CN109804151A - 内燃发动机和用于控制发动机的制动扭矩的方法 - Google Patents

内燃发动机和用于控制发动机的制动扭矩的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种内燃发动机，其包括：‑气缸(301、302)，其包括连接到可旋转曲轴的活塞，‑空气引导件(901)，其被布置成向气缸(301、302)引导空气流，‑可调节空气流动限制元件(903)，其被布置成限制通过空气引导件(901)的流动，‑排气引导件(501、502)，其被布置成从气缸(301、302)引导气流，‑可调节排气流动限制元件(601、602)，其被布置成限制通过排气引导件(501、502)的流动，‑排气阀(7)，其被布置成控制气缸(301、302)和排气引导件(501、502)之间的连通，和‑排气阀致动组件(8)，其用于致动排气阀(7)以便在气缸(301、302)的多个循环中的每一个循环中执行排气阀致动序列，‑其中，排气阀致动组件(8)适于控制排气阀致动序列的开始以使其选择性地在非零曲轴角区间内的任何曲轴角处发生。

Description

内燃发动机和用于控制发动机的制动扭矩的方法
技术领域
本发明涉及内燃发动机、车辆、用于控制内燃发动机的方法、计算机程序、计算机可读介质和控制单元。
本发明能够应用在重型车辆(例如卡车)、公共汽车和建筑设备中。虽然将针对重型车辆描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是还可以在其它车辆(例如轿车)中使用。
背景技术
例如在带有沉重负载的长下坡路段(road stretch)中，尤其是在重型车辆中，提供强大发动机制动功能可能是理想的。US5146890A描述了一种在排气***中带有节流装置以便增加该排气***中的背压的发动机。US5146890A还描述了在压缩冲程开始和结束时提供排气阀打开序列，以便分别在气缸中提供压力充注和在压缩冲程结束时避免推回效应。
然而，在发动机制动操作期间，减小制动动力或者由于超过设计极限而导致破坏发动机的风险的情形可能存在变化。虽然US5146890A中的方案提供有利的发动机制动动力的增量，但设计限制要求相对大的、用于制动操作的裕度，这阻碍了制动动力的最大化。
US2012017869A1描述了一种在排气***中带有节流阀的***。背压引起气缸出口阀的中间打开，并且摇臂机构使所述阀保持打开，直至排气阀主打开序列发生。这是不利的，因为排气阀在整个压缩冲程期间是打开的，由此发动机制动动力损失了。而且，类似于US5146890A中的方案，存在考虑设计限制的不利的需要，这要求相对大的、用于制动操作的裕度，这阻碍了制动动力的最大化。
US20160169127描述了在带有气缸出口阀减压缩制动器和布置在排气***中的制动襟翼的内燃发动机中的发动机制动，该排气***被布置在涡轮增压器排气涡轮机的上游。发动机制动扭矩由制动襟翼的关闭水平控制。然而，制动襟翼位置的非常小的改变可能导致发动机制动扭矩的重大改变，从而使得难以在部分负载发动机制动期间实现其中设有该发动机的车辆的良好的驾驶性能。
发明内容
本发明的一个目的在于增加车辆中的内燃发动机的制动性能。本发明还一个目的在于在发动机制动操作期间降低损坏发动机的风险。本发明还一个目的在于改进内燃发动机制动扭矩的控制。
通过根据权利要求1的内燃发动机实现这些目的。因此，本发明提供一种内燃发动机，该内燃发动机包括
-气缸，该气缸包括连接到可旋转曲轴的活塞，
-空气引导件，该空气引导件被布置成向气缸引导空气流，
-可调节空气流动限制元件，该可调节空气流动限制元件被布置成限制通过空气引导件的流动，
-排气引导件，该排气引导件被布置成从气缸引导气流，
-可调节流动限制元件，该可调节流动限制元件被布置成限制通过排气引导件的流动，
-排气阀，该排气阀被布置成控制气缸和排气引导件之间的连通，和
-排气阀致动组件，该排气阀致动组件用于致动排气阀，以便在气缸的多个循环中的每一个循环中执行排气阀致动序列，
-其中，排气阀致动组件适于控制排气阀致动序列的开始，以使其选择性地在非零曲轴角区间内的任何曲轴角处发生。
通过被布置成限制通过排气引导件的流动的可调节排气流动限制元件以及适于控制排气阀致动序列的开始以使其选择性地在非零曲轴角区间内的任何曲轴角处发生的排气阀致动组件的组合，获得了发动机制动操作的控制的显著改进。排气流动限制元件和排气阀致动组件可以相互补充，以提供对发动机制动动力的紧密控制。排气流动限制元件可以例如被设定用于提供排气引导件背压和发动机制动器动力水平的粗略设定，并且排气阀致动组件可以提供连续闭环调节以精调气缸空气质量流量和气缸压力，从而紧密地调节发动机制动动力。
更加具体地，适于控制排气阀致动序列的开始(即，排气阀打开事件)以使其选择性地在非零曲轴角区间内的任何曲轴角处发生的排气阀致动组件可以提供如下的排气阀致动组件，该排气阀致动组件提供对排气阀致动序列的开始的曲轴角的连续调节。与排气阀致动序列的开始的曲轴角的连续调节的可能性组合的排气流动限制元件调节提供了例如鉴于改变的发动机速度而与紧密地调节质量流量和气缸压力的能力相组合的高发动机制动动力能力，现有技术方案中未提供这一点。排气流动限制元件可以在本质上在发动机速度的窄范围中提供高制动动力。调节排气阀致动序列的开始的可能性提供遍布发动机速度的宽广范围地保持高制动动力。即，利用排气流动限制元件和连续可调节排气阀致动组件的组合，能够遍布发动机速度的宽广范围地获得高制动动力。
与排气阀致动序列的开始的曲轴角的连续调节的可能性组合的排气流动限制元件调节还提供响应于在制动操作期间改变的情况精确地调节质量流量和气缸压力，从而减小或者避免超过发动机设计极限的风险。这种极限可能涉及例如气缸压力、涡轮旋转速度或者排气歧管中的温度。由此，发动机毁坏的损伤风险降低。
而且，改进的发动机制动操作控制和损坏避免能力允许更加接近发动机设计极限的操作。这继而允许进一步增加制动动力。改进的发动机制动控制还将提供设置有该发动机的车辆的更加平滑的、更加舒适的和更加安全的发动机制动行为。
另外，可调节空气流动限制元件允许高精度的局部制动扭矩的控制。这允许在其中设置该发动机的车辆的良好的驾驶性能。空气引导件具有比排气引导件低的温度和比排气引导件低小的压力波动。而且，不同于排气流动限制，空气流动限制不在任何实质性程度上影响气缸压力。作为结果，与控制排气流动相比较，控制空气引导件中的流动限制将导致降低的制动扭矩对于相对小的流动改变的过度反应的风险。
总之，本发明提供一种鉴于在操作期间改变的情况的发动机制动操作的改进的控制。这个改进的控制可以在发动机参数，特别地发动机速度的增加的范围之上提供高制动动力。而且，本发明提供调节发动机制动操作从而减小导致发动机损坏风险的、超过发动机设计极限的风险。另外，本发明允许以高精度调节发动机制动扭矩。
优选地，排气流动限制元件、排气阀和排气阀致动组件适于提供用于发动机提供制动扭矩的背压，并且空气流动限制元件适于使得所述制动扭矩能够具有可控性。由此，排气流动限制元件、排气阀和排气阀致动组件可以以宽的发动机速度区间允许高的最大制动扭矩，同时空气流动限制元件在局部负载操作下允许制动扭矩的高度控制。
优选地，在发动机包括具有压缩机的涡轮增压器时，空气引导件被布置成从压缩机向气缸引导空气流动，可调节空气流动限制元件被布置在压缩机和气缸之间。由此，空气流动限制元件可以在由压缩机增加的压力中操作，从而允许对于空气流动限制元件调节的高度响应性。然而，在一些实施例中，在空气引导件被布置成向压缩机引导空气流动时，可调节空气流动限制元件可以被布置在压缩机的上游。
优选地，空气流动限制元件被布置成根据空气流动限制元件的调节提供多个水平的空气流动限制。空气流动限制元件可以适于在非零限制区间内的任何水平处提供空气流动限制元件的限制。空气流动限制元件可以包括空气引导件中的节流阀。由此，可以提供空气流动限制的连续调节，这在发动机制动扭矩之上提供了特别高的控制水平。
发动机可以具有一个或者多个气缸。可以理解，在多缸发动机的一些实施例中，单个空气引导件可以被布置成向发动机的所有的气缸引导空气，其中单个空气流动限制元件被设置成可调节地提供空气流动的限制。然而，在一些实施例中，气缸、空气引导件和空气流动限制元件可以是第一气缸、第一空气引导件和第一空气流动限制元件，并且发动机可以进一步包括：第二气缸；第二空气引导件，该第二空气引导件被布置成向第二气缸引导空气流动；和第二可调节空气流动限制元件，该第二可调节空气流动限制元件被布置在第二空气引导件中以限制到第二气缸的流动，其中到第二气缸的流动保持独立于到第一气缸的流动。由此，该发动机设置有两个空气引导件，每一个向相应的气缸或者相应的气缸子组引导空气流动，并且每一个设置有相应的空气流动限制元件。
在此之内排气阀致动序列的开始可以选择性地在任何曲轴角处发生的曲轴角区间可以使得它适合于提供增加的以上讨论的发动机制动操作的控制。例如，所述区间可以在30-50度曲轴角例如40度曲轴角之上延伸。
优选地，排气阀致动组件包括可旋转凸轮轴装置，该凸轮轴装置适于提供排气阀致动序列的开始选择性地在非零曲轴角区间内的任何曲轴角处发生的控制。在排气阀致动组件包括可旋转凸轮轴时，排气阀致动组件可以是可控的以相对于曲轴旋转调节凸轮轴旋转的相位。排气阀致动组件可以包括用于可变阀正时的变速器。
由此，为连续地改变排气阀致动序列的开始的曲轴角，即连续地改变排气阀致动序列的排气阀打开事件的曲轴角的控制提供了一种稳健的装置。这种凸轮定相可变阀致动机构可以提供实现简单的可靠的实施例。
凸轮定相的可替代方案可以是使用提供带有可调节长度的组合凸轮叶瓣轮廓的带有相应的凸轮叶瓣轮廓的两个共轴凸轮轴。由此一个随动件可以跨越该成对紧密地隔开的凸轮叶瓣。通过通过沿着凸轮轴旋转方向推进凸轮叶瓣中的一个而改变阀提升的持续时间，还将获得排气阀致动序列开始的推进，并且反之亦然。
本发明很好地适合于四冲程内燃发动机。排气阀致动序列可以是在相应的气缸循环的压缩冲程中开始的排气阀的减压缩打开序列，排气阀致动组件是可控的以选择性地提供减压缩打开序列。为此，排气阀致动组件可以包括具有至少一个凸轮叶瓣的凸轮轴，该凸轮叶瓣具有用于减压缩打开序列的减压缩鼻部，排气阀致动组件是可控的以利用减压缩鼻部选择性地致动排气阀。优选地，排气阀的减压缩打开序列在压缩冲程的后半部分中开始。由此，减压缩打开序列用于避免否则压缩空气将会在压缩冲程结束时产生的推回效应。另外，减压缩打开序列的开始的曲轴角的连续调节的可能性提供响应于在制动操作期间改变的情况特别地精确并且响应性的质量流量和气缸压力的调节，这有效地用于在宽的发动机速度范围之上提供高制动动力，并且减小或者避免超过发动机设计极限的风险。
排气阀致动序列可以是在气缸的进气冲程的后半部分或者压缩冲程的前半部分中开始的排气阀的充注打开序列，排气阀致动组件是可控的以选择性地提供充注打开序列。为此，排气阀致动组件可以包括具有至少一个凸轮叶瓣的凸轮轴，该凸轮叶瓣具有用于充注打开序列的充注鼻部，排气阀致动组件是可控的以利用充注鼻部选择性地致动排气阀。由此，当活塞处于其下死点处并且压缩冲程将要开始时，排气阀打开短的时间段并且排气引导件中的相对更高的压力“充注”气缸。由此，与不存在充注打开序列的情况相比，在压缩冲程期间对活塞的制动效果将显著地更高。另外，充注打开序列的开始的曲轴角的连续调节的可能性提供响应于在制动操作期间改变的情况精确并且快速的质量流量和气缸压力的调节，这有效地用于在宽的发动机速度范围之上提供高制动动力，并且减小或者避免超过发动机设计极限的风险。
优选地，排气流动限制元件被布置成根据排气流动限制元件的调节提供多个水平的排气流动限制。优选地，排气流动限制元件适于在非零限制区间内的任何水平下提供排气流动限制元件的限制。由此，可以提供排气流动限制的连续调节，与排气阀致动的连续调节相组合地，这在发动机制动过程之上提供特别高的控制水平。
排气流动限制元件可以包括排气引导件中的节流阀。在一些实施例中，排气流动限制致动组件被设置成调节排气流动限制元件，排气流动限制元件被布置成在排气流动限制致动组件中的故障时采取排气流动限制元件不限制或者阻挡从气缸到涡轮机的流动的位置。为此，排气流动限制元件可以是形式为带有非对称襟翼的蝶形阀的节流阀。由此，在排气流动限制致动组件中的故障的情形中，排气引导件将不受限制并且将不妨碍以后的发动机推进车辆的操作。由此在节流阀故障的情形中排气引导件的阻塞可以避免，这种阻塞可以使得不可能继续驱动车辆或者甚至导致发动机毁坏。
发动机可以包括涡轮增压器。涡轮增压器可以包括涡轮机，该涡轮机用于从来自气缸的排气提取动力以驱动压缩机充注将被引导到气缸的空气。排气引导件因此被布置成从气缸向涡轮机引导气体流动，并且可调节排气流动限制元件优选地被布置在气缸和涡轮机之间。因此，排气流动限制元件优选地位于涡轮机的上游以限制从气缸到涡轮机的流动。与在涡轮机的下游定位排气流动限制元件相比较，上游位置将增加涡轮速度和通过发动机的空气质量流量，由此发动机制动动力可以以50％增加。上游排气流动限制元件在排气歧管中产生高背压而不降低涡轮性能。排气流动限制元件的上游位置允许涡轮增压器在更大的发动机速度范围内有效，这继而增加了通过排气阀致动组件和排气流动限制元件可控的可用发动机速度范围。由此由排气阀致动组件和排气流动限制元件的组合提供的控制进一步增强。因此，由排气阀致动组件和排气流动限制元件在气缸和涡轮机之间的定位提供的连续调节遍布大的发动机速度范围地提供特别高的发动机制动动力。由于提供涡轮速度和空气质量流量的增加，排气流动限制元件的上游位置还将降低涡轮机处的排气温度。
气缸、排气引导件和排气流动限制元件可以是第一气缸、第一排气引导件和第一排气流动限制元件，并且该发动机可以进一步包括：第二气缸；第二排气引导件，该第二排气引导件被布置成从第二气缸向涡轮机引导气体流动；和第二可调节排气流动限制元件，该第二可调节排气流动限制元件被布置在涡轮机的上游以限制从第二气缸到涡轮机的流动，其中从第二气缸到涡轮机的流动被保持独立于从第一气缸到涡轮机的流动。由此，发动机设置有两个排气引导件，每一个排气引导件引导从相应的气缸或者相应的气缸子组的气体流动，并且每一个排气引导件设置有相应的排气流动限制元件。这使得能够一直到涡轮机地以有利的方式从气缸分离排气脉冲。更加具体地，能够使得排气引导件与气缸匹配从而在到达涡轮机之前排气脉冲不相互抑制。继而，这提供了增加涡轮机的动力，这继而增加了涡轮增压压力和空气质量流量，这增加了发动机制动动力。因此，在发动机的发动机制动期间的性能将得到改进。
然而应该理解，在多缸发动机的一些实施例中，单个排气引导件可以被布置成从发动机所有的气缸向涡轮增压器的涡轮机引导气体流动，其中单个排气流动限制元件被设置成可调节地提供气体流动的限制。
涡轮增压器可以是带有处于一级、两级或更多级中的涡轮机的固定几何涡轮增压器。在一些实施例中，发动机包括具有涡轮机的可变几何涡轮增压器，排气引导件被布置成从气缸向涡轮引导气体流动，其中除了可调节排气流动限制元件被布置成提供的限制，涡轮增压器被布置成在涡轮机处提供气体流动的可调节限制。由此，如以下例示地，利用排气阀致动组件、空气流动限制元件、排气流动限制元件以及可变几何涡轮增压器，可以通过空气质量流量和气缸压力的控制提供发动机制动操作的控制的进一步改进。
在一些实施例中，在发动机包括具有涡轮机的可变几何涡轮增压器时，排气引导件被布置成从气缸向涡轮机引导气体流动，可调节排气流动限制元件可以由涡轮机处的流动调节功能提供。由此，排气流动限制元件可以与可变几何涡轮增压器集成，这降低了发动机的复杂度。
还利用一种控制车辆中的内燃发动机的方法达到这些目的，该内燃发动机包括：气缸；燃料***。该燃料***用于向气缸供应燃料；空气引导件，该空气引导件被布置成向气缸引导空气流动；排气引导件。该排气引导件被布置成从气缸引导气体流动；排气阀，该排气阀被布置成控制在气缸和排气引导件之间的连通，该方法包括
-控制发动机以提供制动扭矩，该控制包括，
-终止向气缸的燃料供应，
-限制通过排气引导件的流动，
-限制通过空气引导件的流动，以及
-在气缸的多个循环中的每一个循环中执行排气阀致动序列，
-发动机提供制动扭矩的控制还包括
-确定影响气缸中的压力和/或通过气缸的空气质量流量的发动机参数的值，
-根据所确定的发动机参数值，调节排气阀致动序列的开始的时刻，并且
-根据该至少一个确定的发动机参数值中的至少一个，调节通过空气引导件的流动的限制。
该方法可以有利地在四冲程内燃发动机中执行。可以理解该方法可以包括用于车辆传动系的发动机制动扭矩的控制。发动机可以包括具有涡轮机的涡轮增压器，排气引导件被布置成从气缸向涡轮机引导气体流动。可以理解，限制通过排气引导件的流动可以包括调节被布置成限制通过排气引导件的流动的可调节排气流动限制元件。还可以理解限制通过空气引导件的流动可以包括调节被布置成限制通过空气引导件的流动的可调节空气流动限制元件。
类似于上述发动机，通过排气引导件的流动的限制和根据所确定的影响气缸中的压力和/或通过气缸的空气质量流量的发动机参数的值的排气阀致动序列开始正时的调节的组合，提供了遍布发动机速度的宽广范围地保持高制动动力。而且，所述组合提供减小或者避免超过发动机设计极限的风险。还类似于上述发动机，可调节空气流动限制元件允许高精度的局部制动扭矩的控制。控制空气引导件中的流动限制将导致降低的、制动扭矩对于相对小的流动改变的过度反应的风险。
优选地，调节排气阀致动序列的开始的时刻包括调节排气阀致动序列开始的曲轴角。优选地，除排气阀致动序列开始的曲轴角之外，在循环中的一个期间的排气阀致动序列与在循环中的另一个期间的排气阀致动序列相同。这种调节可以有利地由上述凸轮轴定相方案提供。
优选地，该至少一个发动机参数每一个是发动机旋转速度、所请求的发动机制动扭矩、当前发动机制动扭矩、空气引导件中的压力、发动机的涡轮增压器的旋转速度和排气引导件中的压力中的一个。通过使用这些参数中的任何一个来调节排气阀致动序列的开始的时刻并且调节通过空气引导件的流动的限制，可以提供空气质量流量和气缸压力的有效控制。例如，排气阀致动序列可以在发动机的第一旋转速度下在第一气缸循环期间执行，并且排气阀致动序列还可以在发动机的第二旋转速度下在第二气缸循环期间执行，第二旋转速度高于第一旋转速度，排气阀致动序列在第二循环中比在第一循环中低的曲轴角处执行。由此，尽管发动机速度改变，但质量流量和气缸压力仍然可以被有效地控制。
优选地，调节通过空气引导件的流动的限制包括调节空气引导件中的节流阀。由此可以提供一种简单并且有效的获得高精度局部发动机制动器扭矩的方式。
优选地，通过空气引导件的流动的限制的调节是闭环调节。用于这种闭环控制的反馈参数可以是任何适当的参数，诸如空气引导件压力或者空气引导件质量流量。因此，空气引导件中的压力可以是闭环调节中的反馈参数。在压缩机被设置在空气引导件中时，优选地空气引导件中的增压压力是反馈参数。在一些实施例中，优选地在通过排气引导件的流动的限制上游在排气引导件中的压力是闭环调节中的反馈参数。在一些实施例中，气缸两侧的压力差是闭环调节中的反馈参数。调节排气阀致动序列的开始的时刻可以包括调节排气阀致动序列开始的曲轴角。排气阀致动序列的开始的时刻的调节可以是开环调节。如以下例示地，排气流动限制和排气阀致动序列开始的时刻可以适于在开环控制算法中提供用于发动机提供制动扭矩的背压，并且空气流动限制可以在闭环中得到调节以在局部负载下提供制动扭矩的高精度控制。
可替代地，排气阀致动序列的开始的时刻的调节和/或通过排气引导件的流动的限制的调节可以是闭环调节。由此，空气引导件中的压力可以是闭环调节中的反馈参数。在压缩机被设置在空气引导件中时，优选地空气引导件中的增压压力是反馈参数。在一些实施例中，优选地在通过排气引导件的流动的限制上游的、在排气引导件中的压力是闭环调节中的反馈参数。在一些实施例中，气缸两侧的压力差是闭环调节中的反馈参数。
优选地，该方法包括确定影响气缸中的压力和/或通过气缸的空气质量流量的进一步的发动机参数的值，并且根据所确定的进一步的发动机参数值调节通过排气引导件的流动的限制。该进一步的发动机参数可以是发动机旋转速度、发动机扭矩、被布置成从发动机的涡轮增压器的压缩机向气缸引导空气流动的空气引导件中的压力、涡轮增压器的旋转速度或者排气引导件中的压力。由此，排气流动限制、空气流动限制以及排气阀致动序列开始的时刻可以基于影响气缸中的压力和/或通过气缸的空气质量流量的参数被有效地控制。这将提供特别高水平的发动机制动操作的控制。如以下例示地，排气流动限制、空气流动限制和排气阀致动序列开始的时刻中的一项或者两项可以经受开环控制，而排气流动限制、空气流动限制和排气阀致动序列开始的时刻中的其余的项可以有利地经受闭环控制。在权利要求范围内还可设想将排气流动限制，空气流动限制和排气阀致动序列开始的时刻全部布置成经受开环控制。在权利要求范围内进一步可设想将排气流动限制、空气流动限制和排气阀致动序列开始的时刻全部布置成经受闭环控制。
如从以上发动机的描述理解地，限制通过排气引导件的流动可以包括调节排气引导件中的节流阀和/或调节发动机的可变几何涡轮增压器的涡轮机处的流动调节功能，其中排气引导件被布置成从气缸向涡轮机引导气体流动。
排气阀致动序列可以包括在气缸压缩冲程中开始的减压缩打开序列。排气阀致动序列还可以包括在气缸的进气冲程的后半部分或者压缩冲程的前半部分中开始的排气阀的充注打开序列。优选地该方法包括在充注打开序列和减压缩打开序列之间减小排气阀的打开程度。优选地该方法包括在充注打开序列和减压缩打开序列之间完全关闭排气阀。由此制动动力可以在压缩冲程处增加或者最大化，因为在气缸和排气引导件之间提供了减小的或者无任何连通，从而允许非常高的压力在气缸中发展。
可以理解，排气阀致动序列可以包括在气缸排气冲程中带有排气阀的最大打开程度的排气阀的主打开序列。
如以上提出地，该方法可以包括根据该至少一个确定的发动机参数值中的至少一个调节通过排气引导件的流动的限制。通过排气引导件的流动的限制的调节有利地在开环调节中完成。限制通过排气引导件的流动可以包括调节排气引导件中的节流阀和/或调节发动机的可变几何涡轮增压器的涡轮机处的流动调节功能，其中排气引导件被布置成从气缸向涡轮机引导气体流动。
还利用一种内燃发动机达到这些目的，该内燃发动机包括
-气缸，该气缸包括连接到可旋转曲轴的活塞，
-空气引导件，该空气引导件被布置成向气缸引导空气流动，
-可调节空气流动限制元件，该可调节空气流动限制元件被布置成限制通过空气引导件的流动，
-排气引导件，该排气引导件被布置成从气缸引导气体流动，
-排气阀，该排气阀被布置成控制在气缸和排气引导件之间的连通，和
-排气阀致动组件，该排气阀致动组件用于致动排气阀以便在多个气缸循环每一个中执行排气阀致动序列，
-其中排气阀致动组件适于控制排气阀致动序列的开始选择性地在非零曲轴角区间内的任何曲轴角处发生。
排气阀致动序列开始的时刻的调节可以提供高发动机制动动力，并且空气流动限制元件的调节可以在局部负载下提供发动机制动动力的高度控制。优选地，在发动机包括具有压缩机的涡轮增压器时，空气引导件被布置成从压缩机向气缸引导空气流动，可调节空气流动限制元件被布置在压缩机和气缸之间。可替代地，可调节空气流动限制元件可以被布置在压缩机的上游。优选地，空气流动限制元件被布置成根据空气流动限制元件的调节提供多个水平的空气流动限制。优选地，空气流动限制元件适于在非零限制区间内的任何水平下提供空气流动限制元件的限制。空气流动限制元件可以包括空气引导件中的节流阀。排气阀致动组件可以包括可旋转凸轮轴，其中排气阀致动组件是可控的以相对于曲轴旋转调节凸轮轴旋转的相位。排气阀致动序列可以是在相应的气缸循环的压缩冲程中开始的排气阀的减压缩打开序列，排气阀致动组件是可控的以选择性地提供减压缩打开序列。排气阀致动序列可以是在气缸的进气冲程的后半部分或者压缩冲程的前半部分中开始的排气阀的充注打开序列，排气阀致动组件是可控的以选择性地提供充注打开序列。
还利用一种带有根据这里的任何权利要求或者实施例的发动机的车辆达到这些目的。
还利用一种控制车辆中的内燃发动机的方法达到这些目的，该内燃发动机包括：气缸；燃料***，该燃料***用于向气缸供应燃料；空气引导件，该空气引导件被布置成向气缸引导空气流动；排气引导件，该排气引导件被布置成从气缸引导气体流动；排气阀，该排气阀被布置成控制在气缸和排气引导件之间的连通，该方法包括
-控制发动机以提供制动扭矩，该控制包括，
-终止向气缸的燃料供应，
-限制通过空气引导件的流动，以及
-在气缸的多个循环中的每一个循环中执行排气阀致动序列，
-发动机提供制动扭矩的控制还包括
-确定影响气缸中的压力和/或通过气缸的空气质量流量的至少一个发动机参数的值，
-根据该至少一个确定的发动机参数值中的至少一个，调节排气阀致动序列的开始的时刻，并且
-根据该至少一个确定的发动机参数值中的至少一个，调节通过空气引导件的流动的限制。
排气阀致动序列开始的时刻的调节可以提供高发动机制动动力，并且通过空气引导件的流动的限制的调节可以在局部负载下提供发动机制动动力的高度控制。该至少一个发动机参数可以是发动机旋转速度、所请求的发动机制动扭矩、当前发动机制动扭矩、空气引导件中的压力、发动机的涡轮增压器的旋转速度和排气引导件中的压力中的一个。调节通过空气引导件的流动的限制可以包括调节空气引导件中的节流阀。优选地，通过空气引导件的流动的限制的调节是闭环调节。优选地，调节排气阀致动序列开始的时刻包括调节排气阀致动序列开始的曲轴角。优选地，排气阀致动序列开始的时刻的调节是开环调节。排气阀致动序列可以包括在气缸的压缩冲程中开始的减压缩打开序列。排气阀致动序列可以包括在气缸的进气冲程的后半部分或者压缩冲程的前半部分中开始的排气阀的充注打开序列。
还利用根据权利要求31的计算机程序、根据权利要求32的计算机可读介质或者根据权利要求33的控制单元达到这些目的。
在以下描述中并且在从属权利要求中公开了本发明进一步的优点和有利的特征。
附图说明
参照附图，以下给出作为实例引用的本发明实施例的更加详细的描述。
在附图中：
图1是卡车形式的车辆的侧视图。
图2是图1中的车辆中的内燃发动机的概略图。
图3是图2中的发动机的气缸处的竖直剖面的视图。
图4是作为曲轴角的函数的、图3所示的排气阀的致动序列的图。
图5是描绘了控制图2中的发动机的方法中的步骤的框图。
图6-图9是描绘根据本发明的替代实施例的、控制发动机的方法中的步骤的框图。
图10示出根据本发明的另外实施例的用于发动机的排气流动限制元件。
图11是根据本发明的进一步的实施例的发动机的气缸处的竖直剖面的视图。
图12是描绘控制图11中的发动机的方法中的步骤的框图。
具体实施方式
图1示出卡车形式或者用于半挂车的牵引车的车辆。应该指出，该车辆能够具有各种替代类型，例如它可以是轿车、公共汽车或工程机械(例如轮式装载机)。该车辆包括四冲程内燃发动机1。
如能够在图2中看到的，在这个实例中发动机包括被布置成一排的六个气缸301、302。发动机1在车辆中被定向成使得这一排气缸与车辆笔直行进方向平行。然而应该指出，在替代实施例中，发动机的定向可以具有在车辆中的另一个定向。例如它可以是横置发动机，即被安设成使得发动机曲轴垂直于车辆笔直行进方向的发动机。例如在公共汽车中可以是这种情形，公共汽车中的发动机可以是安装在公共汽车后部中的横置发动机。所述气缸包括第一气缸301和第二气缸302，该第一气缸301是在向前行进的车辆方向上位于前面的三个气缸，该第二气缸302是在向前行进的车辆方向上位于后面的三个气缸。
该发动机包括涡轮增压器4，涡轮增压器4包括在发动机的排气导管装置501、502中的涡轮机401。涡轮增压器4还包括在空气引导件901中的压缩机402，该空气引导件901被布置成经由增压空气冷却器902从压缩机402向气缸301、302引导空气流。涡轮机401和压缩机402被牢固地连接并且是可旋转的，由此，涡轮机401被布置成由排气导管装置501、502中的气体驱动，以如本质上已知地那样驱动被布置成压缩空气引导件901中的空气的压缩机402。
该排气导管装置包括第一排气引导件501和第二排气引导件502，该第一排气引导件501被布置成从第一气缸301向涡轮机401引导气流，该第二排气引导件502被布置成从第二气缸302向涡轮机401引导气流。由此，从第二气缸302到涡轮机401的流动保持独立于从第一气缸301到涡轮机的流动。
控制单元21被布置成确定影响气缸中的压力和/或通过气缸301、302的空气质量流量的发动机参数的值。这些参数包括基于从车辆速度控制功能提供的所请求的车辆速度而确定的所请求的发动机扭矩、实际车辆速度和所选择的车辆中的变速器的齿轮比。所述参数还包括如在下文所述地通过发动机速度传感器确定的发动机旋转速度。影响气缸中的压力和/或空气质量流量的发动机参数还包括通过来自空气引导件压力传感器211的信号确定的空气引导件901中的压力。此外，控制单元21被布置成基于来自第一排气引导件501中的排气引导件压力传感器214的信号来确定排气引导件501、502中的压力。替代地，另外的排气引导件压力传感器可以设置在第二排气引导件502中，或者排气引导件压力传感器可以仅设置在第二排气引导件502中。此外，控制单元21被布置成访问数据存储单元213，该数据存储单元213设有将发动机扭矩及发动机旋转速度的值与空气引导件压力的期望值相关联的数据。
包括空气引导件901中的节流阀903的可调节空气流动限制元件被布置成限制通过空气引导件901的流动。可调节空气流动限制元件903布置在压缩机402和气缸301、302之间，更具体地，在增压空气冷却器902和气缸301、302之间。空气引导件压力传感器211位于可调节空气流动限制元件903和气缸301、302之间。在替代实施例中，可调节空气流动限制元件903可以布置在压缩机402的上游。
空气流动限制元件903能够由控制单元21经由包括例如步进马达的空气流动限制致动组件(未示出)控制。另外，空气流动限制元件903处的位置传感器(未示出)连接到控制单元21，并且被布置成记录代表空气限制元件903的位置的信号并向控制单元发送该信号，以用于位置反馈。应该指出，可以设置任何替代类型的空气流动限制致动组件；例如，这种组件可以包括无刷马达或气动马达。空气流动限制元件903适于根据空气流动限制元件903的调节在非零限制区间内的任何水平下提供空气限制。
第一排气节流阀形式的第一可调节排气流动限制元件601在第一气缸301和涡轮机401之间布置在第一排气引导件501中。排气引导件压力传感器214位于第一可调节排气流动限制元件601和气缸301之间。第二排气节流阀形式的第二可调节排气流动限制元件602在第二气缸302和涡轮机401之间布置在第二排气引导件502中。第一和第二排气流动限制元件被设置为“吊桥式”阀，该“吊桥式”阀可以布置成在完全打开时不提供任何流动障碍。每一个阀601、602可以设置在通过螺栓连接到相应的排气引导件501、502上的单元中。然而，应该指出，在替代实施例中，每一个阀可以集成到相应的排气引导件中。在进一步的替代方案中，所述阀可以被集成在涡轮机的外罩中。如还在本文中别处提及的，所述限制元件可以由可变几何涡轮增压器的流动调节功能提供。第一和第二排气流动限制元件601、602中的每一个能够由控制单元21经由包括例如步进马达的相应的排气流动限制致动组件(未示出)控制。另外，每一个排气流动限制元件601、602处的位置传感器(未示出)连接到控制单元21，并且被布置成记录代表相应的排气流动限制元件601、602的位置的信号并向控制单元发送该信号，以用于位置反馈。应该指出，可以设置任何替代类型的排气流动限制致动组件；例如，这种组件可以包括无刷马达或气动马达。
第一和第二排气流动限制元件601、602中的每一个被布置成根据由控制单元21对相应的排气流动限制元件601、602的调节而提供多个水平的排气流动限制。更加具体地，每一个排气流动限制元件601、602被布置成提供连续的流动调节，即，提供在非零限制区间内的任何水平下的流动限制。数据存储单元213设置有将发动机扭矩及发动机旋转速度的值与用于第一和第二排气流动限制元件601、602的设定相关联的数据。
应该指出，在替代实施例中，单个排气引导件可以布置成从发动机的所有气缸引导排气。在一些实施例中，单个排气流动限制元件601可以设置在涡轮增压器的涡轮机的下游。在进一步的实施例中，涡轮增压器4可以是可变几何涡轮增压器，由此，涡轮增压器4利用涡轮机401处的流动调节功能来提供如这里描述的排气流动限制元件601的功能。
在气缸301、302的每一个处，两个进气阀(未示出)被设置成控制空气从空气引导件901到相应的气缸301、302的进入。而且，在每一个气缸处，以下更详细描述的两个排气阀被布置成控制相应的气缸301、302与相应的排气引导件501、502之间的连通。应该指出，在其它实施例中，在每一个气缸处可以仅设置一个或者设置超过两个排气阀。
而且，燃料***(未示出)被设置成在气缸的循环期间将燃料喷射到气缸中，并且该燃料喷射能够由控制单元21控制。
发动机1包括排气阀致动组件8，排气阀致动组件8包括凸轮轴装置，该凸轮轴装置包括可旋转的凸轮轴801。如以下更详细描述的，在每一个气缸301、302处，凸轮叶瓣803被固定到凸轮轴以致动排气阀。如以下更加详细描述地，排气阀致动组件8还包括用于可变阀正时、更具体地用于调节凸轮轴旋转相位的变换器802。
还参照示出通过第一气缸301之一的截面的图3。每一个气缸301、302包括连接到可旋转曲轴101的活塞303。控制单元21被布置成通过来自曲轴101处的发动机速度传感器212的信号来确定发动机速度。在替代实施例中，该传感器可以布置成检测凸轮轴801的速度，由此可以通过将感测到的凸轮轴速度加倍来获得曲轴速度。图3还示出被布置成控制第一气缸301和第一排气引导件501之间的连通的排气阀7中的一个。图3进一步示出第一排气引导件501中的第一可调节排气流动限制元件601。另外，示出了被布置成控制第一气缸301和空气引导件901之间的连通的进气阀11中的一个。为了致动进气阀，发动机1包括进气阀致动组件12，进气阀致动组件12可以包括带有可旋转凸轮轴(未示出)的凸轮轴装置。图3还示出空气引导件901中的可调节空气流动限制元件903。
排气阀致动组件8为每一个气缸301、302包括摇臂807，该摇臂807被布置成通过在一端处与相应的凸轮叶瓣803接触而枢转，以致动排气阀7。凸轮叶瓣803具有相对大的主鼻部804和两个相对小的鼻部，即减压缩鼻部805和充注鼻部806。
当发动机推进车辆时，在一方面的摇臂807和另一方面的减压缩鼻部805和充注鼻部806之间设有一定距离。因此，当发动机推进车辆时，减压缩鼻部805和充注鼻部806不提供任何排气阀致动。然而，在发动机制动期间，摇臂807与减压缩鼻部805和充注鼻部806接触，这提供如以下描述的排气阀致动序列。
减压缩鼻部805和充注鼻部806的选择性接合由摇臂807的端部处的液压活塞808提供，摇臂807的该端部与摇臂807与凸轮叶瓣803接触的端部相反。液压活塞808由液压导管***和每个摇臂807中的控制阀809控制，每一个控制阀809能够由控制单元21控制。
还参照示出了作为曲轴角的函数的、图3所示的排气阀的致动序列图的图4。在每一个气缸301、302处，凸轮叶瓣803的主鼻部804被布置成致动排气阀7，以便在相应气缸301、302的多个循环中的每一个循环中执行主打开序列MOSL形式的排气阀致动序列。在发动机推进车辆的操作期间用于从气缸排出排气的主打开序列MOSL在膨胀冲程中开始，并且在气缸301、302的排气冲程中具有排气阀7的最大开度。当发动机推进车辆时，如上所述，所述摇臂避免与凸轮叶瓣的减压缩鼻部805和充注鼻部806接触。
图4还示出由气缸处的进气阀执行的进气阀打开序列IOS。
当发动机制动开始时，通过上述摇臂807的液压活塞808的控制，所述摇臂与减压缩鼻部805和充注鼻部806形成接触。结果，由主鼻部引起的升程也稍稍增加，使得主打开序列如图4中的曲线MOS1所地出现。
另外，减压缩鼻部805提供了在气缸301的压缩冲程中开始的减压缩打开序列DOS1。减压缩打开序列DOS1用于释放在压缩冲程期间压缩的空气。由此，减压缩打开序列DOS1用于避免推回效应，否则，压缩空气将会在压缩冲程结束时产生这种推回效应。
进一步在发动机制动期间，充注鼻部806提供了在气缸301的进气冲程的后半部分中开始的充注打开序列COS1。由此，当活塞303处于其下死点处并且压缩冲程将要开始时，排气阀7打开一段短的时间并且排气引导件501中的相对较高的压力“充注”气缸。由此，与不存在充注打开序列COS1的情况相比，在压缩冲程期间对活塞303的制动效果将显著更高。应该指出，排气阀7在充注打开序列COS1和减压缩打开序列DOS1之间完全关闭。在替代实施例中，在充注打开序列COS1和减压缩打开序列DOS1之间，排气阀7的开度可以仅仅减小，而不涉及排气阀的完全关闭。
应该指出，在替代实施例中，充注鼻部806和减压缩鼻部805可以设置在与设置有主鼻部804的凸轮叶瓣相邻的单独凸轮叶瓣上。由此，所述摇臂可以设置为两个部分，每一个部分跟随凸轮叶瓣中的相应的一个凸轮叶瓣，但是默认地，仅那个跟随具有主鼻部的凸轮叶瓣的部分被布置成致动排气阀。所述摇臂部分可以设置有用于当充注鼻部806和减压缩鼻部805要提供排气阀7的相应的致动序列时选择性地将所述摇臂部分彼此固定的接合机构。在这种实施例中，由主鼻部804引起的升程可以保持不变，而与充注鼻部806和减压缩鼻部805的接合无关。
利用所述变换器802(图2)和调节凸轮轴旋转相位的可能性，排气阀致动序列MOS1、DOS1、COS1的开始可以被控制为选择性地在非零曲轴角区间内的任何曲轴角处发生。事实上，整个排气阀致动序列MOS1、DOS1、COS1可以在非零曲轴角区间内移动。所述区间可以在例如40度曲轴角之上延伸。在权利要求范围内的其它区间尺寸当然也是可能的。数据存储单元213设置有将发动机扭矩及发动机旋转速度的值与用于凸轮轴旋转相位的设定相关联的数据。
图4示出通过凸轮轴相位调节获得的被调节的曲轴值的实例。通过在凸轮轴801的旋转方向上移动凸轮轴相位，排气阀致动序列在如图4中的曲线MOS2、DOS2、COS2示意的循环中向前移动。通过与凸轮轴801的旋转方向相反地移动凸轮轴相位，排气阀致动序列在如图4中的曲线MOS3、DOS3、COS3示意的循环中向后移动。应该指出，除了相应的排气阀致动序列开始的曲轴角之外，排气阀致动序列在所有循环中是相同的。为了改进的发动机制动性能的控制，如以下描述地根据发动机参数作出凸轮轴相位调节。
参照图5，将描述控制发动机1提供制动扭矩的方法。
当发动机制动开始时，终止S1向气缸301、302的燃料供应。
气缸301、302处的摇臂807中的控制阀809被控制为致动液压活塞808，以使摇臂807与减压缩鼻部805和充注鼻部806接合。由此，充注打开序列COS1和减压缩打开序列DOS1被如上所述添加S2到气缸中的循环。
该方法还包括确定S3所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度。控制单元21基于所确定的发动机扭矩和发动机旋转速度的值、通过数据存储单元213中的数据来确定用于第一和第二排气流动限制元件601、602的设定。排气流动限制元件601、602被调节S4为所确定的设定，从而提供与所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度相关的、排气引导件501、502中的空气流动的限制。这个调节是开环调节，即，虽然基于所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度的变化被更新，但它不是利用来自可以从其确定通过气缸的空气流或气缸压力的任何参数的反馈而更新的。
控制单元21还利用数据存储单元213中的数据、基于所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度来确定用于凸轮轴相位的设定。在开环控制中，控制单元21向变换器802发送信号以调节S4凸轮轴旋转的相位，从而调节排气阀致动序列MOS1、DOS1、COS1的曲轴角。延迟排气阀致动序列MOS1、DOS1、COS1的开始将减小空气引导件901中的压力，这将减小制动扭矩，反之亦然。
基于所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度，控制单元21基于存储单元213中的数据来确定S5期望的空气引导件压力值。在闭环控制中，控制单元21向空气引导件901中的空气流动限制元件903发送信号，以便基于期望的空气引导件压力值和来自空气引导件压力传感器211的反馈信号来调节S6空气流动限制元件903。在闭环控制中，来自空气引导件压力传感器211的反馈信号被与期望的空气引导件压力值进行比较S7。朝向完全关闭位置移动空气流动限制元件903将减小空气引导件901中的压力，反之亦然。应该指出，替代使用压力传感器，空气引导件压力可以由控制单元21基于一些其它适当的参数(例如测量到的空气引导件901中的空气质量流量)来确定。
应该指出，作为对空气引导件压力的替代，闭环空气流动限制元件903调节可以基于作为反馈参数的一些其它适当的参数(例如排气引导件501、502中的压力或涡轮增压器4的旋转速度)来完成。在排气引导件压力的情形中，反馈信号可以从排气引导件501、502处的排气引导件压力传感器获得。在涡轮增压器旋转速度的情形中，反馈信号可以从涡轮增压器4处的速度传感器获得。在一些实施例中，排气引导件501、502中的压力或涡轮增压器4的旋转速度可以由控制单元21基于其它适当的参数确定。例如，控制单元21可以布置成使用用于排气引导件501、502中的压力和涡轮增压器4的旋转速度的数学模型。例如控制单元21可以布置成基于发动机速度和发动机制动扭矩以及空气引导件压力和空气质量流量的测量值来确定这些参数。
参照图6，将描述该方法的替代实施例。除了以下差别之外，该替代实施例中的步骤与参照图5描述的实施例中的步骤相同：基于所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度，控制单元21基于存储单元213中的数据确定S5气缸301、302两侧的期望压力差。在闭环控制中，控制单元21向空气引导件901中的空气流动限制元件903发送信号，以便基于气缸301、302两侧的期望压力差和来自空气引导件压力传感器211和排气引导件压力传感器214的反馈信号来调节S6空气流动限制元件903。在闭环控制中，来自空气引导件压力传感器211和排气引导件压力传感器214的反馈信号被与气缸301、302两侧的期望压力差进行比较S7。
参照图7，将描述该方法的另一个实施例。其中的步骤S1-S3与参照图5描述的实施例中的步骤S1-S3相同。在图7中的实施例中，除了在开环中调节S4排气流动限制元件601、602之外，控制单元21基于所确定的发动机扭矩和发动机旋转速度的值、利用数据存储单元213中的数据来确定S4用于空气流动限制元件903的设定。空气流动限制元件903在开环中被调节S4为所确定的设定，以便提供与所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度相关的、空气引导件901中的空气流动的限制。
进一步在图7的实施例中，基于所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度，控制单元21基于存储单元213中的数据确定S5期望的空气引导件压力值。在闭环控制中，控制单元21基于期望的空气引导件压力值和来自空气引导件压力传感器211的反馈信号向变换器802发送信号，以便调节S6带有排气阀致动序列MOS1、DOS1、COS1的对应的曲轴角的、凸轮轴旋转的相位。在闭环控制中，来自空气引导件压力传感器211的反馈信号被与期望的空气引导件压力值进行比较S7。延迟排气阀致动序列MOS1、DOS1、COS1的开始将减小空气引导件901中的压力，反之亦然。
参照图7，将描述该方法的替代实施例。除了以下差别之外，该替代实施例中的步骤与参照图7描述的实施例中的步骤相同：基于所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度，控制单元21基于存储单元213中的数据确定S5气缸301、302两侧的期望压力差。在闭环控制中，控制单元21向变换器802发送信号，以便基于气缸301、302两侧的期望压力差和来自空气引导件压力传感器211和排气引导件压力传感器214的反馈信号来调节S6带有排气阀致动序列MOS1、DOS1、COS1的对应的曲轴角的、凸轮轴旋转的相位。在闭环控制中，来自空气引导件压力传感器211和排气引导件压力传感器214的反馈信号被与气缸301、302两侧的期望压力差进行比较S7。
应该指出，在这种替代实施例中，作为对空气引导件压力的替代，凸轮轴相位调节可以基于一些其它适当的反馈参数(例如涡轮增压器4的旋转速度)来完成。
在该方法的替代实施例中，控制单元21基于所确定的发动机扭矩和发动机旋转速度的值并利用数据存储单元213中的数据来确定带有排气阀致动序列MOS1、DOS1、COS1的对应的曲轴角的、凸轮轴旋转的相位的值。控制单元21向变换器802发送信号，以便根据所确定的相位值来调节凸轮轴相位。基于所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度的变化、利用开环调节来调节凸轮轴相位。另外，控制单元21基于所确定的发动机扭矩和发动机旋转速度的值、利用数据存储单元213中的数据来确定用于空气流动限制元件903的设定。空气流动限制元件903在开环中被调节为所确定的设定，以便提供与所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度相关的、空气引导件901中的空气流动的限制。
进一步在这种替代实施例中，基于所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度，控制单元21基于存储单元213中的数据来确定期望的空气引导件压力值。替代地，可以如上所述地确定气缸301、302两侧的期望压力差。在闭环控制中，控制单元21基于期望的空气引导件值和来自空气引导件压力传感器211的反馈信号来发送信号，以便调节第一和第二排气流动限制元件601、602。
应该指出，在这种替代实施例中，作为对空气引导件压力的替代，排气流动限制元件调节可以基于一些其它适当的参数(例如排气引导件501、502中的压力或涡轮增压器4的旋转速度)来完成。
在其它替代实施例中，排气流动限制元件调节、空气流动限制元件调节和凸轮轴相位调节中的至少两项或全部可以在闭环控制中完成。这种闭环控制可以布置成使得实际的空气引导件压力和实际的排气引导件压力等于这些参数的期望值。期望的空气引导件压力和期望的排气引导件压力可以从所确定的发动机速度和所请求的发动机扭矩的值及存储在数据存储单元中的关联数据来获得。在进一步的替代实施例中，排气流动限制元件调节、空气流动限制元件调节和/或凸轮轴相位调节可以在闭环控制中完成，从而实际的排气引导件压力和涡轮增压器速度等于这些参数的期望值。期望的排气引导件压力和期望的涡轮增压器速度可以从所确定的发动机速度和所请求的发动机扭矩的值及存储在数据存储单元中的关联数据来获得。
参照图9。在发动机的替代实施例中，涡轮增压器4是可变几何涡轮增压器，由此，除了排气流动限制元件601、602的流动限制功能之外，涡轮增压器4在涡轮机401处提供可调节流动限制功能。图9描绘了发动机的这种替代实施例中的方法中的步骤。
类似于参照图5描述的方法，当发动机制动开始时，终止S1向气缸301、302的燃料供应，并且气缸301、302处的摇臂807中的控制阀809被控制为致动液压活塞808，以使得摇臂807与减压缩鼻部805和充注鼻部806接合，由此，充注打开序列COS1和减压缩打开序列DOS1被添加到S2气缸中的循环。
所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度被确定S3。控制单元21基于所确定的发动机扭矩和发动机旋转速度的值、利用数据存储单元213中的数据来确定用于可变几何涡轮增压器4的设定以及用于第一和第二排气流动限制元件601、602的设定。可变几何涡轮增压器4和排气流动限制元件601、602被调节S4为所确定的设定，以便提供与所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度相关的、排气引导件501、502中的空气流动的限制。这个调节是开环调节。
如图5中，控制单元21还利用数据存储单元213中的数据、基于所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度来确定用于凸轮轴相位的设定。在开环控制中，控制单元21向变换器802发送信号以调节S4凸轮轴旋转的相位，从而调节排气阀致动序列MOS1、DOS1、COS1的曲轴角。
类似于参照图5描述的方法，基于所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度，控制单元21基于存储单元213中的数据来确定S5期望的空气引导件压力值。在闭环控制中，控制单元21向空气引导件901中的空气流动限制元件903发送信号，以便基于期望的空气引导件值和来自空气引导件压力传感器211的反馈信号来调节S6空气流动限制元件903。在闭环控制中，来自空气引导件压力传感器211的反馈信号被与期望的空气引导件压力值进行比较S7。作为对空气引导件压力的替代，对空气流动限制元件903的调节可以基于一些其它适当的参数(例如排气引导件501、502中的压力或涡轮增压器4的旋转速度)来完成。
在具有可变几何涡轮增压器的发动机中，该方法的替代实施例可以包括：基于所确定的发动机扭矩和发动机旋转速度的值并利用数据存储单元213中的数据来确定第一和第二排气流动限制元件601、602和空气流动限制元件903的设定以及凸轮轴旋转的相位的值。控制单元21可以向排气流动限制致动组件发送信号以根据所确定的设定来调节排气流动限制元件601、602，向空气流动限制元件903发送信号以调节空气流动限制元件903，并且向变换器802发送信号以根据所确定的相位值调节凸轮轴相位。可以基于所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度的变化、利用开环调节来调节排气流动限制元件、空气流动限制元件903和凸轮轴相位。
此外，在这种替代实施例中，基于所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度，控制单元21可以基于存储单元213中的数据来确定期望的空气引导件压力值。在闭环控制中，控制单元21可以基于期望的空气引导件值和来自空气引导件压力传感器211的反馈信号发送信号，从而调节可变几何涡轮增压器4。作为对空气引导件压力的替代，可变几何涡轮增压器调节可以基于一些其它适当的参数(例如排气引导件501、502中的压力或涡轮增压器4的旋转速度)来完成。
在具有可变几何涡轮增压器的发动机中，该方法的更进一步的替代实施例可以包括：基于所确定的发动机扭矩和发动机旋转速度的值并利用数据存储单元213中的数据来确定可变几何涡轮增压器4的设定、空气流动限制元件903的设定、和凸轮轴旋转的相位的值，并且根据所确定的设定来调节可变几何涡轮增压器4和空气流动限制元件903并根据所确定的相位值调节凸轮轴相位。可以基于所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度的变化、利用开环调节来调节可变几何涡轮增压器、空气流动限制元件903和凸轮轴相位。
另外，在这种更进一步的替代实施例中，基于所确定的所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度，控制单元21可以基于存储单元213中的数据来确定期望的空气引导件压力值。在闭环控制中，控制单元21可以基于期望的空气引导件值和来自空气引导件压力传感器211的反馈信号发送信号，以便调节排气流动限制元件601、602。作为对空气引导件压力的替代，可以基于一些其它适当的参数(例如排气引导件501、502中的压力或涡轮增压器4的旋转速度)来调节排气流动限制元件。
图10示出了根据本发明的另外实施例的用于发动机的排气流动限制元件601。排气流动限制元件601是带有襟翼604的蝶形阀。包括步进马达、无刷马达或者气动马达的排气流动限制致动组件603被设置成调节排气流动限制元件601，即调节襟翼604绕轴605的角位置。襟翼604是非对称的，即襟翼的延伸在轴605的一侧上比在另一侧上大。结果，排气流动限制元件被布置成在排气流动限制致动组件603中的故障时处于排气流动限制元件不限制或者阻挡通过排气引导件的流动的位置。
还参照示出通过根据本发明的进一步的实施例的发动机中的气缸的剖面的图11。除了以下差别之外，图11中的实施例与以上参照图3描述的实施例共享特征：在图11中的实施例中，在排气引导件501中无任何可调节排气流动限制元件601。
图12描绘了控制图11中的发动机的方法中的步骤。除了该方法不包括调节任何排气流动限制元件的差别之外，该方法与图5中的方法共享特征。类似于图5中的方法，图12中的方法包括利用数据存储单元213中的数据、基于所请求的发动机扭矩和发动机旋转速度来确定用于凸轮轴相位的设定，并且在开环控制中，调节S4凸轮轴旋转的相位以调节排气阀致动序列MOS1、DOS1、COS1(图4)的曲轴角。在闭环控制中，基于期望的空气引导件压力值和来自空气引导件压力传感器211的反馈信号来调节空气流动限制元件903。在闭环控制中，来自空气引导件压力传感器211的反馈信号被与期望的空气引导件压力值进行比较S7。替代地，如图6中那样，可以基于气缸301、302两侧的期望压力差和来自空气引导件压力传感器211和排气引导件压力传感器的反馈信号来调节空气流动限制元件903。
应该理解，本发明不限于上文所述并且在附图中示意的实施例；而是，本领域技术人员将会认识到，可以在所附权利要求范围内作出很多改变和修改。

Claims (33)

1.一种内燃发动机，包括：
-气缸(301、302)，所述气缸(301、302)包括连接到可旋转的曲轴的活塞，
-空气引导件(901)，所述空气引导件(901)被布置成将空气流引导到所述气缸(301、302)，
-可调节的空气流动限制元件(903)，所述空气流动限制元件(903)被布置成限制通过所述空气引导件(901)的流动，
-排气引导件(501、502)，所述排气引导件(501、502)被布置成从所述气缸(301、302)引导气流，
-可调节的排气流动限制元件(601、602)，所述排气流动限制元件(601、602)被布置成限制通过所述排气引导件(501、502)的流动，
-排气阀(7)，所述排气阀(7)被布置成控制所述气缸(301、302)和所述排气引导件(501、502)之间的连通，以及
-排气阀致动组件(8)，所述排气阀致动组件(8)用于致动所述排气阀(7)，以便在所述气缸(301、302)的多个循环中的每一个循环中执行排气阀致动序列，
-其特征在于，所述排气阀致动组件(8)适于控制所述排气阀致动序列的开始，以使其选择性地在非零曲轴角区间内的任何曲轴角处发生。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述排气流动限制元件(601、602)、所述排气阀(7)和所述排气阀致动组件(8)适于提供用于所述发动机提供制动扭矩的背压，并且所述空气流动限制元件(903)适于使得所述制动扭矩能够具有可控性。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述发动机包括具有压缩机(402)的涡轮增压器(4)，所述空气引导件(901)被布置成将空气流从所述压缩机(402)引导到所述气缸(301、302)，其中所述可调节的空气流动限制元件(903)布置在所述压缩机(402)和所述气缸(301、302)之间。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述发动机包括具有压缩机(402)的涡轮增压器(4)，所述空气引导件(901)被布置成将空气流引导到所述压缩机(402)并且从所述压缩机引导到所述气缸，其中，所述可调节的空气流动限制元件(903)布置在所述压缩机(402)的上游。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述空气流动限制元件(903)被布置成根据对所述空气流动限制元件(903)的调节而提供多个水平的空气流动限制。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述空气流动限制元件(903)适于在非零限制区间内的任何水平下提供所述空气流动限制元件(903)的所述限制。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述空气流动限制元件包括所述空气引导件(901)中的节流阀(903)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述排气阀致动组件(8)包括可旋转的凸轮轴，其中，所述排气阀致动组件(8)是可控的，用于调节凸轮轴旋转相对于曲轴旋转的相位。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述排气阀致动序列是在所述气缸(301、302)的相应的循环的压缩冲程中开始的、所述排气阀(7)的减压缩打开序列(DOS1、DOS2、DOS3)，所述排气阀致动组件(8)是可控的，用于选择性地提供所述减压缩打开序列(DOS1、DOS2、DOS3)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述排气阀致动序列是在所述气缸(301、302)的进气冲程的后半部分中或者在压缩冲程的前半部分中开始的、所述排气阀(7)的充注打开序列(COS1、COS2、COS3)，所述排气阀致动组件(8)是可控的，用于选择性地提供所述充注打开序列(COS1、COS2、COS3)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述排气流动限制元件(601、602)被布置成根据所述排气流动限制元件(601、602)的所述调节来提供多个水平的排气流动限制。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述排气流动限制元件(601、602)适于在非零限制区间内的任何水平下提供所述排气流动限制元件(601、602)的所述限制。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述排气流动限制元件包括所述排气引导件中的节流阀(601、602)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述发动机包括具有涡轮机(401)的涡轮增压器(4)，所述排气引导件(501、502)被布置成将气流从所述气缸(301、302)引导到所述涡轮机(401)，其中，所述可调节的排气流动限制元件(601、602)布置在所述气缸(301、302)和所述涡轮机(401)之间。
15.一种控制车辆中的内燃发动机(1)的方法，所述内燃发动机(1)包括：气缸(301、302)；燃料***，所述燃料***用于向所述气缸供应燃料；空气引导件(901)，所述空气引导件(901)被布置成将空气流引导到所述气缸(301、302)；排气引导件(501、502)，所述排气引导件(501、502)被布置成从所述气缸(301、302)引导气流；排气阀(7)，所述排气阀(7)被布置成控制所述气缸(301、302)和所述排气引导件(501、502)之间的连通，所述方法包括：
-控制所述发动机以提供制动扭矩，所述控制包括：
-终止(S1)向所述气缸(301、302)的燃料供应，
-限制(S4)通过所述排气引导件(501、502)的流动，
-限制(S6)通过所述空气引导件(901)的流动，以及
-在所述气缸(301、302)的多个循环中的每一个循环中执行(S2)排气阀致动序列(MOS1、DOS1、COS1)，
-其特征在于，控制所述发动机以提供制动扭矩还包括：
-确定(S3、S5)影响所述气缸内的压力和/或通过所述气缸的空气质量流量的至少一个发动机参数的值，
-根据所确定的所述至少一个发动机参数值中的至少一个来调节(S4)所述排气阀致动序列的开始的时刻，并且
-根据所确定的所述至少一个发动机参数值中的至少一个来调节(S6)通过所述空气引导件(901)的流动的所述限制。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述至少一个发动机参数中的每一个均是以下之一：发动机旋转速度，所请求的发动机制动扭矩，当前发动机制动扭矩，所述空气引导件(901)中的压力，所述发动机的涡轮增压器(4)的旋转速度，以及所述排气引导件(501、502)中的压力。
17.根据权利要求15-16中的任一项所述的方法，其特征在于，调节(S6)通过所述空气引导件(901)的流动的所述限制包括调节所述空气引导件(901)中的节流阀(903)。
18.根据权利要求15-17中的任一项所述的方法，其特征在于，对于通过所述空气引导件(901)的流动的所述限制的所述调节是闭环调节。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述空气引导件(901)中的压力是所述闭环调节中的反馈参数。
20.根据权利要求18-19中的任一项所述的方法，其特征在于，所述排气引导件(501、502)中的压力是所述闭环调节中的反馈参数。
21.根据权利要求15-20中的任一项所述的方法，其特征在于，调节所述排气阀致动序列的开始的时刻包括调节所述排气阀致动序列开始时的曲轴角。
22.根据权利要求15-21中的任一项所述的方法，其特征在于，对于所述排气阀致动序列的开始的时刻的所述调节(S4)是开环调节。
23.根据权利要求15-22中的任一项所述的方法，其特征在于，所述排气阀致动序列包括(S2)在所述气缸(301、302)的压缩冲程中开始的减压缩打开序列(DOS1、DOS2、DOS3)。
24.根据权利要求15-23中的任一项所述的方法，其特征在于，所述排气阀致动序列包括(S2)在所述气缸(301、302)的进气冲程的后半部分中或者在压缩冲程的前半部分中开始的、所述排气阀的充注打开序列(COS1、COS2、COS3)。
25.根据权利要求15-24中的任一项所述的方法，其特征在于，根据所确定的所述至少一个发动机参数值中的至少一个来调节(S4)通过所述排气引导件(501、502)的流动的所述限制。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，对于通过所述排气引导件(501、502)的流动的所述限制的所述调节是开环调节。
27.根据权利要求15-26中的任一项所述的方法，其特征在于，限制(S4)通过所述排气引导件(501、502)的流动包括调节所述排气引导件(501、502)中的节流阀(601、602)和/或调节所述发动机的可变几何涡轮增压器(4)的涡轮机(401)处的流动调节功能，其中，所述排气引导件(501、502)被布置成将气流从所述气缸引导到所述涡轮机(401)。
28.一种内燃发动机，包括
-气缸(301、302)，所述气缸(301、302)包括连接到可旋转的曲轴的活塞，
-空气引导件(901)，所述空气引导件(901)被布置成将空气流引导到所述气缸(301、302)，
-可调节的空气流动限制元件(903)，所述空气流动限制元件(903)被布置成限制通过所述空气引导件(901)的流动，
-排气引导件(501、502)，所述排气引导件(501、502)被布置成从所述气缸(301、302)引导气流，
-排气阀(7)，所述排气阀(7)被布置成控制所述气缸(301、302)和所述排气引导件(501、502)之间的连通，以及
-排气阀致动组件(8)，所述排气阀致动组件(8)用于致动所述排气阀(7)，以便在所述气缸(301、302)的多个循环中的每一个循环中执行排气阀致动序列，
-其特征在于，所述排气阀致动组件(8)适于控制所述排气阀致动序列的开始，以使其选择性地在非零曲轴角区间内的任何曲轴角处发生。
29.一种车辆，其具有根据权利要求1-14和28中的任一项所述的发动机。
30.一种控制车辆中的内燃发动机(1)的方法，所述内燃发动机(1)包括：气缸(301、302)；燃料***，所述燃料***用于向所述气缸供应燃料；空气引导件(901)，所述空气引导件(901)被布置成将空气流引导到所述气缸(301、302)；排气引导件(501、502)，所述排气引导件(501、502)被布置成从所述气缸(301、302)引导气流；排气阀(7)，所述排气阀(7)被布置成控制所述气缸(301、302)和所述排气引导件(501、502)之间的连通，所述方法包括：
-控制所述发动机以提供制动扭矩，所述控制包括：
-终止(S1)向所述气缸(301、302)的燃料供应，
-限制(S6)通过所述空气引导件(901)的流动，以及
-在所述气缸(301、302)的多个循环中的每一个循环中执行(S2)排气阀致动序列(MOS1、DOS1、COS1)，
-其特征在于，控制所述发动机以提供制动扭矩还包括：
-确定(S3、S5)影响所述气缸内的压力和/或通过所述气缸的空气质量流量的至少一个发动机参数的值，
-根据所确定的所述至少一个发动机参数值中的至少一个来调节(S4)所述排气阀致动序列的开始的时刻，并且
-根据所确定的所述至少一个发动机参数值中的至少一个来调节(S6)通过所述空气引导件(901)的流动的所述限制。
31.一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序在计算机上运行时执行权利要求15-27和30中的任一项所述的步骤。
32.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质携带计算机程序，所述计算机程序包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序产品在计算机上运行时执行权利要求15-27和30中的任一项所述的步骤。
33.一种控制单元(21)，所述控制单元(21)被配置成执行根据权利要求15-27和30中的任一项所述的方法的步骤。
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