Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами



Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами
Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами
Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами
Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами
Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами
Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами
Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами
Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами
Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами
Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами
Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами
Способ и система диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами

 


Владельцы патента RU 2604689:

РЕНО С.А.С. (FR)

Изобретение относится к способу и системе диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами. Способ диагностики силовой установки, оборудованной, по меньшей мере, одним турбокомпрессором (2) низкого давления и, по меньшей мере, одним турбокомпрессором (8) высокого давления, при этом турбокомпрессоры являются многоступенчатыми и питают двигатель внутреннего сгорания, а указанной силовой установкой оборудовано автотранспортное средство, согласно изобретению, содержит следующие этапы, на которых определяют режим работы силовой установки, определяют мощность турбины высокого давления (13) в зависимости от первой совокупности данных и в зависимости от режима работы, определяют мощность турбины высокого давления (13) в зависимости от второй совокупности данных, определяют критерий неисправности как соотношение между мощностью турбины высокого давления (13) в зависимости от первой совокупности данных и мощностью турбины высокого давления (13) в зависимости от второй совокупности данных, и сравнивают критерий неисправности с сохраненными в памяти значениями, чтобы определить, существует ли неисправность. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области диагностики неисправностей двигателя внутреннего сгорания, оборудованного турбокомпрессором, и, в частности, силовых установок, оборудованных двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами.

Наддув воздуха в двигатель позволяет повысить производительность двигателя за счет подачи большей массы воздуха для сгорания топлива, чем в атмосферный двигатель с эквивалентным объемом цилиндров.

Устройство наддува может представлять собой турбокомпрессор, содержащий, с одной стороны, компрессор, который питает двигатель воздухом под давлением, превышающим атмосферное давление, и, с другой стороны, турбину, через которую проходят выхлопные газы двигателя.

Мощность, сообщаемая турбине этими выхлопными газами, передается через вал на компрессор, который сжимает воздух, всасываемый из внешней окружающей среды, до давления, называемого давлением наддува.

Учитывая современную тенденцию к повышению КПД двигателей, ведется постоянный поиск возможности повышения значений давления наддува, обеспечиваемого турбокомпрессорами. Турбокомпрессоры подвергаются действию больших механических напряжений, что влияет на их надежность. Поэтому необходимо точно контролировать их рабочее состояние и диагностировать появление любой механической поломки, чтобы, например, ограничить мощность двигателя и/или оповестить водителя о необходимости ремонта.

С другой стороны, этим механическим поломкам часто предшествует неправильное регулирование наддува турбокомпрессора, которое может привести к превышению допустимого уровня загрязняющих выбросов двигателя. Нормы OBD (от английского: On Board Diagnosis), касающиеся бортовых средств диагностики транспортных средств, предусматривают оповещение водителя о таком превышении. Поэтому очень важно диагностировать неисправность или нарушение в работе турбокомпрессора, чтобы соблюдать требования этих норм.

В настоящее время диагностика внутренних или наружных утечек на уровне впускной системы наддува основана на сравнении интеграла отклонения контура регулирования турбокомпрессора с порогом обнаружения. В случае чрезмерного отклонения компрессора измеряемое давление становится меньше ожидаемого давления, что позволяет обнаружить неисправность. Кроме того, существует предел, сверх которого вычисление интеграла прекращается, чтобы учитывать точность регулирования наддува. Точно так же, вычисление не происходит, если заданное значение меняется слишком быстро.

Современные средства диагностики работают только тогда, когда активировано регулирование наддува. Кроме того, их эффективность в значительной степени зависит от поведения контроля наддува и контроля EGR. Действительно, калибровки существенно влияют на границы реакции наддува. Кроме того, поскольку стратегия основана на цикличной погрешности, внутренняя или внешняя утечка на уровне впускной системы наддува не будет обнаруживаться при стабилизированной скорости вращения по причине действия интегратора регулятора наддува.

Существует потребность в разработке способа и системы диагностики утечки, позволяющих уменьшить влияние калибровки, а также позволяющих производить диагностику силовой установки, работающей при стабилизированной скорости вращения.

Следовательно, существует потребность в устройстве диагностики внутренней или внешней утечки на уровне впускной системы наддува, способном обнаруживать риск увеличения загрязняющих выбросов и риски превышения скорости турбокомпрессора высокого давления.

Действительно, внутренняя утечка на уровне перепуска компрессора может привести к снижению давления наддува и расхода воздуха, что влечет за собой увеличение загрязняющих выбросов.

При внутренней утечке на уровне перепуска компрессора регулирование наддува будет естественным образом компенсировать утечки, заставляя быстрее вращаться турбокомпрессор высокого давления, что может привести к его разрушению по причине слишком высокой скорости вращения.

Объектом изобретения является способ диагностики силовой установки, оборудованной, по меньшей мере, одним турбокомпрессором низкого давления и, по меньшей мере, одним турбокомпрессором высокого давления, при этом турбокомпрессоры являются многоступенчатыми и питают двигатель внутреннего сгорания, при этом силовая установка входит в состав оборудования автотранспортного средства.

Способ содержит следующие этапы:

определяют режим работы силовой установки,

определяют мощность турбины в зависимости от первой совокупности данных и в зависимости от режима работы,

определяют мощность турбины в зависимости от второй совокупности данных,

определяют критерий неисправности как соотношение между мощностью турбины в зависимости от первой совокупности данных и мощностью турбины в зависимости от второй совокупности данных, и

сравнивают критерий неисправности с записанными в памяти значениями, чтобы определить, существует ли неисправность.

Преимуществом способа диагностики является возможность легкой калибровки, легкой адаптации к условиям работы силовой установки и применения как в стабилизированных условиях, так и в переходных условиях.

Первая совокупность данных может быть совокупностью данных, определенных со стороны турбины высокого давления.

Первая совокупность данных может включать в себя скорость вращения турбины высокого давления и температуру на входе турбины высокого давления.

Первая совокупность данных может включать в себя давление на входе турбины высокого давления и температуру на входе турбины высокого давления.

Если силовая установка содержит перепуск высокого давления, подсоединенный между входом и выходом турбины высокого давления, первая совокупность данных может включать в себя положение перепуска высокого давления, температуру на входе турбины высокого давления и скорость вращения компрессора высокого давления.

Вторая совокупность данных может быть совокупностью данных, определенных со стороны компрессора высокого давления.

Вторая совокупность данных включает в себя скорость вращения компрессора высокого давления, давление наддува и скорость вращения двигателя внутреннего сгорания.

Режим работы можно определять в зависимости от положения перепуска высокого давления и от давления на входе турбины высокого давления.

Вторым объектом изобретения является система диагностики силовой установки, оборудованной, по меньшей мере, одним турбокомпрессором низкого давления и, по меньшей мере, одним турбокомпрессором высокого давления, при этом турбокомпрессоры являются многоступенчатыми и питают двигатель внутреннего сгорания, при этом силовая установка входит в состав оборудования автотранспортного средства. Система диагностики содержит средство определения режима работы силовой установки, соединенное на выходе с первым средством оценки мощности турбины высокого давления, при этом система диагностики дополнительно содержит второе средство оценки мощности турбины высокого давления и средство оценки критерия неисправности, соединенное на входе с первым средством оценки мощности турбины высокого давления и с вторым средством оценки мощности турбины высокого давления и на выходе со средством сравнения, выполненным с возможностью сравнения критерия неисправности с записанными в памяти значениями.

Первое средство оценки мощности турбины высокого давления может содержать, по меньшей мере, одно средство моделирования турбокомпрессора высокого давления, при этом первое средство оценки выполнено с возможностью использования средства моделирования турбокомпрессора высокого давления, соответствующего сигналу, принятому от средства определения режима работы силовой установки.

Другие задачи, отличительные признаки и преимущества будет более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показана силовая установка с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами;

на фиг. 2 представлена диаграмма скорость вращения/нагрузка силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами;

на фиг. 3 представлен способ диагностики неисправности силовой установки.

На фиг. 1 показана силовая установка 1, содержащая турбокомпрессор низкого давления 2, компрессор 3 которого соединен на входе с впуском 4 свежего воздуха и с датчиком 5, выполненным с возможностью определения температуры и расхода впускаемого воздуха. На выходе компрессор 3 низкого давления соединен с теплообменником 6 низкого давления, который, в свою очередь, соединен с компрессором 7 турбокомпрессора 8 высокого давления. Выход компрессора 7 высокого давления соединен, с одной стороны, с теплообменником 9 высокого давления и, с другой стороны, с вентилем 10 перепуска, называемого перепуском компрессора высокого давления, через трубопровод, подсоединенный между теплообменником 9 высокого давления и выходом компрессора 7 высокого давления. Выход перепуска 10 компрессора высокого давления подсоединен между теплообменником 6 низкого давления и входом компрессора 7 турбокомпрессора высокого давления.

Выход теплообменника 9 высокого давления соединен с впускным коллектором 11 двигателя внутреннего сгорания. Выпускной коллектор 12 двигателя внутреннего сгорания соединен со входом турбины 13 турбокомпрессора 8 высокого давления. Контур рециркуляции выхлопных газов (английское сокращение "EGR" от "exhaust gas recirculation") содержит охладитель 14, последовательно соединенный с вентилем EGR 15. Контур EGR подсоединен между впускным коллектором 11 и выпускным коллектором 12 таким образом, что вентиль EGR 15 находится со стороны выпускного коллектора 12, а охладитель 14 находится со стороны впускного коллектора 11.

Выход турбины 13 высокого давления соединен со входом турбины 16 низкого давления. Канал перепуска 17 высокого давления подсоединен между выходом турбины 13 высокого давления и входом турбины 13 высокого давления, в частности, между впускным коллектором 12 и контуром EGR.

Выход турбины 16 низкого давления соединен с выхлопной трубой через фильтр-улавливатель частиц 18. Разгрузочный клапан 19 низкого давления ("waste gate" на английском языке) подсоединен, с одной стороны, между выходом турбины 16 низкого давления и входом фильтра-улавливателя частиц 18 и, с другой стороны, между выходом турбины 13 высокого давления и входом турбины 16 низкого давления.

Способ диагностики позволяет диагностировать целостность впускной системы наддува с применением модели турбомашины, независимо от характеристик и от активации регулирования наддува, при любой конфигурации рециркуляции выхлопных газов, в стабилизированных или в переходных условиях и без добавления дополнительного датчика. Способ диагностики позволяет также ограничить потребности в калибровке необходимым минимумом.

Для этого определяют критерий, который представляет собой соотношение между оценкой мощности турбины при помощи двух разных средств. Первую оценку производят в зависимости от данных, касающихся силовой установки, со стороны турбины. Вторую оценку производят в зависимости от данных, касающихся силовой установки, со стороны компрессора. Этот критерий позволяет достаточно успешно оценивать нарушения в работе впускной системы наддува.

С учетом элементов, описанных выше со ссылками на фиг. 1, турбокомпрессор 8 высокого давления содержит турбину 13, питаемую выхлопными газами, и компрессор 7, который сжимает впускные газы, причем эти два элемента соединены между собой валом. Скорость вращения вала ωtc (в рад/с) или Ntc (в об/мин) определяют через баланс мощности между турбиной и компрессором, выражаемый следующим уравнением:

где J - инерция турбины,

POWt = мощность турбины,

POWc = мощность компрессора.

Мощность турбины высокого давления выражается следующим уравнением:

где: Wt - массовый расход турбины,

Tut - температура на входе турбины,

ηt - эффективность турбины,

Cp,exh - удельная теплоемкость на выпуске,

PRt - степень сжатия турбины,

γ - соотношение удельных теплоемкостей,

Мощность компрессора высокого давления выражается следующим уравнением:

где Wc - массовый расход компрессора,

Tuc - температура на входе компрессора,

ηс - эффективность компрессора,

Cp,adm - удельная теплоемкость на впуске,

PRc - степень сжатия компрессора.

Компрессор можно моделировать в зависимости от статических отношений, описывающих его работу. Эти статические отношения позволяют связать степень сжатия PRc и эффективность ηс компрессора со скоростью Ntc компрессора и с расходом Wc проходящего через него потока. Эти зависимости представлены в виде двухмерных картографии. Эти статические картографии выражены в зависимости от скорректированной скорости Nc,corr компрессора и от скорректированного расхода Wc,corr компрессора по отношению к стандартным условиям, определяемым контрольным давлением Pref,c и контрольной температурой Tref,c, указанными поставщиком, чтобы учитывать различные условия на входе компрессора.

Скорректированную скорость Nc,corr компрессора и скорректированный расход Wc,corr компрессора получают при помощи следующих уравнений:

где Puc: давление на входе компрессора высокого давления.

Степень сжатия и эффективность компрессора вычисляют при помощи следующих статических отношений:

Отношения fc,П и fc,η являются картографиями с двумя входами для диапазона скорости вращения и рабочего расхода компрессора в контрольных условиях, выбранных производителем для определения этих характеристик на испытательном стенде.

Альтернативно степень сжатия PRc можно определить посредством моделирования турбокомпрессора низкого давления. Корреляцию турбокомпрессора осуществляют по трем параметрам, а именно: по расходу воздуха компрессора, определяемому при помощи датчика, такого как расходомер воздуха, по давлению на выходе турбины низкого давления, определяемому тоже при помощи датчика, и по температуре на входе турбины низкого давления, определяемой при помощи картографии скорость вращения/нагрузка.

Расход воздуха турбины низкого давления принимают равным расходу свежего воздуха, измеряемому расходомером воздуха. Затем используют картографии компрессора и турбины для оценки недостающих величин, то есть соотношения давлений и значений эффективности, при помощи следующих уравнений:

где:

Рс - мощность компрессора низкого давления,

Pt - мощность турбины низкого давления,

Wc - расход компрессора низкого давления,

Wt - расход турбины низкого давления,

ηс - КПД компрессора низкого давления,

ηt - КПД турбины низкого давления,

Tuc - температура на входе компрессора низкого давления,

Tut - температура на входе турбины низкого давления,

PRc - степень сжатия низкого давления,

PRt - коэффициент расширения турбины низкого давления,

Ср и γ - термодинамические константы,

N - скорость вращения турбокомпрессора низкого давления,

J - инерция турбокомпрессора низкого давления.

Как и в случае компрессора, эффективность и расход турбины выражают в зависимости от скорректированных коэффициента расширения и скорости турбокомпрессора:

где:

Tref,t = контрольная температура,

Pref,t = контрольное давление,

Nt,cor = скорректированная скорость турбины,

Wt,cor = скорректированный расход турбины.

Первая картография расхода ft,W турбины связывает расход газов, проходящих через турбину, со скоростью вращения турбины, со степенью расширения PRt турбины и с положением uVGT привода. Вторая картография производительности ft,η турбины тоже связывает КПД ηt турбины со скоростью вращения турбины, со степенью расширения PRt турбины и с положением uVGT привода.

Разработку этих картографии с тремя входами обычно осуществляют в контрольных условиях, выбираемых изготовителем, для получения всех этих характеристик на испытательном стенде.

В зависимости от этих картографии скорректированное значение расхода турбины Wt,cor и эффективность турбины ηt получают при помощи следующих статических отношений:

При этом уравнения 13 и 14 позволяют определить эффективность ηt.

Присутствие перепускного трубопровода высокого давления не влияет на характеристики турбины, но зато модулирует ее расход. Действительно, когда перепускной трубопровод высокого давления открыт, перестает обеспечиваться равенство между расходом компрессора и расходом турбины. Поэтому необходимо вводить дополнительное измерение для оценки расхода турбины. Этим измерением является давление PAVT на входе турбины высокого давления.

При помощи вышеуказанных уравнений можно определить значения POWt и POWc. Однако силовая установка проходит через различные рабочие фазы, которые предполагают разные условия определения значений POWt и POWc. На фиг. 2 показаны основные зоны работы двойного наддува в плоскости скорость вращения-нагрузка двигателя.

При очень низкой нагрузке и низкой скорости вращения в зоне 20 перепуск турбины высокого давления закрыт, и турбокомпрессор высокого давления не контролируется. Перепуск компрессора высокого давления закрыт.Разгрузочный клапан низкого давления закрыт.

Между средней нагрузкой и сильной нагрузкой и при низкой скорости вращения в зоне 21 перепуск компрессора высокого давления и разгрузочный клапан низкого давления закрыты. Турбокомпрессор высокого давления управляется как одноступенчатый турбокомпрессор.

При высокой скорости вращения в зоне 22 перепуск турбины высокого давления и перепуск компрессора высокого давления открыты.

В промежуточной зоне 23 турбокомпрессор высокого давления используют только в переходных условиях.

Таким образом, необходимо определить критерий для каждой из трех вышеупомянутых ситуаций работы.

Для определения мощности турбокомпрессора в зависимости от имеющихся данных со стороны турбины необходимо различать три возможности. Первая возможность соответствует случаю работы с закрытым перепуском турбины высокого давления (зона 20 на фиг. 2), второй случай - когда перепуск турбины открыт и когда возможно измерение давления на входе турбины (зона 21 на фиг. 2), и третий случай - когда перепуск турбины открыт и когда имеют лишь положение перепуска турбины высокого давления (зона 22 на фиг. 2). Для этих трех конфигураций существует специальное вычисление мощности турбины.

Для первого случая измеряют расход турбины, производят оценку степени расширения PRt,est, затем оценку мощности турбины POWt,closed при помощи следующих уравнений:

Для второго случая измеряют давление на входе турбины высокого давления Put, затем оценивают степень расширения PRt,est, применяя следующее уравнение:

После этого оценивают расход турбины Wt,est в зависимости от оценочной скорости вращения турбокомпрессора Ntc,est и от оценочного коэффициента расширения RPt,est посредством применения следующего уравнения:

Наконец, оценивают мощность турбины POWt,OPENED,Put в зависимости от оценочного КПД турбины ηt,est при помощи следующего уравнения:

Для третьего случая измеряют положение перепуска Xthp, что позволяет уменьшить сечение Sthp перепуска:

При помощи рекуррентного отношения определяют расход Wthp,est потока, проходящего через перепуск 17 турбины высокого давления, применяя формулу Барре де Сен-Венана. Затем производят оценку расхода Wt,est турбины высокого давления, затем давления на входе турбины высокого давления Put,est с получением массового баланса в выпускном коллекторе.

Наконец, осуществляют оценку мощности турбины POWt,OPENED,xthp, применив следующее уравнение:

Из вышесказанного видно, что выражение, позволяющее определить мощность турбины, является одинаковым во всех трех рабочих зонах, различаются лишь этапы, позволяющие получать значения, необходимые для вычисления мощности.

Сразу после определения мощности турбокомпрессора на основании данных, имеющихся со стороны турбины, определяют мощность турбокомпрессора в зависимости от данных, имеющихся со стороны компрессора.

Для этого измеряют давление наддува Psg,mes, затем оценивают степень сжатия PRc,est при помощи следующего уравнения:

где

fRAS(Wc) = напор в воздушном охладителе 9 в виде функции fRAS расхода Wc,

ffaa(Wc) = напор в воздушном фильтре, установленном на уровне впуска свежего воздуха, в виде функции ffaa расхода Wc.

После этого производят оценку скорости вращения Ntc,est турбокомпрессора и определяют оценочную мощность компрессора POWc,CPR, применяя следующие уравнения:

Наконец, оценивают мощность турбины POWt,CPR при помощи следующего уравнения:

где Puc и Tuc поступают от динамических устройств оценки, описанных в документе FR 2932224.

Давление Puc на входе компрессора и температуру Tuc на входе компрессора можно определять при помощи динамического оценочного устройства турбокомпрессора низкого давления.

После определения мощности турбины на основании данных, имеющихся со стороны турбины и со стороны компрессора, можно определить критерий ε.

Условия, относящиеся к зоне работы силовой установки и применявшиеся во время определения мощности турбины в зависимости от данных, имеющихся со стороны турбины, применяются также для определения критерия.

В первом случае, когда перепуск турбины закрыт, получают:

Во втором и в третьем случаях, когда перепуск турбины открыт, получают следующие выражения:

Целью введения функции f является приведение критерия диагностики к стандартной форме и выведение зависимости по отношению к переменным, которые могут представлять собой разброс. С этим критерием можно определять дисбаланс между мощностями со стороны компрессора и со стороны турбины. В этом смысле в случае сбоя при впуске воздуха или снижения эффективности турбины критерий будет превышать 1.

При отсутствии нарушения в работе турбокомпрессора, то есть, если значения КПД турбины ηt и компрессора ηс являются значениями, предсказанными картографиями для нормального турбокомпрессора, соответствующего нормам изготовления, и в отсутствие любых погрешностей измерения параметров (давления, температуры и т.д.) это отношение ε теоретически равно 1. В случае нарушения наддува (например, снижения производительности турбины) отношение мощности е становится больше 1.

Способ диагностики на первом этапе 20 определяет положение перепуска турбины высокого давления. Если перепуск находится в закрытом положении, способ продолжается этапом 21, в противном случае определяют давление на входе турбины высокого давления. Если определение давления на входе турбины высокого давления возможно, способ продолжается этапом 22, в противном случае способ продолжается этапом 23.

На этапе 21 измеряют расход турбины Wt, затем оценивают коэффициент расширения турбины PRt,est при помощи уравнения 15, после чего оценивают мощность турбины POWt,closed при помощи уравнения 16.

На этапе 22 измеряют давление на входе турбины Put. После этого оценивают коэффициент расширения турбины PRt,est при помощи уравнения 17. Затем оценивают расход турбины Wt,est при помощи уравнения 18, затем мощность турбины POWt,OPENED,Put, применяя уравнение 19.

На этапе 23 измеряют положение перепуска Xthp, затем определяют сечение перепуска Sthp при помощи уравнения 20. Измеряют температуру на входе турбины Tut, после чего оценивают расход в перепуске турбины высокого давления Wthp,est, применяя уравнение 20 и уравнение 21. Расход турбины Wt,est оценивают с применением уравнения 22, затем коэффициент расширения PRt,est посредством измерения расхода компрессора Wc и применения уравнений 24 и 25. После этого в уравнения 21-13 опять вводят коэффициент расширения для получения более точного значения за счет рекуррентного соотношения на уравнениях 21-25. После получения стабильного значения коэффициента расширения PRt,est оценивают мощность турбины POWtOPENED,xthp, применяя уравнение 26.

После этапа 21 способ продолжается этапом 24, на котором определяют мощность турбины в зависимости от данных, поступающих от компрессора. Для этого измеряют давление наддува Psg, а также расход компрессора Wc. При этом при помощи уравнения 27 оценивают степень сжатия PRc,est. Затем оценивают скорость вращения Ntc,est турбокомпрессора при помощи уравнения 28 и посредством измерения скорости двигателя Ne. После этого оценивают мощность компрессора POWc,est при помощи уравнения 29. Наконец, оценивают мощность турбины при помощи уравнения 30.

После этапа 22 способ продолжается этапом 25, идентичным этапу 24, во время которого определяют мощность турбины на основании данных, поступающих от компрессора. Для этого измеряют давление наддува Psg, а также расход компрессора Wc. После этого при помощи уравнения 27 оценивают степень сжатия PRc,est. Затем оценивают скорость вращения Ntc,est турбокомпрессора при помощи уравнения 28 и посредством измерения скорости двигателя Ne. После этого оценивают мощность компрессора POWc,est при помощи уравнения 29. Наконец, оценивают мощность турбины при помощи уравнения 30.

После этапа 23 способ продолжается этапом 26, идентичным этапу 24, во время которого определяют мощность турбины на основании данных, поступающих от компрессора. Для этого измеряют давление наддува Psg, а также расход компрессора Wc. После этого при помощи уравнения 27 оценивают степень сжатия PRc,est. Затем оценивают скорость вращения Ntc,est турбокомпрессора при помощи уравнения 28 и посредством измерения скорости двигателя Ne. После этого оценивают мощность компрессора POWc,est при помощи уравнения 29. Наконец, оценивают мощность турбины при помощи уравнения 30.

По завершении этапа 24 способ продолжается этапом 27, во время которого определяют значение критерия ε, применяя уравнение 32.

По завершении этапа 25 способ продолжается этапом 28, во время которого определяют значение критерия ε, применяя уравнение 33.

По завершении этапа 26 способ продолжается этапом 29, во время которого определяют значение критерия ε, применяя уравнение 34.

Способ завершается этапом 30, во время которого критерий s, определенный на любом из этапов 27, 28 или 29, сравнивают с заранее определенными значениями. В зависимости от результата сравнения осуществляют диагностику неисправности, которую передают на бортовой компьютер и/или вычислительные устройства и средства управления, которые могут использовать эту информацию, и/или в интерфейс человек-машина для оповещения водителя при помощи светового сигнала.

На фиг. 4 представлена система диагностики 31 силовой установки в соответствии с изобретением. Система 31 диагностики содержит средство определения 32 режима работы силовой установки. Под режимом работы следует понимать параметры открывания и закрывания различных перепусков в соответствии с фиг. 2 и с этапом 20 способа. На входе средство определения 32 получает положение перепуска высокого давления Xthp, а также давление на входе турбины Put, если эта информация имеется в наличии. Эти значения поступают от датчиков или оценочных устройств через соединение 33.

На выходе средство определения 32 соединено с первым средством оценки 34 мощности турбины, выполненным с возможностью определения мощности турбины в зависимости от переменных, определяемых со стороны турбины, то есть в зависимости от скорости вращения турбины Wt, от температуры на входе турбины Tut, от давления на входе турбины Put, от скорости вращения компрессора Wc и от положения перепуска высокого давления Xthp. Эти значения поступают от датчиков или оценочных устройств через соединение 35. Первое средство оценки 34 получает также через соединение 36 логический сигнал от средства определения 32, показывающий, какой режим работы активирован. В зависимости от этого сигнала первое средство оценки 34 выбирает соответствующую модель среди записанных в памяти моделей (уравнения 16, 19 и 26).

Кроме того, система диагностики 31 содержит второе средство оценки 37 мощности турбины, выполненное с возможностью определения мощности турбины в зависимости от переменных, определяемых со стороны компрессора, то есть в зависимости от скорости вращения компрессора Wc, от давления наддува Psg и от скорости вращения двигателя внутреннего сгорания Ne. Эти значения поступают от датчиков или оценочных устройств через соединение 38.

Первое средство оценки 34 мощности турбины и второе средство оценки 37 мощности турбины соединены на выходе со средством оценки 40 критерия соответственно через соединения 41 и 42. Средство оценки 40 критерия применяет уравнение 32 или уравнение 33 в зависимости от логического сигнала, передаваемого средством 32 и принимаемого через перепуск 43 соединения 36.

Затем критерий ε передается через соединение 44 в средство сравнения 45, выполненное с возможностью сравнения критерия е с записанными в памяти значениями. В зависимости от результата сравнения определяют неисправность, и через соединение 46 передается соответствующий логический сигнал.

Система и способ диагностики позволяют определять наличие неисправности или утечки на впуске воздуха силовой установки, оборудованной двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами, чтобы поддерживать скорость вращения турбокомпрессора высокого давления ниже порога повреждения и чтобы поддерживать стехиометрию двигателя в пределах регламентных норм.

1. Способ диагностики силовой установки, оборудованной, по меньшей мере, одним турбокомпрессором (2) низкого давления и, по меньшей мере, одним турбокомпрессором (8) высокого давления, при этом турбокомпрессоры являются многоступенчатыми и питают двигатель внутреннего сгорания, при этом указанной силовой установкой оборудовано автотранспортное средство, отличающийся тем, что содержит следующие этапы, на которых:
определяют режим работы силовой установки,
определяют мощность турбины (13) высокого давления в зависимости от первой совокупности данных и в зависимости от режима работы,
определяют мощность турбины (13) высокого давления в зависимости от второй совокупности данных,
определяют критерий неисправности как соотношение между мощностью турбины (13) высокого давления в зависимости от первой совокупности данных и мощностью турбины (13) высокого давления в зависимости от второй совокупности данных, и
сравнивают критерий неисправности с записанными в памяти значениями, чтобы определить, существует ли неисправность.

2. Способ диагностики по п. 1, в котором первая совокупность данных является совокупностью данных, определенных со стороны турбины высокого давления (13).

3. Способ диагностики по п. 1, в котором первая совокупность данных включает в себя скорость вращения турбины высокого давления и температуру на входе турбины высокого давления.

4. Способ диагностики по п. 1, в котором первая совокупность данных включает в себя давление и температуру на входе турбины высокого давления.

5. Способ диагностики по п. 1, при этом силовая установка содержит перепуск (17) высокого давления, установленный между входом и выходом турбины (13) высокого давления, при этом первая совокупность данных включает в себя положение перепуска (17) высокого давления, температуру на входе турбины высокого давления и скорость вращения компрессора высокого давления.

6. Способ диагностики по п. 1, в котором вторая совокупность данных является совокупностью данных, определенных со стороны компрессора (7) высокого давления.

7. Способ диагностики по п. 1, в котором вторая совокупность данных включает в себя скорость вращения компрессора высокого давления, давление наддува и скорость вращения двигателя внутреннего сгорания.

8. Способ диагностики по п. 1, в котором режим работы определяют в зависимости от положения перепуска высокого давления и от давления на входе турбины высокого давления.

9. Система диагностики силовой установки, оборудованной, по меньшей мере, одним турбокомпрессором низкого давления (2) и, по меньшей мере, одним турбокомпрессором высокого давления (8), при этом турбокомпрессоры являются многоступенчатыми и питают двигатель внутреннего сгорания, при этом указанной силовой установкой оборудовано автотранспортное средство, отличающаяся тем, что система диагностики (31) содержит средство определения (32) режима работы силовой установки, соединенное на выходе с первым средством оценки (34) мощности турбины высокого давления, при этом система диагностики (31) дополнительно содержит второе средство оценки (37) мощности турбины высокого давления и средство оценки (40) критерия неисправности, соединенное на входе с первым средством оценки (34) мощности турбины высокого давления и со вторым средством оценки (37) мощности турбины высокого давления и на выходе со средством сравнения (45), выполненным с возможностью сравнения критерия неисправности с записанными в памяти значениями.

10. Система диагностики по п. 9, в которой первое средство оценки (34) мощности турбины высокого давления содержит, по меньшей мере, одно средство моделирования турбокомпрессора высокого давления, при этом первое средство оценки (34) выполнено с возможностью использования средства моделирования турбокомпрессора высокого давления, соответствующего сигналу, принятому от средства определения (32) режима работы силовой установки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к стендовому оборудованию и может быть использовано при испытаниях жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) космического назначения, связанных с определением тепловых режимов элементов ЖРД и двигательной установки (ДУ).

Описаны системы и способы оценки эффективности секции паровой турбины. Упомянутые системы и способы включают определение набора данных измерений, получаемых непосредственно от набора датчиков на паровой турбине, определение набора вычисленных данных, связанных с измерениями, которые не могут быть получены непосредственно от упомянутого набора датчиков, и оценку эффективности упомянутой секции с использованием упомянутого набора данных измерений и упомянутого набора вычисленных данных.

Изобретение относится к системам бортовой диагностики для распознавания ухудшения характеристик компонента из-за умышленного повреждения и способу реагирования на состояния, выявленные в бортовом диагностическом блоке моторного транспортного средства, и сигнализирования об ухудшении характеристик компонента моторного транспортного средства.

Изобретение касается способа и системы мониторинга измерительной схемы (3), предназначенной для сбора в течение времени измерений, относящихся к турбореактивному двигателю (13) летательного аппарата, при этом система содержит средства обработки (21), выполненные с возможностью построения индикатора состояния упомянутой измерительной схемы, основанного на подсчете переходов между последовательными словами состояния, определяющими показатель правильности соответствующих последовательных измерений.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам оценки стабильности серийного производства газотурбинных двигателей.Технический результат изобретения - возможность оценки стабильности серийного производства газотурбинных двигателей на этапе приемосдаточных испытаний.

Наземная информационно-диагностическая система для безопасной эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя, содержащая электронную систему управления по меньшей мере два датчика внешних воздействующих факторов, установленных на по меньшей мере одной электронной системе управления во время проведения технического обслуживания, со своими устройствами согласования и аппаратно-программными интерфейсами, блоком памяти и блоком расчета уровня работоспособности.

Изобретение относится к способам технической диагностики ослабления посадки элементов редуктора двигателя по вибрационным параметрам при его испытаниях или в эксплуатации и может найти применение при его доводке, а также для создания систем диагностики двигателя.

Изобретение относится к области двигателестроения и энергомашиностроения и может найти применение при доводке газотурбинных двигателей, а также для создания систем диагностики колебаний.

Изобретение относится к устройству контроля деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей. Устройство содержит теплоизолятор, установленный на корпусе, крышку со стяжным стержнем и термопарами, электронагреватель, расположенный во внутреннем пространстве устройства, например, вокруг стяжного стержня, испытываемый образец представляет собой полый цилиндр из материала турбинных лопаток, установленный в устройстве между теплоизолятором и крышкой со стяжным стержнем, стяжной стержень проходит во внутреннем пространстве устройства по его оси, причем конец стяжного стержня выступает из корпуса устройства и имеет резьбу, крышка, испытываемый образец, теплоизолятор, корпус стягиваются посредством стяжного стержня с помощью гайки, термопары расположены в крышке на ее поверхности, прижимающей испытываемый образец, и соединены с усилителем сигнала термопар, который в свою очередь соединен с устройством контроля и управления.

Описаны способ и система для испытания компрессора. Для проведения испытания методом подобия выбирают заменитель для HFC-134a.

Изобретение может быть использовано в турбокомпаундных двигательных установках с наддувом. Способ управления предназначен для турбокомпаундной двигательной установки, содержащей двигатель (1) внутреннего сгорания (ДВС), имеющий впускную линию (2) и выпускную линию (20), компрессор (11) низкого давления и компрессор (5) высокого давления, установленные в упомянутой впускной линии (2) по ходу потока воздуха, турбину (6) высокого давления и турбину (7) низкого давления, установленные в выпускной линии по ходу потока газов.

Изобретение может быть использовано в турбокомпаундных двигательных установках. Двигательная установка содержит двигатель (1) внутреннего сгорания, включающий в себя впускную и выпускную линии (2) и (20), компрессор (11) низкого давления, компрессор (5) высокого давления, турбину (6) высокого давления, турбину (7) низкого давления и первый байпасный механизм (3, 4).

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Тепловая машина (100) содержит двигатель (10) внутреннего сгорания со стороной (AG) выпуска отработавших газов и стороной (LL) наддувочной текучей среды и систему наддува.

Изобретением может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Несущий корпус (1) предназначен для двигателя внутреннего сгорания, включающего в себя блок двигателя с V-образной системой цилиндров, узел двухступенчатого наддува со ступенью низкого давления и ступенью высокого давления и систему рециркуляции отработавших газов.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ управления и регулирования двигателя (1) внутреннего сгорания с наддувом заключается в том, что в области высоких мощностей наддувочный воздух подают с предварительным сжатием в двигатель внутреннего сгорания за счет двухступенчатого наддува из ступени (ND) низкого давления, а также ступени (HD) высокого давления.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с двухступенчатым наддувом. Поршневой двигатель (14), содержащий блок цилиндров, к которому прикреплена консоль, турбокомпрессор низкого давления, расположенный на консоли, и турбокомпрессор высокого давления, расположенный на консоли.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Основание (12) для большого поршневого двигателя (2) с турбонаддувом выполнено с возможностью установки на него блока цилиндров поршневого двигателя (2).

Изобретение относится к системе для двигателя (2) внутреннего сгорания с наддувом. .

Изобретение относится к двигательной установке, в частности транспортного средства, с контуром охлаждения и отдельным контуром рекуперации тепла. .

Изобретение относится к системе турбонагнетателя двигателя внутреннего сгорания. .
Наверх