Aparato de control para un turbocompresor de capacidad variable que regula una presión de sobrealimentación controlando un área de trayectoria de flujo de gas de escape en un lado aguas arriba de una rueda (60) de turbina que está aguas arriba de medios (30,

32, 34) de purificación para purificar gas de escape en un motor (2) de combustión interna, caracterizado porque comprende además:

medios (71, 80) de limitación para limitar una cantidad en la que se reduce el área de trayectoria de flujo según un estado obstruido de los medios (30, 32, 34) de purificación, en el que la cantidad en la que se reduce el área de trayectoria de flujo es menor cuanto mayor es el grado de obstrucción de los medios (30, 32, 40) de purificación

Aparato de control para turbocompresor de capacidad variable.

Antecedentes de la invención

La presente se refiere a un aparato de control para un turbocompresor de capacidad variable que regula una presión de sobrealimentación controlando un área de trayectoria de flujo de gas de escape en un lado aguas arriba de una rueda de turbina aguas arriba de medios de purificación para purificar gas de escape en un motor de combustión interna.

Como se conoce bien, un turbocompresor incluye una rueda de turbina que rota mediante el gas de escape que fluye a través de un conducto de escape en un motor de combustión interna, y una rueda de compresor que fuerza el aire en un conducto de admisión del motor de combustión interna al interior de una cámara de combustión. La rueda de turbina y la rueda de compresor están conectadas entre sí de modo que rotan como una sola unidad mediante un árbol de rotor. Cuando el gas de escape choca contra la rueda de turbina y la rueda de turbina rota, esa rotación se transmite a través del árbol de rotor a la rueda de compresor. Cuando entonces rota la rueda de compresor, el aire en el conducto de admisión se fuerza al interior de la cámara de combustión.

En los últimos años, se han realizado turbocompresores de capacidad variable que optimizan la presión de sobrealimentación según el estado de funcionamiento del motor de combustión interna controlando de manera variable el caudal y la velocidad del flujo y similares del gas de escape que choca contra la rueda de turbina. El turbocompresor de tobera variable es un turbocompresor de capacidad variable de este tipo.

El turbocompresor de tobera variable está dotado de una trayectoria de flujo de gas de escape a través de la que fluye el gas de escape que choca contra la rueda de turbina. Esta trayectoria de flujo de gas de escape está formada en la dirección de rotación de la rueda de turbina, y para abarcar la periferia externa de la rueda de turbina. Por tanto, el gas de escape que fluye a través de la trayectoria de flujo de gas de escape fluye hacia el eje de la rueda de turbina. Una pluralidad de álabes de tobera que pueden cambiar la velocidad del flujo del gas de escape que choca contra la rueda de turbina están previstos en la trayectoria de flujo de gas de escape. Estos álabes de tobera están dispuestos de manera equiangular centrados alrededor del eje de la rueda de turbina y todos se abren y se cierran en sincronización entre sí.

La velocidad del flujo del gas de escape que choca contra la rueda de turbina se regula abriendo y cerrando los álabes de tobera en sincronización, y cambiando de ese modo el tamaño de la separación entre álabes de tobera adyacentes, es decir, cambiando la cantidad de apertura de los álabes de tobera. Regular la velocidad del flujo del gas de escape abriendo y cerrando los álabes de tobera de esta manera permite que se regule la velocidad de rotación de la rueda de turbina, lo que a su vez permite que se regule la presión de sobrealimentación del motor de combustión interna.

También se proporciona un dispositivo de purificación para purificar el gas de escape en el conducto de escape del motor de combustión interna. Sin embargo, en motores de combustión interna tales como motores diésel, en los que no pueden ignorarse las partículas en el gas de escape, el dispositivo de purificación puede llegar a obstruirse.

Por tanto, se propuso tecnología, tal como la que se describe en el documento JP(A) 11-62602, que ejecuta un control para aumentar la presión de sobrealimentación cuando se ha determinado que el dispositivo de purificación está obstruido. El aumento en la presión de sobrealimentación da como resultando un gas de escape que tiene una alta temperatura y una alta presión, que se usa para eliminar las partículas adheridas al dispositivo de purificación.

Cuando el dispositivo de purificación llega a obstruirse, no se desarrolla una diferencia de presión tan fácilmente entre el lado aguas arriba y el lado aguas abajo de la rueda de turbina, lo que hace difícil lograr un aumento en la velocidad de rotación de la rueda de turbina. Por tanto, si se realiza un control de retroalimentación de la cantidad de apertura de los álabes de tobera con el fin de hacer que la presión de sobrealimentación real coincida con la presión de sobrealimentación objetivo, por ejemplo, la cantidad de apertura de los álabes de tobera puede reducirse excesivamente, lo que puede tener efectos adversos. Por ejemplo, puede dar como resultado un aumento excesivo en la presión en el lado aguas arriba del dispositivo de purificación que puede afectar a la fiabilidad del motor de combustión interna.

De esta manera, el aparato de control para un turbocompresor de capacidad variable que regula una presión de sobrealimentación controlando un área de trayectoria de flujo de gas de escape en un lado aguas arriba de una rueda de turbina aguas arriba de un dispositivo de purificación para purificar gas de escape en un motor de combustión interna es susceptible de presentar diversos problemas si el dispositivo de purificación llega a obstruirse.

Además, el documento EP 1 273 779 A2 da a conocer un dispositivo para la regeneración de un filtro de partículas diésel para un motor diésel, en el que un catalizador que fomenta la oxidación que convierte monóxido de nitrógeno en el gas de escape en dióxido de nitrógeno, y un filtro de partículas diésel que atrapa hollín en el gas de escape, están instalados en un conducto de gas de escape de un motor diésel. Una unidad de control determina si es necesario o no regenerar el filtro basándose en la presión de gas de escape detectada por un sensor de presión de gas de escape, y cuando es necesario regenerar el filtro, aumenta el monóxido de nitrógeno en el gas de escape realizando una corrección por adelantado del momento de inyección de combustible de un inyector de combustible para fomentar la generación de dióxido de nitrógeno mediante el catalizador que fomenta la oxidación.

Sumario de la invención

En vista de los problemas anteriores, un objeto de esta invención es controlar de manera más adecuada un área de trayectoria de flujo, aunque los medios de purificación para purificar gas de escape en un motor de combustión interna estén obstruidos, cuando se regula una presión de sobrealimentación controlando un área de trayectoria de flujo de gas de escapa en un lado aguas arriba de una rueda de turbina que está aguas arriba de los medios de purificación.

Por tanto, un aspecto de la invención se refiere a un aparato de control para un turbocompresor de capacidad variable que regula una presión de sobrealimentación controlando un área de trayectoria de flujo de gas de escape en un lado aguas arriba de una rueda de turbina que está aguas arriba de medios de purificación para purificar gas de escape en un motor de combustión interna, que se caracteriza por incluir medios de limitación para limitar una cantidad en la que se reduce el área de trayectoria de flujo según un estado obstruido de los medios de purificación.

Este aparato de control hace posible evitar preferiblemente un aumento excesivo en la presión en el lado aguas arriba en los medios de purificación limitando la cantidad en la que se reduce el área de trayectoria de flujo según el estado obstruido de los medios de purificación. Por tanto, esta estructura permite que se controle de manera más adecuada el área de trayectoria de flujo cuando los medios de purificación están obstruidos.

Además, en el aparato de control anterior, el aparato de control puede estar adaptado para realizar un control de retroalimentación del área de trayectoria de flujo para hacer que coincida una presión de sobrealimentación real con una presión de sobrealimentación objetivo, y los medios de limitación pueden limitar la cantidad en la que se reduce el área de trayectoria de flujo según una cantidad de corrección de retroalimentación calculada basándose en una desviación entre la presión de sobrealimentación real y la presión de sobrealimentación objetivo.

Cuando los medios de purificación están obstruidos, no se desarrolla una diferencia de presión tan fácilmente entre el lado aguas arriba y el lado aguas abajo de la rueda de turbina, lo que hace difícil lograr un aumento en la velocidad de rotación de la rueda de turbina. Como resultado, disminuye la capacidad de la presión de sobrealimentación real para seguir a la presión...

1. Aparato de control para un turbocompresor de capacidad variable que regula una presión de sobrealimentación controlando un área de trayectoria de flujo de gas de escape en un lado aguas arriba de una rueda (60) de turbina que está aguas arriba de medios (30, 32, 34) de purificación para purificar gas de escape en un motor (2) de combustión interna, caracterizado porque comprende además:

medios (71, 80) de limitación para limitar una cantidad en la que se reduce el área de trayectoria de flujo según un estado obstruido de los medios (30, 32, 34) de purificación, en el que la cantidad en la que se reduce el área de trayectoria de flujo es menor cuanto mayor es el grado de obstrucción de los medios (30, 32, 40) de purificación.

2. Aparato de control según la reivindicación 1, caracterizado porque el aparato de control está adaptado para realizar un control de retroalimentación del área de trayectoria de flujo para hacer que coincida una presión de sobrealimentación real con una presión (AP) de sobrealimentación objetivo, y los medios (71, 80) de limitación limitan la cantidad en la que se reduce el área de trayectoria de flujo según una cantidad de corrección de retroalimentación (P, I, D) calculada basándose en una desviación entre la presión de sobrealimentación real y la presión (AP) de sobrealimentación objetivo.

3. Aparato de control según la reivindicación 2, caracterizado porque el control de retroalimentación incluye un control con integrales, y la cantidad en que se reduce el área de trayectoria de flujo incluye una cantidad I en la que se reduce el área de trayectoria de flujo mediante el control con integrales.

4. Aparato de control según la reivindicación 1, caracterizado porque el aparato de control está adaptado para realizar un control de retroalimentación del área de trayectoria de flujo para hacer que coincida una presión de sobrealimentación real con una presión (AP) de sobrealimentación objetivo, y los medios (71, 80) de limitación limitan la cantidad en la que se reduce el área de trayectoria de flujo limitando una fijación de la presión (AP) de sobrealimentación objetivo según el estado obstruido de los medios (30, 32, 34) de purificación.

5. Aparato de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la fijación para limitar la cantidad en la que se reduce el área de trayectoria de flujo cambia según el estado de funcionamiento del motor (2) de combustión interna.

6. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además:

medios (71, 80) de compensación para compensar una disminución en la capacidad de la presión de sobrealimentación real para seguir a la presión (AP) de sobrealimentación objetivo en respuesta a un aumento en el grado de obstrucción de los medios (30, 32, 34) de purificación cuando se controla la presión de sobrealimentación real para que coincida con la presión (AP) de sobrealimentación objetivo.

7. Aparato de control según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios (71, 80) de compensación cambian un modo de control del área de trayectoria de flujo según el estado obstruido de los medios (30, 32, 34) de purificación.

8. Aparato de control según la reivindicación 6, caracterizado porque el aparato de control está adaptado para realizar un control de retroalimentación del área de trayectoria de flujo para hacer que coincida una presión de sobrealimentación real con la presión (AP) de sobrealimentación objetivo, y los medios (71, 80) de limitación cambian una fijación de la presión (AP) de sobrealimentación objetivo según el estado obstruido de los medios (30, 32, 34) de purificación.

9. Aparato de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el estado obstruido de los medios (30, 32, 34) de purificación se cuantifica dividiendo una diferencia (?P(n)) de presión entre un lado aguas arriba y un lado aguas abajo de los medios (30, 32, 34) de purificación entre una cantidad (G(n)) de aire de admisión.

10. Aparato de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los medios (30, 32, 34) de purificación incluyen un filtro (32) que atrapa partículas en el gas de escape.

11. Aparato de control según la reivindicación 7, caracterizado porque cuanto mayor es el grado de obstrucción, se suprime una reducción excesiva en la cantidad de apertura de los álabes (74) de tobera.