[发明专利]减小内燃发动机振动的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用至少一个有源振动阻尼器(active vibration damper)减小内燃发动机的振动的设备和方法，该有源振动阻尼器通 过控制信号激活，以便内燃发动机的振动被减小或消除，所述控制信 号是基于至少一个传感器的测量数据获得的，该测量数据与内燃发动 机的振动关联。

背景技术

有源振动阻尼器类型的设备可从DE 102004062471B3中了 解。在这种系统中，有源振动阻尼器的控制信号是基于曲轴旋转速度 信号和曲轴相位的同步化信号获得的。

该类设备也可从DE 19842729C1中了解。在这种系统中， 有源振动阻尼器的控制信号是基于上止点(top dead center)传感器获 得的。

减振系统用于内燃发动机或其传动元件中，如动力传动系， 以便减少机动车中令人不快的噪声和通常被称为NVH(噪声、振动和 刺耳声振)的其他现象。

电机驱动或电磁或液压致动器被用作有源振动阻尼器，该致 动器是利用开环或闭环控制系统激活的，其方式是激发内燃发动机或 传动元件反相以便减小或消除其振动。以压电效应工作的致动器也可 用作振动阻尼器。

良好的NVH系统的目标应该是最小化发动机半阶谐波(engine half-order)的机械振动，发动机半阶谐波被理解为指的是内燃发动机 上的非平衡力或动量，非平衡力或动量每两个轴旋转周期性地变化一 次。因而阶谐波相应于内燃发动机的旋转速度。在这一背景下也指内 燃发动机的同步性。发动机半阶谐波源自各汽缸中不均衡(unequal) 燃烧特征曲线，并在优化汽缸同步性的过程中相对彼此达到最小。各 汽缸的不均衡燃烧可由在制造期间出现的各组件和致动器的分散引 起。

上述已知系统从曲轴旋转速度和曲轴相位或从上止点获得有 源振动阻尼器的控制信号，因此仅发动机阶谐波自身的频率能够被或 多或少地有效补偿，但发动机半阶谐波的频率仍未被补偿或可能仅被 近似补偿。

已知系统进一步的缺点是上止点传感器仅产生上止点，而非 再现实际发生的振动的测量，且有源振动阻尼器的任何控制信号可从 曲轴旋转速度和曲轴相位获得，例如，仅有不可避免的延迟。因此， 不能获取且更别说补偿内燃发动机的振动状态的快速变化，这种快速 变化可能发生在空转过程中，例如从一次回转到另一次回转或甚至在 各独立汽缸的直接连续点火之间。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用有源振动阻尼器减小内燃发动 机的振动的特别有效的设备和方法。

根据本发明，在普通设备的情形中，该目的是通过一种设备 和方法实现的，其中至少一个传感器提供测量数据，该测量数据即时 再现内燃发动机的汽缸中正在进行的燃烧的状态。

通过实时指示汽缸中最大燃烧状态的时间和强度的测量数据， 还可以实时获得用于有源振动阻尼器的合适控制信号。这进而使得可 以更快地响应有源振动阻尼器的控制系统并因此改善减振。

在优选实施例中，至少一个传感器包括汽缸压强传感器，或 传感器检测的状态是汽缸内压。汽缸压强传感器通常出现在任何情况 下的当前内燃发动机中，因此可以以极小的额外成本和复杂度实施本 发明。然而，在汽缸内部测量并可即时检测燃烧状态的其他传感器在 理论上也是适合的，例如，记录汽缸内的光强度和/或光谱的光学传感 器，其产生与压强相关的温度测量结果。

因为除了有源振动阻尼器的控制信号外，控制一个或更多个 汽缸中燃烧的进一步的控制信号基于内燃发动机的汽缸中正在进行的 燃烧的状态的测量数据获得，所以本发明可有利地被这些进一步的信 号补充或与这些进一步的信号结合，从而获得自动燃烧控制系统。

虽然例如汽缸中的压强或温度等传感器信号的最大值代表发 动机振动的主要原因，即所谓的最大汽缸内压或与其基本成比例的温 度，并且所述传感器信号的最大值即时地且适当地与通常支配性的发 动机半阶谐波的频率成比例，然而内燃发动机特定组件或传动元件的 实际发生的振动可能不与其成比例。

因此，在优选实施例中，除了即时检测内燃发动机汽缸中正 在进行的燃烧的状态的传感器外，还提供了检测内燃发动机或其组件 之一的振动的至少一个进一步的传感器。例如，该进一步的传感器的 形式为结构相关的噪声传感器(如爆震传感器)和/或检测曲轴角速度 变化的高分辨率传感器，借助该传感器可确定曲轴的扭转振动。