CN104364498A - 控制车辆的发动机制动器的方法和发动机制动系统 - Google Patents

控制车辆的发动机制动器的方法和发动机制动系统 Download PDF

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Abstract

控制车辆的发动机制动器的方法和系统，所述车辆设有内燃机(10)，内燃机具有气缸(11)、调节出自气缸(11)的气流的废气压调节器(EPG)、调节进入气缸(11)的气流的进口空气节流阀(ITV)、以及用于感测气缸(11)的下游气压的压力感测装置(20)，其中车辆的发动机制动扭矩可被调节成两种不同的发动机制动模式(a，b)，·第一发动机制动模式(a)，在该模式下通过使用气缸(11)的下游压力的闭环控制开调节经过EPG的气流，以及通过依赖于发动机转速(S)和期望制动扭矩(T)的前馈控制来调节ITV；·第二发动机制动模式(b)，在该模式下通过依赖于发动机转速(S)和期望制动扭矩(T)的前馈控制来调节EPG，并且ITV通过使用气缸(11)的下游压力的闭环控制来调节制动扭矩。

Description

控制车辆的发动机制动器的方法和发动机制动系统
技术领域
本发明涉及车辆发动机制动器领域。特别是车辆设有内燃机，该内燃机具有带气缸阀的气缸、调节出自气缸的气流的废气压调节器(EPG)以及调节进入气缸的气流的进口空气节流阀(ITV)。
背景技术
包括压缩制动器和废气压调节器(EPG)的发动机制动器是已知的。这种压缩制动器关闭气缸阀使得其中的空气被压缩，由此产生制动扭矩。一般来说，这种压缩制动器由开/关阀控制。
EPG控制气缸下游压力，其中，EPG的关闭通常会导致更高的废气歧管压力，进而产生更高的发动机制动扭矩。EPG通常采用以废气压力作为反馈信号的闭环控制来控制。
整个发动机制动扭矩是来自压缩制动器和EPG的制动扭矩贡献的总和。
对于压缩制动器的控制器的输入是期望废气压力和实际废气压力。来自压缩制动器的控制器的输出是控制EPG移动的控制信号。在发动机制动期间，废气压力与发动机制动扭矩成正比，并因此用来间接地控制发动机制动扭矩。
对一些发动机而言，特别是混合涡轮发动机，在某些发动机转速下，不可能在压缩制动器停机时的零制动扭矩贡献和压缩制动器启动时可得到的最大制动扭矩贡献之间控制压缩制动器的制动扭矩贡献。由于压缩制动器由开/关阀启动，在仅采用EPG所能达到的最大扭矩和仅采用压缩制动器所能达到的扭矩之间，不可能对发动机制动扭矩进行连续的控制。
因此，在一些情况下，由于压缩制动器的开/关调节无法对发动机制动扭矩调节进行非限定调节或以小的离散步骤调节，替代地只能采用开/关模式。
因此需要一种对车辆发动机制动器的改善的调节，其能够去除上述的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制车辆发动机制动器的新方法，其中所述方法有利于对发动机制动器的更佳的控制可能性。该目标通过具有权利要求1中限定的特征的方法来实现。
该控制车辆发动机制动器的新方法适于设有内燃机的车辆，该内燃机具有：
·气缸，允许压缩制动，
·调节出自气缸的气流的废气压调节器(EPG)，
·调节进入气缸的气流的进口空气节流阀(ITV)，以及
·压力感测装置，用于感测气缸的下游压力。
所述车辆的发动机制动器适于采用两种不同的发动机制动模式进行调节；
·第一发动机制动模式(a)，其中通过使用所述气缸(11)的下游压力的闭环控制来调节经过EPG的气流，以及通过依赖于发动机转速(S)和期望制动扭矩(T)的前馈控制来调节ITV；以及
·第二发动机制动模式(b)，其中通过依赖于发动机转速(S)和期望制动扭矩(T)的前馈控制调节EPG，并且ITV通过使用所述气缸(11)的下游压力的闭环控制来调节制动扭矩。
当调节ITV以使得发动机气缸中的进口空气质量流量减小时，压缩制动器的制动扭矩贡献减小。因此可以完成对压缩制动器进行非限定调节或离散调节。
由于这两种发动机制动模式采用针对气缸下游压力的闭环控制对制动扭矩进行调节，从而有利于在这两种不同的发动机制动模式之间平滑过渡。
在第一调节模式下，依赖于感测的气缸下游压力对EPG进行调节，其中利用依赖于发动机转速和期望制动扭矩的前馈控制调节ITV。ITV的位置从具有发动机转速和和期望制动器扭矩作为输入信号的二维图或列表中调出。图或列表优选是预先设定并存储在发动机制动器控制器中。
在第二调节模式下，利用依赖于发动机转速和期望制动扭矩的前馈控制调节EPG。直接依赖于感测到的气缸下游压力ITV调节制动扭矩。EPG的位置从具有发动机转速和和期望制动扭矩作为输入信号的二维图或列表中调出。如前所述，图或列表优选预先设定并存储在发动机制动器控制器中。第二调节模式是在EPG已完全打开并且请求较小的扭矩/废气压力的情况下使用，其中该调节方式必须使用ITV来完成，由此发动机制动器才能在更大的扭矩范围更准确地调节。
确定应该使用第一和第二发动机制动模式中的哪一个，依赖于期望制动扭矩和实际发动机转速，从而总可以使用用于所有发动机运行情况的优化制动扭矩调节。
用来感测气缸下游压力的感测装置优选地感测来自气缸的废气歧管压力。从而可以在不产生任何附加费用的情况下使用出口压力传感器来感测来自气缸的废气歧管压力。
当期望制动器扭矩低于一个制动扭矩阈值或者实际发动机转速大于发动机转速阈值时，优选地使用第二制动器模式。在高发动机转速时，启动压缩制动器产生非常高的制动扭矩，其中发动机的限制值可能被超过，即废气温度、废气阀上的压力差等，而通过控制第二模式中的发动机制动器可以避免这些，因为使用ITV减小了制动扭矩。
第二制动模式同样优先在低发动机转速和低制动器扭矩要求的情况下。
进一步优选地，当期望发动机制动扭矩高于发动机制动扭矩阈值并且实际发动机转速低于发动机转速阈值时优选地使用所述第一制动模式。当EPG和压缩制动器均被控制传递最大制动扭矩时可以获得最大制动扭矩。
进一步优选地，当期望制动扭矩升高到高于发动机制动扭矩阈值并且发动机转速低于发动机转速阈值时，完成从所述第二制动模式到所述第一制动模式的切换。
进一步优选地，当期望制动器扭矩降低到低于发动机扭矩阈值时，或当实际发动机转速升高到高于发动机转速阈值，或当EPG完全打开并且期望废气歧管压力低于实际废气歧管压力时，或当EPG驱动器故障发生时，完成所述第一制动模式到第二制动模式的切换。从而在发动机的全部运行情况下都可获得制动扭矩的最优化调节。
进一步优选地，所述发动机配备中冷器旁通阀(CAC阀)，由此在发动机制动期间所述CAC阀可以被控制以提高或降低所述废弃歧管压力。CAC阀可以以完全同样的方式进行调节，并且适于针对气缸下游压力，例如废弃歧管压力进行调节。因此发动机制动器控制器可以既通过CAC阀或ITV来调节流入到气缸中的空气质量流量。进而也可以对废气温度进行调节，这对于处理系统后获得废气的足够高的温度是重要的。
进一步优选地，所述发动机扭矩阈值包括第一和第二发动机扭矩阈值，其中所述第一发动机扭矩阈值低于所述第二发动机扭矩阈值，并且所述发动机转速阈值包括第一和第二发动机转速阈值，其中所述第一发动机转速低于所述第二发动机转速阈值，其中当参考值升高时使用所述第一阈值，并且当参考值降低时使用第二阈值。通过使用上述的滞后功能，在边界区域中避免两种调节模式之间的不必要的切换。
进一步优选地，所述第一发动机转速阈值依赖于发动机转速。
本发明还涉及到一种用于车辆的发动机制动器系统，其中控制单元被配置为执行所述方法步骤。
附图说明
本发明可以结合附图进行详细的说明，其中：
图1示出了发动机及其入口和排气系统的示意图表；
图2示出了可用的发动机制动扭矩的示意图；以及
图3示出了在发动机扭矩创新的调节模式的图。
具体实施方式
在下文中只对本发明的一个实施例通过仅演示执行本发明的一个模式来进行展示和说明。本发明不局限于所提供的具体的图，而是包括在权利要求范围内所有的变体。
权利要求中的附图标记不应被看作限制权利要求所保护的主题的扩展，并且它们唯一的作用是使权利要求易于理解。
图1示出了发动机(10)及其空气入口和废气流的示意图，在图1中仅有与本公开的发明相关的气流。发动机(10)包括六个气缸(11)，但气缸的数量对于本发明不重要。空气入口气流通过设置在空气入口管道(21)中的入口空气喷嘴阀(ITV)调节。中冷器(CAC)设置在入口空气流的上游，CAC能够冷却入口空气流。CAC旁通阀(22)设置在CAC的上游从而使入口空气流能够通过该CAC旁通阀(22)旁通CAC。该CAC旁通阀(22)通向旁通管道(23)，其与ITV下游的空气入口管道(21)接合。在图1中还示出了涡轮部件24。该涡轮部件24在整个发动机系统的说明中具有明显影响，但不影响本发明的控制模式。无论发动机有或者没有涡轮组件24，本发明均适用。此外，图1中还公开辅助装置25。辅助装置25在整个发动机系统的说明中具有明显影响，但不影响本发明的控制模式。无论发动机有或者没有辅助装置25，本发明均适用。
图2给出了特征图表，其显示了发动机制动扭矩(Nm)和发动机(10)的转速(rpm)之间的关系。上曲线(TEPG)示出了仅EPG启动时产生的制动扭矩(T)。中曲线(TCB)示出了EPG和压缩制动启动时获得的最小制动扭矩(T)，即，调节EPG以传递对于总制动扭矩的最小贡献。最下曲线(Tfull)示出了发动机制动器可传递的最大制动扭矩。根据现有技术的控制方法，在上曲线(TEPG)和中曲线(TCB)之间的区域(A)对应于不可调节的发动机制动区域(A)。由于控制压缩制动器的制动扭矩的ITV的本发明的发动机制动模式(a，b)，发动机制动器在该区域的大部分范围内是可调节的。
通过对流入到内燃机(10)的气缸(11)的空气进行节流，在发动机制动期间气缸(11)中压缩少量空气质量，从而产生较小的制动扭矩。由此可以实现压缩制动器的制动扭矩贡献减小。在整个可用的制动扭矩区域内对整个制动扭矩(T)的非限定或离散调节是可用的。
图3给出了在第一和第二发动机制动模式a、b之间的控制的示意图。唯一的曲线Tmax公开了在不同的发动机转速S下的最大制动扭矩。两条垂直线tS1、tS2分别表示在发动机转速低于发动机转速阈值tS时，启动制动模式a到制动模式b的切换时和启动制动模式b到制动模式a的切换时的发动机转速阈值S。两条水平线tT1、tT2分别表示启动制动模式b到制动模式a的切换时和启动制动模式a到制动模式b的切换时的发动机制动扭矩阈值T。然而实际的制动扭矩阈值可以随着发动机转速而变化。
对于分别降低和提高实际的期望转速值(S)和扭矩值(T)以及分别降低实际的转速期望值(S)和扭矩值(T)具有不同的值tS1、tS2、tT1和tT2，最小化了在不同的发动机制动模式之间切换的不必要切换的风险。
设置未示出的控制单元以执行根据不同实施例的方法步骤。
如可实现的，在各种显而易见的方面可对本发明进行修改，这些都不偏离权利要求的范围。相应地，本文的附图和说明书本质上仅作示例性，而不具有限制性。

Claims (11)

1.一种控制车辆的发动机制动器的方法，所述车辆设有内燃机(10)，所述内燃机包括气缸(11)、调节出自所述气缸(11)的气流的废气压调节器(EPG)、调节进入所述气缸(11)的气流的进口空气节流阀(ITV)、以及用于感测所述气缸(11)的下游压力的压力感测装置(20)，其中，发动机制动扭矩可被调节成两种不同的发动机制动模式(a，b)，
·第一发动机制动模式(a)，在该模式下，通过使用所述气缸(11)的下游压力的闭环控制来调节经过所述EPG的气流，以及利用依赖于发动机转速(S)和期望制动扭矩(T)的前馈控制来调节所述ITV；
·第二发动机制动模式(b)，在该模式下，利用依赖于发动机转速(S)和期望制动扭矩(T)的前馈控制来调节所述EPG，并且所述ITV通过使用所述气缸(11)的下游压力的闭环控制来调节所述制动扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定应该使用所述第一发动机制动模式和所述第二发动机制动模式(a，b)中的哪一个，并且所述确定依赖于期望制动扭矩(T)和实际发动机转速(S)。
3.如前述权利要求中的任一个所述的方法，其中，用于感测所述气缸(11)的下游压力的传感装置(20)感测所述气缸(11)的废气歧管压力。
4.如前述权利要求中的任一个所述的方法，其中，当期望制动扭矩低于制动扭矩阈值(tT)或者实际发动机转速(S)大于发动机转速阈值(tS)时，使用所述第二制动模式(b)。
5.如前述权利要求中的任一个所述的方法，其中，当期望发动机制动扭矩(T)高于发动机扭矩阈值(tT)并且实际发动机转速(S)低于发动机转速阈值(tS)时，使用所述第一制动模式(a)。
6.如权利要求4或5中的任一个所述的方法，其中，
当期望制动扭矩(T)升高到高于发动机扭矩阈值(tT)并且发动机转速(S)低于发动机转速阈值(tS)时，或者
当实际制动扭矩(T)高于发动机扭矩阈值(tT)并且发动机转速(S)升高到高于所述发动机转速阈值(tS)时，
从所述第二制动模式(b)向所述第一制动模式(a)切换。
7.如权利要求4、5或6所述的方法，其中，
当期望制动扭矩(T)降低到低于发动机扭矩阈值(tT)时，或
当实际发动机转速(S)升高到高于发动机转速阈值(tS)时，或
当所述EPG完全打开并且期望废气歧管压力低于实际废气歧管压力时，或
当所述EPG驱动器故障发生时，
完成从所述第一制动模式(a)到所述第二制动模式(b)的切换。
8.如前述权利要求4至7中的任一个所述的方法，其中，所述发动机扭矩阈值(tT)包括第一发动机扭矩阈值和第二发动机扭矩阈值(tT1，tT2)，其中，所述第一发动机扭矩阈值(tT1)低于所述第二发动机扭矩阈值(tT2)，并且
所述发动机转速阈值(tS)包括第一发动机转速阈值和第二发动机转速阈值(tS1，tS2)，其中，所述第一发动机转速阈值(tS1)低于所述第二发动机转速阈值(tS2)，其中，当相应的值(T，S)降低时使用所述第一阈值(tT1，tS1)，并且当相应的值(T，S)升高时使用所述第二阈值(tT2，tS2)。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述第一发动机扭矩阈值(tT1)依赖于所述发动机转速(S)。
10.如前述权利要求中的任一个的方法，其中，所述发动机配备有中冷器旁通阀(CAC)，从而所述CAC被控制以提高或降低所述废气歧管压力。
11.一种用于车辆的发动机制动器系统，其特征在于，设置控制单元以执行所述权利要求1的方法步骤。
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