[发明专利]用于消减发动机引起的噪音和振动的开环控制方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于控制车辆中发动机的振动的系统和方法，更具体地涉及一种基于发动机曲轴脉冲提供对主动发动机悬架的开环控制的系统和方法，以防止发动机振动传递到车辆车身结构。

背景技术

主动噪音控制和主动振动控制通常用于降低车辆内发动机引起的噪音和振动。通常，主动噪音控制使用扬声器来消减发动机噪音，所述发动机噪音的频率和相位与发动机的曲轴速度和角度同步。主动振动控制通常利用主动致动器例如主动发动机悬架来消减发动机引起的振动，所述振动的频率和相位也与曲轴速度同步。

发动机引起的噪音和振动的幅度与发动机的扭矩变化成比例，而发动机的扭矩变化与瞬时曲轴速度变化成比例。因此，通过测量瞬时曲轴速度变化，可因此产生驱动扬声器或主动致动器的适当控制信号。仅依赖于曲轴速度和角度信息的控制方案通常被称为是开环控制，这是因为没有使用其他的振动传感器，例如麦克风、加速度计或力传感器。开环控制相对于闭环控制而言是节省成本的解决方案，但却需要更复杂的控制算法。

现有技术中已经提出通过在半数气缸足以使车辆在当前条件下工作的时候关停某些车辆中八个气缸或六个气缸的半数来提高车辆燃料经济性。因为发动机悬架和其他结构元件被设计成用于所有气缸都工作时的高频振动，所以由发动机在半数气缸关闭时引起的频率通常导致发动机振动得更加厉害，这可能传递到车辆的车身结构。进一步，当半数气缸被关闭时，可能需要其他气缸产生更多扭矩以满足对功率的需求，这需要更多燃料以使活塞以更大的力来推送。这也给发动机增加了可能被传递到车辆车身结构的更多振动。

发明内容

根据本发明实施例的教导，公开了一种开环控制系统，其向主动发动机悬架提供控制信号以减少或消除发动机振动向车辆车身结构的传递，其中，所述系统仅使用来自发动机的曲轴信号作为输入。所述控制系统包括从发动机接收曲轴信号的瞬时曲轴速度变化感测处理器，其中，所述曲轴信号是包括了缺失脉冲的脉冲信号，所述缺失脉冲是由于车辆曲轴轮上缺失的齿引起的。曲轴速度变化感测处理器提供对曲轴信号的瞬时曲轴速度变化的测量并且最小化由于缺失脉冲引起的测量中的误差。曲轴速度变化感测处理器以正弦波输出曲轴速度感测变化信号，所述曲轴速度感测变化信号标识曲轴信号中的阶次内容。控制信号还包括阶次参考产生处理器，所述阶次参考产生处理器接收曲轴信号并且输出瞬时发动机速度信号、阶次参考谐波余弦向量信号和阶次参考谐波正弦向量信号。所述控制系统还包括开环查找表，所述开环查找表接收来自阶次参考产生处理器的瞬时发动机速度信号并且输出多个频率响应向量，所述多个频率响应向量标识发动机速度信号中的阶次内容。所述控制系统还包括阶次分解处理器，所述阶次分解处理器接收来自感测处理器的感测变化信号和来自阶次参考产生处理器的向量信号、并且将所述感测变化信号组成为感兴趣的阶次内容，以提供向量信号的傅立叶系数。所述控制信号还包括命令实现处理器，所述命令实现处理器接收来自开环查找表的多个响应向量、来自阶次分解处理器的傅立叶系数和来自阶次参考产生处理器的向量信号。所述命令实现处理器输出控制发动机悬架的控制信号。所述控制系统还可包括半气缸模式探测处理器，所述半气缸模式探测处理器接收来自阶次分解处理器的傅立叶系数以便在发动机仅使用其气缸的半数时使控制信号去激励。

本发明的额外特征将从下面的描述和所附权利要求并结合附图变得明显。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的开环控制系统的示意性方块图，所述开环控制系统用于控制发动机和车辆车身结构之间的主动发动机悬架；

图2是以时间为横轴、频率到电压的转换为纵轴的图示，示出了曲轴脉冲以及曲轴脉冲到电压的转换；

图3是图1所示系统中瞬时曲轴速度变化感测处理器的示意性方块图；

图4和图5是图3所示瞬时曲轴速度变化感测处理器中所使用的瞬时曲轴速度探测逻辑的时序图；

图6是图3所示瞬时曲轴速度变化处理器中信号的一系列时序图；

图7是图1所示系统中的阶次分解处理器的示意性方块图；

图8是图1所示系统中使用的开环表(open-loop table)的方块图；以及

图9是图1所示系统中的命令实现处理器的示意性方块图。

具体实施方式

下面对本发明实施例的讨论涉及仅利用曲轴脉冲对主动发动机悬架进行开环控制以减少传递到车辆车身结构的发动机振动的系统和方法，这些讨论本质上仅是示例性的，而且绝无意于限制本发明或其应用或用途。