通過閥致動的高溫流內燃機的制動的製作方法

2023-09-15 20:57:40

專利名稱：通過閥致動的高溫流內燃機的制動的製作方法
技術領域：
本公開涉及車輛，尤其是大型牽引拖車式卡車，包括但不局限於內燃機制動的內 燃機控制和操作。背景要求對車輛適當和可靠的制動，尤其是對大型牽引拖車式卡車的制動。當鼓形制 動器或盤輪制動器能在短時間內吸收大量能量時，所吸收的能量被轉換成制動機構中的熱量。已知一類制動系統，這類制動系統包括抑制尾氣流過尾氣系統的尾氣制動件； 以及壓力釋放系統，其中在內燃機壓縮衝程中壓縮進氣空氣所需的能量通過使壓縮空氣通 過尾氣系統排出而耗散掉。為了獲得高的內燃機制動動作，尾氣管線中的制動閥可在制動過程中關閉，且過 量壓力建立在制動閥的上遊尾氣管線。對於渦輪增壓內燃機而言，建立的尾氣高速流入在 渦輪增壓器的渦輪中並作用於渦輪轉子，籍此驅動的壓縮機使空氣進氣管中的壓力升高。 氣缸受到升高的增壓壓力作用。在尾氣系統中，過量壓力形成在氣缸出口和制動閥之間並 阻礙在氣缸中壓縮的空氣經由尾氣閥排放至尾氣管道。在制動過程中，活塞克服尾氣管道 中的高過量壓力作壓縮功，其結果是獲得強烈的制動作用。如美國專利No. 4，395，884中披露的另一內燃機制動方法包括採用配有雙入口渦 輪機的渦輪增壓內燃機以及與換向閥結合的壓力釋放內燃機減速器。在內燃機制動過程 中，換向閥引導氣體流過渦輪的分度渦旋的一個渦形線(scroll)。當採用內燃機制動時，渦 輪轉速增加，且進口集管壓也增加，由此增大由內燃機形成的制動馬力。其它方法採用可變幾何形狀渦輪增壓器(VGT)。當命令內燃機制動時，可變幾何形 狀渦輪增壓器被「施壓」，這意味著渦輪葉片閉合併用來產生高尾氣集管壓、高渦輪轉速和 高渦輪增壓器壓縮機速度這三者。增加渦輪增壓器壓縮機速度進而增加內燃機空氣流和可 用的內燃機制動功率。美國專利No. 6，594，996中披露的方法包括控制用於內燃機制動的 渦輪增壓器渦輪的幾何形狀，使其隨內燃機轉速和壓力(尾氣或進氣，優選為尾氣)的變化 而變化。美國專利6，148，793記載了一種具有可控制以改變進氣集管壓的可變幾何形狀渦 輪增壓器的內燃機的制動控制器。內燃機可使用用於改變渦輪增壓器幾何形狀的渦輪增壓 器幾何致動器工作在制動模式，並使用尾氣閥致動器來開啟內燃機的尾氣閥。使用用於內燃機制動的渦輪增壓器的其它方法披露於美國專利No. 6，223，534和 4，474，006 中。在釋壓內燃機制動中，存在內燃機制動操作用的尾氣閥動作。例如，在美國專利 No. 4，423，712,4, 485，780,4, 706，625 和 4，572，114 中披露的例如「Jake」制動中，在制動過 程中，制動尾氣閥在壓縮衝程內關閉以在內燃機氣缸中聚集空氣品質，然後在上死點(TDC) 之前的某處在選定閥時間打開以突然釋放缸內壓力以產生負的軸功率或減速功率。圖Ia 中示出尾氣閥升程。在「洩放式」制動系統中，在內燃機制動期間，制動尾氣閥在整個內燃機循環期間保持常開以產生釋壓效果。圖Ib中示出尾氣閥升程。根據Man Nutzfahrzeuge AG的「EVBec」內燃機制動系統，存在一種尾氣輔助閥升 程動作，這是由進氣衝程或壓縮衝程過程中的高尾氣集管壓力波動導致的。在每個內燃機 循環中產生附屬升程曲線，並且該附屬升程曲線能被設計成持續足夠久以經過TDC並足夠 高地接近TDC以產生釋壓制動效果。EVBec內燃機制動的特點是它不需要機械制動凸輪或可調閥致動(VVA)設備以產 生尾氣閥制動升程動作。輔助閥升程是通過關閉位於渦輪增壓器渦輪出口處的尾氣背壓 (EBP)閥來產生的。當需要解除內燃機制動時，EBP閥向後移動至全開位置以減小每個內燃 機循環期間的尾氣集管壓力波動，以使尾氣閥懸浮和輔助升程以及在TDC處的制動升程動 作不發生。假設這種EVBec內燃機制動的輔助閥升程動作不存在閥座問題。這種系統例如 在美國專利No. 4，981，119有記載。當開始EVBec內燃機制動時，此時渦輪出口 EBP閥完全關閉，渦輪壓力比變得非常 低，因此內燃機空氣流量變低。另外，內燃機ΔΡ(即尾氣集管壓減去進氣集管壓)和尾氣 集管壓變得不合需地高。結果，可能削弱釋壓效果、降低減速功率並且氣缸內部件(例如燃 料噴射頭)溫度可能變得不合需地高。本發明人已意識到提供更高效的內燃機制動系統的願望。

發明內容
本發明的一個示例性實施例包括由內燃機供能的車輛的內燃機制動用控制系統， 該內燃機具有多個氣缸以及聯繫於至少一個氣缸的進氣閥和尾氣閥，進氣閥使氣缸打開向 進氣集管而尾氣閥使氣缸打開向尾氣集管。控制系統包括內燃機制動控制器；響應來自 制動控制器的命令以致尾氣閥開啟的至少一個尾氣閥致動器；以及有選擇地約束尾氣從尾 氣集管流至環境的至少一個尾氣背壓(EBP)閥。EBP閥與制動控制器信號通信。制動控制 器配置成當尾氣集管中的壓力大於氣缸中的壓力時，在每個內燃機循環期間命令尾氣閥 致動器基本開啟和基本關閉尾氣閥至少兩次，即第一動作和第二動作。根據另一實施例，制動控制器還配置成命令尾氣閥致動器在第一動作和第二動作 之間的第三動作期間基本開啟和基本關閉。更具體地，內燃機可以是四衝程內燃機，其中曲柄軸在每個完整循環內旋轉720 度，0度是上死點(TDC)。根據一個實施例，制動控制器配置成命令尾氣閥致動器在500和 630度曲柄角之間的一部分循環過程中使尾氣閥作為第一動作基本開啟和基本關閉，並在 630和90度的曲柄角之間的一部分循環過程中使尾氣閥作為第二動作基本開啟和基本關 閉。根據一種改進，制動控制器也可配置成命令尾氣閥致動器以使尾氣閥在360和500度 曲柄角之間的一部分循環過程中基本開啟和基本關閉，將其作為第三動作。根據另一實施例，內燃機是四衝程內燃機，其中曲柄軸在每個完整循環旋轉720 度，0度是TDC。制動控制器配置成命令尾氣閥致動器在360和500度曲柄角之間的一部分 循環過程中使尾氣閥作為第一動作基本開啟和基本關閉，並在630和90度的曲柄角之間的 一部分循環過程中使尾氣閥作為第二動作基本開啟和基本關閉。至少一個尾氣閥可包括閥簧以通過預加負載的彈力使閥保持關閉，且尾氣閥致動 器包括抗預加負載裝置，用以有選擇地將反力施加於彈簧預加負載以幫助開啟閥。
尾氣閥致動器可包括機械凸輪、電子控制的氣動裝置、電子控制的液壓裝置或電 磁致動器。尾氣閥致動器可配置成雙向致動器，將可選的兩股反向力施加於閥以促使閥的開 啟或關閉。本發明的一個示例性方法，用於由內燃機供能的車輛的內燃機制動，該內燃機具 有多個氣缸以及聯繫於至少一個氣缸的進氣閥和尾氣閥，進氣閥使氣缸打開向進氣集管而 尾氣閥使氣缸打開向尾氣集管，該方法包括如下步驟有選擇地約束尾氣從尾氣集管流至環境的流動以增大尾氣集管中的尾氣背壓；在每個內燃機循環中，當尾氣集管中的壓力大於氣缸中的壓力時，使尾氣閥基本 開啟和基本關閉兩次，即第一動作和第二動作。該方法可包括在第一動作和第二動作之間的第三動作期間基本開啟和基本關閉 尾氣閥的進一步步驟。對於其中曲柄軸在每個完整循環內旋轉720度且0度是TDC的四衝程內燃機來 說，基本開啟和基本關閉尾氣閥的步驟可進一步定義為第一動作發生在500度和630度的 曲柄角之間的循環的一部分上，而第二動作發生在630度和90度的曲柄角之間的循環的一 部分上。或者，第一動作可發生在360度和500度的曲柄角之間。再或者，第一動作可發生 在500度和630度的曲柄角之間，第二動作可發生在630度和90度的曲柄角之間的循環的 至少一部分內而第三動作可發生第一動作和第二動作之間，在360度和500度之間。本發明的示例性方法和裝置提供內燃機制動改進，例如(1)使用內燃機尾氣閥動作的方法以同時增加內燃機空氣流量和尾氣集管氣溫以 增進內燃機制動中的釋壓效果；(2)裝置用以獲得內燃機制動操作中使用的超低淨彈簧預加負載以調整尾氣波動 致輔助制動閥動作；以及(3)使用內燃機尾氣閥動作以在內燃機制動過程中改變容積效率、內燃機ΔΡ和 內燃機渦輪增壓器匹配的方法，用以增加減速功率並允許不同的內燃機制動設計策略。本發明的示例性方法和裝置增加內燃機減速功率而不會引入關聯於內燃機制動 設計約束的其它困難。根據本發明示例性方法，仿真預告內燃機減速功率可超出一倍。本發明的示例性方法和裝置也可用於「EVBec」式內燃機制動以使用超低淨彈簧預 加負載裝置，從而增大或調整輔助尾氣制動閥升程動作以增大或調節減速功率。本發明的示例性方法增大自然吸氣式內燃機和渦輪增壓內燃機的內燃機空氣流 量，或增大渦輪增壓內燃機的內燃機空氣流量和尾氣集管溫度兩者以增大內燃機減速功率。本發明的示例性裝置可包括電子控制器、一個或多個可控尾氣閥以及尾氣背壓 (EBP)閥。可控的尾氣閥可受例如機電裝置的克服彈簧預加負載致動器控制。EBP閥可以 是瓣閥或尾氣節流閥，並可位於渦輪機出口處。本發明的眾多其它優勢和特徵可從權利要求書和附圖中、從下面對本發明及其實 施例的詳細說明中清楚得知。


圖Ia是現有技術的Jake制動器的尾氣閥升程相對於曲柄角的圖表；6
圖Ib是現有技術的洩放式制動器的尾氣閥升程相對於曲柄角的圖表；圖加是根據本發明第一示例性方法的尾氣閥升程相對於曲柄角的圖表；圖2b是根據本發明第二示例性方法的尾氣閥升程相對於曲柄角的圖表；圖2c是根據本發明第三示例性方法的尾氣閥升程相對於曲柄角的圖表；圖3是本發明的制動系統的第二示例性方法的模型結果；圖4是不同內燃機制動方法的閥流量相對於曲柄角的比較圖；圖5是根據本發明示例性方法的又一尾氣閥升程相對於曲柄角的圖表；圖6是不同內燃機制動方法的內燃機減速功率相對於尾氣集管壓和進氣集管壓 之間的壓差的比較圖；圖7是根據本發明示例性裝置的尾氣閥系統的側面示意圖；以及圖8是根據本發明示例性裝置的內燃機制動系統的示意圖。
具體實施例方式儘管本發明可以有許多不同形式的實施例，然而在附圖中示出並在本文中詳細描 述的用於理解本公開的特定實施例被認為是本發明原理的例示並且不旨在將本發明限制 在所示特定實施例中。在釋壓內燃機制動中，減速功率包括兩個部分釋壓作用和來自泵損失的影響。泵 損失包括來自內燃機ΔΡ的影響，它主要關聯於渦輪有效面積以及內燃機容積效率，內燃 機容積效率主要受閥時間/閥動作影響。釋壓作用關聯於尾氣制動閥接近TDC的動作/時 間/升程以及在TDC附近陷入的內燃機空氣流量或空氣品質。對於TDC附近的適當設計的 尾氣制動閥動作/時間/升程，當內燃機空氣流量越高，則釋壓效果越強，因此內燃機減速 功率越高。因此，通過增大設計約束條件中的內燃機空氣流量而提高減速功率。對於渦輪增壓內燃機，空氣流量關聯於容積效率、進氣集管壓和渦輪機功率，所述 渦輪機功率受渦輪有效面積、尾氣集管壓、渦輪出口壓和尾氣集管氣體溫度影響。內燃機空 氣流量也關聯於貫穿氣缸內循環過程的尾氣集管溫度。總地來說，空氣流量越低，則尾氣集 管溫度越高。升高渦輪機出口壓力造成渦輪機功率和空氣流量的降低。增大內燃機空氣流量的傳統方法是使用較小的渦輪機噴嘴或在渦輪機周圍使用 各種背壓閥控制器以使渦輪機更快地旋轉，例如關閉在渦輪機入口處的背壓閥或開啟渦輪 機出口處的背壓閥。根據本發明的示例性方法，通過使用升高的尾氣集管溫度——即將熱能傳遞至渦 輪機入口——來增大渦輪機功率或空氣流量。通過使用熱尾氣集管氣體、聚集氣體、通過氣 缸內氣體壓縮過程增強氣體並隨後將氣體釋放以驅動渦輪機，渦輪機更快地旋轉並傳遞更 高的空氣流量以增強釋壓效果和減速功率。因此，同時提供高尾氣集管溫度和空氣流量是 對本發明示例性方法的一種改進。根據本發明的示例性方法，在後進氣衝程和前壓縮衝程中，存在當尾氣埠壓高 於氣缸內壓力時除使用TDC附近的傳統制動閥動作外還能通過使用附加尾氣閥動作從尾 氣集管引入內燃機氣缸的熱尾氣源。附加空氣品質不僅是在該過程中引入的，且該附加空 氣質量是熱的，並且它受活塞壓縮以在釋放到渦輪機入口前達到更熱的溫度和更高的氣缸 壓力。因此，閥動作不僅在內燃機制動的釋壓過程中引起更強的卸壓(blow-down)，還將更高的熱能傳遞至渦輪機入口。該能量最終來自受抵抗的車輛功率。所產生的高空氣流量和溫度的組合效果改善了內燃機減速功率。儘管在本發明的 示例性裝置中，由於空氣流量很高而導致氣缸內溫度和尾氣集管溫度是熱的，然而氣缸內 溫度和尾氣集管溫度一般不會過高而違背設計約束條件。圖加示出根據本發明示例性方法使用的尾氣閥動作。該曲線圖針對一種四衝程 內燃機，其中每個內燃機循環對應於曲柄軸720度的旋轉。釋壓動作由曲線部分190表示。 該部分190就在TDC和卸壓尾氣閥動作、尾氣閥基本開啟和關閉前將閥打開，該部分190發 生在630度和90度曲柄角之間。溫度-流量-改善(T-流量-改善)尾氣閥動作、尾氣閥 基本開啟和關閉由曲線圖部分200表示。動作190、200可通過下面任何一種方式產生機 械凸輪、可調閥致動裝置或尾氣集管壓力波動致尾氣閥自由運動。尾氣集管壓力波動致尾 氣閥自由運動可例如通過下面方法中的一種或多種方法來達成關閉設置在渦輪機出口處 的EBP閥；關閉設置在渦輪機入口處的EBP閥；關閉可變幾何形狀渦輪機中的渦輪葉片；和 /或關閉小渦輪機的渦輪排廢門。各閥動作可以是單個動作或多個動作。根據本發明的示例性方法，動作200的新增使空氣流量和尾氣集管氣體溫度均得 以提高。對於不同的內燃機(14、16，具有分開或未分開的渦輪機入口或尾氣集管等)並在 不同速度下，尾氣埠壓力脈動可以是不同的，並且T流量增強尾氣閥動作200的有效位置 因此也是不同的。對於四衝程內燃機，有效閥時間是在後進氣衝程和前壓縮衝程內的曲柄 角期間，此時進氣閥近乎關閉且尾氣埠壓力比氣缸內壓力更高。圖2b示出根據本發明一示例性方法提供的又一種改進，即進氣衝程期間的「空氣 流量調節」尾氣閥動作或「第三閥動作」。該第三閥動作由曲線部分220表示。渦輪增壓器 功率和進氣空氣升壓受渦輪增壓器效率和內燃機工作點在壓氣特性圖上的位置影響。該位 置可因內燃機容積效率和尾氣閥動作而改變。在內燃機制動期間的進氣衝程中新增第三尾 氣閥升程動作可能因為尾氣埠和進氣埠之間的壓差而影響進氣空氣流動和容積效率。 因此，可減小內燃機ΔΡ並同時維持高的減速功率。低的內燃機ΔΡ對於內燃機設計約束 條件來說有時是合需的。該第三閥動作在內燃機制動過程中顯著改變內燃機容積效率，並因此能夠調整內 燃機ΔΡ。仿真表示低容積效率(例如52% )加上低內燃機ΔΡ(例如2. 5巴)給予比高容 積效率(80% )加上高內燃機ΔΡ0. 7巴)更低的總泵送損失。閥動作也可改變內燃機制 動工作點在渦輪增壓內燃機的壓氣特性圖上的位置以使內燃機可運行在要求的壓縮效率。圖2c示出又一實施例，其中省去圖2b的T-流量-改善尾氣閥動作200並僅使用 動作190和220。圖2b和2c所示的「空氣流量調節」尾氣閥動作改善了內燃機制動性能並使設計 功能關聯於制動期間內燃機△ P和渦輪機匹配的不同設計策略。改變內燃機△ P和容積效 率的尾氣閥動作時間發生在進氣衝程中尾氣埠壓力高於進氣埠壓力的曲柄角期間，且 尾氣流的一部分可逆流入進氣埠，即如圖3-4所示在點火TDC之後在360-510度左右的 曲柄角。本發明的示例性方法增大了內燃機減速功率，這由圖6中圖表化的仿真數據表 示。對12.4L內燃機在2100rpm下，來自傳統Jake制動的減速功率顯著增大由圖6中的曲 線的兩個端點表示。本發明的示例性方法和裝置增大了內燃機減速功率而不會引入與內燃機制動設計約束條件關聯的其它困難。仿真預告根據本發明示例性方法的內燃機減速功率 可超出一倍以上。對於T-流量-改善閥動作和/或空氣流量調節尾氣閥動作，可利用機械凸輪或 VVA閥動作或通過輔助尾氣閥升程動作調節的尾氣集管壓力波動致制動閥運動。內燃機減速功率受制動尾氣閥的輔助閥升程動作的大小和位置影響。對於尾氣 集管壓力波動致尾氣制動閥的懸浮來說，輔助升程高度受閥重、閥杆直徑、淨閥簧預加負載 以及尾氣埠壓力和氣缸內壓力之間的壓差影響。使用輕制動閥(例如中空閥或低密度 材料)，小的閥杆直徑，低淨彈簧預加負載或通過集管調整得到增大的壓差波動可以是增大 輔助升程大小的有效設計方法，用來恢復流入渦輪機入口的尾氣能量以使渦輪機更快地旋 轉，從而提高空氣流量和減速功率。圖7示出用於具有尾氣集管壓力波動致閥運動的內燃機制動的超低淨閥簧預加 負載(開/閉可調式)的裝置。由於通過非常低(甚至為零)的淨預加負載，尾氣制動閥 容易懸浮以產生高的輔助閥升程以將來自尾氣集管的更多尾氣質量恢復到氣缸以通過更 快旋轉的渦輪機實現內燃機制動的高溫流動操作，因此該裝置可減小淨彈簧預加負載以實 現低速內燃機轉速下的高減速功率。可調的淨閥簧預加負載裝置也可通過調節尾氣輔助閥 升程動作的大小而連續調整減速功率。此外，可調淨閥簧預加負載裝置如果設計成具有電 磁裝置的話，則可通過在制動閥頂部施加磁性吸力而完全或部分地禁用內燃機制動以增加 淨彈簧預加負載來停止輔助升程動作。圖7示出用於內燃機制動操作的超低淨彈簧預加負載裝置，該裝置或者是開/閉 式或者是可調式的。圖7示出用於超低淨閥簧預加負載的示例性預加負載系統600。相似 裝置可用於內燃機的全部氣缸或一些氣缸，儘管僅示出在氣缸502上的系統600。系統600 包括搖臂602、閥橋606、抗預加負載裝置610、正常工作的尾氣閥614和尾氣制動閥618。閥 614和618使氣缸502通過設置在氣缸蓋630中的尾氣通道624、626向尾氣集管開啟。每個閥包括閥杆634、閥頭635、彈力保持裝置636和閥端部637。閥簧638圍住閥 杆634並配合在保持裝置636和氣缸蓋630之間，為了在正常內燃機工作期間使閥頭635 移離閥座640、642，在選定的曲柄軸角度，搖臂602通過當彈簧在彈力保持件636和氣缸頭 630之間受壓時克服彈簧638的伸長力施加在閥端部637上的力將閥橋606下壓以使閥杆 634向下移動。在內燃機制動操作中，跨閥618的閥頭635的壓差使閥頭635向下移動並離開閥 座642，進而尾氣能進入氣缸502。在這方面，閥是「懸浮尾氣閥」，即跨閥的壓差足以背離其 閥座向下地「舉起」閥。壓差是通道626中的尾氣背壓和氣缸502中的壓力之間的差。壓 差還必須足以克服當閥618的開啟擠壓彈簧638時彈簧638的伸長力。抗預加負載裝置或致動器610圖示為安裝在閥橋606的頂部上。淨閥簧預加載指 正常彈簧預加負載和由抗預加負載裝置施加的反力的總合力。抗預加負載裝置610可提供 內燃機制動啟用和禁用控制，並且獲得可變的「淨」彈簧預加負載的能力以在內燃機制動操 作中獲得可變或更高的減速功率。裝置160可以是可調的或嚴格開/閉的。裝置610包括 致動器部分611，該致動器部分611通過壓向閥618端部637的施力杆612傳遞向下的作用 力。替代地，施力杆612可操作地連接於閥杆634以使致動器部分能施加可選的雙向作用 力(向上或向下)至閥618。如此該裝置除了充當使閥開啟的抗預加負載外還能協助彈簧9638關閉閥。配置成雙向作用力作用裝置的該裝置可省去對彈簧的需要。抗預加負載裝置610可表現為裝置的如下非窮舉列表中的一種裝置位移裝置，例如由某一轉矩驅動以使閥抬高使之正好離開閥座的機械凸輪，用以 補償正常彈簧預加負載；或施加相反機械力的另一彈簧；或使用來自內燃機的空氣源的受電子控制的氣動力作用裝置；或使用內燃機機油或其它工作液的受電子控制的液壓力作用裝置；或單向(相斥)或雙向(相斥或相吸)電磁力作用裝置，用來提供相反或附加的力 以減小或增大淨彈簧預加負載以使淨預加負載完全可變。該裝置可減小淨彈簧預加負載以允許制動工作在非常低的內燃機轉速下，由於通 過非常低的淨預加負載，尾氣制動閥容易懸浮離開其閥座以形成用於制動的輔助閥。此外， 該裝置可使輔助升程非常高以從尾氣集管回收更多尾氣質量至氣缸，從而通過更快旋轉的 渦輪機實現內燃機制動的高流體溫度操作。可調的淨閥簧預加負載裝置也可通過調節尾氣輔助閥升程動作的大小而連續調 整減速功率。圖8示出內燃機制動控制器系統680的簡化示意圖。內燃機制動控制器700信號 連接於下遊EBP閥706，該閥706關閉的話會提高通過渦輪增壓渦輪機708並返回經過尾氣 集管710的背壓。控制也信號連接於抗預加負載裝置610以使閥618通過尾氣集管710和 氣缸502中的壓差而開啟。控制器700可通過命令EBP閥706關閉至規定程度而發起尾氣 集管壓力波動致閥運動，並還通過命令由裝置610施加的抗預加負載作用力的增加而增加 閥618上的抗預加負載作用力。儘管EBP閥706圖示為位於渦輪機708的下遊，然而EBP閥也可位於渦輪機708 的上遊。也可使可變幾何形狀渦輪機中的渦輪葉片至少部分地關閉或受約束，或者小型渦 輪機的渦輪排廢門可至少部分地關閉以提高尾氣背壓。從前面的內容可以看出，可實現多種變化和修改而不脫離本發明的精神和範圍。 要理解對本文所述的特定裝置不打算或理解為有任何限制。
權利要求
1.一種用於由內燃機供能的車輛的內燃機制動的控制系統，所述內燃機具有多個氣缸 以及與至少一個氣缸相關聯的進氣閥和尾氣閥，所述進氣閥使氣缸向進氣集管開啟而所述 尾氣閥使氣缸向尾氣集管開啟，所述控制系統包括內燃機制動控制；響應來自所述制動控制的命令使所述尾氣閥開啟的至少一個尾氣閥致動器；並且所述制動控制配置成當所述尾氣集管中的壓力大於所述氣缸中的壓力時，在每個內 燃機循環期間命令所述尾氣閥致動器基本開啟和基本關閉所述尾氣閥至少兩次，即第一動 作和第二動作。
2.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述內燃機是四衝程內燃機，其中曲柄 軸對於每個完整的循環旋轉720度，並且0度為TDC，所述制動控制配置成命令所述尾氣閥 致動器在所述循環中在500度和630度曲柄角之間的一部分期間使所述尾氣閥基本開啟和 基本關閉作為所述第一動作，並在所述循環中在630度和90度的曲柄角之間的一部分期間 使所述尾氣閥基本開啟和基本關閉作為所述第二動作。
3.如權利要求2所述的控制系統，其特徵在於，所述制動控制還配置成命令所述尾氣 閥致動器使所述尾氣閥在所述循環中在360度和500度曲柄角之間的一部分期間基本開啟 和基本關閉以作為第三動作。
4.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述制動控制還配置成命令所述尾氣 閥致動器在所述第一動作和所述第二動作之間的第三動作期間基本開啟和基本關閉。
5.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述內燃機是四衝程內燃機，其中曲柄 軸對於每個完整的循環旋轉720度，並且0度為TDC，所述制動控制配置成命令所述尾氣閥 致動器在所述循環中在360度和500度曲柄角之間的一部分期間使所述尾氣閥基本開啟和 基本關閉作為所述第一動作，並在所述循環中在630度和90度的曲柄角之間的一部分期間 使所述尾氣閥基本開啟和基本關閉作為所述第二動作。
6.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述至少一個尾氣閥包括閥簧以用預 加載的彈力使所述閥保持關閉，且所述尾氣閥致動器包括抗預加載裝置，用以有選擇地將 反力施加於所述彈簧預加載的力以幫助開啟所述閥。
7.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述尾氣閥致動器包括從下組中選擇 的一種裝置機械凸輪、電子控制的氣動裝置、電子控制的液壓裝置、以及電磁致動器。
8.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述尾氣閥致動器包括電磁致動器。
9.如權利要求8所述的控制系統，其特徵在於，所述電磁致動器能將可選擇的反作用 力施加於所述閥以促使所述閥開啟或關閉。
10.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述至少一個尾氣閥致動器包括可調 閥致動器，所述可調閥致動器受電子控制並在制動期間通過氣動或液壓流體作用於所述至 少一個尾氣閥。
11.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述至少一個尾氣閥致動器受電子控 制並在制動期間通過磁力作用於所述至少一個尾氣閥。
12.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，包括位於所述尾氣集管下遊的尾氣管 道中的尾氣背壓(EBP)閥，所述制動控制在制動期間命令所述EBP閥更緊地關閉以增大尾氣背壓。
13.如權利要求12所述的控制系統，其特徵在於，包括位於所述尾氣集管下遊的渦輪 且所述EBP閥位於所述渦輪的下遊。
14.如權利要求12所述的控制系統，其特徵在於，包括位於所述尾氣集管下遊的渦輪 且所述EBP閥位於所述渦輪的上遊。
15.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，包括位於所述尾氣集管下遊的渦輪且 所述渦輪是可變幾何形狀的渦輪，其中所述制動控制在制動期間命令所述可變幾何形狀的 渦輪的葉片更緊地閉合以增大尾氣背壓。
16.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，包括位於所述尾氣集管下遊的渦輪以 及旁路廢氣繞過所述渦輪的可控排廢門，其中所述制動控制在制動期間命令所述排廢門更 緊地關閉以增大尾氣背壓。
17.—種控制由內燃機供能的車輛的內燃機制動的方法，所述內燃機具有多個氣缸以 及與至少一個氣缸相關聯的進氣閥和尾氣閥，所述進氣閥使所述氣缸向進氣集管開啟而所 述尾氣閥使氣缸向尾氣集管開啟，所述方法包括如下步驟在制動期間增大尾氣背壓；在每個內燃機循環中，當所述尾氣集管內的壓力大於所述氣缸中的壓力時，使所述尾 氣閥基本開啟和基本關閉兩次，即第一動作和第二動作。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，包括在所述第一動作和所述第二動作之 間的第三動作期間基本開啟和基本關閉所述尾氣閥的又一步驟。
19.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述內燃機是四衝程內燃機，其中曲柄軸 在每個完整循環內旋轉720度，且0度是TDC，並且所述基本開啟和基本關閉所述尾氣閥的 步驟進一步定義為所述第一動作發生在所述循環中在360度和500度的曲柄角之間的一 部分期間，而所述第二動作發生在所述循環中在630度和90度的曲柄角之間的一部分期 間。
20.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述內燃機是四衝程內燃機，其中曲柄軸 在每個完整循環內旋轉720度，且0度是TDC，並且所述基本開啟和基本關閉所述尾氣閥的 步驟進一步定義為所述第一動作發生在所述循環中在500度和630度的曲柄角之間的一 部分期間，而所述第二動作發生在所述循環中在630度和90度的曲柄角之間的一部分期 間。
21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，包括又一步驟在所述循環中在360度和 500度的曲柄角之間的至少一部分期間基本開啟和基本關閉所述尾氣閥。
22.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述增大尾氣背壓的步驟進一步由在所 述尾氣集管下遊的尾氣流路中設置尾氣背壓(EBP)閥、並通過至少部分地關閉在所述尾氣 流路中的所述EBP閥來約束尾氣流的步驟來定義。
23.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述增大尾氣背壓的步驟進一步由在來 自所述尾氣集管的尾氣流路中設置渦輪並通過所述渦輪約束所述流的步驟來定義。
24.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述增大尾氣背壓的步驟進一步由在來 自所述尾氣集管的尾氣流路中設置渦輪和經所述渦輪來旁路尾氣流的可控排廢門、並通過 所述排廢門約束所述尾氣流的步驟來定義。
全文摘要
一種內燃機制動的控制系統和方法，包括內燃機制動控制器和響應來自製動控制器的命令使尾氣閥開啟的至少一個尾氣閥致動器。制動控制器配置成當尾氣集管中的壓力大於氣缸中的壓力時，在每個內燃機循環期間命令尾氣閥致動器基本開啟和基本關閉尾氣閥至少兩次，即第一動作和第二動作。制動控制器還可配置成命令尾氣閥致動器在第一事件和第二事件之間的第三事件期間基本開啟和基本關閉。
文檔編號F02D13/04GK102052164SQ20101054251
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月1日 優先權日2009年11月2日
發明者Q·辛 申請人:萬國引擎智慧財產權有限責任公司