| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN201810757716.4 | 申请日 | 2018-07-11 |
| 公开(公告)号 | CN109252967A | 公开(公告)日 | 2019-01-22 |
| 申请人 | 曼卡车和巴士股份公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 曼弗雷德·费尔斯; 塞巴斯蒂安·赖歇特; | 第一发明人 | 曼弗雷德·费尔斯 |
| 权利人 | 曼卡车和巴士股份公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 曼卡车和巴士股份公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份： | 城市 | 当前专利权人所在城市： |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：德国慕尼黑 | 邮编 | 当前专利权人邮编： |
| 主IPC国际分类 | F02D13/04 | 所有IPC国际分类 | F02D13/04 ; F01N11/00 ; F01N9/00 ; G01L23/24 |
| 专利引用数量 | 7 | 专利被引用数量 | 1 |
| 专利权利要求数量 | 15 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京信慧永光知识产权代理有限责任公司 | 专利代理人 | 曹正建; 陈桂香; |
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 内燃机 ，特别是作为车辆的驱动 发动机 的内燃机，所述内燃机具有发动机 制动 装置(19，63，65)，其中，所述发动机制动装置包括：与排气部(8)关联的节流元件(19)，以阻塞由燃烧装置(5)排放的排气(9)，所述节流元件(19)特别是节流 阀 门 ；和测量装置(51；71；83)，通过所述测量装置能够测量所述排气部(8)的规定测量区域(23)处的排气压 力 ，在从排气流动方向看时，所述规定测量区域位于所述节流元件(19)的上游。根据本发明，设置有至少一个其它测量装置(51；75；83)，通过所述其它测量装置同样能够测量所述规定测量区域处的排气压力，以特别地实现冗余排气压力测量，并且，由所述测量装置(51；71，75；83)确定的测量 信号 能够被传递到 控制器 (63)，特别地传递到用于控制所述节流元件(19)的控制器。 | ||
| 权利要求 | 1.一种内燃机，所述内燃机特别是作为车辆的驱动发动机的内燃机，所述内燃机包括： |
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| 说明书全文 | 内燃机，特别是作为车辆的驱动发动机的内燃机技术领域[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的内燃机(特别是一种作为车辆的驱动发动机的内燃机)、一种根据权利要求14的前序部分的用于操作内燃机的方法以及一种根据权利要求15的具有内燃机的车辆。 背景技术[0002] 众所周知，在作为车辆的驱动发动机的内燃机上设置有发动机制动装置(特别地，发动机排气制动器)，在发动机制动装置中，通过与排气部关联的节流元件来阻塞在排气部中流动的排气，以便制动发动机，并因此使车辆减速。在这种情况下，为了调节发动机制动效果，用于测量排气压力的压力传感器通常设置在节流元件区域的限定的附近区域中，并在从排气流动方向看时位于节流元件的上游，其中，压力传感器以信号传递的方式连接至控制器，以控制致动发动机，借助致动发动机能够使节流元件偏移或枢转，并因此能够调节节流效果。在这种情况下，根据由压力传感器测量的排气压力，通过控制器能够确定节流元件的最佳位置，并且控制致动发动机，以使节流元件枢转或偏移至最佳节流位置。 [0003] 例如，EP 3034844 A1公开了一种用于机动车辆中的内燃机的发动机制动装置，其中，内燃机具有吸气系统、排气系统、内燃机侧气体交换阀、涡轮机增压装置以及发动机制动装置。这种发动机制动装置包括作用于气体交换阀的至少一个排气阀的减压制动器，并且还包括布置在排气系统中并阻塞排气的减速板(Bremsklappe)。此处，在这种情况下，在从排气流动方向看时，用于测量排气压力的压力传感器布置在减速板的上游，其中压力传感器以信号传递的方式连接至内燃机的发动机控制器。通过发动机控制器能够控制减速板或者控制用于调节减速板位置的致动装置。 [0004] 然而，如果压力传感器的被传递到控制器的测量信号有错误或者不对应于实际的排气压力，则会出现问题。于是，这可能导致节流元件的意外的或错误的调节，并例如导致内燃机的不期望的加速并也因此导致具有作为驱动发动机的内燃机的车辆的不期望的加速。 发明内容[0005] 因此，本发明的目的在于提供一种内燃机(特别是，一种作为驱动发动机的内燃机)和一种用于操作内燃机的方法，其中，如期望的那样，以更高的可靠性来调节发动机制动效果。 [0007] 根据权利要求1，本发明提出了一种内燃机，尤其提出了一种作为车辆的驱动发动机的内燃机，内燃机具有发动机制动装置，其中，发动机制动装置具有与排气部关联的节流元件，以阻塞由燃烧装置排出的排气，节流元件特别是节流阀门，并且内燃机具有测量装置，通过测量装置能够测量排气部的规定测量区域处的排气压力，在从排气流动方向看时，规定测量区域位于节流元件的上游。根据本发明，设置有至少一个其它测量装置，通过其它测量装置同样能够测量规定测量区域处的排气压力，以特别地实现冗余排气压力测量。另外，由测量装置确定的测量信号能够被传递到控制器，特别地被传递到用于控制节流元件的控制器。 [0008] 因为现在在规定测量区域处多次测量排气压力，并进而将所确定的多个测量信号传递至控制器，所以如期望的那样，通过这种方式以更高的可靠性来调节发动机制动效果。控制器能够比较被传递的测量信号，并且以这种方式来进行真实性检测。如果测量信号之间存在过大偏差，控制器判定出错误的压力测量，则例如，控制器可将节流元件移动到基本位置，在该位置处，节流元件不具有或者仅具有极小的阻塞作用。由此，通过多个测量装置以简单和有效的方式实现了冗余排气压力测量。 [0009] 在根据本发明的内燃机的优选实施例中，连接管道在规定测量区域处从排气部的排气管道分支，排气管路的内部腔室通过连接管道以压力传递的方式连接至包括测量装置的压力确定装置的压力腔室，特别地使得基本上仅流体静力排气压力(hydrostatische Abgasdruck)或排气滞止压力(Abgas-Staudruck)在压力腔室中进行作用。以这种方式，能够通过多个测量装置在排气部的规定测量区域处简单并有效地测量当前排气压力。 [0010] 在优选的具体实施例中，连接管道以大致呈直角的方式从排气管道伸出。更优选地，连接管道具有90度流动偏转，以实现简单和有效的构造。为了实现特别简单的构造，连接管道由大致L形的管部段形成。替代地，连接管道也可以由耐温软管形成。 [0011] 在优选的具体实施例中，包括测量装置的压力检测装置具有至少一个用于压力测量的变形元件，变形元件特别是膜元件和/或压力传感器(Druckzelle)，变形元件在外部限制和/或形成压力检测装置的压力腔室并且以取决于压力的方式变形，其中，每个测量装置具有安装在变形元件上的电气测量电路。通过这种方式，能够简单并有效地实现冗余排气压力测量。在这种情况下，例如，变形元件或者变形元件的至少一个变形区域可以由陶瓷材料制成。 [0012] 例如，各个电气测量电路可以由电阻电路形成。通过这种方式，能够实现用于压力测量的压电阻测量原理，其中，电路的电阻能够在变形元件变形时以可测量的方式变化。替代地，各个电气测量电路也可以由电容电路形成。此处，电路电容在变形元件变形时以可测量的方式变化。 [0013] 在优选的具体实施例中，压力检测装置具有单个变形元件，其中，在变形元件的部分区域上安装有第一测量装置的电气测量电路，并且其中，在变形元件的另一部分区域上安装有第二测量装置的电气测量电路。因此，压力检测装置能够特别紧凑地形成。 [0014] 替代地，压力检测装置也可以具有多个变形元件(特别地，两个变形元件)，其中，在第一变形元件上安装有第一测量装置的电气测量电路，并且其中，在第二变型元件上安装有第二测量装置的电气测量电路。通过这种方式，能够实现具有简化构造的压力检测装置。 [0015] 在另一优选的具体实施例中，每个测量电路关联有信号确定电路，通过信号确定电路能够确定用于表示压力腔室中的当前排气压力的测量信号。因此，同样能够以特别简单的构造来实现压力检测装置。在这种情况下，优选地，各个信号确定电路由专用集成半导体电路(ASIC)形成，以便简单且有效地实现信号确定电路。 [0016] 替代地，多个测量电路也可以仅关联有单个信号确定电路，通过信号确定电路能够确定用于表示压力腔室中的当前排气压力的测量信号。通过这种方式，能够实现压力检测装置的特别紧凑的构造。在这种情况下，优选地，信号确定电路同样由专用集成半导体电路(ASIC)形成。 [0017] 更优选地，压力检测装置具有信号转换装置(特别是，微控制器)，通过信号转换装置能够将由至少一个信号确定电路确定的测量信号转换成规定的信号标准。例如，通过这种信号转换装置能够将测量信号转换成车辆的车载电气系统的信号标准。然后，能够将转换后的测量信号简单且有效地传递至控制器，并且由控制器进行评估。此处，优选地，转换后的测量信号具有取决于反向压力的信号轮廓(Signalverlauf)，以通过控制器针对测量信号的真实性简化并进一步改进测量信号的检测。例如，0伏到5伏的信号可以作为转换后的测量信号输出。 [0018] 更优选地，压力检测装置具有至少一个温度传感器，温度传感器布置在测量电路的区域中的规定的附近区域中，以测量和/或评估测量电路的温度。通过温度传感器可以有效地消除测量电路的取决于温度的测量不精确性。此处，优选地，温度传感器以信号传递的方式连接至至少一个信号确定电路。 [0019] 在优选的具体实施例中，包括测量装置的压力检测装置具有壳体，在壳体中布置测量装置。由此，能够简单并有效地保护测量装置不受外部影响。此处，优选地，在壳体中还布置有至少一个温度传感器和/或信号转换装置和/或至少一个信号确定电路。 [0020] 为了实现特别紧凑的构造，在壳体中还布置有用于调节节流元件的节流位置的致动发动机。 [0021] 更优选地，壳体与布置在壳体中的组件一起形成结构单元，结构单元能够固定于内燃机，特别地固定于排气管道和/或内燃机的致动器壳体或致动发电机壳体。因此，压力检测装置能够简单并有效地安装在内燃机上。在这种情况下，这种结构单元能够形成独立传感器或者被设计成一体化的传感器单元，以安装在(例如，致动器的)附加壳体中或上。优选地，壳体具有固定装置，壳体能够通过固定装置固定在排气管道上。例如，在这种情况下，固定装置可以由具有贯通孔的多个突出的板(Lasche)形成。在将壳体固定到作为铸件的排气管道上时，排气管道优选地具有平坦的接触面，壳体能够平面式地接触接触面，以固定在排气管道上。 [0022] 优选地，壳体具有至少一个形成模拟或数字接口的连接元件，以将压力检测装置以信号传递的方式连接至控制器且/或将压力检测装置连接至电源装置。因此，压力检测装置能够简单并有效地连接至控制器或者电源。优选地，模拟接口具有用于供电电压(U+)、接地(Gnd)、压力信号1(p1)和压力信号2(p2)的接口。例如，数字接口可以由CAN总线、LIN总线或SENT总线形成。 [0023] 为了实现所述目的，本发明还要求保护一种用于操作内燃机的方法，内燃机特别是作为车辆的驱动发动机的内燃机，其中，内燃机具有发动机制动装置，发动机制动装置具有与排气部关联的节流元件(特别是，节流阀门)，以用于阻塞由内燃机的燃烧装置排出的排气，其中，内燃机具有测量装置，通过测量装置能够测量排气部的规定测量区域处的排气压力，在从排气流动方向看时，规定测量区域位于节流元件的上游。根据本发明，设置有至少一个其它测量装置，特别地，通过其它测量装置同样能够测量规定测量区域处的排气压力，以特别地实现冗余排气压力测量。然后，由测量装置确定的测量信号被传递至控制器，控制器特别是用于控制节流元件的控制器。 [0024] 另外，本发明还要求保护一种具有根据本发明的内燃机的车辆，车辆特别是商用车辆。 [0025] 通过根据本发明的方法和根据本发明的车辆而得到的优点与已经认识到的根据本发明的内燃机的优点相同，因而在这点上不再重复。 附图说明[0027] 图1示出根据本发明的内燃机的示意图。 [0028] 图2示出用于进一步说明内燃机的压力检测装置的构造的示意图。 [0029] 图3示出压力检测装置的一部分的示意性剖视图。 [0030] 图4示出用于进一步说明压力检测装置的工作原理的曲线图。 [0031] 图5示出压力检测装置的第二实施例的示意性剖视图。 [0032] 图6根据图5示出压力检测装置的第三实施例。 [0033] 图7根据图5示出压力检测装置的第四实施例。 具体实施方式[0034] 在图1中示意性地示出了根据本发明的内燃机1的一部分，该内燃机1例如可以由六缸柴油发动机形成。内燃机1具有在此处部分地示出的吸气通道3，借助吸气通道3能够向内燃机1的燃烧装置5供应燃烧用空气7。另外，内燃机1还具有此处部分地示出的排气部8，经由排气部8将燃烧装置5排放的排气9引导到开放环境中。另外，内燃机1在此处还示例性地具有涡轮增压器11，涡轮增压器11具有涡轮机13和空气压缩机15。 [0035] 根据图1，内燃机1还具有布置在排气部8的排气管道17中并在此处示例性地由节流阀门形成的节流元件19，借助节流元件19能够阻塞由内燃机单元5排出的排气。这种节流阀门19是内燃机1的发动机制动装置的组成部分，例如，借助发动机制动装置能够制动具有作为驱动发动机的内燃机1的车辆。此处，在这种情况下，节流阀门19布置在排气管道17上或中，并在从排气流动方向看时位于涡轮机13的上游。 [0036] 另外，图1还示出了内燃机1的压力检测装置21，借助压力检测装置21能够在排气部8的(在从排气流动方向看时)位于节流阀门19的上游处的规定测量区域23中测量排气压力。在下文中，参照图2进一步说明这种压力检测装置21的构造。 [0037] 从图2中能够清楚地看出，压力检测装置21具有在此处示例性地为块形或箱形的壳体25，在壳体25中布置有压力检测装置21的多个组件。例如，这种壳体25可以由钢制成。另外，此处，压力检测装置21还具有连接管道27，排气管道17借助连接管道27连接到压力检测装置21的壳体25。这种连接管道27在规定测量区域23中从排气部8的排气管道17分支，并且在此处示例性地呈直角地从排气管道17伸出。另外，连接管道27在此处示例性地由L形管部段形成，并从排气管道17在朝向壳体25的方向上逐渐变细。此处，在这种情况下，L形管部段27在其端部区域处通过焊接连接至排气管道或排气管路17和壳体25。替代地，管部段27也可以拧入在排气管道17或壳体25中，或者借助卡箍或联管螺母连接至排气管道17和/或壳体25。 [0038] 此处，排气管道17的内部腔室29经由连接管道27以压力传递的方式连接至壳体25的压力腔室31，使得基本上仅流体静力排气压力在压力腔室31中进行作用。布置有各个组件的壳体25在此处示例性地形成能够固定在排气管道17上的结构单元33。为此，壳体25具有未在附图中示出的固定装置，壳体25能够通过固定装置连接至排气管道17。然而，替代地，也可设想，布置有各个组件的壳体25与连接管道27一起形成结构单元。 [0039] 根据图2，壳体25在此处还具有分隔壁35，通过分隔壁35使壳体25的测量腔室37与壳体25的信号处理腔室39分隔开。如从图3更清楚地看出，此处，测量腔室37还额外地通过其它的分隔壁41、42与壳体25的压力腔室31分隔开。在这种情况下，分隔壁41从壳体25的外壁43向内突出，并且连接到以平行于外壁43的方式延伸的分隔壁42。在这种情况下，此处，分隔壁41、42与外壁43一起形成压力腔室31，压力腔室在此处示例性地形成为具有矩形截面。 [0040] 如图3进一步示出，此处，壳体25的分隔壁42具有两个贯通的凹口45。此处，每个这种凹口45关联有变形元件或压力传感器47，变形元件47密封地连接至分隔壁42，使得变形元件47也形成或限定压力腔室31。此处，每个变形元件47形成为测量装置，通过测量装置能够测量排气管道17的测量区域23处的排气压力。通过这种方式实现了冗余排气压力测量。例如，此处，变形元件47能够借助粘合连接而密封地固定在分隔壁42上。 [0041] 此处，每个变形元件47示例性地具有薄壁变形区域49，变形区域49根据压力腔室31中的排气压力而变形，以测量排气压力。在各个变形元件47的变形区域49上安装有电气测量电路51。此处，示例性地，这种电气测量电路由电阻电路形成，电阻电路根据变形区域 49的变形而改变其电阻。 [0042] 此处，多个电气测量电路51连接至单个信号确定电路53，通过信号确定电路53能够根据各个电阻电路51的电阻来确定用于表示压力腔室31中的当前排气压力的测量信号。此处，这种信号确定电路53示例性地由专用集成半导体电路(ASIC)形成。另外，此处，每个变形元件47还关联有温度传感器55，通过温度传感器来测量和评估各个电气测量电路51的温度。这些温度传感器55同样以信号传递的方式连接至信号确定电路53。 [0043] 如从图2更清楚地看出，变形元件47和信号确定电路53位于壳体25的测量腔室37中。信号转换装置57位于壳体25的信号处理腔室39中，其中信号转换装置57以信号传递的方式连接至信号确定电路53，并用于将由信号确定电路53确定的测量信号转换成规定信号标准。例如，这种信号转换装置57可以由微控制器形成。此处，测量信号示例性地被转换成具有取决于反向压力的信号轮廓。图4示出了这种信号轮廓的一个示例。在这种情况下，此处，转换后的测量信号由电压信号U形成。在这种情况下，此处，曲线59示出了第一转换测量信号的取决于时间的轮廓。曲线61示出了第二转换测量信号的取决于时间的轮廓。 [0044] 根据图2，信号转换装置57在此处进一步以信号传递的方式连接至壳体25的CAN接口，信号转换装置57通过CAN接口以信号传递的方式连接至内燃机1的控制器63(图1)。通过控制器63能够评估由测量装置确定的测量信号并且能够确定用于控制致动发动机65的控制指令，以用于调节节流阀门19的节流位置。这种控制指令被传递至微控制器57。然后，相应地，微控制器57控制致动发动机65。根据图2，致动发动机65在此处同样布置在压力检测装置21的壳体25中。 [0045] 图5示出了压力检测装置21的第二实施例。相比于图2和图3所示的第一实施例，此处仅提供了单个的变形元件67，变形元件67形成或限定了压力腔室31。在这种情况下，此处，在变形元件67的变形区域49的第一部分区域上设置有第一电气测量电路71，而在变形区域67的第二部分区域上设置有第二测量电路75。此处，每个测量电路71、75形成为用于测量排气压力的测量装置。然后，这些测量电路71、75进而连接至信号确定电路53。除此之外，此处，在壳体25中未布置有其它组件。 [0046] 另外，信号确定电路53在此处能够立即或直接连接至壳体25的形成模拟接口的多个连接元件77。在这种情况下，此处，这些连接元件77中的一个连接元件形成用于电力供应的接头，另外一个连接元件形成用于接地的接头，且另外两个连接元件形成用于模拟测量信号的输出端。另外，此处，压力腔室31由壳体的外壁43、77和内部的分隔壁79来限定。 [0047] 图6示出了压力检测装置21的第三实施例。相比于图5所示的第二实施例，此处提供了两个变形元件81，每个变形元件具有电气测量电路83。另外，此处，每个测量电路83也关联有信号确定电路85。 [0048] 图7示出了压力检测装置21的第四实施例。相比于图5所示的第二实施例，此处，每个测量电路71、75关联有信号确定电路87。 [0049] 附图参考标记 [0050] 1 内燃机 3 吸气通道 [0051] 5 燃烧装置 7 燃烧用空气 [0052] 8 排气部 9 排气 [0053] 11 涡轮增压器 13 涡轮机 [0054] 15 空气压缩机 17 排气管道 [0055] 19 节流阀门 21 压力检测装置 [0056] 23 测量区域 25 壳体 [0057] 27 连接管道 29 内部腔室 [0058] 31 压力腔室 33 结构单元 [0059] 35 分隔壁 37 测量腔室 [0060] 39 信号处理腔室 41 分隔壁 [0061] 42 分隔壁 43 壳体外壁 [0062] 45 凹口 47 变形元件 [0063] 49 变形区域 51 电气测量电路 [0064] 53 信号确定电路 55 温度传感器 [0065] 57 信号转换装置 59 曲线 [0066] 61 曲线 63 控制器 [0067] 65 致动发动机 67 变形元件 [0068] 71 第一测量电路 75 第二测量电路 [0069] 77 外壁 79 内部分隔壁 [0070] 81 变形元件 83 测量电路 [0071] 85 信号确定电路 87 信号确定电路 |
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