專利名稱：直接噴射式發(fā)動機中降低發(fā)動機噪聲的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及直接噴射式內(nèi)燃發(fā)動機，更具體地，涉及特別是在低發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降低發(fā)動機噪聲的方法和裝置。
背景技術(shù)：
應(yīng)用于機動車的直接噴射式內(nèi)燃發(fā)動機大部分地由于它們的燃料經(jīng)濟性而廣受歡迎。在直接噴射式發(fā)動機中，燃料噴射器裝配在發(fā)動機組中，并且它的燃料噴射出ロ端直接朝內(nèi)燃室開ロ。結(jié)果，隨著燃料噴射器的激活或開啟，燃料被直接注入到內(nèi)燃發(fā)動機中，而不是像先前已知的多點燃料噴射器ー樣從燃料進給閥向上流。為了在足夠高的壓カ下提供燃料以克服燃燒室的高壓力，這些先前已知的直接噴 射式發(fā)動機包括高壓燃料泵，其具有連接到例如燃料箱的燃料源的進給ロ以及向燃料軌開ロ的出口。燃料軌流通地(fluidly)連接到發(fā)動機燃料噴射器。先前已知的在直接噴射式發(fā)動機中使用的高壓燃料泵典型地包括由多葉片凸輪往返驅(qū)動的活塞。進給閥流通地串聯(lián)設(shè)置在燃料泵進給口和燃料源之間，出ロ閥流通地的串聯(lián)連接在燃料泵和燃料軌之間。由于活塞的往返運動，當(dāng)活塞在第一方向運動時，活塞引導(dǎo)燃料穿過燃料進給閥，相反地，當(dāng)活塞在相反方向運動時，燃料泵使燃料穿過出ロ閥泵出到燃料軌。但是，已知的直接噴射式發(fā)動機的一個缺陷是這種發(fā)動的噪音較大，特別是在例如低于1，OOOrpm的低發(fā)動機轉(zhuǎn)速下。此外，發(fā)動機噪聲主要歸因于三個獨立的事件。更具體地說，由于高壓燃料噴射，燃料噴射器在激活或開啟時自身會產(chǎn)生噪聲。高壓燃料噴射經(jīng)常會伴生有導(dǎo)致多個發(fā)動機零件的振動的噪聲。在高壓燃料泵作用下的燃料進給閥的開啟也會產(chǎn)生噪聲。類似地，連接到高壓燃料泵的出ロ閥的開啟也會產(chǎn)生發(fā)動機噪聲。在已知的直接噴射式發(fā)動機中，燃料進給閥向燃料泵的開啟、燃料泵中燃料出ロ閥的開啟，以及燃料噴射器的開啟都會在發(fā)動機曲柄軸的不同的曲柄角下發(fā)生。例如，如圖I所示，曲線10例示了六缸直接噴射式發(fā)動機的燃料噴射器的開啟所產(chǎn)生的噪聲。曲線12例示了高壓燃料泵的出口閥所產(chǎn)生的噪聲，曲線14例示了高壓燃料泵的進給閥產(chǎn)生的噪聲。曲線10-14顯示為發(fā)動機曲柄軸的曲柄角16以及用于驅(qū)動燃料泵活塞的多葉片或三角凸輪的凸輪角18的函數(shù)。曲線19例示了燃料泵活塞的角度或位置。曲線20例示了由直接噴射式發(fā)動機產(chǎn)生的總噪聲。從曲線20可以看到，總噪聲包括與燃料噴射器開啟，泵出口閥開啟以及泵進給閥開啟對應(yīng)的獨立的噪聲峰值。進而，這種噪聲對于低發(fā)動機轉(zhuǎn)速，例如低于1，OOOrmp的機動車使用者來說尤其明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于降低直接噴射式發(fā)動機的發(fā)動機噪聲，尤其是在低發(fā)動機轉(zhuǎn)速下的噪聲的方法和裝置。簡單地說，本發(fā)明包括處理器，其以任何常規(guī)方式接收發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，例如從發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器接收發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號或通過發(fā)動機ECU計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于預(yù)定閾值，例如1，OOOrmp時，處理器不采取措施降低發(fā)動機噪聲。但是，每當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于預(yù)定閾值時，處理器輸出信號以更新高壓燃料泵凸輪的凸輪相位，使得燃料進給閥或燃料出ロ閥的開啟與發(fā)動機燃料噴射器的定時一致。例如，在優(yōu)選實施例中，處理器首先獲取高壓燃料進給閥開啟或燃料出口閥開啟的曲柄角。然后，處理器計算逆角頻率，然后計算將燃料進給閥開啟或燃料出ロ閥開啟與燃料噴射定時重疊所必須的掩蔽閾值(masking threshold)。然后,處理器生成更新燃料泵多葉片凸輪的凸輪相位的輸出信號，以將燃料進給閥開啟或燃料出口閥開啟與燃料噴射器開
啟重疊。 通過在低發(fā)動機轉(zhuǎn)速下將燃料泵進給閥或燃料泵出ロ閥定時與燃料噴射器的激活或開啟重疊，可以有效減少來自發(fā)動機的噪聲峰值的數(shù)量。


參照下述詳細(xì)說明并結(jié)合閱讀附圖可以更好的理解本發(fā)明，所有視圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的零部件，在附圖中圖I是不出直接噴射式發(fā)動機產(chǎn)生噪聲的現(xiàn)有技術(shù)視圖；圖2是高壓燃料泵的示意圖；圖3是示例性說明本發(fā)明整個系統(tǒng)的框圖；圖4是示例性說明本發(fā)明操作的流程圖；圖5是類似于圖4的視圖，但用來顯示圖4的一個變型；以及圖6是類似于圖I的視圖，用來例示本發(fā)明方法的效果。
具體實施例方式參照圖2，顯示了直接噴射式內(nèi)燃發(fā)動機22 (僅示意性顯示)的燃料系統(tǒng)21的一部分。發(fā)動機22是機動車中所使用的類型，從而包括可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動曲柄軸23 (示意性顯示)的多個汽缸。燃料系統(tǒng)21包括燃料泵24，其具有定義內(nèi)泵室28的殼體26。進給閥30流通地串聯(lián)連接在泵室28和燃料源32 (例如燃料箱)之間。類似地，燃料軌34通過燃料泵出ロ閥36流通地串聯(lián)連接到泵室28。燃料噴射器38 (僅示例性顯示ー個)通過常規(guī)方式與直接噴射式發(fā)動機22中的每個汽缸關(guān)聯(lián)。發(fā)動機控制單元(ECU)也以常規(guī)方式控制燃料噴射器38的激活或開啟。仍然參照圖2，泵活塞40可往返地裝配在泵殼體26中的孔42內(nèi)，該孔42朝向泵室28開ロ。多葉片凸輪44由直接噴射式發(fā)動機可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，并且緊靠泵活塞40。結(jié)果，與發(fā)動機曲柄軸同步的凸輪44的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動活塞40在它的孔42內(nèi)往返運動。每當(dāng)活塞40離開泵室28吋，泵活塞40在其孔42內(nèi)的往返運動通過常規(guī)方式將燃料導(dǎo)入到燃料室28中。在這段時間中，燃料從燃料箱32，經(jīng)過進給閥30導(dǎo)入到泵室28中。相反地，泵活塞40的往返運動的相反方向，即朝向泵室28的方向，將燃料經(jīng)過出口閥36泵到燃料軌34并最終泵入到燃料噴射器38?，F(xiàn)在參照圖3，是示例性說明本發(fā)明的整個降噪系統(tǒng)的框圖。所述系統(tǒng)包括處理器50,該處理器從檢測發(fā)動機曲柄軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器52接收輸入信號。處理器50還從曲柄角傳感器54接收指示泵進給閥30或泵出ロ閥36的開啟定時的信號。處理器編程為使得每當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于預(yù)定閾值T_，處理器50就產(chǎn)生輸出信號給燃料泵控制器56。然后，燃料泵控制器改變?nèi)剂媳猛馆?4的角度以使得燃料進給閥30或燃料出ロ閥36的開啟與燃料噴射器38的激活或開啟一致。現(xiàn)在參照圖4，顯示了示例性說明本發(fā)明操作的流程圖。處理器50在步驟60啟動后，步驟60進行到步驟62，在該步驟中處理器從轉(zhuǎn)速傳感器52獲取發(fā)動機曲柄軸的轉(zhuǎn)速rpm。然后，步驟62進行到步驟64。在步驟64處，處理器50將實際的發(fā)動機轉(zhuǎn)速與低速閾值T_進行比較。如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于閾值Τ_，步驟64進行到步驟66并終止流程。
相反地，每當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于閾值Τ_吋，步驟64改為前進到步驟66，在該步驟中處理器50輸入弧度単位的曲柄角ω，以及輸入泵進給閥30開啟角或定時COitj步驟66還確定燃料噴射角或定時《f。然后，步驟66進行到步驟68。在步驟68處，處理器根據(jù)下述公式計算逆角頻率(秒/弧度)I/ ω = 60/ (2 π rpm)然后，步驟68進行到步驟70。在步驟70處，將燃料噴射定時與進給閥開啟Coi之間的差值乘以逆角頻率，并與掩蔽閾值Tmask進行比較，如下1/ω I co「cof| < Tfflask如果低于掩蔽閾值，S卩COi和cof之間的差值小，并且進給閥開啟實質(zhì)上與燃料噴射定時一致，則步驟70進行到步驟66并退出流程。否則，步驟70前進到步驟72，在這里，由處理器50更新燃料泵凸輪44的相位角，以通過向燃料泵控制器56發(fā)送合適的信號將燃料泵進給閥開啟與燃料噴射定時重疊(圖3)。然后，步驟72返回到步驟62，在這里重復(fù)上面的處理?，F(xiàn)在參照圖5，示例性顯示了本發(fā)明操作的流程圖，其中，將燃料泵出口閥36 (而不是進給閥30)的開啟與燃料噴射定時重疊。此外，圖5的流程在許多方面與圖4所示的流程類似。例如，圖5中的步驟60-64與圖4中的對應(yīng)步驟60-64相同，因此不再重復(fù)描述。每當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速rpm低于閾值T_吋，步驟64進行到步驟80，在這里，通過處理器50獲取出口閥開啟時(而不是圖4中進給閥開啟時)的曲柄角ω。，以及獲取燃料噴射定時ω{。然后，步驟80進行到步驟82。步驟82與前面的步驟68相同，并計算發(fā)動機的逆角頻率ω。然后，步驟82進行到步驟84。在步驟84處，根據(jù)下述公式將燃料泵出口閥開啟定時與燃料噴射定時之間的差值乘以逆角頻率并與掩蔽閾值Tmask進行比較
1/ω I 凡 lf| < Tmask如果小于掩蔽閾值，則表示燃料泵出口閥開啟與燃料噴射開啟實質(zhì)上彼此重疊，步驟84前進到步驟66并退出。
否則，步驟84前進到步驟86，在這里處理器50產(chǎn)生輸出信號給燃料泵控制器56(圖3)以更新凸輪44的相位，從而將燃料泵出口閥開啟ω。與燃料噴射器開啟cof重疊。然后，步驟86返回到步驟62，在這里重復(fù)上面的處理。現(xiàn)在參照圖6，示意性顯示了本發(fā)明的總效果。圖6對應(yīng)于圖I的現(xiàn)有技術(shù)圖表。此外，圖6示出了根據(jù)圖4的流程將燃料泵進給閥開啟與燃料噴射器開啟重疊的效果。更具體地說，曲線90示出了來自燃料噴射器定時的噪聲。曲線92示出了來自泵出口閥36的噪聲，曲線94示出了來自燃料泵進給閥30的噪聲。但是，與現(xiàn)有技術(shù)裝置不同的是，在曲線96處顯示的燃料泵活塞角從虛線顯示的位置移位到實線所顯示的位置。這種移位進ー步對應(yīng)于曲線98所示的多葉片凸輪的相移。這種相移相對于曲線100所示的曲柄角也發(fā)生了移位，從虛線顯示的位置移位到實線所顯示的位置。 泵凸輪相移的凈效應(yīng)導(dǎo)致了活塞角的相移，并且將曲線94顯示的由進給閥產(chǎn)生的噪聲與曲線90顯示的由燃料噴射器產(chǎn)生的噪聲疊加。這種效應(yīng)以此有效減少了總噪聲上的峰值數(shù)量，如曲線102所示，對于六缸發(fā)動起來說每個發(fā)動機回轉(zhuǎn)減少了三個噪聲峰值。通過這樣設(shè)置，可以降低機動車使用者在低發(fā)動機轉(zhuǎn)速下的總噪聲感覺。流程圖5的效果與圖6所示的效果實質(zhì)上相同，不同之處在于，曲線92所示來自出ロ閥的噪聲峰值疊加到曲線90所示噴射器定時的噪聲峰值上，而不是疊加到曲線94所示來自進給閥的噪聲峰值上。因此，不需要進ー步進行解釋。從前述描述可以看到，本發(fā)明提供了一種有效的用于直接噴射式發(fā)動機的降噪方法和裝置，特別適用于在低發(fā)動機轉(zhuǎn)速情況下。雖然已經(jīng)描述本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該明了本發(fā)明的許多變型，這些變型不會偏離本發(fā)明的精神并且屬于所附權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于降低發(fā)動機噪聲的方法，用于多缸直接噴射式內(nèi)燃發(fā)動機中，所述多缸直接噴射式內(nèi)燃發(fā)動機針對其每個汽缸具有至少ー個燃料噴射器，所述至少ー個燃料噴射器在開啟時將燃料噴射到其關(guān)聯(lián)的汽缸，并且所述多缸直接噴射式內(nèi)燃發(fā)動機具有包括進給閥和出口閥的高壓燃料泵，所述方法包括以下步驟 將燃料泵進給閥和燃料泵出口閥中的一個的開啟定時改變?yōu)閷嵸|(zhì)上與燃料噴射器的開啟一致。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括以下步驟 確定發(fā)動機轉(zhuǎn)速， 僅當(dāng)所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于預(yù)定閾值時改變所述定時。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述泵包括驅(qū)動泵活塞的多葉片凸輪，所述改變的步驟包括改變所述凸輪的凸輪角度的步驟。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述改變的步驟包括以下步驟 確定發(fā)動機曲柄軸的曲柄角， 計算曲柄角的逆角頻率， 將燃料泵進給閥定時與燃料噴射器定時之間的差值與曲柄角的逆角頻率的乘積與預(yù)定閾值進行比較，以及 僅當(dāng)燃料泵進給閥定時與燃料噴射器定時之間的差值與曲柄角的逆角頻率的乘積超過所述預(yù)定閾值時，將燃料泵進給閥定時改變?yōu)楦咏嘏c所述燃料噴射器定時相對應(yīng)。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述改變的步驟包括 確定發(fā)動機曲柄軸的曲柄角， 計算曲柄角的逆角頻率， 將燃料泵出口閥定時與燃料噴射器定時之間的差值與曲柄角的逆角頻率的乘積與預(yù)定閾值進行比較，以及 僅當(dāng)燃料泵出口閥定時與燃料噴射器定時之間的差值與曲柄角的逆角頻率的乘積超過所述預(yù)定閾值時，將燃料泵出ロ閥定時改變?yōu)楦咏嘏c所述燃料噴射器定時相對應(yīng)。
6.一種直接噴射式內(nèi)燃發(fā)動機，所述直接噴射式內(nèi)燃發(fā)動機具有多個汽缸；針對姆個汽缸的在開啟時將燃料噴射到該汽缸中的至少ー個燃料噴射器；具有進給閥和出口閥的高壓燃料泵；以及用于降低發(fā)動機噪聲的裝置，所述用于降低發(fā)動機噪聲的裝置包括 改變裝置，用于改變進給閥和出口閥中的ー個的開啟定吋， 處理器，編程為控制所述改變裝置以使得所述進給閥和出口閥中的ー個的開啟與燃料噴射器的開啟實質(zhì)上一致。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)動機，其中所述處理器編程為確定發(fā)動機轉(zhuǎn)速，并且僅當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于預(yù)定閾值時改變所述進給閥和出ロ閥中的一個的定吋。
8.如權(quán)利要求6所述的發(fā)動機，其中所述泵包括往返驅(qū)動活塞的多葉片凸輪，所述改變裝置包括改變所述凸輪的角度的裝置。
全文摘要
一種降低多缸直接噴射式內(nèi)燃發(fā)動機中發(fā)動機噪聲的方法。內(nèi)燃發(fā)動機包括高壓燃料泵，其具有流通連接到燃料源的進給閥和典型地連接到增壓燃料軌的出口閥。為了降低發(fā)動機噪聲，特別是在低發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降低噪聲，改變所述燃料泵進給閥或燃料泵出口閥中任一個的開啟定時以使其與燃料噴射器的開啟一致。
文檔編號F02D41/40GK102691587SQ20121007326
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者唐納·J·馬奎因, 田部洋祐 申請人:株式會社日立制作所