СПОСОБ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МОТОРНЫМ ТОРМОЗОМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD AND SYSTEM TO CONTROL VEHICLE ENGINE BRAKE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области торможения двигателем транспортного средства. В частности, изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, содержащему цилиндры с клапанами, а также регулятор давления на выходе двигателя (РДВ или EPG, от англ. "exhaust pressure governor"), управляющий потоком воздуха, выходящего из цилиндров, и дроссельный клапан всасываемого воздуха (ДКВ или ITV, от англ. "intake air throttle valve"), регулирующий поток воздуха, поступающего в цилиндры.
Уровень техники
В технике известны моторные тормоза, которые включают компрессионный тормоз и регулятор. Компрессионный тормоз закрывает клапаны цилиндров, так что находящийся в них воздух будет сжиматься, в результате чего создается тормозной момент. Обычно управление компрессионным тормозом осуществляется с помощью клапана включения/выключения.
РДВ управляет давлением потока, выходящего из цилиндров, причем закрытие РДВ обычно приводит к повышению давления в выпускном коллекторе, в результате чего повышается тормозной момент, создаваемый двигателем. Управление РДВ обычно осуществляется с использованием регулирования с обратной связью (по замкнутому контуру), причем в качестве сигнала обратной связи используется давление на выходе двигателя.
Суммарный тормозной момент двигателя определяется вкладами компрессионного тормоза и РДВ.
Входными сигналами для контроллера компрессионного тормоза являются величины требуемого и текущего давления на выходе двигателя. Выходной сигнал контроллера компрессионного тормоза используется для управления положением РДВ. При торможении двигателем давление на выходе двигателя пропорционально тормозному моменту двигателя, и поэтому величина этого давления используется для управления тормозным моментом.
Для некоторых двигателей, особенно для турбокомпаундных двигателей, и на некоторых скоростях работы двигателя нет возможности управлять частью тормозного момента, создаваемого компрессионным тормозом, между нулевой величиной, когда компрессионный тормоз выключен, и максимальной величиной, которая достигается при включенном компрессионном тормозе. Поскольку компрессионный тормоз активируется клапаном включения/выключения, невозможно осуществлять плавное регулирование тормозного момента двигателя между максимальной величиной, которая может быть достигнута с использованием только РДВ, и величиной, которая может быть достигнута при использовании только компрессионного тормоза.
Соответственно, при некоторых условиях невозможно осуществлять плавное регулирование тормозного момента двигателя или регулирование малыми дискретными шагами, а только в режиме ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО, поскольку компрессионный тормоз имеет лишь режим ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО.
Таким образом, существует потребность в улучшенном управлении моторным тормозом транспортного средства, при котором устраняется вышеуказанный недостаток.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является создание нового способа управления моторным тормозом транспортного средства, причем предлагаемый способ обеспечивает улучшенные возможности управления моторным тормозом. Эта цель достигается в способе, охарактеризованном признаками п. 1.
Предлагаемый способ управления моторным тормозом транспортного средства подходит для транспортного средства, снабженного двигателем внутреннего сгорания, содержащим:
- цилиндры, обеспечивающие возможность компрессионного торможения;
- регулятор давления в выходном потоке (РДВ), управляющий воздушным потоком, выходящим из цилиндров;
- дроссельный клапан потока всасываемого воздуха (ДКВ), управляющий воздушным потоком, поступающим в цилиндры; и
- средство измерения давления для измерения давления в потоке, выходящем из цилиндров.
Моторный тормоз такого транспортного средства приспособлен для управления в двух разных режимах торможения двигателем:
- первый режим торможения двигателем, в котором управление воздушным потоком, проходящим через РДВ, осуществляется с использованием контура обратной связи, и управление ДКВ осуществляется в режиме опережающего регулирования в соответствии с числом оборотов двигателя и требуемым тормозным моментом; и
- второй режим торможения двигателем, в котором управление РДВ осуществляется в режиме опережающего регулирования в соответствии с числом (S) оборотов двигателя и требуемым тормозным моментом (Т), и ДКВ осуществляет управление тормозным моментом с использованием контура обратной связи, в котором используется давление потока, выходящего из цилиндров.
Если управление ДКВ осуществлять таким образом, чтобы массовый поток воздуха, всасываемого в цилиндры двигателя, уменьшался, часть тормозного момента, создаваемая компрессионным тормозом, будет уменьшаться. Таким образом, может быть обеспечено плавное или дискретное управление компрессионным тормозом.
Поскольку в обоих режимах торможения двигателем управление тормозным моментом осуществляется с использованием контура обратной связи в соответствии с давлением ниже цилиндров по потоку, то обеспечивается плавный переход между двумя разными режимами торможения двигателем.
В первом режиме торможения двигателем управление РДВ осуществляется в соответствии с измеренным давлением ниже цилиндров по потоку, причем управление ДКВ осуществляется в режиме опережающего регулирования в соответствии с числом оборотов двигателя и требуемым тормозным моментом. Положение ДКВ определяется двухмерной таблицей, входными величинами которой являются: число оборотов двигателя и требуемый тормозной момент. Такая таблица предпочтительно составляется заранее и записывается в контроллере моторного тормоза.
Во втором режиме торможения двигателем управление РДВ осуществляется в режиме опережающего регулирования в соответствии с числом оборотов двигателя и требуемым тормозным моментом. ДКВ обеспечивает управление тормозным моментом прямо пропорционально измеренному давлению ниже цилиндров по потоку. Положение РДВ определяется двухмерной таблицей, входными величинами которой являются: число оборотов двигателя и требуемый тормозной момент. Как и в предыдущем случае, такая таблица предпочтительно составляется заранее и записывается в контроллере моторного тормоза. Второй режим торможения используется, когда РДВ уже полностью открыт, и требуется меньший тормозной момент (меньшее давление в выпускном трубопроводе), причем управление должно осуществляться с помощью ДКВ, в результате чего моторный тормоз может точнее регулироваться в более широком диапазоне тормозных моментов.
Один из двух режимов торможения двигателем, первый или второй, который должен использоваться, определяется на основе требуемого тормозного момента и текущего числа оборотов двигателя, в результате чего всегда для всех режимов работы двигателя может использоваться оптимальный тормозной момент.
В предпочтительных вариантах измерительное средство для измерения давления ниже цилиндров по потоку измеряет давление в выпускном коллекторе. В этом случае без дополнительных затрат могут использоваться имеющиеся датчики давления отработавших газов, выходящих из цилиндров.
В предпочтительных вариантах второй режим торможения используется, когда требуемый тормозной момент ниже пороговой величины тормозного момента или текущее число оборотов двигателя превышает пороговую величину числа оборотов. На высоких оборотах двигателя, когда при включении компрессионного тормоза будет создаваться очень высокий тормозной момент, могут быть превышены предельные величины для двигателя, то есть температура отработавших газов, перепады давления на выпускных клапанах и т.п., и управление моторным тормозом во втором режиме может предотвращать такие ситуации путем уменьшения тормозного момента с помощью ДКВ.
Второй режим торможения также предпочтительно использовать на пониженных оборотах двигателя и низких требуемых тормозных моментах.
Также первый режим торможения предпочтительно использовать, когда требуемый тормозной момент выше пороговой величины тормозного момента, и текущее число оборотов двигателя ниже пороговой величины числа оборотов. Наивысший тормозной момент достигается, когда осуществляется управление РДВ и компрессионным тормозом для обеспечения максимального тормозного момента.
Также предпочтительно осуществлять переключение из второго режима торможения в первый режим торможения, когда требуемый тормозной момент увеличивается и становится выше пороговой величины тормозного момента двигателя, а число оборотов двигателя ниже пороговой величины числа оборотов.
Также предпочтительно осуществлять переключение из первого режима торможения во второй режим торможения, когда требуемый тормозной момент уменьшается и становится ниже пороговой величины тормозного момента двигателя, или когда текущее число оборотов двигателя увеличивается и становится выше пороговой величины числа оборотов, или когда РДВ полностью открыт, и требуемое давление в выпускном коллекторе ниже текущего давления в этом коллекторе, или когда происходит отказ привода РДВ. В результате для всех рабочих режимов работы двигателя будет обеспечиваться оптимальное регулирование тормозного момента.
Также предпочтительно, чтобы двигатель был снабжен перепускным клапаном охладителя воздуха турбонаддува, в результате чего при торможении двигателем может осуществляться управление перепускным клапаном охладителя для повышения или понижения давления в выпускном коллекторе. Управление перепускным клапаном охладителя может осуществляться аналогичным образом, и в подходящем способе управления в качестве управляющего сигнала используется давление ниже цилиндров по потоку, например давлением в выпускном коллекторе. Таким образом, контроллер моторного тормоза может выбирать регулирование массового потока воздуха, поступающего в цилиндры, с помощью перепускного клапана охладителя или ДКВ. Таким образом, может регулироваться температура выходящих газов, что важно для достижения достаточно высоких температур для системы последующей обработки отработавших газов.
В предпочтительных вариантах пороговая величина тормозного момента двигателя включает первую и вторую пороговые величины тормозного момента двигателя, причем первая пороговая величина тормозного момента двигателя ниже второй пороговой величины тормозного момента двигателя, и пороговая величина числа оборотов двигателя включает первую и вторую пороговые величины числа оборотов, причем первая пороговая величина числа оборотов двигателя ниже второй пороговой величины числа оборотов, и первые пороговые величины используются, когда заданная величина повышается, и вторые пороговые величины используются, когда заданная величина понижается. За счет вышеуказанного гистерезиса предотвращаются излишние переключения между двумя режимами торможения в пограничных зонах.
Также в предпочтительных вариантах первая пороговая величина тормозного момента двигателя зависит от числа оборотов двигателя.
Настоящее изобретение также относится к системе моторного тормоза, в которой для осуществления стадий вышеописанного способа используется блок управления.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет описано ниже более подробно со ссылками на фигуры, на которых показано:
на фиг. 1 - схематический вид двигателя и его впускной и выпускной систем;
на фиг. 2 - графики тормозного момента, создаваемого двигателем;
на фиг. 3 - график режимов регулирования тормозного момента двигателя в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
Ниже описан только один вариант осуществления изобретения, который является лишь иллюстрацией возможности его применения. Изобретение не ограничивается лишь приведенными схемами, а включает все модификации, возможные в пределах объема нижеприведенной формулы изобретения.
Ссылочные номера, указанные в формуле изобретения, не должны рассматриваться как ограничения объема охраны заявленных объектов изобретения, и их единственное назначение заключается в облегчении понимания формулы изобретения.
На фиг. 1 приведен схематический вид двигателя 10 с потоками всасываемого воздуха и выпускаемых газов, то есть только с потоками, имеющими отношение к изобретению. Двигатель 10 имеет шесть цилиндров 11, однако количество цилиндров неважно для целей настоящего изобретения. Поток всасываемого воздуха регулируется ДКВ, установленным в канале 21 всасывания воздуха. В потоке всасываемого воздуха установлен охладитель воздуха турбонаддува, который может охлаждать всасываемый воздух. Выше охладителя по потоку всасываемого воздуха установлен перепускной клапан 22, так что воздушный поток может быть пропущен через клапан 22 в обход охладителя. Перепускной клапан 22 соединен с перепускным каналом 23, который соединяется с каналом 21 всасывания воздуха ниже ДКВ по потоку всасываемого воздуха. На фиг. 1 также показан турбонагнетатель 24. Безусловно, турбонагнетатель 24 оказывает воздействие на характеристики всей системы двигателя, однако он не влияет на режимы регулирования по настоящему изобретению. Изобретение может применяться с двигателями, которые содержат или не содержат турбонагнетатель 24. На схеме фиг. 1 также показаны вспомогательные устройства 25. Безусловно, вспомогательные устройства 25 оказывают воздействие на характеристики всей системы двигателя, однако они не влияют на режимы регулирования по настоящему изобретению. Изобретение может применяться с двигателями, содержащими или не содержащими вспомогательные устройства 25.
На фиг. 2 приведен график зависимости между тормозным моментом (Нм) двигателя 10 и числом оборотов (об/мин). Верхняя кривая TEPG относится к тормозному моменту Т, получаемому, если будет включен только РДВ (EPG). Средняя кривая ТСВ относится к минимальному тормозному моменту Т, который может быть достигнут, если будет включен РДВ и компрессионный тормоз, то есть РДВ установлен в положение, в котором обеспечивается его минимальный вклад в суммарный тормозной момент. Самая нижняя кривая Tсумм. относится к максимальному тормозному моменту, который может быть обеспечен моторным тормозом. Если используется известный способ регулирования, площадь А между верхней TEPG и средней ТСВ кривыми соответствует нерегулируемой зоне моторного тормоза. За счет использования режимов а, б работы моторного тормоза, обеспечиваемых ДКВ для управления тормозным моментом компрессионного тормоза, моторный тормоз может регулироваться в большей части указанной зоны.
Путем дросселирования воздушного потока, поступающего в цилиндры 11 двигателя 10 внутреннего сгорания, обеспечивается сжатие в цилиндрах 11 меньшего количества воздуха при торможении двигателем, и поэтому создается меньший тормозной момент. Таким образом, будет обеспечиваться уменьшение части тормозного момента, создаваемого компрессионным тормозом. В пределах всей доступной зоны тормозного момента может обеспечиваться плавное или дискретное регулирование суммарного тормозного момента Т.
На фиг. 3 приведена характеристическая кривая управления для первого а и второго б режимов работы моторного тормоза. Единственная кривая Tмакс. показывает величины максимального тормозного момента для разного числа S оборотов двигателя. Две вертикальные линии tS1, tS2 представляют пороговые величины S числа оборотов двигателя, при которых осуществляется переключение, соответственно, из режима а в режим б торможения и из режима б в режим а торможения. Две горизонтальные линии tT1, tT2 представляют пороговые величины Т тормозного момента двигателя, при которых осуществляется переключение, соответственно, из режима а в режим б торможения и из режима б в режим а торможения, при числе оборотов двигателя ниже пороговой величины tS. Однако следует иметь в виду, что текущие пороговые величины тормозного момента могут изменяться при изменении числа оборотов двигателя.
Назначение разных величин tS1, tS2, tT1 и tT2 для увеличения соответствующих текущих требуемых величин числа S оборотов и тормозного момента Т и уменьшения соответствующих текущих требуемых величин числа S оборотов и тормозного момента Т, минимизирует возможность излишних переключений между различными режимами работы моторного тормоза.
Для осуществления стадий способа в соответствии с различными вариантами используется блок управления (здесь не описывается).
Как можно будет понять, возможны различные очевидные модификации изобретения без выхода за пределы его объема, определяемого прилагаемой формулой. Соответственно, чертежи и их описания должны рассматриваться лишь как иллюстрации изобретения, а не как ограничения.