[发明专利]用于运行废气涡轮增压器的方法

说明书

本发明涉及一种用于运行废气涡轮增压器的方法，该废气涡轮增压器具有布置在废气流中的涡轮机（120）和由该涡轮机驱动的压缩机，其中，该涡轮机（120）具有涡轮机壳体（123）、导向器（124）和涡轮叶片（125），所述涡轮机壳体具有涡轮机入口（121）和涡轮机出口（122），所述导向器布置在涡轮机入口和涡轮机出口之间并且具有用于改变涡轮机面积的可变的几何结构，其中，为了所述运行，使用在涡轮机入口中的废气质量流（dm/dt）、在涡轮机出口（122）和涡轮机入口（121）之间的压力比（p₄/p₃）以及用于设定涡轮机面积的涡轮机调节器位置之间的函数关系，该函数关系考虑在导向器（124）和涡轮叶片（125）之间的过渡部处的压力（p₃₁）。

技术领域

本发明涉及一种用于运行废气涡轮增压器的方法以及一种用于实施该方法的计算单元和一种计算机程序。

背景技术

涡轮增压器、还有废气涡轮增压器（ATL）或口语上说的涡轮机，用于内燃机的功率提高或效率提高。涡轮增压器由废气涡轮机和由涡轮机驱动的用于马达的进气的压缩机组成，废气涡轮机从废气的剩余压力中获得（beziehen）其能量，压缩机提高了空气流量（Luftdurchsatz）并且减小了活塞的进气功（Ansaugarbeit）。为了将废弃功率保持在可行的极限内，即限制马达的增压，需要一种装置，其在一般性的语言惯用语中叫做“增压压力调节装置”。

在用于废气涡轮增压器的增压压力调节时对质量流的建模和经过涡轮叶片的压力比特别值得关注，因为这些参量确定了涡轮机的驱动功率。涡轮机的驱动功率被转换成叶轮（Laufzeug）的动态的转速变化以及压缩机功率。后者确定了待调节的增压压力构建。

为了对涡轮机质量流建模，可以将涡轮机考虑成具有有效的穿流面积A的节流器（Drossel），其被可压缩的介质（气体）以温度T₃穿流并且经由其压力比p₄/p₃下降。针对通过节流板（Blende）/节流器的等熵的质量流的相应的等式（Gleichung）从相关文献中公开并且被明确地例如在 B.K.Shivamoggi，“理论流体动力学”，Martinus Nijhoff Publishers，Dordrecht 1985，ISBN 90-247-2999-8，第173页中找到。经过涡轮机的质量流利用下面的方程（Ansatz）得出

指数3在此描述涡轮机之前的状态，指数4描述了涡轮机之后的状态。R = 287.1J/(K kg)是气体常数，Ψ(п)是流出特征曲线。后者通过如下给出：

，针对

和

，针对

并且在时具有其最大值。

在此，表示可压缩的介质的等熵指数。其是材料特性且仅与气体分子的自由度的数目相关。针对废气其为。

针对在11.5之间的等熵指数，流出特征曲线的非平凡的（nichttrivial）部分（）可以通过椭圆弧（Ellipsenbogen）近似，其中，在整个值范围中的绝对误差保持在0.5%下。该简化是必要的，以便也能够以有限的计算时间分析地评估实时系统中的流出特征曲线，如在车辆中可以找到的那样。

在增压压力调节的框架中，在给定的质量流dm/dt的情况下不仅计算p₄/p₃— A而且所属的逆计算A — p₄/p₃都是必不可少的。在借助于椭圆弧的近似中，流出特征曲线具有如下形式：

，针对

和

，针对