[发明专利]压缩释放制动器的控制

说明书

一种用于发动机中的压缩释放制动器的方法及系统，该压缩释放制动器包括连接到涡轮机的排气歧管，所述涡轮机设有可变涡轮几何构造，其中涡轮机还连接到用于控制所述涡轮机上的压降的背压阀上，所述方法包括以下步骤：基于测得的发动机速度和所需的制动功率来控制所述背压阀；基于所述测得的发动机速度和所需的制动功率来计算所需的排气歧管气压；以及控制所述可变涡轮几何构造，以使得测得的排气歧管气压与所述经计算的所需的排气歧管气压之间的差最小化。

技术领域

本发明涉及对发动机中的压缩释放制动进行控制，并且具体但并非排他地涉及用于控制内燃机中的压缩释放制动器的方法及系统，包括：具有可变涡轮几何构造的涡轮增压器、用于该系统的压缩释放制动控制器以及使用该方法的计算机程序产品。

背景技术

在具有可变涡轮几何构造(VTG)式涡轮增压器的内燃(IC)机中，涡轮机的阻力和由涡轮机向压缩机输送的能量可通过调节涡轮机入口的流通面积来控制。当使用这种VTG时，对流通面积的调节可以通过将涡轮机叶片转动至特定位置或者将涡轮机内的滑动壁调转至特定位置来实现。该VTG的调节对进气歧管和排气歧管中的压力具有直接影响。内燃(IC)机中压缩制动器的制动功率取决于进气歧管和排气歧管中的气压，因此对VTG的流通面积的控制使得可以控制制动功率。具体地，改变VTG的流通面积就可控制制动功率。

然而，在压缩释放制动器启动着的那段时间中，例如VTG涡轮机的叶片位置与进气歧管、排气歧管中的气压之间的关系不是恒定的。这可能是由于发动机中的气体温度不会保持恒定且硬件部件是作为温度的函数而膨胀或收缩的，而这种情况会导致漏流量和硬件机能的变化(例如，由于连杆臂的膨胀比变化所导致的实际VTG位置的变化)。而且，涡轮增压器的逐片式变化会导致质量流的扩散和实际VTG位置的散开，这最终将导致进气歧管和排气歧管中的气压扩散。

当涡轮机入口的流通面积较小时，VTG位置的变化尤其成问题。在这些情况下，排气岐管中的气压对VTG位置极为敏感。VTG位置的微小误差都会导致排气歧管中的很大的气压偏差。

该系统行为使得不可能或至少很难基于预先选定的VTG位置而得到具有稳定且可靠的制动功率输出的快速响应。这种效应对压缩释放制动器的可用性具有深刻影响。在可靠性方面，一旦排气歧管中存在过高气压和/或产生了过大的发动机制动转矩，对于各种发动机部件而言都存在发生故障的风险。对于手动发动机制动而言，发动机制动功率的差异会引发舒适度问题乃至安全问题，这也同样适用于车辆功能(诸如巡航控制)所需的发动机制动。

因此，当使用配备有VTG的涡轮增压器时，有必要基于对进气歧管和/或排气歧管中的气压的闭环控制来控制VTG位置，从而提供具有快速响应的恒定且可靠的制动功率。该闭环控制对涡轮机的叶片位置或滑动壁位置进行调节，以便针对特定的发动机参数组合能够实现最大的制动功率。

然而，例如涡轮转速的某些涡轮机参数不应超过预定的最大值。因此，在较高的发动机速度下，将VTG流通面积控制为小的值将大幅增加使涡轮转速超过最大容许涡轮转速的风险。这种效应会大大减小发动机制动器的操作范围。因此，对于已知的发动机制动控制系统而言，不可能或至少极难在高的电机速度和/或高海拔下保持最大制动功率。

因此，本领域需要一种改善的用于对包括可变涡轮几何构造式涡轮增压器的发动机的发动机制动进行控制的方法和系统。

发明内容