用于直接噴射噪音減輕的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體上涉及用于包含具有高壓栗的直接噴射系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機以減輕噪聲、振動和粗糙性(NVH)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]具有進氣道燃料噴射和直接燃料噴射(PF1-DI)的內(nèi)燃發(fā)動機具有很多優(yōu)點，比如排放性能和發(fā)動機優(yōu)化。低負荷時，使用進氣道燃料噴射減少發(fā)動機排放、改善燃料汽化以及減少栗氣損失和燃料消耗。高負荷時，使用直接燃料噴射增加燃燒效率、改善發(fā)動機性能和燃料消耗。在冷機起動期間也利用直接燃料噴射以改善催化劑變暖(warm up)時間。然而，直接噴射系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生噪聲(比如滴嗒聲(ticking))并且在特定工況下對于車輛的乘客是可察覺的，這可能使他們擔憂和/或不滿意。
[0003]Krengel等在US 7373924公開了一種減輕直接噴射系統(tǒng)運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲的方法。其中，通過控制高壓栗的電磁閥來減輕噪聲。特別地，在發(fā)動機噪聲以及噪聲、振動和粗糙性(NVH)硬件不足以減輕直接噴射系統(tǒng)噪聲時的發(fā)動機工況(比如在發(fā)動機冷機起動和暖機怠速狀況期間)下停用電磁閥。Mueller等在US 8161945公開的另一種減輕直接噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲的示例方法包含在直接噴射系統(tǒng)中設(shè)置直列噪聲過濾器裝置以減少系統(tǒng)的NVH0

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]然而，發(fā)明人識別到上面解決方案的潛在問題。在Krengel的方法中，直接噴射使用受到限制。通過在來自直接噴射系統(tǒng)的噪聲可能被車輛的乘客聽到時的狀況期間停用高壓栗的電磁閥，不能完全利用直接噴射來改善總體的發(fā)動機和排放效率。在Mueller的方法中，額外的NVH硬件(比如直列噪聲過濾器)占了更多的空間并且增加成本。
[0005]發(fā)明人已經(jīng)認識到上述問題并且開發(fā)了一種減輕直接噴射系統(tǒng)的噪聲的方法。方法包含在第一發(fā)動機起動期間當執(zhí)行直接燃料噴射時以較高的第一怠速運轉(zhuǎn)發(fā)動機，而在第二發(fā)動機冷機起動期間當僅執(zhí)行進氣道燃料噴射時以較低的第二怠速運轉(zhuǎn)。此外，在暖機怠速(warmed up idle speed)期間并且響應(yīng)于直接噴射器清除循環(huán)，其中發(fā)動機溫度低于啟用冷卻風(fēng)機的溫度，當執(zhí)行清除循環(huán)時啟用冷卻風(fēng)機。這樣，通過允許在所有工況下使用進氣道燃料噴射和直接噴射可以對燃燒和排放更高效運行發(fā)動機同時在特定工況期間減輕直接噴射系統(tǒng)的噪聲。
[0006]在一個示例中，暖機怠速的系統(tǒng)可能需要執(zhí)行直接噴射器清除循環(huán)以去除噴射器噴頭上的結(jié)焦(coking)。在暖機怠速期間，發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低并且發(fā)動機溫度低于運行發(fā)動機冷卻風(fēng)機的閾值。在清除循環(huán)期間來自直接噴射系統(tǒng)的噪聲可能被車輛乘客聽到并且使他們擔憂。為了減輕噪聲，可以在與直接噴射清除循環(huán)重疊的時間段期間打開發(fā)動機冷卻風(fēng)機。發(fā)動機冷卻風(fēng)機的噪聲是乘客熟悉的，并且在暖機怠速期間發(fā)動機冷卻風(fēng)機的運轉(zhuǎn)減少了直接噴射系統(tǒng)的噪聲水平。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于發(fā)動機的方法，包含:響應(yīng)于第一發(fā)動機冷起動期間的至少一些直接燃料噴射，將發(fā)動機怠速升高至第一水平以將催化劑溫度升高至閾值溫度以上；以及響應(yīng)于第二發(fā)動機冷機起動期間的純進氣道燃料噴射，將發(fā)動機怠速升高至低于第一水平的第二水平以將催化劑溫度升高至閾值溫度以上。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一水平是掩蔽來自直接燃料噴射的NVH的水平。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進一步包含，響應(yīng)于第一發(fā)動機冷機起動期間的至少一些直接燃料噴射而主動運轉(zhuǎn)發(fā)動機冷卻風(fēng)機。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進一步包含，在第一冷起動期間，催化劑溫度高于閾值溫度之后基于從發(fā)動機再起動起的燃燒事件數(shù)量增加進氣道燃料噴射。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種發(fā)動機系統(tǒng)，包含:發(fā)動機；配置用于將燃料直接噴射進發(fā)動機的直接噴射器；配置用于將燃料進氣道噴射進發(fā)動機的進氣道噴射器；配置用于冷卻發(fā)動機的冷卻風(fēng)機；以及具有計算機可讀指令的控制器，指令用于:響應(yīng)于發(fā)動機冷機起動狀況期間的直接燃料噴射而通過將發(fā)動機怠速升高至閾值轉(zhuǎn)速以上來掩蔽來自直接噴射的NVH ;以及響應(yīng)于暖機怠速狀況期間的直接燃料噴射，通過主動運轉(zhuǎn)冷卻風(fēng)機掩蔽來自直接噴射的NVH。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，閾值轉(zhuǎn)速高于響應(yīng)于發(fā)動機冷機起動狀況期間進氣道燃料噴射使用的發(fā)動機怠速。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，暖機怠速狀況包括發(fā)動機溫度低于自動打開冷卻風(fēng)機用于發(fā)動機冷卻的閾值溫度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，執(zhí)行暖機怠速狀況期間的直接燃料噴射用于直接噴射器的噴頭的清除堵塞。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器進一步包括用于在暖機怠速狀況期間響應(yīng)于完成直接噴射器噴頭清除堵塞和轉(zhuǎn)變?yōu)檫M氣道燃料噴射中的一者而停用冷卻風(fēng)機的指令。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器進一步包括在發(fā)動機冷機起動狀況期間響應(yīng)于冷機起動期間直接噴射器的停用而將發(fā)動機怠速降低至閾值轉(zhuǎn)速以下的指令。
[0017]這樣，在選擇的狀況期間可以有利地使用已有的發(fā)動機部件以減輕直接噴射系統(tǒng)的噪聲。通過運轉(zhuǎn)發(fā)動機冷卻風(fēng)機或改變發(fā)動機怠速，提供了減輕直接噴射系統(tǒng)噪聲的熟悉的發(fā)動機噪聲。例如，在運行直接噴射的發(fā)動機冷機起動期間可以增加發(fā)動機怠速以改善催化劑變暖時間以減輕直接噴射噪聲。使用發(fā)動機冷卻風(fēng)機或者改變發(fā)動機怠速允許減少NVH硬件，減少直接噴射系統(tǒng)的成本并且允許更高效地運行進氣道燃料噴射和直接噴射(PF1-DI)發(fā)動機。
[0018]應(yīng)理解，提供上文的概述用于以簡化形式引入一系列原理，其將在【具體實施方式】中進一步描述。這并不意味著識別所要求保護的主題的關(guān)鍵或?qū)嵸|(zhì)特征，所要求保護的主題的范圍唯一地由遵循具體實施例的權(quán)利要求書確定。此外，所要求保護的主題不限于解決上文或本說明書中任意部分所提到的缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0019]圖1示意地描述示例配置有進氣道燃料噴射和直接噴射的發(fā)動機汽缸；
[0020]圖2示意地描述包括配置用于進氣道燃料噴射(PFI)和直接燃料噴射(DI)的多缸發(fā)動機的示例車輛系統(tǒng)；
[0021]圖3顯示了運轉(zhuǎn)PF1-DI發(fā)動機且噪聲減輕的示例方法；
[0022]圖4顯示了在配置有PF1-DI的發(fā)動機中用于噪聲減輕的示例方法；
[0023]圖5顯示了維護直接噴射器且噪聲減輕的示例方法；
[0024]圖6顯示了基于發(fā)動機冷卻需要和噪聲減輕需要而運轉(zhuǎn)發(fā)動機冷卻風(fēng)機的示例方法；
[0025]圖7顯示了基于催化劑加熱需要和噪聲減輕需要而調(diào)節(jié)發(fā)動機怠速的示例方法；
[0026]圖8是在直接噴射器運轉(zhuǎn)期間特定狀況下噪聲減輕的示例時間線的代表圖。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明涉及在配置有如圖1和2顯示的進氣道燃料噴射和直接燃料噴射的內(nèi)燃發(fā)動機的選擇的發(fā)動機工況期間減輕直接噴射系統(tǒng)的噪聲的方法和系統(tǒng)。在選擇的狀況期間，當直接噴射系統(tǒng)的噪聲可能被車輛的乘客聽到時，控制器可以執(zhí)行程序(比如圖3-7中的程序)以減輕噪聲。照這樣，連接至燃料導(dǎo)軌和直接噴射器的高壓栗可能產(chǎn)生使乘客感到煩惱的滴答噪聲。比如在冷機起動期間通過運轉(zhuǎn)發(fā)動機部件(比如發(fā)動機冷卻風(fēng)機(圖6))或者增加發(fā)動機怠速(圖7)，可以將來自直接噴射系統(tǒng)部件的NVH問題減輕或者掩蔽至乘客不討厭的水平。圖8說明可以包括噪聲減輕的示例發(fā)動機運轉(zhuǎn)情形。
[0028]圖1描述包括直接燃料噴射的內(nèi)燃發(fā)動機10的汽缸或燃燒室的示例實施例?？梢灾辽俨糠值赝ㄟ^包括控制器12的控制系統(tǒng)以及通過來自車輛操作者130經(jīng)由輸入裝置132的輸入而控制發(fā)動機10?？刂破?2顯示為微電腦，包括微處理器單元(CPU) 106、輸入/輸出端口(I/O) 108、用于可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲介質(zhì)(在該特別的實施例中顯示為只讀存儲芯片(ROM) 110)、隨機存取存儲器(RAM) 112、?；畲鎯ζ?KAM) 114和數(shù)據(jù)總線。在該示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產(chǎn)生比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的汽缸(即燃燒室)14可以包括活塞138位于其中的燃燒室壁136?；钊?38可以連接至曲軸140使得活塞的往返運動轉(zhuǎn)化為曲軸的轉(zhuǎn)動運動。曲軸140可以經(jīng)由傳動系統(tǒng)(未顯示)連接至乘用車的至少一個驅(qū)動輪。此外，起動機馬達可以經(jīng)由飛輪連接至曲軸140以實現(xiàn)發(fā)動機10的起動運轉(zhuǎn)。
[0029]汽缸14可以經(jīng)由一系列進氣通道142、144和146接收進氣。進氣通道146可以與發(fā)動機10的除汽缸14之外的其它汽缸連通。在一些實施例中，一個或多個進氣通道可以包括增壓裝置，比如渦輪增壓器或機械增壓器。例如，圖1顯示了發(fā)動機10配置有渦輪增壓器，渦輪增壓器包括設(shè)置在進氣通道142和144之間的壓縮器174和沿排氣通道148設(shè)置的排氣渦輪176。壓縮器174可以至少通過排氣渦輪176經(jīng)由軸180驅(qū)動，其中增壓裝置配置為渦輪增壓器。然而，在其它示例中，比如發(fā)動機10提供有機械增壓器，排氣渦輪176可以選擇性地省略，這時可以通過來自馬達或發(fā)動機的機械輸入驅(qū)動壓縮器174。包括節(jié)流板164的節(jié)氣門162可以沿發(fā)動機的進氣通道設(shè)置用于改變提供至發(fā)動機汽缸的進氣的流率和/或壓力。例如，如圖1所示節(jié)氣門162可安裝在壓縮器174的下游或者提供在壓縮器174的上游。
[0030]排氣通道148可以接收來自發(fā)動機10的汽缸14以及其它汽缸的排氣。排氣傳感器128顯示為連接至排放控制裝置178上游的排氣通道148。傳感器128可以是用于提供排氣空燃比指示的任何適當?shù)膫鞲衅鳎热缇€性氧傳感器或者UEGO(通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?，雙態(tài)氧傳感器或EGO (如描述的)，HEGO (加熱型EG0)，氮氧化物(NOx)、碳氫化合物(HC)或氧化碳(CO)傳感器。排氣控制裝置178可以是三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其它排放控制裝置或它們的組合。
[0031]發(fā)動機10的每個汽缸可以包括一個或多個進氣門以及一個或多個排氣門。例如，汽缸14顯示為包括位于汽缸14上部區(qū)域的至少一個進氣門150和至少一個排氣門156。在該不例中，進氣門150和排氣門156說明為提升閥。在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸上部區(qū)域的至少兩個進氣提升閥和至少兩個排氣閥。
[0032]可以通過控制器12經(jīng)由驅(qū)動器152控制進氣門150。類似地，可以通過控制器12經(jīng)由驅(qū)動器154控制排氣門156。在一些狀況期間，控制器12可以改變提供至驅(qū)動器152和154的信號以控制各個進氣門和排氣門的打開和關(guān)閉?？梢酝ㄟ^各自的氣門位置傳感器(未顯示)確定進氣門150和排氣門156的位置。氣門驅(qū)動器可以是電動氣門驅(qū)動類型或凸輪驅(qū)動類型或其組合?？梢酝瑫r控制進氣門和排氣門正時，或者可以使用任何可能的可變進氣