壓縮釋放制動器的控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對發(fā)動機(jī)中的壓縮釋放制動進(jìn)行控制，并且具體但并非排他地涉及用于控制內(nèi)燃機(jī)中的壓縮釋放制動器的方法及系統(tǒng)，包括:具有可變渦輪幾何構(gòu)造的渦輪增壓器、用于該系統(tǒng)的壓縮釋放制動控制器以及使用該方法的計算機(jī)程序產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]在具有可變渦輪幾何構(gòu)造(VTG)式渦輪增壓器的內(nèi)燃(IC)機(jī)中，渦輪機(jī)的阻力和由渦輪機(jī)向壓縮機(jī)輸送的能量可通過調(diào)節(jié)渦輪機(jī)入口的流通面積來控制。當(dāng)使用這種VTG時，對流通面積的調(diào)節(jié)可以通過將渦輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動至特定位置或者將渦輪機(jī)內(nèi)的滑動壁調(diào)轉(zhuǎn)至特定位置來實現(xiàn)。該VTG的調(diào)節(jié)對進(jìn)氣歧管和排氣歧管中的壓力具有直接影響。內(nèi)燃(IC)機(jī)中壓縮制動器的制動功率取決于進(jìn)氣歧管和排氣歧管中的氣壓，因此對VTG的流通面積的控制使得可以控制制動功率。具體地，改變VTG的流通面積就可控制制動功率。
[0003]然而，在壓縮釋放制動器啟動著的那段時間中，例如VTG渦輪機(jī)的葉片位置與進(jìn)氣歧管、排氣歧管中的氣壓之間的關(guān)系不是恒定的。這可能是由于發(fā)動機(jī)中的氣體溫度不會保持恒定且硬件部件是作為溫度的函數(shù)而膨脹或收縮的，而這種情況會導(dǎo)致漏流量和硬件機(jī)能的變化(例如，由于連桿臂的膨脹比變化所導(dǎo)致的實際VTG位置的變化)。而且，渦輪增壓器的逐片式變化會導(dǎo)致質(zhì)量流的擴(kuò)散和實際VTG位置的散開，這最終將導(dǎo)致進(jìn)氣歧管和排氣歧管中的氣壓擴(kuò)散。
[0004]當(dāng)渦輪機(jī)入口的流通面積較小時，VTG位置的變化尤其成問題。在這些情況下，排氣岐管中的氣壓對VTG位置極為敏感。VTG位置的微小誤差都會導(dǎo)致排氣歧管中的很大的氣壓偏差。
[0005]該系統(tǒng)行為使得不可能或至少很難基于預(yù)先選定的VTG位置而得到具有穩(wěn)定且可靠的制動功率輸出的快速響應(yīng)。這種效應(yīng)對壓縮釋放制動器的可用性具有深刻影響。在可靠性方面，一旦排氣歧管中存在過高氣壓和/或產(chǎn)生了過大的發(fā)動機(jī)制動轉(zhuǎn)矩，對于各種發(fā)動機(jī)部件而言都存在發(fā)生故障的風(fēng)險。對于手動發(fā)動機(jī)制動而言，發(fā)動機(jī)制動功率的差異會引發(fā)舒適度問題乃至安全問題，這也同樣適用于車輛功能(諸如巡航控制)所需的發(fā)動機(jī)制動。
[0006]因此，當(dāng)使用配備有VTG的渦輪增壓器時，有必要基于對進(jìn)氣歧管和/或排氣歧管中的氣壓的閉環(huán)控制來控制VTG位置，從而提供具有快速響應(yīng)的恒定且可靠的制動功率。該閉環(huán)控制對渦輪機(jī)的葉片位置或滑動壁位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便針對特定的發(fā)動機(jī)參數(shù)組合能夠?qū)崿F(xiàn)最大的制動功率。
[0007]然而，例如渦輪轉(zhuǎn)速的某些渦輪機(jī)參數(shù)不應(yīng)超過預(yù)定的最大值。因此，在較高的發(fā)動機(jī)速度下，將VTG流通面積控制為小的值將大幅增加使渦輪轉(zhuǎn)速超過最大容許渦輪轉(zhuǎn)速的風(fēng)險。這種效應(yīng)會大大減小發(fā)動機(jī)制動器的操作范圍。因此，對于已知的發(fā)動機(jī)制動控制系統(tǒng)而言，不可能或至少極難在高的電機(jī)速度和/或高海拔下保持最大制動功率。
[0008]因此，本領(lǐng)域需要一種改善的用于對包括可變渦輪幾何構(gòu)造式渦輪增壓器的發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)制動進(jìn)行控制的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于減少或消除現(xiàn)有技術(shù)中已知的至少一項缺點。在第一方面，本發(fā)明涉及一種用于控制發(fā)動機(jī)中的壓縮釋放制動器的方法，壓縮釋放制動器包括連接到渦輪增壓器的排氣歧管，所述渦輪增壓器設(shè)有可變渦輪幾何構(gòu)造式渦輪機(jī)，其中渦輪機(jī)還連接到用于控制所述渦輪機(jī)上的壓降的背壓閥，其中所述方法包括:基于測得的發(fā)動機(jī)速度和所需的制動功率來控制所述背壓閥；至少基于所述測得的發(fā)動機(jī)速度和所需的制動功率來確定所需的排氣歧管氣壓；并且，控制所述可變渦輪幾何構(gòu)造，以使得測得的排氣歧管氣壓與經(jīng)確定的所需的排氣歧管氣壓之間的差最小化。所述方法允許基于VTG和BPV的組合控制來對排氣歧管氣壓進(jìn)行控制。這種組合控制提供了對所產(chǎn)生的制動功率的顯著提高，特別是在較高發(fā)動機(jī)速度和/或高海拔的情況下。
[0010]在實施例中，所述所需的排氣歧管氣壓基于排氣歧管氣壓函數(shù)Praih= f(n，Ps)來確定，所述函數(shù)取決于測得的發(fā)動機(jī)速度η和所需的制動功率Ps。在另一實施例中，將所述預(yù)定的排氣歧管氣壓函數(shù)實施為存儲器中的查找表，所述查找表至少包括被存儲為至少是發(fā)動機(jī)速度和所需制動功率的函數(shù)的排氣歧管氣壓值。在又一實施例中，所述所需的排氣歧管氣壓函數(shù)取決于發(fā)動機(jī)速度、環(huán)境空氣壓力和所需的制動功率，即Praih= f(n, P a, Ps)，或者取決于發(fā)動機(jī)速度、進(jìn)氣歧管空氣壓力和所需的制動功率，即Praih= f(n，Pi，Ps)。在實施例中，所述背壓函數(shù)取決于發(fā)動機(jī)速度、環(huán)境空氣壓力和所需的制動功率，即Ybpv =f(n，pa，Ps);或者，取決于發(fā)動機(jī)速度、進(jìn)氣歧管空氣壓力和所需的制動功率，即Ybpv =f(n, Pi, Ps)。因此，在這些實施例中，一個或多個預(yù)先配置的函數(shù)可以用來將VTG和BPV位置控制為各種發(fā)動機(jī)參數(shù)的函數(shù)。優(yōu)選地，在封閉式控制環(huán)中控制VTG位置Ybpv，其中使得測得的排氣歧管氣壓與所需的排氣歧管氣壓之間的差值最小化，并且將發(fā)動機(jī)速度、所需的制動功率和環(huán)境空氣壓力或進(jìn)氣歧管氣壓用作發(fā)動機(jī)參數(shù)，以確定所需的排氣歧管氣壓。在開放式控制中將BPV位置控制作為發(fā)動機(jī)速度、所需的制動功率，以及任選地環(huán)境空氣壓力或進(jìn)氣歧管氣壓的函數(shù)。封閉式與開放式控制環(huán)的組合使用提供了用于控制VTG和BPV的穩(wěn)定控制系統(tǒng)，由此能夠在高的發(fā)動機(jī)速度和低的環(huán)境空氣壓力(例如，在高海拔地區(qū))下提供最大制動功率。
[0011]在又一實施例中，對所述可變渦輪幾何構(gòu)造的控制包括:接收所需的排氣歧管氣壓；使用所述所需的排氣歧管氣壓和所述測得的歧管氣壓來確定所需的可變渦輪幾何構(gòu)造；將與所述所需的可變渦輪幾何構(gòu)造相關(guān)聯(lián)的控制信號發(fā)送至一個或多個致動器，從而將所述渦輪機(jī)構(gòu)造成所述所需的可變渦輪幾何構(gòu)造。
[0012]在實施例中，對所述背壓閥的控制包括:確定背壓閥位置；將與所述背壓閥位置相關(guān)聯(lián)的控制信號發(fā)送給至少一個致動器，從而將所述背壓閥構(gòu)造在所述背壓閥位置中。
[0013]在實施例中，對所述可變渦輪幾何構(gòu)造和所述背壓閥進(jìn)行控制，使得在保持渦輪轉(zhuǎn)速低于預(yù)定的最大值的同時還能實現(xiàn)最大的排氣歧管氣壓。在一個實施例中，當(dāng)高于預(yù)定的發(fā)動機(jī)速度閾值~時，所述BPV可作為發(fā)動機(jī)速度的函數(shù)而被關(guān)閉，從而在允許最大的制動功率的同時還能保持渦輪轉(zhuǎn)速低于最大的可允許速度。在另一實施例中，當(dāng)高于預(yù)定的發(fā)動機(jī)速度閾值％時，將所述BPV位置控制在100%打開的位置和40%打開的位置之間，而所述VTG位置則控制在10%打開的位置和30%打開的位置之間，從而在允許最大的制動功率的同時還能保持渦輪轉(zhuǎn)速低于最大可允許速度。因此，通過(部分)關(guān)閉所述BTV，所述渦輪機(jī)的速度可保持為低于特定最大值，從而避免了與過高的渦輪轉(zhuǎn)速相關(guān)聯(lián)的負(fù)面影響，并且可實現(xiàn)在高的發(fā)動機(jī)速度和/或預(yù)定的環(huán)境氣壓和/或進(jìn)氣歧管氣壓下的最大制動功率。
[0014]在