DE102020107177A1

DE102020107177A1 - Schallverbesserungssystem

Info

Publication number: DE102020107177A1
Application number: DE102020107177.9A
Authority: DE
Inventors: M. Scott Christensen; Nicholas Herhusky; Michael Bastanipour; Hani Ayesh
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2020-09-17
Also published as: US11280303B2; US20200291908A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Schallverbesserungssystem bereit. Verfahren und Systeme zum Verbessern und Liefern von Motorenschall an eine Fahrzeugkabine auf Grundlage eines ausgewählten Modus, sind bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren ein Einstellen von Öffnungen eines oder mehrerer Ventile beinhalten, die einen oder mehrere entsprechende Motorbereich fluidisch mit einem Schallrohr eines Schallverbesserungssystems koppeln, auf Grundlage des ausgewählten Modus. Die Drosselöffnung kann ebenfalls eingestellt werden, um Luft, die aus den Motorbereichen zu dem Schallrohr geleitet wird, statt zu den Motorzylindern zu strömen, zu kompensieren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Systeme und Verfahren zum Verbessern von Motorschall, der an eine Fahrzeugkabine geliefert wird.
Allgemeiner Stand der Technik
Verbesserungen in Bezug auf Fahrer- und Fahrgastkomfort in der Automobilindustrie haben zu einer Herstellung von Fahrzeugkabinen geführt, die effizient vor störendem Schall, der durch den Motor erzeugt wird, isoliert sind. Insbesondere Geräusche, die durch erhöhte Luftströmung in das Motoransaugrohr erzeugt sind und/oder Turboladervorgänge können Fahrgäste stören, die Gespräche innerhalb der Fahrzeugkabine führen. Jedoch können Emission von Motorengeräuschen in die Fahrzeugkabine während einiger Bedingungen wünschenswert sein und die Wahrnehmung des Fahrers zur Fahrzeugreaktion und Leistungsausgabe können größtenteils auf akustischen Informationen beruhen, die von Einstellungen der hörbaren Motorfrequenzen empfangen werden. Zum Beispiel können in einem Rennwagen Nachrüstungsabblasventile, die Ansaugdruck freilassen, einen Schall emittieren, der unterschiedlich dazu ist, wenn keine Druckentlastungsvorrichtung eingebaut ist und einem Verdichter ermöglicht wird, zu überspannen. Als Ergebnis der aktuellen Abgasvorschriften sind gegenwärtige Druckablassvorrichtungen nicht länger dazu in der Lage, direkt in die Atmosphäre abzulassen, weshalb der damit zusammenhängende Schall nicht mehr produziert ist. Ferner kann Verdichterüberspannung zu einer Verschlechterung der Verdichterkomponenten führen, sodass Modifizierungen des Verdichters z. B. Rückführkanäle, variable Einlassvorrichtungen usw. verwendet werden können, um den Verdichtervorgang in Überspannung einzuschränken, wodurch eine Erzeugung von Verdichterüberspannungsschall verhindert wird.
Versuche, das Fehlen von spezifischem Leistungsfahrzeugschall anzugehen, beinhalten das Anpassen eines Fahrzeugs mit einem Schallverbesserungssystem in Kommunikation mit mindestens einem von einem Ansaugkrümmer und einem Abgaskrümmer eines Motors, wie durch Seldon et al. in US-Patent 2017/0107921 gezeigt. Die Vorrichtung beinhaltet eine Schnittstelle zwischen einem Leitungseinlass der Vorrichtung und mindestens einem des Ansaugkrümmers und des Abgaskrümmers, die auf Impulse von mindestens einem der gekoppelten Krümmer reagiert. Die Impulse werden verstärkt und zu einer Außenseite des Fahrzeugs geliefert. Somit kann Motorschall verbessert werden und für Beobachter innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs hörbar sein.
Jedoch haben die Erfinder erkannt, dass ein Bedarf an verstärktem Motorenschall je nach Fahrerwunsch, Fahrbedingungen, Tageszeit usw. variieren kann. Zum Beispiel kann ein Schallpegel, der mit einem Rennwagen zusammenhängt, während der frühen Morgenstunden oder späten Nachtstunden nicht erwünscht sein. Des Weiteren kann das Koppeln des Schallverbesserungssystem an den Ansaug- und/oder Abgaskrümmer den Schall, der durch einen Turbolader erzeugt wird, nicht übertragen, was eine Authentizität eines Leistungsfahrzeugerlebnisses schmälert.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Motorverfahren angegangen werden, das Folgendes umfasst: Einstellen eines oder mehrerer Ventile, die einen Bereich eines Motors fluidisch an ein Schallrohr eines Schallverbesserungssystem koppeln, um Motorschall an eine Fahrzeugkabine zu leiten, auf Grundlage von einem Modus, der durch einen Fahrzeugführer ausgewählt ist, und selektives Einstellen einer Drosselöffnung, um Luft zu kompensieren, die aus dem Bereich zu dem Schallrohr geleitet ist. Ein vollständiger Bereich von Motorschall kann daher modifiziert und an die Fahrzeugkabine auf Grundlage der Präferenz des Betreibers bereitgestellt werden.
Als ein Beispiel kann eine Schallverbesserungsvorrichtung einen Weg bereitstellen, damit Schallwellen von mindestens einem eines Ansaugkanals, eines Ladeluftkanals, eines Verdichterrückführkanals und eines Abgaskanals an eine Fahrzeugkabine strömen kann. Ausgehende Geräusche können auf Grundlage von sowohl physikalischer Modifikation von Gerätekomponenten als auch vom Benutzer wählbaren Steuerungen eingestellt werden. Auf diese Weise erzeugter Schall im Motoransaugkrümmer, -abgaskrümmer und -turbolader kann verbessert und an die Fahrzeugkabine übertragen werden und an die Vorlieben eines Kabineninsassen angepasst werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte zu präsentieren, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 zeigt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Motorsystems, bei dem eine Schallverbesserungsvorrichtung umgesetzt sein kann.
2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Beispiels für eine Schallverbesserungsvorrichtung einschließlich verschiedener Bereiche eines Motorsystems, die über die Vorrichtung akustisch mit der Fahrzeugkabine verbunden sein können.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines Schallverbesserungssystems.
4 zeigt einen beispielhaften Vorgang des Schallverbesserungssystems.

Detaillierte Beschreibung
Die nachstehende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für eine Schallverbesserungsvorrichtung für ein Fahrzeug. Die Schallverbesserungsvorrichtung kann einen Weg zum Lenken von Motorschall zu einem Fahrzeuginneren beinhalten. Ein Beispiel für ein turbogeladenes Motorsystem, das mit der Schallverbesserungsvorrichtung angepasst sein kann, ist in 1 gezeigt. Die Schallverbesserungsvorrichtung kann mehrere Komponenten beinhalten, wie etwa ein einstellbares Ventil, eine Membran, einen Abstimmhohlraum usw., die Modifizierung und Optimierung von Frequenzen bereitstellen, die an das Fahrzeuginnere geliefert werden. Die Komponenten der Schallverbesserungsvorrichtung sind in 2 gezeigt, die eine optionale Positionierung der einstellbaren Ventile zum Verstärken von Schall aus Zielbereichen des Motorsystems zeigt. Ein Grad von Schallverbesserung, sowie die Art des Schalls, kann durch einen Fahrzeugführer angefordert sein und durch eine elektronische Steuereinheit (electronic control unit - ECU) des Motorsystems auf Grundlage von voreingestellten Modi, die auf dem ECU-Systemspeicher gespeichert sind, ausgeführt werden. Ein Beispiel für eine Routine für den Betrieb des Schallverbesserungssystem ist in 3 abgebildet. Somit ist abstimmbare, variable Schallverbesserung bereitgestellt, die Fahrzeuginsassen ein erfüllendes Leistungsfahrzeugerlebnis bereitstellt. 4 zeigt einen beispielhaften Vorgang des Schallverbesserungssystems.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Beispiel für einen Zylinder 14 eines Motors 10 veranschaulicht, der in einem Fahrzeug 5 eingebaut sein kann. Der Motor 10 kann zumindest teilweise von einem Steuersystem, zu dem eine Steuerung 12 gehört, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert sein. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (in dieser Schrift auch „Brennkammer“) 14 des Motors 10 kann Brennkammerwände 136 beinhalten, in denen ein Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebe 54 an mindestens ein Fahrzeugrad 55 des Fahrzeugs gekoppelt sein, wie nachstehend beschrieben. Ferner kann ein Anlassermotor (nicht gezeigt) über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 5 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen handelt es sich beim Fahrzeug 5 um ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 einen Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Elektromotor/Generator handeln. Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über das Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingerückt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an ein Betätigungselement jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzurücken oder auszurücken, um so die Kurbelwelle 140 mit bzw. von der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit bzw. von dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, darunter als paralleles, serielles oder seriell-paralleles Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 52 empfängt eine elektrische Leistung von einer Traktionsbatterie 58, um den Fahrzeugrädern 55 ein Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen.
Der Zylinder 14 des Motors 10 kann über eine Reihe von Ansaugluftkanälen 142, 144 und 146 Ansaugluft aufnehmen. Der Ansaugluftkanal 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 in Verbindung stehen. In einigen Beispielen können einer oder mehrere der Ansaugkanäle eine Aufladevorrichtung, wie etwa einen Turbolader oder einen Kompressor. Zum Beispiel zeigt 1 den Motor 10 mit einem Turbolader konfiguriert, der einen Verdichter 174, der zwischen Ansaugkanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang eines Abgaskanals 148 angeordnet ist, umfasst. Der Verdichter 174 kann zumindest teilweise über eine Welle 180 von der Abgasturbine 176 angetrieben sein, wenn die Aufladevorrichtung als Turbolader konfiguriert ist. Jedoch können in anderen Beispielen, wie etwa, wenn der Motor 10 mit einem Kompressor ausgestattet ist, der Verdichter 174 über mechanische Eingabe von einem Motor angetrieben oder Motor und Abgasturbine 176 weggelassen werden.
Der Ansaugluftkanal 142 kann einen Rückführungskanal 194 beinhalten, der Luft ermöglicht, um den Verdichter 174 von stromabwärts des Verdichters 174 zu stromaufwärts des Verdichters 174 in eine Richtung entgegengesetzt zum Strom durch den Ansaugluftkanal 142 zu strömen. Als solches, wenn ein Rückführventil 196 in dem Rückführkanal 194 offen eingestellt ist, kann mindestens ein Abschnitt der Luft, die durch den Verdichter 174 verdichtet ist, an einen Einlass des Verdichters 174 zurückgeführt werden, wobei er mit der Ansaugluft, die durch den Ansaugluftkanal 142 strömt, zusammenläuft. In einem Beispiel kann das Rückführventil 196 ein Ventil mit variabler Strömung sein, das dazu konfiguriert ist, überschüssigen Luftstrom zu einem Einlass des Verdichters 174 zurückzuführen, wodurch eine Wahrscheinlichkeit einer Verdichterüberspannung verringert wird und dem Verdichter 174 ermöglicht wird, bei Massenluftströmungsraten über jenen, die von dem Motor angefordert sind, betrieben zu werden. Das Rückführventil 196 kann zwischen einer vollständig offenen Position und einer vollständig geschlossenen Position eingestellt sein oder dazu konfiguriert zu sein, kontinuierlich einstellbar auf eine beliebige Position zwischen der vollständig offenen und der vollständig geschlossenen Position eingestellt zu werden.
Eine Drossel 162, die eine Drosselklappe 164 beinhaltet, kann in dem Motoransaugkanal bereitgestellt sein, um die Durchflussrate und/oder den Druck der Ansaugluft zu variieren, die den Motorzylindern bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann die Drossel 162 stromabwärts des Verdichters 174 positioniert sein, wie in 1 gezeigt, oder sie kann alternativ stromaufwärts des Verdichters 174 bereitgestellt sein.
Der Abgaskanal 148 kann Abgase von anderen Zylindern des Motors 10 zusätzlich zu dem Zylinder 14 aufnehmen. In der Darstellung ist ein Abgassensor 128 stromaufwärts einer Emissionssteuerungsvorrichtung 178 an den Abgaskanal 148 gekoppelt. Der Abgassensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (air/fuel ratio - AFR) des Abgases ausgewählt sein, wie etwa einer linearen Lambdasonde oder UEGO-Sonde (Universal oder Wide-Range Exhaust Gas Oxygen), einer binären Lambdasonde oder EGO-Sonde (nicht gezeigt), einer HEGO-Sonde (beheizten EGO-Sonde), einem NOx-, HC- oder CO-Sensor. Bei der Emissionssteuervorrichtung 178 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator, eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen daraus handeln.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Ansaugventile und ein oder mehrere Abgasventile beinhalten. Zum Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 mindestens ein Einlasstellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventil 156, die in einem oberen Bereich des Zylinders 14 angeordnet sind, beinhaltet. In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich des Zylinders 14, mindestens zwei Einlasstellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile beinhalten, die in einem oberen Bereich des Zylinders angeordnet sind. Das Ansaugventil 150 kann über ein Betätigungselement 152 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Ebenso kann das Abgasventil 156 über ein Betätigungselement 154 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Die Positionen des Ansaugventils 150 und des Abgasventils 156 können durch jeweilige Ventilpositionssensoren (nicht gezeigt) bestimmt werden.
Unter einigen Bedingungen kann die Steuerung 12 die den Betätigungselementen 152 und 154 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Ansaug- und Abgasventile zu variieren. Die Ventilbetätigungselemente können einer Art mit elektrischer Ventilbetätigung, einer Art mit Nockenbetätigung oder einer Kombination daraus angehören. Die Taktung des Einlass- und des Auslassventils kann gleichzeitig gesteuert werden oder es kann eine beliebige von einer Möglichkeit zu einer variablen Einlassnockentaktung, einer variablen Auslassnockentaktung, einer dualen unabhängigen variablen Nockentaktung oder einer festen Nockentaktung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken beinhalten und eines oder mehrere von Systemen zur Nockenprofilverstellung (cam profile switching - CPS), variablen Nockentaktung (variable cam timing - VCT), variablen Ventiltaktung (variable valve timing - VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, zum Variieren des Ventilbetriebs nutzen. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ dazu ein über elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Ansaugventil und ein über Nockenbetätigung, einschließlich CPS und/oder VCT, gesteuertes Abgasventil beinhalten. In anderen Beispielen können das Ansaug- und das Abgasventil durch ein gemeinsames Ventilbetätigungselement (oder ein gemeinsames Betätigungssystem) oder ein Betätigungselement (oder ein Betätigungssystem) zur variablen Ventiltaktung gesteuert werden.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, bei dem es sich um ein Verhältnis von Volumina handelt, wenn sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt (UT) bzw. oberen Totpunkt (OT) befindet. In einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. Jedoch kann in einigen Beispielen, in denen unterschiedliche Kraftstoffe verwendet werden, das Verdichtungsverhältnis erhöht sein. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann auch erhöht sein, wenn wegen ihrer Auswirkung auf das Motorklopfen Direkteinspritzung verwendet wird.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 beinhalten, um die Verbrennung einzuleiten. Ein Zündsystem 190 kann der Brennkammer 14 als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA (spark advance) von der Steuerung 12 bei ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. Ein Zeitpunkt des Signals SA kann auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen und des Fahrerdrehmomentbedarfs eingestellt werden. Zum Beispiel kann eine Zündung bei einem Zeitpunkt mit maximalem Bremsmoment (maximum brake torque - MBT) bereitgestellt werden, um die Leistung und die Effizienz des Motors zu maximieren. Die Steuerung 12 kann Motorbetriebsbedingungen, einschließlich Motordrehzahl, Motorlast und Abgas-AFR, in eine Lookup-Tabelle eingeben und den entsprechenden MBT-Zeitpunkt für die eingegebenen Motorbetriebsbedingungen ausgeben. In anderen Beispielen kann der Motor die Ladung durch Kompression, wie in einem Dieselmotor zünden.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen konfiguriert sein, um diesem Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 beinhaltet. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 kann dazu konfiguriert sein, von einem Kraftstoffsystem 8 aufgenommenen Kraftstoff abzugeben. Das Kraftstoffsystem 8 kann eine(n) oder mehrere Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und Kraftstoffverteilerleitungen beinhalten. In der Darstellung ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 direkt an den Zylinder 14 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW-1, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Art und Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ (direct injection) bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 14 bereit. Während die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 in 1 auf einer Seite des Zylinders 14 positioniert gezeigt ist, kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 alternativ dazu oberhalb des Kolbens angeordnet sein, wie etwa nahe der Position der Zündkerze 192. Eine derartige Position kann die Mischung und Verbrennung verbessern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine niedrigere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ dazu kann die Einspritzvorrichtung oberhalb und nahe dem Ansaugventil angeordnet sein, um die Mischung zu verbessern. Kraftstoff kann an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 aus einem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems 8 über eine Hochdruckkraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler abgegeben werden. Ferner kann der Kraftstofftank einen Druckwandler aufweisen, der der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt.
In der Darstellung ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 im Ansaugkanal 146 und nicht im Zylinder 14 angeordnet, eine Konfiguration, die eine Einspritzung in den Ansaugkanal vor dem Zylinder 14 bereitstellt, was als Saugrohreinspritzung bekannt ist (Port Fuel Injection, nachfolgend als „PFI“ bezeichnet). Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 kann aus dem Kraftstoffsystem 8 aufgenommenen Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW-2, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 171 empfangen wird, einspritzen. Es ist zu beachten, dass ein einzelner Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme oder mehrere Treiber verwendet werden kann/können, beispielsweise kann, wie abgebildet, der Treiber 168 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 und der Treiber 171 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 verwendet werden.
In einem alternativen Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Zylinder 14 ausgelegt sein. In noch einem weiteren Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung zum dem Einlassventil 150 vorgelagerten Einspritzen von Kraftstoff ausgelegt sein. In noch weiteren Beispielen kann der Zylinder 14 nur eine einzelne Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die dazu konfiguriert ist, unterschiedliche Kraftstoffe in variierenden relativen Mengen als Kraftstoffgemisch aus den Kraftstoffsystemen aufzunehmen, und die ferner dazu konfiguriert ist, dieses Kraftstoffgemisch entweder als eine Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung direkt in den Zylinder oder als Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung stromaufwärts der Ansaugventile einzuspritzen.
Dem Zylinder kann während eines einzigen Zyklus des Zylinders Kraftstoff von beiden Einspritzvorrichtungen zugeführt werden. Zum Beispiel kann jede Einspritzvorrichtung einen Teil einer Kraftstoffgesamteinspritzmenge bereitstellen, die in dem Zylinder 14 verbrannt wird. Ferner können/kann die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs, der von jeder Einspritzvorrichtung zugeführt wird, mit Betriebsbedingungen, wie etwa Motorlast, Klopfen und Abgastemperatur, wie in dieser Schrift nachstehend beschrieben, variieren. Der über das Saugrohr eingespritzte Kraftstoff kann während eines Ereignisses mit geöffnetem Ansaugventil, eines Ereignisses mit geschlossenem Ansaugventil (z. B. im Wesentlichen vor dem Ansaugtakt) sowie während eines Betriebs bei sowohl offenem als auch geschlossenem Ansaugventil abgegeben werden. Gleichermaßen kann direkt eingespritzter Kraftstoff während eines Ansaugtakts sowie teilweise während eines vorherigen Abgastakts, zum Beispiel während des Ansaugtakts und teilweise während des Verdichtungstakts, zugeführt werden. Demnach kann selbst bei einem einzelnen Verbrennungsereignis eingespritzter Kraftstoff zu unterschiedlichen Zeitpunkten aus der Saugrohr- und Direkteinspritzung eingespritzt werden. Darüber hinaus können bei einem einzelnen Verbrennungsereignis mehrere Einspritzvorgänge des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzvorgänge können während des Verdichtungstakts, des Ansaugtakts oder einer beliebigen geeigneten Kombination davon durchgeführt werden.
Die Kraftstoffeinspritzungen 166 und 170 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Diese beinhalteten Unterschiede in der Größe, zum Beispiel kann eine Einspritzung ein größeres Einspritzloch aufweisen als die andere. Weitere Unterschiede beinhalten unter anderem unterschiedliche Sprühwinkel, unterschiedliche Betriebstemperaturen, unterschiedliche Ziele, unterschiedliche Einspritzzeitsteuerung, unterschiedliche Sprüheigenschaften, unterschiedliche Stellen usw. Außerdem können in Abhängigkeit vom Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs unter den Einspritzungen 170 und 166 verschiedene Auswirkungen erreicht werden.
Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoffe unterschiedlicher Kraftstoffarten enthalten, wie etwa Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten und unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Die Unterschiede können Unterschiede in Bezug auf den Alkoholgehalt, den Wassergehalt, die Oktanzahl, Verdampfungswärme, Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen davon usw. beinhalten. Ein Beispiel für Kraftstoffe mit unterschiedlicher Verdampfungswärme könnte Benzin als erste Kraftstoffart mit niedrigerer Verdampfungswärme und Ethanol als zweite Kraftstoffart mit größerer Verdampfungswärme beinhalten. In einem anderen Beispiel kann der Motor Benzin als erste Kraftstoffart und ein alkoholhaltiges Kraftstoffgemisch, wie etwa E85 (das ungefähr zu 85 % aus Ethanol und zu 15 % aus Benzin besteht) oder M85 (das ungefähr zu 85 % aus Methanol und zu 15 % aus Benzin besteht), als zweite Kraftstoffart verwenden. Zu weiteren möglichen Substanzen gehören Wasser, Methanol, ein Gemisch aus Alkohol und Wasser, ein Gemisch aus Wasser und Methanol, ein Gemisch aus Alkoholen usw.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, zu dem eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme (z. B. ausführbare Anweisungen) und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als nicht flüchtiger Festwertspeicherchip 110 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 112, Keep-Alive-Speicher 114 und ein Datenbus gehören. Die Steuerung 12 kann verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich vorstehend erörterter Signale und zusätzlich einschließlich einer Messung des angesaugten Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) von einem Luftmassensensor 122; einer Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 116, der an eine Kühlhülse 118 gekoppelt ist; einer Abgastemperatur von einem Temperatursensor 158, der an den Abgaskanal 148 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (profile ignition pickup - PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselposition (throttle position - TP) von einem Drosselpositionssensor; des Signal-EGO von dem Abgassensor 128, das durch die Steuerung 12 verwendet werden kann, um das AFR des Abgases zu bestimmen; und eines Absolutkrümmerdrucksignals (absolute manifold pressure - MAP) von einem MAP-Sensor 124. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von dem MAP-Sensor 124 kann dazu verwendet werden, eine Angabe von Vakuum oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Die Steuerung 12 kann eine Motortemperatur auf Grundlage der Motorkühlmitteltemperatur ableiten und eine Temperatur des Katalysators 178 auf Grundlage des von dem Temperatursensor 158 empfangenen Signals ableiten.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Betätigungselemente aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signalen und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel, bei Empfangen eines Signals von der Eingabevorrichtung 132, dass eine Beschleunigungspedalbetätigung erfolgt, kann die Motorsteuerung Einstellungen befehlen, um den Ladedruck (z. B. Druck von verdichteter Luft, die von dem Verdichterauslass zu den Brennkammern geliefert wird) zu erhöhen. Ein Ventil eines Abgas-Wastegate (nicht gezeigt in 1), das den Abgaskanal 148 stromaufwärts der Turbine 176 an einen Bereich des Abgaskanals 148 stromabwärts der Turbine 176 und stromaufwärts der Abgassteuerungsvorrichtung 178 koppelt, kann geschlossen sein. Abgas kann ausschließlich auf die Turbine 176 geführt werden, um eine Drehzahl der Turbine 176 zu erhöhen, wodurch die Verdichterdrehzahl und der Ladedruck erhöht werden. Alternativ kann ein Kompressor, falls vorhanden, verwendet werden, um den Verdichter schnell anlaufen zu lassen, um einen gewünschten Ladedruck zu erreichen.
Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Somit kann jeder Zylinder gleichermaßen seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, (einer) Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), Zündkerze usw. beinhalten. Es versteht sich, dass der Motor 10 eine beliebige geeignete Anzahl von Zylindern, einschließlich 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylinder, beinhalten kann. Ferner kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der verschiedenen Komponenten beinhalten, die in 1 unter Bezugnahme auf den Zylinder 14 beschrieben und abgebildet sind.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 5 ein Leistungsfahrzeug, wie etwa ein Rennwagen sein. Von Motorvorgängen in einem Leistungsfahrzeug kann erwartet werden, dass sie spezifischen Schall erzeugen. Zum Beispiel, während eines Betätigungsereignisses, das eine Anforderung nach erhöhtem Drehmoment angibt, können Fahrzeuginsassen von Frequenzen erwarten, die aus erhöhten Verdichterdrehzahlen und/oder Freisetzungen von Abgasen durch den Abgaskanal 148 stammen, dass sie hörbar sind. Das Lenken des Schalls zu einer Fahrzeugkabine kann wünschenswert sein, um Benutzern ein erwartetes Leistungsfahrzeugfahrerlebnis bereitzustellen. Das Liefern des Schalls kann durch die Konfiguration des Fahrzeugs mit einem Schallrohr erreicht werden, das weiter nachstehend in Bezug auf 2 beschrieben ist.
Das Schallrohr kann an verschiedene Bereiche des Motorsystems gekoppelt sein, um einen Schall zu verbessern, der bei einer bestimmten Motorkomponente erzeugt wird. Zum Beispiel, wie in 1 durch gestrichelte Kästen gezeigt, kann das Schallrohr an einen ersten Bereich 182, nahe einem Einlass des Einlassluftkanals 142, einen zweiten Bereich 184, entlang des Rückführkanals 194, einen dritten Bereich 186, entlang des Ansaugluftkanals 146 stromabwärts des Verdichters 174, und einen vierten Bereich 188, stromabwärts der Turbinen 176 und stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 178 an einen Auslass der Turbine 176 gekoppelt sein. Es versteht sich, dass eine Positionierung von jedem der Bereiche, die in 1 gezeigt sind, nicht einschränkende Beispiele sind und Variationen beim Platzieren der Bereiche möglich sind ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel kann der zweite Bereich 184 stromaufwärts oder stromabwärts des Rückführungsventils 196 positioniert sein oder der dritte Bereich 186 kann entlang des Ansaugluftkanals 146 stromaufwärts oder stromabwärts der Drossel 162 angeordnet sein. Darüber hinaus kann ein Motor eine beliebige Kombination und eine beliebige Anzahl der in 1 gezeigten Bereiche beinhalten. Als ein Beispiel kann der Motor ein Schallrohr aufweisen, das sowohl an den ersten Bereich 182 als auch den vierten Bereich 188 oder nur den dritten Bereich 186 oder alle vier Bereich gekoppelt ist usw.
Ein Schallrohr kann eine Vorrichtung sein, die hörbare Frequenzen von einer Quelle zu einem Ziel leitet, die eine Amplitude der Schallwellen verbessert, wenn die Wellen durch Komponenten des Schallrohrs verlaufen. Ein Beispiel für ein Schallrohr 202 ist in einem schematischen Diagramm 200 in 2 gezeigt. Das Schallrohr 202 kann Komponenten aufweisen, die ein oder mehrere einstellbare Ventile, eine flexible Membran 204, einen Abstimmhohlraum 206 und eine Schaumstoffschnittstelle 208, die entlang einer Leitung 210 des Schallrohrs 202 angeordnet ist, beinhalten. Während die Schallwelle die verschiedenen Komponenten des Schallrohrs 202 durchläuft, werden die Schalleigenschaften verändert und auf die Vorlieben des Kabineninsassen abgestimmt und unerwünschte Bandbreiten werden verworfen. Ein Lautsprecher, der an das Schallrohr 202 gekoppelt ist, über welchen der Schall in die Kabine übertragen werden kann, kann in der Fahrzeugkabine positioniert sein. In einem Beispiel kann der Lautsprecher in Kontakt mit der Schaumschnittstelle 208 stehen (nicht gezeigt in 2).
Die flexible Membran 204 kann frei sein, um als Reaktion auf akustische Druckschwingung, die entlang des Schallrohrs 202 übertragen werden, abzulenken. Die flexible Membran 204 kann aus zum Beispiel aus einer Gummifolie, einer Stofffolie, einer Kunststofffolie, einer Metallfolie oder einem dünnen Blech hergestellt sein. Eine Spannung in der Membran 204 und eine Dicke der Membran 204 kann ausgewählt sein, um die akustischen Biegeeigenschaften der Membran 204 abzustimmen und somit die Schallamplitude gegenüber dem Frequenzspektrum, das den Abstimmhohlraum 206 erreicht, abzustimmen. Der Abstimmhohlraum 206 kann als ein Resonator wirken und dadurch bestimmte Frequenzen verbessern. Eine Form und Größe des Abstimmhohlraums 206 kann ausgewählt sein, um eine gewünschte Resonanzfrequenz zu erreichen.
Die Schaumschnittstelle 208 kann ferner die Frequenzspektralreaktion des Schallrohrs 202 modifizieren und eine gewünschte Menge von Schalldämpfung bereitstellen. Die Frequenzspektralreaktion und der Schalldämpfungspegel können durch Variieren einer Zusammensetzung des Schaums, Variieren einer Zellengröße, einer Zellenwanddicke, einer Dichtenverteilung (bestimmt durch die Größe und Stelle und Wanddicke der Zellen in dem Schaum), einer Zellöffnungsrate des Schaums (Bruchzahl von Zellen, die offene Wände aufweisen), eine Steifheit des Schaums, eine Materialdichte des Schaummaterials, eine Dicke der Schicht(en) des Schaums, sowie durch Hinzufügen zusätzlicher Schaumschichten variiert werden, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
In einem Beispiel kann das Schallrohr 202 in dem Fahrzeug 5 aus 1 beinhaltet sein, das an einen oder mehrere des ersten bis vierten Bereichs 182, 184, 186 und 188 gekoppelt ist. Das eine oder die mehreren einstellbaren Ventile können ein erstes Ventil 212, das sich an den ersten Bereich 182 aus 1 koppeln kann, ein zweites Ventil 214, das sich an den zweiten Bereich 184 aus 1 koppeln kann, ein drittes Ventil 216, das sich an den dritten Bereich 186 aus 1 koppeln kann und ein viertes Ventil 218 beinhalten, das sich an den vierten Bereich 188 aus 1 koppeln kann.
Die in 2 gezeigten einstellbaren Ventile können in Verzweigungen angeordnet sein, die in die Leitung 210 des Schallrohrs 202 zusammenlaufen und dazu konfiguriert sein, sich von der Leitung 210 zu Zielbereichen eines Motorsystems 220 ähnlich dem ersten bis vierten Bereich 182, 184, 186 und 188 aus 1 zu erstrecken. Zum Beispiel ist das erste Ventil 212 in einer ersten Verzweigung 224 der Leitung 210 positioniert, die sich zwischen der Leitung 210 und einem Ansaugkanal 222 mit Unterdruck (z. B. Umgebungsdruck) erstreckt. Das zweite Ventil 214 ist in einer zweiten Verzweigung 226 der Leitung 210 angeordnet, die sich zwischen der Leitung 210 und einem Verdichterrückführkanal 228 erstreckt. Das dritte Ventil 216 ist in einer dritten Verzweigung 230 angeordnet, die sich zwischen der Leitung 210 und einem Ladeluftkanal 232 erstreckt, der einen Verdichter 234 an einen Ansaugkrümmer stromabwärts des Verdichters 234 koppelt. Das vierte Ventil 218 ist in einer vierten Verzweigung 236 positioniert, die sich zwischen der Leitung 210 und einem Auslass einer Turbine 238 erstreckt.
Die einstellbaren Ventile können durchgehend zwischen einer vollständig offenen Position und einer vollständig geschlossenen Position eingestellt sein, um das Durchlaufen von Schallwellen durch die Ventile, die von dem zusammenhängen Motorbereich erzeugt sind, zu modulieren. Durch das teilweise oder vollständige Öffnen des ersten Ventils 212 kann Schall aus dem Ansaugkanal 222 zu der Fahrgastkabine geleitet werden. Durch das teilweise oder vollständige Öffnen des zweiten Ventils 214 kann Schall aus dem Verdichterrückführkanal 228 zu der Fahrgastkabine geleitet werden. Durch das teilweise oder vollständige Öffnen des dritten Ventils 216 kann Schall aus dem Ladeluftkanal 232 zu der Fahrgastkabine geleitet werden. Durch das teilweise oder vollständige Öffnen des vierten Ventils 218 kann Schall aus dem Abgaskanal, z. B. an oder stromabwärts des Auslasses der Turbine 238, zu der Fahrgastkabine geleitet werden. In einem Beispiel kann nur ein Ventil zu einem Zeitpunkt geöffnet werden. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Ventile gleichzeitig zu einem Zeitpunkt geöffnet werden.
Der Fahrzeugführer kann einen Betriebsmodus des Schallverbesserungssystem auswählen, auf Grundlage seiner Vorlieben. Der Fahrzeugführer kann den Modus als eine Eingabe über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (human machine interface - HMI) auswählen, die sich an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs befindet. Der Fahrzeugführer kann auch den Modus über eine Rechenvorrichtung auswählen, die durch den Fahrzeugführer verwendet wird, wie etwa ein Smartphone, Laptop, Tablet usw. In einem Beispiel können die Modi einem Rennwagenmodus, einem Leistungswagenmodus, einem Leisefahrmodus usw. entsprechen. Als ein Beispiel könnte der Schall, der die Fahrzeugkabine während Betriebs bei jedem Modus erreicht, von einem oder mehreren Motorbereichen stammen. Der Rennwagenmodus kann lauter als der Leistungswagenmodus sein, und in dem Rennwagenmodus kann Schall von dem Verdichterrückführweg und dem Abgaskanal an die Fahrzeugkabine übertragen werden. Der Leistungsmodus kann lauter als der Leisefahrmodus sein und in dem Leistungswagenmodus kann Schall aus dem Ansaugkanal und dem Ladeluftkanal an die Fahrgastkabine geleitet werden. Im Leisefahrmodus können alle die einstellbaren Ventile des Schallverbesserungssystems geschlossen werden und Motorschall könnte nicht zu der Fahrzeugkabine geleitet werden. Zusätzlich zu den drei erwähnten Modi kann es eine Vielzahl von Modi mit variierenden Amplituden von Schall und Schallqualität geben (auf Grundlage des Schallausgangspunkts), die zu der Fahrzeugkabine geleitet werden.
Wenn ein oder mehrere einstellbare Ventile, wie etwa ein oder mehrere des ersten Ventils 212, des zweiten Ventils 214 und des dritten Ventils 216 geöffnet sind, wird Luft aus dem Ansaugkanal 222, dem Verdichterrückführweg 228 bzw. dem Ladeluftkanal 232, zu dem Schallrohr 202 geleitet. Aufgrund des Leitens von Ansaugluft zu dem Schallrohr 202 ist ein Verfahren zur Luftstromkompensierung nötig, sodass ein gewünschter Ladeluftstrom an den Motorzylindern beibehalten werden kann. Das Kompensieren umgeleiteter Luft beinhaltet ein Einstellen von einer oder mehreren einer Öffnung einer Ansaugdrossel, einer Öffnung eines Abgasrückführventils (AGR-Ventils), einer Öffnung eines Verdichterrückführventils und einer Geometrie einer Abgasturbine mit variabler Geometrie, wobei das Einstellen auf einer geschätzten Menge von Luft beruht, die an das Schallrohr umgeleitet wird. Auf diese Weise kann Schall aus bestimmten Teilen des Motors an die Fahrzeugkabine übertragen werden, ohne wesentliche Änderung des Ladeluftvolumens und die Ladung, die an den Motor bereitgestellt ist, ist nicht negativ beeinflusst.
Auf diese Weise können die vorstehend in den 1 und 2 erörterten Systeme ein Motorsystem ermöglichen, das Folgendes umfasst: eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, den Prozessor zu Folgendem veranlassen: als Reaktion auf Auswählen eines Betriebsmodus eines Schallverbesserungssystems durch einen Fahrzeugführer, Öffnen eines oder mehrerer Ventile, die fluidisch einen oder mehrere Motorbereiche an das Schallverbesserungssystem koppeln, um Luft aus dem einen oder den mehreren entsprechenden Motorbereichen an eine Fahrzeugkabine über ein Schallrohr des Schallverbesserungssystem zu leiten, Schätzen einer Menge von Luft, die durch die Fahrzeugkabine geleitet wird, und Einstellen eines Ladeluftstroms auf Grundlage der geschätzten Menge von Luft, die durch die Fahrzeugkabine geleitet wird.
3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 300, das umgesetzt sein kann, um ein Schallverbesserungssystem in einem Fahrzeug zu betreiben und einen gewünschten Motorschall an eine Fahrzeugkammer zu leiten. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen in dieser Schrift beinhalteten Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen ausgeführt werden, die von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschriebenen Sensoren, empfangen werden. Die Steuerung kann Motorbetätigungsmittel des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei 302 können aktuelle Fahrzeug- und Motorbetriebsparameter bestimmt werden. Die Parameter können die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Drehmomentbedarf, die Motordrehzahl, die Motortemperatur, den Ladedruck, den Ladeluftdruck, usw. beinhalten. Darüber hinaus können Umgebungsbedingungen, einschließlich Umgebungstemperatur, Luftdruck usw. ebenfalls bestimmt sein.
Bei 304 beinhaltet die Routine ein Bestimmen, ob ein Schallverbesserungsmodus ausgewählt wurde. In einem Beispiel können die Schallverbesserungsmodi einen Leisemodus (Modus 1), einen Leistungswagenmodus (Modus 2), einen Rennwagenmodus (Modus 3) usw. beinhalten. Der Betreiber kann den Modus als eine Eingabe durch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI), wie etwa einen Touchscreen, der sich an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs befindet, auswählen. Der Fahrzeugführer kann ebenfalls den Modus über eine Rechenvorrichtung auswählen, die durch den Fahrzeugführer verwendet wird, wie etwa eine Smartphone-Anwendung, ein Laptop, ein Tablet usw., wobei die Rechenvorrichtung kommunikativ mit der Steuerung verbunden ist.
Zum Beispiel kann jeder Modus einem Schall von einem oder mehreren unterschiedlichen Bereichen des Motors entsprechen, der über ein Schallrohr (wie etwa das Schallrohr 202 aus 2) zu der Fahrzeugkabine geleitet wird. Das Schallverbesserungssystem kann mindestens vier einstellbare Ventile beinhalten, die an getrennte Fahrzeugbereiche gekoppelt sind und durch mindestens teilweise Öffnen eines Ventils kann Schall aus einem Motorbereich, der dem Ventil entspricht, über eine flexible Membran, einen Abstimmhohlraum und eine Schaumschnittstelle, die entlang einer Leitung des Schallrohrs angeordnet ist, in die Fahrzeugkabine geleitet werden. Während die Schallwellen aus einem oder mehreren Motorbereichen durch die Komponenten des Schallrohrs verlaufen kann eine Amplitude der Schallwellen verstärkt werden und ungewünschte Frequenzen können entfernt werden, wodurch der Schall verbessert wird. In einem Beispiel kann ein erstes Ventil (wie etwa das erste Ventil 212 in 2) den Ansaugkanal mit niedrigerem Druck fluidisch an das Schallrohr koppeln, ein zweites Ventil (wie etwa das zweite Ventil 214 aus 2) kann den Verdichterrückführkanal fluidisch an das Schallrohr koppeln, ein drittes Ventil (wie etwa das dritte Ventil 216 in 2) kann den Ansaugkanal mit höherem Druck (Ladeluftkanal) fluidisch an das Schallrohr koppeln und ein viertes Ventil (wie etwa das vierte Ventil 218 aus 2) kann den Turbinenauslass des Abgaskanals fluidisch an das Schallrohr koppeln.
Jeder Modus kann einer Kombination von Ventilöffnungen entsprechen. Ein oder mehrere der Ventile können als Reaktion auf den ausgewählten Modus geöffnet werden. Zum Beispiel kann eine Lookup-Tabelle, die Beziehungen zwischen dem Modus und dem Öffnen eines Ventils oder einer bestimmten Kombination von Ventilen bereitstellt, um den spezifischen Modus bereitzustellen, in dem Speicher der Steuerung gespeichert sein und bei Detektion einer Anforderung nach einem bestimmten Modus überprüft werden.
Falls bestimmt wird, dass der Fahrzeugführer keinen Schallverbesserungsmodus ausgewählt hat, kann der Motor bis 306 mit jedem des ersten Ventils, des zweiten Ventils, des dritten Ventils und des vierten Ventils des Schallverbesserungssystem geschlossen betrieben werden. Auf diese Weise kann unerwünschter Motorschall nicht zu der Fahrzeugkabine geleitet werden. Falls bestimmt wird, dass ein Schallverbesserungsmodus ausgewählt wurde, beinhaltet die Routine bei 308 ein Bestimmen, ob ein Leisemodus ausgewählt wurde. Falls bestimmt wird, dass ein Leisemodus ausgewählt wurde, kann der Motor zu Schritt 306 übergehen und der Motor kann mit jedem des ersten Ventils, des zweiten Ventils, des dritten Ventils und des vierten Ventils des Schallverbesserungssystems geschlossen betrieben werden, um jeden Motorschall, der die Fahrzeugkabine erreicht, zu reduzieren.
Falls bestimmt wird, dass ein Schallverbesserungsmodus ausgewählt wurde und der Modus kein Leisemodus ist, wird abgeleitet, dass ein Rennwagenmodus, ein Leistungsmodus usw. ausgewählt wurde. Bei 310 können Öffnungen von einem oder mehreren der einstellbaren Ventile auf Grundlage des ausgewählten Modus eingestellt werden. In einem Beispiel, wenn ein Rennwagenmodus ausgewählt ist, kann das zweite und das vierte Ventil in ihre entsprechende offene Position betätigt sein, um Schall aus dem Verdichterrückführweg und dem Abgaskanal in die Fahrzeugkabine zu leiten. Der Fahrer kann ein Volumen des gewünschten Schalls auswählen und die Öffnung des Ventils kann auf Grundlage des gewünschten Ventils eingestellt sein, wobei die Ventilöffnungen mit einem Erhöhen des gewünschten Volumens erhöht wird. Als ein Beispiel, wenn ein gewünschtes Volumen des Rennwagenschalls das höchste ist, können jedes des zweiten Ventils und des vierten Ventils in vollständig offene Positionen betätigt werden. In einem anderen Beispiel, wenn ein Leistungsmodus ausgewählt ist, können das erste und das dritte Ventil in ihre entsprechende offene Position betätigt sein, um Schall aus dem Ansaugkanal und dem Ladeluftkanal in die Fahrzeugkabine zu leiten. Des Weiteren kann die Öffnung von jedem des ersten Ventils und des dritten Ventils auf Grundlage eines Volumens des Schalls nach Auswahl des Fahrzeugführers eingestellt werden. Schall aus den Motorbereichen kann innerhalb der Fahrzeugkabine über einen Lautsprecher, der an ein Schallrohr gekoppelt ist, hörbar sein.
Wenn eines des ersten Ventils, des zweiten Ventils und des dritten Ventils offen ist, kann ein Abschnitt des Ansaugluftstroms zu dem Schallverbesserungssystem und nicht zu den Motorzylindern geleitet werden. Bei 312 kann die Steuerung eine Menge an Luftstrom schätzen, die von einem oder mehreren des Ansaugkanals mit niedrigerem Druck, des Verdichterrückführkanals und des Ansaugkanals mit höherem Druck zu dem Schallrohr geleitet ist. Der Luftstrom, der zu dem Schallrohr geleitet wird, ist nicht an den Motorzylindern zur Verbrennung verfügbar. Die Menge an Luftstrom kann direkt proportional zu einem Ausmaß der Öffnung von jedem des ersten Ventils, des zweiten Ventils und des dritten Ventils sein. Die Steuerung kann eine Menge an Luftstrom in die Zylinder auf Grundlage von Eingaben von einem oder mehreren des Krümmerluftstromsensors, des Zylinderdrucksensors und des Abgassauerstoffsensors schätzen. In einem Beispiel kann eine Lookup-Tabelle verwendet werden, um eine Menge des Luftstroms in die Zylinder mit Eingaben von einem oder mehreren des Krümmerluftstromsensors, des Zylinderdrucksensors und der Abgas-Lambdasonde als Eingabe und der Menge von Luftstrom, die in die Zylinder (zur Verbrennung) eintritt, als Ausgabe zu schätzen.
Bei 314, um zu kompensieren, dass der Luftstrom die Motorzylinder nicht erreicht und zu dem Resonanzkörper geleitet wird, können ein oder mehrere Motorbetätigungselemente eingestellt werden. Als ein Beispiel kann die Luftstromkompensation auf Grundlage eines Rückkopplungssteuermechanismus unter Verwendung einer Proportional-Integral-Differential-(PID-)Steuerung ausgeführt werden. In einem Beispiel wird auf Grundlage der geschätzten Menge an Luftstrom, der in den Zylinder eintritt, eine gewünschte Drosselöffnung über die PID-Steuerung geschätzt. Durch Betätigen der Drosselöffnung auf das gewünschte Ausmaß kann der Luftstrom, der zu dem Schallrohr geleitet wird, kompensiert werden und ein gewünschtes Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann beibehalten werden. In einem Beispiel kann die Drosselöffnung mit einer Erhöhung der Menge von Luftstrom, die zu dem Schallrohr geleitet wird, erhöht werden. Die Steuerung kann ferner ein oder mehrere der Abgasrückführventilöffnung (AGR), der Verdichterrückführventilöffnung, der Wastegate-Ventilöffnung und der Geometrie einer variablen Geometrieturbine (VGT) einstellen, um das Abfallen des Zylinderluftstroms zu kompensieren. Als Beispiel können als Reaktion auf eine Erhöhung der Menge von Luftstrom, der zu dem Schallrohr geleitet wird, eine oder mehrere der AGR-Ventilöffnung erhöht werden, der Verdichterrückführventilöffnung verringert werden, der Wastegate-Ventilöffnung verringert werden und die VGT-Schaufeln geöffnet werden, um eine erhöhte Ladung zu ermöglichen.
Auf diese Weise können während einer ersten Bedingung ein oder mehrere Ventile eines Schallverbesserungssystems geöffnet werden, um Luft aus einem oder mehreren Motorbereichen zu einem Schallrohr zu leiten und die umgeleitete Luft zu kompensieren und während einer zweiten Bedingung können das eine oder die mehreren Ventile des Schallverbesserungssystems geschlossen gehalten werden. In der ersten Bedingung ist ein Betriebsmodus des Schallverbesserungssystems durch einen Fahrzeugführer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgewählt und in der zweiten Bedingung ist der Betriebsmodus des Schallverbesserungssystems nicht durch den Fahrzeugführer ausgewählt und das Schallverbesserungssystem ist nicht in Betrieb.
4 zeigt einen beispielhaften Zeitverlauf 400, der den Vorgang eines Schallverbesserungssystems veranschaulicht. Die Horizontale (x-Achse) bezeichnet die Zeit und die vertikalen Markierungen t1-t3 kennzeichnen signifikante Zeitpunkte in der Schallverbesserung.
Der erste Verlauf, Linie 402, bezeichnet die Motordrehzahl, wie sie über einen Kurbelwellensensor geschätzt wurde. Der zweite Verlauf, Linie 404, zeigt ein Schallmodus, der durch den Fahrzeugführer über eine Eingabe an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) auswählbar ist. Ein erster Modus (Modus 1) kann einem Leisemodus entsprechen, ein zweiter Modus (Modus 2) kann einem Leistungsmodus entsprechen und ein dritter Modus (Modus 3) kann einem Rennwagenmodus entsprechen. Nach der Auswahl des jeweiligen Modus kann eine Kombination von Motorventilen geöffnet werden, um den Schall von einem oder mehreren bestimmten Motorbereichen zu dem Fahrzeugraum zu übertragen. Der dritte Verlauf, Linie 404, zeigt ein Volumen des Schalls, der von einem oder mehreren Motorbereichen zu der Fahrzeugkabine geleitet ist, wie durch den Fahrzeugführer über die HMI ausgewählt. Der vierte Verlauf, Linie 406, zeigt eine Öffnung eines ersten Ventils (Ventil_1), das einen Ansaugkanal mit niedrigerem Druck fluidisch an ein Schallrohr des Schallverbesserungssystems koppelt. Der fünfte Verlauf, Linie 408, zeigt eine Öffnung des zweiten Ventils (Ventil_2), die einen Verdichterrückführkanal fluidisch an das Schallrohr koppelt. Der sechste Verlauf, Linie 410, zeigt eine Öffnung eines dritten Ventils (Ventil_3), das einen Ansaugkanal mit höherem Druck fluidisch an das Schallrohr koppelt. Der siebte Verlauf, Linie 412, zeigt eine Öffnung eines vierten Ventils (Ventil 4), das einen Turbinenauslass fluidisch an das Schallrohr koppelt.
Vor dem Zeitpunkt t1 ist der Motor nicht betriebsfähig und das Fahrzeug wird nicht unter Verwendung von Motordrehmoment angetrieben. Jedes von Ventil_1, Ventil_2, Ventil_3 und Ventil_4 kann in geschlossenen Positionen gehalten werden. Zum Zeitpunkt t1 wird der Motor aus dem Ruhezustand gestartet und der Fahrzeugführer wählt einen Leistungsmodus und einen Lautstärkepegel für das Schallverbesserungssystem. Um den gewünschten Schall der Fahrzeugkabine gemäß dem Leistungsmodus bereitzustellen, werden Ventil_1 und Ventil_3 geöffnet, um Schall aus dem Ansaugkanal mit niedrigerem Druck und dem Ansaugkanal mit höherem Druck in die Fahrzeugkabine zu leiten, während Ventil_2 und Ventil_4 in ihren entsprechenden geschlossenen Position gehalten werden. Der Grad der Öffnung jedes des Ventil_1 und Ventil_3 sind proportional zu dem Volumenpegel, der durch den Fahrzeugführer ausgewählt ist, eingestellt. Durch Öffnen von Ventil_1 und Ventil_3 wird Luft aus jedem des Ansaugkanals mit niedrigerem Druck und des Ansaugkanals mit höherem Druck zu dem Schallrohr geleitet, wobei die Schallmerkmale modifiziert werden, um das Erlebnis des Schallverbesserungssystems zu verbessern, bevor der Schall in die Fahrzeugkabine geleitet wird. Ventil_2 und Ventil_4 bleiben geschlossen.
Zum Zeitpunkt t2 werden als Reaktion auf ein Erhöhen des Schallvolumenpegels gemäß Anforderung des Fahrzeugführers die Öffnungen von jedem von Ventil_1 und Ventil_3 erhöht, um das Volumen des Schalls, der aus dem Ansaugkanal mit niedrigerem Druck und dem Ansaugkanal mit höherem Druck zu der Fahrzeugkabine geleitet wird, zu erhöhen. Zum Zeitpunkt t3 wird ein Leisemodus durch den Fahrzeugführer ausgewählt. Als Reaktion auf die Auswahl eines Leisemodus, werden jedes von Ventil_1 und Ventil_3 in ihre entsprechende geschlossene Position betätigt, während Ventil_2 und Ventil_4 in ihrer geschlossenen Position beibehalten werden. Im Leisemodus wird kein Schall aus einem beliebigen Bereich zu der Fahrzeugkabine geleitet. Das Schallverbesserungssystem wird weiterhin in dem Leisemodus betrieben, bis ein weiterer Moduswechsel durch den Fahrzeugführer angegeben wird.
Auf diese Weise kann Schall aus einem oder mehreren bestimmten Motorbereichen zu der Fahrzeugkabine auf Grundlage einer Betreiberpräferenz geleitet werden. Durch Beinhalten von Ventilen in einer Vielzahl von Motorkanälen kann Luft aus dem bestimmten Motorbereich zu dem Schallverbesserungssystem geleitet werden, wobei der Schall ferner verbessert werden kann, um einer Präferenz des Fahrzeugführers angepasst zu sein. Die technische Wirkung eines Einstellens einer Drosselposition und anderen Motorbetätigungselementen als Reaktion auf das Öffnen der Schallverbesserungssystemventile ist, dass eine Reduktion der Ladeluft kompensiert werden kann und ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors beibehalten werden kann. Insgesamt kann Schall, der einem gewünschten Motorbereich entspricht, durch Einstellen von einem oder mehreren Ventilen des Schallverbesserungssystems auf Grundlage des ausgewählten Modus, zu der Fahrzeugkabine geleitet werden, während die Motorleistung beibehalten wird.
Es ist anzumerken, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzprogramme mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungselementen und anderer Motorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuerte oder unterbrechungsgesteuerte Strategien, Multi-Tasking-, Multi-Threading-Strategien und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in der vorliegenden Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen; vielmehr ist sie zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können in Abhängigkeit von der bestimmten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch für Code stehen, der in einen nicht transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einzuprogrammieren ist, wobei die beschriebenen Maßnahmen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in der vorliegenden Schrift offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V-6, 1-4, 1-6, V-12, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen und weitere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in der vorliegenden Schrift offenbart sind.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neu und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Folgendes: Einstellen eines oder mehrerer Ventile, die einen Bereich eines Motors fluidisch an ein Schallrohr eines Schallverbesserungssystems koppeln, um Motorschall an eine Fahrzeugkabine zu leiten, auf Grundlage von einem Modus, der durch einen Fahrzeugführer ausgewählt ist, und selektives Einstellen einer Drosselöffnung, um Luft zu kompensieren, die aus dem Bereich zu dem Schallrohr geleitet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Einstellen einer Öffnung des einen oder der mehreren Ventile auf Grundlage eines Volumenpegels von Schall, wie in der Kabine hörbar, ausgewählt durch den Fahrzeugführer.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Bereich einen oder mehrere eines Ansaugkanals mit niedrigerem Druck, eines Verdichterrückführkanals, eines Ansaugkanals mit höherem Druck und eines Auslasskanals einer Turboladerturbine.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Kompensation für Luft, die aus dem Bereich zu dem Schallrohr geleitet wird, ferner durch Einstellen von einem oder mehreren eines Öffnens eines Abgasrückführventils (AGR-Ventils), eines Öffnens eines Verdichterrückführventils und einer Geometrie der Turboladerturbine durchgeführt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das eine oder die mehreren Ventile ein erstes Ventil, das den Ansaugkanal mit niedrigerem Druck fluidisch an das Schallrohr koppelt, ein zweites Ventil, das den Verdichterrückführkanal fluidisch an das Schallrohr koppelt, ein drittes Ventil, das den Ansaugkanal mit höherem Druck fluidisch an das Schallrohr koppelt, und ein viertes Ventil, das den Auslasskanal der Turboladerturbine fluidisch an das Schallrohr koppelt.
Gemäß einer Ausführungsform sind das eine oder die mehreren des ersten Ventils, des zweiten Ventils, des dritten Ventils und des vierten Ventils gleichzeitig auf Grundlage des ausgewählten Modus geöffnet und wobei der ausgewählte Modus eines von einem Leisemodus, einem Leistungsmodus und einem Rennwagenmodus beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Leisemodus ein Beibehalten des ersten Ventils, des zweiten Ventils, des dritten Ventils und des vierten Ventils in ihrer jeweils geschlossenen Position.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Leistungsmodus ein Öffnen von jedem des ersten Ventils und des dritten Ventils, während jedes des zweiten Ventils und des vierten Ventils in ihren jeweiligen geschlossenen Positionen beibehalten werden, wobei ein Grad der Öffnung von jedem des ersten Ventils und des dritten Ventils proportional zu einem Volumenpegel von Schall eingestellt ist, der von dem Betreiber ausgewählt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Rennwagenmodus ein Öffnen von jedem des zweiten Ventils und des vierten Ventils, während jedes des ersten Ventils und des dritten Ventils in ihren jeweiligen geschlossenen Positionen beibehalten werden, wobei ein Grad der Öffnung von jedem des zweiten Ventils und des vierten Ventils proportional zu einem Volumenpegel von Schall eingestellt ist, der von dem Betreiber ausgewählt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beruht das selektive Einstellen der Drossel auf einer Rückkopplungssteuerung einer Menge von Ladeluft, die in einen Motorzylinder eintritt, und wobei die Drosselöffnung erhöht ist, als Reaktion auf eine Erhöhung des Öffnens von einem oder mehreren des ersten Ventils, des zweiten Ventils und des dritten Ventils.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Schallrohr eine oder mehrere einer flexiblen Membran, eines Abstimmhohlraum und einer Schaumschnittstelle, um den Motorschall, der zu der Fahrzeugkabine geleitet wird, zu verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Modus und der Volumenpegel von Schall über eine Eingabe an eine oder mehrere einer Benutzerschnittstelle, die sich innerhalb der Fahrzeugkabine befindet, und einer tragbaren Vorrichtung ausgewählt, die durch den Betreiber betrieben ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Motorsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: während einer ersten Bedingung, Öffnen eines oder mehrerer Ventile eines Schallverbesserungssystems, um Luft aus einem oder mehreren Motorbereichen zu einem Schallrohr zu leiten und die umgeleitete Luft zu kompensieren; und während einer zweiten Bedingung, Beibehalten des einen oder der mehreren Ventile des Schallverbesserungssystems in der geschlossenen Position.
Gemäß einer Ausführungsform, in der ersten Bedingung, ist ein Betriebsmodus des Schallverbesserungssystems durch einen Fahrzeugführer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgewählt und wobei, in der zweiten Bedingung der Betriebsmodus des Schallverbesserungssystems nicht durch den Fahrzeugführer ausgewählt ist und das Schallverbesserungssystem nicht in Betrieb ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten das eine oder die mehreren Ventile ein erstes Ventil, das an eine erste Verzweigung gekoppelt ist, die sich zwischen einem Ansaugkanal mit niedrigerem Druck und dem Schallrohr erstreckt, ein zweites Ventil ist an eine zweite Verzweigung gekoppelt, die sich zwischen einem Verdichterrückführkanal und dem Schallrohr erstreckt, ein drittes Ventil ist an eine dritte Verzweigung gekoppelt, die sich zwischen einem Ansaugkanal mit höherem Druck und dem Schallrohr erstreckt, und ein viertes Ventil ist an eine vierte Verzweigung gekoppelt, die sich zwischen einem Abgaskanal stromabwärts einer Abgaskabine und dem Schallrohr erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform beruht die Öffnung des einen oder mehreren Ventile und ein Ausmaß der Öffnung des einen oder der mehreren Ventile auf dem ausgewählten Betriebsmodus, wobei der Betriebsmodus dem Schall entspricht, der zu einer Fahrzeugkabine von dem einen oder den mehreren Motorbereichen über das Schallrohr übertragen wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Kompensieren umgeleiteter Luft ein Einstellen von einer oder mehreren einer Öffnung einer Ansaugdrossel, einer Öffnung eines Abgasrückführventils (AGR-Ventils), einer Öffnung eines Verdichterrückführventils und einer Geometrie einer Abgasturbine mit variabler Geometrie, wobei das Einstellen auf Grundlage einer geschätzten Menge von Luft beruht, die umgeleitet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Motorsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, den Prozessor zu Folgendem veranlassen: als Reaktion auf eine Auswahl eines Betriebsmodus eines Schallverbesserungssystems durch einen Fahrzeugführer, Öffnen eines oder mehrerer Ventile, die fluidisch einen oder mehrere Motorbereiche an das Schallverbesserungssystem koppeln, um Luft von dem einen oder den mehreren entsprechenden Motorbereichen an eine Fahrzeugkabine über ein Schallrohr des Schallverbesserungssystems zu leiten, Schätzen einer Menge von Luft, die durch die Fahrzeugkabine geleitet wird, und Einstellen eines Ladeluftstroms auf Grundlage der geschätzten Menge von Luft, die durch die Fahrzeugkabine geleitet wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten der eine oder die mehreren entsprechenden Motorbereiche einen oder mehrere eines Ansaugkanals mit niedrigerem Druck, eines Ansaugkanals mit höherem Druck, eines Verdichterrückführkanals und eines Auslasses einer Abgasturbine.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Einstellen des Ladeluftstroms ein Einstellen von einer oder mehreren einer Öffnung einer Ansaugdrossel, einer Öffnung eines Abgasrückführventils (AGR-Ventils), einer Öffnung eines Verdichterrückführventils und einer Geometrie einer Abgasturbine mit variabler Geometrie auf Grundlage der geschätzten Menge von Luft, die an die Fahrzeugkabine geleitet wird, und eines Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2017/0107921 [0003]

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Einstellen eines oder mehrerer Ventile, die einen Bereich eines Motors fluidisch an ein Schallrohr eines Schallverbesserungssystems koppeln, um Motorschall an eine Fahrzeugkabine zu leiten, auf Grundlage von einem Modus, der durch einen Fahrzeugführer ausgewählt ist, und selektives Einstellen einer Drosselöffnung, um Luft zu kompensieren, die aus dem Bereich zu dem Schallrohr geleitet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Einstellen einer Öffnung des einen oder der mehreren Ventile auf Grundlage eines Volumenpegels von Schall, wie in der Kabine hörbar, ausgewählt durch den Fahrzeugführer, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Bereich einen oder mehrere eines Ansaugkanals mit niedrigerem Druck, eines Verdichterrückführkanals, eines Ansaugkanals mit höherem Druck und eines Auslasskanals einer Turboladerturbine beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Kompensation für Luft, die aus dem Bereich zu dem Schallrohr geleitet wird, ferner durch Einstellen von einem oder mehreren eines Öffnens eines Abgasrückführventils (AGR-Ventils), eines Öffnens eines Verdichterrückführventils und einer Geometrie der Turboladerturbine durchgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das eine oder die mehreren Ventile ein erstes Ventil, das den Ansaugkanal mit niedrigerem Druck fluidisch an das Schallrohr koppelt, ein zweites Ventil, das den Verdichterrückführkanal fluidisch an das Schallrohr koppelt, ein drittes Ventil, das den Ansaugkanal mit höherem Druck fluidisch an das Schallrohr koppelt, und ein viertes Ventil beinhaltet, das den Auslasskanal der Turboladerturbine fluidisch an das Schallrohr koppelt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das eine oder die mehreren des ersten Ventils, des zweiten Ventils, des dritten Ventils und des vierten Ventils gleichzeitig auf Grundlage des ausgewählten Modus geöffnet sind und wobei der ausgewählte Modus eines von einem Leisemodus, einem Leistungsmodus und einem Rennwagenmodus beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Leisemodus ein Beibehalten des ersten Ventils, des zweiten Ventils, des dritten Ventils und des vierten Ventils in ihrer jeweils geschlossenen Position beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Leistungsmodus ein Öffnen von jedem des ersten Ventils und des dritten Ventils beinhaltet, während jedes des zweiten Ventils und des vierten Ventils in ihren jeweiligen geschlossenen Positionen beibehalten werden, wobei ein Grad der Öffnung von jedem des ersten Ventils und des dritten Ventils proportional zu einem Volumenpegel von Schall eingestellt ist, der von dem Betreiber ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Rennwagenmodus ein Öffnen von jedem des zweiten Ventils und des vierten Ventils beinhaltet, während jedes des ersten Ventils und des dritten Ventils in ihren jeweiligen geschlossenen Positionen beibehalten werden, wobei ein Grad der Öffnung von jedem des zweiten Ventils und des vierten Ventils proportional zu einem Volumenpegel von Schall eingestellt ist, der von dem Betreiber ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das selektive Einstellen der Drossel auf einer Rückkopplungssteuerung eines Ausmaßes von Ladeluft beruht, die in einen Motorzylinder eintritt, und wobei die Drosselöffnung erhöht ist, als Reaktion auf eine Erhöhung des Öffnens von einem oder mehreren des ersten Ventils, des zweiten Ventils und des dritten Ventils.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schallrohr eine oder mehrere einer flexiblen Membran, eines Abstimmhohlraums und einer Schaumschnittstelle beinhaltet, um den Motorschall, der zu der Fahrzeugkabine geleitet wird, zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Modus und der Volumenpegel von Schall über eine Eingabe an eine oder mehrere einer Benutzerschnittstelle, die sich innerhalb der Fahrzeugkabine befindet, und einer tragbaren Vorrichtung ausgewählt ist, die durch den Betreiber betrieben ist.
Motorsystem, das Folgendes umfasst: eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nicht-transitorischem Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt sind, die Steuerung zu Folgendem veranlassen: als Reaktion auf die Auswahl eines Betriebsmodus eines Schallverbesserungssystems durch einen Fahrzeugführer, Öffnen eines oder mehrerer Ventile, die fluidisch einen oder mehrere entsprechende Motorbereiche an das Schallverbesserungssystem koppeln, um Luft von dem einen oder den mehreren entsprechenden Motorbereichen an eine Fahrzeugkabine über ein Schallrohr des Schallverbesserungssystems zu leiten; Schätzen einer Luftmenge, die in die Fahrzeugkabine geleitet wird; und Einstellen von Ladeluftstrom auf Grundlage der geschätzten Menge an Luft, die an die Fahrzeugkabine geleitet wird.
Motorsystem nach Anspruch 13, wobei der eine oder die mehreren entsprechenden Motorbereiche einen oder mehrere eines Ansaugkanals mit niedrigerem Druck, eines Ansaugkanals mit höherem Druck, eines Verdichterrückführkanals und eines Auslasses einer Abgasturbine beinhalten.
Motorsystem nach Anspruch 13, wobei das Einstellen des Ladeluftstroms ein Einstellen von einer oder mehreren einer Öffnung einer Ansaugdrossel, einer Öffnung eines Abgasrückführventils (AGR-Ventils), einer Öffnung eines Verdichterrückführventils und einer Geometrie einer Abgasturbine mit variabler Geometrie auf Grundlage der geschätzten Menge von Luft, die an die Fahrzeugkabine geleitet wird, und eines Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beinhaltet.