內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪增壓器的導(dǎo)向器及保證其功能的方法

內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪增壓器的導(dǎo)向器及保證其功能的方法

內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪增壓器的導(dǎo)向器及保證其功能的方法專利名稱:內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪增壓器的導(dǎo)向器及保證其功能的方法技術(shù)領(lǐng)域:本創(chuàng)造涉及以重油運行的活塞式內(nèi)燃機(jī)的廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)的導(dǎo)向器,以及一種保證此類導(dǎo)向器功能的方法。

背景技術(shù):內(nèi)燃機(jī)的廢氣流入廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī),并推動與渦輪機(jī)連接在一起的壓縮機(jī)輪,由壓縮機(jī)輪將壓縮后的新奇空氣送入內(nèi)燃機(jī),由此提高內(nèi)燃機(jī)的效率。

通過導(dǎo)向器將廢氣導(dǎo)向渦輪機(jī)的葉片,以便以最抱負(fù)的方式轉(zhuǎn)換其壓力能。

除了僅能夠針對某一工作點對其進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計的剛性導(dǎo)向器之外,標(biāo)題“廢氣渦輪增壓器的軸向入流的渦輪機(jī)的導(dǎo)向器”的德國專利申請介紹了用于具有可變渦輪機(jī)幾何外形的渦輪機(jī)的導(dǎo)向器,其中可以對導(dǎo)向器的葉片進(jìn)行調(diào)整,以便對廢氣流量進(jìn)行掌握或者調(diào)整。

為此在這些已知的導(dǎo)向器中,可借助由連接元件與調(diào)整環(huán)相連的調(diào)整裝置使調(diào)整環(huán)轉(zhuǎn)動,同時使得通過調(diào)整桿與調(diào)整環(huán)相連的導(dǎo)向葉片產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。

在以重油運行的活塞式內(nèi)燃機(jī)中,流過導(dǎo)向器的廢氣增加了雜質(zhì),部分雜質(zhì)也會在導(dǎo)向葉片、調(diào)整桿、調(diào)整環(huán)、連接元件以及調(diào)整裝置上沉積下來,從而使其功能受到影響。

當(dāng)通過多個分布于調(diào)整環(huán)圓周上的調(diào)整裝置連接元件使調(diào)整環(huán)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(diào)整環(huán)或者調(diào)整裝置連接部位上的沉積物,可能會使傳遞到調(diào)整環(huán)中的作用力不同步,這樣不僅使軸承受到負(fù)荷、阻礙導(dǎo)向葉片的同步調(diào)整,而且可能會導(dǎo)致調(diào)整機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖。

因此103112053建議使導(dǎo)向葉片朝向?qū)⑵浒惭b于其中的流道預(yù)緊,使得導(dǎo)向葉片能夠在偏轉(zhuǎn)時刮去導(dǎo)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,或者無法阻擋在整個調(diào)整機(jī)構(gòu)中形成沉積物。

創(chuàng)造內(nèi)容因此本創(chuàng)造的任務(wù)就在于供應(yīng)一種功能牢靠性有所提高的導(dǎo)向器,以及一種保證此類導(dǎo)向器功能的方法。

該任務(wù)通過權(quán)利要求1、3或者說4所述的特征加以解決。

按本創(chuàng)造第一實施方式的導(dǎo)向器包括多個可利用調(diào)整環(huán)對其進(jìn)行調(diào)整以對廢氣流進(jìn)行調(diào)整的導(dǎo)向葉片。

調(diào)整環(huán)通過至少兩個分布于調(diào)整環(huán)圓周上的連接元件與調(diào)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(yīng)以大致180相互錯開;三個連接元件則應(yīng)以120相互錯開,依此類推。

該導(dǎo)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(diào)整裝置調(diào)整導(dǎo)向葉片時施加在連接元件上的作用力。

連接元件最好與調(diào)整裝置的不同執(zhí)行器連接在一起,例如與氣動或者液壓調(diào)整缸或者電機(jī)相連,其中各個執(zhí)行器最好相互同步。

為每一個連接元件均配設(shè)了一個或者多個執(zhí)行器。

一個執(zhí)行器也可以對多個連接元件進(jìn)行加載。

例如為直接測量調(diào)整裝置施加在連接元件上的力,可以對調(diào)整缸中的壓力、連接元件中的作用力或者電機(jī)的扭矩進(jìn)行測量。

為此測力裝置可以包括相應(yīng)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(zhí)行器所消耗的電功率或者機(jī)械功率進(jìn)行測量。

該導(dǎo)向器還包括一個監(jiān)測裝置,用來對調(diào)整裝置施加在連接元件上的作用力進(jìn)行相互比較,并且將比較結(jié)果發(fā)送給廢氣渦輪機(jī)的掌握系統(tǒng)。

當(dāng)調(diào)整環(huán)通過執(zhí)行器例如位置掌握式電機(jī)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緣由而使得各個連接元件消失調(diào)整不同步時,調(diào)整裝置就會據(jù)此將不同的力施加在各個連接元件上。

通過對調(diào)整裝置施加在連接元件上的力進(jìn)行相互比較,監(jiān)測裝置就可識別出此類不同步調(diào)整,并且將這種狀況的信號發(fā)送給廢氣渦輪機(jī)的掌握系統(tǒng)。

當(dāng)調(diào)整不同步時,受很大負(fù)荷的連接元件中的作用力可能會超過某一在同步調(diào)整時不會超過的極限值。

因此除了可以對調(diào)整裝置施加在連接元件上的力進(jìn)行相互比較之外,作為替代方案或補充方案監(jiān)測裝置也可將各個作用力與極限值進(jìn)行比較,并且在超過這些極限值時就會識別出調(diào)整不同步,并且將不同步的信號發(fā)送給廢氣渦輪機(jī)的掌握系統(tǒng)。

掌握系統(tǒng)將依據(jù)施加在連接元件上的作用力之間的偏差大小,或者說依據(jù)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(jī)的運轉(zhuǎn)進(jìn)行限制,例如限制負(fù)荷;或者完全阻擋運轉(zhuǎn),例如使廢氣渦輪增壓器在受到掌握的狀況下停止運轉(zhuǎn)。

在此例如可以設(shè)定第一極限值和較大的其次極限值。

當(dāng)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(fù)荷限制信號。

當(dāng)作用力或者說差值超過其次極限值時,就使得廢氣渦輪增壓器停止運轉(zhuǎn)。

可以在廢氣渦輪增壓器運轉(zhuǎn)之前、運轉(zhuǎn)過程之中以及或者運轉(zhuǎn)之后,對調(diào)整裝置施加在連接元件上的作用力進(jìn)行測量、相互比較,或者與設(shè)定的極限值進(jìn)行比較。

可以在運轉(zhuǎn)之前對導(dǎo)向葉片進(jìn)行試驗性調(diào)整,并且對各個作用力進(jìn)行測量、比較。

這樣可以提前發(fā)覺并排解功能故障。

此外由于在運轉(zhuǎn)之前缺少排氣壓力,總的調(diào)整力明顯比較小,從而能夠更好地識別出施加在各個連接元件上的作用力之間的微小差別。

在運轉(zhuǎn)過程中可以特別早地識別出消失的功能故障,并作出快速反映。

在運轉(zhuǎn)之后還可以對導(dǎo)向葉片進(jìn)行試驗性調(diào)整、測量并比較各個作用力,從而例如確定隨后的運轉(zhuǎn)過程中是否需要進(jìn)行清潔。

按本創(chuàng)造其次實施方式的導(dǎo)向器與上述第一實施方式基本相同,區(qū)分在于除了測力裝置之外,作為替代方案或補充方案包括一個可以對連接元件所處的位置進(jìn)行直接和間接測量的位置測量裝置。

例如為了直接測量連接元件所處的位置,可測量連接元件的行程和或者角度。

為了間接測量位置,例如可以測量調(diào)整缸的升程或者電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角。

按其次實施方式的導(dǎo)向器的監(jiān)測裝置用來對連接元件所處的位置進(jìn)行相互比較,并且將比較結(jié)果發(fā)送給廢氣渦輪機(jī)的掌握系統(tǒng)。

當(dāng)調(diào)整環(huán)通過執(zhí)行器例如作用力掌握式電機(jī)或者液壓缸運動時,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緣由而引起各個連接元件消失不同步調(diào)整現(xiàn)象時,調(diào)整裝置就會通過比較連接元件所處的位置來加以識別。

在此自然也可考慮各個連接元件的不同傳動比或者杠桿比。

例如,假如某一個連接元件所拂過的角度必需比另一個連接元件大出兩倍,才能使得調(diào)整環(huán)轉(zhuǎn)動同樣的角度范圍,則可在與其它連接元件的位置進(jìn)行比較之前,將其在調(diào)整導(dǎo)向葉片時的位置變化減小一半。

掌握系統(tǒng)還可以依據(jù)連接元件所處的位置之間的偏差大小,對廢氣渦輪機(jī)的運轉(zhuǎn)進(jìn)行限制,或者完全阻擋運轉(zhuǎn),其中還可以設(shè)定不同的極限值,用于例如在超過第一極限值時輸出負(fù)荷限制信號,而當(dāng)超過其次極限值時,則使得廢氣渦輪增壓器在受到掌握的狀況下停止運轉(zhuǎn)。

也可以在廢氣渦輪增壓器運轉(zhuǎn)之前、運轉(zhuǎn)過程之中以及或者運轉(zhuǎn)之后,對連接元件所處的位置進(jìn)行測量和比較。

采納上述按本創(chuàng)造第一或者其次實施方式的導(dǎo)向器,尤其可以識別出由于導(dǎo)向葉片、調(diào)整桿、調(diào)整環(huán)、連接元件或者調(diào)整裝置上有異物顆粒沉積而引起的各個連接元件的不同步調(diào)整狀況,這種狀況會影響導(dǎo)向器的功能。

之后可以為維護(hù)和清潔目的實行相應(yīng)的應(yīng)對措施例如限制負(fù)荷或者使廢氣渦輪增壓器停止運轉(zhuǎn)對此作出反應(yīng),從而確保導(dǎo)向器的功能。

但最好做到不僅提前識別此類功能故障,而且還準(zhǔn)時清除尤其是引起功能故障的沉積物,從而削減發(fā)生此類功能故障的風(fēng)險。

為此可依據(jù)本創(chuàng)造的第三實施方式,在運轉(zhuǎn)之前、運轉(zhuǎn)過程中以及或者運轉(zhuǎn)之后,將可以在兩個極限位置之間利用調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整的導(dǎo)向葉片首先調(diào)整到兩個極限位置中的其中一個中,然后再從這一極限位置動身,將其調(diào)整到兩個極限位置中的另一個中。

換句話說,就是在廢氣渦輪增壓器運轉(zhuǎn)之前、運轉(zhuǎn)過程中以及或者運轉(zhuǎn)之后,在整個調(diào)整范圍內(nèi)對導(dǎo)向葉片進(jìn)行至少一次調(diào)整。

尤其是可以通過調(diào)整裝置掌握系統(tǒng)中的機(jī)械擋塊或者相應(yīng)的設(shè)定值,以固定或者可變方式構(gòu)成導(dǎo)向葉片設(shè)定的終端位置,也就是導(dǎo)向器的最大開啟或者閉合位置。

同樣也可以用與此不同的方式來定義極限位置。

例如也可以在略微靠近導(dǎo)向器最大開啟或者閉合位置的前端選擇本創(chuàng)造意義上的極限位置,以防止碰向機(jī)械擋塊,從而愛護(hù)調(diào)整裝置。

當(dāng)調(diào)整導(dǎo)向葉片時,以機(jī)械方式清除沉積在導(dǎo)向葉片或者調(diào)整機(jī)構(gòu)元件上的沉積物。

例如導(dǎo)向葉片可刮去導(dǎo)向葉片端面以及流道與其相對置的壁面之間所沉積的異物。

假如調(diào)整裝置通過一個或者多個連接元件與調(diào)整環(huán)相連,而調(diào)整環(huán)又通過調(diào)整桿使各個導(dǎo)向葉片運動如上述關(guān)于本創(chuàng)造的第一與其次實施方式所述的,則連接元件就會通過其運動對用來與調(diào)整裝置或者調(diào)整環(huán)相連的關(guān)節(jié)進(jìn)行清潔。

例如液壓缸柱塞可以在其往復(fù)運動過程中刮去密封唇上的異物,或者利用直線螺桿傳動裝置在螺桿上往復(fù)運動的螺母將螺桿螺紋中的異物清除。

正常運轉(zhuǎn)時僅在整個調(diào)整范圍的較小局部范圍內(nèi)對導(dǎo)向葉片進(jìn)行調(diào)整,使得這種調(diào)整方式下并未被掃過的壁面、關(guān)節(jié)或者螺紋區(qū)域會隨著運轉(zhuǎn)時間的增加而消失越來越多的沉積物。

當(dāng)必需將導(dǎo)向葉片調(diào)整到某一極限位置例如當(dāng)負(fù)荷削減或者最大負(fù)荷突然削減時,但卻由于壁面、關(guān)節(jié)或者螺紋的最外端區(qū)域中所沉積的沉積物阻礙進(jìn)入這一在正常運轉(zhuǎn)時很少、甚至從未接近過的位置中進(jìn)行調(diào)整時,這種狀況尤其危急。

因此依據(jù)本創(chuàng)造第三實施方式,無論是否實際需要對導(dǎo)向葉片進(jìn)行調(diào)整來掌握或者調(diào)整廢氣流,均要將整個調(diào)整范圍完全清刮至少一次,以便清除正常運轉(zhuǎn)時很少或者從未掃過的區(qū)域中的沉積物。

假如在廢氣渦輪增壓器運轉(zhuǎn)之前清刮調(diào)整范圍,就可以將間隔時間內(nèi)所積聚的、阻礙運轉(zhuǎn)的沉積物清除掉。

此類并非在廢氣壓力下沉積在導(dǎo)向葉片或者調(diào)整機(jī)構(gòu)上的異物顆粒由于缺少廢氣壓力不會牢堅固著,可在清刮調(diào)整范圍時將其輕易清除。

假如在廢氣渦輪增壓器運轉(zhuǎn)過程中對調(diào)整范圍進(jìn)行清刮,則可以提前清除沉積物。

這樣就能夠防止積聚、固著過多的沉積物。

在此優(yōu)選通過廢氣流帶走沉積物,并將其從導(dǎo)向器中送出。

假如緊接在廢氣渦輪增壓器運轉(zhuǎn)之后隨即對調(diào)整范圍進(jìn)行清刮,則可通過并非用于掌握廢氣流的導(dǎo)向器調(diào)整來防止發(fā)生運轉(zhuǎn)故障。

與在運轉(zhuǎn)之前進(jìn)行清刮的方式一樣,僅需要較小的力即可,由于不必克服排氣壓力。

沉積物也不會在運轉(zhuǎn)之后隨即因化學(xué)作用、干化或者類似情形而發(fā)生固著,因此易于將其清除。

在將導(dǎo)向葉片調(diào)整到兩個極限位置的其中一個和或者另一個極限位置的過程中,可以用直接方式和或者間接方式測量為此所需的力。

作為附加方案或替代方案還可以用直接方式和或者間接方式測量導(dǎo)向葉片所處的位置。

正如上面關(guān)于第一和其次實施方式所述,可以依據(jù)調(diào)整所需的力或者導(dǎo)向葉片在肯定調(diào)整力下所處的位置推出調(diào)整機(jī)構(gòu)是否受到沉積物阻礙。

例如當(dāng)利用一個或者多個連接元件通過調(diào)整裝置轉(zhuǎn)動調(diào)整環(huán)時,假如必需對調(diào)整裝置的一個或者多個執(zhí)行器施加特別高的作用力,或者所耗用的功率過高,或者導(dǎo)向葉片在調(diào)整機(jī)構(gòu)并未受阻的狀況下施加足夠充分的作用力時并未達(dá)到規(guī)定的位置,則表示調(diào)整機(jī)構(gòu)已受到沉積物的阻礙。

在這種狀況下,可以與關(guān)于所述第一以及其次實施方式一樣,對廢氣渦輪機(jī)的運轉(zhuǎn)進(jìn)行限制,或者阻擋其運轉(zhuǎn)。

最好將第三實施方式與第一或者其次實施方式組合使用,采納對整個調(diào)整范圍進(jìn)行清刮的方式,尤其是利用同步調(diào)整功能來實現(xiàn)清潔目的,同時檢查功能。

作為附加方案或替代方案,還可對在將導(dǎo)向葉片調(diào)整到兩個極限位置中的其中一個和或者另一個極限位置中時所需的作用力或者導(dǎo)向葉片所處的位置進(jìn)行監(jiān)控,以此來確定是否需要進(jìn)行清潔。

這樣就可以對導(dǎo)向葉片進(jìn)行多次調(diào)整,使其進(jìn)入兩個極限位置中的其中一個和域者另一個極限位置中,直至依據(jù)作用力或者所處的位置識別出調(diào)整機(jī)構(gòu)的功能是否受到阻礙,并且不再受到沉積物嚴(yán)峻地阻礙。

例如可以將導(dǎo)向葉片從其中一個極限位置調(diào)整到另一個極限位置,然后再重新調(diào)整到起先的極限位置,直至調(diào)整裝置為此所施加的作用力不再超過某一表示調(diào)整功能受到沉積物嚴(yán)峻阻礙的極限值,例如可以直接通過測力計或者扭矩計或者間接通過所消耗的功率對這些作用力進(jìn)行測量。

同樣也可以在這兩個極限位置之間對導(dǎo)向葉片進(jìn)行調(diào)整,直至可以通過某一設(shè)定的作用力將導(dǎo)向葉片調(diào)整到某一個最小位置中,例如其中一個和或另一個極限位置中。

作為替代方案或附加方案還可以在廢氣渦輪增壓器每次運轉(zhuǎn)之前和或者之后,以及或者在每次運轉(zhuǎn)過程中的肯定時間間隔以內(nèi),在整個調(diào)整范圍內(nèi)執(zhí)行規(guī)定的最低次數(shù)的調(diào)整。

當(dāng)依據(jù)作用力或者導(dǎo)向葉片位置識別出導(dǎo)向器受到阻礙時,同樣可以對整個調(diào)整范圍進(jìn)行清刮以實現(xiàn)清潔目的。

從上述實施方式中可以明顯看出,最好但并非肯定要將第一、其次以及第三實施方式所述的特征組合使用。

本創(chuàng)造的其它任務(wù)、優(yōu)點和特征均在從屬權(quán)利要求和下述實施例中獲得。

附圖部分示意如下圖1是依據(jù)本創(chuàng)造的一種實施方式的導(dǎo)向器。

詳細(xì)實施例方式圖1所示是,以重油運行的二沖程柴油發(fā)動機(jī)廢氣渦輪增壓器的軸向入流的渦輪機(jī)的依據(jù)本創(chuàng)造的一種實施方式的導(dǎo)向器。

該導(dǎo)向器包括多個可利用調(diào)整環(huán)6進(jìn)行調(diào)整且支承于導(dǎo)向葉片支座3中的導(dǎo)向葉片2。

圍繞渦輪機(jī)軸線轉(zhuǎn)動調(diào)整環(huán)6,即可使得通過調(diào)整桿5與調(diào)整環(huán)相連的導(dǎo)向葉片2偏轉(zhuǎn),并以此來調(diào)整廢氣流量。

調(diào)整環(huán)6通過兩個分布于該調(diào)整環(huán)的圓周上的連接元件8與調(diào)整裝置相連,在本實施例中該調(diào)整裝置包括兩個執(zhí)行電機(jī)10形式的執(zhí)行器。

調(diào)整環(huán)6和執(zhí)行電機(jī)10為此以圖中并未具體示出的方式相互連接,從而當(dāng)執(zhí)行電機(jī)10的輸出軸轉(zhuǎn)動時圖中并未顯示,連接元件8的螺桿7就會隨之轉(zhuǎn)動,從而使得嚙合在螺桿7的螺紋中的螺母9相對于螺桿7作軸向移動。

連接元件8以及螺母9均固定在調(diào)整環(huán)6上或者說固定于廢氣渦輪增壓器的圖中并未顯示的進(jìn)氣端殼體上,從而通過直線螺桿轉(zhuǎn)動裝置7-9將執(zhí)行電機(jī)10的輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成調(diào)整環(huán)6的旋轉(zhuǎn)運動,調(diào)整環(huán)本身則使得導(dǎo)向葉片2偏轉(zhuǎn)。

連接元件8對稱分布于調(diào)整環(huán)6的圓周上,并且在其所傳遞的力的作用下使得調(diào)整環(huán)6自動對中。

為此必需保證將作用力同步傳遞到兩個連接元件之中。

而假如力傳遞不同步,則可能導(dǎo)致調(diào)整環(huán)卡住。

為此本實施例的導(dǎo)向器包括一個測力裝置,其用于對調(diào)整裝置10調(diào)整導(dǎo)向葉片2時施加給連接元件8的作用力進(jìn)行間接測量。

該測力裝置的功率計圖中并未顯示測量執(zhí)行電機(jī)10所消耗的功率,例如電機(jī)所消耗的電功率。

可以在考慮到效率、傳動比以及類似參數(shù)的狀況下,將相應(yīng)施加在連接元件8上的作用力對應(yīng)于消耗功率。

該導(dǎo)向器還包括一個圖中并未顯示的監(jiān)測裝置。

該監(jiān)測裝置對調(diào)整裝置10施加給連接元件8的作用力進(jìn)行相互比較。

假如比較結(jié)果超過某一設(shè)定的極限值,那么監(jiān)測裝置就會將相應(yīng)的信號發(fā)送給廢氣渦輪機(jī)的掌握系統(tǒng)。

在運轉(zhuǎn)時,二沖程柴油發(fā)動機(jī)廢氣中的異物顆?？赡艹练e在導(dǎo)向葉片2、調(diào)整環(huán)6和連接元件8上,并且會阻礙這些部件的運動。

由此一方面會使得導(dǎo)向器的功能受到根本性威逼,另一方面兩個連接元件8也會隨著時間的推移而不同程度地受到沉積物的影響,使得這兩個執(zhí)行電機(jī)10的執(zhí)行扭矩盡管相同,但卻會在兩個連接元件8中產(chǎn)生不同的作用力,并因此而導(dǎo)致力傳遞不同步。

為了防止力傳遞消失不同步,可根據(jù)如上所述,在廢氣渦輪增壓器運轉(zhuǎn)過程中,通過兩個執(zhí)行電機(jī)10所消耗的電功率,以間接方式對調(diào)整裝置10調(diào)整導(dǎo)向葉片2時施加給連接元件8的作用力進(jìn)行測量。

兩個執(zhí)行電機(jī)10的位置可以進(jìn)行調(diào)整,并可嘗試靠近相當(dāng)于導(dǎo)向葉片2的所需偏轉(zhuǎn)角度的某一設(shè)定角度位置。

假如某一個連接元件8受到沉積物阻礙的力度大于另一個連接元件,相應(yīng)的執(zhí)行電機(jī)10就要消耗更多的電功率,才能靠近設(shè)定的角度位置,并且在該過程中克服沉積物所引起的摩擦力和擠壓阻力。

監(jiān)測裝置對調(diào)整裝置10施加給連接元件8的作用力進(jìn)行比較,在測力裝置中依據(jù)所消耗的電功率以間接方式測定作用力。

假如監(jiān)測裝置在此發(fā)覺存在超過某一設(shè)定極限值的差值,就會對廢氣渦輪機(jī)的運轉(zhuǎn)進(jìn)行限制,并且輸出相應(yīng)的警告信息。

之后維護(hù)人員