KR20180034689A - 배기 엔진 제동과 압축 해제 엔진 제동의 결합형 엔진 제동을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

배기 엔진 제동과 압축 해제 엔진 제동의 결합형 엔진 제동을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

내연 기관의 제어기는 엔진 제동의 요청을 수신하고, 이 요청에 응답하여 배기 제동 서브시스템을 작동시킨다. 추가로, 일정 기간이 경과한 후에, 제어기는 압축 해제 제동 서브시스템을 또한 작동시킨다. 상기 일정 기간은 상기 압축 해제 제동 서브시스템의 작동 전에 상기 내연 기관의 배기 시스템에서 증가된 배압을 발생하도록 양호하게 선택된다. 추가로, 상기 배기 제동 서브시스템의 작동 후에, 상기 제어기는 배기 제동 서브시스템이 고장인지를 또한 결정하고, 만일 고장이면 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로, 예를 들면, 제동력이 없는 경우를 포함하여 잠재적으로 감소된 완전 제동력보다 낮은 제동력으로 동작시킨다.

Description

배기 엔진 제동과 압축 해제 엔진 제동의 결합형 엔진 제동을 위한 방법 및 장치
관련 출원에 대한 교차 참조
이 출원은 "배압 및 시스템 부하를 제어하는 시스템 및 방법"의 명칭으로 2015년 9월 1일자 출원된 미국 가특허 출원 제62/213,002호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 인용에 의해 본원에 통합된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 엔진 제동에 관한 것으로, 특히 배기 엔진 제동과 압축 해제 엔진 제동의 결합형 엔진 제동을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
엔진 제동 시스템이 공지되어 있고 내연 기관, 특히 디젤 엔진과 함께 수십 년 동안 사용되어 왔다. 이러한 시스템은 압축 해제 브레이크 및 배기 브레이크를 포함한다. 이러한 제동 시스템은 단독으로 사용될 수도 있고 다른 것과 함께 사용될 수도 있다.
간단히 말하면, 압축 해제 브레이크는 압축 해제 메커니즘을 이용하여 내연 기관을 동력 흡수 공기 압축기로 전환함으로써 표준 서비스 브레이크로부터 부하를 제거한다. 압축 해제형 브레이크가 작동한 때, 연료가 공급되지 않는 하나 이상의 실린더의 배기 밸브는 압축 행정의 최상부 부근에서 열린다. 이로써 고도로 압축된 공기가 약간의 에너지를 피스톤에 반환하면서 배기 시스템을 통해 배출된다. 사이클이 반복함에 따라, 차량 전진 운동의 에너지(차량 구동 트레인을 통해 엔진에 전달됨)가 소산되어 차량을 감속시킨다.
이와 대조적으로, 배기 브레이크는 엔진 내부의 배기 배압을 이용하여 배기가스의 흐름을 억제하고 엔진 내측의 배압을 증가시킴으로써 제동력을 크게 증가시킨다. 여기에서 사용하는 엔진 배기 배압은 대기 중으로 가스를 방출하기 위해 엔진 배기 시스템의 유압 저항을 극복하도록 엔진에 의해 생성된 압력이다. 엔진에서의 증가된 배압은 피스톤에 대한 저항을 생성하여 크랭크샤프트 회전을 감속시키고 차량 속도 제어에 도움을 준다.
공지되어 있는 바와 같이, 압축 해제 엔진 브레이크와 배기 엔진 브레이크는 실질적인 수준의 제동력을 달성하기 위해 함께 사용될 수 있다. 불행하게도, 압축 해제 브레이크와 배기 브레이크를 결합한 결합형 브레이크의 단점들 중의 하나는 오버헤드 또는 밸브 트레인, 즉, 특히 과도적 이벤트 중에 캠, 로커 암, 캠 팔로워(롤러 또는 플랫) 등과 같이 정상적으로 밸브 작동 운동을 엔진 밸브에 전달하는 컴포넌트에 의해 나타나는 높은 시스템 부하이다. 이것의 일례가 도 1에 도시되어 있다.
특히, 도 1은 배기 엔진 제동 서브시스템의 제어 동작에 사용되는 제어 신호(104)와, 압축 해제 엔진 제동 서브시스템의 제어 동작에 사용되는 다른 하나의 제어 신호(106)와, 초 단위로 측정된 시간의 함수로서 실린더 압력으로부터 야기하는 밸브 트레인 컴포넌트에 인가되는 힘을 나타내는 트레이스(102)가 도시되어 있다. 공지된 바와 같이, 트레이스(102)에서 나타나는 각각의 피크는 주어진 엔진 실린더의 각각의 피스톤 사이클을 통해 밸브 트레인에 인가된 최대 힘을 표시한다. 이 예에서 제어 신호(104, 106)가 거의 동시에 압축 해제 제동 서브시스템과 배기 엔진 제동 서브시스템 양자 모두를 작동시키기 위해 로우에서 하이로 천이할 때, 이것은 전형적인 압축 해제 과도 피크(transient peak)(108)를 야기하고, 그 다음에 정상적인 안정 상태 동작(112) 전에 비정상적으로 높은 피크의 연장된 구간(110)이 뒤따른다. 과도하게 높은 부하 구간(110)의 결과로서, 밸브 트레인 또는 오버헤드에 손상이 가해질 수 있다.
이러한 문제점을 극복하는 기술들은 이 기술 분야에서 환영받는 진보를 나타낼 것이다.
본 명세서에서는 종래 시스템의 전술한 단점들을 실질적으로 극복하는 결합형 배기 및 압축 해제 엔진 제동을 위한 방법 및 장치를 설명한다. 제1 실시형태에서, 내연 기관과 함께 사용되는 제어기는 엔진 제동의 요청을 수신하고, 이 요청에 응답하여 내연 기관의 배기 제동 서브시스템을 작동시킨다. 추가로, 일정 기간이 경과한 후에, 제어기는 내연 기관의 압축 해제 제동 서브시스템을 또한 작동시킨다. 상기 일정 기간은 내연 기관의 배기 시스템에서 증가된 배압을 발생하도록 양호하게 선택된다.
상기 제1 실시형태에 추가적으로 또는 별도로 수행될 수 있는 제2 실시형태에서, 상기 제어기는 엔진 제동 요청에 응답하여 배기 제동 서브시스템을 작동시킨다. 이 실시형태에서, 제어기는 상기 배기 제동 서브시스템의 작동 후에, 배기 제동 서브시스템이 고장인지를 또한 결정하고, 만일 고장이면 제어기는 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로, 예를 들면, 제동력이 없는 경우를 포함하여 잠재적으로 감소된 완전 제동력보다 낮은 제동력으로 동작시킨다. 감소된 제동력 모드는 압축 해제 제동 서브시스템의 일부만을 작동시키는 제어기에 의해 달성될 수 있다. 추가로, 제어기는 배기 시스템에서 배압을 증가시키기 위해 배기 시스템의 구성을 변경할 수 있다. 배기 제동 서브시스템이 고장인지 결정하기 위해, 제어기는 배기 시스템에서의 배압이 역치보다 높은지를 결정할 수 있다. 일 구현예에서, 배압이 역치를 초과하였다는 결정은 내연 기관의 흡기 시스템에서의 부스트압(boost pressure)이 역치보다 더 높다는 결정에 또한 기초를 둔다.
본 명세서에서 설명하는 특징들은 첨부된 특허 청구범위에서 특이성 있게 개시된다. 이러한 특징 및 부수적인 장점들은 첨부 도면과 함께하는 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 이제, 하나 이상의 실시형태가 첨부 도면을 참조하면서 단지 예로서 설명되고, 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 종래 기술에 따른, 배기 및 압축 해제 엔진 제동 서브시스템을 포함한 시스템에서 밸브 트레인 컴포넌트에 인가되는 제어 신호 및 힘의 타이밍도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엔진 실린더 및 밸브 작동 시스템의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 내연 기관의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 처리를 보인 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른, 배기 및 압축 해제 엔진 제동 서브시스템을 포함한 시스템에서 밸브 트레인 컴포넌트에 인가되는 제어 신호 및 힘의 타이밍도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엔진 실린더 및 밸브 작동 시스템의 개략적 단면도이다. 도시된 것처럼, 엔진 실린더(202)는 실린더(202)의 적극적인 동력 발생[즉, 연료를 연소하여 피스톤(204)을 구동함] 및 엔진 제동 동작(즉, 피스톤을 이용하여 공기 압축을 달성함) 중에 상하로 반복적으로 왕복운동하는 피스톤(204)이 내부에 배치된다. 실린더(202)의 최상부에는 적어도 하나의 흡기 밸브(206)와 적어도 하나의 배기 밸브(208)가 있을 수 있다. 흡기 밸브(206)와 배기 밸브(208)는 각각 흡기 가스 통로(210) 및 배기가스 통로(212)와 연결되도록 개폐될 수 있다. 흡기 밸브(206)와 배기 밸브(208)는 밸브 작동 서브시스템(214), 예를 들면, 흡기 밸브 작동 서브시스템(216), 적극 동력 배기 밸브 작동 서브시스템(218) 및 엔진 제동 배기 밸브 작동 서브시스템(220)에 의해 개폐될 수 있다. 적극 동력 배기 밸브 작동 서브시스템(218)과 엔진 제동 배기 밸브 작동 서브시스템(220)은 일부 실시형태에서 단일 시스템으로 통합될 수 있고, 또는 다른 실시형태에서 분리될 수 있다.
밸브 작동 서브시스템(214)은 임의의 수의 기계식, 유압식, 유압기계식, 전자식, 또는 다른 유형의 밸브 트레인 요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 업계에 공지된 것처럼, 배기 밸브 작동 서브시스템(218 및/또는 220)은 밸브 작동 운동을 배기 밸브(208)에 전달하기 위해 사용되는 하나 이상의 캠, 캠 팔로워, 로커 암, 밸브 브릿지, 푸시 튜브 등을 포함할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 로스트 모션(lost motion) 컴포넌트가 임의의 밸브 작동 서브시스템(214)에 포함될 수 있고, 이로써 전형적으로 밸브 작동 서브시스템(214)에 의해 전달되는 밸브 작동 모션 중의 일부 또는 전부가 밸브(206, 208)에 도달하는 것이 금지된다. 즉, 이들은 "로스트"이다.
밸브 작동 서브시스템(214)은 비제한적인 예를 들자면 주 흡기 모션, 주 배기 모션, 압축 해제 제동 모션 및 다른 보조 밸브 작동 모션과 같은 엔진 밸브 이벤트를 생성하기 위해 흡기 밸브(206)와 배기 밸브(208)를 작동시킬 수 있다. 밸브 작동 서브시스템(214)은 예를 들면 엔진 밸브 작동의 양 및 타이밍을 선택적으로 제어하도록 제어기(222)에 의해 제어될 수 있다. 제어기(222)는 밸브 작동 서브시스템(214)과 통신하고 가능한 흡기 및 배기 밸브 작동의 일부 또는 전부가 흡기 밸브(206)와 배기 밸브(208)에 전달되게 하는 전자식, 기계식, 유압식, 전자유압식 또는 다른 유형의 제어 장치를 포함할 수 있다. 제어기(222)는 엔진 속도, 차량 속도, 오일 온도, 냉각재 온도, 다기관(또는 포트) 온도, 다기관(또는 포트) 압력, 실린더 온도, 실린더 압력, 탄소입자 정보, 다른 배기가스 파라미터, 운전자 입력(엔진 제동 개시 요청 등), 트랜스미션 입력, 차량 제어기 입력, 엔진 크랭크 각, 및 각종 다른 엔진 및 차량 파라미터와 같은 입력에 기초하여 엔진 밸브의 적당한 동작을 결정 및 선택하도록 다른 엔진 컴포넌트에 연결된 마이크로프로세서 및 설비를 포함할 수 있다. 특히, 뒤에서 더 자세히 설명하는 실시형태에 따라서, 제어기는 엔진 제동 요청에 응답하여 엔진 제동 배기 밸브 작동 서브시스템(220)을 작동시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 피스톤(204)의 왕복운동을 통해 실린더(202)에서 발생된 압력은 엔진 밸브(206, 208)의 개방 중에 밸브 작동 서브시스템(214)에 부하를 가한다. 예를 들면, 피스톤(204)이 그 하사점 위치에 또는 그 부근에 있을 때, 실린더(202) 내의 압력은 비교적 낮고 어느 밸브(206, 208)가 열릴 때 밸브 작동 서브시스템(214)에 가해지는 부하도 또한 비교적 낮을 것이다. 반면에, 피스톤(204)이 그 상사점 위치에 또는 그 부근에 있을 때, 실린더(202) 내의 압력은 비교적 높고 어느 밸브(206, 208)가 열릴 때 밸브 작동 서브시스템(214)에 가해지는 부하도 또한 비교적 높을 것이다. 상기 후자의 시나리오는, 적극적 동력 발생 동작과 달리, 피스톤(204)이 그 상사점 위치에 매우 가까울 때 배기 밸브(208)가 초기 개방되는 경우에 특히 그렇다.
도 2는 이 상황에서 배기 시스템의 작동액 흐름의 저항이 실린더(202)에 포함된 압력에 대항하여 배기 밸브(208)에 인가되는 힘으로서 나타나는 배압(213)의 개념을 나타낸다. 업계에 공지된 것처럼, 배기 제동 시스템의 작동은 배기 시스템 내에서 배압을 증가시킨다. 그러나, 이러한 증가된 배압은 발생할 때까지 일정 기간이 걸릴 수 있다. 이 상황에서, 다시 도 1을 참조하면, 여기에서 대량 흐름 관성 펄스(mass flow inertia pulse, MFIP)라고 부르는 과도하게 높은 부하의 구간(110)은 다른 경우에 밸브 트레인(218, 220)에 인가되는 부하에 대항하는 증가된 배압이 발생하기 전에 압축 해제 제동 서브시스템에 의해 발생된 실린더 압력의 갑작스런 인가 때문에 발생한다.
이제, 도 3을 참조하면, 내연 기관(300)이 배기 시스템(330)에 작동적으로 연결된 것으로 도시되어 있다. 내연 기관(300)은 복수의 실린더(302), 흡기 다기관(304) 및 배기 다기관(306)을 포함한다. 당업자라면 이해하는 바와 같이, 실린더(302)의 수 및 구성뿐만 아니라 흡기 및 배기 다기관(304, 306)의 구성은 설계 선택에 따라 도시된 예와 다를 수 있다. 도 3은 업계에 공지된 바와 같이 하나 이상의 배기 밸브를 작동시키기 위한 압축 해제 제동 서브시스템(220)을 개략적으로 또한 도시하고 있다. 배기 시스템(330)은 일반적인 파이핑 외에, 배기 제동 서브시스템(332) 및 예시된 실시형태에서 터보차저(334)를 포함한다. 업계에 공지된 바와 같이, 터보차저(334)는 컴프레서(338)에 작동적으로 연결된 터빈(336)을 포함할 수 있고, 배기 다기관(306)에 의해 출력된 배기가스(검은 화살표로 표시됨)는 터빈(336)을 회전시켜서 컴프레서(338)를 동작시킨다. 배기 제동 서브시스템(332)은 다수의 시판 배기 브레이크 중의 임의의 것을 포함할 수 있다.
역시, 도 3에 도시된 바와 같이, 각종 컴포넌트는 흡기 다기관(304)에 공기를 제공하는 흡기 시스템을 형성할 수 있다. 도시된 예에서, 입구관(308)은 주변 공기를 컴프레서(338)에 제공하고, 컴프레서(338)는 그 다음에 가압 공기를 컴프레서 출구관(310)을 통해 급기 냉각기(312)에 제공하며, 급기 냉각기(312)는 가압 공기를 냉각시킨다. 급기 냉각기(312)의 출력은 냉각된 압축 공기를 흡기 다기관 입구(314)로 보낸다. 업계에 공지된 것처럼, 컴프레서(338)에 의해 제공되는 압축(또는 부스트압)의 수준은 배기 시스템(330)을 통해 빠져나오는 배기가스의 압력의 의존한다.
역시, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어기(222)가 제공되고 압축 해제 제동 서브시스템(220) 및 배기 제동 서브시스템(332)에 작동적으로 연결된다. 이 방식으로, 제어기(222)는 압축 해제 제동 서브시스템(220) 및 배기 제동 서브시스템(332) 양자 모두의 동작을 제어한다. 도시된 실시형태에서, 제어기(222)는 스토리지 컴포넌트 또는 메모리(344)에 결합된 프로세서 또는 처리 장치(342)를 포함한다. 메모리(344)는 저장된 실행가능 명령어 및 데이터를 포함한다. 일 실시형태에서, 프로세서(342)는 저장된 명령어들을 실행할 수 있고 저장된 데이터에 따라 동작하는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 코프로세서 등 또는 이들의 조합 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 메모리(344)는 비제한적으로 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 읽기 전용 메모리(ROM)를 포함한 휘발성 또는 비휘발성 메모리와 같은 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 유형의 프로세서 및 스토리지 구성은 당업자에게 잘 알려져 있다. 일 실시형태에서, 여기에서 설명하는 처리 기술은 프로세서(342)에 의해 실행/동작되는 메모리(344) 내의 실행가능 명령어 및 데이터의 조합으로서 구현된다.
비록 제어기(222)가 여기에서 설명하는 기술들을 구현하는 일 형태로서 설명되었지만, 당업자라면 다른 기능적으로 동일한 기술을 이용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 업계에 공지된 것처럼, 실행가능 명령어를 통해 구현되는 기능의 일부 또는 전부는 특수 용도 집적회로(ASIC), 프로그래머블 로직 어레이, 상태 기계 등과 같은 펌웨어 및/또는 하드웨어 장치를 이용하여 또한 구현될 수 있다. 더 나아가, 제어기(222)의 다른 구현예는 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 수의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 또한, 당업자는 이런 방식으로 사용할 수 있는 많은 변형예들을 이해할 것이다. 또한, 도 3에서는 단일의 제어기(222)가 도시되어 있지만, 이러한 처리 장치들의 조합이 본 발명을 구현하기 위해 서로 협력해서 또는 독립적으로 동작하도록 구성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
이제, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 처리가 도시되어 있다. 특히, 도 4에 도시된 처리는 전술한 제어기(222)에 의해 구현될 수 있다. 블록 402에서 시작해서, 제어기는 엔진 제동 요청을 수신한다. 전술한 바와 같이, 이러한 요청은 업계에 공지된 스위치 또는 다른 사용자 선택형 메커니즘의 작동과 같은 사용자 입력의 형태로 제공될 수 있다. 상관없이, 수신된 요청에 응답하여, 처리는 블록 404로 진행하고, 여기에서 제어기(404)는 배기 제동 서브시스템을 작동시킨다. 업계에 공지된 것처럼, 제동 서브시스템(배기, 압축 해제 또는 다른 유형의 제동 서브시스템)의 작동은 예를 들면 엔진 제동 동작을 개시하는 로스트 모션 시스템 또는 액추에이터로의 작동액의 흐름을 제어하는 솔레노이드의 제어를 통해 실시될 수 있다. 이 목적으로 사용되는 신호(504)의 일례가 도 5에 도시되어 있고, 여기에서 저전압으로부터 고전압으로의 신호(504)의 천이는 배기 제동 시스템의 작동에 대응한다. 당업자는 여기에서 예시하는 특수 형태의 제어 신호가 제한적인 것이 아니고, 실제로 다른 형태(예를 들면, 고전압으로부터 저전압으로의 천이)가 동일하게 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
그 다음에, 블록 408에서, 배기 제동 시스템의 작동 후에 일정 기간이 경과하였는지 결정한다. 즉, 배기 제동 시스템의 작동과 실질적으로 동시에, 제어기는 공지된 기술에 따라 기간을 측정하는 타이머를 기동시키고 (이 예에서) 타이머가 만료되었는지 계속하여 체크한다(408). 일 실시형태에서, 상기 기간은 배기 밸브 트레인에 가해지는 부하가 실린더 압력에 더 효과적으로 대항하여 전술한 바와 같은 임의의 높은 부하 구간(110)을 최소화 또는 제거하도록 배기 시스템에서 증가된 배압을 발생하게끔 배기 브레이크의 작동을 허용하기에 충분한 길이이다. 실제로, 원하는 기간은 엔진 속도, 배기가스 흐름 및 배기 시스템의 체적의 함수일 것이고, 그러므로 필연적으로 엔진 및 배기 시스템의 특정 구현 및 동작에 따라 다를 것이다. 예를 들면, 일부 일반적으로 이용하는 엔진 및 배기 시스템에서 상기 기간은 적어도 1초이어야 한다는 것이 테스트에 의해 밝혀졌다.
이용하는 특정 기간과 상관없이, 일정 기간이 경과한 때, 처리는 블록 410으로 진행하고, 여기에서 압축 해제 제동 서브시스템이 작동된다. 이것은 도 5에 또한 도시되어 있고, 일정 기간(510)이 경과한 후에 압축 해제 제동 서브시스템의 제어 신호(506)는 저전압으로부터 고전압으로 천이한다. 그 결과, 도 5에 도시된 것처럼, 밸브 트레인에 인가되는 힘은 전형적인 압축 해제 과도상태(508)에서 시작하여 증가한다. 그러나, 도 1에 도시된 시스템과는 달리, 과도하게 높은 부하의 MFIP 유도 구간은 전혀 없거나 매우 작다. 또한, 배기 제동 서브시스템만이 작동되는 기간(510) 중에 발생된 배압은 다른 경우에 발생하는 높은 부하(110)를 크게 방해한다.
업계에 공지된 것처럼, 배기 제동 서브시스템의 고장은 엔진에 크게 해로운 효과를 가져올 수 있다. 만일 배기 제동 서브시스템이 꺼진 후에도 배기 시스템에서의 구속이 유지되는 방식으로 배기 제동 서브시스템이 고장이면, 적극적 동력 발생 중의 배압이 크게 증가할 것이고, 이로써 적극적 동력 발생이 감소되고 터보차저가 설치된 시스템에서 부스트압이 감소될 수 있다. 반면에, 만일 배기 제동 서브시스템이 작동된 때 배기 시스템에서의 구속이 제공되지 않는 방식으로 배기 제동 서브시스템이 고장이면, 엔진 제동 중에 배압이 크게 감소할 것이고, 이것은 전술한 바와 같이 밸브 트레인 컴포넌트에 손상을 가져올 수 있다.
결합형 배기/압축 해제 엔진 제동 시스템의 엔진 제동 중에 배기 제동 서브시스템의 고장의 잠재적인 손상 효과를 피하기 위해, 도 4에 도시된 다른 방식의 선택적인 처리(점선으로 도시됨)가 또한 수행될 수 있다. 도 4의 선택적인 처리가 전술한 높은 밸브 트레인 부하(110)를 최소화 또는 제거하는 방법과 관련하여 도시되어 있지만, 이것은 본 발명의 필요조건이 아니라는 점에 주목한다. 즉, 블록 402와 404의 처리와 관련된 도 4의 다른 선택적 처리(특히 블록 406과 414)가 별도로, 예를 들면 배기 제동 서브시스템만이 제공된 시스템에 삽입될 수 있다.
상관없이, 이 추가의 실시형태에서, 배기 제동 서브시스템의 작동 후에, 배기 제동 서브시스템의 고장이 있는지가 블록 406에서 결정된다. 실제로, 이것은 몇 가지 방법으로 달성될 수 있다. 특히, 배기 제동 서브시스템이 배기 시스템에서 필요한 구속을 제공하는데 실패한 경우, 이 고장은 배기 시스템에서의 배압이 역치 이하라고 결정된 때 검출될 수 있다. 예를 들면, 도 3을 참조하면, 이것은 배기 다기관, 또는 터보차저(334)와 배기 제동 서브시스템(332) 사이의 배기 시스템 부분에서의 압력을 측정함으로써 결정될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 배기 제동 서브시스템의 정상 동작을 통한 배기 시스템에서의 구속의 존재는 컴프레서(338)의 출구에서[또는 예를 들면 흡기 다기관에서 또는 급기 냉각기(312)의 앞 또는 뒤에서 측정한 때] 부스트압을 감소시키는 것으로 이해된다. 그 결과, 배기 제동 서브시스템의 작동 후의 지속되는 또는 증가된 부스트 레벨의 측정치는 필요한 구속을 제공하는 배기 제동 서브시스템의 고장을 표시한다.
결정하는 방식과 관계없이, 만일 블록 406에서 배기 제동 서브시스템의 고장이 없는 것으로 결정되면, 전술한 바와 같이 블록 408에서의 처리가 계속된다. 그러나 만일 블록 406에서 고장이 검출되면, 블록 414에서의 처리가 계속되고, 여기에서는 블록 410에서 정상적인 방식으로 압축 해제 제동 시스템을 작동시키는 대신에, 압축 해제 제동 시스템이 감소된 제동력 모드로 동작한다. 여기에서 사용하는 감소된 제동력 모드는 다른 경우에 압축 해제 제동 서브시스템에 의해 제공될 수 있는 완전한 제동력보다 낮은 감소된 제동력 또는 제동력이 전혀 없는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 감소된 제동력 모드를 달성하기 위해, 제어기는 압축 해제 제동 서브시스템의 일부만이 동작하는 방식으로 압축 해제 제동 서브시스템을 동작시킬 수 있다. 따라서 일 실시형태에서, 모든 실린더가 압축 해제 엔진 제동 기술에 따라 동작하지 않을 수 있다. 다른 실시형태에서, 가능한 경우에, 배기 밸브가 최고 실린더 압력의 기간에 또는 그 부근에 열리지 않아서 다른 방식으로 밸브 트레인에 가해지는 부하를 감소시키도록, 압축 해제 제동 중에 배기 밸브가 열리는 타이밍이 수정될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 가능한 경우에, 제어기는 배기 시스템에서의 배압을 증가시키도록 배기 시스템의 하나 이상의 컴포넌트(배기 제동 서브컴포넌트가 아님)를 또한 구성할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 있어서, 만일 터보차저(334)가 업계에 공지된 소위 가변 지오메트리 터보차저(VGT)이면, 터보차저의 구성[예를 들면, 터빈(336)의 터빈 블레이드의 종횡비]이 배기 시스템(330)의 배압을 증가시키도록 조정될 수 있다.
또한, 블록 406에서 고장이 검출되지 않고 압축 해제 제동이 블록 410에 설명된 것처럼 작동된 때에도, 블록 412에 나타낸 것처럼 배기 제동 서브시스템의 고장을 계속하여 체크하는 것이 바람직할 수 있다. 압축 해제 제동 서브시스템의 작동 후에도 그러한 고장이 검출된 경우에, 처리는 블록 414에서 계속하고, 여기에서 전술한 바와 같이 감소된 제동력의 동작 모드가 사용된다.
지금까지 특별히 양호한 실시형태를 도시 및 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 교시로부터 벗어나지 않고 각종 변경 및 수정이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 그러므로 전술한 교시의 임의의 및 모든 수정, 변경 또는 균등물은 위에서 설명하고 여기에서 청구되는 기본적인 하부 원리의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.

Claims (32)

  1. 배기 시스템에 작동적으로 연결된 내연 기관에 사용하기 위한 제어기로서, 상기 내연 기관은 압축 해제 제동 서브시스템을 포함하고, 상기 배기 시스템은 배기 제동 서브시스템을 포함하며, 상기 제어기는 상기 압축 해제 제동 서브시스템 및 상기 배기 제동 서브시스템과 통신하는 것인, 제어기에서 엔진 제동을 수행하는 방법으로서,
    엔진 제동 요청을 상기 제어기에 의해 수신하는 단계;
    상기 엔진 제동 요청에 응답하여, 상기 배기 제동 서브시스템을 상기 제어기에 의해 작동시키는 단계; 및
    상기 엔진 제동 요청에 응답하여 그리고 상기 배기 제동 서브시스템의 작동 후 일정 기간이 경과한 후에, 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 상기 제어기에 의해 작동시키는 단계
    를 포함하는 엔진 제동 수행 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일정 기간은 상기 배기 시스템에서 증가된 배압을 발생하기에 충분한 것인 엔진 제동 수행 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 일정 기간은 적어도 1초인 것인 엔진 제동 수행 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 상기 제어기에 의해 결정하는 단계; 및
    상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 결정한 후에, 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 상기 제어기에 의해 동작시키는 단계
    를 더 포함하는 엔진 제동 수행 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 결정하는 단계는, 상기 배기 시스템 내의 배압이 역치보다 낮은 것을 상기 제어기에 의해 결정하는 단계를 더 포함하는 것인 엔진 제동 수행 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 결정하는 단계는, 상기 내연 기관의 흡기 서브시스템 내의 부스트압이 역치보다 높은 것을 상기 제어기에 의해 결정하는 단계를 더 포함하는 것인 엔진 제동 수행 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 동작시키는 단계는, 제동력이 없는 경우를 포함해서 완전 제동력보다 낮은 제동력으로 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 동작시키는 단계를 더 포함하는 것인 엔진 제동 수행 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 동작시키는 단계는, 상기 압축 해제 제동 서브시스템의 일부만을 상기 제어기에 의해 작동시키는 단계를 더 포함하는 것인 엔진 제동 수행 방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 배기 시스템 내의 배압을 증가시키도록 상기 배기 시스템의 구성을 상기 제어기에 의해 변경하는 단계를 더 포함하는 엔진 제동 수행 방법.
  10. 배기 시스템에 작동적으로 연결된 내연 기관에 사용하기 위한 제어기로서, 상기 내연 기관은 압축 해제 제동 서브시스템을 포함하고, 상기 배기 시스템은 배기 제동 서브시스템을 포함하며, 상기 제어기는 상기 압축 해제 제동 서브시스템 및 상기 배기 제동 서브시스템과 통신하는 것인 제어기로서,
    적어도 하나의 처리 장치; 및
    상기 적어도 하나의 처리 장치에 의해 실행된 때, 상기 적어도 하나의 처리 장치가:
    엔진 제동 요청을 수신하고;
    상기 엔진 제동 요청에 응답하여 상기 배기 제동 서브시스템을 작동시키며;
    상기 엔진 제동 요청에 응답하여 그리고 상기 배기 제동 서브시스템의 작동 후 일정 기간이 경과한 후에 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 작동시키게 하는, 실행가능 명령어가 저장된 메모리를
    포함하는 제어기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 일정 기간은 상기 내연 기관에 작동적으로 연결된 상기 배기 시스템에서 증가된 배압을 발생하기에 충분한 것인 제어기.
  12. 제10항에 있어서, 상기 일정 기간은 적어도 1초인 것인 제어기.
  13. 제10항에 있어서, 상기 메모리는, 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행된 때 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 결정하고;
    상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 결정한 후에, 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 동작시키게 하는, 실행가능 명령어를 더 포함하는 것인 제어기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 적어도 하나의 프로세서가 결정하게 하는 상기 실행가능 명령어는 또한, 상기 배기 시스템 내의 배압이 역치보다 낮은 것을 상기 적어도 하나의 프로세서가 결정하게 하도록 작용하는 것인 제어기.
  15. 제13항에 있어서, 상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 적어도 하나의 프로세서가 결정하게 하는 상기 실행가능 명령어는 또한, 상기 내연 기관의 흡기 서브시스템 내의 부스트압이 역치보다 높은 것을 상기 적어도 하나의 프로세서가 결정하게 하도록 작용하는 것인 제어기.
  16. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 프로세서가 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 동작시키게 하는 상기 실행가능 명령어는 또한, 상기 적어도 하나의 프로세서가 제동력이 없는 경우를 포함해서 완전 제동력보다 낮은 제동력으로 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 동작시키게 하도록 작용하는 것인 제어기.
  17. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 프로세서가 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 동작시키게 하는 상기 실행가능 명령어는 또한, 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 압축 해제 제동 서브시스템의 일부만을 작동시키게 하도록 작용하는 것인 제어기.
  18. 제13항에 있어서, 상기 메모리는, 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행된 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 배기 시스템 내의 배압을 증가시키도록 상기 배기 시스템의 구성을 변경하게 하는, 실행가능 명령어를 더 포함하는 것인 제어기.
  19. 제10항의 제어기를 포함하는 내연 기관.
  20. 배기 시스템에 작동적으로 연결된 내연 기관에 사용하기 위한 제어기로서, 상기 내연 기관은 압축 해제 제동 서브시스템을 포함하고, 상기 배기 시스템은 배기 제동 서브시스템을 포함하며, 상기 제어기는 상기 압축 해제 제동 서브시스템 및 상기 배기 제동 서브시스템과 통신하는 것인, 제어기에서 엔진 제동을 수행하는 방법으로서,
    엔진 제동 요청을 상기 제어기에 의해 수신하는 단계;
    상기 엔진 제동 요청에 응답하여, 상기 배기 제동 서브시스템을 상기 제어기에 의해 작동시키는 단계;
    상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 상기 제어기에 의해 결정하는 단계; 및
    상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 결정한 후에, 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 상기 제어기에 의해 동작시키는 단계
    를 포함하는 엔진 제동 수행 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 결정하는 단계는, 상기 배기 시스템 내의 배압이 배압 역치보다 낮은 것을 상기 제어기에 의해 결정하는 단계를 더 포함하는 것인 엔진 제동 수행 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 결정하는 단계는, 상기 내연 기관의 흡기 서브시스템 내의 부스트압이 역치보다 높은 것을 상기 제어기에 의해 결정하는 단계를 더 포함하는 것인 엔진 제동 수행 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 동작시키는 단계는, 제동력이 없는 경우를 포함해서 완전 제동력보다 낮은 제동력으로 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 동작시키는 단계를 더 포함하는 것인 엔진 제동 수행 방법.
  24. 제20항에 있어서, 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 동작시키는 단계는, 상기 압축 해제 제동 서브시스템의 일부만을 상기 제어기에 의해 작동시키는 단계를 더 포함하는 것인 엔진 제동 수행 방법.
  25. 제20항에 있어서, 상기 배기 시스템 내의 배압을 증가시키도록 상기 배기 시스템의 구성을 상기 제어기에 의해 변경하는 단계를 더 포함하는 엔진 제동 수행 방법.
  26. 배기 시스템에 작동적으로 연결된 내연 기관에 사용하기 위한 제어기로서, 상기 내연 기관은 압축 해제 제동 서브시스템을 포함하고, 상기 배기 시스템은 배기 제동 서브시스템을 포함하며, 상기 제어기는 상기 압축 해제 제동 서브시스템 및 상기 배기 제동 서브시스템과 통신하는 것인 제어기로서,
    적어도 하나의 처리 장치;
    상기 적어도 하나의 처리 장치에 의해 실행된 때, 상기 적어도 하나의 처리 장치가,
    엔진 제동 요청을 수신하고;
    상기 엔진 제동 요청에 응답하여 상기 배기 제동 서브시스템을 작동시키며;
    상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 결정하고;
    상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 결정한 후에, 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 동작시키게 하는, 실행가능 명령어가 저장된 메모리
    를 포함하는 제어기.
  27. 제26항에 있어서, 상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 적어도 하나의 프로세서가 결정하게 하는 상기 실행가능 명령어는 또한, 상기 배기 시스템 내의 배압이 배압 역치보다 낮은 것을 상기 적어도 하나의 프로세서가 결정하게 하도록 작용하는 것인 제어기.
  28. 제26항에 있어서, 상기 배기 제동 서브시스템이 고장인 것을 적어도 하나의 프로세서가 결정하게 하는 상기 실행가능 명령어는 또한, 상기 내연 기관의 흡기 서브시스템 내의 부스트압이 역치보다 높은 것을 상기 적어도 하나의 프로세서가 결정하게 하도록 작용하는 것인 제어기.
  29. 제26항에 있어서, 적어도 하나의 프로세서가 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 동작시키게 하는 상기 실행가능 명령어는 또한, 상기 적어도 하나의 프로세서가 제동력이 없는 경우를 포함해서 완전 제동력보다 낮은 제동력으로 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 동작시키게 하도록 작용하는 것인 제어기.
  30. 제26항에 있어서, 적어도 하나의 프로세서가 상기 압축 해제 제동 서브시스템을 감소된 제동력 모드로 동작시키게 하는 상기 실행가능 명령어는 또한, 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 압축 해제 제동 서브시스템의 일부만을 작동시키게 하도록 작용하는 것인 제어기.
  31. 제26항에 있어서, 상기 메모리는, 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행된 때 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 배기 시스템 내의 배압을 증가시키도록 상기 배기 시스템의 구성을 변경하게 하는 실행가능 명령어를 더 포함하는 것인 제어기.
  32. 제26항의 제어기를 포함한 내연 기관.
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