專利名稱：通過渦輪葉片定位的可變排氣制動控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于具有內(nèi)燃機的車輛的排氣制動控制的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
在此提供的背景描述用于概括地提出本發(fā)明的背景。在此背景部分描述范圍的目 前指定的發(fā)明人的工作以及在提交時以其它方式說明的不能作為現(xiàn)有技術的各方面既不 被明示也不被暗示地承認為對抗本發(fā)明的現(xiàn)有技術。在不同的運行條件下，發(fā)動機可以不同的模式運行。例如，在正常的驅(qū)動模式下， 柴油機通過空氣流經(jīng)進氣歧管燃燒柴油機燃料。廢氣通過排氣歧管從發(fā)動機流出。在廢氣 排放到大氣之前，不同的排氣處理部件處理廢氣。渦輪增壓器使用來自廢氣流的能量在進 氣歧管中使氣壓增加。進氣節(jié)流閥(ITV)控制進氣氣流。 相反地，在排氣制動模式，發(fā)動機通過增加排氣背壓和進氣歧管壓力來使車輛減 速。在排氣沖程過程中排氣背壓對抗活塞的運動，其通過傳動系統(tǒng)施加制動力以使整個車 輛減速。發(fā)動機控制模塊可以停止向汽缸中加燃料來防止由燃燒產(chǎn)生的正轉(zhuǎn)矩?？勺儑娮?渦輪增壓器(VNT)可被用于通過限制廢氣流來增加排氣背壓。ITV被打開，使增加的空氣 流量進入發(fā)動機的進口側(cè)。通過渦輪的較高的廢氣速度和高壓差增加了 VNT內(nèi)部的渦輪速 度。以這種方式，進氣歧管中壓力使更多的空氣進入汽缸中，這進一步增加了排氣背壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種控制系統(tǒng)，包括制動轉(zhuǎn)矩確定模塊，其確定希望的制動轉(zhuǎn)矩；以 及葉片位置確定模塊，其基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和所述希望的制動轉(zhuǎn)矩確定葉片位置，并且其將 所述葉片位置調(diào)整到打開位置和關閉位置之間的位置。此外，本發(fā)明還提供了一種方法，包 括確定希望的制動轉(zhuǎn)矩；基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和所述希望的制動轉(zhuǎn)矩確定葉片位置；以及將所 述葉片位置調(diào)整到打開位置和關閉位置之間的位置。根據(jù)此后提供的詳細描述，本發(fā)明進一步的適用范圍將變得顯而易見。應該理解 的是，詳細的描述和特定的示例僅是用于說明的目的而不是意圖限制本發(fā)明的范圍。技術方案1 一種控制系統(tǒng)，包括制動轉(zhuǎn)矩確定模塊，其確定希望的制動轉(zhuǎn)矩；以及葉片位置確定模塊，其基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和所述希望的制動轉(zhuǎn)矩確定葉片位置，并 且其將所述葉片位置調(diào)整到打開位置和關閉位置之間的位置。技術方案2 如技術方案1所述的控制系統(tǒng)，其中所述制動轉(zhuǎn)矩確定模塊基于希望 的車速和實際車速確定所述希望的制動轉(zhuǎn)矩。技術方案3 如技術方案2所述的控制系統(tǒng)，還包括檢測大氣壓的大氣壓傳感器， 其中所述葉片位置確定模塊還基于所述大氣壓確定所述葉片位置。技術方案4:如技術方案3所述的控制系統(tǒng)，其中所述葉片位置確定模塊還基于參 考表和模型計算中的至少一個來確定所述葉片位置，參考表和模型計算中的至少一個基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速輸入和希望的制動轉(zhuǎn)矩輸入提供葉片位置輸出。技術方案5 如技術方案4所述的控制系統(tǒng)，其中所述參考表包括各自都提供所述 葉片位置輸出的海平面參考表、中等高度參考表和高等高度參考表。技術方案6 如技術方案5所述的控制系統(tǒng)，其中所述葉片位置確定模塊還基于所述葉片位置輸出的加權平均值確定所述葉片位置。技術方案7 如技術方案6所述的控制系統(tǒng)，其中所述葉片位置確定模塊基于所述 大氣壓確定所述葉片位置輸出的權數(shù)。技術方案8 如技術方案7所述的控制系統(tǒng)，其中所述葉片位置確定模塊還基于所 述葉片位置輸出和所述權數(shù)確定所述葉片位置。技術方案9 如技術方案3所述的控制系統(tǒng)，還包括最大制動轉(zhuǎn)矩確定模塊，其基 于所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及所述大氣壓確定最大制動轉(zhuǎn)矩。技術方案10 如技術方案9所述的控制系統(tǒng)，還包括變速器檔位控制模塊，其基于 所述最大制動轉(zhuǎn)矩控制變速器檔位。技術方案11 一種方法，包括確定希望的制動轉(zhuǎn)矩；基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和所述希望的制動轉(zhuǎn)矩確定葉片位置；以及將所述葉片位置調(diào)整到打開位置和關閉位置之間的位置。技術方案12 如技術方案11所述的方法，還包括基于希望的車速和實際車速確 定所述希望的制動轉(zhuǎn)矩。技術方案13 如技術方案11所述的方法，還包括檢測大氣壓，并基于所述大氣壓 確定所述葉片位置。技術方案14 如技術方案13所述的方法，還包括基于參考表和模型計算中的至 少一個來確定所述葉片位置，參考表和模型計算中的至少一個基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速輸入和希望 的制動轉(zhuǎn)矩輸入提供葉片位置輸出。技術方案15 如技術方案14所述的方法，其中所述的參考表包括各自都提供所 述葉片位置輸出的海平面參考表、中等高度參考表和高等高度參考表。技術方案16 如技術方案15所述的方法，還包括基于所述葉片位置輸出的加權 平均值確定所述葉片位置。技術方案17 如技術方案16所述的方法，還包括基于所述大氣壓確定所述葉片 位置輸出的權數(shù)。技術方案18 如技術方案17所述的方法，還包括基于所述葉片位置輸出和所述 權數(shù)確定所述葉片位置。技術方案19 如技術方案13所述的方法，還包括基于所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及所述 大氣壓確定最大制動轉(zhuǎn)矩。技術方案20 如技術方案19所述的方法，還包括基于所述最大制動轉(zhuǎn)矩控制變 速器檔位。


根據(jù)詳細的描述和附圖，可以更加充分地理解本發(fā)明，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性的車輛的功能方塊圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明原理的示例的控制模塊的功能方塊圖；圖3是描述根據(jù)本發(fā)明原理的可變排氣制動控制方法的示例步驟的流程圖；圖4是描述了根據(jù)本發(fā)明原理的可變排氣制動控制方法的示例步驟的第二流程 圖；以及圖5是描述了結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的可變排氣制動控制方法的原理的變速器控制方 法的示例性步驟的流程圖。
具體實施方式
下面的描述實際上只是示例性的，并且不意圖限制本發(fā)明、其應用或用途。為了清 楚的目的，相同的參考數(shù)字將在附圖中使用以表示相似的元件。如這里被使用的，短語“至 少是A、B和C中之一”應該被解釋為邏輯(A或B或C)，使用非排它性邏輯或。其應被理解 為方法中的步驟可以不同的順序來實行，而不會改變本發(fā)明的原理。如這里使用的，術語“模塊”指特定用途集成電路(ASIC)，電子電路，執(zhí)行一個或多 個軟件或硬件程序的處理器(共享的、專用的或者組)和存儲器，組合邏輯電路，和/或其 他提供所述功能性的合適部件。根據(jù)本發(fā)明的可變排氣制動控制方法和系統(tǒng)在渦輪增壓器系統(tǒng)中調(diào)整渦輪的葉 片位置，以控制基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速的排氣制動扭矩以及希望的制動扭矩。參考表可提供在海 平面、中等高度以及高等高度的葉片位置輸出，從而葉片位置可以基于大氣壓和葉片位置 輸出的加權平均值進行確定?？勺兣艢庵苿涌刂品椒ê拖到y(tǒng)可以可變地將葉片位置調(diào)整到 位于打開位置和關閉位置之間的各位置。通過可變地調(diào)整葉片的位置，而不是簡單地在打 開位置和關閉位置之間交替變換葉片位置，由于排氣制動所引起的顯著的減速或加速可以 被最小化。現(xiàn)在參照圖1，呈現(xiàn)了車輛100的功能方塊圖。車輛100包括柴油機102，其燃燒 空氣和柴油機燃料的混合物以產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。聯(lián)結(jié)裝置104將驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳輸至變速器106。 根據(jù)提供的變速器類型，聯(lián)結(jié)裝置104可以包括摩擦離合器或者轉(zhuǎn)矩變換器。變速器106 通過多個齒輪傳動比中的一個來倍增驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，以推動車輛100。另外，柴油機102可以產(chǎn) 生制動作用來使車輛減速?？諝馔ㄟ^空氣過濾器108進入柴油機102，并且繼續(xù)通過渦輪增壓器系統(tǒng)110的進 口側(cè)。渦輪增壓系統(tǒng)110可以是單個的可變的噴嘴渦輪增壓器(VNT)或者其可以包括具有 至少一個VNT的多級渦輪增壓器構(gòu)造。渦輪增壓器系統(tǒng)110壓縮空氣并且由控制模塊112 來控制。在壓縮空氣經(jīng)過進氣節(jié)流閥(ITV)Iie之前，其可以經(jīng)過空氣冷卻器114或其他調(diào) 節(jié)裝置。ITV 116可以通過控制模塊112相對于氣流被置于不同的角度。廢氣可以經(jīng)EGR 閥118被再循環(huán)，以在空氣進入進氣歧管120時產(chǎn)生空氣混合物。EGR閥118的打開量可以 由控制模塊112來控制。來自進氣歧管120的空氣混合物與來自汽缸124中的燃料噴射器122的燃料相結(jié) 合，形成的空氣-燃料混合物被燃燒以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。盡管圖1描述了四個汽缸，但是柴油機 102可以包括附加的或較少的汽缸124。廢氣經(jīng)過排氣歧管126排出汽缸124，并且進入渦 輪增壓器系統(tǒng)110的排氣側(cè)。
渦輪增壓系統(tǒng)110可以限制廢氣流和/或者增加廢氣的速度。增加的空氣流量和 進氣歧管壓力可以允許增加的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。廢氣可以流經(jīng)催化劑128或其他排氣處理部件。 在這些氣體被釋放到大氣之前，微粒過濾器130從廢氣中收集顆粒物質(zhì)。 車輛100包括進氣歧管絕對壓力(MAP)傳感器132，發(fā)動機轉(zhuǎn)速(RPM)傳感器134， 與油門踏板138接合的油門踏板傳感器136，和車速(Vartual)傳感器140?？刂颇K112從 分別指示MAP和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的MAP傳感器132和發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器134接收信號。控制模 塊112從分別指示希望的車速和實際車速的油門踏板傳感器136和車速傳感器140接收信 號。控制模塊112可以從大氣壓(PbaJ傳感器142和其他元件(未示出)接收信號，如空 氣流量傳感器和各種溫度傳感器?？刂颇K112控制柴油機102以不同的運行模式運行。運行模式可以通過包括驅(qū) 動程序輸入和其他的車輛要求的各種因素來確定。來自各傳感器和模塊的反饋可由控制模 塊112使用。這樣，雖然示出的是單向箭頭，如從控制模塊112到ITV116，但是也可以由控 制模塊112來接收信號。例如，控制模塊112可以接收狀態(tài)和故障信息。在排氣制動模式，控制模塊112控制氣流和燃料進入柴油機102以產(chǎn)生制動作用。 基于排氣制動要求，燃料噴射器122可以停止向汽缸124填加燃料?？刂颇K112將渦輪 增壓器系統(tǒng)110關閉到VNT制動位置，以增加排氣背壓。增加的背壓使汽缸124內(nèi)的活塞 減速。控制模塊112將ITV116打開到ITV制動位置，以允許更多的進氣氣流。由于在渦輪 增壓器系統(tǒng)110內(nèi)增加的渦輪速度，從而流經(jīng)渦輪增壓器系統(tǒng)110的廢氣的增加的速度增 加了進氣歧管壓力和進氣氣流?，F(xiàn)在參照圖2，控制模塊112包括制動轉(zhuǎn)矩確定模塊200，葉片位置確定模塊202， 最大制動轉(zhuǎn)矩確定模塊204，和變速器檔位控制模塊206。制動轉(zhuǎn)矩確定模塊200車速傳感 器140接收實際車速以及可以從油門踏板傳感器136接收希望的車速?？蛇x擇地，制動轉(zhuǎn) 矩確定模塊200可以從巡航控制模塊或確定希望的車速的類似裝置接收希望的車速。制 動轉(zhuǎn)矩確定模塊200基于希望的和實際車速來確定希望的制動轉(zhuǎn)矩(Ttoak^iral)。更具體 地，制動轉(zhuǎn)矩確定模塊200可以將希望的制動轉(zhuǎn)矩計算為將實際車速保持為希望的車速所 需的制動轉(zhuǎn)矩。葉片位置確定模塊202從發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器134接收發(fā)動機轉(zhuǎn)速，從大氣壓傳感 器142接收大氣壓，以及從制動轉(zhuǎn)矩確定模塊200接收希望的制動轉(zhuǎn)矩。葉片位置確定模 塊202基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速、大氣壓和希望的制動轉(zhuǎn)矩確定用于渦輪增壓器系統(tǒng)110的葉片位 置(％vaJ。更具體地，葉片位置確定模塊202可以使用參考表或模型計算來確定葉片位置， 并且可以可變地將葉片位置調(diào)整到打開位置、關閉位置以及打開位置和關閉位置之間的各 位置。葉片位置確定模塊202將葉片位置輸出至渦輪增壓器系統(tǒng)110。最大制動轉(zhuǎn)矩確定模塊204接收發(fā)動機轉(zhuǎn)速和大氣壓，并基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和大氣 壓確定最大制動轉(zhuǎn)矩(Ttoake_max)。更具體地，最大制動轉(zhuǎn)矩確定模塊204可以使用提供了渦 輪增壓器系統(tǒng)110中的葉片被置于關閉位置時排氣制動轉(zhuǎn)矩的最大制動轉(zhuǎn)矩參考表來確 定最大制動轉(zhuǎn)矩。最大限度制動轉(zhuǎn)矩確定模塊204可以從葉片位置確定模塊202接收發(fā)動 機轉(zhuǎn)速和大氣壓，如在圖2中所示?？蛇x地，最大制動轉(zhuǎn)矩確定模塊204可以直接地分別從 發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器134和大氣壓傳感器142接收發(fā)動機轉(zhuǎn)速和大氣壓。 變速器檔位控制模塊206從最大制動轉(zhuǎn)矩確定模塊204接收最大制動轉(zhuǎn)矩并且基于接收的最大制動轉(zhuǎn)矩確定變速器檔位。更具體地，變速器檔位控制模塊206可以基于最 大制動轉(zhuǎn)矩和希望的制動轉(zhuǎn)矩之差確定變速器檔位，并且可以將變速器檔位輸出至變速器 106。例如，當最大制動轉(zhuǎn)矩比希望的制動轉(zhuǎn)矩小時，變速器檔位控制模塊206可以將變速 器106調(diào)至低速檔。現(xiàn)在參照圖3，流程圖闡明了可變排氣制動控制方法的示例性步驟。在步驟300 中，控制檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速。在步驟302中，控制基于希望的車速和實際車速確定希望的制動 轉(zhuǎn)矩。在步驟304中，控制檢測大氣壓。在步驟306中，控制基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速、希望的制動 轉(zhuǎn)矩和大氣壓確定葉片位置?？刂瓶梢钥勺兊貙⑷~片位置調(diào)整至打開位置和關閉位置之間 的各位置，所述打開位置對應于在發(fā)動機轉(zhuǎn)速和大氣壓下最大制動轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)在參照圖4，第二流程圖闡明了可變排氣制動控制方法的示例性步驟。在步驟 400中，控制檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速。在步驟402中，控制基于希望的車速和實際車速確定希望的 制動轉(zhuǎn)矩。在步驟404中，控制檢測大氣壓。在步驟406，控制確定海平面葉片位置(％ vaJsea lCTel，中等高度葉片位置(％ vane) ，和高等高度葉片位置(％v_)high—alt?？刂苹诎l(fā)動機轉(zhuǎn)速，希望的制動轉(zhuǎn)矩，和海平
面參考表或者模型計算確定海平面葉片位置。控制基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，希望的制動轉(zhuǎn)矩，和中 等高度的參考表或者模型計算確定中等高度葉片位置?？刂苹诎l(fā)動機轉(zhuǎn)速，希望的制動 轉(zhuǎn)矩，和高等高度的參考表或者模型計算確定高等高度葉片位置?？刂瓶梢曰诤Ｆ矫鎱?考表或模型計算、中等高度參考表或者模型計算以及高等高度參考表或者模型計算的輸出 可變地調(diào)整葉片位置。在步驟408中，控制基于大氣壓確定海平面加權系數(shù)(Wsea level)，中等高度加權系 數(shù)(Wmed—alt)，和高等高度加權系數(shù)(Whighalt)?？刂瓶梢杂嬎氵@些加權系數(shù)以使其總和等于 1，并且其大小直接與大氣壓的近似值和相應的高度成比例(也就是當大氣壓相應于海平 面時，設定等于1，Wnred alt等于0，以及Whigh alt等于0)。在步驟410中，控制基于海 平面葉片位置、中等高度葉片位置、高等高度葉片位置、海平面加權系數(shù)、中等高度加權系 數(shù)和高等高度加權系數(shù)確定相應于大氣壓的葉片位置(％ vane)。更具體地，控制可以使用下 面的公式確定葉片位置
γοομι ^y — (^y 、vuw/ o/ Ν vuw/ o/ Νvuw
|_υυου」/o vane^ vane乂 sea—level **sea—level 乂vane乂 med_alt "med_alt 乂vane乂 high—alt "high_alt現(xiàn)在參照圖5，流程圖闡明了結(jié)合了上面討論的可變排氣制動控制方法原理的變 速器控制方法的示例性步驟。在步驟500和502中，控制分別檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速和大氣壓。在 步驟504中，控制基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和大氣壓確定最大制動轉(zhuǎn)矩?？刂瓶梢允褂锰峁┝水敎u 輪增壓器系統(tǒng)110內(nèi)的葉片被置于關閉位置時的排氣制動轉(zhuǎn)矩的最大制動轉(zhuǎn)矩參考表來 確定最大制動轉(zhuǎn)矩。最大制動轉(zhuǎn)矩參考表可以包括對于不同高度的多個參考表，并且控制 可以使用基于該參考表的加權平均值來確定最大制動轉(zhuǎn)矩。在步驟506中，控制基于最大 制動轉(zhuǎn)矩確定變速器檔位?，F(xiàn)在本領域的技術人員根據(jù)前面的描述可以理解，本發(fā)明寬泛的教導可以各種形 式實現(xiàn)。因此，雖然本發(fā)明包括特定的示例，但是本發(fā)明的真實范圍不應這樣被限定，因為 根據(jù)對附圖、說明書和下面的權利要求的研究，其他的變型對于熟練的技術人員會變得顯 而易見。
權利要求
一種控制系統(tǒng)，包括制動轉(zhuǎn)矩確定模塊，其確定希望的制動轉(zhuǎn)矩；以及葉片位置確定模塊，其基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和所述希望的制動轉(zhuǎn)矩確定葉片位置，并且其將所述葉片位置調(diào)整到打開位置和關閉位置之間的位置。
2.如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中所述制動轉(zhuǎn)矩確定模塊基于希望的車速和實際 車速確定所述希望的制動轉(zhuǎn)矩。
3.如權利要求2所述的控制系統(tǒng)，還包括檢測大氣壓的大氣壓傳感器，其中所述葉片 位置確定模塊還基于所述大氣壓確定所述葉片位置。
4.如權利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中所述葉片位置確定模塊還基于參考表和模型計 算中的至少一個來確定所述葉片位置，參考表和模型計算中的至少一個基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速輸 入和希望的制動轉(zhuǎn)矩輸入提供葉片位置輸出。
5.如權利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中所述參考表包括各自都提供所述葉片位置輸出 的海平面參考表、中等高度參考表和高等高度參考表。
6.如權利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中所述葉片位置確定模塊還基于所述葉片位置輸 出的加權平均值確定所述葉片位置。
7.如權利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中所述葉片位置確定模塊基于所述大氣壓確定所 述葉片位置輸出的權數(shù)。
8.如權利要求7所述的控制系統(tǒng)，其中所述葉片位置確定模塊還基于所述葉片位置輸 出和所述權數(shù)確定所述葉片位置。
9.如權利要求3所述的控制系統(tǒng)，還包括最大制動轉(zhuǎn)矩確定模塊，其基于所述發(fā)動機 轉(zhuǎn)速以及所述大氣壓確定最大制動轉(zhuǎn)矩。
10.一種方法，包括確定希望的制動轉(zhuǎn)矩；基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和所述希望的制動轉(zhuǎn)矩確定葉片位置；以及將所述葉片位置調(diào)整到打開位置和關閉位置之間的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了通過渦輪葉片定位的可變排氣制動控制。該控制系統(tǒng)包括制動轉(zhuǎn)矩確定模塊，其確定希望的制動轉(zhuǎn)矩；以及葉片位置確定模塊，其基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和所述希望的制動轉(zhuǎn)矩確定葉片位置，并且其將所述葉片位置調(diào)整到打開位置和關閉位置之間的位置。方法包括確定希望的制動轉(zhuǎn)矩；基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和所述希望的制動轉(zhuǎn)矩確定葉片位置；以及將所述葉片位置調(diào)整到打開位置和關閉位置之間的位置。
文檔編號F02B37/24GK101865019SQ20101016402
公開日2010年10月20日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權日2009年4月14日
發(fā)明者B·R·考德威爾, J·P·克雷斯, K·L·克呂姆珀, S·J·安德拉斯科 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司