發(fā)動機制動裝置和用于操作發(fā)動機制動裝置的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及發(fā)動機制動裝置和用于操作發(fā)動機制動裝置的方法。具體而言，本發(fā)明涉及用于機動車輛中尤其是商用車輛中的內(nèi)燃機的發(fā)動機制動裝置，其具有進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、與內(nèi)燃機相關(guān)聯(lián)的氣體交換閥，借助于與排氣系統(tǒng)和進氣系統(tǒng)集成的至少一個排氣渦輪增壓器的排氣渦輪增壓，以及發(fā)動機制動單元，其中發(fā)動機制動單元具有減壓制動器和制動板，減壓制動器影響氣體交換閥的至少一個排氣閥，制動板布置在排氣系統(tǒng)中并且引起排氣積累。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)想的是制動板(12)布置在排氣渦輪增壓器(7)的排氣渦輪(8)的渦輪殼體的上游和外部，優(yōu)選地正上游和外部，并且設(shè)計為影響至排氣渦輪(8)的氣流的進入的流導(dǎo)向板。本發(fā)明還涉及用于操作發(fā)動機制動裝置的方法。
【專利說明】
發(fā)動機制動裝置和用于操作發(fā)動機制動裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)專利權(quán)利要求1的前序部分的、用于機動車輛中尤其是商用車輛中的內(nèi)燃機的發(fā)動機制動裝置。本發(fā)明還涉及根據(jù)權(quán)利要求16的方法和根據(jù)權(quán)利要求20的車輛，尤其是商用車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]特別地對于商用車輛中的空氣壓縮的(柴油)內(nèi)燃機來說公知的實踐是，在超程模式中借助于制動板在排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生排氣背壓，由于內(nèi)燃機的活塞在排氣沖程期間克服該排氣背壓工作(排氣閥打開)，所述背壓產(chǎn)生有效的發(fā)動機制動。
[0003]為了顯著地增加此類發(fā)動機制動裝置的效果，廣泛公知的實踐是另外提供減壓制動器，其中，除根據(jù)四沖程原理的規(guī)則的閥門致動之外，排氣閥在壓縮沖程期間也部分地打開。這里，通過燃燒空氣到排氣系統(tǒng)中的節(jié)流排放引起額外的制動效果。
[0004]減壓制動器可為排氣控制的或者是強制控制的。在排氣控制操作中，排氣閥的閥定時以一種方式配置成使得排氣閥由于制動板閉合(“閥跳動”)時存在的排氣背壓以明確預(yù)計的方式無規(guī)則地打開并且通過機構(gòu)保持打開直到下一次有規(guī)則的閥打開。
[0005]在強制控制的減壓制動器的情況中，通常通過液壓和機械手段來介入規(guī)則的閥定時，以便至少也在壓縮沖程期間以明確預(yù)計的方式保持排氣閥部分打開。
[0006]例如，AT512332 Al公開了用于發(fā)動機制動模式的開環(huán)和/或閉環(huán)控制的集成到排氣渦輪中的節(jié)流裝置，其中排氣渦輪的殼體中的制動板在排氣渦輪的流入管道的口部的區(qū)域中直接插入到容納渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子安裝空間中。此類措施需要對渦輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計修改并且因此相對昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提出一種用于機動車輛中尤其是商用車輛中的內(nèi)燃機的發(fā)動機制動裝置，借助于其，具有排氣渦輪增壓的內(nèi)燃機的發(fā)動機制動力可以以設(shè)計方面簡單和功能可靠的方式增加，其中發(fā)動機制動模式中的內(nèi)燃機的溫度負載應(yīng)當(dāng)保持盡可能低。
[0008]該目的借助于獨立權(quán)利要求的特征實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的發(fā)展形成從屬權(quán)利要求的主題。
[0009]根據(jù)權(quán)利要求1，提出了一種用于機動車輛中尤其是商用車輛中的內(nèi)燃機的發(fā)動機制動裝置，其具有進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、與內(nèi)燃機相關(guān)聯(lián)的氣體交換閥(優(yōu)選地通過四沖程原理控制)，借助于與排氣系統(tǒng)和進氣系統(tǒng)集成的至少一個排氣渦輪增壓器的排氣渦輪增壓，以及發(fā)動機制動單元，其中發(fā)動機制動單元具有減壓制動器和制動板，減壓制動器影響氣體交換閥的至少一個排氣閥，制動板布置在排氣系統(tǒng)中并且引起排氣積累。根據(jù)本發(fā)明，提出將制動板布置在排氣渦輪增壓器的排氣渦輪的渦輪殼體的上游和外部，優(yōu)選地在正上游和外部(并且因此在渦輪殼體的流入管道的上游)，并且設(shè)計為(主動地)影響氣體到排氣渦輪的進入的流導(dǎo)向板。因此可能的是，實質(zhì)上沒有在結(jié)構(gòu)上的任何額外支出，大大地增加發(fā)動機制動模式中的入口側(cè)升壓并且因此增加內(nèi)燃機中所需的質(zhì)量流用于可實現(xiàn)的制動力。制動板因此同時執(zhí)行若干功能:其確保優(yōu)選地在閉環(huán)控制下充足的排氣背壓且額外地與具有可變渦輪幾何形狀的排氣渦輪上的控制風(fēng)門的操作類似確保到渦輪的具有降低的排氣流率和較低的排氣焓的有利流入。
[0010]更具體而言，與布置在排氣渦輪下游的制動板相比，這里布置在排氣渦輪上游的制動板導(dǎo)致越過排氣渦輪的較高的壓力坡度，結(jié)果，由于然后可能通過排氣渦輪的較高的質(zhì)量流和體積流，升壓和排氣背壓可以顯著地增加并且因此發(fā)動機制動力在沒有內(nèi)燃機的熱過載的情況下也可以以功能可靠的方式顯著地增加。由于越過布置在上游的制動板的壓力梯度，這里對于相同的排氣背壓實現(xiàn)了排氣渦輪的較低的負載，并且因此在沒有排氣渦輪的較高負載的情況下，這導(dǎo)致制動力隨排氣背壓的增加而需要的增加。
[0011]制動板的數(shù)目優(yōu)選地取決于排氣渦輪的流的數(shù)目，并且因此，在多流構(gòu)造的情況下，每個流然后分配專門的制動板，例如，在雙流構(gòu)造的情況下提供了兩個制動板。原則上，這些可以同時致動，例如布置在公共軸上并且因此同時致動。然而，作為備選，這些還可以被控制并且因此彼此獨立地致動。
[0012]在多級尤其是兩級增壓的情況下，如在第一或最上面的排氣渦輪增壓器的流動方向上所見，制動板優(yōu)選地布置在第一排氣渦輪的上游。
[0013]原則上，排氣渦輪可以是任何適合的渦輪，還尤其是具有可變渦輪幾何形狀(VTG增壓器)的排氣禍輪。
[0014]通過排氣渦輪的渦輪殼體或流入管道的上游并且因此外部的至少一個制動板的布置，所述板不形成排氣渦輪的構(gòu)件，這導(dǎo)致了制動板的定位容易地組裝并且在設(shè)計方面具有增加的自由度。特別地，然后這里可能的是避免排氣渦輪的結(jié)構(gòu)修改，并且因此不需要儲存用于不同的模型系列的許多不同的渦輪。根據(jù)尤其優(yōu)選用于該目的的特定的第一實施例，排氣渦輪尤其是排氣渦輪的渦輪殼體然后在這里可以流體地連接到排氣歧管，排氣經(jīng)由內(nèi)燃機的至少一個、優(yōu)選地多個氣缸進入排氣歧管，其中，具有制動板的單獨的模塊安裝在排氣渦輪與排氣歧管之間，尤其是在排氣渦輪的渦輪殼體與排氣歧管之間，并且因此在排氣渦輪的渦輪殼體的正上游和外部，所述模塊將兩者牢牢地連接到渦輪殼體和排氣歧管。這里，該至少一個制動板因此形成具有其自身的殼體的清楚的，單獨的安裝模塊或構(gòu)件，增加了設(shè)計適應(yīng)性并且還不需要對排氣渦輪和排氣歧管的結(jié)構(gòu)修改。以結(jié)構(gòu)方面特別緊湊和有利的方式，提出了根據(jù)第二特定變型的實施例，對于待直接安裝在排氣歧管上的排氣渦輪增壓器的排氣渦輪殼體或排氣渦輪，排氣經(jīng)由內(nèi)燃機的至少一個、優(yōu)選多個氣缸進入排氣歧管，其中制動板布置在排氣歧管的區(qū)域中，并且因此在排氣渦輪的渦輪殼體的正上游和外部。這因此產(chǎn)生了如前所述有利于排氣渦輪的操作的布置，以及另外容易用于組裝的制動板的定位。
[0015]作為在功能術(shù)語中尤其有利的選項，該至少一個制動板，優(yōu)選為單個或還可能是多葉片設(shè)計，可以布置在單獨模塊或排氣歧管的殼體的連接凸緣的區(qū)域中，尤其在單獨模塊或鄰接連接凸緣的排氣歧管的殼體的壁區(qū)域上，并且因此在渦輪殼體的正上游和外部，尤其在渦輪殼體的流入管道的上游和外部。這里尤其優(yōu)選的是一個特定實施例，其中制動板可樞轉(zhuǎn)地布置從而使單獨模塊或通向排氣渦輪的排氣歧管的殼體的連接凸緣的區(qū)域中或其上，其在打開狀態(tài)暴露排氣截面，優(yōu)選地完全暴露，并且在其關(guān)閉至較大或較少程度的狀態(tài)下，以特定的預(yù)期方式減少排氣截面。在這種情況下，制動板優(yōu)選地布置為接近于排氣渦輪或其連接凸緣，使得在限定的打開位置(尤其在完全打開狀態(tài))，板至少借助于自由端區(qū)域突出超過連接凸緣到排氣渦輪的流入管道中，以便這樣盡可能靠近渦輪有效地起到其流導(dǎo)向作用。這里，采用單葉片構(gòu)造意味著，特別地，一個葉片突出與樞軸差不多最大偏心距，其優(yōu)選布置在端部，由此使得可能更有效地顯著地影響流動條件并且與中心多葉片構(gòu)造相比具有較大的適應(yīng)性。此外，這樣的單葉片制動板的樞軸可以以設(shè)計方面尤其簡單的方式與排氣歧管的壁區(qū)段集成。然而，原則上，中心多葉片構(gòu)造也是可能的。
[0016]在本發(fā)明的有利發(fā)展中，在發(fā)動機制動模式中，以取決于制動板上游的排氣背壓的方式和/或以取決于內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)中的升壓的方式，制動板可以借助于閉環(huán)和/或開環(huán)控制裝置控制，尤其是借助于電子發(fā)動機控制單元控制。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以這樣的方式可以實現(xiàn)極其高的發(fā)動機制動力，其中升壓的閉環(huán)控制特別相關(guān)。
[0017]排氣背壓可以借助于功能上布置在制動板上游的傳感器(尤其是借助于壓力傳感器)檢測。這里，傳感器的功能上游布置意思是傳感器本身未必直接布置在那個點，但為了減少其熱負載，其還可以布置得遠離那里并且與其間隔開，在這樣的情況下，傳感器然后通過通向制動板上游的排氣系統(tǒng)的線路連接到位于制動板的上游的區(qū)域。該線路優(yōu)選地設(shè)計為相對于垂直軸線的方向朝傳感器下降的線路，例如，這有助于防止或至少減少冷凝物的形成(其對于由傳感器測量的結(jié)果是不利的)。
[0018]傳感器，尤其是壓力傳感器，進一步優(yōu)選地在進氣歧管的區(qū)域中布置在壓縮機的下游，以便檢測升壓。
[0019]此外，制動板的致動可以借助于定位器或伺服電動機(優(yōu)選地氣動致動的定位器或伺服電動機)以及連接到其上的閥(例如比例閥或循環(huán)控制閥)實現(xiàn)。通過這種手段，有可能通過在設(shè)計方面容易管理或在任何情況下存在于車輛中的手段執(zhí)行對發(fā)動機制動力的精確控制。然而，作為備選，致動還可以借助于由開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置控制的電氣致動器執(zhí)行。
[0020]在本發(fā)明的另一有利實施例中，開始發(fā)動機制動的制動信號(B)、和/或負載信號(α)和/或排氣背壓(PA)和/或進氣系統(tǒng)中的升壓(PL)的值的至少一個可饋送至開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置，尤其是至電子發(fā)動機控制單元，其中，至少制動板的位置可以根據(jù)所需的發(fā)動機制動力控制。
[0021]對于從排氣系統(tǒng)至進氣系統(tǒng)的排氣再循環(huán)還進一步可能的是，優(yōu)選地在排氣再循環(huán)線路中設(shè)置電氣或氣動控制的排氣再循環(huán)閥。
[0022]最終，減壓制動作用可以通過排氣背壓或者通過疊加在內(nèi)燃機的閥控制上并且優(yōu)選地電氣或氣動或液壓控制的裝置產(chǎn)生。
[0023]優(yōu)選地，制動板在打開位置朝排氣渦輪暴露流出口的整個截面，且在中間位置直到完全關(guān)閉使排氣流偏轉(zhuǎn)到排氣渦輪的渦輪轉(zhuǎn)子，從而使通過截面的變窄加速的排氣流驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)子。借助于排氣流的這樣的加速，因為排氣渦輪的渦輪轉(zhuǎn)子由排氣流逐漸地驅(qū)動并且升壓也增加，在發(fā)動機制動模式中發(fā)動機制動力可以顯著地增加。
[0024]根據(jù)進一步優(yōu)選的實施例，制動板布置為在其打開位置與建立流出口的排氣流通道的通道壁至少部分地關(guān)于其表面平齊，在打開位置中制動板暴露流出口的整個截面。制動板優(yōu)選地接收和/或布置在壁側(cè)的腔中，并且關(guān)于其表面定位為與直接鄰接腔的排氣流通道的通道壁的那些壁部分的表面齊平。因此實現(xiàn)了連續(xù)的邊緣自由以及實質(zhì)上平均的相應(yīng)平滑的壁部分，其有助于流動阻力的減小并且有助于抵消制動板的節(jié)流效果。
[0025]即使本發(fā)明在上文已經(jīng)關(guān)于制動板進行過解釋，該用語“制動板”將以寬泛和廣泛的含義理解并且不僅限于可樞轉(zhuǎn)板的布置。因此，在沒有另外解釋之處，用語“制動板”還清楚地意在包括任何其它適合的和/或不可樞轉(zhuǎn)的節(jié)流裝置，例如滑塊或旋轉(zhuǎn)滑塊。
[0026]為了實現(xiàn)上述目的，提出了一種用于操作用于機動車輛中的內(nèi)燃機的發(fā)動機制動裝置的方法，其中發(fā)動機制動裝置具有進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、與內(nèi)燃機相關(guān)聯(lián)的氣體交換閥、借助于與排氣系統(tǒng)和進氣系統(tǒng)集成的至少一個排氣渦輪增壓器的排氣渦輪增壓，以及發(fā)動機制動單元，其中發(fā)動機制動單元具有減壓制動器和制動板，減壓制動器影響氣體交換閥的至少一個排氣閥，制動板布置在排氣系統(tǒng)中并且引起排氣積累。根據(jù)本發(fā)明，制動板布置在排氣渦輪增壓器的排氣渦輪的渦輪殼體的上游和外部，優(yōu)選地在正上游和外部。另夕卜，制動板形成流導(dǎo)向板，借助于其，限定的氣流根據(jù)制動板的位置進入排氣渦輪。
[0027]借助于根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的優(yōu)點與根據(jù)本發(fā)明的裝置已經(jīng)提及的優(yōu)點相同。就此而言，注意力集中到以上作出的說明。
[0028]在方法的優(yōu)選實施例中，在發(fā)動機制動模式中，制動板布置在打開位置和關(guān)閉位置之間的至少一個限定的中間位置中，其中制動板暴露限定的流截面并且其中流截面如在排氣流的方向上所見減小為噴嘴狀，以便加速流過和/或通過制動板的排氣流。在所述的中間位置，在發(fā)動機制動模式中排氣渦輪的渦輪轉(zhuǎn)子由排氣流逐漸地驅(qū)動，并且增加了升壓以及還有發(fā)動機制動力。優(yōu)選地，制動板在完全關(guān)閉的位置接近排氣流通道，即，制動板不暴露流截面。
[0029]根據(jù)另一優(yōu)選實施例，制動板在其中間位置暴露處于最大流截面的0.1%至20%的范圍內(nèi)的流截面，優(yōu)選地處于最大流截面的I %至12 %的范圍內(nèi)，最優(yōu)選處于最大流截面的1.3%至11.1%的范圍內(nèi)。因此，在發(fā)動機制動模式中，實現(xiàn)了渦輪轉(zhuǎn)子的有效激勵并且同時還有高的排氣制動壓力。尤其是當(dāng)流速隨逐漸閉合的制動板而增加時，升壓的積累以正向的方式受到影響。另一方面，質(zhì)量流將不會以太劇烈的方式節(jié)流。利用上述優(yōu)選值，實現(xiàn)了關(guān)于升壓的積累的最適宜的兩個效果。
[0030]在進一步的特定實施例中，制動板在發(fā)動機非制動模式中暴露第一流截面，優(yōu)選地為最大或整個流截面，而制動板在發(fā)動機制動模式中尤其是取決于至少一個參數(shù)暴露小于第一流截面或完全關(guān)閉排氣流通道的第二流截面。
[0031]關(guān)于借助于根據(jù)本發(fā)明的車輛獲得的優(yōu)點，注意力集中到以上作出的說明。
[0032]關(guān)于借助于根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的車輛獲得的優(yōu)點，注意力集中到以上作出的說明。
【附圖說明】
[0033]下文更具體地利用其它細節(jié)說明本發(fā)明的示范性實施例。
[0034]在附圖中:
[0035]圖1僅以示意性的圖示顯示了用于商用車輛的內(nèi)燃機，其具有進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、排氣渦輪增壓器和位于排氣渦輪上游的具有制動板的發(fā)動機制動裝置，所述板借助于電子發(fā)動機控制單元控制；
[0036]圖2以立體的方式顯示了排氣渦輪增壓器的排氣渦輪的局部剖視圖，其中制動板定位在連接區(qū)域中的排氣歧管上；
[0037]圖3顯示了對于內(nèi)燃機的速度繪制的關(guān)于根據(jù)圖1和圖2的發(fā)動機制動裝置可實現(xiàn)的發(fā)動機制動力的百分比的圖表；
[0038]圖4顯示了示出以巴為單位的通過傳感器檢測的平均相對排氣背壓的另一圖表；以及
[0039]圖5是顯示對于內(nèi)燃機的速度的相對升壓變化(以巴為單位)的圖表；
[0040]圖6是制動板在打開位置的排氣渦輪和排氣歧管的剖面圖；以及[0041 ]圖7是根據(jù)圖6的制動板在中間位置的圖示。
[0042]參考標(biāo)號列表
[0043]I內(nèi)燃機
[0044]2進氣系統(tǒng)
[0045]3排氣系統(tǒng)
[0046]4進氣歧管
[0047]5節(jié)流閥
[0048]6排氣歧管
[0049]6a連接凸緣
[0050]7排氣渦輪增壓器[0051 ]8排氣渦輪
[0052]8a連接凸緣
[0053]Sb流入管道
[0054]Sc形成的特征
[0055]9壓縮機
[0056]10進氣線路
[0057]11排氣線路
[0058]12制動板
[0059]13 軸
[0060]14 支架[0061 ]15控制元件
[0062]16致動活塞
[0063]17 杠桿
[0064]18發(fā)動機控制單元
[0065]19壓力傳感器
[0066]20壓力傳感器
[0067]21 線路
[0068]22旁通閥
[0069]23排氣再循環(huán)線路
[0070]24排氣再循環(huán)閥
[0071]25用于制動力的曲線
[0072]26用于排氣背壓PA的曲線
[0073]27用于壓力PL的曲線
[0074]28單獨的模塊
[0075]29打開位置
[0076]30排氣流動通道
[0077]31腔
[0078]32通道壁
[0079]33壁部分
[0080]34排氣歧管側(cè)上的部分[0081 ]35排氣渦輪側(cè)上的部分
[0082]36關(guān)閉位置
[0083]37端部
[0084]38腔
[0085]39固定部分
[0086]39a壁部分
[0087]40腔壁部分
[0088]41測量點
[0089]42中間位置
[0090]43渦輪轉(zhuǎn)子
[0091]Qmax最大流動截面
[0092]Qz流動截面中間位置。
【具體實施方式】
[0093]在圖1中僅以示意性方式示出了用于機動車輛尤其是商用車輛的內(nèi)燃機1(例如，六缸柴油機)，其具有(未描述的常規(guī)結(jié)構(gòu)的)進氣系統(tǒng)2和排氣系統(tǒng)3。節(jié)流閥5可選地設(shè)置在進氣系統(tǒng)2的進氣歧管4中。
[0094]排氣系統(tǒng)3具有排氣歧管6，其連接到內(nèi)燃機I的燃燒室并且以將在下文中描述的方式連接到排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪8。排氣渦輪8以公知的方式驅(qū)動壓縮機9，所述壓縮機通過線路10連接到進氣歧管4并且以限定的升壓PL傳遞燃燒空氣至內(nèi)燃機I的燃燒室。經(jīng)由排氣歧管6和排氣渦輪8流出的排氣進一步通過排氣線路11帶走。機動車輛中的內(nèi)燃機I的進氣系統(tǒng)2和排氣系統(tǒng)3的其他線路未示出。
[0095]作為發(fā)動機制動裝置，內(nèi)燃機I具有減壓制動器(未示出)，其作用在內(nèi)燃機I的氣體交換閥或排氣閥上。制動板12進一步設(shè)置在排氣渦輪8的上游，借助于制動板12可以產(chǎn)生限定的排氣背壓PA。
[0096]當(dāng)制動板12至少部分地關(guān)閉時，此時，排氣閥的壓力“擾動”或“閥跳動”選擇性地被觸發(fā)(例如DE 102008061412 Al)，減壓制動可以以公知的方式在氣體控制下借助于增加的排氣背壓PA開始，或在內(nèi)燃機的壓縮沖程期間可以控制疊加在閥齒輪上的排氣閥(正向控制)的機械-液壓打開(參看DE3922884A1)。
[0097]關(guān)于減壓制動器的具體實施例，可以備選地對提到的出版物進行參考。
[0098]圖2示出了制動板12的優(yōu)選實施例，其在排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪8的上游并且接近于排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪8布置在排氣歧管6中，且在排氣歧管6的連接凸緣6a的區(qū)域中或其上(在該情況下更特別地在排氣歧管6的連接凸緣6a的底壁區(qū)段上)借助于軸13可樞轉(zhuǎn)地安裝。即使這里僅示出具有一個流的排氣渦輪，還可能的是，原則上，對于排氣渦輪可以具有多流設(shè)計，例如，兩個流的設(shè)計。在該情況下，例如，第二的流必須設(shè)想為具有對應(yīng)的設(shè)計，具有對于各個流的相應(yīng)的制動板12，其中制動板12然后可以全部彼此獨立地或者備選地通過公共軸(例如軸13)共同地被控制或致動。
[0099]制動板12(例如這里示出為單葉片板，也就是說板實施為具有最大偏心距并且緊固在可旋轉(zhuǎn)地安裝的軸13上)同時地設(shè)計為流導(dǎo)向元件，其中其使通向排氣渦輪8的流出口的整個截面暴露在打開位置，并且在中間位置直到完全關(guān)閉，以這樣的方式使排氣流偏轉(zhuǎn)至排氣渦輪8的渦輪轉(zhuǎn)子(不可見)，使得通過截面的變窄加速的排氣流與可變渦輪幾何形狀的作用類似或可選地與脈沖增壓類似更有力地驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)子。
[0100]從示出了打開狀態(tài)的圖2中明顯的是，為了加強正向作用入射流，制動板12在這種情況下借助于其自由端區(qū)域突出超過連接凸緣6a到排氣渦輪8的流入管道8b或其連接凸緣8a中，例如達到大約其一半的長度，到接近于這里示出的完全打開的位置中的渦輪轉(zhuǎn)子的點。
[0101]然而，作為剛描述的集成到排氣歧管6中的備選，對于制動板12還可能的是作為具有制動板12的單獨模塊28的一部分，如僅以極其示意性的方式并且在圖2中以虛線示出的那樣，所述模塊安裝在排氣渦輪8的渦輪殼體與排氣歧管6'之間，其然后鄰接單獨模塊28，并且將兩者牢牢地連接至排氣渦輪8的渦輪殼體與排氣歧管6'。這里，至少一個制動板因此形成清楚的、單獨安裝的模塊28或具有專門殼體的構(gòu)件的一部分。在其他方面，結(jié)構(gòu)與操作與上面已經(jīng)描述的相同。
[0102]支架14進一步地緊固在排氣歧管6上，該支架攜載控制元件15(例如，活塞-氣缸單元)，例如作為定位器的氣動控制元件，借助于該氣動控制元件，制動板12可以經(jīng)由活塞桿16和杠桿17致動?？刂圃?5借助于連接到壓力介質(zhì)源的閥(未示出)，例如借助于比例閥或循環(huán)控制閥，可以精確地致動到打開和完全關(guān)閉之間的位置。原則上，電氣致動器的使用也同樣可能。
[0103]為了在發(fā)動機制動模式(也參看圖1)中對制動板12的有利調(diào)節(jié)或控制，電子發(fā)動機控制單元18優(yōu)選地設(shè)置為開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置，優(yōu)選地對該裝置不僅饋送內(nèi)燃機的常用工作參數(shù)(速度，溫度等)而且還饋送作為發(fā)動機制動信號的至少一個信號B和一個負載信號α。
[0104]此外，借助于優(yōu)選設(shè)計為壓力傳感器的傳感器19、20檢測進氣歧管4中的升壓PL的值和排氣歧管6中的排氣背壓PA的值，并且經(jīng)由對應(yīng)的信號線(無參考標(biāo)號)饋送至控制單元18。
[0105]排氣歧管6中的傳感器20(優(yōu)選為壓力傳感器)功能上布置在排氣渦輪8的上游。圖1以簡要的方式示出了這種情況。在設(shè)計實施例(圖2)中，由于熱量的理由，傳感器20本身不布置在排氣歧管6中的制動板12的正上游，而是布置為與殼體的形成的特征Sc間隔開并且遠離其，且通過線路21連接到制動板12上游的排氣歧管6。這里，該線路21優(yōu)選地設(shè)計為相對于垂直軸線的方向朝傳感器20下降的線路21。當(dāng)然，殼體的形成的特征在工作狀態(tài)中相比排氣歧管6的位于制動板12上游的區(qū)域(線路21通向其中)較冷。
[0106]排氣渦輪增壓器7可選地具有旁通閥22，借助于該旁通閥，排氣可以傳遞通過排氣渦輪8的渦輪轉(zhuǎn)子，以便避免過度的升壓PL。旁通閥22可以直接集成到排氣渦輪8中并且因此在根據(jù)圖2的圖示中不可見。
[0107]同樣地，僅作為一種選擇，內(nèi)燃機I還可以在進氣系統(tǒng)4與排氣系統(tǒng)3之間具有排氣再循環(huán)線路23，在該線路中提供了可以借助于發(fā)動機控制單元18控制的排氣再循環(huán)閥24。如可從圖1中看到的那樣，排氣再循環(huán)線路23到排氣歧管6的開口優(yōu)選地位于制動板12的上游。排氣再循環(huán)線路23優(yōu)選地在可選擇的節(jié)氣閥5的下游通向進氣歧管4中。
[0108]機動車輛的超程模式中的發(fā)動機制動特別地借助于信號B開始并且尤其是取決于內(nèi)燃機的速度產(chǎn)生制動板12的限定的關(guān)閉，并且如果合適取決于對于需要的制動力的需求。如果合適，可以進一步以溫度相關(guān)的方式控制排氣再循環(huán)閥24的關(guān)閉。
[0109]制動板12的關(guān)閉位置由進氣歧管4中的升壓PL和內(nèi)燃機的排氣歧管6中的排氣背壓PA進一步限定。
[0110]圖3-圖5在對應(yīng)的圖中示出了對于減壓制動器(這里例如是氣體壓力控制的)和控制的制動板12的測量值，在所有情況下對于內(nèi)燃機I的速度η且關(guān)于可實現(xiàn)的特定制動力(圖3，曲線25a)，圖4(曲線26a)中的主要排氣背壓PA以及圖5(曲線27a)中的升壓變化PL，在所有情況下與常規(guī)布置和排氣渦輪(曲線25b，26b，27b)的下游的制動板12的構(gòu)造相比。
[0111]從圖表中可以容易地看到，在根據(jù)本發(fā)明的具有排氣渦輪增壓7的內(nèi)燃機I的情況下發(fā)動機制動力顯著地增加(曲線25a)。同樣的情況也適用于主要排氣背壓(曲線26a)。
[0112]此外，基于根據(jù)本發(fā)明的方案的兩個曲線25a、26a各自具有急劇上升的坡度。
[0113]然而，尤其值得注意并且對特定發(fā)動機制動力增加(曲線25a)非常重要的是，即使在內(nèi)燃機I的低速度η的情況下，通過具有對應(yīng)的流導(dǎo)向功能根據(jù)本發(fā)明的制動板12獲得急劇上升的升壓PL(曲線27a)。
[0114]如圖表清楚地示出，顯著增加的排氣背壓意味著與布置在排氣渦輪的下游的制動板相比，利用排氣渦輪上游的根據(jù)本發(fā)明的制動板布置實現(xiàn)了顯著較高的發(fā)動機制動力。
[0115]盡管測量值基于具有氣體壓力控制的減壓制動器的內(nèi)燃機I確定，它們還同樣地相應(yīng)的或?qū)μ卣髟谟谂艢鉁u輪增壓和使用了強制控制的減壓制動器的內(nèi)燃機I有效。
[0116]圖6和圖7示出了排氣渦輪增壓器7的排氣歧管6和排氣渦輪8的截面圖，借助于其更詳細地解釋了操作的模式。圖6示出了打開位置29中的制動板12，其中制動板12在發(fā)動機的非制動模式中相應(yīng)地布置在正常模式中。在所述打開位置29中，制動板12暴露出，舉例來說，排氣流通道13的完全最大流截面Qmax相應(yīng)地由排氣歧管6和排氣渦輪8形成。排氣流通道30進一步形成流出開口。
[0117]制動板12接收和/或布置在排氣流通道30的通道壁32的腔31中，使得制動板12關(guān)于其表面定位為與直接鄰接腔31的排氣流通道30的通道壁32的那些壁部分33的表面平齊。因此，實現(xiàn)了通道壁32的壁部分33之間的連續(xù)過渡，以便確保特別低的流阻力。舉例而言，腔31具有為排氣歧管6的一部分的區(qū)域34以及為排氣渦輪8的一部分的區(qū)域35。
[0118]在圖6中，制動板12的關(guān)閉位置36利用虛線6示意性地示出。例如，在發(fā)動機制動模式中，制動板12布置在所述關(guān)閉位置中。在所述關(guān)閉位置中，制動板12完全阻塞排氣流通道30，使得排氣最多地積累。制動板12位于所述關(guān)閉位置中，僅舉例來說，具有通道壁32的腔38中的自由端部分37。舉例來說，腔38形成在通道壁32的壁部分39a中，其與制動板12的固定部分39相對。此外，舉例來說，腔38布置在排氣歧管6側(cè)。作為備選，將所述腔38布置在排氣渦輪8側(cè)將是可能的。
[0119]此外，腔適于制動板12的端部37的輪廓，從而使制動板12的端部在關(guān)閉位置36與形成腔38的腔壁部分40處于平面接觸。因此，排氣在制動板12的關(guān)閉位置36有效地積累。此夕卜，如在排氣的流動方向上所見，腔38布置在壓力傳感器20的測量點41的下游。
[0120]圖7示出了在打開位置29和關(guān)閉位置36之間的中間位置42的制動板12。在所述中間位置，舉例來說，制動板12布置在發(fā)動機制動模式中。在所述中間位置42，制動板12暴露小于最大流截面Qmax的流截面Qz。此外，制動板42布置在所述中間位置42中，從而使排氣流通道30的流截面如在流動方向上所見減小為噴嘴狀，以便加速流過和/或通過制動板12的排氣流。因此，排氣渦輪8的渦輪轉(zhuǎn)子43在發(fā)動機制動模式中借助于排氣流驅(qū)動，由此增加升壓以及還有發(fā)動機制動力。
[0121 ]優(yōu)選地，制動板12在其中間位置42暴露最大流截面QmaJ^0.1 %至20 %，最優(yōu)選地
1.3%至11.1 %，以便確保在發(fā)動機制動模式中在渦輪轉(zhuǎn)子43上的有效脈沖以及同時還確保高的排氣背壓。
【主權(quán)項】
1.一種用于機動車輛中尤其是商用車輛中的內(nèi)燃機的發(fā)動機制動裝置，所述發(fā)動機制動裝置具有進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、與所述內(nèi)燃機相關(guān)聯(lián)的氣體交換閥，借助于與所述排氣系統(tǒng)和所述進氣系統(tǒng)集成的至少一個排氣渦輪增壓器的排氣渦輪增壓，以及發(fā)動機制動單元，其中，所述發(fā)動機制動單元具有減壓制動器以及制動板，所述減壓制動器影響所述氣體交換閥的至少一個排氣閥，所述制動板布置在所述排氣系統(tǒng)中并且引起排氣積累，其特征在于，所述制動板(12)布置在所述排氣渦輪增壓器(7)的排氣渦輪(8)的渦輪殼體的上游和外部，優(yōu)選地在正上游和外部，并且設(shè)計為影響氣流到所述排氣渦輪(8)的進入的流導(dǎo)向板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，所述排氣渦輪(8)尤其是所述排氣渦輪(8)的渦輪殼體流體地連接到排氣歧管(60，排氣經(jīng)由所述內(nèi)燃機(I)的至少一個、優(yōu)選多個氣缸進入所述排氣歧管(60，其中具有所述制動板(12)的單獨模塊(28)安裝在所述排氣渦輪(8)與所述排氣歧管(6Q之間，尤其是在所述排氣渦輪(8)的渦輪殼體與所述排氣歧管(60之間，并且因此在所述排氣渦輪(8)的渦輪殼體的正上游和外部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，所述排氣渦輪(8)尤其是所述排氣渦輪(8)的渦輪殼體直接地安裝在排氣歧管(6)上，排氣經(jīng)由所述內(nèi)燃機(I)的至少一個、優(yōu)選多個氣缸進入所述排氣歧管(6)，并且其中所述制動板(12)布置在所述排氣歧管(6)的區(qū)域中并且因此在所述排氣渦輪(8)的渦輪殼體的正上游和外部。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，所述制動板(12)布置在所述單獨模塊(28)的殼體的連接凸緣(6a)的區(qū)域中或在所述排氣歧管(6)的連接凸緣(6a)的區(qū)域中，尤其是在所述單獨模塊(28)的殼體或所述排氣歧管(6)的鄰接所述連接凸緣的壁區(qū)域上，所述制動板尤其是可樞轉(zhuǎn)地布置在通向所述排氣渦輪(8)的所述單獨模塊(28)的殼體或所述排氣歧管(6)的連接凸緣(6a)的區(qū)域中或其上，其在打開狀態(tài)下暴露排氣截面并且在關(guān)閉狀態(tài)下減少排氣截面。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，所述制動板(12)在打開位置尤其在完全打開狀態(tài)至少借助于自由端區(qū)域突出超過所述連接凸緣(6a)到所述排氣渦輪(8)的流入管道(Sb)中。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，在多級尤其是兩級增壓的情況下，如在流動方向上所見，所述制動板(12)布置在第一排氣渦輪增壓器的第一排氣渦輪的上游，和/或所述排氣渦輪(8)的每個流分配制動板(12)。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，在發(fā)動機制動模式(B)中，所述制動板(12)以取決于所述制動板(12)上游的排氣背壓(PA)的方式和/或以取決于所述內(nèi)燃機(I)的進氣系統(tǒng)(2)中的升壓(PL)的方式借助于閉環(huán)和/或開環(huán)控制裝置(18)控制。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，傳感器(20)尤其是壓力傳感器在所述制動板(12)的上游布置在所述排氣系統(tǒng)(3)中，以便檢測所述排氣背壓(PA)，和/或其中，傳感器(19)尤其是壓力傳感器在所述進氣歧管(19)的區(qū)域中布置在壓縮機(9)的下游，以便檢測所述升壓(PL)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，用于檢測所述排氣背壓(PA)的傳感器(20)功能上布置在所述制動板(12)的上游，從而使所述傳感器(20)遠離該上游區(qū)域并且與該上游區(qū)域間隔布置，且通過通向所述制動板(12)上游的排氣系統(tǒng)(3)中的線路(21)連接到位于所述制動板(12)上游的區(qū)域，其中，優(yōu)選地設(shè)置為使所述線路(21)設(shè)計為相對于垂直軸線的方向朝所述傳感器下降的線路(21)。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，為了致動所述制動板(12)，提供了通過開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置控制的電氣致動器，尤其是通過電子發(fā)動機控制單元(18)控制的電氣致動器，或備選地提供定位器(15)，優(yōu)選地氣動致動的定位器，以及連接到其上的閥。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，開始發(fā)動機制動的制動信號(B)和/或負載信號(α)和/或排氣背壓(PA)和/或所述進氣系統(tǒng)(4)中的升壓(PL)的至少一個可被饋送至所述開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置，尤其是饋送至所述電子發(fā)動機控制單元(18)，并且因此至少可根據(jù)所需的發(fā)動機制動力控制所述制動板(12)的位置。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，從所述排氣系統(tǒng)(3)到所述進氣系統(tǒng)(4)的排氣再循環(huán)在排氣再循環(huán)線路(23)中設(shè)有優(yōu)選地電氣或氣動控制的排氣再循環(huán)閥(24)。13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，減壓制動作用由排氣背壓(PA)控制，或其中減壓制動作用由疊加在閥控制上并且優(yōu)選地電氣或氣動或液壓控制的裝置產(chǎn)生。14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，所述制動板(12)在所述打開位置暴露通向所述排氣渦輪(8)的流出口的整個截面，且在中間位置直到完全關(guān)閉使排氣流偏轉(zhuǎn)到所述排氣渦輪(8)的渦輪轉(zhuǎn)子，從而使通過截面的變窄加速的排氣流驅(qū)動所述渦輪轉(zhuǎn)子。15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)動機制動裝置，其特征在于，所述制動板(12)布置為在其打開位置與建立流出口的排氣流通道(30)的通道壁(32)至少部分地關(guān)于其表面平齊，在所述打開位置中所述制動板暴露所述流出口的整個截面，優(yōu)選地所述制動板(12)接收和/或布置在所述通道壁(32)的腔(31)中，并且定位為與直接鄰接所述腔(31)的排氣流通道(30)的通道壁(32)的那些壁部分(33)關(guān)于其表面齊平。16.—種用于操作用于機動車輛中的內(nèi)燃機的發(fā)動機制動裝置的方法，尤其是用于根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)動機制動裝置的方法，其中，所述發(fā)動機制動裝置具有進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、與所述內(nèi)燃機相關(guān)聯(lián)的氣體交換閥，借助于與所述排氣系統(tǒng)和所述進氣系統(tǒng)集成的至少一個排氣渦輪增壓器的排氣渦輪增壓，以及發(fā)動機制動單元，其中所述發(fā)動機制動單元具有減壓制動器和制動板，所述減壓制動器影響所述氣體交換閥中的至少一個排氣閥，所述制動板布置在所述排氣系統(tǒng)中并且引起排氣積累，其特征在于，所述制動板(12)布置在所述排氣渦輪增壓器(7)的排氣渦輪(8)的渦輪殼體的上游和外部，優(yōu)選地在正上游和外部，并且形成流導(dǎo)向板，借助于其，限定的氣流根據(jù)所述制動板(12)的位置進入所述排氣渦輪(8)。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在發(fā)動機制動模式(B)中，所述制動板(12)布置在打開位置和關(guān)閉位置之間的至少一個限定的中間位置中，其中所述制動板(12)暴露限定的流截面，并且其中所述流截面如在排氣流的方向上所見減小為噴嘴狀，以便加速流過和/或通過所述制動板(12)的排氣流。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述制動板(12)在其中間位置暴露流截面，所述流截面處于最大流截面的0.1 %至20 %的范圍內(nèi)，優(yōu)選地處于最大流截面的I %至12 %的范圍內(nèi)，最優(yōu)選處于最大流截面的1.3 %至11.1 %的范圍內(nèi)。19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述制動板(12)在發(fā)動機非制動模式中暴露第一流截面，優(yōu)選最大流截面，并且其中所述制動板(12)在發(fā)動機制動模式中暴露小于所述第一流截面的第二流截面。20.—種車輛，尤其是商用車輛，具有根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的發(fā)動機制動裝置和/或用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項所述的方法。
【文檔編號】F01L13/06GK105822379SQ201511036258
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月11日
【發(fā)明人】F·拉默, G·拉布, H·克林格, F·萊滕邁爾
【申請人】曼卡車和巴士奧地利股份公司