CN106545614B - 用于控制发动机振动的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于控制发动机振动的系统，其包括：与发动机一起旋转的发动机惯性部和影响发动机转速并分开设置的辅助惯性部，以及设置在发动机惯性部和辅助惯性部之间用于减少振动的减振器。本公开包括：确定车辆是否处于怠速状态；分别感测发动机惯性部和辅助惯性部的转速；计算发动机惯性部和辅助惯性部的转速的平均值；基于平均值计算误差值；以及通过接收误差值进行PI控制。

Description

用于控制发动机振动的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求在2015年9月16日提交的韩国专利申请第10-2015-0131193号的优先权和权益，其全部内容并入本文以作参考。

技术领域

本公开涉及用于控制发动机振动的系统和方法。

背景技术

在本部分中的陈述仅提供涉及本公开的背景信息并且可不构成现有技术。

一般而言，具有双离合变速器(DCT)或双质量飞轮(DMF)的车辆有外部减振器。当发动机在怠速状态下，这种车辆可产生一定量的噪声。

我们已经发现，在发动机惯性部(例如主飞轮)经由减振器与辅助惯性部(例如副飞轮)连接的驱动系统中，当发动机在怠速状态时，由于在发动机中产生的扭矩扰动，可致使转速改变(RMP：每分钟转数)。因此，在发动机惯性部和辅助惯性部之间可产生转速差异，并且由该转速差异引起共振。产生的共振频率通常为约9Hz，我们已经发现，该共振频率在车辆中可引起噪声。车辆具备设有减振器的DCT或DMF。

因此，传统上可提供增加发动机与飞轮之间的连接扭矩或滞后效应等的结构方法用于减少噪声。此外，还提供在当发动机处于怠速状态时增加转速的控制方法用于减少噪声。

然而，我们已发现当车辆启动或行驶时，由于发动机的振动是被直接传递的，所以上述结构方法可使轰隆的噪声更严重。

同时，根据上述在发动机处于怠速状态时增加转速的控制方法，我们已发现车辆的燃料消耗和整体噪声可能变差。

传统的怠速状态控制方法如下。

当发动机处于冷却状态和怠速状态下并且向其施加外部负载时，发动机的驱动系统可发生振动。因此，所需的修正扭矩和发动机燃料量会一起改变。

如上所述，当在发动机怠速状态下向其施加外部负载时，发动机驱动系统在共振频率区域内可扭转性振动。参考图5和图6，发动机惯性部的转速曲线y1和辅助惯性部的转速曲线y2是彼此相反的。因此，在用于驱动系统的传统控制方法中，我们已经发现由于通过上述振动产生的噪声信号被应用作为输入信号，系统持续振动。换句话说，影响发动机的共振频率未被消除而是继续发生。

发明内容

本公开提供一种系统，该系统可包括与发动机一起旋转的发动机惯性部和分开设置以便影响发动机的转速的辅助惯性部，以及用于减少振动的设置在发动机惯性部和辅助惯性部之间的减振器。该系统可包括：感测发动机惯性部的转速的发动机转速传感器；感测辅助惯性部的转速的辅助转速传感器；以及接收从发动机转速传感器和辅助转速传感器中获得的各转速并且分别存储由各转速转换的信号的控制部。该控制部可运用误差值控制发动机的转速，其中通过从怠速状态下预定的发动机转速值减去由发动机转速传感器和辅助转速传感器获得的各转速之间的平均值而计算出误差值。

该误差值可被输入到比例积分(PI)控制中。

该平均值可以是通过发动机转速传感器和辅助转速传感器获得的各转速之间的算术平均数。

用于控制发动机振动的方法可包括：与发动机一起旋转的发动机惯性部和与发动机惯性部分开设置以便影响发动机转速的辅助惯性部，以及用于减少振动的设置在发动机惯性部和辅助惯性部之间的减振器。用于控制发动机振动的方法可包括：确定车辆是否处于怠速状态；分别感测发动机惯性部和辅助惯性部的转速；计算发动机惯性部和辅助惯性部的转速的平均值；基于平均值计算误差值；以及通过接收误差值进行PI控制。

可通过从怠速状态下的预定发动机转速值中减去平均值M来获得误差值。

用于控制发动机振动的方法还可包括：通过PI控制调节所需的发动机扭矩以使发动机维持在预定的转速；并且调节燃料量以使发动机维持在预定的转速。

辅助惯性部的转速信号和发动机惯性部的转速信号可以互为相反相。

预定的发动机转速值根据驱动情况可以是多个。

PI控制根据驱动情况可实现为多个模式。

如上所述，根据本公开的一种形式，在没有额外的结构上的振动减少设备的情况下抑制振动。进一步，振动噪声可通过改变输入到PI控制的信号被消除。

从本文中所提供的描述中，进一步的应用领域将变得显而易见。应该理解的是，该描述和具体实例仅用于举例说明的目的，并不意在限制本公开的范围。

附图说明

为了可更好地理解本公开，现在通过给出的实例并且结合附图来描述其中的不同形式，其中：

图1是示出根据本公开的示例性形式的发动机驱动系统的框图；

图2是示出根据本公开的示例性形式的控制发动机的方法的流程图；

图3是示出根据本公开的示例性形式的发动机转速的图形；

图4是示出图3中的放大区域“A”的图形；

图5是显示根据现有的发动机控制方法发生共振的图形；且

图6是示出图5中的放大区域“B”的图形；

本文中描述的图形仅用于举例说明的目的，并不意在以任何方式限制本公开的范围。

符号说明

10：发动机惯性部 20：辅助惯性部

30：发动机转速传感器 40：辅助转速传感器

50：控制部

具体实施方式

下面的描述在本质上仅是示例性的，并不意在限制本公开、应用或用途。应该理解的是在整个附图中，相应的附图标记表明相似或相应的部件及特征。

在整个说明书中，除非有明确的相反描述，否则词语“包括”及其变形比如“包含”或“含有”将理解为隐含包括所陈述的元件但不排除任何其他元件。

图1是示出根据本公开的一种形式的发动机驱动系统的框图。

参考图1，根据本公开的一种形式，发动机驱动系统包括与发动机连接的发动机惯性部10，对发动机转速有影响的辅助惯性部20，以及设置在发动机惯性部10和辅助惯性部20之间的减振器25。

发动机惯性部10是与发动机一起旋转的元件并且发动机的振动被直接传递到该发动机惯性部。

辅助惯性部20是多个影响发动机转速的驱动系统元件之一。该辅助惯性部20可与发动机惯性部10一起移动。作为辅助惯性部20的示例，可包括飞轮或变速器。

提供减振器25为了减少当发动机惯性部10的驱动扭矩通过辅助惯性部20被传递到任一驱动系统元件时所产生的振动。减振器25的一侧与发动机惯性部10连接，另一侧可与辅助惯性部20连接。

因此，发动机的驱动系统可分为连接到发动机并直接受其影响的发动机惯性部10以及可间接影响发动机旋转的辅助惯性部20。当车辆处于怠速状态时，发动机惯性部10与动力传递设备比如变速器断开。因此，影响发动机共振的唯一元件是辅助惯性部20。

同时，根据本公开的一方面，发动机的驱动系统还包括测量发动机惯性部10的转速的发动机转速传感器30，测量辅助惯性部20的转速的辅助转速传感器40，以及通过将各转速转换为信号而进行控制的控制部50。控制部50是处理器、计算机、逻辑电路等，其能够接收并且计算如本文中所描述的数据。

如图6所示，发动机惯性部10和辅助惯性部20的信号通常具有彼此相反的相。我们已经发现在传统技术中，由于在发动机惯性部10和辅助惯性部20之间的相位差，发动机转速的共振频率约为9Hz。因此，发动机在共振频率区域中具有振动和噪声。

根据本公开的一种形式，在车辆怠速状态下，通过发动机转速传感器30和辅助转速传感器40将发动机惯性部10和辅助惯性部20的各转速转换为信号，并计算平均值M。

平均值M可通过将发动机惯性部10和辅助惯性部20各自转速的和除以2来计算。另一方面，可通过将发动机转速传感器30和辅助转速传感器40的各位移的和除以2来计算该平均值。在本形式中，可运用算术平均数、几何平均数、调和平均数等来计算平均值。

在下文中，将描述通过用发动机惯性部10和辅助惯性部20的转速的和除以2来计算平均值的方法。

由于每个所感测的发动机惯性部10和辅助惯性部20的转速的信号通常具有彼此相反的相，它们最终作为噪声信号影响发动机的转速。

为了消除噪声信号，根据本公开的一种形式，控制部50通过从怠速状态下的预定发动机转速值P中减去平均值M来计算误差值。怠速状态下的预定发动机转速值P根据驱动情况可包括多个预定值。

误差值E可被用作控制发动机旋转的比例积分控制(PI控制)的输入信号。控制发动机旋转的PI控制通常可运用怠速调控器(idle governor)类型来降低误差值E。但输入到PI控制的误差值可以是如上所述的除去了噪声信号值的数值。

例如，如果发动机惯性部10的转速是850rpm并且辅助惯性部20的转速是825rpm，那么转速的平均值M是837.5rpm。因此，如果在怠速状态下，预定的发动机转速值P是837rpm，则误差值E是0.5rpm。

然而，如果没有减去该平均值M，则通过从怠速状态下的预定发动机转速值P(为837rpm)中减去发动机惯性部10的转速850rpm来计算误差值E。因此，误差值变成13rpm。这个误差值被输入到PI控制并且噪声信号影响PI控制。因而，通过PI控制可显著改变发动机的修正扭矩和发动机燃料量。

在PI控制处理之后，调节用于在怠速状态下维持预定的发动机转速所需的扭矩以及燃料量，用以防止振动和消除噪声。

因此，根据本公开的一种形式，通过在没有附加的噪声减少设备的情况下修改输入信号，可有效减少振动和噪声。

在下文中，将详细描述控制发动机的各个步骤。

图2是示出根据本公开的一种形式的控制发动机的方法的流程图，图3是示出根据本公开的一种形式的发动机转速的图形，图4是示出图3中的放大区域“A”的图形，图5是显示根据现有的发动机控制方法发生共振的图形，且图6是示出图5中的放大区域“B”的图形。

参考图2，在根据本公开一种形式的控制发动机的方法中，首先确定车辆是否处于怠速状态(S100)。

在此，当加速器踏板位置传感器(APS)关闭时，车辆速度是零(0)或者冷却剂的温度是恒定的，则确定车辆可能处于怠速状态下，但并不局限于此。在S100中，如果车辆不在怠速状态下，那么根据本公开的一种形式的发动机控制方法将终止。

如果车辆在怠速状态下，控制部50接收由发动机转速传感器30感测到的转速，并且该转速被转换和输入为发动机转速信号RPM1(S110)。

接下来，控制部50通过接收由辅助转速传感器40感测到的辅助惯性部20的转速来输入辅助转速信号RPM2(S120)。

如上所述，发动机转速信号RPM1和辅助转速信号RPM2通常具有彼此相反的相。

在S130中，控制部50通过从发动机惯性部10和辅助惯性部20分别接收发动机转速信号RPM1和辅助转速信号RPM2来计算它们的平均值M。计算的平均值M是包括发动机转速和噪声信号的值。该平均值M可以是算术平均数，并且其可通过如下方程式获得。

方程式：

平均值M＝(发动机转速+辅助转速)/2

在S140中，如上所述，控制部50通过从怠速状态下的预定发动机转速值P中减去平均值M来计算作为结果值的误差值E。当车辆在怠速状态时，该预定发动机转速值P根据车辆情况可以变化。

在S150中，通过PI控制使得因扭矩扰动产生的发动机转速偏差降至最低，其中PI控制通过比例和积分操作来执行。此时，所计算的误差值E是PI控制的输入信号。PI控制根据驱动情况可包括多种模式。

在S160中，调节用于在怠速状态下维持预定的发动机转速所需的扭矩，并在S170中调节燃料量。

因此，通过从怠速状态下的预定发动机转速值P中减去平均值M来计算消除了噪声信号的误差值E，该平均值M是发动机转速信号RPM1和辅助转速信号RPM2之间的平均数值。

如图4所示，提供误差值E作为PI控制的输入信号，并通过消除了噪声信号的误差值E来控制发动机的转速。换句话说，根据本公开的一方面，可减少与发动机惯性部10的转速曲线y1和辅助惯性部20的转速曲线y2之间的相位差相对应的噪声。

此外，可有效减少由发动机驱动系统的共振所产生的振动噪声信号而不需要任何附加的电机或致动器。

本公开的描述在本质上仅为示例性的，因此，不背离本公开主旨的变化应落在本公开的范围内。这些变化不应被认为背离了本公开的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于控制发动机的振动的系统，包括与所述发动机一起旋转的发动机惯性部和分开设置以便影响所述发动机的转速的辅助惯性部以及用于减少振动的设置在所述发动机惯性部和所述辅助惯性部之间的减振器，所述系统包括：

感测所述发动机惯性部的转速的发动机转速传感器；

感测所述辅助惯性部的转速的辅助转速传感器；以及

分别接收从所述发动机转速传感器和所述辅助转速传感器获得的各转速并且存储由各转速转换的信号的控制部，

其中所述控制部配置为利用误差值来控制所述发动机的转速，所述误差值通过从怠速状态下的预定发动机转速值减去从所述发动机转速传感器和所述辅助转速传感器获得的各转速之间的平均值来计算。

2.根据权利要求1所述的用于控制发动机的振动的系统，其中所述误差值被输入到比例积分控制中。

3.根据权利要求2所述的用于控制发动机的振动的系统，其中所述平均值是分别通过所述发动机转速传感器和所述辅助转速传感器获得的各转速之间的算术平均数。

4.一种用于控制发动机的振动的方法，包括与所述发动机一起旋转的发动机惯性部和分开设置以便影响所述发动机的转速的辅助惯性部以及用于减少振动的设置在所述发动机惯性部和所述辅助惯性部之间的减振器，所述方法包括：

确定车辆是否处于怠速状态；

感测所述发动机惯性部的转速和所述辅助惯性部的转速；

计算所述发动机惯性部和所述辅助惯性部的转速的平均值；

基于所述平均值计算误差值；以及

基于所述误差值运行比例积分控制。

5.根据权利要求4所述的用于控制发动机的振动的方法，其中所述误差值通过从怠速状态下的预定发动机转速值减去所述平均值而获得。

6.根据权利要求5所述的用于控制发动机的振动的方法，还包括：

通过所述比例积分控制调节使得所述发动机维持在预定转速所需的发动机扭矩；以及

调节使得所述发动机维持在预定转速的燃料量。

7.根据权利要求4所述的用于控制发动机的振动的方法，其中所述辅助惯性部的转速信号和所述发动机惯性部的转速信号是彼此相反的。

8.根据权利要求5所述的用于控制发动机的振动的方法，其中所述预定发动机转速值根据驱动情况设为多个。

9.根据权利要求5所述的用于控制发动机的振动的方法，其中所述比例积分控制根据驱动情况实现为多种模式。