用于控制至少一个制动活门的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于控制在通过至少一个排气涡轮增压器来增压的尤其用于商用车的四冲程内燃机的排气系统中的至少一个制动活门的方法和装置，该内燃机带有：至少一个气缸和带有附加制动功能的阀控制部，在其中，至少一个排出阀可在通过制动活门产生排气背压时转移到中间打开位置中；以及联接到排气涡轮增压器的压缩机处的增压管路，此外，与排气系统在制动活门上游相连接的、通过排气再循环阀来控制的排气再循环管路联接到该增压管路处。提出，为了获得内燃机的经改善的运行性能，制动活门(20)在内燃机(1)的利用燃料的运行中也受操控以用于提高排气背压，其中，排气背压始终保持在排除附加制动装置的响应(EVB)的阈值之下。
【专利说明】用于控制至少一个制动活门的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于控制在通过至少一个排气涡轮增压器来增压的尤其用于商用车的内燃机的排气系统(Abgastrakt)中的至少一个制动活门的方法以及一种根据权利要求9的前序部分的用于执行这种方法的装置。
【背景技术】
[0002]已知四冲程内燃机的背压制动作用在排气系统中的制动活门关闭时还可通过以下方式来提高，即通过排出阀的中间打开(ZwischenSffnen)来叠加减压制动作用，该减压制动作用例如在作用到内燃机的阀控制中的情况下通过提高的排气背压来发起。例如在文献EP O 736 672 BI中和EP I 526 257 A2中描述了这种也被称为EVB (排气阀制动)的附加制动装置。此外通过文献DE 10 2008 032 774 Al描述了在液压地作用到阀控制中的情况下的解决方案，借助于该解决方案应在暂时过高的排气背压的情况下防止可在内燃机的利用燃料(befeuern)的运行状态中出现EVB的有害的响应(阀跳动)。
[0003]在带有排气后处理装置(例如催化器、柴油机颗粒过滤器等)的内燃机中且为了在内燃机中以所限定的方式来影响燃烧过程将使用带有部分地很高的排气再循环率的排气再循环装置。可获得的再循环率尤其取决于在内燃机的增压侧与排气侧之间的压力比。该压力比例如可通过在内燃机的增压管路中的可控制的节流阀来共同影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种方法和装置，借助于该方法可在这种类型的涡轮增压的内燃机中以结构上简单的器件得到内燃机的尤其对于不稳定的使用来说改善的运行。
[0005]该目的利用独立权利要求的特征来实现。此外有利的改进方案相应为回引独立权利要求的从属权利要求的对象。
[0006]根据本发明提出在排气系统中的制动活门在内燃机的利用燃料的运行中也以预定的方式来操控以用于受限定地提高排气背压，其中，排气背压始终保持在排除附加制动装置的响应(EVB)的阈值之下。根据本发明的提案使得能在几乎在没有结构上的成本增高的情况下在马达利用燃料的运行中实现有目的地且快速响应地将排气背压提高到能够实现提高的排气再循环率的值上。因此在惯性运行中除了 EVB之外制动活门在至少最大程度地关闭的状态中控制马达制动作用并且在利用燃料的马达运行中控制在排气系统中的仅仅部分的、不激活EVB的压力提高。因此如有可能可在增压管路中取消以上所描述的节流阀，并且除了排气再循环阀之外仅通过调节排气背压来控制排气再循环率。此外可借助于操控制动活门在内燃机的利用燃料的运行中来加速内燃机在冷运行范围中的加热性能。
[0007]至少一个制动活门可特别有利地布置在至少一个排气涡轮增压器的涡轮上游，因此除了背压控制的更快的响应性能之外可获得排气涡轮的经改善的功能并且减轻排气涡轮来自高的排气背压的负担。
[0008]在方法的有利的另一设计方案中，在排气系统中在制动活门上游可设置有压力传感器，该压力传感器的信号被输送到控制制动活门的控制器处。压力传感器确保精确的压力探测和监测并且因此可在不稳定的马达运行中可靠地抵抗有害的压力峰值。
[0009]此外经由压力传感器可以有利的方式通过以下方式来控制另一马达保护功能，SP在虽然完全打开制动活门但排气背压过高的情况下控制增压压力的降低和/或燃料喷射量的降低，这进而致使在排气系统中快速的压力降低。
[0010]此外也可在增压管路中设置压力传感器，该压力传感器的信号被输送给控制制动活门的控制器，其中，优选地，使在排气系统中的和在增压管路中的两个压力传感器的信号在控制器中逻辑地结合以用于控制所限定的压力差。由此来比较在马达燃烧室上游和下游的压力值并且相应地操控制动活门以用于调整所限定的压力降。
[0011]备选于排气系统中的压力传感器或者优选地除了该压力传感器之外，制动活门可在利用燃料的运行中依赖于内燃机的运行参数和/或由车辆控制计算机的规定来控制。在此有利的是总之为此所需要的数据已经获取在马达控制器中和/或在车辆控制计算机中并且仅需要在利用燃料的运行中对包括制动活门在内进行修改。
[0012]因此可在马达控制器中根据数据来储存特性场(Kennfeld)以用于控制制动活门并且可相应地来控制制动活门。尤其作为用于控制制动活门的运行参数尤其可探测内燃机的温度、燃料的喷射量、内燃机的转速和内燃机的负载状态并且在马达控制器中在调节方面如此进行处理使得不仅可实现所限定的排气再循环率而且可如有可能实现内燃机的快速的加热。此外尤其气动踏板位置和/或在变速器中挂入的档位和/或驾驶员命令在制动活门控制中可通过车辆控制计算机来探测并且被用来控制制动活门。
[0013]此外，尤其为了执行上述方法提出一种装置，在其中，布置在排气系统中的制动活门布置在排气涡轮增压器的排气涡轮的上游，该制动活门在内燃机的利用燃料的运行中也可经由马达控制器来操纵以用于控制所限定的排气背压。在此，制动活门的操纵可气动地、液压地或特别优选地电地经由相应的伺服马达来实现。
[0014]此外内燃机可具有带有高压涡轮增压器和低压涡轮增压器的分级增压部(Registeraufladung),其中，制动活门优选地在高压润轮增压器的排气润轮上游插入到排气系统中。
[0015]此外，在带有多个气缸的内燃机中，两个排气歧管可设置成带有分开地引导直至排气涡轮的排气流(Abgasfluten)并且在两个排气流中分别插入有制动活门，其优选地可同步地经由伺服马达来操纵。为此可或者在两个排气流中分别使用压力传感器或者在连接管路上仅使用用于两个排气流的一个压力传感器。
[0016]此外，在制动活门上游带有相应集成的排气再循环阀的相应排气再循环管路从两个排气流中分开，该排气再循环管路汇合在至少一个排气冷却器中并且联接到增压管路处。通过带有集成的排气再循环阀(例如电地操控的冲程阀)的分离的排气再循环管路可实现恰好精确地控制相应的排气再循环率。
[0017]如有可能，为了还简化地控制排气再循环率，可在增压管路中将压力传感器布置在用于影响增压压力的器件下游。该器件例如可为从增压管路到排气系统在制动活门下游的受控制的循环空气管路。然而优选地可使用本身已知的阻流阀或节流阀。
[0018]最后可至少在排气再循环管路中和/或在增压管路中使用温度传感器，该温度传感器联接到马达控制器处以用于控制制动活门或用于间接地影响排气再循环并且该温度传感器例如在过高的温度值的情况下通过控制制动活门来共同致力于减小排气背压。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面根据四冲程内燃机的所附的框图来进一步描述本发明的实施例，其中，该内
燃机带有排气涡轮增压部、带有制动活门和排气再循环装置的马达制动装置。
[0020]参考标号列表 I内燃机
2低压排气涡轮增压器 2a压缩机 2b排气涡轮 3高压排气涡轮增压器 3a压缩机 3b排气涡轮 4增压空气冷却器 5增压空气冷却器 6增压管路 7排气歧管 8排气歧管 9排气管路 10排气管路 11排气管路 12排气后处理装置 13排气再循环管路 14排气再循环管路 15排气再循环阀 16排气再循环管路 18节流阀 19伺服马达 20制动活门 21马达控制器 22车辆控制计算机 23连接管路 24压力传感器 25进气分配器 26温度传感器。
【具体实施方式】
[0021]框图此处示例性地显示了用于商用车的自动点火的六缸四冲程内燃机1，其仅仅
示出到作为用于本发明的理解所必需的框图的这种程度。内燃机I未描述的范围可为已知的结构形式。
[0022]内燃机I经由低压排气涡轮增压器2和高压排气涡轮增压器3来增压，其中，依次相联接的压缩机2a和3a将燃烧空气经由增压空气冷却器4、5和增压管路6输送到内燃机
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[0023]压缩机2a和3a经由接入到内燃机I的排气系统中的排气涡轮2b和3b来驱动。未示出可能存在的用于增压调节的旁路装置。
[0024]按照所示出的程度，排气系统由两排气歧管7、8、分开地引导到高压排气涡轮3b的两个排气管路9、10、继续引导的排气管路11以及下游的排气后处理装置12(例如氧化催化器和/或柴油机颗粒过滤器)组成。未示出另外的排气系统。
[0025]两个排气再循环管路13、14从排气管路9和10分出来，两个排气再循环阀15 (仅简要地示出，例如电的冲程阀)接入到排气再循环管路13、14中并且在继续引导的排气再循环管路16中接入有两个排气冷却器17。共同的排气再循环管路16在实施为可控制的节流阀18的节流阀的下游联接到增压管路6处。
[0026]在排气系统中可将用于商用车的尚待描述的马达制动的可相应经由电伺服马达19来共同操纵的制动活门20在排气涡轮3b上游插入到两个排气管路9、10中(或者备选地直接插入到排气歧管7、8中)，该制动活门20取决于电子的马达控制器21和车辆控制计算机22来控制或调节。
[0027]内燃机I的气体交换通过阀控制部(未示出)的进入阀和排出阀来控制，该阀控制部附加地具有本身已知的EVB功能，在其中，如开头所阐述的那样，在很高的排气背压的情况下开始排出阀的中间打开并且通过作用到阀控制部中来保持。
[0028]通过关闭制动活门20和紧接着的EVB功能的马达制动经由车辆控制计算机22 (例如通过驾驶员方面的制动命令)和经由马达控制器21来激活并且以本身已知的方式来实现，其中，燃料输送经由未示出的燃料喷射设备来中断。
[0029]如果不存在用于马达制动的制动信号并且内燃机I利用燃料的运行(根据内燃机I的运行数据经由马达控制器21来供给燃料)，那么制动活门20通过伺服马达19在其阀位置方面经由马达控制器21来如此调节使得根据需要产生所限定的排气背压，其或者可在冷的内燃机I中调整成更快速地加热到运行温度上或者可在变热(betriebswarm)的内燃机I中通过排气再循环阀15来调整所针对的排气再循环率。
[0030]为此首先在制动活门20上游将压力传感器24插入在排气管路9、10之间的连接管路23中，该压力传感器持续地探测实际排气背压并且该压力传感器与马达控制器21在信号技术方面相连接。另一压力传感器24在增压管路6中设置在节流阀18下游。借助于两个压力传感器24可在马达控制器21中探测相应的压力差并且通过伺服马达19调整到所限定的理论值上。
[0031]此外，在共同的排气再循环管路16中、在节流阀18下游的增压管路6中以及在进气分配器25中插入有统一以参考标号26来标不的温度传感器,该温度传感器同样在信号技术方面联接到马达控制器21处。
[0032]在马达控制器21中储存有特性场(Kennfeld)以用于在内燃机I的利用燃料的运行中经由伺服马达19来控制制动活门20，根据马达特有的数据(例如马达转速、负载状态、燃料喷射量、包括温度传感器26的不同的温度、在排气系统9、10中和在增压管路6中的压力传感器24的压力值)以及根据车辆控制计算机22的数据(例如气动踏板位置、当前挂入的变速器档位等)来指出用于内燃机I的排气再循环和/或加速的加热的最优的位置。在此排气背压始终保持在排除激发EVB功能的预设的压力界限之下。
[0033]此外，将马达保护功能集成到马达控制器21中，该马达保护功在尽管完全打开制动活门20仍有不允许地很高的排气背压的情况中通过操控节流阀18来减小在增压管路6中的增压压力和/或通过减小燃料喷射量来降低内燃机I的功率。如有可能也可打开设置在排气系统中的旁路阀(废气门)以用于降低增压压力。
[0034]本发明不限于所示出的实施例。代替经由排气涡轮增压器2和3的分级增压部也可设置成带有仅仅一个排气涡轮增压器的或者如有可能带有带有可变的涡轮几何结构且如有可能仅仅一个排气流的排气涡轮增压器的单级增压部。
[0035]此外可足够的是仅通过制动活门20或提高的排气背压来限定通过排气再循环阀15的排气再循环率，从而可取消在增压管路6中的节流阀18。
[0036]在内燃机I的利用燃料的运行中制动活门20的操纵可仅通过压力传感器24或仅通过在马达控制器21中根据内燃机I的运行数据储存的特性场来简化地控制。
【权利要求】
1.一种用于控制在通过至少一个排气涡轮增压器来增压的尤其用于商用车的内燃机尤其四冲程内燃机的排气系统中的至少一个制动活门的方法，该内燃机带有:至少一个气缸和带有附加制动功能的阀控制系统，在其中，至少一个排出阀可在通过所述制动活门产生排气背压时转移到中间打开位置中；以及联接到所述排气涡轮增压器的压缩机处的增压管路，此外，与所述排气系统在所述制动活门上游相连接的、通过排气再循环阀控制的排气再循环管路联接到该增压管路处，其特征在于，所述制动活门(20)在所述内燃机(I)的利用燃料的运行中也以预定的方式受操控以用于受限定地来提高所述排气背压，其中，所述排气背压始终保持在排除附加制动装置的响应(EVB)的阈值之下。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个制动活门(20)布置在所述至少一个排气涡轮增压器(2，3)的涡轮(3b)上游。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述排气系统(9，10)中在所述制动活门(20)上游设置有压力传感器(24)，该压力传感器的信号被输送给控制所述制动活门(20)的控制器(21)，其中，优选地设置成在虽然打开制动活门(20)但排气背压过高的情况下将控制增压压力的降低和/或燃料喷射量的降低。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述增压管路(6)中设置有压力传感器(24)，该压力传感器的信号被输送给控制所述制动活门(20)的控制器(21)。
5.根据权利要求3和4所述的方法，其特征在于，在所述控制器(21)中逻辑地结合在所述排气系统(9，10)中的和在所述增压管路(6)中的两个所述压力传感器(24)的信号以用于控制所限定的压力差。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在利用燃料的运行中取决于所述内燃机(I)的运行参数和/或车辆控制计算机(22)的规定来控制所述制动活门(20)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在马达控制器(21)中根据这些数据来储存特性场以用于控制所述制动`活门(20)并且所述制动活门(20)相应地受到控制，和/或作为用于控制所述制动活门(20)的运行参数将探测所限定的温度、和/或燃料的喷射量和/或所述内燃机的转速和/或所述内燃机的负载状态并且在所述马达控制器(21)中在调节技术方面进行处理。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，气动踏板位置和/或挂入在变速器中的档位和/或驾驶员命令通过所述车辆控制计算机来探测并且被用来控制所述制动活门(20)。
9.一种用于执行方法尤其根据上述权利要求中任一项所述的方法的装置以用于控制在通过至少一个排气涡轮增压器来增压的内燃机一尤其特别用于商用车的四冲程内燃机一的排气系统中的至少一个制动活门，该内燃机带有:至少一个气缸和带有附加制动功能的阀控制部，在其中，至少一个排出阀可在通过所述制动活门产生排气背压时转移到中间打开位置中；以及联接到所述排气涡轮增压器的压缩机处的增压管路，此外，与所述排气系统在所述制动活门上游相连接的、通过排气再循环阀来控制的排气再循环管路联接到该增压管路处，其特征在于，所述制动活门(20)在所述排气系统(9，10)中布置在所述排气涡轮增压器(3)的排气涡轮(3b)上游并且在所述内燃机(I)的利用燃料的运行中也可通过马达控制器(21)来操纵以用于控制所限定的排气背压。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述制动活门(20)的操纵气动地、液压地或优选地电地通过相应的伺服马达(19)来实现。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述内燃机(I)具有带有高压涡轮增压器(3)和低压涡轮增压器(2)的分级增压部，并且所述制动活门(20)在所述高压涡轮增压器(3)的排气涡轮(3b)上游被插入到所述排气系统(9，10)中。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，其特征在于，在带有多个气缸的内燃机(I)中，两个排气歧管(7，8)设置成带有被引导直至所述排气涡轮(3b)的排气管路(9，10)，并且在两个排气管路(9，10)中分别插入有制动活门(20)，其中，优选地设置成带有相应集成的排气再循环阀(15)的相应排气再循环管路(13，14)在所述制动活门(20)上游从两个排气管路(9，10)中分出来，该排气再循环管路(13，14)汇合在至少一个排气冷却器(17)中并且联接到所述增压管路(6)上。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的装置，其特征在于，在所述排气系统(9，10)中将压力传感器(24)插入在所述制动活门(20)上游和/或所述增压管路(6)中。
14.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述压力传感器(24)在所述增压管路(6)中布置在用于影响所述增压压力的器件(18)下游，其中，优选地设置成用于影响所述增压压力的所述器件(18)为可控制的节流阀(18)。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的装置，其特征在于，至少在所述排气再循环管路(16)中和/或在所述增压管路(6)中和/或在所述进气分配器(25)中插入有至少一个温度传感器(26)，该温度传感器 联接到所述马达控制器(21)处以用于控制所述制动活门(20)。
【文档编号】F02D9/06GK103511091SQ201310263989
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2012年6月28日
【发明者】A.贝纳尔, F.克拉夫特, B.勒特莱因 申请人:曼卡车和巴士股份公司