控制车辆发动机进气喘振噪声的装置及方法与流程

本发明涉及一种用于控制车辆发动机的进气喘振噪声(intake surge noise)的装置和方法，更具体涉及以下这种用于控制车辆发动机进气喘振噪声的装置和方法，当产生进气喘振压力时，通过利用节气门的打开/关闭位置和时间控制，抑制因进气喘振而产生噪声。

背景技术：

一般地，车辆的涡轮增压系统适用于回收从车辆的发动机排出废气的动能，并且对供应至发动机的空气进行增压。此外，涡轮增压系统包括安装在发动机排气管侧的涡轮增压器涡轮，以及与涡轮增压器涡轮同轴连接的压缩器，用于对进入发动机的气体进行增压。

技术实现要素：

本发明提供一种用于控制车辆的发动机的进气喘振噪声的装置和方法，通过去除现有的防喘振阀或者现有的进气净化阀(intake purge valve)，并且通过确定是否满足包含燃料供应状态、在节气门前端和后端的进气压力、车速以及发动机速度在内的进气喘振产生条件，来调整对于预定时间段内的节气门的打开程度，从而去除喘振压力和喘振噪声。

根据本发明的一方面，用于控制车辆的发动机的进气喘振噪声的装置可包括：加速器踏板加压程度检测传感器，其被配置成，当车辆加速时，检测与节气门的关闭状态有关的接合度(例如，施加至踏板的压力量)；第一压力传感器，其配置成检测节气门前端的进气压力；速度传感器，其配置成检测当前车速；发动机转速(RPM)传感器，其配置成检测当前发动机速度；以及控制器，其被配置成，当节气门关闭时，中断发动机的燃料供应，同时将节气门打开至预定程度持续预定时间段。第一压力传感器的检测值可以是阈值压力或更大，并且 车速和发动机速度可以是阈值或更大。上述装置还可包括：第二压力传感器，其被配置成检测在节气门后端的进气歧管中的进气压力。

根据本发明的另一方面，一种用于控制车辆的发动机的进气喘振噪声的方法，包括以下步骤：当车辆加速时，检测节气门的关闭状态；检测位于节气门的前端的进气歧管中的进气压力；检测当前车速和发动机速度；以及中断发动机的燃料供应，同时将节气门打开至预定开度持续预定时间。当节气门关闭时，位于节气门前端的进气歧管中的进气压力可以是阈值压力或者更大，并且车速和发动机速度可以是阈值或者更大。

该方法还可包括以下步骤：检测位于节气门的后端的进气歧管中的进气压力。在节气门被打开预定开度持续预定时间之后，关闭节气门。阈值压力可以是当节气门关闭时，产生喘振噪声并且影响压缩机耐久性的进气压力的阈值，并且该阈值压力可以是通过利用实际的车辆驾驶测试所测量的值。阈值速度可以是考虑到喘振噪声是在预定车速和预定发动机速度下产生的，利用实际的车辆驾驶测试所测得的值。

本发明通过上述装置和方法具有以下效果：

第一，通过在喘振产生条件下，基于例如燃料供应状态、节气门的前端和后端的进气歧管中的进气压力、车速，和发动机速度的数据，打开节气门持续预定时间段，更简易地去除喘振压力和喘振噪声；

第二，可以简化发动机的进气系统的结构，减少元件的数量，并且通过去除安装在净化管(purge line)，包括现有净化管上的防喘振阀或者进气净化阀，可以降低制造成本。

附图说明

本发明的以上和其他特征将参考在附图中示出的本发明的示例性实施例进行详细描述，下文中将给出的本发明的附图，本发明的附图仅用于阐释目的，并不在于限制本发明，其中：

图1是示出根据现有技术的包括涡轮增压系统的发动机进气/排气系统的配置的示意图；

图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于控制车辆的发动机的进气喘振噪声的装置的视图；

图3是示出根据本发明的示例性实施例的用于控制车辆的发动机的进气喘振噪声的方法的流程图；

图4是示出根据本发明的示例性实施例的打开和关闭节气门以控制车辆的发动机的进气喘振噪声的过程的曲线图；

图5是示出根据本发明示例性实施例的包括涡轮增压系统的发动机产生喘振噪声的时间点的曲线图。

应当理解的是，附图并不需要按比例绘制，只需呈现如本文所公开的本发明的各种特征的某些简化代表即可，包括，例如，可通过特定期望应用和使用环境部分确定的特定尺寸、方向、位置，以及形状。在附图当中，贯穿附图中的若干个图，相同的附图标记表示本发明相同或者等效的部件。

具体实施方式

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他相似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公交车、卡车、各式商用车辆在内的载客车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，以及航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其他代用燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。

尽管示例性实施例描述成使用多个单元来执行示例性流程，但应当理解的是，示例性流程也可通过一个或者多个模块执行。此外，应当理解的是，术语“控制器/控制单元”可指代包括存储器和处理器的硬件设备。所述存储器配置成存储模块，并且所述处理器特别地配置成执行上述模块从而执行一个或者多个下文进一步描述的过程。

此外，本发明的控制逻辑可实施为包含能由处理器，控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例可以包括但不仅限于，ROM，RAM，光盘(CD)-ROM，磁带，软盘，闪存盘，智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分布在连接网络的计算机系统当中，使得计算机可读介质例如，利用远程信息处理服务器或者控制器局域网络(CAN)，分布式地存储和执行。

本文所使用的专有名词仅是为了说明特定实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚表明，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”规定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何或全部组合。

除非特别陈述或从上下文显而易见，如本文所使用的，词语“约”被理解为处在本领域的正常容差范围内，例如在平均值的2倍标准偏差内。“约”可理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文另外明确，本文提供的所有数值均由词语“约”修饰。

在下文中，将参考附图对本发明的示例性实施例进行详细描述。

图1是示出根据现有技术的具有涡轮增压系统的发动机进气/排气系统的配置的示意图。涡轮增压器涡轮12与发动机10的排气歧管连接，与涡轮增压器涡轮12同轴连接的压缩机14安装在发动机的进气歧管中的节气门的前端。涡轮增压器涡轮12旋转，同时压缩机14通过从发动机的排气歧管排出的废气的压力被驱动，通过驱动压缩机14，进气被增压至发动机的燃烧室，并且通过增压，大量的空气被供应至发动机的燃烧室，提高了进气效率，因此改善了发动机的输出。

同时，在基于驾驶者的请求(例如，加速器踏板接合度)而打开和关闭节气门时，供应至发动机燃烧室的混合气体量得以调整，从而调整发动机的输出。当在发动机因为加速器踏板被加压(例如，当压力施加至踏板上时)而进行加速之后，加速器踏板被释放(例如，脱离)时，节气门突然关闭，此时发动机输出减少，从而中断至发动机的空气供应。

因此，当节气门突然关闭时，在进气歧管(例如，在节气门前端)中的进气被配置成，在快速增加涡轮增压系统的压缩机的出口处的压力时产生喘振状态，并且在形成脉冲波同时通过中冷器(intercooler)将冲击施加至压缩机时产生噪声。此外，当涡轮增压系统面对喘振状态时，由于压力不平衡会产生噪声，并且会发生例如包括在压缩机中 的轴承的磨损等继发问题。因此，根据本发明的示例性实施例，可以去除引起上述问题的进气喘振压力。

具体地，为了去除根据现有技术的进气喘振压力从而减少喘振噪声，已开发出下述方法，如图1所示，该方法是利用旁路20将节气门16的前端与压缩机14的出口之间的进气管路和空气最初被引入的空气净化器与压缩机14的入口之间的进气管路相连，并且在旁路20上安装防喘振阀22而将产生喘振噪声的进气压力分流至压缩机14的前端，从而去除进气的压力。

还可以使用通过将用于调整进气量的单独进气净化阀24安装在旁路20上，从而将剩余的进气分流至压缩机的前端的方法。然而，根据现有技术的减少进气喘振噪声的方法存在下列问题。第一，当进气从进气压力高的部分(例如，压缩机的出口)分流至进气压力低的部分(例如，压缩机的前端)时，因部件之间的压力差会产生空气的排放噪声。第二，例如，由于旁路是为去除进气喘振压力而建立的，并且在旁路上安装有防喘振阀或者进气清洗阀，因此发动机的进气系统的结构变得复杂，并且制造成本也由于元件数量的增加而增加。

参考图5，当在发动机因加速器踏板接合(例如，施加压力至踏板上)进行加速之后，释放(例如，松开)加速器踏板时，通过发动机制动，来减小车辆的速度，并且当节气门突然关闭时，中断发动机的空气供应。随后，当节气门突然关闭时，置于节气门后端的进气歧管中的空气不再被供应至发动机，并且通过涡轮增压系统的压缩机进行增压，因此，在节气门前端的进气压力Pptp以及在涡轮增压系统的压缩机出口的压力将暂时性地突然增加，从而产生如图5的圆圈所示区域中的喘振(surge)状态，并且当形成脉冲波时，增大的压力通过中冷器将冲击施加至压缩机，并且产生喘振噪声。随后，在节气门后端的进气压力Pmap会缓慢减小。

因此，可以通过缓解图5圆圈所示部分的节气门前端的进气压力Pptp的增加，来防止当产生压力激增时向压缩机施加冲击的现象，并且可抑制喘振噪声。具体地，通过本发明的一个示例性实施例，详细描述根据本发明的用于控制车辆发动机的进气喘振噪声的装置和方法。

图2是示出根据本发明的用于控制车辆的发动机的进气喘振噪声的装置的图表。图3是示出根据本发明的用于控制车辆发动机的进气喘振噪声的方法的流程图。在下文中将描述的方法可通过具有处理器和存储器的控制器执行。首先，可以在车辆加速的同时，检测节气门的关闭状态。换句话说，当车辆加速时，可通过被配置成检测与节气门关闭状态有关的接合度(例如，施加至踏板上的压力量)的加速器踏板接合度检测传感器检测驾驶者的释放加速器踏板的松油门(tip-out)操作，并且当dPptp/dt等于或大于预定值时检测松油门，随后，节气门可通过加速器踏板的松油门操作而自动地关闭。

因此，加速器踏板接合度检测传感器31可被配置成检测节气门的关闭时间点，并且将检测信号传输至控制器36。同时，第一压力传感器32可被配置成检测节气门前端的进气压力，并且将已检测的进气压力传输至控制器36，速度传感器34可被配置成检测当前车速并将已检测的车速传输至控制器36，并且发动机转速(RPM)传感器35可被配置成检测当前发动机速度并且将已检测的发动机速度传输至控制器36。随后，控制器36可被配置成基于节气门是否关闭、节气门前端的进气压力、车速、发动机速度等来确定是否满足进气喘振产生条件。显而易见的是，在本文中描述的各种传感器可被实施为可通过控制器运行的单个传感器。

具体地，当节气门关闭，第一压力传感器32的检测值可以是阈值压力(例如，约300kpa)或者更大，或者第一压力传感器和第二压力传感器的值之间的差可以是阈值(例如,约30kPa)或者更大，并且车速和发动机速度可以是阈值或者更大时，控制器36可被配置成确定满足产生进气喘振的条件，并且可被配置成随后中断发动机的燃料供应，并且将节气门打开至预定程度持续预定时间段(例如，当进气喘振消失时)。

更进一步地，阈值压力可以是当节气门关闭时产生喘振噪声并且影响压缩机耐久性的进气压力的阈值，并且考虑到喘振噪声是在预定车速和预定发动机速度下产生的，该阈值压力可通过噪声、振动和声振粗糙度(NVH)驾驶测试进行计算和确定，其还可以利用实际的驾驶测试进行确定。因此，如图4所示，当在节气门关闭之后，节气门以 预定开度(例如，打开角度)被打开预定时间段时，增加的喘振压力可通过已打开的节气门经由位于节气门后端的进气歧管施加至发动机的燃烧室，因此，由于缓和了喘振压力，因此即使当在节气门前端的进气压力Pptp和在涡轮增压系统的压缩机出口的压力暂时增大时，也能抑制喘振噪声。

因此，为了缓解喘振压力并抑制喘振噪声，在将节气门以预定开度打开预定时间之后，节气门可被操作成在预定时间过去之后立刻关闭，这样做的原因在于，为了能够立即应对可反映驾驶者加速意图的加速器踏板的加油门(tip-in)操作，以及由加油门操作引起的节气门的打开操作。同时，可以使用被配置成检测节气门前端的进气歧管的进气压力的第一压力传感器32，以及被配置成检测节气门后端的进气歧管中的进气压力的第二压力传感器33。

具体地，当节气门关闭时，节气门前端的压力增大，而节气门后端的压力减小，从而使节气门的前端和后端之间产生压力差，由此，控制器可被配置成，当节气门关闭，第一压力传感器和第二压力传感器之间的差值是阈值(例如，大约30kpa)或更大，并且车速和发动机速度是阈值时，确定满足产生进气喘振的条件，从而中断发动机的燃料供应，同时将节气门打开至预定开度持续预定时间，从而能够同时执行喘振压力解决步骤和噪声抑制步骤。