專(zhuān)利名稱：標(biāo)定渦輪增壓器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種標(biāo)定包括渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的渦輪增壓器以設(shè)置渦輪增壓器可變噴嘴的標(biāo)定流量位置的方法。
背景技術(shù)：
為了提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率來(lái)減少其燃料消耗，包括可變噴嘴(VNT)的渦輪增壓器系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。這種可變噴嘴是可調(diào)整的以使通道面積和/或噴嘴的幾何形狀能夠在最小流量位置和最大流量位置之間進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)已知技術(shù)，可變噴嘴由具有最大流量位置和最小流量位置的停止位置的致動(dòng)機(jī)構(gòu)操作。在這種系統(tǒng)中，假設(shè)每個(gè)單個(gè)渦輪增壓器的機(jī)械的和流量的相關(guān)結(jié)構(gòu)位于一定的范圍內(nèi)。但是，近來(lái)對(duì)裝備有這樣的渦輪增壓器系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的排氣測(cè)量的要求變得更加嚴(yán)格了。因此，各個(gè)渦輪增壓器產(chǎn)品之間的偏差不再是可以忽略的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種標(biāo)定渦輪增壓器的方法，該方法能夠減小各個(gè)渦輪增壓器產(chǎn)品之間的特性偏差，特別是其最小流量位置的偏差。具有獨(dú)立權(quán)利要求特征的標(biāo)定渦輪增壓器的方法解決了該目的。從屬權(quán)利要求限定了更多的有利改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，標(biāo)定包括渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的渦輪增壓器以設(shè)置所述渦輪增壓器可變噴嘴的標(biāo)定流量位置的方法包含以下步驟通過(guò)預(yù)定流體供應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器；改變所述可變噴嘴的流量位置，同時(shí)監(jiān)測(cè)渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速；當(dāng)監(jiān)測(cè)的渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)定速度時(shí)設(shè)定可變噴嘴的流量位置為標(biāo)定流量位置。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，渦輪增壓器基于渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速進(jìn)行標(biāo)定。因此，影響渦輪增壓器系統(tǒng)特性的各個(gè)產(chǎn)品之間的差異可根據(jù)把渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速看作是必要的常數(shù)進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，標(biāo)定包括渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的渦輪增壓器以設(shè)置所述渦輪增壓器的可變噴嘴的標(biāo)定流量位置的方法包含以下步驟通過(guò)預(yù)定流體供應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器；改變所述可變噴嘴的流量位置，同時(shí)監(jiān)測(cè)所述壓縮機(jī)的出口壓力；當(dāng)監(jiān)測(cè)的所述壓縮機(jī)的出口壓力達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)設(shè)定可變噴嘴的流量位置為標(biāo)定流量位置。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，壓縮機(jī)的出口壓力在各個(gè)產(chǎn)品之間保持恒定的值，以便補(bǔ)償由于渦輪增壓器系統(tǒng)的制造引起的任何偏差。
應(yīng)該注意到根據(jù)本發(fā)明的第一方面和第二方面的解決方案能夠適當(dāng)?shù)鼗ハ嘟Y(jié)合。特別地，渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速和壓縮機(jī)的出口壓力能夠被用來(lái)標(biāo)定渦輪增壓器系統(tǒng)的最小流量位置。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，標(biāo)定流量位置是所述可變噴嘴的最小流量位置。特別地，最小流量位置是噴嘴范圍的精密部分，該噴嘴范圍由渦輪增壓器系統(tǒng)的制造引起。因此，將流量位置標(biāo)定到最小流量位置是最有利的。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，在改變流量位置的步驟中，可變噴嘴的流量位置從開(kāi)啟位置向閉合位置變化?？勺儑娮斓牧髁课恢脧拈_(kāi)啟位置向閉合位置的變化對(duì)應(yīng)于渦輪增壓器系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程。因此，標(biāo)定的精確性能夠得到提高。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，為了通過(guò)預(yù)定流體供應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器，通過(guò)所述的可變噴嘴把空氣供應(yīng)到渦輪增壓器的渦輪機(jī)的進(jìn)口?？諝饪梢酝ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單的方式處理并且可以在任何試驗(yàn)臺(tái)處提供。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，監(jiān)測(cè)空氣供應(yīng)的壓力和/或溫度。了解空氣供應(yīng)的壓力和/或溫度是提高標(biāo)定方法再現(xiàn)性的一個(gè)選擇。 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，空氣供應(yīng)的壓力和/或溫度被控制為基本恒定。如上所述，標(biāo)定方法的再現(xiàn)性能夠被提高。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法所標(biāo)定的所有渦輪增壓器中空氣供應(yīng)的熱力學(xué)特性應(yīng)該是相同的。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，渦輪機(jī)的出口是不受限制的。保持渦輪機(jī)的出口不受限制，即，不在出口上設(shè)置任何節(jié)流口，這就更加提高了標(biāo)定方法的再現(xiàn)性。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，潤(rùn)滑劑被供應(yīng)進(jìn)入和排出待潤(rùn)滑的渦輪增壓器的各部分。渦輪增壓器系統(tǒng)的潤(rùn)滑是必需的，以便提供與實(shí)際運(yùn)行相當(dāng)?shù)臏u輪增壓器系統(tǒng)的工作狀態(tài)。這更加提聞了標(biāo)定的精確性。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，進(jìn)入和排出渦輪增壓器的潤(rùn)滑劑的壓力和/或溫度被監(jiān)測(cè)。而且，進(jìn)入和排出渦輪增壓器的潤(rùn)滑劑的壓力和/或溫度被控制在預(yù)定范圍內(nèi)。保持潤(rùn)滑劑的壓力和/或溫度在預(yù)定范圍內(nèi)會(huì)進(jìn)一步提高標(biāo)定的再現(xiàn)性和提供確定的工作狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述壓縮機(jī)的進(jìn)口與大氣空氣連接并且其出口設(shè)置有扼流孔板。因?yàn)閷?duì)扼流孔板的出口壓力檢測(cè)方便，所以在壓縮機(jī)的出口設(shè)置扼流孔板提高了標(biāo)定的精確性。特別地，在其出口包含扼流孔板的壓縮機(jī)的熱力學(xué)特性適用于根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)定方法。 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，壓縮機(jī)進(jìn)口和/或出口處空氣的溫度和/或壓力被監(jiān)測(cè)。為了提供渦輪增壓器系統(tǒng)的確定的工作狀態(tài)，壓縮機(jī)系統(tǒng)的熱力學(xué)參量應(yīng)該是可用的。這將更進(jìn)一步提高標(biāo)定的再現(xiàn)性。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，設(shè)定改變可變噴嘴流量位置的致動(dòng)速度使渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速至少接近穩(wěn)態(tài)速度。而且，更優(yōu)選地設(shè)定改變可變噴嘴流量位置的致動(dòng)速度使壓縮機(jī)的出口壓力至少接近穩(wěn)態(tài)壓力。因?yàn)橄擞捎诳刂扑鰠⒘康淖兓鸬娜魏纹?，所以使用渦輪增壓器的穩(wěn)態(tài)速度和/或穩(wěn)態(tài)壓力提高了標(biāo)定的精確性。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，已確定的標(biāo)定流量位置被設(shè)定為渦輪增壓器的致動(dòng)機(jī)構(gòu)的停止器(Stop)。優(yōu)選地，所述的停止器形成為用于限定已確定的標(biāo)定流量位置的可調(diào)的和可固定的元件。因此，已確定的標(biāo)定流量位置能夠被確定上限且固定地調(diào)節(jié)使渦輪增壓器系統(tǒng)可具有不變的該標(biāo)定流量位置。


本發(fā)明更多的優(yōu)點(diǎn)和效果基于附圖由下面的說(shuō)明變得更加清楚。圖I是在工作臺(tái)上準(zhǔn)備進(jìn)行標(biāo)定的渦輪增壓器系統(tǒng)的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的標(biāo)定方法的流程圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的標(biāo)定方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。第一實(shí)施例
圖I顯示了準(zhǔn)備進(jìn)行本發(fā)明標(biāo)定方法的渦輪增壓器系統(tǒng)。應(yīng)該注意到圖I中僅顯示了渦輪增壓器的必要零部件和用于說(shuō)明本發(fā)明的標(biāo)定方法所必需的其他細(xì)節(jié)。圖I中的渦輪增壓器包括由軸3連接的壓縮機(jī)I和渦輪機(jī)2。在圖中，壓縮機(jī)I由壓縮機(jī)葉輪表示并且渦輪機(jī)2由渦輪機(jī)葉輪表示。軸3可旋轉(zhuǎn)地支撐在軸承組件4上，軸承組件4由通過(guò)供油設(shè)備操作的液壓軸承形成。壓縮機(jī)I包括進(jìn)口和出口。在壓縮機(jī)的出口設(shè)置有節(jié)流口 5。該節(jié)流口 5具有固定的節(jié)流效果。渦輪增壓器的渦輪機(jī)2包括進(jìn)口和出口。在進(jìn)口設(shè)置有具有已知結(jié)構(gòu)的可變噴嘴
6。該可變噴嘴可通過(guò)沿渦輪增壓器的軸線方向可移動(dòng)的插入件，通過(guò)包括葉片的裝置或通過(guò)它們的組合來(lái)形成，所述葉片設(shè)置在環(huán)形通道中以使流體流過(guò)以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)。下面，只要噴嘴能夠在最小流量位置和最大流量位置之間調(diào)節(jié)則可變噴嘴的結(jié)構(gòu)沒(méi)有限制。為了執(zhí)行本發(fā)明的標(biāo)定方法，渦輪增壓器被安裝在試驗(yàn)臺(tái)上(未示出)。接著，軸承裝置4連接到供油設(shè)備上。軸承裝置4的出口連接到出油口上。壓縮機(jī)的進(jìn)口連通大氣。節(jié)流口 5的出口壓力作為壓縮機(jī)出口壓力P2c被監(jiān)控。渦輪機(jī)的進(jìn)口連接到空氣供應(yīng)設(shè)備上。監(jiān)測(cè)空氣供應(yīng)的溫度和壓力。具體地，檢測(cè)渦輪機(jī)進(jìn)口溫度值Tit和渦輪機(jī)進(jìn)口壓力值P1T。而且，渦輪機(jī)的出口連接到試驗(yàn)臺(tái)的排氣系統(tǒng)上。監(jiān)測(cè)渦輪機(jī)的出口壓力Ρ2Τ。安裝在試驗(yàn)臺(tái)上的渦輪增壓器系統(tǒng)設(shè)置有檢測(cè)軸3的速度N的速度傳感器。而且，檢測(cè)大氣的壓力和溫度Po和Ttl。檢測(cè)值P·，T10il, P20il, Pic, Tic, P2C, Tit, Pit, P2t, N，P0, T0 被提供給未示出的控制單元。該控制單元可以是能夠接收，顯示和處理上述檢測(cè)值的任何類(lèi)似計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)。為了準(zhǔn)備用于標(biāo)定方法的渦輪增壓器，在安裝在試驗(yàn)臺(tái)上的渦輪增壓器中，渦輪機(jī)2的進(jìn)口連接到空氣供應(yīng)設(shè)備上，軸承組件4的進(jìn)口和出口分別連接到供油設(shè)備和出油口上，并且啟動(dòng)對(duì)上述參量的檢測(cè)。結(jié)合圖2說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的標(biāo)定方法。在步驟SlOO中，可變噴嘴6被設(shè)定成開(kāi)啟位置。具體地，致動(dòng)可變噴嘴6使其位置實(shí)質(zhì)上不同于閉合位置。在步驟SlOl中，供油設(shè)備開(kāi)啟。而且，在步驟S102中，監(jiān)測(cè)Pltm和T1(m，P2tm使這些值位于某個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)。
在步驟S103中，空氣被供應(yīng)到渦輪機(jī)的進(jìn)口。具體地，供應(yīng)空氣的流動(dòng)速率緩慢地從零開(kāi)始增加以便啟動(dòng)渦輪增壓器的運(yùn)行。流動(dòng)速率緩慢增加以便增加渦輪增壓器的速度并因此增加壓縮機(jī)I的出口的壓縮機(jī)出口壓力P2C。在步驟S104中，監(jiān)測(cè)P1T，Tit, N的值。具體地，監(jiān)測(cè)渦輪機(jī)進(jìn)口壓力值Pit和渦輪機(jī)進(jìn)口溫度值Tit使其位于預(yù)定范圍內(nèi)。這一過(guò)程通過(guò)任何已知的提供閉環(huán)控制的控制系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。在渦輪增壓器系統(tǒng)達(dá)到和保持在確定的工作狀態(tài)后，這就意味著，P10il, T10il, P20il,Tit, Pit位于預(yù)定范圍內(nèi)，可變噴嘴6以預(yù)定的致動(dòng)速度關(guān)閉。所述致動(dòng)速度被確定使得渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)速度N和/或渦輪增壓器的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)出口壓力Ρ2。緩慢變化從而建立至少接近穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的工作狀態(tài)。在步驟S106中，渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速N與預(yù)定的目標(biāo)速度Ntaket相比較。如果渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速?zèng)]有達(dá)到目標(biāo)速度Ntaket，可變噴嘴6就繼續(xù)以步驟S105中確定的預(yù)定致動(dòng) 速度關(guān)閉。一旦渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速N達(dá)到了目標(biāo)速度Ntaket,葉片位置就被固定。作為一種任選，在達(dá)到渦輪增壓器的預(yù)定目標(biāo)速度Ntaket后可變噴嘴6的位置可以在預(yù)定的期間內(nèi)保持不變以保證運(yùn)行處于穩(wěn)態(tài)。特別地，可以通過(guò)調(diào)節(jié)固定螺釘來(lái)固定葉片位置，固定螺釘構(gòu)成可變噴嘴6的致動(dòng)機(jī)構(gòu)的停止器。但是，只要噴嘴的最小流量位置得到限定同時(shí)噴嘴能被開(kāi)啟，那么用于固定葉片位置的其它任何手段都可以被使用。在固定了可變噴嘴6的位置后，標(biāo)定就完成了。所以，拆除任何管線和供應(yīng)設(shè)備且渦輪增壓系統(tǒng)可以從試驗(yàn)臺(tái)上拆除下來(lái)。把渦輪增壓器拆除后，下一臺(tái)渦輪增壓器就可以通過(guò)同樣的方法進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)于特定類(lèi)型的渦輪增壓器的各個(gè)生產(chǎn)線的各個(gè)產(chǎn)品，上面所提到的范圍和參量一定要保持恒定。根據(jù)本發(fā)明的基本構(gòu)思，可變噴嘴6的最小流量位置通過(guò)將渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速N用作標(biāo)定量來(lái)進(jìn)行標(biāo)定。這意味著，某一生產(chǎn)線的各個(gè)渦輪增壓器產(chǎn)品將在其余參量恒定的條件下在可變噴嘴6位于最小流量位置時(shí)達(dá)到目標(biāo)速度NTAffi；ET。第二實(shí)施例本發(fā)明的第二實(shí)施例結(jié)合圖3進(jìn)行說(shuō)明。渦輪增壓器系統(tǒng)在試驗(yàn)臺(tái)上的設(shè)置與第一實(shí)施例相同。如下，僅僅說(shuō)明第一實(shí)施例和第二實(shí)施例之間的不同之處。在第二實(shí)施例中，對(duì)安裝在試驗(yàn)臺(tái)上的渦輪增壓器執(zhí)行標(biāo)定方法。根據(jù)此方法，可變噴嘴6被設(shè)定到開(kāi)啟位置(S200)，開(kāi)啟供油設(shè)備(S201)，監(jiān)測(cè)P1QIl，T1QIl(S202)，并且空氣被供應(yīng)到渦輪機(jī)進(jìn)口(S203)，如第一實(shí)施例。在步驟S204中，監(jiān)測(cè)渦輪機(jī)進(jìn)口壓力Ρ1Τ，渦輪機(jī)進(jìn)口溫度Tit和壓縮機(jī)出口壓力
P
r2C°然后，在步驟S205中，可變噴嘴以相應(yīng)于第一實(shí)施例中步驟S105的預(yù)定致動(dòng)速度閉合。第一實(shí)施例和第二實(shí)施例之間的主要不同之處在于步驟S206，被監(jiān)測(cè)的壓縮機(jī)出口壓力P2c與預(yù)定的目標(biāo)壓力P2ctakcet比較。這意味著渦輪增壓器系統(tǒng)的標(biāo)定是基于這樣的事實(shí)可變噴嘴6的葉片的最小流量位置應(yīng)該在某個(gè)生產(chǎn)線的各個(gè)渦輪增壓器產(chǎn)品中提供恒定的壓縮機(jī)出口壓力P2c。一旦壓縮機(jī)出口壓力P2c達(dá)到目標(biāo)壓力P2ctakcet,可變噴嘴6的葉片位置在對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施例步驟S107的步驟S207中被固定。其后，該渦輪增壓器的標(biāo)定過(guò)程完成并且可以對(duì)該生產(chǎn)線上的其它渦輪增壓器重復(fù)進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)對(duì)各個(gè)生產(chǎn)線使上述的范圍和參量保持恒定。本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。但是，本發(fā)明并不局限于上述特別的實(shí)施例。特別地，標(biāo)定方法并不限于圖I所示的渦輪增壓器系統(tǒng)。相反，任何包括壓縮機(jī)和渦輪機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)都可以應(yīng)用于本發(fā)明。軸承裝置4不限于油壓軸承?？梢允褂萌魏屋S承裝置,如球軸承,滾子軸承或其組
口 ο
權(quán)利要求
1.一種標(biāo)定渦輪增壓器的可變噴嘴的方法，其中可變噴嘴的位置通過(guò)連接于可變噴嘴的致動(dòng)機(jī)構(gòu)是可調(diào)的，可變噴嘴的位置在最小流量位置和最大流量位置之間是可調(diào)的，該方法包括步驟 通過(guò)可變噴嘴將流體供應(yīng)到渦輪機(jī)的進(jìn)口，調(diào)節(jié)流體的流速直至渦輪機(jī)進(jìn)口溫度和渦輪機(jī)進(jìn)口壓力在預(yù)定范圍內(nèi)； 逐漸改變可變噴嘴的位置同時(shí)監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)的出口壓力， 當(dāng)壓縮機(jī)的出口壓力達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)判定已經(jīng)達(dá)到可變噴嘴的最小流量位置；以及 當(dāng)可變噴嘴在最小流量位置時(shí)固定用于致動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械停止器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中可變噴嘴的位置從開(kāi)啟位置向閉合位置變化以達(dá) 到最小流量位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在供應(yīng)步驟中，空氣通過(guò)可變噴嘴被供應(yīng)到渦輪機(jī)的進(jìn)口，其中空氣源的壓力和/或溫度被控制為基本恒定的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中進(jìn)入和排出渦輪增壓器的潤(rùn)滑劑的壓力和/或溫度被控制在預(yù)定范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中壓縮機(jī)進(jìn)口和/或出口的壓力和/或溫度被控制在預(yù)定范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在逐漸改變可變噴嘴的位置的步驟中，可變噴嘴位置的改變速度使得渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速和/或壓縮機(jī)的出口壓力至少接近穩(wěn)態(tài)值。
全文摘要
通過(guò)標(biāo)定渦輪增壓器的方法設(shè)定渦輪增壓器的可變噴嘴(6)的標(biāo)定流量位置，渦輪增壓器包括渦輪機(jī)(2)和壓縮機(jī)(1)。在此方法中，渦輪增壓器通過(guò)預(yù)定流體供應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)。而且，改變可變噴嘴(6)的流量位置同時(shí)監(jiān)測(cè)渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速(N)或壓縮機(jī)(1)的出口壓力(P2C)。標(biāo)定流量位置基于監(jiān)測(cè)的參量被固定。
文檔編號(hào)G01M99/00GK102705072SQ20121018125
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2007年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
發(fā)明者G·G·菲古拉 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司