[發明專利]內燃機廢氣渦輪增壓器的導向器及保證其功能的方法

有效

• 申請號: 200710126672.7
• 申請日: 2007-05-18
• 公開（公告）號: CN101074612A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: A·沃格斯
• 申請（專利權）人: 曼柴油機歐洲股份公司
• 主分類號: F01D17/14
• 分類號: F01D17/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曹若;劉華聯

技術領域

本發明涉及以重油運行的活塞式內燃機的廢氣渦輪增壓器的渦輪機的導向器，以及一種保證此類導向器功能的方法。

背景技術

內燃機的廢氣流入廢氣渦輪增壓器的渦輪機，并推動與渦輪機連接在一起的壓縮機輪，由壓縮機輪將壓縮后的新鮮空氣送入內燃機，由此提高內燃機的效率。通過導向器將廢氣導向渦輪機的葉片，以便以最理想的方式轉換其壓力能。

除了僅能夠針對某一工作點對其進行最優化設計的剛性導向器之外，由DE?103?11?205?B3和尚未公開的編號為10?2006?023?661.6(標題“廢氣渦輪增壓器的軸向入流的渦輪機的導向器”)的德國專利申請介紹了用于具有可變渦輪機幾何形狀的渦輪機的導向器，其中可以對導向器的葉片進行調整，以便對廢氣流量進行控制或者調節。為此在這些已知的導向器中，可借助由連接元件與調整環相連的調整裝置使調整環轉動，同時使得通過調整桿與調整環相連的導向葉片產生偏轉。

在以重油運行的活塞式內燃機中，流過導向器的廢氣增加了雜質，部分雜質也會在導向葉片、調整桿、調整環、連接元件以及調整裝置上沉積下來，從而使其功能受到影響。當通過多個分布于調整環圓周上的調整裝置連接元件使調整環動作時，各個連接元件上的不同沉積物，尤其是連接元件與調整環或者調整裝置連接部位上的沉積物，可能會使傳遞到調整環中的作用力不同步，這樣不僅使軸承受到負荷、妨礙導向葉片的同步調整，而且可能會導致調整機構發生自鎖。

因此DE?103?11?205?B3建議使導向葉片朝向將其安裝于其中的流道預緊，使得導向葉片能夠在偏轉時刮去導向葉片和流道之間沉積的固體顆粒物。但這樣并不能識別出沉積物，或者無法阻止在整個調整機構中形成沉積物。

發明內容

因此本發明的任務就在于：提供一種功能可靠性有所提高的導向器，以及一種保證此類導向器功能的方法。

按本發明第一實施方式的導向器包括多個可利用調整環對其進行調整以對廢氣流進行調節的導向葉片。調整環通過至少兩個分布于調整環圓周上的連接元件與調整裝置相連。這些連接元件最好對稱分布于圓周上，例如：兩個連接元件應以大致180°相互錯開；三個連接元件則應以120°相互錯開，依此類推。

該導向器還包括一個測力裝置，用來以直接和/或者間接方式測量調整裝置調整導向葉片時施加在連接元件上的作用力。連接元件最好與調整裝置的不同執行器連接在一起，例如與氣動或者液壓調整缸或者電機相連，其中各個執行器最好相互同步。為每一個連接元件均配設了一個或者多個執行器。一個執行器也可以對多個連接元件進行加載。

例如為直接測量調整裝置施加在連接元件上的力，可以對調整缸中的壓力、連接元件中的作用力或者電機的扭矩進行測量。為此測力裝置可以包括相應的壓力計、測力計或者扭矩計。

為了間接測量作用力，例如可以對執行器所消耗的電功率或者機械功率進行測量。

該導向器還包括一個監測裝置，用來對調整裝置施加在連接元件上的作用力進行相互比較，并且將比較結果發送給廢氣渦輪機的控制系統。

當調整環通過執行器(例如位置控制式電機或者液壓缸)運動，并且在此由于各個連接元件上存在不同程度的沉積物或者由于其它原因而使得各個連接元件出現調整不同步時，調整裝置就會據此將不同的力施加在各個連接元件上。

通過對調整裝置施加在連接元件上的力進行相互比較，監測裝置就可識別出此類不同步調整，并且將這種情況的信號發送給廢氣渦輪機的控制系統。

當調整不同步時，受很大負荷的連接元件中的作用力可能會超過某一在同步調整時不會超過的極限值。因此除了可以對調整裝置施加在連接元件上的力進行相互比較之外，作為替代方案或補充方案監測裝置也可將各個作用力與極限值進行比較，并且在超過這些極限值時就會識別出調整不同步，并且將不同步的信號發送給廢氣渦輪機的控制系統。

控制系統將根據施加在連接元件上的作用力之間的偏差大小，或者說根據極限值與超出該極限值的作用力之間的偏差大小，對廢氣渦輪機的運轉進行限制，例如限制負荷；或者完全阻止運轉，例如使廢氣渦輪增壓器在受到控制的情況下停止運轉。在此例如可以設定第一極限值和較大的第二極限值。當施加在連接元件上的作用力或者說施加在兩個連接元件上的作用力之差超過第一極限值時，就輸出負荷限制信號。當作用力或者說差值超過第二極限值時，就使得廢氣渦輪增壓器停止運轉。