用于控制至少一個制動活門的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于控制在通過至少一個排氣渦輪增壓器來增壓的尤其用于商用車的四沖程內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中的至少一個制動活門的方法和裝置，該內(nèi)燃機帶有：至少一個氣缸和帶有附加制動功能的閥控制部，在其中，至少一個排出閥可在通過制動活門產(chǎn)生排氣背壓時轉(zhuǎn)移到中間打開位置中；以及聯(lián)接到排氣渦輪增壓器的壓縮機處的增壓管路，此外，與排氣系統(tǒng)在制動活門上游相連接的、通過排氣再循環(huán)閥來控制的排氣再循環(huán)管路聯(lián)接到該增壓管路處。提出，為了獲得內(nèi)燃機的經(jīng)改善的運行性能，制動活門(20)在內(nèi)燃機(1)的利用燃料的運行中也受操控以用于提高排氣背壓，其中，排氣背壓始終保持在排除附加制動裝置的響應(EVB)的閾值之下。
【專利說明】用于控制至少一個制動活門的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于控制在通過至少一個排氣渦輪增壓器來增壓的尤其用于商用車的內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)(Abgastrakt)中的至少一個制動活門的方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求9的前序部分的用于執(zhí)行這種方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知四沖程內(nèi)燃機的背壓制動作用在排氣系統(tǒng)中的制動活門關(guān)閉時還可通過以下方式來提高，即通過排出閥的中間打開(ZwischenSffnen)來疊加減壓制動作用，該減壓制動作用例如在作用到內(nèi)燃機的閥控制中的情況下通過提高的排氣背壓來發(fā)起。例如在文獻EP O 736 672 BI中和EP I 526 257 A2中描述了這種也被稱為EVB (排氣閥制動)的附加制動裝置。此外通過文獻DE 10 2008 032 774 Al描述了在液壓地作用到閥控制中的情況下的解決方案，借助于該解決方案應在暫時過高的排氣背壓的情況下防止可在內(nèi)燃機的利用燃料(befeuern)的運行狀態(tài)中出現(xiàn)EVB的有害的響應(閥跳動)。
[0003]在帶有排氣后處理裝置(例如催化器、柴油機顆粒過濾器等)的內(nèi)燃機中且為了在內(nèi)燃機中以所限定的方式來影響燃燒過程將使用帶有部分地很高的排氣再循環(huán)率的排氣再循環(huán)裝置?？色@得的再循環(huán)率尤其取決于在內(nèi)燃機的增壓側(cè)與排氣側(cè)之間的壓力比。該壓力比例如可通過在內(nèi)燃機的增壓管路中的可控制的節(jié)流閥來共同影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種方法和裝置，借助于該方法可在這種類型的渦輪增壓的內(nèi)燃機中以結(jié)構(gòu)上簡單的器件得到內(nèi)燃機的尤其對于不穩(wěn)定的使用來說改善的運行。
[0005]該目的利用獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。此外有利的改進方案相應為回引獨立權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求的對象。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提出在排氣系統(tǒng)中的制動活門在內(nèi)燃機的利用燃料的運行中也以預定的方式來操控以用于受限定地提高排氣背壓，其中，排氣背壓始終保持在排除附加制動裝置的響應(EVB)的閾值之下。根據(jù)本發(fā)明的提案使得能在幾乎在沒有結(jié)構(gòu)上的成本增高的情況下在馬達利用燃料的運行中實現(xiàn)有目的地且快速響應地將排氣背壓提高到能夠?qū)崿F(xiàn)提高的排氣再循環(huán)率的值上。因此在慣性運行中除了 EVB之外制動活門在至少最大程度地關(guān)閉的狀態(tài)中控制馬達制動作用并且在利用燃料的馬達運行中控制在排氣系統(tǒng)中的僅僅部分的、不激活EVB的壓力提高。因此如有可能可在增壓管路中取消以上所描述的節(jié)流閥，并且除了排氣再循環(huán)閥之外僅通過調(diào)節(jié)排氣背壓來控制排氣再循環(huán)率。此外可借助于操控制動活門在內(nèi)燃機的利用燃料的運行中來加速內(nèi)燃機在冷運行范圍中的加熱性能。
[0007]至少一個制動活門可特別有利地布置在至少一個排氣渦輪增壓器的渦輪上游，因此除了背壓控制的更快的響應性能之外可獲得排氣渦輪的經(jīng)改善的功能并且減輕排氣渦輪來自高的排氣背壓的負擔。
[0008]在方法的有利的另一設計方案中，在排氣系統(tǒng)中在制動活門上游可設置有壓力傳感器，該壓力傳感器的信號被輸送到控制制動活門的控制器處。壓力傳感器確保精確的壓力探測和監(jiān)測并且因此可在不穩(wěn)定的馬達運行中可靠地抵抗有害的壓力峰值。
[0009]此外經(jīng)由壓力傳感器可以有利的方式通過以下方式來控制另一馬達保護功能，SP在雖然完全打開制動活門但排氣背壓過高的情況下控制增壓壓力的降低和/或燃料噴射量的降低，這進而致使在排氣系統(tǒng)中快速的壓力降低。
[0010]此外也可在增壓管路中設置壓力傳感器，該壓力傳感器的信號被輸送給控制制動活門的控制器，其中，優(yōu)選地，使在排氣系統(tǒng)中的和在增壓管路中的兩個壓力傳感器的信號在控制器中邏輯地結(jié)合以用于控制所限定的壓力差。由此來比較在馬達燃燒室上游和下游的壓力值并且相應地操控制動活門以用于調(diào)整所限定的壓力降。
[0011]備選于排氣系統(tǒng)中的壓力傳感器或者優(yōu)選地除了該壓力傳感器之外，制動活門可在利用燃料的運行中依賴于內(nèi)燃機的運行參數(shù)和/或由車輛控制計算機的規(guī)定來控制。在此有利的是總之為此所需要的數(shù)據(jù)已經(jīng)獲取在馬達控制器中和/或在車輛控制計算機中并且僅需要在利用燃料的運行中對包括制動活門在內(nèi)進行修改。
[0012]因此可在馬達控制器中根據(jù)數(shù)據(jù)來儲存特性場(Kennfeld)以用于控制制動活門并且可相應地來控制制動活門。尤其作為用于控制制動活門的運行參數(shù)尤其可探測內(nèi)燃機的溫度、燃料的噴射量、內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速和內(nèi)燃機的負載狀態(tài)并且在馬達控制器中在調(diào)節(jié)方面如此進行處理使得不僅可實現(xiàn)所限定的排氣再循環(huán)率而且可如有可能實現(xiàn)內(nèi)燃機的快速的加熱。此外尤其氣動踏板位置和/或在變速器中掛入的檔位和/或駕駛員命令在制動活門控制中可通過車輛控制計算機來探測并且被用來控制制動活門。
[0013]此外，尤其為了執(zhí)行上述方法提出一種裝置，在其中，布置在排氣系統(tǒng)中的制動活門布置在排氣渦輪增壓器的排氣渦輪的上游，該制動活門在內(nèi)燃機的利用燃料的運行中也可經(jīng)由馬達控制器來操縱以用于控制所限定的排氣背壓。在此，制動活門的操縱可氣動地、液壓地或特別優(yōu)選地電地經(jīng)由相應的伺服馬達來實現(xiàn)。
[0014]此外內(nèi)燃機可具有帶有高壓渦輪增壓器和低壓渦輪增壓器的分級增壓部(Registeraufladung),其中，制動活門優(yōu)選地在高壓潤輪增壓器的排氣潤輪上游插入到排氣系統(tǒng)中。
[0015]此外，在帶有多個氣缸的內(nèi)燃機中，兩個排氣歧管可設置成帶有分開地引導直至排氣渦輪的排氣流(Abgasfluten)并且在兩個排氣流中分別插入有制動活門，其優(yōu)選地可同步地經(jīng)由伺服馬達來操縱。為此可或者在兩個排氣流中分別使用壓力傳感器或者在連接管路上僅使用用于兩個排氣流的一個壓力傳感器。
[0016]此外，在制動活門上游帶有相應集成的排氣再循環(huán)閥的相應排氣再循環(huán)管路從兩個排氣流中分開，該排氣再循環(huán)管路匯合在至少一個排氣冷卻器中并且聯(lián)接到增壓管路處。通過帶有集成的排氣再循環(huán)閥(例如電地操控的沖程閥)的分離的排氣再循環(huán)管路可實現(xiàn)恰好精確地控制相應的排氣再循環(huán)率。
[0017]如有可能，為了還簡化地控制排氣再循環(huán)率，可在增壓管路中將壓力傳感器布置在用于影響增壓壓力的器件下游。該器件例如可為從增壓管路到排氣系統(tǒng)在制動活門下游的受控制的循環(huán)空氣管路。然而優(yōu)選地可使用本身已知的阻流閥或節(jié)流閥。
[0018]最后可至少在排氣再循環(huán)管路中和/或在增壓管路中使用溫度傳感器，該溫度傳感器聯(lián)接到馬達控制器處以用于控制制動活門或用于間接地影響排氣再循環(huán)并且該溫度傳感器例如在過高的溫度值的情況下通過控制制動活門來共同致力于減小排氣背壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面根據(jù)四沖程內(nèi)燃機的所附的框圖來進一步描述本發(fā)明的實施例，其中，該內(nèi)
燃機帶有排氣渦輪增壓部、帶有制動活門和排氣再循環(huán)裝置的馬達制動裝置。
[0020]參考標號列表 I內(nèi)燃機
2低壓排氣渦輪增壓器 2a壓縮機 2b排氣渦輪 3高壓排氣渦輪增壓器 3a壓縮機 3b排氣渦輪 4增壓空氣冷卻器 5增壓空氣冷卻器 6增壓管路 7排氣歧管 8排氣歧管 9排氣管路 10排氣管路 11排氣管路 12排氣后處理裝置 13排氣再循環(huán)管路 14排氣再循環(huán)管路 15排氣再循環(huán)閥 16排氣再循環(huán)管路 18節(jié)流閥 19伺服馬達 20制動活門 21馬達控制器 22車輛控制計算機 23連接管路 24壓力傳感器 25進氣分配器 26溫度傳感器。
【具體實施方式】
[0021]框圖此處示例性地顯示了用于商用車的自動點火的六缸四沖程內(nèi)燃機1，其僅僅
示出到作為用于本發(fā)明的理解所必需的框圖的這種程度。內(nèi)燃機I未描述的范圍可為已知的結(jié)構(gòu)形式。
[0022]內(nèi)燃機I經(jīng)由低壓排氣渦輪增壓器2和高壓排氣渦輪增壓器3來增壓，其中，依次相聯(lián)接的壓縮機2a和3a將燃燒空氣經(jīng)由增壓空氣冷卻器4、5和增壓管路6輸送到內(nèi)燃機
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[0023]壓縮機2a和3a經(jīng)由接入到內(nèi)燃機I的排氣系統(tǒng)中的排氣渦輪2b和3b來驅(qū)動。未示出可能存在的用于增壓調(diào)節(jié)的旁路裝置。
[0024]按照所示出的程度，排氣系統(tǒng)由兩排氣歧管7、8、分開地引導到高壓排氣渦輪3b的兩個排氣管路9、10、繼續(xù)引導的排氣管路11以及下游的排氣后處理裝置12(例如氧化催化器和/或柴油機顆粒過濾器)組成。未示出另外的排氣系統(tǒng)。
[0025]兩個排氣再循環(huán)管路13、14從排氣管路9和10分出來，兩個排氣再循環(huán)閥15 (僅簡要地示出，例如電的沖程閥)接入到排氣再循環(huán)管路13、14中并且在繼續(xù)引導的排氣再循環(huán)管路16中接入有兩個排氣冷卻器17。共同的排氣再循環(huán)管路16在實施為可控制的節(jié)流閥18的節(jié)流閥的下游聯(lián)接到增壓管路6處。
[0026]在排氣系統(tǒng)中可將用于商用車的尚待描述的馬達制動的可相應經(jīng)由電伺服馬達19來共同操縱的制動活門20在排氣渦輪3b上游插入到兩個排氣管路9、10中(或者備選地直接插入到排氣歧管7、8中)，該制動活門20取決于電子的馬達控制器21和車輛控制計算機22來控制或調(diào)節(jié)。
[0027]內(nèi)燃機I的氣體交換通過閥控制部(未示出)的進入閥和排出閥來控制，該閥控制部附加地具有本身已知的EVB功能，在其中，如開頭所闡述的那樣，在很高的排氣背壓的情況下開始排出閥的中間打開并且通過作用到閥控制部中來保持。
[0028]通過關(guān)閉制動活門20和緊接著的EVB功能的馬達制動經(jīng)由車輛控制計算機22 (例如通過駕駛員方面的制動命令)和經(jīng)由馬達控制器21來激活并且以本身已知的方式來實現(xiàn)，其中，燃料輸送經(jīng)由未示出的燃料噴射設備來中斷。
[0029]如果不存在用于馬達制動的制動信號并且內(nèi)燃機I利用燃料的運行(根據(jù)內(nèi)燃機I的運行數(shù)據(jù)經(jīng)由馬達控制器21來供給燃料)，那么制動活門20通過伺服馬達19在其閥位置方面經(jīng)由馬達控制器21來如此調(diào)節(jié)使得根據(jù)需要產(chǎn)生所限定的排氣背壓，其或者可在冷的內(nèi)燃機I中調(diào)整成更快速地加熱到運行溫度上或者可在變熱(betriebswarm)的內(nèi)燃機I中通過排氣再循環(huán)閥15來調(diào)整所針對的排氣再循環(huán)率。
[0030]為此首先在制動活門20上游將壓力傳感器24插入在排氣管路9、10之間的連接管路23中，該壓力傳感器持續(xù)地探測實際排氣背壓并且該壓力傳感器與馬達控制器21在信號技術(shù)方面相連接。另一壓力傳感器24在增壓管路6中設置在節(jié)流閥18下游。借助于兩個壓力傳感器24可在馬達控制器21中探測相應的壓力差并且通過伺服馬達19調(diào)整到所限定的理論值上。
[0031]此外，在共同的排氣再循環(huán)管路16中、在節(jié)流閥18下游的增壓管路6中以及在進氣分配器25中插入有統(tǒng)一以參考標號26來標不的溫度傳感器,該溫度傳感器同樣在信號技術(shù)方面聯(lián)接到馬達控制器21處。
[0032]在馬達控制器21中儲存有特性場(Kennfeld)以用于在內(nèi)燃機I的利用燃料的運行中經(jīng)由伺服馬達19來控制制動活門20，根據(jù)馬達特有的數(shù)據(jù)(例如馬達轉(zhuǎn)速、負載狀態(tài)、燃料噴射量、包括溫度傳感器26的不同的溫度、在排氣系統(tǒng)9、10中和在增壓管路6中的壓力傳感器24的壓力值)以及根據(jù)車輛控制計算機22的數(shù)據(jù)(例如氣動踏板位置、當前掛入的變速器檔位等)來指出用于內(nèi)燃機I的排氣再循環(huán)和/或加速的加熱的最優(yōu)的位置。在此排氣背壓始終保持在排除激發(fā)EVB功能的預設的壓力界限之下。
[0033]此外，將馬達保護功能集成到馬達控制器21中，該馬達保護功在盡管完全打開制動活門20仍有不允許地很高的排氣背壓的情況中通過操控節(jié)流閥18來減小在增壓管路6中的增壓壓力和/或通過減小燃料噴射量來降低內(nèi)燃機I的功率。如有可能也可打開設置在排氣系統(tǒng)中的旁路閥(廢氣門)以用于降低增壓壓力。
[0034]本發(fā)明不限于所示出的實施例。代替經(jīng)由排氣渦輪增壓器2和3的分級增壓部也可設置成帶有僅僅一個排氣渦輪增壓器的或者如有可能帶有帶有可變的渦輪幾何結(jié)構(gòu)且如有可能僅僅一個排氣流的排氣渦輪增壓器的單級增壓部。
[0035]此外可足夠的是僅通過制動活門20或提高的排氣背壓來限定通過排氣再循環(huán)閥15的排氣再循環(huán)率，從而可取消在增壓管路6中的節(jié)流閥18。
[0036]在內(nèi)燃機I的利用燃料的運行中制動活門20的操縱可僅通過壓力傳感器24或僅通過在馬達控制器21中根據(jù)內(nèi)燃機I的運行數(shù)據(jù)儲存的特性場來簡化地控制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制在通過至少一個排氣渦輪增壓器來增壓的尤其用于商用車的內(nèi)燃機尤其四沖程內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中的至少一個制動活門的方法，該內(nèi)燃機帶有:至少一個氣缸和帶有附加制動功能的閥控制系統(tǒng)，在其中，至少一個排出閥可在通過所述制動活門產(chǎn)生排氣背壓時轉(zhuǎn)移到中間打開位置中；以及聯(lián)接到所述排氣渦輪增壓器的壓縮機處的增壓管路，此外，與所述排氣系統(tǒng)在所述制動活門上游相連接的、通過排氣再循環(huán)閥控制的排氣再循環(huán)管路聯(lián)接到該增壓管路處，其特征在于，所述制動活門(20)在所述內(nèi)燃機(I)的利用燃料的運行中也以預定的方式受操控以用于受限定地來提高所述排氣背壓，其中，所述排氣背壓始終保持在排除附加制動裝置的響應(EVB)的閾值之下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個制動活門(20)布置在所述至少一個排氣渦輪增壓器(2，3)的渦輪(3b)上游。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述排氣系統(tǒng)(9，10)中在所述制動活門(20)上游設置有壓力傳感器(24)，該壓力傳感器的信號被輸送給控制所述制動活門(20)的控制器(21)，其中，優(yōu)選地設置成在雖然打開制動活門(20)但排氣背壓過高的情況下將控制增壓壓力的降低和/或燃料噴射量的降低。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述增壓管路(6)中設置有壓力傳感器(24)，該壓力傳感器的信號被輸送給控制所述制動活門(20)的控制器(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的方法，其特征在于，在所述控制器(21)中邏輯地結(jié)合在所述排氣系統(tǒng)(9，10)中的和在所述增壓管路(6)中的兩個所述壓力傳感器(24)的信號以用于控制所限定的壓力差。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在利用燃料的運行中取決于所述內(nèi)燃機(I)的運行參數(shù)和/或車輛控制計算機(22)的規(guī)定來控制所述制動活門(20)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在馬達控制器(21)中根據(jù)這些數(shù)據(jù)來儲存特性場以用于控制所述制動`活門(20)并且所述制動活門(20)相應地受到控制，和/或作為用于控制所述制動活門(20)的運行參數(shù)將探測所限定的溫度、和/或燃料的噴射量和/或所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速和/或所述內(nèi)燃機的負載狀態(tài)并且在所述馬達控制器(21)中在調(diào)節(jié)技術(shù)方面進行處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，氣動踏板位置和/或掛入在變速器中的檔位和/或駕駛員命令通過所述車輛控制計算機來探測并且被用來控制所述制動活門(20)。
9.一種用于執(zhí)行方法尤其根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法的裝置以用于控制在通過至少一個排氣渦輪增壓器來增壓的內(nèi)燃機一尤其特別用于商用車的四沖程內(nèi)燃機一的排氣系統(tǒng)中的至少一個制動活門，該內(nèi)燃機帶有:至少一個氣缸和帶有附加制動功能的閥控制部，在其中，至少一個排出閥可在通過所述制動活門產(chǎn)生排氣背壓時轉(zhuǎn)移到中間打開位置中；以及聯(lián)接到所述排氣渦輪增壓器的壓縮機處的增壓管路，此外，與所述排氣系統(tǒng)在所述制動活門上游相連接的、通過排氣再循環(huán)閥來控制的排氣再循環(huán)管路聯(lián)接到該增壓管路處，其特征在于，所述制動活門(20)在所述排氣系統(tǒng)(9，10)中布置在所述排氣渦輪增壓器(3)的排氣渦輪(3b)上游并且在所述內(nèi)燃機(I)的利用燃料的運行中也可通過馬達控制器(21)來操縱以用于控制所限定的排氣背壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述制動活門(20)的操縱氣動地、液壓地或優(yōu)選地電地通過相應的伺服馬達(19)來實現(xiàn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)燃機(I)具有帶有高壓渦輪增壓器(3)和低壓渦輪增壓器(2)的分級增壓部，并且所述制動活門(20)在所述高壓渦輪增壓器(3)的排氣渦輪(3b)上游被插入到所述排氣系統(tǒng)(9，10)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的裝置，其特征在于，在帶有多個氣缸的內(nèi)燃機(I)中，兩個排氣歧管(7，8)設置成帶有被引導直至所述排氣渦輪(3b)的排氣管路(9，10)，并且在兩個排氣管路(9，10)中分別插入有制動活門(20)，其中，優(yōu)選地設置成帶有相應集成的排氣再循環(huán)閥(15)的相應排氣再循環(huán)管路(13，14)在所述制動活門(20)上游從兩個排氣管路(9，10)中分出來，該排氣再循環(huán)管路(13，14)匯合在至少一個排氣冷卻器(17)中并且聯(lián)接到所述增壓管路(6)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述排氣系統(tǒng)(9，10)中將壓力傳感器(24)插入在所述制動活門(20)上游和/或所述增壓管路(6)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述壓力傳感器(24)在所述增壓管路(6)中布置在用于影響所述增壓壓力的器件(18)下游，其中，優(yōu)選地設置成用于影響所述增壓壓力的所述器件(18)為可控制的節(jié)流閥(18)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項所述的裝置，其特征在于，至少在所述排氣再循環(huán)管路(16)中和/或在所述增壓管路(6)中和/或在所述進氣分配器(25)中插入有至少一個溫度傳感器(26)，該溫度傳感器 聯(lián)接到所述馬達控制器(21)處以用于控制所述制動活門(20)。
【文檔編號】F02D9/06GK103511091SQ201310263989
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】A.貝納爾, F.克拉夫特, B.勒特萊因 申請人:曼卡車和巴士股份公司