专利名称：发动机制动控制压力策略的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于推进机动车辆的内燃机，尤其涉及一种控制一发动机制动器的策略，该发动机制动器具有在制动时启动的液压致动器。
背景技术：
当需要将一辆由内燃机推进的机动车辆停下时，司机通常会松开加速踏板。这一个动作本身就会使车辆由于作用在其上的各种力而慢下来。司机的动作还可包括根据所需的制动量来应用车辆脚制动器。
一种用来减缓机动车辆中的内燃机的运行速度而不需要使用脚制动器的已知方法包括增加发动机背压，在一辆机动车辆中，只要车辆的传动系统使从动轮保持与发动机的连接，那么暂时的发动机背压升高可有效地帮助车辆的减速。随着松开加速踏板，发动机燃油添加量变小，甚至停止。与向从动轮流动相反，经过传动系统的动力流方向反转，运动中的车辆的动能通过将发动机当做泵来操作而消散。
发动机的任何不同的已知制动器和方法都可用于暂时增加发动机背压，以减缓运动中的机动车辆的速度。无论发动机的制动器的类型如何，一致动器通常存在于制动机构中。液压致动器就是一个例子。
某些柴油发动机具有利用液压流体或润滑油通过压力将燃油喷入发动机燃烧室的喷油系统。从液压通道或润滑油通道向各个发动机气缸各自的喷油器供应液压流体。当喷油器的阀门机构由来自发动机控制系统的电信号控制而将燃油喷射进各个气缸中时，液压流体可作用在喷油器中的活塞上，而将一股供应燃油喷进各个燃烧室中。由一台泵将液压流体输送到通道中，并且，作为发动机控制系统所执行的喷油控制策略中的一个部分，调整润滑油通道中的液压以提供合适的喷射控制压力(ICP)。
发明内容
一发动机制动系统中的一液压致动器可利用已经可以得到的润滑油通道中的液压流体或润滑油源。但是，由于润滑油通道中的ICP由加入到发动机控制系统(ECS)中的喷油控制策略所控制，在一ECS中的制动控制压力(BCP)所包含的内容需要说明使用用于发动机制动器启动的ICP的含义。同样，使用用于致动发动机制动器的ICP可以具有关于燃油控制策略的含义。
在一发动机制动器系统中希望不会有过高的ICP。控制向一发动机制动系统的一液压致动器输送液压流体的一BCP阀的故障会造成BCP阀在应该关闭的时候打开，从而无法在应该将ICP从致动器去除的时候将其去除。这将会是发动机损坏的一个潜在来源。
因此，一BCP策略利用ICP的能力需要BCP策略和ICP策略之间适当的互相配合。
本发明的一个重要方面包括一种发动机控制系统策略，它提供一种新的用于液压致动发动机制动器的BCP策略，并使一BCP策略和一ICP策略之间适当地关联，从而制动应用可利用用于操作发动机喷油器的液压流体或润滑油，同时又可避免使用ICP会在未料到的压力施加于致动器的意外事件中损坏发动机的可能性。
因此，本发明的一般方面涉及一种内燃机，它包括一燃油系统，该燃油系统将燃油推进发动机燃烧室中，燃油在该燃烧室中燃烧以向发动机提供动力；以及一排气系统，燃油在燃烧室中燃烧所产生的废气通过该排气系统从发动机中排出。一发动机制动系统与排气系统相关联，以在发动机制动过程中通过控制废气流来制动发动机，并且还包括在发动机制动的过程中由发动机制动系统所致动的一个或多个液压致动器。
一液压系统同时向用于将燃油推入燃烧室的燃油系统和一个或多个致动器提供加压液压流体。一控制系统控制发动机工作的不同方面，包括通过选择性地使液压流体与一个或多个致动器连通来控制发动机的制动。
该控制系统中的一燃油喷射控制策略提供喷射控制压力的闭环控制，以使喷射控制压力与燃油喷射控制策略所设定的所需的喷射控制压力相对应。
控制系统中的一制动控制压力策略产生供应一个或多个致动器的液压超出由制动压力控制策略所确定的压力的信号，并且在对该过度压力产生信号后对喷射控制压力施加限制。
本发明的另一个方面涉及刚才所描述的控制系统。
再一个方面涉及用来控制液压流体的方法，该液压流体同时用于发动机喷油器和一发动机制动器的一个或多个致动器。
在以下对本发明的优选实施例的揭示中将可以看到本发明的以上及其它特征和优点，该实施例是当前实施本发明的最佳模式。本说明书包括附图，现在将在以下进行简单描述。
图1是机动车辆中一示例性的内燃机的示意图，包括发动机制动系统部分。
图2是更详细地显示的示意图。
图3是沿图2中箭头3-3所指的方向的横截面图，示出了一个工作状态。
图4是类似于图3的横截面图，但示出了另一个工作状态。
图5是根据本发明的原理用于前面图中发动机的发动机控制策略中的BCP策略及其与ICP策略的结合的一个示例性实施例的软件策略示意图。
具体实施例方式
图1示出了对于解释本发明有用的一个示例性的内燃机10。发动机10具有一进口系统(没有在图1中具体示出)，用于燃烧的空气通过该进口系统进入发动机；以及一排气系统12，燃烧所产生的废气经过该排气系统离开发动机。举例来说，发动机10是包括一涡轮增压机14的一柴油发动机。当用在例如卡车之类的机动车辆上时，发动机10通过传动系统16与推动该车辆的从动轮18连接。
发动机10包括形成燃烧室的多个气缸20(在这个例子中为六个成一直线的气缸)，由喷油器22将燃料喷射进该燃烧室中，从而与已经通过进口系统进入的空气混合。往复活塞23置于气缸20中并与发动机曲轴25连接。随着发动机循环从其压缩阶段向动力阶段过渡，每个气缸20中的混合物在由相应的活塞23所产生的压力下燃烧，从而驱动曲轴25，曲轴顺次将转矩通过传动系统16传送给推动车辆的轮子18。燃烧所产生的废气从排气系统12排出。
发动机10包括发动机控制系统(ECS)24，该系统包括一个或多个处理各种数据从而产生控制发动机的各个工作方面的数据。ECS 24通过一喷油器驱动模块(IDM)26来控制每个喷油器22喷油的定时和数量。在一个发动机循环过程中，可以进行单一或多重喷射。例如，一次燃油主喷射之前可有一次导引喷射，并且/或者在其后有一次后续喷射。
图2示出了发动机10的燃油系统27还包括液压系统28，该液压系统包括用于将液压流体泵送到供应喷油器22的喷油器润滑油通道或润滑油过道32中的发动机驱动泵(没有具体示出)。通过对液压系统28中可以包括泵和/或相关的液压阀(没有具体示出)的一个或多个元件的控制，ECS 24控制喷油器润滑油通道32中液压流体或润滑油的压力(即控制ICP)。
传感器34感应通道32中的实际液压，以向ECS 24提供其数值，作为ICP控制策略中的一个部分。图5中参数ICP的值代表所感应到的那个压力。还将ICP作为IDM 26的输入数据来提供，或者直接由传感器34提供，或者由ECS 24提供。
图5示出了ECS 24通过计算代表所需的燃油的输入数据VF DES的值并随后将该值提供给IDM 26来设定发动机的供油。IDM 26处理各种数据，包括ICP和VF DES的值，从而为应用于喷油器22以打开内阀门机构的脉冲计算适当定时的脉冲宽度，该内阀门机构使ICP可将燃油从喷油器22喷进气缸20。
当来自IDM 26的脉冲使喷油器22的阀门机构动作时，ICP处的液压流体可作用在喷油器中的活塞上，从而将燃油喷射进各个燃烧室中。如早先所讨论的，这样的喷射可为导引喷射、主喷射或后续喷射。这种一般类型的喷油器在不同的已有专利中有所揭示。
发动机制动系统38利用已有的涡轮增压机14和已有的各个气缸20处的各个排气阀36(在图3和4中示出)。通过操作涡轮增压机14中诸如叶片之类的内部机构来产生对通过排气系统12流量的某种限制，同时使所有的排气阀36打开到某一程度，运动中的机动车辆的动能象操作泵一样使发动机10动作，迫使气缸20中的内容物通过所造成的限制。这种动能的被迫消散使车辆慢下来。
每个排气阀36由如图4所示的发动机制动系统38的各个液压致动器40打开，图4示出了致动器40的致动状态。图3示出了致动器40未致动的状态。当排气阀36未被致动器40打开时，它们在发动机循环过程中工作适当的次数以使燃烧产物离开气缸20并进入排气系统12中。这样，发动机10可具有用于操作阀门的曲轴，或者可为“无凸轮”发动机。
每个致动器40包括主体42，该主体具有与大致平行于喷油器润滑油通道32布置在发动机10中的制动器润滑油通道46流体连通的端口44。柱塞或活塞48设置在主体42中的孔50中，以在一个限定的距离中位移。图3示出了活塞48收缩，而图4示出了它展开。将适量的液压流体引入制动器润滑油通道46中时活塞展开，其时的压力足够在各个活塞48上施加足够的力以使活塞在其孔50中沿可使活塞打开相应的排气阀12的方向运动。
为了使发动机制动器可利用液压系统28，制动器润滑油通道46通过螺线管操纵阀52、即BCP控制阀与喷油器润滑油通道32连通。阀门52包括与制动器润滑油通道46连通的进口54和与喷油器润滑油通道32连通的出口56。阀门52在其螺线管没有通电时关闭端口54到端口56，在其螺线管通电时打开端口54到端口56。ECS 24通过加入其处理系统的BCP控制策略来控制阀门52。
另一个阀门58和压力传感器60与制动器润滑油通道46相连。阀门58是机械止回阀，它在制动器润滑油通道46中没有压力或压力很小时打开，在压力超出某一最小值时关闭。传感器60感应制动器润滑油通道46中的实际压力，以向ECS 24提供其数值，作为BCP控制策略的一部分。图5中参数BCP的值代表所感应到的制动器润滑油通道压力。
当对发动机进行制动时，根据BCP策略由ECS 24控制的适合的驱动回路(没有具体示出)打开BCP阀52。否则BCP阀52关闭。
本发明的策略的原理在图5中示出。该策略是整个发动机控制策略的一部分，并由ECS 24的一个或多个处理器反复执行的算法来完成。
首先必须可减缓车辆速度(即起作用)，以使BCP策略得以实施。参数VER_CB_ACTV的数值确定BCP策略是否起作用。当VER_CB_ACTV的数值为“0”时，该策略未起作用，两个开关函数62、64关闭。由于开关函数64关闭，参数BCP_ICP_LIM的数值是参数BCP_ICP_DEF的数值。后者是将在以后更详细地解释的默认值。由于开关函数62关闭，参数BCP_DES的值是参数BCP_DES_CAL的值。
该策略未起作用，则BCP阀52关闭，从而没有液压施加于任何致动器40，使传感器60所感应到的BCP数值基本为零。BCP_DES_CAL是可校准的参数，它具有这样一个值，即当由函数66减去BCP的零数值时，错误信号BCP_ERR的数值不会大于参数BCP_ERR_MAX的数值。这一组条件确保比较BCP_ERR和BCP_ERR_MAX的数值的比较函数68可防止时钟函数70运行，从而将参数BCP_F_HIGH的数值保持在“0”。下面将更全面地解释这是如何发生的。
随着策略起作用，VER_CB_ACTV的数值为“1”，使两个开关函数62、64打开。开关函数64打开，则BCP_ICP_LIM的数值变成BCP_DES的数值。后一个参数代表供应各个致动器40的制动器润滑油通道46中的液压流体所需的压力值。开关函数62打开，则BCP_DES的数值由使压力值与发动机转速相关的函数72来确定。
然而，通道46是否的确受压取决于阀门52是打开的还是关闭的。如果ECS 24没有要求发动机制动，阀门52关闭。无论何时需要发动机制动，阀门52打开。
由于向制动器润滑油通道46供应的液压流体源与供应喷油器22的是同一个，图5中所示的策略的一个重要目的是确保当阀门52打开时，由ICP控制策略所确定的喷油器润滑油通道32中的压力不会产生制动器润滑油通道46中的压力超出BCP_DES的情况，其中忽略压力瞬变。
那种保证可通过处理BCP_DES和另一个参数ICP_ICP的数值以确定哪个更小的最小值函数74来进行。ICP_ICP的数值由ECS 24根据考虑了与发动机和/或车辆相关的参数的算法来计算，以确定适于当前操作状态的ICP值。一般来说，ICP_ICP通常超出BCP_DES，从而函数74通常提供ICP_ICP的数值作为ICP_DES的数值，在随后由控制ICP的策略76利用取自传感器34的ICP数值处理ICP_DES，以用于回馈控制。
如果在操作发动机制动器的过程中发生使BCP_ERR的数值超出BCP_ERR_MAX的数值的情况，函数68将开始运行时钟函数70。如果该情况继起的时间长于预设的时间，则时钟函数70的输出数据BCP_HIGH_TMR将超出预设参数BCP_HIGH_TM的数值。当那种情况发生时，比较BCP_HIGH_TMR和BCP_HIGH_TM的比较函数78将设定闭锁函数80。
然后，闭锁函数80作两件事。一，它设定一错误标志BCP_F_HIGH来针对该事件发出信号，并将该事件计入日志；以及二，它将开关函数82打开。
开关函数82、64都打开，BCP_ICP_LIM的数值将继续由BCP_DES确定，但当将VER_CB_ACTV重新设置成“0”时，将BCP_ICP_LIM的数值与发动机转速相关联的函数86设定BCP_ICP_LIM的数值。由此，只要在ICP设定ICP_ICP的部分需要更高的ICP时，函数86作为发动机转速的函数用来限制实际的ICP。该策略还可以按需要使发动机工作以及使用发动机制动器，而不会对致动器40施加过度的压力，直到发动机10关闭为止。在任何函数主动设定ICP_DES的值的时候，IDM 26对用于打开喷油器22的脉冲宽度进行任何所要的调整。当发动机10重新启动时，闭锁函数80重新设置。
该策略还可以类似于设定BCP_F_HIGH的方式设定低错误标志BCP_F_LOW。将VER_CB_ACTV设定为“1”，ECS 24通过命令BCP阀52打开而致动发动机制动器的指令使两个通道32、46中的压力基本相等。但是，如果喷油器润滑油通道32中的液压在预定的时间内继续超出制动器润滑油通道46中的压力预定的量，则会指示出BCP阀52不能正常打开，且将设定低错误标志BCP_F_LOW。
根据前面的描述，读者现在可以知道给BCP_ICP_DEF的默认值指定为足够大，以确保在BCP_F_HIGH和VER_CB_ACTV都为“0”时，ICP_DES与ICP_ICP相应。随着BCP策略起作用，由于只有在BCP_ERR开始超出BCP_ERR_MAX时才指示BCP高位错误，因此直到那一情况发生为止，时钟函数70无法进行计时。这使BCP_F_HIGH保持在“0”，直到时钟函数70计时到超出BCP_F_HIGH变为“1”的时间BCP_HIGH_TM为止。一旦BCP策略在BCP_F_HIGH被设为“1”之后就不起作用，只要发动机还在运行，BCP_ICP_LIM的数值由函数86设定。虽然已经对本发明的优选实施例进行了说明和描述，但可以知道的是，本发明的原理适用于所有落入权利要求的范围内的实施例。
权利要求
1.一种内燃机(10)包括一燃油系统(27)，该燃油系统将燃油推进诸发动机燃烧室中，燃油在这些燃烧室中燃烧以向发动机(10)提供动力；一排气系统(12)，燃油在燃烧室中燃烧所产生的废气通过该排气系统从发动机(10)中排出；一发动机制动系统(38)，该系统与排气系统(12)相关联，以在发动机(10)制动过程中通过控制废气流来制动发动机(10)，并且还包括在发动机(10)制动的过程中由发动机(10)制动系统所致动的一个或多个液压致动器(40)；一液压系统(28)，该液压系统同时向用于将燃油推入燃烧室的燃油系统(27)和一个或多个致动器(40)提供加压液压流体；一控制系统(24)，该控制系统控制发动机(10)工作的不同方面，包括通过选择性地使液压流体与一个或多个致动器(40)连通来控制发动机(10)的制动；控制系统(24)中的一燃油喷射控制策略，该策略提供喷射控制压力的闭环控制，以使喷射控制压力与燃油喷射控制策略所设定的所需的喷射控制压力相对应；以及控制系统(24)中的一制动控制压力策略，该策略产生供应一个或多个致动器(40)的液压超出由制动压力控制策略所确定的压力的信号，并且在对该过度压力产生信号后对喷射控制压力施加限制。
2.一种用于一内燃机(10)的控制系统(24)，该内燃机具有一燃油系统(27)，该燃油系统将燃油推进诸发动机燃烧室中，燃油在这些燃烧室中燃烧以向发动机(10)提供动力；一排气系统(12)，燃油在燃烧室中燃烧所产生的废气通过该排气系统从发动机(10)中排出；一发动机制动系统(38)，该系统与排气系统(12)相关联，以在发动机(10)制动过程中通过控制废气流来制动发动机(10)，并且还包括在发动机(10)制动的过程中由发动机(10)制动系统所致动的一个或多个液压致动器(40)；以及一液压系统(28)，该液压系统同时向用于将燃油推入燃烧室的燃油系统(27)和一个或多个致动器(40)提供加压液压流体；该控制系统(24)包括一燃油喷射控制策略，该策略提供喷射控制压力的闭环控制，以使喷射控制压力与燃油喷射控制策略所设定的所需的喷射控制压力相对应；以及一制动控制压力策略，该策略通过选择性地使液压流体与一个或多个致动器(40)连通来控制发动机(10)的制动；产生供应一个或多个致动器(40)的液压超出由制动压力控制策略所确定的压力的信号；并且在对该过度压力产生信号后对喷射控制压力施加限制。
3.如权利要求1或2所述的发明，其特征在于，控制系统(24)为一参数设置一个数值以使制动控制策略起作用，设置一个不同的数值以使制动控制策略不起作用；当供给一个或多个致动器(40)的液压超出由制动控制压力策略所确定的压力而产生信号后、参数的数值从该一个数值变到该不同的数值时，制动控制压力策略使喷射控制压力由制动控制压力策略中的一函数来确定，而不是由喷射控制压力策略确定。
4.如权利要求3所述的发明，其特征在于，设定喷射控制压力的制动控制压力策略中的函数包括与发动机(10)转速相关的喷射控制压力数值，由此，当供应一个或多个致动器(40)的液压超出由制动控制压力策略所确定的压力而产生信号后、该参数的数值变为不同的数值时，使喷射控制压力成为发动机(10)转速的函数。
5.如权利要求3所述的发明，其特征在于，制动控制压力策略包括控制系统(24)中的一闭锁函数，对供应一个或多个致动器(40)的液压超出由制动控制压力策略所确定的压力，该函数变成信号闭锁状态，并且只要发动机(10)继续运行就保持该闭锁状态。
6.如权利要求5所述的发明，其特征在于，在发动机(10)停止之后重新再启动时，控制系统(24)使闭锁函数变成不闭锁。
7.如权利要求1或2所述的发明，其特征在于，控制系统(24)包括用于选择喷射控制压力数值的一最小值选择函数，它是选择以下数值中较小的由喷射控制压力策略设定的喷射控制压力数值和由制动控制压力策略设定的喷射控制压力数值。
8.如权利要求7所述的发明，其特征在于，控制系统(24)为一参数设置一个数值以使制动控制策略起作用，设置一个不同的数值以使制动控制策略不起作用；当该参数的数值为该一个数值时，由制动控制压力策略设定的喷射控制压力由制动控制压力策略的一部分设定，当该参数的数值为该不同数值时，由制动控制压力策略设定的喷射控制压力由制动控制压力策略的另一部分设定。
9.如权利要求8所述的发明，其特征在于，当供给一个或多个致动器(40)的液压超出所希望的压力而产生信号后、参数的数值从该一个数值变到该不同的数值时，由制动控制压力策略设定的喷射控制压力从包括与发动机(10)转速的数值相关的喷射控制压力数值的制动控制压力策略中的一函数获取，由此使喷射控制压力成为发动机(10)转速的函数。
10.一种用于控制一内燃机(10)一液压系统(28)中流体压力的方法，该内燃机具有一燃油系统(27)，该燃油系统利用液压将燃油推进诸发动机(10)的燃烧室中；一排气系统(12)，燃油在燃烧室中燃烧所产生的废气通过该排气系统从发动机(10)中排出；以及一发动机制动系统(38)，该系统与排气系统(12)相关联，以在发动机(10)制动过程中通过控制废气流来制动发动机(10)，并且还包括在发动机(10)制动的过程中由发动机制动系统(38)所致动的一个或多个液压致动器(40)；其中，液压系统(28)同时向燃油系统(27)和一个或多个致动器(40)提供加压液压流体；该方法包括通过选择性地使液压流体与一个或多个致动器(40)连通来控制发动机(10)的制动；产生供应一个或多个致动器(40)的液压超出由制动压力控制策略所确定的压力的信号；以及在对该过度压力产生信号后对喷射控制压力施加限制。
11.如权利要求10所述的发明，其特征在于，选择性地使制动控制压力策略起作用以使发动机(10)制动，以及使制动控制压力策略不起作用以使发动机(10)无法制动；以及，当制动控制压力策略在起作用之后又失去作用时，使液压流体的压力由制动控制压力策略中的一函数设定，而不是由喷射控制压力策略设定。
12.如权利要求11所述的发明，其特征在于，包括选择液压流体压力的数值，它是选择以下数值中较小的由喷射控制压力策略设定的喷射控制压力数值和由制动控制压力策略设定的喷射控制压力数值。
全文摘要
一种发动机(10)具有一液压系统(28)，该液压系统同时用于一发动机制动器(38)的诸喷油器(22)和一个或多个致动器(40)，该发动机制动器在发动机制动过程中通过控制废气流来制动发动机(10)。当一制动控制压力策略不起作用时，液压流体的压力由一喷射控制策略设定。当制动控制压力策略起作用时，发动机(10)的制动在液压流体被输送到致动器(40)的时候发生。制动控制压力策略对供给一个或多个致动器(40)的液压超出由制动控制压力策略所确定的压力的液压流体压力产生信号。随后制动控制压力策略限制液压流体的压力。
文档编号F02B3/06GK1853036SQ200480027033
公开日2006年10月25日 申请日期2004年9月14日 优先权日2003年9月23日
发明者J·T·比尤凯尔, D·S·哈拉瓦克, D·V·罗杰斯 申请人:万国引擎知识产权有限责任公司