专利名称：用于操作内燃发动机制动器的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于操作特别是像卡车或大客车的重型车辆中的 内燃发动机制动器的方法和系统。本发明还涉及适于根据该方法来操 作内燃发动机的发动机控制单元。
背景技术：
EP 1 281 841公开了一种发动机减压制动系统和用于操作所述发 动机减压制动系统的方法，其中电子控制单元响应于由传感器产生的 信号来改变用于内燃发动机的制动系统的制动力水平，该传感器用于 感测例如车辆载荷、速度、斜度或制动踏板位置的运行情况。通过基 于车辆需求来控制制动量，将实现噪声降低。
发明内容
本发明的一个目的是进一步改进内燃发动机制动器的准确性或有 效性或可靠性以及提供用于以最优化的方式操作这种制动器的方法和 系统。
本发明的另一个目的是提供一种用于操作内燃发动机制动器的方 法和系统，通过该方法和系统能够更准确地传递所需的制动转矩。
根据权利要求1通过如下方法来解决本发明的目的，该方法用于 借助于至少一个第一操作参数值来操作内燃发动机制动器，所述至少 一个第一操作参数值被选定以产生所需的制动转矩值，所述方法包括 以下步骤检测由用于制动车辆的内燃发动机制动器传递的制动转矩 值，并且如果所需的制动转矩值与所传递的制动转矩值之间的差值的 量超过预定的第一极限值，则借助于至少一个第二操作参数值来操作内燃发动机制动器，所述至少一个第二操作参数值被选定或控制以产 生修正的制动器转矩值。
第二操作参数可以是相对于第一操作参数的另外的和/或替代的 操作参数，并且/或它可以是与第一操作参数相同的参数，但具有例如 被相应地调整或选定或控制的另一操作参数值。
在本公开内容中可将术语差值的"量"理解为没有正负号的值， 即与差值的正或负的值无关。
此外，通过用于操作内燃发动机制动器的系统来解决本发明的目 的，所述系统包括用于实施上述方法的发动机控制单元。
此解决方案的一个优点是，由于例如环境温度、运行情况、制造 公差等引起的制动力的变化能够被最小化或补偿。此外，例如由车辆 的特定部件，特别是内燃发动机制动器的磨损或老化导致的制动力的 变化也能够通过根据本发明的方法和系统来补偿。
本解决方案的另一优点是，所述方法和系统也能够用来监视内燃 发动机制动器的操作参数，以及通过评估这些参数的变化或偏差来在 内燃发动机的相关部件中检测故障或实现诊断。
附属权利要求公开了本发明的有利的实施例。
根据权利要求3至5的实施例具有这样的优点，即，能够实现自 学习系统和/或自校准系统。
根据权利要求7的实施例具有这样的优点，即，能够为内燃发动 机制动器实现诊断系统和故障检测。
在以下对本发明的示例性且优选的实施例的描述中，连同附图一 起公开了本发明的进一步的细节、特征和优点，在附图中
图1是根据本发明的系统的基本部件的示意性框图；和 图2是根据本发明的系统和车辆的相关部件的示意性且更详细的 框图。
具体实施例方式
图1示意性地示出了在车辆(如RCU等)上的车辆控制单元 (VECU)或缓速器控制单元或任何其它控制单元14、包括第一软件 单元121和第二软件单元122的发动机控制单元(ECU) 12、以及用
于检测由内燃发动机制动器传递或施加的实际制动转矩值的转矩传感 器3。
车辆控制单元14通常定位在车辆的驾驶员座舱内并且以公知的 方式设置为用于操作或控制车辆部件，并且它通常也包括缓速器控制 单元。发动机控制单元12设置为用于以公知的方式操作内燃发动机。
转矩传感器3优选地定位在车辆的传动系上，例如在内燃发动机 和变速箱之间，或者它也能够位于其它位置，例如在传动轴或驱动桥 或内燃发动机的任何动力传动轴处。
一般公知的是，特别是在像卡车的重型车辆的情况下，车辆的制 动是通过触发和操作内燃发动机制动器来进行，或在特定情况下完全 通过触发和操作内燃发动机制动器来完成。
在接收到制动命令时，车辆的这种制动由车辆控制单元14启动， 该制动命令由驾驶员或自动地根据特定事件或情况来执行，所述特定 事件或情况如车辆故障检测、超过特定速度等。然后，车辆控制单元14根据这一制动命令来计算制动转矩，该制 动转矩由内燃发动机制动器传递，以制动车辆或进行车辆的制动。此
算出的制动转矩以所需的制动转矩的量或值X[Nm]的形式传递到发动 机控制单元12。
发动机控制单元(ECU) 12，特别是第一软件单元121，对接收 到的所需制动转矩进行评估，并例如通过触发压縮制动器和/或通过触 发排气制动器、通过选择至少一个相关第一操作参数并控制其值以传 递所需的制动转矩值来触发内燃发动机制动器。
压縮制动器能够例如通过控制发动机阀系统来触发，使得在压縮 冲程期间和/或排气冲程期间，在汽缸内产生一定的气体背压或反向气 体压力，从而有效地抵抗活塞的运动。
除了压缩制动器以外，也能够通过在涡轮增压器处关闭排气压力 调节器(EPG)的(蝶形的)节气门(shutter)到预定的或确定的位置 (或力/压力平衡)，或通过预定位置给予预定的泄漏的任何其它的节气 门来触发排气制动器，以在排气系统中产生一定的背压。
通常，以下(第一和第二)参数及其量或值可以被选定、修改或 控制以触发排气制动器增压及其量(借助于气动倾卸阀(air dump valve) 的控制)、涡轮前压力和/或涡轮后压力及其量(在涡轮之前或之后借助 于例如蝶形节气门)、涡轮速度及其量、可变几何涡轮(VTG)及其位 置、以及其它。
为了获得所传递的制动转矩的这种值，该值至少基本上等于所需 的制动转矩的值，第一软件单元121包括存储器，针对多个上述参数 及其量/值，将每一个期望的制动转矩值都存储在该存储器中，如果相 关参数及其量/值被选定并且内燃发动机的相关部件被与之相应地操作 或控制，则获得所述期望的制动转矩值。优选地，期望的制动转矩值是针对多个上述参数及其量/值、通过 在内燃发动机制动系统的制造期间利用一个或多个测试发动机的实验 而确定的，并然后例如以表的形式存储，该表包括所述参数及其值和 每一个生成的制动转矩值(即，参数值和相关制动转矩的发动机数据 集)。
第一软件单元121从该发动机数据集选择至少一个适当的第一操 作参数和量或值，从而使得生成的期望制动转矩值至少基本上等于所 需的制动转矩值。然后发动机控制单元12如上面说明地根据至少一个 第一操作参数及其值来控制或调整压縮制动器和/或排气制动器的相应 部件。同时，所选定的至少一个第一参数及其值与期望的制动转矩值
一起传送到第二软件单元122。
然而，由于制造公差或由于特定的环境情况(特别是温度或海拔)， 或由于可能随时间改变的磨损和其它的车辆情况(如例如实际涡轮速 度、增压、背压等的各种组合)，通过选定的至少一个第一参数及其值 实际获得的传递制动转矩通常会显著偏离期望的(或所需的)制动转矩。
为了补偿这些影响和情况并且产生相对于所需的制动转矩来说更
准确的传递制动转矩值，设置至少一个转矩传感器3以用于检测通过
所选定的至少一个第一操作参数及其值获得的真实或实际的传递制动 转矩值。基于所测得的传递制动-转矩值，通过内燃发动机制动器产生 修正的制动转矩值。
更详细地，将测得的制动转矩值从传感器3提交到车辆控制单元 14。根据第一替代方案，将测得的制动转矩值与所需的制动转矩值进 行比较。如果两者之间差值的量(即，与差值的正负号无关)超过预 定值，则车辆控制单元14产生相应的增加或减小的制动转矩需求值， 以减小所述差值的量。然而，根据优选的第二替代方案，将测得的制动转矩值提交到发 动机控制单元12，其中，将测得的制动转矩值与由第一软件单元121 选定的至少一个第一参数及其值所要求的制动转矩值进行比较。替代 地，将所测得的制动转矩值与由车辆控制单元14要求的制动转矩值进 行比较(这与上文说明的基本相同)。
优选地由第二软件单元122来进行此比较。
如果两个制动转矩值之间的差值的量超过预定的第一极限值，则 启动修正动作，因而提供用于控制由内燃发动机制动器产生的制动转 矩值的闭合环路。
对传递的制动转矩值的修正可以由至少一个第二操作参数及其值
特别是通过如下方式完成，即，借助于第二软件单元122将至少一个 第一参数值中的至少一个增加或减小预定的幅度(step)，以及随后将改 变的(即，第二)至少一个参数值提交到第一软件单元121 (或发动机 控制单元12的另一适当单元)以控制相关部件并且基于所改变的至少 一个第二操作参数及其值来产生一个新的修正的传递制动转矩值，所 述该第二参数可以是选定的至少一个第一参数的一个(或多个)的变 型。
替代地或另外，与第一参数(和相关的适当值)相比至少一个 其它操作参数也能够特别从发动机数据集中选定并用作第二参数值。
此环路过程能够重复，直到实际的传递制动转矩值(由转矩传感 器3测得)和由车辆控制单元14要求的制动转矩值之间的差值的量 (即，没有正负号的差值)小于预定的第一极限值(例如接近于零)。
图2示意性地示出了车辆的一些部件，即驾驶员座舱4、前轮lla、后轮llb和内燃发动机1。内燃发动机1的输出经由连接轴la与变速 箱2相连，变速箱2通常包括传动控制单元13并且经由传动轴9和驱 动桥10以公知的方式驱动后轮llb。
转矩传感器3定位在车辆的传动系上，例如在连接轴la处。转矩 传感器3能够替代地定位在传动轴9处或在驱动桥10处或内燃发动机 的任何动力传动轴。此外，可以使用真实的转矩传感器或虚拟的转矩 传感器。例如，在US-PS 5,771,483中公开了这种虚拟的传感器。
设置发动机控制单元12以用于控制内燃发动机1。内燃发动机1 包括具有入口压力传感器15的进气歧管8。排气歧管7利用固定或可 变几何尺寸与涡轮增压器涡轮5相连，以用于驱动该涡轮增压器涡轮5。
涡轮增压器涡轮5包括排气管5a，该排气管5a包括用于控制排出 气体的背压的可变节气门6 (在可变几何尺寸的情况下，可变节气门6 通常是不必要的)。优选地，排气压力传感器16也位于排气管5a内。 此外，如通常公知的，涡轮增压器涡轮5包括空气入口 5b和用于将压 縮空气供给到内燃发动机1的进气歧管8的出口管5c。
最后，包括缓速器控制单元的车辆控制单元14定位在座舱4内。
当驾驶员触发其制动踏板或释放其气体踏板或触发制动开关时 (或如果例如根据特定的环境或车辆情况而自动产生制动命令时)，车 辆控制单元14确定哪种可用制动力源(基本上是车轮制动器和内燃发
动机制动器)需要产生多大量的制动力或制动转矩。这通常基于特定 的环境和车辆情况以及要产生的总制动力的量来再次确定，例如驾驶
员触发制动踏板的力度有多强。
将由内燃发动机1产生的制动力的量以所需的制动转矩值的形式 传送到发动机控制单元12。如上面参照图1说明的，第一软件单元121
10从所存储的发动机数据集中选定那些至少一个第一操作参数及其值，
这些参数及其值将根据所存储的发动机数据集来产生所需的制动转矩。
然后，所选定的至少一个第一参数及其值例如通过将可变几何涡 轮增压器涡轮5中的叶片移动到相关位置和/或通过关闭涡轮增压器涡
轮5的排气管5a中的节气门6 (根据所存储的数据)来执行，以借助 于内燃发动机1来产生制动转矩。
施加在例如连接轴la上的实际传递的制动转矩值由制动转矩传感 器3检测，并传递到第二软件单元122和车辆控制单元14。
在第二软件单元122中，如上面说明的，将实际传递的制动转矩 值与期望的(或所需的)制动转矩值进行比较。如果两者之间的差值 的量超过预定的或预设的第一极限值，则第二软件单元122根据第一 替代方案来改变已由第一软件单元121使用的至少一个第一操作参数 值，并将该至少一个值作为至少一个第二参数值传递到第一软件单元 121 (或发动机控制单元12的另一单元)，使得它再次控制内燃发动机 1的相关部件以产生修正的传递制动转矩值。
根据第二替代方案，也如上面说明的，与至少一个第一操作参数 相比，其它操作参数可以被替代地或另外选定为至少一个第二参数(及 其值)。
然后，制动转矩再次由转矩传感器3检测，并且所测得的制动转 矩被再次传送到第二软件单元122。如果实际制动转矩与期望的或所需 的制动转矩之间的差值的量仍然超过预设的第一极限值(例如接近于 零的值)，则重复上述环路过程。
借此，实现闭合环路，通过该闭合环路能够使实际的制动转矩至少大体上与由车辆控制单元14要求的制动转矩相等。
此外，该方法能够实现为连续进行的过程，其中，如果例如发动 机速度改变，则选定的参数也根据发动机速度改变。
此方法和系统具有以下进一步的优点
通过将实际传递的转矩值(它由传感器3检测)而不是将由第一 软件单元121确定的期望的制动转矩值提交到车辆控制单元14，防止 了在内燃发动机制动器故障的情况下由车辆控制单元14考虑制动转矩 值，该制动转矩值实际上无法用于制动车辆。
此外，如果实际传递的制动转矩值和期望的制动转矩值之间的差 值超过比第一极限值大的预定的第二极限值，则能够实现或修正发动 机诊断系统，因为这可以是已经基于选定的参数来调节的相关发动机 部件存在缺陷或故障的指示。
此外，如果在发动机数据集中根据实际传递的制动转矩值与期望 的制动转矩值之间的差值来对参数的值和/或期望的制动转矩值(二者 都存储在发动机数据集中)进行修正，则能够实现自学习系统和自校准 系统，因此对于车辆的下一次制动来说，传递的制动转矩相对于所需 的制动转矩更准确，并且必需做的修正动作很少或没有。
借此，能够特别提供根据本发明的方法和系统以用于补偿制动力 的变化，所述制动力的变化例如由内燃发动机制动器部件或车辆的其 它部件随时间的磨损或老化导致。
此外，该方法和相关系统具有如下的优点，即，不仅实现了制动
巡航(brakecmise)的增加的准确度，也实现了依靠来自内燃发动机的制 动转矩的其它系统部件的增加的准确度。 一个示例是与例如车轮制动器的其它制动器联合使用或替代该其它制动器的发动机制动系统，或 在车轮制动器、发动机制动器和第二缓速器制动器的组合的情况下使 用的发动机制动系统。根据本发明的方法的增加的准确度将使得对这 种制动系统的控制更容易，并且将改善驾驶员的舒适度。
最后，能够借助于在传动系中的转矩传感器3来测量制动转矩， 这比借助于在内燃发动机中的其它特定传感器，例如涡轮之前的压力 传感器(即，用于测量涡轮出口与节气门之间的压力的传感器)或排 气歧管中或涡轮之后的压力传感器或压力温度传感器具有更高的准确 性和可靠性，因为那些传感器通常定位在不利的环境中，这会诱发那 些传感器阻塞或甚至损坏从而它们无法再正确地检测相关的传感器值 的风险。此外，由于这种不正确的传感器值，例如能够产生过高的背 压，这能够另外导致燃料喷射器中的喷嘴的硬度降低。
权利要求
1. 用于借助于至少一个第一操作参数值来操作内燃发动机制动器的方法，所述至少一个第一操作参数值被选定以产生所需的制动转矩值，所述方法包括以下步骤检测由用于制动车辆的所述内燃发动机制动器传递的制动转矩值，并且如果所需的制动转矩值与所传递的制动转矩值之间的差值的量超过预定的第一极限值，则借助于至少一个第二操作参数值来操作所述内燃发动机制动器，所述至少一个第二操作参数值被选定或适配或控制以产生修正的制动转矩值。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中借助于真实的或虚拟的制动 转矩传感器来检测由所述内燃发动机制动器传递的所述制动转矩值。
3. 根据权利要求l所述的方法，其中多个第一操作参数值以表的 形式存储，所述表为每个参数值分配期望的制动转矩值，所述期望的 制动转矩值是在利用相关的参数值来操作所述内燃发动机制动器时获 得的。
4. 根据权利要求l所述的方法，其中通过将所述第一操作参数值 增加或减小至少一个预定幅度来确定出所述第二操作参数值。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中将所述第二操作参数值而不 是所述第一操作参数值存储在所述表中。
6. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述至少一个第一操作参 数及其值和/或所述至少一个第二操作参数及其值选自下列参数和参数值的组中内燃发动机的排气系统内的背压及其值、增压及其值、涡轮之前和/或涡轮之后的压力及其值、涡轮速度及其值、可变几何涡轮(VTG)及其位置。
7. 根据权利要求l所述的方法，其中，如果所需的制动转矩值与 所传递的制动转矩值之间的差值的量超过比所述第一极限值大的预定 的第二极限值，则发出故障情况信号。
8. 用于操作内燃发动机制动器的系统，包括用于实施根据权利要求1至7中的至少一项所述的方法的发动机控制单元(12)。
9. 根据权利要求8所述的系统，其中所述制动转矩值借助于定位 在所述内燃发动机(l)的动力传动轴(la;9;10)上的至少一个真实的或虚 拟的转矩传感器(3)来检测。
10. 用于控制内燃发动机(1)的发动机控制单元(12)，其中所述发动 机控制单元(12)设置为用于通过根据权利要求1至7中的至少一项所述 的方法来操作内燃发动机制动器。
11. 根据权利要求10所述的发动机控制单元(12)，所述发动机控 制单元(12)设置为车辆控制单元(14)的一部分。
12. 包括计算机程序代码的计算机程序，当所述程序运行在微型 计算机上时，所述计算机程序用于或实施根据权利要求1至7中至少 一项所述的方法。
13. 根据权利要求12所述的计算机程序，当该计算机程序运行在 连接到因特网的计算机上时，所述计算机程序适于被下载到根据权利 要求8所述的系统或根据权利要求10所述的发动机控制单元中。
14. 存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机上 用于根据权利要求1至7中的至少一项所述的方法的程序代码。
全文摘要
公开了一种用于操作特别是像卡车或大客车的重型车辆中的内燃发动机制动器的方法和系统。通过如下方式能够获得内燃发动机制动器的准确性、有效性和/或可靠性，即，检测由用于制动车辆的内燃发动机制动器传递的制动转矩值，并且如果所需的制动转矩值与所传递的制动转矩值之间的差值的量超过预定的第一极限值，则借助于至少一个另外或替代的第二操作参数来操作内燃发动机制动器，所述至少一个另外或替代的第二操作参数被选定以产生修正的制动转矩值。
文档编号F02D41/14GK101484677SQ200680055337
公开日2009年7月15日 申请日期2006年7月13日 优先权日2006年7月13日
发明者戈兰·奥尔森 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司