CN103180584A - 内燃机的排气制动器控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的排气制动器控制方法，当在发动机的吸气系统中连接有电动增压机的车辆中进行排气制动器控制时，能够使排气管内压力上升而使制动力增加。该方法为：当在发动机（10）的吸气系统中连接有电动增压机（11）的车辆中进行排气制动器控制时，在排气制动器控制时驱动电动增压机（11），将其压缩机旋转速度提高至规定的转速，使吸入空气量增加。

Description

内燃机的排气制动器控制方法及装置
技术领域
本发明涉及内燃机的排气制动器控制方法及装置，该内燃机的排气制动器控制方法及装置用于使排气管内压力上升，增加吸排气阻力，增大发动机的旋转阻力，从而获得制动力。
背景技术
主要在车辆重量3.5吨以上的卡车或巴士等中，作为一种辅助制动器而搭载的排气制动器，由安装于发动机下游的排气管的开闭式阀（开闭阀）构成，通过关闭该开闭阀而关闭排气管，从而使制动力发挥作用。
开闭阀通过压缩或负压的空气引起的力或者电气等进行开闭，通常在连接离合器的状态下且仅在未踩下加速器时关闭，作为排气制动器使用。
工作原理为，如果关闭开闭阀，则排气管内压力升高，发动机像压缩机那样工作，因而吸排气阻力（泵送损失）增加，由此增大发动机的旋转阻力而增大制动力。即，也可以说，排气制动器是使发动机制动器的制动力放大的装置。
接着，说明排气制动器的派生的使用方法。
在乘用车或轻型卡车等中，有时候不使用前述的开闭阀的控制系统，而使用可变容量增压机（VGT）来实施排气制动器。
工作原理的基础与前述排气制动器相同，通常，如果沿关闭方向控制可变喷嘴（VGT导叶（设置在涡轮上游侧）），其中该可变喷嘴控制涡轮转速，则吸排气阻力增加而发动机的旋转阻力增大，因而制动力起作用。即，如果关闭可变容量增压机的VGT导叶（vane），则涡轮旋转速度上升，同一轴上的压缩机旋转速度上升而吸入空气量增加，如果该空气被发动机排出，则排气管内压力上升而发动机摩擦增加。另外，即便使发动机旋转速度上升，发动机摩擦也同样增加。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-118433号公报
发明的概要
发明要解决的问题
然而，由可变容量增压机进行的排气制动存在以下问题：由于是未使用专用开闭阀的构造，虽然能够简化系统，但另一面，制动力变弱。这是因为，由于在闭阀时排出气体通过的有效面积较大，因而不能增大排气管内压力。
另外，增压机本体的零件数较多而密闭性变差，即使将VGT导叶闭阀，也从间隙等流出大量气体，排气管内压力难以上升，这也是主要原因之一。
再者，还有以下问题：由于可变容量增压机的涡轮旋转速度由从发动机排出的空气量决定，该空气量取决于发动机旋转速度，因而在发动机旋转速度较小的情况下，排气管内压力难以上升。
发明内容
在此，本发明的目的在于，提供以下内燃机的排气制动器控制方法及装置：当在发动机的吸气系统中连接有电动增压机的车辆中进行排气制动器控制时，能够使排气管内压力上升而使制动力增加。
用于解决问题的技术方案
为了达成该目的而做出的本发明为一种内燃机的排气制动器控制方法，当在发动机的吸气系统中连接有电动增压机的车辆中进行排气制动器控制时，在排气制动器控制时驱动电动增压机，将其压缩机旋转速度提高至规定的转速，使吸入空气量增加。
也可以是，当排气制动器工作开关接通、指示燃料喷射量为设定的阈值以下且离合器连接时，执行排气制动器控制，并且驱动电动增压机而提高其压缩机旋转速度。
也可以是，在排气制动器控制时，进一步关闭设于电动增压机的涡轮上游的VGT导叶，打开设于吸气侧的吸气节流阀。
也可以是，排气制动器控制在指示燃料喷射量超过设定的阈值时或者在离合器被切断时结束。
另外，本发明为一种内燃机的排气制动器控制装置，在发动机的吸气系统中连接有电动增压机的车辆中进行排气制动器控制，其中，该内燃机的排气制动器控制装置具备排气制动器控制部，其在排气制动器控制时驱动电动增压机，将其压缩机旋转速度提高至规定的转速，使吸入空气量增加。
发明的效果
依照本发明，当在发动机的吸气系统中连接有电动增压机的车辆中进行排气制动器控制时，能够使排气管内压力上升而使制动力增加。
附图说明
图1是表示作为本发明的对象的发动机的一个示例的概略图。
图2是表示本发明的内燃机的排气制动器控制方法的流程图。
图3是表示压缩机旋转速度与吸排气压力的关系的图。
图4是表示压缩机旋转速度与泵送损失的关系的图。
图5是表示压缩机旋转速度与发动机摩擦的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。
图1是表示作为本发明的对象的发动机的一个示例的概略图。
如图1所示，作为本发明的对象的发动机10在吸气系统上连接有电动增压机11，通过排气能量使电动增压机11的涡轮（排气涡轮）12驱动，通过压缩机（吸气压缩机）13来增压。
电动增压机11能够通过马达14使同一轴上的涡轮12和压缩机13旋转，不管排气的流速如何，都能够获得任意的旋转。作为电动增压机11，例如可以举出具备电动机的可变容量增压机、以及能够任意地控制压缩机旋转速度的增压器等。在此，使用具备电动机的可变容量增压机作为电动增压机11。
由压缩机13压缩而变为高温的空气被增压空气冷却器15一下子冷却，由设于后述的EGR阀22的前段的吸气节流阀16调整吸气量之后，经由吸气阀17供给至燃烧室18而用于燃烧。
此后，用于燃烧的排气经由排气阀19排出，通过其排气能量来驱动涡轮12。在涡轮12的前段设有VGT导叶20，该VGT导叶20根据发动机转速使涡轮叶片的开口面积可变，由此使排气的流量变化，调节增压效率或排气压力。
在排气时，通过使排气的一部分返回吸气，进行排气再循环（EGR）。通过进行EGR，能够降低NOx的排出量。
在EGR中，如果直接吸入高温的排气，则吸气温度上升，招致吸气填充效率的降低，因此，排出气体被EGR冷却器21冷却后被投入至吸气。在EGR冷却器21的后段，设有EGR阀22，通过控制其开度，能够调节EGR量。
在用于进行发动机10的控制的ECU（Engine Control Unit，发动机控制单元）23上连接有：空气流量传感器24，用于检测吸气流量；吸气节流阀16；燃料喷射器25，用于将燃料喷射至燃烧室18；VGT导叶20；EGR阀22；曲柄角度传感器28，用于检测连接至活塞26的曲柄轴27的曲柄角度；电动增压机11的马达14；节流阀踏板传感器29，用于检测加速器开度；离合器踏板传感器30，用于检测作为将发动机10的动力传递至驱动系统的装置的离合器的连接、切断；以及排气制动器工作开关31，用于使排气制动器工作；等等。
这样，本发明的内燃机的排气制动器控制方法，特征在于，当在发动机10的吸气系统中连接有电动增压机11的车辆中进行排气制动器控制时，使排气管内压力强制上升而增大排气制动器的制动力，为了使排气管内压力强制上升，控制电动增压机11的压缩机转速而使新吸入空气量增加。
以下，使用图2说明本发明的内燃机的排气制动器控制方法。
首先，进行排气制动器工作开关31的接通-断开判定（S101）。排气制动器工作开关31是由驾驶者操作的接通-断开开关，在开关接通的状态下能够使用排气制动器，在开关断开的状态下不能使用排气制动器。因此，通过进行该排气制动器工作开关31的接通-断开判定，从而明白驾驶者是否意图使用排气制动器。
在该判定中，当排气制动器工作开关31断开时，转移至通常控制（排气制动器断开）（S105）。
另一方面，当排气制动器工作开关31接通时，进行排气制动器工作条件的判定（S102）。进行该排气制动器工作条件的判定的目的在于，在连接了离合器的状态下且在未踩下加速器时使排气制动器工作。
具体而言，判定指示燃料喷射量是否为设定的阈值（也可可以设定为燃料无喷射的状态）以下、以及离合器踏板传感器30是否断开。
当不满足任一条件时，转移至通常控制（S105），当指示燃料喷射量为设定的阈值以下且离合器连接时，即满足所有条件时，开始排气制动器控制（S103）。
在排气制动器控制中，按照通过从发动机旋转速度决定的映射获得的指示开度，将VGT导叶20关闭而抑制排气的流出，按照通过从发动机旋转速度决定的映射获得的指示开度，将吸气节流阀16打开而积极地吸气至排气管内，并且完全关闭EGR阀22，从而使排气管内压力上升。
在本发明中，当进行该排气制动器控制时，在排气制动器控制时驱动电动增压机11，将该压缩机旋转速度增加至规定的转速，使吸入空气量增加。此时的压缩机旋转速度通过从发动机旋转速度决定的映射来确定。
此后，进行排气制动器控制停止的判定（S104）。具体而言，当指示燃料喷射量超过设定的阈值（也可以设定为燃料喷射的状态）时，或者当排气制动器工作开关31断开时，或者当离合器踏板传感器30接通时，即离合器被切断时，停止排气制动器控制而转移至通常控制（S105），在除此以外的情况下，继续排气制动器控制（S103）。
这样，在本发明中，当进行排气制动器控制时，在排气制动器控制时驱动电动增压机11，将该压缩机旋转速度增加至规定的转速。由此，如图3至图5所示，吸排气压力上升并且泵送损失增加，发动机扭矩（马达环扭矩）增加，发动机单体的摩擦增加，并且电动增压机扭矩（EAP驱动用扭矩）增加，压缩机13的作功量增加。由此，整体的作功量增加，发动机摩擦增大，获得大的制动力。
这些控制由具备排气制动器控制部32的排气制动器控制装置进行。排气制动器控制部32例如如图1所示作为ECU 23的一部分而搭载。该排气制动器控制部32经由用于驱动马达14的未图示的变换器进行压缩机旋转速度的控制。
综上所述，依照本发明，当在发动机10的吸气系统中连接有电动增压机11的车辆中进行排气制动器控制时，能够使排气管内压力上升而使制动力增加。
此外，在使用能够任意地控制压缩机旋转速度的增压器等作为电动增压机11的情况下，也可代替VGT导叶20，将设于排气管内的瓣状阀关闭而进行排气制动器控制。
符号说明：
10 发动机
11 电动增压机
12 涡轮
13 压缩机
14 马达
15 增压空气冷却器
16 吸气节流阀
17 吸气阀
18 燃烧室
19 排气阀
20 VGT导叶
21 EGR冷却器
22 EGR阀
23 ECU
24 空气流量传感器
25 燃料喷射器
26 活塞
27 曲柄轴
28 曲柄角度传感器
29 节流阀踏板传感器
30 离合器踏板传感器
31 排气制动器工作开关
32 排气制动器控制部

Claims (5)

1.一种内燃机的排气制动器控制方法，其特征在于，
当在发动机的吸气系统中连接有电动增压机的车辆中进行排气制动器控制时，在排气制动器控制时驱动电动增压机，将其压缩机旋转速度提高至规定的转速，使吸入空气量增加。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气制动器控制方法，其特征在于，
当排气制动器工作开关接通、指示燃料喷射量为设定的阈值以下且离合器连接时，执行排气制动器控制，并且驱动电动增压机而提高其压缩机旋转速度。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气制动器控制方法，其特征在于，
在排气制动器控制时，进一步将设于电动增压机的涡轮上游的可变容量增压机导叶关闭，将设于吸气侧的吸气节流阀打开。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气制动器控制方法，其特征在于，
排气制动器控制在指示燃料喷射量超过设定的阈值时或者在离合器被切断时结束。
5.一种内燃机的排气制动器控制装置，在发动机的吸气系统中连接有电动增压机的车辆中进行排气制动器控制，其特征在于，
具备排气制动器控制部，在排气制动器控制时驱动电动增压机，将其压缩机旋转速度提高至规定的转速，使吸入空气量增加。
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