KR102057124B1

KR102057124B1 - 배기 브레이크 고장을 판정하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102057124B1
Application number: KR1020187021710A
Authority: KR
Inventors: 라이언 릴리
Original assignee: 자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
Priority date: 2015-12-27
Filing date: 2016-12-25
Publication date: 2020-01-22
Also published as: KR20180088518A; EP3394409A1; EP3394409A4; JP2019502854A; WO2017117073A1; CN108603445A; BR112018013161A2

Abstract

내연 기관의 제어기는 배기 제동 서브시스템을 활성화시키는 요청을 수신하고, 이에 응답하여, 배기 제동 서브시스템을 활성화시킨다. 제어기는, 그 후, 배기 시스템, 흡기 서브시스템 또는 양자 모두의 적어도 하나의 매개 변수가 적어도 하나의 임계치보다 못한 것으로 판정한다. 적어도 하나의 매개 변수가 상기 적어도 하나의 임계치보다 못할 때, 제어기는 배기 제동 서브시스템이 고장난 것으로 판정한다. 실시예들에서, 적어도 하나의 매개 변수가 적어도 하나의 임계치보다 못한 판정은, 배기 시스템에서의 배압이 배압 임계치보다 더 낮은 판정 및/또는 흡기 서브시스템에서의 부스트 압력이 임계치보다 더 높다는 판정을 포함한다.

Description

배기 브레이크 고장을 판정하기 위한 방법 및 장치

[0001] 본 출원은, 2016년 8월 31일자로 출원된 발명의 명칭이 “Method and Apparatus for Combined Exhaust and Compression Release Engine Braking”인 선행의 US 특허 출원 일련 번호 15/253,708의 일부 계속 출원이며, 이는 2015년 9월 1일자로 출원된 “System and Method for Controlling Backpressure and System Loading”란 제목의 미국 가특허 출원 일련 번호 제62/213,002호의 이익을 청구하며, 그 종래 출원들의 교시들은 이러한 인용에 의해 본원에 포함된다. 또한, 본 출원은 2015년 12월 27일자로 출원되는 발명의 명칭이 “System and Method for Determining Potential Brake Failure”인 미국 가특허 출원 번호 제62/271,272호의 이익을 청구하며, 그 선행의 출원의 교시들은 이러한 인용에 의해 본원에 포함된다.

[0002] 본 발명은 일반적으로 엔진 제동에 관한 것이며, 그리고, 더 구체적으로, 조합식 배기 및 압축 해제 엔진 제동을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

[0003] 엔진 제동 시스템들은 내연 기관들, 특히 디젤 엔진들과 연계하여 수십년 동안 공지되어 있고 사용되고 있다. 이러한 시스템들은 압축 해제 브레이크들 및 배기 브레이크들을 포함한다. 이러한 제동 시스템들은 단독으로 또는 다른 것과 조합하여 사용될 수 있다.

[0004] 간단히 말하면, 압축 해제 브레이크는, 압축-해제 기구를 사용하여 내연 기관을 파워-흡수(power-absorbing) 공기 압축기로 바꿈으로써, 표준 서비스 브레이크에서 부하를 제거한다. 압축 해제 유형 브레이크가 활성화될 때, 하나 또는 그 초과의 연료공급 되지 않은(unfueled) 실린더들의 배기 밸브들은 압축 행정(compression stroke)의 최상부 부근에서 개방된다. 이는 피스톤으로 복귀되는 약간의 에너지로 배기 시스템을 통해 고도로 압축된 공기를 해제시킨다. 사이클이 반복됨에 따라, 차량의 전방 모션의 에너지(차량의 드라이브 트레인을 통해 엔진으로 전달되는 것과 같음)는 발산되어, 차량이 느려지는 것을 유발한다.

[0005] 이에 반해, 배기 브레이크는 배기 가스들의 유동을 제한하고 엔진 내측 배압(back pressure inside the engine)을 증가시킴으로써 제동력을 상당히 증가시키기 위해 엔진 내에서 배기 배압을 사용한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 엔진 배기 배압은 대기 내로 가스들을 방출하기 위해 엔진의 배기 시스템의 유압 저항(hydraulic resistance)을 극복하도록 엔진에 의해 발생된 압력인 것이다. 엔진에서의 증가된 배압은 피스톤들에 대한 저항을 생성하여, 크랭크샤프트들의 회전을 느리게 하고 차량 속도를 제어하는 것을 돕는다.

[0006] 당 분야에서 공지된 바와 같이, 압축 해제 및 배기 엔진 브레이크들은 상당한 수준의 제동력을 달성하기 위해 함께 사용될 수 있다. 유감스럽게도, 압축 해제 및 배기 브레이크의 조합의 단점들 중 하나는, 특히, 과도적인 상황(transient event) 동안, 오버헤드(overhead) 또는 밸브 트레인(valve train), 즉, 엔진 밸브들(engine valves), 예컨대 캠들(cams), 로커 아암들(rocker arms), 캠 종동자들(cam followers)(롤러(roller) 또는 플랫(flat)) 등에 밸브 가동 모션들(valve actuation motions)을 수직으로 전송하는 이들의 컴포넌트들에 의해서 나타나는는 높은 시스템 부하(loading)이다. 이러한 일 예는 도 1에서 예시된다.

[0007] 특히, 도 1은 초 단위로 측정되는, 배기 엔진 제동 서브시스템의 작동을 제어하는 데 사용되는 제어 신호(104), 압축 해제 엔진 제동 서브시스템의 작동을 제어하는 데 사용되는 다른 제어 신호(106), 및 시간에 따라 실린더 압력으로부터 초래되는 밸브 트레인 컴포넌트들에 적용되는 힘을 예시하는 트레이스(trace)(102)를 예시한다. 당 분야에서 공지된 바와 같이, 트레이스(102)에서 예시되는 각각의 피크(peak)는 주어진 엔진 실린더의 각각의 피스톤 사이클을 통해 밸브 트레인에 적용되는 피크 힘들을 나타낸다. 제어 신호들(104, 106)이, 이러한 예에서, 압축 해제 및 배기 엔진 제동 서브시스템들 양자 모두를 대략적으로 동시에 활성화시키기 위해 낮은 상태에서 높은 상태로 변환할 때, 이는 수직의 정상 상태 작동(112)이 전에 비정상적으로 높은 피크들(110)의 지속된 기간이 후속되는 통상적인 압축 해제 과도 피크(108)를 초래한다. 과도하게(excessively) 높은 부하들(110)의 기간의 결과로서, 손상이 밸브 트레인 또는 오버헤드 상에 가해질 수 있다.

[0008] 이러한 문제들을 극복하는 기술들은 당 분야에서 환영받는 진보를 나타낼 것이다.

[0009] 본 개시는 배기 브레이크 고장을 판정하기 위한 방법들 및 장치들을 설명한다. 일 실시예에서, 내연 기관의 제어기는 배기 제동 서브시스템을 활성화시키는 요청을 수신하고, 이에 응답하여 배기 제동 서브시스템을 활성화시킨다. 제어기는, 그 후, 배기 시스템, 흡기 서브시스템 또는 양자 모두의 적어도 하나의 매개 변수가 적어도 하나의 임계치보다 못한 것을 판정한다. 적어도 하나의 매개 변수가 상기 적어도 하나의 임계치보다 못할 때, 제어기는 배기 제동 서브시스템이 고장난 것으로 판정한다. 적어도 하나의 매개 변수가 적어도 하나의 임계치보다 못한 판정은 배기 시스템에서의 배압이 배압 임계치보다 더 낮다는 판정 및/또는 흡기 서브시스템에서의 부스트 압력이 임계치보다 더 높다는 판정에 기초할 수 있다.

[0010] 본 개시에 설명된 특징들은 특히 첨부된 청구항들에서 제시된다. 이러한 특징들 및 수반되는 이점들은 첨부 도면들과 함께 취해진, 이하의 상세한 설명의 고려로부터 명백해질 것이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들이 이제 첨부 도면들을 참조하여 단지 예시의 목적으로 설명되며, 여기서 유사한 도면 부호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
[0011] 도 1은, 배기 및 압축 해제 엔진 제동 보조시스템들을 포함하는 시스템들에서 그리고 종래 기술의 기법들에 따른 밸브 트레인 컴포넌트들에 적용되는 제어 신호들 및 힘들의 시간 플롯이다.
[0012] 도 2는 본 개시에 따른 엔진 실린더 및 밸브 가동(actuation) 시스템들의 개략적, 횡단면도이다.
[0013] 도 3은 본 개시에 따른 내연 기관의 개략적 예시이다.
[0014] 도 4는 본 개시에 따른 프로세싱을 예시하는 플로우차트이다.
[0015] 도 5는, 배기 및 압축 해제 엔진 제동 보조시스템들을 포함하는 시스템들에서 그리고 본 개시에 따른 밸브 트레인 컴포넌트들에 적용되는 제어 신호들 및 힘들의 시간 플롯이다.

[0016] 도 2는 본 개시에 따른 엔진 실린더 및 밸브 가동 시스템들의 개략적, 횡단면도이다. 도시되는 바와 같이, 엔진 실린더(202)는 실린더(202)의 포지티브 파워 발생(즉, 피스톤(204)을 구동시키기 위한 연료의 연소) 및 엔진 제동 작동(즉, 공기 압축을 달성하기 위한 피스톤의 사용) 양자 모두 동안 상하로 반복적으로 왕복운동하는 피스톤(204)을 그 내부에 배치하고 있다. 실린더(202)의 최상부에서, 적어도 하나의 흡기 밸브(206) 및 적어도 하나의 배기 밸브(208)가 존재할 수 있다. 흡기 밸브(206) 및 배기 밸브(208)는 각각, 흡기 가스 통로(210) 및 배기 가스 통로(212) 각각과의 연통을 제공하도록 개방되고 폐쇄될 수 있다. 흡기 밸브(206) 및 배기 밸브(208)는, 예를 들어, 흡기 밸브 가동 서브시스템(216)과 같은 밸브 가동 서브시스템들(214), 포지티브 파워 배기 밸브 가동 서브시스템(218), 및 엔진 제동 배기 밸브 가동 서브시스템(220)에 의해 개방되고 폐쇄될 수 있다. 포지티브 파워 배기 밸브 가동 서브시스템(218) 및 엔진 제동 배기 밸브 가동 서브시스템(220)은 일부 실시예들에서 단일 시스템으로 통합될 수 있거나 다른 시스템들과 별도일 수 있다.

[0017] 밸브 가동 서브시스템들(214)은 임의의 수의 기계식, 유압식, 유압 기계식, 전자기식(electromagnetic), 또는 다른 유형의 밸브 트레인 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 당 분야에서 공지된 바와 같이, 배기 밸브 가동 서브시스템들(218 및/또는 220)은 배기 밸브들(208)에 밸브 가동 모션을 전달하는 데 사용되는, 하나 또는 그 초과의 캠들, 캠 종동자들, 로커 아암들, 밸브 브리지들, 푸쉬 튜브들 등을 포함할 수 있다. 또한, 하나 또는 그 초과의 손실 모션(lost motion) 컴포넌트들은 밸브 가동 서브시스템들(214) 중 임의의 것에서 포함될 수 있으며, 이에 의해, 밸브 가동 서브시스템들(214)에 의해 통상적으로 이송되는 밸브 가동 모션들 중 일부 또는 모두는 밸브들(206, 208)에 도달하는 것이 방지되며, 즉 밸브 가동 모션은 “손실된다”.

[0018] 밸브 가동 서브시스템들(214)은, 예컨대, 주요 흡기, 주요 배기, 압축 해제 제동, 및 다른 보조 밸브 가동 모션들(그러나, 이것으로 제한되지 않음)과 같은, 엔진 밸브 상황들을 발생시키기 위해 흡기 밸브(206) 및 배기 밸브(208)를 가동시킬 수 있다. 밸브 가동 서브시스템들(214)은, 예를 들어, 엔진 밸브 가동들의 양 및 타이밍(timing)을 선택적으로 제어하기 위해 제어기(222)에 의해 제어될 수 있다. 제어기(222)는 밸브 가동 서브시스템들(214)과 연통하기 위한 임의의 전자식, 기계식, 유압식, 전자유압식, 또는 다른 유형의 제어 디바이스를 포함할 수 있으며, 그리고 가능한 흡기 및 배기 밸브 가동들 중 일부 또는 모두가 흡기 밸브(206) 및 배기 밸브(208)로 전달되는 것을 유발한다. 제어기(222)는 엔진 속도, 차량 속도, 오일 온도, 냉각제 온도, 매니폴드(manifold)(또는 포트) 온도, 매니폴드(또는 포트) 압력, 실린더 온도, 실린더 압력, 미립자 정보, 다른 배기 가스 매개변수들, 드라이버 입력들(예컨대, 엔진 제동을 시작하는 요청들), 변속기 입력들, 차량 제어기 입력들, 엔진 크랭크 각도, 및 다양한 다른 엔진 및 차량 매개변수들과 같은 입력들에 기초하여 엔진 밸브들의 적합한 작동을 판정하고 선택하기 위해, 마이크로프로세서 및 다른 엔진 컴포넌트들에 링킹되는 기구를 포함할 수 있다. 특히, 그리고 아래에서 더 상세히 설명되는 실시예들에 따라, 제어기는 엔진 제동을 위한 요청에 응답하여 엔진 제동 배기 밸브 가동 서브시스템(220)을 활성화시킬 수 있다.

[0019] 위에서 주목된 바와 같이, 피스톤(204)의 왕복 운동을 통해 실린더(202)에서 설정된 압력은 엔진 밸브들(206, 208)의 개방 동안 밸브 가동 서브시스템들(214) 상에 부하들을 배치시킨다. 예를 들어, 피스톤(204)이 그 하사점(bottom dead center) 포지션에 또는 그 포지션 가깝게 있을 때, 실린더(202) 내의 압력은 상대적으로 낮을 수 있으며, 그리고 밸브(206, 208)를 개방할 때, 밸브 가동 서브시스템들(214) 상에 배치되는 부하는 또한, 상대적으로 낮을 것이다. 다른 한편으로, 피스톤(204)이 그 상사점(top dead center) 포지션에 또는 그 포지션 가깝게 있을 때, 실린더(202) 내의 압력은 상대적으로 높을 수 있으며, 그리고 밸브(206, 208)를 개방할 때, 가동 서브시스템들(214) 상에 배치되는 부하는 또한, 상대적으로 높을 것이다. 이러한 이후의 시나리오는, 포지티브 동력 생성 작동(positive power generation operation)과 달리, 피스톤(204)이 그 상사점 위치에 매우 근접할 때, 배기 밸브(208)가 초기에 개방되는 경우에, 특히 그러하다.

[0020] 도 2는 배압(back pressure)(213)의 개념을 추가적으로 예시하며, 이러한 내용에서, 배기 시스템의 유압식 유체 유동의 저항은 실린더(202)에서 유도되는 압력에 대조적으로 배기 밸브(208)에 적용되는 힘으로서 그 자체를 나타낸다. 당 분야에서 공지된 바와 같이, 배기 제동 시스템의 활성화는 배기 시스템 내에서 증가된 배압을 초래한다. 그러나, 이러한 증가된 배압은 설정하는 데 소정 시간의 기간이 걸릴 수 있다. 이를 고려하여, 도 1을 다시 한번 참조하면, 본원에서 질량 유동 관성 펄스(mass flow inertia pulse, MFIP)로 지칭되는 과도하게 높은 부하들(110)의 기간은 증가된 배압(이는 그렇지 않으면, 밸브 트레인(218, 220)에 적용되는 부하일 것임)의 설정 전에, 압축 해제 제동 서브시스템에 의해 설정된 실린더 압력의 갑작스러운 적용으로부터 초래된다.

[0021] 도 3을 이제 참조하면, 내연 기관(300)은 배기 시스템(330)에 작동가능하게 연결된 상태로 도시된다. 내연 기관(300)은 복수의 실린더들(302), 흡기 매니폴드(304) 및 배기 매니폴드(306)를 포함한다. 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 흡기 및 배기 매니폴드들(304, 306)의 구성뿐만아니라 실린더들(302)의 수 및 구성은 설계 선택의 문제로서 예시되는 예와 상이할 수 있다. 도 3은, 당 분야에서 공지된 바와 같이, 하나 또는 그 초과의 배기 밸브들을 가동시키기 위한 압축 해제 제동 서브시스템(220)을 또한 개략적으로 예시한다. 그 결과, 배기 시스템(330)은, 일반적인 배관뿐만 아니라, 배기 제동 서브 시스템(332) 및, 예시적인 실시예에서, 터보차저(turbocharger)(334)를 포함한다. 당 분야에서 공지된 바와 같이, 터보차저(334)는, 배기 매니폴드(306)에 의해 출력되는 배기 가스들(검정 화살표들에 의해 예시됨)이 터빈(336)(결국, 압축기(338)를 작동시킴)을 회전시키는 압축기(338)에 작동가능하게 연결되는 터빈(336)을 포함할 수 있다. 배기 제동 서브시스템(332)은 다수의 상업용으로 이용가능한 배기 브레이크들 중 임의의 브레이크를 포함할 수 있다.

[0022] 도 3에서 추가적으로 도시되는 바와 같이, 다양한 컴포넌트들이 흡기 매니폴드(304)로 공기를 제공하는 흡기 시스템을 형성할 수 있다. 예시되는 예에서, 입구 파이프(308)는, 결국 압축기 출구 파이프(310)를 통해 가압된 공기를 냉각시키는 충전 공기 냉각기(charge air cooler)(312)로 가압된 공기를 제공하는 압축기(338)에 주변 공기를 제공한다. 충전 공기 냉각기(312)의 출력은 냉각되고 압축된 공기를 흡기 매니폴드 입구(314)로 라우팅한다(route). 당 분야에서 공지된 바와 같이, 압축기(338)에 의해 제공되는 압축 (또는 부스트 압력(boost pressure))의 레벨은 배기 시스템(330)을 통해 빠져나오는 배기 가스들의 압력에 따른다.

[0023] 도 3에서 추가적으로 도시되는 바와 같이, 제어기(222)가 제공되고 압축 해제 제동 서브시스템(220) 및 배기 제동 서브시스템(332)에 작동가능하게 연결된다. 이러한 방식으로, 제어기(222)는 압축 해제 제동 서브시스템(220) 및 배기 제동 서브시스템(332) 양자 모두의 작동을 제어한다. 예시되는 실시예에서, 제어기(222)는 저장 컴포넌트 또는 메모리(344)에 커플링되는 프로세서 또는 프로세싱 디바이스(342)를 포함한다. 메모리(204)는, 결국, 저장된 실행가능한 명령들 및 데이터를 포함한다. 일 실시예에서, 프로세서(342)는, 저장된 명령들을 실행하고 저장 데이터 상에서 작동할 수 있는 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 디지털 신호 프로세서, 코-프로세서(co-processor) 등 또는 이의 조합들을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 메모리(204)는, RAM(random access memory) 또는 ROM(read only memory)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 휘발성 또는 비휘발성 메모리와 같은 하나 또는 그 초과의 디바이스들을 포함할 수 있다. 도 2에서 예시되는 유형들의 프로세서 및 저장 어레인지먼트들은 당업자에게 주지되어 있다. 일 실시예에서, 본원에서 설명되는 프로세싱 기술들은 프로세서(342)에 의해 실행되는/작동되는 메모리(344) 내에서 실행가능한 명령 및 데이터의 조합으로서 구현된다.

[0024] 제어기(222)가 본원에서 설명되는 기술들을 구현하기 위해 하나의 형태로서 설명되어 있지만, 당업자는, 다른, 기능적으로 동등한 기술들이 채택될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 당 분야에서 공지된 바와 같이, 실행가능한 명령들을 통해 기능적으로 구현되는 일부 또는 모두는 또한, ASICs(application specific integrated circuits), 프로그램가능한 로직 어레이들(logic arrays), 상태 기계들 등과 같은 펌웨어 및/또는 하드웨어 디바이스들을 사용하여 구현될 수 있다. 게다가, 제어기(222)의 다른 구현들은 예시되는 것보다 더 크거나 더 작은 수의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일단 다시, 당업자는 이러한 방식으로 사용될 수 있는 다양한 수의 변경들을 이해할 것이다. 추가적으로 여전히, 비록 단일 제어기(222)가 도 3에서 예시되어 있지만, 이러한 프로세싱 장치들의 조합은 본 개시의 교시들을 구현하기 위해 서로 연계하여 또는 독립적으로 작동하도록 구성될 수 있다는 것이 이해된다.

[0025] 도 4를 이제 참조하면, 본 개시에 따른 프로세싱이 예시된다. 특히, 도 4에서 예시되는 프로세싱은 전술된 바와 같이 제어기(222)에 의해 구현될 수 있다. 블록(402)에서 시작시에, 제어기는 엔진 제동을 위한 요청을 수신한다. 위에서 주목된 바와 같이, 이러한 요청은, 예컨대, 당 분야에서 공지되어 있는 바와 같이 스위치 또는 다른 사용자-선택가능한 기구의 활성화를 통해 사용자 입력의 형태로 제공될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 수신된 요청에 응답하여, 프로세싱은, 제어기(404)가 배기 제동 서브시스템을 활성화시키는 블록(404)에서 계속된다. 당 분야에서 공지된 바와 같이, (배기, 압축 해제 유형이든 다른 유형이든) 제동 서브시스템의 활성화는, 결국 예를 들어, 엔진 제동 작동을 개시하는, 손실된 모션 시스템 또는 액추에이터에 대한 유압식 유체의 유동을 제어하는 솔레노이드의 제어를 통해 실시될 수 있다. 이러한 목적을 위해 사용되는 신호(504)의 일 예는 도 5에서 예시되며, 여기서 저전압으로부터 고전압으로의 신호(504)의 변환(transition)은 배기 제동 시스템의 활성화에 대응한다. 당업자는, 본원에서 예시되는 제어 신호들의 특정 형태가 제한하려는 것이 아니고, 실제로 다른 형태들(예컨대, 높은 상태에서 낮은 상태로의 변환)이 동등하게 채택될 수 있는 것을 이해할 것이다.

[0026] 이후, 블록(408)에서, 소정 시간의 기간이 배기 제동 시스템의 활성화 이후에 완료었는지가 판정된다. 즉, 실질적으로 배기 제동 서브시스템의 활성화와 동시에, 제어기는 주지된 기술들에 따라 소정 시간의 기간을 측정하는 타이머(timer)를 개시하고, 그 후 이러한 예에서, 연속적으로 타이머가 만료되었는지(expired)의 여부를 확인한다(408). 일 실시예에서, 소정 시간의 기간은, 배기 시스템에서 증가된 배압을 설정하기 위해, 배기 브레이크의 활성화를 허용하도록 충분히 길어서, 배기 밸브 트레인 상에 배치된 부하들이 실린더 압력일 수 있고 보다 효율적으로 대향될 수 있어, 이에 의해 전술된 바와 같이, 높은 부하들(110)의 임의의 기간을 최소화하거나 제거한다. 실제로, 바람직한 시간의 기간은 엔진 속도, 배기 가스 유동 및 배기 시스템의 체적의 함수일 수 있고, 따라서, 엔진 및 배기 시스템의 특정 구현 및 작동에 따라 반드시 변할 것이다. 예를 들어, 일부의 일반적으로 이용가능한 엔진 및 배기 시스템들에서, 소정 시간의 기간이 적어도 1초이어야 하는 것이 시험에서 드러나 있다.

[0027] 채택된 시간의 특정 기간과 관계 없이, 일단 소정의 시간의 기간이 지난다면, 프로세싱은 블록(410)으로 계속되며, 여기서 압축 해제 제동 서브시스템이 활성화된다. 이는 도 5에서 다시 한번 도시되며, 여기서, 소정 시간의 기간(510)의 완료 후에, 압축 해제 제동 서브시스템이 저전압으로부터 고전압으로 제어 신호(506)를 변환시킨다. 그 결과, 도 5에서 추가적으로 도시되는 바와 같이, 밸브 트레인에 적용되는 힘들은 통상적인 압축 해제 과도 상태(transient)(508)와 함께 시작하면서 증가된다. 그러나, 도 1에서 예시되는 시스템과 달리, 과도하게 높은 부하들(110)의 MFIP-유도된 기간이 매우 짧거나 없다. 다시 한번, 소정 시간의 기간(510) 동안 설정되는 배압(그 동안, 배기 제동 서브시스템만이 활성화됨)은 초래할 달리 높은 부하들(110)을 상당히 상쇄시킨다.

[0028] 당 분야에서 공지된 바와 같이, 배기 제동 서브시스템의 고장은 엔진에 대한 상당한 유해 효과들을 가질 수 있다. 배기 제동 서브시스템이, 심지어 배기 제동 서브시스템이 비활성화된 후에, 배기 시스템에서의 제한이 유지되는 방식으로 고장난다면, 포지티브 동력 생성(power generation) 동안 배압에서의 상당한 증가가 존재할 것이며, 이는 포지티브 동력 생성을 감소시킬 수 있고 그리고, 터보차저-설비된(turbocharger-equipped) 시스템들에서, 부스트 압력(boost pressure)을 감소시킬 수 있다. 다른 한편으로, 배기 제동 서브시스템이, 배기 제동 서브시스템이 활성화되었을 때, 배기 시스템에서의 제한이 제공되지 않는 방식으로 고장난다면, 전술된 바와 같이, 밸브 트레인 컴포넌트들에 대한 손상을 초래할 수 있는 엔진 제동 동안 배압에서의 상당한 감소가 존재할 것이다.

[0029] 조합된 배기/압축 해제 엔진 제동 시스템에서 엔진 제동 동안 배기 제동 서브시스템의 고장의 잠재적으로 손상시키는 효과를 회피하기 위해, 도 5에서 도시되는 다른 선택적인 프로세싱(파선들로 예시됨)은 또한 수행될 수 있다. 도 5의 선택적인 프로세싱이 전술된 높은 밸브 트레인 부하들(110)을 최소화하거나 제거하기 위한 설명된 방법과 연계하여 도시되지만, 이는 본 개시의 요건이 아닌 것에 유의한다. 즉, 블록들(402 및 404)의 프로세싱과 연계하는 도 5의 다른 선택적인 프로세싱(특히, 블록들(406 및 414))은, 예컨대, 배기 제동 서브시스템만이 제공되는 시스템에서 별도로 구현될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 배기 브레이크가 고장났는지의 여부의 판정은, 배기 브레이크가 배기 시스템 밖으로 배기의 유동을 제한하는 것을 유발시키기 위해, 오직 배기 브레이크의 활성화, 즉, 제어기에 의해 수신되는 요청에 응답하여 수행될 수 있다.

[0030] 그럼에도 불구하고, 이러한 추가의 실시예에서, 배기 제동 서브시스템의 활성화 후에, 배기 제동 서브시스템의 고장이 존재하고 있는지의 여부가 블록(406)에서 판정된다. 실제로, 이는 여러 개의 방식들로 달성될 수 있다. 특히, 배기 제동 서브시스템이 배기 시스템에 대한 필수적인 제한을 제공하는 것을 실패하는 경우, 이러한 고장은, 배기 시스템에서의 배압이 임계치 미만인 것으로 판정될 때, 검출될 수 있다. 예를 들어, 그리고 도 3을 참조하여, 이는 배기 매니폴드 또는 터보차저(334)와 배기 제동 서브시스템(332) 사이의 배기 시스템의 부분 내에서 압력의 측정을 통해 판정될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 배기 제동 서브시스템의 정상 작동 동안 배기 시스템에서의 제한의 존재가 압축기(338)의 출구에서 (또는 측정되는 바와 같이, 예를 들어, 충전 공기 냉각기(312) 전에 또는 후에 흡기 매니폴드(304)에서) 부스트 압력을 감소시키는 역할을 할 것이 이해된다. 그 결과, 배기 제동 서브시스템의 활성화 후에 유지되거나 심지어 증가되는 부스트 레벨의 측정은, 필수적인 제한을 제공하는 배기 제동 서브시스템의 고장을 나타낸다. 일 실시예에서, 측정된 매개 변수(즉, 배기 배압 및/또는 부스트 압력)의 판정은 시간의 기간에 걸쳐 취해지고 후속하여 평균화되는 다수의 데이터 샘플들에 기초하여 수행된다. 이러한 경우에, 판정된 평균은, 배기 브레이크의 고장이 발생되었는지의 여부를 판정할 때, 관련된 임계치와 비교된다.

[0031] 판정되는 방식과 관계 없이, 블록(406)에서, 배기 제동 서브시스템의 고장이 없는 것으로 판정된다면, 프로세싱은 전술된 바와 같이 블록(408)으로 계속된다. 그러나, 블록(406)에서 고장이 검출된다면, 프로세싱은 블록(414)으로 계속되며, 여기서, 블록(410)에서 일반적인 방식으로 압축 해제 제동 서브시스템을 활성화시키는 것 대신에, 압축 해제 제동 시스템은 감소된 제동력 모드에서 작동된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 감소된 제동력 모드는, 압축 해제 제동 서브시스템에 의해 달리 제공될 수 있는 전체 제동력보다 더 적게 낮아지는 것, 그리고, 제동력을 전혀 포함하지 않는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 감소된 제동력 모드를 달성하기 위해, 제어기는 압축 해제 제동 서브시스템의 일부분만이 작동하는 방식으로 압축 해제 제동 서브시스템을 작동시킬 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 모든 실린더들이 압축 해제 엔진 제동 기술들에 따라 작동되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 압축 해제 제동 동안, 가능하다면, 배기 밸브들의 개방의 타이밍은, 배기 밸브들이 실린더 피크 압력의 기간들에서 또는 이 기간들에 가까울 때, 개방되지 않도록 수정될 수 있으며, 이에 의해 밸브 트레인들 상에 달리 배치될 부하들을 감소시킨다.

[0032] 또 다른 실시예에서, 가능하다면, 제어기는 또한, 배기 시스템에서 배압을 증가시키기 위해 (배기 제동 서브컴포넌트와 다른) 배기 시스템 중 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들을 구성할 수 있다. 예를 들어, 그리고 도 3을 참조하면, 터보차저(334)가 당 분야에서 공지된 바와 같이 소위 VGT(variable geometry turbocharger)라면, 터보차저의 구성(예를 들어, 터빈(336)에서 터빈 블레이드의 종횡비(aspect ratio))은 배기 시스템(330)의 배압을 증가시키도록 조절될 수 있다.

[0033] 추가적으로 여전히, 심지어 고장이 블록(406)에서 검출되지 않으며, 그리고 압축 해제 제동이 블록(410)에서 제시되는 바와 같이 활성화될 때, 블록(412)에서 예시되는 바와 같이 배기 제동 서브시스템의 고장에 대해 계속 확인하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 고장이 심지어 압축 해제 제동 서브시스템의 활성화 후에 검출되는 경우에, 프로세싱은 블록(414)으로 계속될 수 있으며, 이 블록(414)에서, 작동의 감소된 제동력 모드가 전술된 바와 같이 채택된다.

[0034] 특히 바람직한 실시예들이 도시되고 설명되어 있지만, 당업자들에 의해서 다양한 변형예들 및 수정예들이 본 교시들을 벗어나지 않으면서 만들어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 상기 설명된 교시들의 임의의 그리고 모든 수정예들, 변경예들 또는 등가물들이 상기 개시되고 본원에서 주장되는 기본적인 기저 원리들의 범주 내에 속해 있는 것이 고려된다.

Claims

배기 시스템(exhaust system)에 작동가능하게 연결되는 내연 기관(internal combustion engine)에 사용하기 위한 제어기에서, 배기 제동 서브시스템(exhaust brake subsystem)의 고장을 판정하기 위한 방법으로서,
상기 배기 시스템은 배기 제동 서브시스템 및 압축 해제 제동 서브시스템(compression release braking subsystem)을 포함하고, 상기 압축 해제 제동 서브시스템에 의해 엔진 내의 압축이 배기 밸브를 통해 해제되고, 상기 제어기는 상기 배기 제동 서브시스템과 통신하며,
상기 방법은:
상기 배기 제동 서브시스템을 활성화시키기 위한 요청을, 상기 제어기에 의해 수신하는 단계;
상기 배기 제동 서브시스템을 활성화시키기 위한, 상기 요청에 응답하여 상기 제어기에 의해, 상기 배기 제동 서브시스템을 활성화시키는 단계;
상기 제어기에 의해, 상기 배기 시스템, 상기 내연 기관의 흡기 서브시스템, 또는 양자 모두의 적어도 하나의 매개 변수가 적어도 하나의 임계치보다 못한 것(compare unfavorably)을 판정하는 단계;
상기 적어도 하나의 매개 변수가 상기 적어도 하나의 임계치보다 못할 때, 상기 제어기에 의해, 상기 배기 제동 서브시스템이 고장난 것으로 판정하는 단계; 및
상기 배기 제동 서브시스템이 고장이 없는 것으로 판정된다면, 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 활성화시키는 단계를 포함하는,
배기 제동 서브시스템의 고장을 판정하기 위한 방법.
제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 매개 변수가 적어도 하나의 임계치보다 못한 것을 판정하는 단계는:
상기 제어기에 의해, 상기 배기 시스템에서의 배압이 배압 임계치보다 더 낮은 것으로 판정하는 단계를 더 포함하는,
배기 제동 서브시스템의 고장을 판정하기 위한 방법.
제2 항에 있어서,
상기 배압이 상기 배압 임계치보다 더 낮은 것으로 판정하는 단계는:
상기 제어기에 의해, 평균 배압을 제공하기 위해 상기 배압의 다수의 샘플들의 평균을 판정하는 단계; 및
상기 배압 임계치와 상기 평균 배압을, 상기 제어기에 의해, 비교하는 단계를 더 포함하는,
배기 제동 서브시스템의 고장을 판정하기 위한 방법.
제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 매개 변수가 적어도 하나의 임계치보다 못한 것을 판정하는 단계는:
상기 제어기에 의해, 흡기(intake) 서브시스템에서의 부스트 압력(boost pressure)이 임계치보다 더 높은 것으로 판정하는 단계를 더 포함하는,
배기 제동 서브시스템의 고장을 판정하기 위한 방법.
제4 항에 있어서,
상기 부스트 압력이 상기 임계치보다 더 높은 것으로 판정하는 단계는:
상기 제어기에 의해, 평균 부스트 압력을 제공하기 위해 상기 부스트 압력의 다수의 샘플들의 평균을 판정하는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 상기 평균 부스트 압력과 상기 임계치를 비교하는 단계를 더 포함하는,
배기 제동 서브시스템의 고장을 판정하기 위한 방법.
배기 시스템에 작동가능하게 연결되는 내연 기관에 사용하기 위한 제어기로서,
상기 배기 시스템은 배기 제동 서브시스템 및 압축 해제 제동 서브시스템을 포함하고, 상기 압축 해제 제동 서브시스템에 의해 엔진 내의 압축이 배기 밸브를 통해 해제되고, 상기 제어기는 상기 배기 제동 서브시스템과 통신하며,
상기 제어기는:
적어도 하나의 프로세서; 및
상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령들이 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서가;
상기 배기 제동 서브시스템을 활성화시키기 위해 요청을 수신하는 것;
상기 배기 제동 서브시스템을 활성화시키기 위한 상기 요청에 응답하여, 상기 배기 제동 서브시스템을 활성화시키는 것;
상기 배기 시스템, 상기 내연 기관의 흡기 서브시스템, 또는 양자 모두의 적어도 하나의 매개 변수가 적어도 하나의 임계치보다 못한 것을 판정하는 것;
상기 적어도 하나의 매개 변수가 상기 적어도 하나의 임계치보다 못할 때, 상기 배기 제동 서브시스템이 고장난 것으로 판정하는 것; 및
상기 배기 제동 서브시스템이 고장이 없는 것으로 판정된다면, 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 활성화시키는 것을 유발시키는, 상기 실행가능한 명령들이 저장된 메모리를 포함하는,
배기 시스템에 작동가능하게 연결되는 내연 기관과 함께 사용하기 위한 제어기.
제6 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 상기 적어도 하나의 매개 변수가 상기 적어도 하나의 임계치보다 못한 것으로 판정하는 이들의 실행가능한 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금,
상기 배기 시스템에서의 배압이 배압 임계치보다 더 낮은 것으로 판정하는 것을 유발시키도록 추가로 동작하는,
배기 시스템에 작동가능하게 연결되는 내연 기관과 함께 사용하기 위한 제어기.
제7 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 배압이 상기 배압 임계치보다 더 낮은 것으로 판정하는 것을 유발시키는 이들의 실행가능한 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금,
평균 배압을 제공하기 위해 상기 배압의 다수의 샘플들의 평균을 판정하는 것; 및
상기 배압 임계치와 상기 평균 배압을 비교하는 것을 유발시키도록, 추가적으로 동작하는,
배기 시스템에 작동가능하게 연결되는 내연 기관과 함께 사용하기 위한 제어기.
제6 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 상기 적어도 하나의 매개 변수가 상기 적어도 하나의 임계치보다 못한 것으로 판정하는 것을 유발시키는 이들의 실행가능한 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금,
흡기 서브시스템에서의 부스트 압력이 임계치보다 더 높은 것으로 판정하는 것을 유발시키도록, 추가적으로 동작하는,
배기 시스템에 작동가능하게 연결되는 내연 기관과 함께 사용하기 위한 제어기.
제9 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 상기 부스트 압력이 상기 임계치보다 더 높은 것으로 판정하는 것을 유발시키는 상기 실행가능한 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금
평균 부스트 압력을 제공하기 위해 상기 부스트 압력의 다수의 샘플들의 평균을 판정하는 것; 및
상기 평균 부스트 압력과 상기 임계치를 비교하는 것을 유발시키도록, 추가적으로 동작하는,
배기 시스템에 작동가능하게 연결되는 내연 기관과 함께 사용하기 위한 제어기.