweise mittels einer Ver- steilschraube, um nur ein Beispiel zu nennen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausfuhrungsform beschrankt, sondern umfasst alle Arten von Einstelleinrichtungen zum Ein- stellen bzw. Verstellen der Position der Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie VTG.
Des Weiteren kann die variable Turbinengeometrie nicht nur anhand einer vorbestimmten Soll-Drehzahl, einem vorbestimmten Soll-Durchsatz und einem vorbestimmten Soll-Ladedruck eingestellt werden. Grundsätzlich können eine Vielzahl weiterer Parameter als Soll-Großen verwendet werden oder Kombinationen daraus, die in Korrelation zu einem einzustellenden, vorbe- stimmten Durchsatz stehen, der bei dem Turbolader mit variab¬ ler Turbinengeometrie über die Position der Drehschaufeln eingestellt werden soll. Die in den Ausfuhrungsbeispielen genannten Parameter sind lediglich Beispiele. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausfuhrungsformen beschrankt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ernstellen ernes vorbestrmmten Durchsatzes ber einer variablen Turbinengeometrie eines Turboladers, wo- bei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Turboladers mit einer variablen Turbinengeometrie (VTG) , bestehend aus mehreren Drehschaufeln, wobei der Turbolader eine Turbine und einen Verdichter aufweist, - Vorgeben eines vorbestimmten Soll-Parameters, der mit dem einzustellenden, vorbestimmten Durchsatz des Turboladers korreliert,
Antreiben des Turboladers mittels einem gasformigen Medium, das so eingestellt ist, dass der Soll-Parameter erzielt wird, wenn die Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie eine Position einnehmen, bei welcher der Turbolader den vorbestimmten Durchsatz aufweist, Bestimmen und Vergleichen des erzielten Ist-Parameters mit dem vorbestimmten Soll-Parameter, weicht, der er- zielte Ist-Parameter von dem vorbestimmten Soll- Parameter ab, so erfolgt ein Verstellen der Drehschaufeln.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Soll-Parameter eine vorgegebene Soll-Drehzahl, ein vorgegebener Soll-Durchsatz oder ein vorgegebener Soll- Ladedruck.
3. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der vorbestimmte Durchsatz des Turboladers der minimale oder maximale Durchsatz des Turboladers ist.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Drehschaufeln der variablen Turbinengeometrie in einer geschlossenen Position eingestellt werden, wenn der vor- bestimmte Durchsatz der minimalen Durchsatz ist und in einer vollständig geöffneten Position eingestellt werden, wenn der vorbestimmte Durchsatz der maximale Durchsatz ist.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Turbolader bzw. dessen Laufrader an eine Schmiermit- telzufuhrung angeschlossen werden, um diese beweglich einzustellen, wenn der Turbolader über das gasformige Medium ange- trieben wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Verfahren wahrend des Betriebsauswuchtens des Turbola- ders durchgeführt wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das gasformige Medium beispielsweise Druckluft ist.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Drehschaufeln beispielsweise über eine Verstellschraube in ihrer Position einstellbar sind.
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