[发明专利]用于测量涡轮压缩机的转数的方法和装置与机动车

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量涡轮压缩机的、特别是机动车的涡轮增压器的涡轮压缩机的转数的方法和装置。本发明此外还涉及一种具有这种装置的机动车。

背景技术

如今，大量的机动车都装有涡轮增压器，涡轮增压器压缩内燃机吸入的空气。当内燃机正常运行时，不会对这种涡轮增压器的运行进行转数和/或其它特定参数、例如增压器的波动极限（Stopfgrenze）、流分离（）和损害的监控。由于缺少监控，因此不能立即判断增压器是否发生了故障。

首先的解决方案是，在出现这种问题时采取补救措施，即应用基于磁作用原理的传感器（Hall、MR等）。此处的缺陷是，不仅真正的测量部件、而且可能的测量部件（传感器部件）必须位于涡轮增压器的“高温”区域内，从而使相应的部件承受高温，而高温将导致测量错误并缩短部件的使用寿命。此外还需要经过部分预先磁化的部件，不仅从投入上、而且从部件的使用寿命上来说，这都会带来问题。此外，这些经过磁化的部件在消极意义上起到金属颗粒收集器的作用。

然而，如今与涡轮增压器相关联地应用压力传感器，以便监控由涡轮增压器产生的压力。为此通常应用压电式或电容式传感器。传感器位于内燃机的吸气部段中并且测量由增压器压缩的空气的压力。为了在进行该压力测量时实现在数据处理和信号质量方面的优势，在此应用信号过滤装置，其中，例如借助于低通滤波器在频率为2-10kHz时切断传感器。因此仅在低于该截止频率时用信号来进行压力测量。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种用于测量涡轮压缩机的、特别是机动车的涡轮增压器的涡轮压缩机的转数的方法，在测量的精确度非常高时，能够特别低成本地实现该方法。

根据本发明，该目的这样实现，即借助于压力传感装置测量由涡轮压缩机的叶片或轴在介质中产生的压力脉冲的频率并且从测量到的压力脉冲频率中计算出涡轮增压器转数。

在根据本发明的方法中应用压力传感装置，该压力传感装置能够测量由涡轮压缩机的叶片或轴在介质中产生的压力脉冲。此处的频率非常高，可达到100kHz或者也可能高于这个值。因此，根据本发明优选地应用不具有低通滤波功能的压力传感装置。

随后从测量到的介质（即经过压缩的空气）的压力脉冲频率中计算出涡轮压缩机转数。这能够例如通过简单的运算程序来进行，因为涡轮压缩机的叶片的数量是已知的。例如常见的涡轮增压器在压缩机一侧具有九至十二个叶片。

在根据本发明的方法中，在进行分析时优选地应用频率分析方法，例如快速傅里叶变换（FFT：Fast Fourier Transform）、离散傅里叶变换（DFT：Discrete Fourier Transform）。

通过简单的电子过滤（带通滤波、高通过滤、低通过滤）和比较算法也能够进行简单的截止频率分析。在此可能有利的是，不仅计算出最高的转数极限、而且也计算出增压器在加速运行时的转数（在时间范围内组合式地应用不同的过滤装置）。这一（些）测量到的频率能够用作用于计算压缩机参数的基点。也能够通过这种方式计算出压缩机的其它的值，例如压缩机的波动极限、流分离和损害。

当然，在根据本发明的方法中也可以应用压力传感装置，其压力传感器具有适合于待测量的压力脉冲频率的分析单元。

根据本发明的方法具有一系列的优点。对于压力传感器的布置而言，能够同时应用现有的用于仅纯粹进行压力测量的测量点。利用所采用的压力传感装置进行的测量不必在压缩机的直接区域内进行，而是也可以在与其保持一定距离的区域内、即经过冷却的区域内实施。可应用价格相对较低的部件。

在根据本发明的方法的另一种实施方式中，借助于相同的压力传感装置计算由涡轮增压器产生的压力和涡轮压缩机的转数。在此测量高频信号和恒定部分频率信号（低频信号）并且从高频信号中通过第一分析路径计算出涡轮压缩机转数以及从恒定部分频率信号中通过第二分析路径计算出游涡轮压缩机产生的压力。该解决方案的优势是显而易见的。

根据本发明，由此实施自身不具有传感部件的转数测量装置，该转数测量装置在应用逻辑组件、例如低通过滤器、带通过滤器、高通过滤器和/或比较装置的情况下实现。