用于直接喷射噪音减轻的方法和系统的制作方法

文档序号:9369787阅读:563来源:国知局
用于直接喷射噪音减轻的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明整体上涉及用于包含具有高压栗的直接喷射系统的内燃发动机以减轻噪声、振动和粗糙性(NVH)的系统和方法。
【背景技术】
[0002]具有进气道燃料喷射和直接燃料喷射(PF1-DI)的内燃发动机具有很多优点,比如排放性能和发动机优化。低负荷时,使用进气道燃料喷射减少发动机排放、改善燃料汽化以及减少栗气损失和燃料消耗。高负荷时,使用直接燃料喷射增加燃烧效率、改善发动机性能和燃料消耗。在冷机起动期间也利用直接燃料喷射以改善催化剂变暖(warm up)时间。然而,直接喷射系统的运转产生噪声(比如滴嗒声(ticking))并且在特定工况下对于车辆的乘客是可察觉的,这可能使他们担忧和/或不满意。
[0003]Krengel等在US 7373924公开了一种减轻直接喷射系统运转产生的噪声的方法。其中,通过控制高压栗的电磁阀来减轻噪声。特别地,在发动机噪声以及噪声、振动和粗糙性(NVH)硬件不足以减轻直接喷射系统噪声时的发动机工况(比如在发动机冷机起动和暖机怠速状况期间)下停用电磁阀。Mueller等在US 8161945公开的另一种减轻直接喷射系统产生的噪声的示例方法包含在直接喷射系统中设置直列噪声过滤器装置以减少系统的NVH0

【发明内容】

[0004]然而,发明人识别到上面解决方案的潜在问题。在Krengel的方法中,直接喷射使用受到限制。通过在来自直接喷射系统的噪声可能被车辆的乘客听到时的状况期间停用高压栗的电磁阀,不能完全利用直接喷射来改善总体的发动机和排放效率。在Mueller的方法中,额外的NVH硬件(比如直列噪声过滤器)占了更多的空间并且增加成本。
[0005]发明人已经认识到上述问题并且开发了一种减轻直接喷射系统的噪声的方法。方法包含在第一发动机起动期间当执行直接燃料喷射时以较高的第一怠速运转发动机,而在第二发动机冷机起动期间当仅执行进气道燃料喷射时以较低的第二怠速运转。此外,在暖机怠速(warmed up idle speed)期间并且响应于直接喷射器清除循环,其中发动机温度低于启用冷却风机的温度,当执行清除循环时启用冷却风机。这样,通过允许在所有工况下使用进气道燃料喷射和直接喷射可以对燃烧和排放更高效运行发动机同时在特定工况期间减轻直接喷射系统的噪声。
[0006]在一个示例中,暖机怠速的系统可能需要执行直接喷射器清除循环以去除喷射器喷头上的结焦(coking)。在暖机怠速期间,发动机转速较低并且发动机温度低于运行发动机冷却风机的阈值。在清除循环期间来自直接喷射系统的噪声可能被车辆乘客听到并且使他们担忧。为了减轻噪声,可以在与直接喷射清除循环重叠的时间段期间打开发动机冷却风机。发动机冷却风机的噪声是乘客熟悉的,并且在暖机怠速期间发动机冷却风机的运转减少了直接喷射系统的噪声水平。
[0007]根据本发明的一方面,提供一种用于发动机的方法,包含:响应于第一发动机冷起动期间的至少一些直接燃料喷射,将发动机怠速升高至第一水平以将催化剂温度升高至阈值温度以上;以及响应于第二发动机冷机起动期间的纯进气道燃料喷射,将发动机怠速升高至低于第一水平的第二水平以将催化剂温度升高至阈值温度以上。
[0008]根据本发明的一个实施例,第一水平是掩蔽来自直接燃料喷射的NVH的水平。
[0009]根据本发明的一个实施例,进一步包含,响应于第一发动机冷机起动期间的至少一些直接燃料喷射而主动运转发动机冷却风机。
[0010]根据本发明的一个实施例,进一步包含,在第一冷起动期间,催化剂温度高于阈值温度之后基于从发动机再起动起的燃烧事件数量增加进气道燃料喷射。
[0011]根据本发明的另一方面,提供一种发动机系统,包含:发动机;配置用于将燃料直接喷射进发动机的直接喷射器;配置用于将燃料进气道喷射进发动机的进气道喷射器;配置用于冷却发动机的冷却风机;以及具有计算机可读指令的控制器,指令用于:响应于发动机冷机起动状况期间的直接燃料喷射而通过将发动机怠速升高至阈值转速以上来掩蔽来自直接喷射的NVH ;以及响应于暖机怠速状况期间的直接燃料喷射,通过主动运转冷却风机掩蔽来自直接喷射的NVH。
[0012]根据本发明的一个实施例,阈值转速高于响应于发动机冷机起动状况期间进气道燃料喷射使用的发动机怠速。
[0013]根据本发明的一个实施例,暖机怠速状况包括发动机温度低于自动打开冷却风机用于发动机冷却的阈值温度。
[0014]根据本发明的一个实施例,执行暖机怠速状况期间的直接燃料喷射用于直接喷射器的喷头的清除堵塞。
[0015]根据本发明的一个实施例,控制器进一步包括用于在暖机怠速状况期间响应于完成直接喷射器喷头清除堵塞和转变为进气道燃料喷射中的一者而停用冷却风机的指令。
[0016]根据本发明的一个实施例,控制器进一步包括在发动机冷机起动状况期间响应于冷机起动期间直接喷射器的停用而将发动机怠速降低至阈值转速以下的指令。
[0017]这样,在选择的状况期间可以有利地使用已有的发动机部件以减轻直接喷射系统的噪声。通过运转发动机冷却风机或改变发动机怠速,提供了减轻直接喷射系统噪声的熟悉的发动机噪声。例如,在运行直接喷射的发动机冷机起动期间可以增加发动机怠速以改善催化剂变暖时间以减轻直接喷射噪声。使用发动机冷却风机或者改变发动机怠速允许减少NVH硬件,减少直接喷射系统的成本并且允许更高效地运行进气道燃料喷射和直接喷射(PF1-DI)发动机。
[0018]应理解,提供上文的概述用于以简化形式引入一系列原理,其将在【具体实施方式】中进一步描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或实质特征,所要求保护的主题的范围唯一地由遵循具体实施例的权利要求书确定。此外,所要求保护的主题不限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的缺点的实施方式。
【附图说明】
[0019]图1示意地描述示例配置有进气道燃料喷射和直接喷射的发动机汽缸;
[0020]图2示意地描述包括配置用于进气道燃料喷射(PFI)和直接燃料喷射(DI)的多缸发动机的示例车辆系统;
[0021]图3显示了运转PF1-DI发动机且噪声减轻的示例方法;
[0022]图4显示了在配置有PF1-DI的发动机中用于噪声减轻的示例方法;
[0023]图5显示了维护直接喷射器且噪声减轻的示例方法;
[0024]图6显示了基于发动机冷却需要和噪声减轻需要而运转发动机冷却风机的示例方法;
[0025]图7显示了基于催化剂加热需要和噪声减轻需要而调节发动机怠速的示例方法;
[0026]图8是在直接喷射器运转期间特定状况下噪声减轻的示例时间线的代表图。
【具体实施方式】
[0027]本发明涉及在配置有如图1和2显示的进气道燃料喷射和直接燃料喷射的内燃发动机的选择的发动机工况期间减轻直接喷射系统的噪声的方法和系统。在选择的状况期间,当直接喷射系统的噪声可能被车辆的乘客听到时,控制器可以执行程序(比如图3-7中的程序)以减轻噪声。照这样,连接至燃料导轨和直接喷射器的高压栗可能产生使乘客感到烦恼的滴答噪声。比如在冷机起动期间通过运转发动机部件(比如发动机冷却风机(图6))或者增加发动机怠速(图7),可以将来自直接喷射系统部件的NVH问题减轻或者掩蔽至乘客不讨厌的水平。图8说明可以包括噪声减轻的示例发动机运转情形。
[0028]图1描述包括直接燃料喷射的内燃发动机10的汽缸或燃烧室的示例实施例。可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统以及通过来自车辆操作者130经由输入装置132的输入而控制发动机10。控制器12显示为微电脑,包括微处理器单元(CPU) 106、输入/输出端口(I/O) 108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该特别的实施例中显示为只读存储芯片(ROM) 110)、随机存取存储器(RAM) 112、保活存储器(KAM) 114和数据总线。在该示例中,输入装置132包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(即燃烧室)14可以包括活塞138位于其中的燃烧室壁136。活塞138可以连接至曲轴140使得活塞的往返运动转化为曲轴的转动运动。曲轴140可以经由传动系统(未显示)连接至乘用车的至少一个驱动轮。此外,起动机马达可以经由飞轮连接至曲轴140以实现发动机10的起动运转。
[0029]汽缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146可以与发动机10的除汽缸14之外的其它汽缸连通。在一些实施例中,一个或多个进气通道可以包括增压装置,比如涡轮增压器或机械增压器。例如,图1显示了发动机10配置有涡轮增压器,涡轮增压器包括设置在进气通道142和144之间的压缩器174和沿排气通道148设置的排气涡轮176。压缩器174可以至少通过排气涡轮176经由轴180驱动,其中增压装置配置为涡轮增压器。然而,在其它示例中,比如发动机10提供有机械增压器,排气涡轮176可以选择性地省略,这时可以通过来自马达或发动机的机械输入驱动压缩器174。包括节流板164的节气门162可以沿发动机的进气通道设置用于改变提供至发动机汽缸的进气的流率和/或压力。例如,如图1所示节气门162可安装在压缩器174的下游或者提供在压缩器174的上游。
[0030]排气通道148可以接收来自发动机10的汽缸14以及其它汽缸的排气。排气传感器128显示为连接至排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以是用于提供排气空燃比指示的任何适当的传感器,比如线性氧传感器或者UEGO(通用或宽域排气氧传感器),双态氧传感器或EGO (如描述的),HEGO (加热型EG0),氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)或氧化碳(CO)传感器。排气控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。
[0031]发动机10的每个汽缸可以包括一个或多个进气门以及一个或多个排气门。例如,汽缸14显示为包括位于汽缸14上部区域的至少一个进气门150和至少一个排气门156。在该不例中,进气门150和排气门156说明为提升阀。在一些实施例中,发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气阀。
[0032]可以通过控制器12经由驱动器152控制进气门150。类似地,可以通过控制器12经由驱动器154控制排气门156。在一些状况期间,控制器12可以改变提供至驱动器152和154的信号以控制各个进气门和排气门的打开和关闭。可以通过各自的气门位置传感器(未显示)确定进气门150和排气门156的位置。气门驱动器可以是电动气门驱动类型或凸轮驱动类型或其组合。可以同时控制进气门和排气门正时,或者可以使用任何可能的可变进气
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