CN104919162A - 压缩释放制动器的控制 - Google Patents

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Abstract

一种用于发动机中的压缩释放制动器的方法及系统，该压缩释放制动器包括连接到涡轮机的排气歧管，所述涡轮机设有可变涡轮几何构造，其中涡轮机还连接到用于控制所述涡轮机上的压降的背压阀上，所述方法包括以下步骤：基于测得的发动机速度和所需的制动功率来控制所述背压阀；基于所述测得的发动机速度和所需的制动功率来计算所需的排气歧管气压；以及控制所述可变涡轮几何构造，以使得测得的排气歧管气压与所述经计算的所需的排气歧管气压之间的差最小化。

Description

压缩释放制动器的控制
技术领域
本发明涉及对发动机中的压缩释放制动进行控制，并且具体但并非排他地涉及用于控制内燃机中的压缩释放制动器的方法及系统，包括：具有可变涡轮几何构造的涡轮增压器、用于该系统的压缩释放制动控制器以及使用该方法的计算机程序产品。
背景技术
在具有可变涡轮几何构造(VTG)式涡轮增压器的内燃(IC)机中，涡轮机的阻力和由涡轮机向压缩机输送的能量可通过调节涡轮机入口的流通面积来控制。当使用这种VTG时，对流通面积的调节可以通过将涡轮机叶片转动至特定位置或者将涡轮机内的滑动壁调转至特定位置来实现。该VTG的调节对进气歧管和排气歧管中的压力具有直接影响。内燃(IC)机中压缩制动器的制动功率取决于进气歧管和排气歧管中的气压，因此对VTG的流通面积的控制使得可以控制制动功率。具体地，改变VTG的流通面积就可控制制动功率。
然而，在压缩释放制动器启动着的那段时间中，例如VTG涡轮机的叶片位置与进气歧管、排气歧管中的气压之间的关系不是恒定的。这可能是由于发动机中的气体温度不会保持恒定且硬件部件是作为温度的函数而膨胀或收缩的，而这种情况会导致漏流量和硬件机能的变化(例如，由于连杆臂的膨胀比变化所导致的实际VTG位置的变化)。而且，涡轮增压器的逐片式变化会导致质量流的扩散和实际VTG位置的散开，这最终将导致进气歧管和排气歧管中的气压扩散。
当涡轮机入口的流通面积较小时，VTG位置的变化尤其成问题。在这些情况下，排气岐管中的气压对VTG位置极为敏感。VTG位置的微小误差都会导致排气歧管中的很大的气压偏差。
该系统行为使得不可能或至少很难基于预先选定的VTG位置而得到具有稳定且可靠的制动功率输出的快速响应。这种效应对压缩释放制动器的可用性具有深刻影响。在可靠性方面，一旦排气歧管中存在过高气压和/或产生了过大的发动机制动转矩，对于各种发动机部件而言都存在发生故障的风险。对于手动发动机制动而言，发动机制动功率的差异会引发舒适度问题乃至安全问题，这也同样适用于车辆功能(诸如巡航控制)所需的发动机制动。
因此，当使用配备有VTG的涡轮增压器时，有必要基于对进气歧管和/或排气歧管中的气压的闭环控制来控制VTG位置，从而提供具有快速响应的恒定且可靠的制动功率。该闭环控制对涡轮机的叶片位置或滑动壁位置进行调节，以便针对特定的发动机参数组合能够实现最大的制动功率。
然而，例如涡轮转速的某些涡轮机参数不应超过预定的最大值。因此，在较高的发动机速度下，将VTG流通面积控制为小的值将大幅增加使涡轮转速超过最大容许涡轮转速的风险。这种效应会大大减小发动机制动器的操作范围。因此，对于已知的发动机制动控制系统而言，不可能或至少极难在高的电机速度和/或高海拔下保持最大制动功率。
因此，本领域需要一种改善的用于对包括可变涡轮几何构造式涡轮增压器的发动机的发动机制动进行控制的方法和系统。
发明内容
本发明的目的在于减少或消除现有技术中已知的至少一项缺点。在第一方面，本发明涉及一种用于控制发动机中的压缩释放制动器的方法，压缩释放制动器包括连接到涡轮增压器的排气歧管，所述涡轮增压器设有可变涡轮几何构造式涡轮机，其中涡轮机还连接到用于控制所述涡轮机上的压降的背压阀，其中所述方法包括：基于测得的发动机速度和所需的制动功率来控制所述背压阀；至少基于所述测得的发动机速度和所需的制动功率来确定所需的排气歧管气压；并且，控制所述可变涡轮几何构造，以使得测得的排气歧管气压与经确定的所需的排气歧管气压之间的差最小化。所述方法允许基于VTG和BPV的组合控制来对排气歧管气压进行控制。这种组合控制提供了对所产生的制动功率的显著提高，特别是在较高发动机速度和/或高海拔的情况下。
在实施例中，所述所需的排气歧管气压基于排气歧管气压函数pexh＝f(n,PS)来确定，所述函数取决于测得的发动机速度n和所需的制动功率PS。在另一实施例中，将所述预定的排气歧管气压函数实施为存储器中的查找表，所述查找表至少包括被存储为至少是发动机速度和所需制动功率的函数的排气歧管气压值。在又一实施例中，所述所需的排气歧管气压函数取决于发动机速度、环境空气压力和所需的制动功率，即pexh＝f(n,pa,PS)，或者取决于发动机速度、进气歧管空气压力和所需的制动功率，即pexh＝f(n,pi,PS)。在实施例中，所述背压函数取决于发动机速度、环境空气压力和所需的制动功率，即YBPV＝f(n,pa,PS)；或者，取决于发动机速度、进气歧管空气压力和所需的制动功率，即YBPV＝f(n,pi,PS)。因此，在这些实施例中，一个或多个预先配置的函数可以用来将VTG和BPV位置控制为各种发动机参数的函数。优选地，在封闭式控制环中控制VTG位置YBPV，其中使得测得的排气歧管气压与所需的排气歧管气压之间的差值最小化，并且将发动机速度、所需的制动功率和环境空气压力或进气歧管气压用作发动机参数，以确定所需的排气歧管气压。在开放式控制中将BPV位置控制作为发动机速度、所需的制动功率，以及任选地环境空气压力或进气歧管气压的函数。封闭式与开放式控制环的组合使用提供了用于控制VTG和BPV的稳定控制系统，由此能够在高的发动机速度和低的环境空气压力(例如，在高海拔地区)下提供最大制动功率。
在又一实施例中，对所述可变涡轮几何构造的控制包括：接收所需的排气歧管气压；使用所述所需的排气歧管气压和所述测得的歧管气压来确定所需的可变涡轮几何构造；将与所述所需的可变涡轮几何构造相关联的控制信号发送至一个或多个致动器，从而将所述涡轮机构造成所述所需的可变涡轮几何构造。
在实施例中，对所述背压阀的控制包括：确定背压阀位置；将与所述背压阀位置相关联的控制信号发送给至少一个致动器，从而将所述背压阀构造在所述背压阀位置中。
在实施例中，对所述可变涡轮几何构造和所述背压阀进行控制，使得在保持涡轮转速低于预定的最大值的同时还能实现最大的排气歧管气压。在一个实施例中，当高于预定的发动机速度阈值nT时，所述BPV可作为发动机速度的函数而被关闭，从而在允许最大的制动功率的同时还能保持涡轮转速低于最大的可允许速度。在另一实施例中，当高于预定的发动机速度阈值nT时，将所述BPV位置控制在100％打开的位置和40％打开的位置之间，而所述VTG位置则控制在10％打开的位置和30％打开的位置之间，从而在允许最大的制动功率的同时还能保持涡轮转速低于最大可允许速度。因此，通过(部分)关闭所述BTV，所述涡轮机的速度可保持为低于特定最大值，从而避免了与过高的涡轮转速相关联的负面影响，并且可实现在高的发动机速度和/或预定的环境气压和/或进气歧管气压下的最大制动功率。
在实施例中，对所述可变涡轮几何构造的控制包括：启动可变几何构造式涡轮机的一个或多个可旋转叶片和/或所述涡轮机内的滑动壁。
在另一实施例中，所述方法还包括：接收针对所需的制动功率的请求。
在另一方面，本发明涉及一种发动机中的压缩释放制动控制器，包括连接到涡轮机的排气歧管，所述涡轮机设有可变涡轮几何构造，其中所述涡轮机还连接到用于控制所述涡轮机上的压降的背压阀上，其中所述控制器构造为：基于测得的发动机速度和所需的制动功率来控制所述背压阀；至少基于所述测得的发动机速度和所需的制动功率来确定所需的排气歧管气压；并且，控制所述可变涡轮几何构造，以使得所述测得的排气歧管气压与所述经计算的所需排气歧管气压之间的差最小化。
在又一方面，本发明涉及一种用于控制发动机中的压缩释放制动器的系统，所述压缩释放制动器包括连接到涡轮机的排气歧管，所述涡轮机设有可变涡轮几何构造，其中所述系统包括：发动机速度传感器；排气歧管气压传感器；背压阀，其连接到所述涡轮机的输出端，以控制所述涡轮机上的压降；和，发动机制动控制器，其构造为接收针对所需的制动功率的请求，基于由所述发动机速度传感器测得的发动机速度和所述所需的制动功率来控制所述背压阀，基于所述测得的发动机速度和所需的制动功率来计算所需的排气歧管气压，以及控制所述可变涡轮几何构造，以使得测得的排气歧管气压与所述经计算的所需排气歧管气压之间的差最小化。
本发明还涉及一种实施在计算机可读的非暂时性存储介质上的计算机程序产品，其中所述计算机程序产品配置为当在计算机上运行时能执行上述方法步骤中的任一项。
本发明将参照附图进行进一步说明，其中附图示意性地示出根据本发明的实施例。应该理解，不应以任何方式将本发明限制于这些特定实施例。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明实施例的内燃机的至少一部分；
图2示出了针对各种发动机速度值而作为排气歧管气压的函数的制动功率输出；
图3示出了根据本发明实施例的压缩释放制动系统的示意图；和
图4示出了根据本发明实施例的作为发动机在采用及不采用BPV控制时的函数的最大可获得的制动功率。
具体实施方式
图1示意性地示出内燃机的至少一部分，其包括根据本发明实施例的压缩释放制动系统。具体地，图1示出车辆的内燃机102的至少一部分，其包括设有活塞的气缸104(例如，六个气缸)，所述气缸设有进气歧管106和排气歧管108。发动机还设有涡轮增压器112，该涡轮增压器包括用于产生压缩空气的压缩机113，所述压缩空气通过增压空气冷却器110进行输送，以便在该压缩空气被引导至进气歧管之前将其冷却。
通过打开相邻的空气阀，使得压缩空气经由进气歧管供给到气缸中。在压缩冲程结束时，位于气缸中的排气阀打开，以便在气缸中的活塞到达上死点之前将气缸中的压缩空气经由排气歧管供给到涡轮机115中。将涡轮机与压缩机相连的刚性轴114构造成能将排气驱动式涡轮机的旋转能量传递到压缩机，从而将源自进气口109的恒定的压缩空气流供给到进气歧管中。
涡轮机可以构造为可变涡轮几何构造式(VTG)涡轮机。在VTG涡轮机中，可对涡轮机入口的流通面积进行调节。在一个实施例中，可以通过将围绕涡轮机叶轮的滑动壁移至或远离涡轮机覆板来增加或减少流通面积。VTG中的滑动壁可以连接到由位置可控式致动器116驱动的机构上。该致动器连接于发动机控制单元(ECU)118，其中该发动机控制单元构造为能控制VTG致动器并能接受来自致该VTG致动器的反馈。
当废气通过涡轮机之后，将废气供给通过位于废气通道下游的某特定点位处的阀120(例如，蝶形阀)。这种阀可称之背压阀(BPV)。在废气进入大气之前，可将废气引导通过后续处理系统。该BPV可以通过由ECU控制的位置可控式致动器122来驱动。当关闭BPV时，会减小涡轮机上的压降，这导致涡轮转速的下降以及(随之产生的)入口气压的降低。
ECU可以包括控制软件，从而对发动机制动模式进行设置。具体地，ECU可以构造为基于发动机参数、通过控制阀(尤其是VTG和BPV)来调节发动机中各个部件的压力，从而在不超出诸如温度、压力和/或涡轮转速的预定系统限制的情况下实现所需的发动机制动水平。为此目的，ECU可以接收与各种发动机参数相关联的信息。例如，ECU可以接收由位于排气歧管中的排气歧管压力传感器124所测得的排气歧管气压以及由发动机速度传感器126所测得的发动机速度。ECU还可以接收由进气歧管压力传感器125所测得的进气口气压、由位于发动机外部的压力传感器128所测得的环境空气压力，和/或所需的制动功率需求130。
ECU可以包括用于执行发动机制动控制算法的处理器，用于在反馈回路中以电子方式控制气缸的加载。在压缩冲程开始时，通过源自进气歧管的空气和源自排气歧管的废气对气缸加载。因此，在海平面时的制动功率Ps可定义为各个发动机参数的函数：即Ps＝f(n,pi,pexh)，其中n表示发动机速度；pi表示进气歧管中的气压；而pexh是排气歧管中的废气压力。
图2示出了针对各个发动机速度值而言的作为排气歧管气压的函数的制动功率输出，即Ps＝f(n,pexh)。在运行时，VTG的流通面积会减小，使得废气具有增加的动能，该增加的动能将传递至涡轮机叶轮并由此增加涡轮转速。因此，降低VTG的流通面积将分别同时增加进气歧管处的气压和排气歧管处的气压，这产生了预定的制动功率。
图2的测试结果表明，可以定义常规的操作范围，其中在恒定的发动机速度下，制动功率输出显示出对排气歧管中的废气压力大致呈线性的依赖关系。因此，在该操作范围内，VTG中的滑动壁和/或可旋转叶片可以充当节流阀，并使得可以通过减小VTG入口的流通面积而增加排气歧管中的气压。因此，通过调节滑动壁和/或一个或多个可旋转叶片的位置来控制VTG，实现了对发动机制动功率输出的可控性。
图3示出了根据本发明实施例的压缩释放制动系统的示意图。具体地，图3示出了包括ECU 302的压缩释放系统，其中ECU构造为能确定并向发动机304发送控制信号以及能从发动机接收反馈信号(尤其是与测得的发动机参数相关联的反馈信号)。在一个实施例中，ECU可以包括用于控制发动机中的VTG 308的排气歧管气压函数306。ECU还可以包括用于控制发动机中的BPV 312的位置的BPV位置函数310。在一个实施例中，VTG与BPV可以根据参考图1所描述的系统来进行设置。
排气歧管气压函数306基于图2的测得数据来定义，并在ECU中执行。这允许确定出作为发动机速度与制动功率的函数的(所需的)排气歧管气压：即pexh＝f(n,PS)。此函数可以任何适当的方式在ECU中执行。在一个实施例中，排气歧管气压值可以在与ECU相关联的存储器(未示出)中存储为排气歧管气压查找表(LUT)。
在一个实施例中，认为进气歧管气压pi是VTG位置和pexh的跟随值，由此当构建排气歧管气压函数时不考虑pi的变化。在另一实施例中，在构建歧管气压函数时也可以考虑pi，即：pexh＝f(n,pi,PS)。在这种情况下，还要考虑例如进气口侧的流通阻力的影响。
因此，ECU可以在预先设置的排气歧管气压查找表中基于测得的发动机速度n和所需的制动功率P来确定预定的排气歧管气压pexh。通过这种方式，可以将VTG的有效流通面积设置到特定位置，从而实现所需的制动功率。
减小VTG的流通面积的做法增加了涡轮转速。然而，由于涡轮转速限制在特定的最大值，使得所允许的VTG流通面积不能无限制地减小。因此，对某些发动机操作区域(尤其是与高发动机速度相关的操作区域)而言，由于排气歧管中缺少气压增进而不能实现最大的所需制动功率。为了缓解这个问题，如图3所示地那样将ECU构造为能基于VTG与BPV的结合来控制排气歧管气压。因此，为了防止涡轮转速进入不允许的涡轮转速值范围中，可以控制BPV以降低涡轮机上的压降。通过这种方式，可以保持高的废气压力以及相应的高制动功率，同时保持涡轮转速处于操作范围内。
为了与VTG配合地控制BPV，可以定义BPV位置函数310，该函数允许将BPV的阀位置YBPV确定为发动机参数的函数。在一个实施例中，BPV位置函数可以定义为发动机速度和制动功率的函数，即YBPV＝f(n,PS)。可以将作为这些参数的函数的BPV位置存储在ECU存储器中，作为BPV位置查找表。ECU可以使用排气歧管气压查找表以及BPV位置查找表，从而将排气歧管气压控制作为VTG配置和BPV配置的函数。通过这种方式，实现了构造成能够在扩大的发动机速度范围中提供较高的最大制动功率的压缩释放制动系统。
由ECU所执行的处理可以由用于产生所需的发动机制动功率P的外部制动功率请求信号314来触发。该请求信号可以通过手动制动系统或预定的车辆功能(例如，巡航控制系统)来产生。ECU还可以接收诸如发动机速度n 316和排气歧管气压pexh324的发动机参数。ECU可以使用排气歧管气压查找表而基于输入变量n和P来计算所需的排气歧管气压pexh。
ECU还可以包括用于计算VTG校正值CVTG的VTG环境压力校正函数CVTG＝(n,pa)320。由于VTG位置、pexh和pi之间的关系可能针对环境空气压力的变化而变化(注意，压缩机进气口与环境空气相连)，可以要求VTG的校正。因此，ECU可以构造为能从环境空气压力传感器322接收环境空气压力值pa并能计算VTG校正值，随后利用海平面处的该VTG校正值与排气压力之间的预定关系，而将该VTG校正值用于计算所需的排气歧管气压pexh,d(针对环境压力而对该排气歧管气压进行校正)，即pexh,d＝f(pexh,CVTG)。在另一实施例中，取代要确定出单独的VTG环境压力校正函数，而可以确定所需的排气歧管气压函数pexh,d＝f(n,pa,PS)。
构造成用于接收测得的排气歧管气压值pexh,m的比较器326可以随后确定出实际测得的排气歧管气压pexh,m324与所需的排气歧管气压pexh,d之间的差，并确定出新的所需的VTG位置YVTG＝f(pexh,m,pexh,d)，从而使得所需的排气歧管气压与测得的排气歧管气压之间的差最小化。随后，通过信号将与VTG相关联的经计算的位置YVTG传输至VTG致动器328，该VTG致动器根据上述信号来定位VTG。
在另一实施例中，除了VTG校正值以外，ECU还可以包括用于计算BPV位置的校正值CBPV的BPV环境压力校正函数CBPV＝f(n,pa)330。该校正值可能被需要，因为BPV位置、pexh和pi之间的关系也可能针对环境空气压力的变化而变化。因此，基于环境压力和测得的发动机速度，可以确定BPV位置校正值，该BPV位置校正值随后用于计算经校正的BPV位置值Y’BPV，该经校正的BPV位置值随即发送到BPV致动器332中，该BPV致动器根据此信号来定位BPV。在另一实施例中，取代要确定出单独的BPV环境压力校正函数，而可以确定经校正的BPV位置函数Y’BPV＝f(n,pa,PS)。在一些实施例中，测得的进气歧管气压pi 325可以取代环境压力而用来确定所需的排气歧管气压函数pexh,d＝f(n,pi,PS)和/或经校正的BPV位置函数Y’BPV＝f(n,pi,PS)。在这种情况下，还要考虑进气口流通阻力对所产生的制动功率的相关影响。
图4示出了根据本发明实施例的作为在使用和不使用BPV控制下的发动机速度的函数的最大可获得的制动功率。图4进一步示出了为实现所需的提高的制动功率控制而对作为发动机速度的函数的VTG及BPV位置的控制。可以从曲线清楚地得出，对于高达一定值的发动机速度(在本特定构造中，大约1600-1700rpm(转数/分)左右)而言，制动功率是与发动机速度大约呈线性增加。在该区域中，BPV位置完全打开，而当发动机速度增加时排气压力则仅通过打开VTG的入口面积来控制。对于高于预定阈值nT的发动机速度(在本示例约为1700rpm)而言，开始出现与涡轮增压器的物理限制相关联(尤其是与涡轮转速相关联的限制)的效应。未经BPV控制的所测得的制动功率曲线表明，在发动机速度高于发动机速度阈值nT的情况下，在不使用BPV控制的情况下与涡轮转速相关联的限制会导致所产生的制动功率的相当程度的劣化。显然，发动机速度阈值nT取决于发动机(具体说是涡轮增压器)的特定实现方式。
因此，对于高于发动机速度阈值nT的速度而言，ECU将开始以发动机速度的函数的方式来关闭BPV，以便保持涡轮转速低于其最大允许转速并同时允许最大制动功率。如图4，PVB位置是发动机速度的非线性函数。在阈值后的相对较短的间隔中(在本示例大约在1700至1900rpm之间)，ECU将BPV位置控制在约为60-50％打开的位置。随后，在1900至2300rpm之间的间隔中，将BPV位置控制在约为45-40％打开的位置。在BPV关闭的过程中，VTG慢慢打开以增加速度。然而，VTG打开的速率要比无BPV控制的情况慢许多。这是因为，必须将VTG保持得更加趋于关闭才能补偿由于涡轮机上的压降减小所导致的质量流减小。
因此，根据上述内容，可以得出在发动机达到预定阈值之后，ECU将开始与BPV位置配合地控制VTG位置。具体说是，ECU将BPV位置作为发动机速度的函数地将其控制在完全打开的打开位置与部分打开的打开位置(在高发动机速度下(即，速度高于约2200rpm)打开位置高达30-40％打开左右)之间。同时，ECU将VTG位置作为发动机速度的函数地将其控制为打开10-30％。基于VTG与BPV的组合控制的排气歧管气压控制显著提高了所产生的制动功率，特别是在较高的发动机速度和/或高海拔情况下。
本公开的一个实施例可以实现为与计算机系统一起使用的程序产品。该程序产品的程序对各实施例的函数(包括本文所述的方法)进行定义，并且可以包含在各种计算机可读存储介质中。该计算机可读存储介质可以是非暂时性存储介质。示范性计算机可读存储介质包括但不限于：(i)能永久保存信息的不可写存储介质(例如，计算机内的只读存储设备，诸如可由CD-ROM驱动器读取的CD-ROM盘、ROM芯片或者任何类型的固态非易失性半导体存储器)；和(ii)能存储可变更的信息的可写存储介质(例如，软盘驱动器内的软盘、硬盘驱动器，或任何类型的固态随机访问半导体存储器、闪存)。
应该理解，与任何一个实施例有关的任何特征均可以单独使用，或与所述的其他特征组合使用，并且还可以与任何其他实施例的一个或多个特征组合使用，或者与任何其他实施例进行任意组合。此外，本发明并不限定于上述实施例，其可以在所附权利要求书的范围内变化。

Claims (15)

1.一种用于控制发动机中的压缩释放制动器的方法，所述压缩释放制动器包括连接到涡轮增压机的排气歧管，所述涡轮增压机设有可变涡轮几何构造式涡轮机，其中所述涡轮机还连接到用于控制所述涡轮上的压降的背压阀，所述方法包括：
基于测得的发动机速度和所需的制动功率来控制所述背压阀；
至少基于所述测得的发动机速度和所需的制动功率来确定所需的排气歧管气压；以及，
控制所述可变涡轮几何构造，以使得测得的排气歧管气压与所述经确定的所需的排气歧管气压之间的差最小化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述所需的排气歧管气压是基于排气歧管气压函数pexh＝f(n,PS)来确定；优选地，预定的排气歧管气压函数实现为存储器中的查找表，所述查找表包括被存储为至少是发动机速度和制动功率的函数的排气歧管气压值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述所需的排气歧管气压函数取决于环境空气压力，即pexh＝f(n,pa,PS)，或者取决于进气歧管空气压力，即pexh＝f(n,pi,PS)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，使用预定的背压阀函数来控制所述背压阀，从而将所述背压阀的位置信息至少作为所述发动机速度和所述所需的制动功率的函数来确定，即YBPV＝f(n,PS)；优选地，将所述预定的背压阀函数实施为存储器中的查找表，所述查找表包括被存储为至少是发动机速度和制动功率的函数的背压阀位置值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，背压阀函数还取决于环境空气压力，即YBPV＝f(n,pa,PS)，或者取决于进气歧管压力，即YBPV＝f(n,pi,PS)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，对所述可变涡轮几何构造的控制包括：
接收所需的排气歧管气压；
使用所述所需的排气歧管气压和所述测得的歧管气压来确定所需的可变涡轮几何构造；以及
将与所述所需的可变涡轮几何构造相关联的控制信号发送至一个或多个致动器，从而将所述涡轮机构造成所述所需的可变涡轮几何构造。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，对所述背压阀的控制包括：
确定背压阀位置；以及
将与所述背压阀位置相关联的控制信号发送给至少一个致动器，从而将所述背压阀构造在所述背压阀位置中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，对所述可变涡轮几何构造和所述背压阀进行控制，以使得在保持涡轮转速低于预定的最大值的同时还能实现最大的排气歧管气压。
9.根据权利要求1至8所述的方法，其中，当高于预定的发动机速度阈值nT时，所述背压阀作为发动机速度的函数而被关闭，从而在允许最大的制动功率的同时还能保持涡轮转速低于最大的允许速度。
10.根据权利要求1至8所述的方法，其中，当高于预定的发动机速度阈值nT时，将所述背压阀位置控制在100％打开位置与40％打开位置之间，而所述可变涡轮几何构造位置则控制在10％打开位置与30％打开位置之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，对所述可变涡轮几何构造的控制包括：
启动可变几何构造式涡轮机的一个或多个可旋转叶片；和/或，启动所述涡轮机内的滑动壁。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，还包括：
接收针对所需的制动功率的请求。
13.一种发动机中的压缩释放制动控制器，包括连接到涡轮机的排气歧管，所述涡轮机设有可变涡轮几何构造，其中所述涡轮机还连接到用于控制所述涡轮机上的压降的背压阀上，所述控制器构造为：
基于测得的发动机速度和所需的制动功率来控制所述背压阀；
至少基于所述测得的发动机速度和所需的制动功率来确定所需的排气歧管气压；以及
控制所述可变涡轮几何构造，以使得测得的排气歧管气压与所述经计算的所需排气歧管气压之间的差最小化。
14.一种用于控制发动机中的压缩释放制动器的系统，所述压缩释放制动器包括连接到涡轮机的排气歧管，所述涡轮机设有可变涡轮几何构造，所述系统包括：
发动机速度传感器；
排气歧管气压传感器；
背压阀，其连接到所述涡轮机的输出端，以控制所述涡轮机上的压降；和
压缩释放制动控制器，其构造为：接收针对所需的制动功率的请求；基于由所述发动机速度传感器测得的发动机速度和所需的制动功率来控制所述背压阀；基于所述测得的发动机速度和所需的制动功率来计算所需的排气歧管气压；以及，控制所述可变涡轮几何构造，以使得测得的排气歧管气压与所述经计算的所需排气歧管气压之间的差最小化。
15.一种计算机程序产品，其实施在计算机可读的非暂时性存储介质上，其中所述计算机程序产品配置为当在计算机上运行时执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法步骤。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110182200A (zh) * 2019-07-24 2019-08-30 潍柴动力股份有限公司 一种用于串联式混合动力系统的制动控制方法
CN110657036A (zh) * 2019-09-29 2020-01-07 潍柴动力股份有限公司 增压器的控制方法及装置
CN110998073A (zh) * 2017-08-03 2020-04-10 雅各布斯车辆系统公司 用于增强式内燃机制动中的逆流管理和阀运动排序的系统及方法
CN113266488A (zh) * 2021-06-30 2021-08-17 潍柴动力股份有限公司 一种发动机制动控制方法及发动机制动控制系统
CN115280005A (zh) * 2020-03-26 2022-11-01 五十铃自动车株式会社 噪音抑制装置

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9273594B2 (en) * 2014-02-20 2016-03-01 Electro-Motive Diesel, Inc. Dual-fuel engine system with backpressure control
AT516513B1 (de) * 2014-12-15 2016-06-15 MAN Truck & Bus Österreich AG Motorbremsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Motorbremsvorrichtung
US9644545B2 (en) * 2015-04-24 2017-05-09 GM Global Technology Operations LLC Control of engine exhaust braking
JP6343268B2 (ja) * 2015-09-25 2018-06-13 株式会社Kcm 建設機械
US10859007B2 (en) * 2016-10-06 2020-12-08 Volvo Truck Corporation Internal combustion engine and a method for controlling a braking torque of the engine
JP6809253B2 (ja) * 2017-01-25 2021-01-06 いすゞ自動車株式会社 エンジン
US11002166B2 (en) * 2019-05-17 2021-05-11 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for an active exhaust valve
CN111911291A (zh) * 2020-08-18 2020-11-10 湖北力美制动元件有限公司 一种高背压排气制动阀系统
US11339728B1 (en) * 2020-12-08 2022-05-24 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for engine braking with reduced noise, vibration, and harshness
US11668255B2 (en) 2020-12-09 2023-06-06 Caterpillar Inc. Engine braking method and control system varying engine braking power within cylinder-number braking mode
CN113047966B (zh) * 2021-03-04 2022-07-12 广西玉柴机器股份有限公司 一种可调发动机缸内制动功率的方法、系统及相关装置
NL2028589B1 (en) 2021-06-30 2023-01-09 Daf Trucks Nv A method for controlling a compression release brake mechanism in a combustion engine
US11608775B1 (en) * 2022-07-26 2023-03-21 Garrett Transportation I Inc. Control method for variable turbine nozzle of turbocharger during engine braking

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020092300A1 (en) * 1996-09-18 2002-07-18 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Method for operating an engine brake and device for working the method
US20020174654A1 (en) * 2001-05-22 2002-11-28 Zhou Yang Method and system for engine braking in an internal combustion engine with exhaust pressure regulation and turbocharger control
CN101484677A (zh) * 2006-07-13 2009-07-15 沃尔沃拉斯特瓦格纳公司 用于操作内燃发动机制动器的方法和系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6866017B2 (en) * 2001-05-22 2005-03-15 Diesel Engine Retarders, Inc. Method and system for engine braking in an internal combustion engine using a stroke limited high pressure engine brake
AT502997B1 (de) * 2005-12-20 2013-09-15 Man Truck & Bus Oesterreich Ag Vorrichtung zur steigerung der bremsleistung einer mehrzylindrigen brennkraftmaschine eines fahrzeugs während des motorbremsbetriebes
SE529742C2 (sv) * 2006-04-07 2007-11-13 Scania Cv Abp Förfarande för justering av en uppslagstabell och ett system för styrning av en injektor hos en cylinder i en förbränningsmotor
US8281587B2 (en) * 2009-08-13 2012-10-09 International Engine Intellectual Property Company, Llc Supercharged boost-assist engine brake
US8689770B2 (en) * 2009-11-02 2014-04-08 International Engine Intellectual Property Company, Llc High-temperature-flow engine brake with valve actuation
US20110120411A1 (en) * 2009-11-23 2011-05-26 International Engine Intellectual Property Company, Llc Solenoid control for valve actuation in engine brake
AT510236B1 (de) * 2010-07-26 2015-12-15 MAN Truck & Bus Österreich AG Verfahren zur motorbremsung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020092300A1 (en) * 1996-09-18 2002-07-18 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Method for operating an engine brake and device for working the method
US20020174654A1 (en) * 2001-05-22 2002-11-28 Zhou Yang Method and system for engine braking in an internal combustion engine with exhaust pressure regulation and turbocharger control
US6594996B2 (en) * 2001-05-22 2003-07-22 Diesel Engine Retarders, Inc Method and system for engine braking in an internal combustion engine with exhaust pressure regulation and turbocharger control
CN101484677A (zh) * 2006-07-13 2009-07-15 沃尔沃拉斯特瓦格纳公司 用于操作内燃发动机制动器的方法和系统

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110998073A (zh) * 2017-08-03 2020-04-10 雅各布斯车辆系统公司 用于增强式内燃机制动中的逆流管理和阀运动排序的系统及方法
CN110182200A (zh) * 2019-07-24 2019-08-30 潍柴动力股份有限公司 一种用于串联式混合动力系统的制动控制方法
CN110657036A (zh) * 2019-09-29 2020-01-07 潍柴动力股份有限公司 增压器的控制方法及装置
CN110657036B (zh) * 2019-09-29 2022-04-05 潍柴动力股份有限公司 增压器的控制方法及装置
CN115280005A (zh) * 2020-03-26 2022-11-01 五十铃自动车株式会社 噪音抑制装置
CN115280005B (zh) * 2020-03-26 2023-10-24 五十铃自动车株式会社 噪音抑制装置
CN113266488A (zh) * 2021-06-30 2021-08-17 潍柴动力股份有限公司 一种发动机制动控制方法及发动机制动控制系统
CN113266488B (zh) * 2021-06-30 2023-08-18 潍柴动力股份有限公司 一种发动机制动控制方法及发动机制动控制系统

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US20150144097A1 (en) 2015-05-28
RU2014149087A (ru) 2016-07-27
US9546592B2 (en) 2017-01-17
EP2672091A1 (en) 2013-12-11

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