CN101865019B - 通过涡轮叶片定位的可变排气制动控制 - Google Patents

Abstract

本发明公开了通过涡轮叶片定位的可变排气制动控制。该控制系统包括制动转矩确定模块，其确定希望的制动转矩；以及叶片位置确定模块，其基于发动机转速和所述希望的制动转矩确定叶片位置，并且其将所述叶片位置调整到打开位置和关闭位置之间的位置。方法包括确定希望的制动转矩；基于发动机转速和所述希望的制动转矩确定叶片位置；以及将所述叶片位置调整到打开位置和关闭位置之间的位置。

Description

通过涡轮叶片定位的可变排气制动控制

技术领域

本发明涉及用于具有内燃机的车辆的排气制动控制的方法和系统。

背景技术

在此提供的背景描述用于概括地提出本发明的背景。在此背景部分描述范围的目前指定的发明人的工作以及在提交时以其它方式说明的不能作为现有技术的各方面既不被明示也不被暗示地承认为对抗本发明的现有技术。

在不同的运行条件下，发动机可以不同的模式运行。例如，在正常的驱动模式下，柴油机通过空气流经进气歧管燃烧柴油机燃料。废气通过排气歧管从发动机流出。在废气排放到大气之前，不同的排气处理部件处理废气。涡轮增压器使用来自废气流的能量在进气歧管中使气压增加。进气节流阀(ITV)控制进气气流。

相反地，在排气制动模式，发动机通过增加排气背压和进气歧管压力来使车辆减速。在排气冲程过程中排气背压对抗活塞的运动，其通过传动系统施加制动力以使整个车辆减速。发动机控制模块可以停止向汽缸中加燃料来防止由燃烧产生的正转矩。可变喷嘴涡轮增压器(VNT)可被用于通过限制废气流来增加排气背压。ITV被打开，使增加的空气流量进入发动机的进口侧。通过涡轮的较高的废气速度和高压差增加了VNT内部的涡轮速度。以这种方式，进气歧管中压力使更多的空气进入汽缸中，这进一步增加了排气背压。

发明内容

本发明提供了一种控制系统，包括制动转矩确定模块，其确定希望的制动转矩；以及叶片位置确定模块，其基于发动机转速和所述希望的制动转矩确定叶片位置，并且其将所述叶片位置调整到打开位置和关闭位置之间的位置。此外，本发明还提供了一种方法，包括确定希望的制动转矩；基于发动机转速和所述希望的制动转矩确定叶片位置；以及将所述叶片位置调整到打开位置和关闭位置之间的位置。

根据此后提供的详细描述，本发明进一步的适用范围将变得显而易见。应该理解的是，详细的描述和特定的示例仅是用于说明的目的而不是意图限制本发明的范围。

技术方案1：一种控制系统，包括：

制动转矩确定模块，其确定希望的制动转矩；以及

叶片位置确定模块，其基于发动机转速和所述希望的制动转矩确定叶片位置，并且其将所述叶片位置调整到打开位置和关闭位置之间的位置。

技术方案2：如技术方案1所述的控制系统，其中所述制动转矩确定模块基于希望的车速和实际车速确定所述希望的制动转矩。

技术方案3：如技术方案2所述的控制系统，还包括：检测大气压的大气压传感器，其中所述叶片位置确定模块还基于所述大气压确定所述叶片位置。

技术方案4：如技术方案3所述的控制系统，其中所述叶片位置确定模块还基于参考表和模型计算中的至少一个来确定所述叶片位置，参考表和模型计算中的至少一个基于发动机转速输入和希望的制动转矩输入提供叶片位置输出。

技术方案5：如技术方案4所述的控制系统，其中所述参考表包括各自都提供所述叶片位置输出的海平面参考表、中等高度参考表和高等高度参考表。

技术方案6：如技术方案5所述的控制系统，其中所述叶片位置确定模块还基于所述叶片位置输出的加权平均值确定所述叶片位置。

技术方案7：如技术方案6所述的控制系统，其中所述叶片位置确定模块基于所述大气压确定所述叶片位置输出的权数。

技术方案8：如技术方案7所述的控制系统，其中所述叶片位置确定模块还基于所述叶片位置输出和所述权数确定所述叶片位置。

技术方案9：如技术方案3所述的控制系统，还包括最大制动转矩确定模块，其基于所述发动机转速以及所述大气压确定最大制动转矩。

技术方案10：如技术方案9所述的控制系统，还包括变速器档位控制模块，其基于所述最大制动转矩控制变速器档位。

技术方案11：一种方法，包括：

确定希望的制动转矩；

基于发动机转速和所述希望的制动转矩确定叶片位置；以及

将所述叶片位置调整到打开位置和关闭位置之间的位置。

技术方案12：如技术方案11所述的方法，还包括：基于希望的车速和实际车速确定所述希望的制动转矩。

技术方案13：如技术方案11所述的方法，还包括：检测大气压，并基于所述大气压确定所述叶片位置。

技术方案14：如技术方案13所述的方法，还包括：基于参考表和模型计算中的至少一个来确定所述叶片位置，参考表和模型计算中的至少一个基于发动机转速输入和希望的制动转矩输入提供叶片位置输出。

技术方案15：如技术方案14所述的方法，其中所述的参考表包括：各自都提供所述叶片位置输出的海平面参考表、中等高度参考表和高等高度参考表。

技术方案16：如技术方案15所述的方法，还包括：基于所述叶片位置输出的加权平均值确定所述叶片位置。

技术方案17：如技术方案16所述的方法，还包括：基于所述大气压确定所述叶片位置输出的权数。

技术方案18：如技术方案17所述的方法，还包括：基于所述叶片位置输出和所述权数确定所述叶片位置。

技术方案19：如技术方案13所述的方法，还包括：基于所述发动机转速以及所述大气压确定最大制动转矩。

技术方案20：如技术方案19所述的方法，还包括：基于所述最大制动转矩控制变速器档位。

附图说明

根据详细的描述和附图，可以更加充分地理解本发明，其中：

图1是根据本发明原理的示例性的车辆的功能方块图；

图2是根据本发明原理的示例的控制模块的功能方块图；

图3是描述根据本发明原理的可变排气制动控制方法的示例步骤的流程图；

图4是描述了根据本发明原理的可变排气制动控制方法的示例步骤的第二流程图；以及

图5是描述了结合根据本发明的可变排气制动控制方法的原理的变速器控制方法的示例性步骤的流程图。

具体实施方式

下面的描述实际上只是示例性的，并且不意图限制本发明、其应用或用途。为了清楚的目的，相同的参考数字将在附图中使用以表示相似的元件。如这里被使用的，短语“至少是A、B和C中之一”应该被解释为逻辑(A或B或C)，使用非排它性逻辑或。其应被理解为方法中的步骤可以不同的顺序来实行，而不会改变本发明的原理。

如这里使用的，术语“模块”指特定用途集成电路(ASIC)，电子电路，执行一个或多个软件或硬件程序的处理器(共享的、专用的或者组)和存储器，组合逻辑电路，和/或其他提供所述功能性的合适部件。

根据本发明的可变排气制动控制方法和系统在涡轮增压器系统中调整涡轮的叶片位置，以控制基于发动机转速的排气制动扭矩以及希望的制动扭矩。参考表可提供在海平面、中等高度以及高等高度的叶片位置输出，从而叶片位置可以基于大气压和叶片位置输出的加权平均值进行确定。可变排气制动控制方法和系统可以可变地将叶片位置调整到位于打开位置和关闭位置之间的各位置。通过可变地调整叶片的位置，而不是简单地在打开位置和关闭位置之间交替变换叶片位置，由于排气制动所引起的显著的减速或加速可以被最小化。

现在参照图1，呈现了车辆100的功能方块图。车辆100包括柴油机102，其燃烧空气和柴油机燃料的混合物以产生驱动转矩。联结装置104将驱动转矩传输至变速器106。根据提供的变速器类型，联结装置104可以包括摩擦离合器或者转矩变换器。变速器106通过多个齿轮传动比中的一个来倍增驱动转矩，以推动车辆100。另外，柴油机102可以产生制动作用来使车辆减速。

空气通过空气过滤器108进入柴油机102，并且继续通过涡轮增压器系统110的进口侧。涡轮增压系统110可以是单个的可变的喷嘴涡轮增压器(VNT)或者其可以包括具有至少一个VNT的多级涡轮增压器构造。涡轮增压器系统110压缩空气并且由控制模块112来控制。在压缩空气经过进气节流阀(ITV)116之前，其可以经过空气冷却器114或其他调节装置。ITV 116可以通过控制模块112相对于气流被置于不同的角度。废气可以经EGR阀118被再循环，以在空气进入进气歧管120时产生空气混合物。EGR阀118的打开量可以由控制模块112来控制。

来自进气歧管120的空气混合物与来自汽缸124中的燃料喷射器122的燃料相结合，形成的空气-燃料混合物被燃烧以产生转矩。尽管图1描述了四个汽缸，但是柴油机102可以包括附加的或较少的汽缸124。废气经过排气歧管126排出汽缸124，并且进入涡轮增压器系统110的排气侧。

涡轮增压系统110可以限制废气流和/或者增加废气的速度。增加的空气流量和进气歧管压力可以允许增加的驱动转矩。废气可以流经催化剂128或其他排气处理部件。在这些气体被释放到大气之前，微粒过滤器130从废气中收集颗粒物质。

车辆100包括进气歧管绝对压力(MAP)传感器132，发动机转速(RPM)传感器134，与油门踏板138接合的油门踏板传感器136，和车速(V_actual)传感器140。控制模块112从分别指示MAP和发动机转速的MAP传感器132和发动机转速传感器134接收信号。控制模块112从分别指示希望的车速和实际车速的油门踏板传感器136和车速传感器140接收信号。控制模块112可以从大气压(P_baro)传感器142和其他元件(未示出)接收信号，如空气流量传感器和各种温度传感器。

控制模块112控制柴油机102以不同的运行模式运行。运行模式可以通过包括驱动程序输入和其他的车辆要求的各种因素来确定。来自各传感器和模块的反馈可由控制模块112使用。这样，虽然示出的是单向箭头，如从控制模块112到ITV116，但是也可以由控制模块112来接收信号。例如，控制模块112可以接收状态和故障信息。

在排气制动模式，控制模块112控制气流和燃料进入柴油机102以产生制动作用。基于排气制动要求，燃料喷射器122可以停止向汽缸124填加燃料。控制模块112将涡轮增压器系统110关闭到VNT制动位置，以增加排气背压。增加的背压使汽缸124内的活塞减速。控制模块112将ITV116打开到ITV制动位置，以允许更多的进气气流。由于在涡轮增压器系统110内增加的涡轮速度，从而流经涡轮增压器系统110的废气的增加的速度增加了进气歧管压力和进气气流。

现在参照图2，控制模块112包括制动转矩确定模块200，叶片位置确定模块202，最大制动转矩确定模块204，和变速器档位控制模块206。制动转矩确定模块200车速传感器140接收实际车速以及可以从油门踏板传感器136接收希望的车速。可选择地，制动转矩确定模块200可以从巡航控制模块或确定希望的车速的类似装置接收希望的车速。制动转矩确定模块200基于希望的和实际车速来确定希望的制动转矩(T_{brake_desired})。更具体地，制动转矩确定模块200可以将希望的制动转矩计算为将实际车速保持为希望的车速所需的制动转矩。

叶片位置确定模块202从发动机转速传感器134接收发动机转速，从大气压传感器142接收大气压，以及从制动转矩确定模块200接收希望的制动转矩。叶片位置确定模块202基于发动机转速、大气压和希望的制动转矩确定用于涡轮增压器系统110的叶片位置(％_vane)。更具体地，叶片位置确定模块202可以使用参考表或模型计算来确定叶片位置，并且可以可变地将叶片位置调整到打开位置、关闭位置以及打开位置和关闭位置之间的各位置。叶片位置确定模块202将叶片位置输出至涡轮增压器系统110。

最大制动转矩确定模块204接收发动机转速和大气压，并基于发动机转速和大气压确定最大制动转矩(T_brake-max)。更具体地，最大制动转矩确定模块204可以使用提供了涡轮增压器系统110中的叶片被置于关闭位置时排气制动转矩的最大制动转矩参考表来确定最大制动转矩。最大限度制动转矩确定模块204可以从叶片位置确定模块202接收发动机转速和大气压，如在图2中所示。可选地，最大制动转矩确定模块204可以直接地分别从发动机转速传感器134和大气压传感器142接收发动机转速和大气压。

变速器档位控制模块206从最大制动转矩确定模块204接收最大制动转矩并且基于接收的最大制动转矩确定变速器档位。更具体地，变速器档位控制模块206可以基于最大制动转矩和希望的制动转矩之差确定变速器档位，并且可以将变速器档位输出至变速器106。例如，当最大制动转矩比希望的制动转矩小时，变速器档位控制模块206可以将变速器106调至低速档。

现在参照图3，流程图阐明了可变排气制动控制方法的示例性步骤。在步骤300中，控制检测发动机转速。在步骤302中，控制基于希望的车速和实际车速确定希望的制动转矩。在步骤304中，控制检测大气压。在步骤306中，控制基于发动机转速、希望的制动转矩和大气压确定叶片位置。控制可以可变地将叶片位置调整至打开位置和关闭位置之间的各位置，所述打开位置对应于在发动机转速和大气压下最大制动转矩。

现在参照图4，第二流程图阐明了可变排气制动控制方法的示例性步骤。在步骤400中，控制检测发动机转速。在步骤402中，控制基于希望的车速和实际车速确定希望的制动转矩。在步骤404中，控制检测大气压。

在步骤406，控制确定海平面叶片位置(％_vane)_{sea_level}，中等高度叶片位置(％_vane)_{med_alt}，和高等高度叶片位置(％_vane)_{high_alt}。控制基于发动机转速，希望的制动转矩，和海平面参考表或者模型计算确定海平面叶片位置。控制基于发动机转速，希望的制动转矩，和中等高度的参考表或者模型计算确定中等高度叶片位置。控制基于发动机转速，希望的制动转矩，和高等高度的参考表或者模型计算确定高等高度叶片位置。控制可以基于海平面参考表或模型计算、中等高度参考表或者模型计算以及高等高度参考表或者模型计算的输出可变地调整叶片位置。

在步骤408中，控制基于大气压确定海平面加权系数(W_{sea_level})，中等高度加权系数(W_{med_alt})，和高等高度加权系数(W_{high_alt})。控制可以计算这些加权系数以使其总和等于1，并且其大小直接与大气压的近似值和相应的高度成比例(也就是当大气压相应于海平面时，设定W_{sea_level}等于1，W_{med_alt}等于0，以及W_{high_alt}等于0)。在步骤410中，控制基于海平面叶片位置、中等高度叶片位置、高等高度叶片位置、海平面加权系数、中等高度加权系数和高等高度加权系数确定相应于大气压的叶片位置(％_vane)。更具体地，控制可以使用下面的公式确定叶片位置：

％_vane＝(％_vane)_{sea_level}*W_{sea_level}+(％_vane)_{med_alt}*W_{med_alt}+(％_vane)_{high_alt}*W_{high_alt}

现在参照图5，流程图阐明了结合了上面讨论的可变排气制动控制方法原理的变速器控制方法的示例性步骤。在步骤500和502中，控制分别检测发动机转速和大气压。在步骤504中，控制基于发动机转速和大气压确定最大制动转矩。控制可以使用提供了当涡轮增压器系统110内的叶片被置于关闭位置时的排气制动转矩的最大制动转矩参考表来确定最大制动转矩。最大制动转矩参考表可以包括对于不同高度的多个参考表，并且控制可以使用基于该参考表的加权平均值来确定最大制动转矩。在步骤506中，控制基于最大制动转矩确定变速器档位。

现在本领域的技术人员根据前面的描述可以理解，本发明宽泛的教导可以各种形式实现。因此，虽然本发明包括特定的示例，但是本发明的真实范围不应这样被限定，因为根据对附图、说明书和下面的权利要求的研究，其他的变型对于熟练的技术人员会变得显而易见。

Claims (18)

1.一种控制系统，包括：

检测大气压的大气压传感器，

制动转矩确定模块，其确定希望的制动转矩；以及

涡轮的叶片位置确定模块，其基于发动机转速、检测的大气压和所述希望的制动转矩确定叶片位置，并且其将所述叶片位置调整到打开位置和关闭位置之间的位置。

2.如权利要求1所述的控制系统，其中所述制动转矩确定模块基于希望的车速和实际车速确定所述希望的制动转矩。

3.如权利要求1所述的控制系统，其中所述涡轮的叶片位置确定模块还基于参考表和模型计算中的至少一个来确定所述叶片位置，参考表和模型计算中的至少一个基于发动机转速输入和希望的制动转矩输入提供叶片位置输出。

4.如权利要求3所述的控制系统，其中所述参考表包括各自都提供所述叶片位置输出的海平面参考表、中等高度参考表和高等高度参考表。

5.如权利要求4所述的控制系统，其中所述涡轮的叶片位置确定模块还基于所述叶片位置输出的加权平均值确定所述叶片位置。

6.如权利要求5所述的控制系统，其中所述涡轮的叶片位置确定模块基于所述大气压确定所述叶片位置输出的权数。

7.如权利要求6所述的控制系统，其中所述涡轮的叶片位置确定模块还基于所述叶片位置输出和所述权数确定所述叶片位置。

8.如权利要求1所述的控制系统，还包括最大制动转矩确定模块，其基于所述发动机转速以及所述大气压确定最大制动转矩。

9.如权利要求8所述的控制系统，还包括变速器档位控制模块，其基于所述最大制动转矩控制变速器档位。

10.一种可变排气制动控制方法，包括：

检测大气压，

确定希望的制动转矩；

基于发动机转速、检测的大气压和所述希望的制动转矩确定涡轮的叶片位置；以及

将所述叶片位置调整到打开位置和关闭位置之间的位置。

11.如权利要求10所述的可变排气制动控制方法，还包括：基于希望的车速和实际车速确定所述希望的制动转矩。

12.如权利要求10所述的可变排气制动控制方法，还包括：基于参考表和模型计算中的至少一个来确定所述叶片位置，参考表和模型计算中的至少一个基于发动机转速输入和希望的制动转矩输入提供叶片位置输出。

13.如权利要求12所述的可变排气制动控制方法，其中所述的参考表包括：各自都提供所述叶片位置输出的海平面参考表、中等高度参考表和高等高度参考表。

14.如权利要求13所述的可变排气制动控制方法，还包括：基于所述叶片位置输出的加权平均值确定所述叶片位置。

15.如权利要求14所述的可变排气制动控制方法，还包括：基于所述大气压确定所述叶片位置输出的权数。

16.如权利要求15所述的可变排气制动控制方法，还包括：基于所述叶片位置输出和所述权数确定所述叶片位置。

17.如权利要求10所述的可变排气制动控制方法，还包括：基于所述发动机转速以及所述大气压确定最大制动转矩。

18.如权利要求17所述的可变排气制动控制方法，还包括：基于所述最大制动转矩控制变速器档位。