[发明专利]内燃机废气涡轮增压器的导向器及保证其功能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及以重油运行的活塞式内燃机的废气涡轮增压器的涡轮机的导向器，以及一种保证此类导向器功能的方法。

背景技术

内燃机的废气流入废气涡轮增压器的涡轮机，并推动与涡轮机连接在一起的压缩机轮，由压缩机轮将压缩后的新鲜空气送入内燃机，由此提高内燃机的效率。通过导向器将废气导向涡轮机的叶片，以便以最理想的方式转换其压力能。

除了仅能够针对某一工作点对其进行最优化设计的刚性导向器之外，由DE 103 11 205 B3和尚未公开的编号为10 2006 023 661.6(标题“废气涡轮增压器的轴向入流的涡轮机的导向器”)的德国专利申请介绍了用于具有可变涡轮机几何形状的涡轮机的导向器，其中可以对导向器的叶片进行调整，以便对废气流量进行控制或者调节。为此在这些已知的导向器中，可借助由连接元件与调整环相连的调整装置使调整环转动，同时使得通过调整杆与调整环相连的导向叶片产生偏转。

在以重油运行的活塞式内燃机中，流过导向器的废气增加了杂质，部分杂质也会在导向叶片、调整杆、调整环、连接元件以及调整装置上沉积下来，从而使其功能受到影响。当通过多个分布于调整环圆周上的调整装置连接元件使调整环动作时，各个连接元件上的不同沉积物，尤其是连接元件与调整环或者调整装置连接部位上的沉积物，可能会使传递到调整环中的作用力不同步，这样不仅使轴承受到负荷、妨碍导向叶片的同步调整，而且可能会导致调整机构发生自锁。

因此DE 103 11 205 B3建议使导向叶片朝向将其安装于其中的流道预紧，使得导向叶片能够在偏转时刮去导向叶片和流道之间沉积的固体颗粒物。但这样并不能识别出沉积物，或者无法阻止在整个调整机构中形成沉积物。

发明内容

因此本发明的任务就在于：提供一种功能可靠性有所提高的导向器，以及一种保证此类导向器功能的方法。

按本发明第一实施方式的导向器包括多个可利用调整环对其进行调整以对废气流进行调节的导向叶片。调整环通过至少两个分布于调整环圆周上的连接元件与调整装置相连。这些连接元件最好对称分布于圆周上，例如：两个连接元件应以大致180°相互错开；三个连接元件则应以120°相互错开，依此类推。

该导向器还包括一个测力装置，用来以直接和/或者间接方式测量调整装置调整导向叶片时施加在连接元件上的作用力。连接元件最好与调整装置的不同执行器连接在一起，例如与气动或者液压调整缸或者电机相连，其中各个执行器最好相互同步。为每一个连接元件均配设了一个或者多个执行器。一个执行器也可以对多个连接元件进行加载。

例如为直接测量调整装置施加在连接元件上的力，可以对调整缸中的压力、连接元件中的作用力或者电机的扭矩进行测量。为此测力装置可以包括相应的压力计、测力计或者扭矩计。

为了间接测量作用力，例如可以对执行器所消耗的电功率或者机械功率进行测量。

该导向器还包括一个监测装置，用来对调整装置施加在连接元件上的作用力进行相互比较，并且将比较结果发送给废气涡轮机的控制系统。

当调整环通过执行器(例如位置控制式电机或者液压缸)运动，并且在此由于各个连接元件上存在不同程度的沉积物或者由于其它原因而使得各个连接元件出现调整不同步时，调整装置就会据此将不同的力施加在各个连接元件上。

通过对调整装置施加在连接元件上的力进行相互比较，监测装置就可识别出此类不同步调整，并且将这种情况的信号发送给废气涡轮机的控制系统。

当调整不同步时，受很大负荷的连接元件中的作用力可能会超过某一在同步调整时不会超过的极限值。因此除了可以对调整装置施加在连接元件上的力进行相互比较之外，作为替代方案或补充方案监测装置也可将各个作用力与极限值进行比较，并且在超过这些极限值时就会识别出调整不同步，并且将不同步的信号发送给废气涡轮机的控制系统。

控制系统将根据施加在连接元件上的作用力之间的偏差大小，或者说根据极限值与超出该极限值的作用力之间的偏差大小，对废气涡轮机的运转进行限制，例如限制负荷；或者完全阻止运转，例如使废气涡轮增压器在受到控制的情况下停止运转。在此例如可以设定第一极限值和较大的第二极限值。当施加在连接元件上的作用力或者说施加在两个连接元件上的作用力之差超过第一极限值时，就输出负荷限制信号。当作用力或者说差值超过第二极限值时，就使得废气涡轮增压器停止运转。