CN103244299A - 一种转速梯度增量阀值判缸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转速梯度增量阀值判缸方法，其特征在于所述转速梯度增量阀值判缸方法包括以下步骤：给发动机标定增量阀值，启动发动机，ECU完成上电复位；进行曲轴第一圈内的定位；开始异步喷油中的启动预喷；在启动过程中进行下止点喷油，上止点点火；发动机启动后，在设定的进气下止点增加一个喷油量，在一个工作循环内发动机转速梯度超过增量阀值时，只在设定的进气下止点对应的压缩上止点点火，监测发动机瞬时转速，连续测量至少两个发动机瞬时转速值；根据测量的发动机瞬时转速值，通过比较发动机转速梯度与增量阀值确定发动机工作循环具体阶段。本发明的有益效果是简单、可靠，成本低，克服了现有凸位判缸及压力判缸的不足。

Description

一种转速梯度增量阀值判缸方法

技术领域

本发明涉及一种判断发动机工作循环具体阶段的方法，具体涉及一种转速梯度增量阀值判断发动机工作循环具体阶段的方法。

背景技术

发动机管理系统涉及到嵌入式系统应用、传感器技术、自动控制技术和软件算法设计等。通常，发动机电控系统主要由电子控制器(ECU)，以下简称ECU、多个传感器和多个各执行器组成。发动机电喷管理系统是一个以高可靠单片机为核心的智能系统，在发动机工作过程中采集所需输入信号，通过对信号进行综合分析和判断，再向各执行器发出控制命令。各执行器按照ECU程序进行工作，从而实现控制功能。

转速及曲轴位置是电喷系统中相当重要的两个参数。发动机野外工作环境较为恶劣，高温、严寒、潮湿、振动、冲击等都会遇上，为提高可靠性，提高参数采集的可信度，同时也为了降低成本，发动机没有采用电动机常用的光电码盘来测速、定位，而是采用了设计得相当健壮的58齿信号采集装置。通过对58齿信号进行严密的监测、计算，可以同时得到转速和曲轴的位置。但对于燃油顺序喷射逻辑而言，ECU要确定喷油、点火的精准时刻，仅仅知道曲轴位置还不够，还需要进一步知道发动机各缸处于工作循环（进、压、爆、排）的具体阶段。比如说：通过曲位信号，已判断出活塞当前处于上止点，但这是压缩上止点呢，还是排气上止点呢？目前算法下，仅仅通过58齿曲位信号还解决不了这个问题。

这个问题也简称为“判缸”问题，因为对于应用最广的四缸四冲程发动机而言，总是两缸同时到达上止点或下止点。对于四缸以外的其它四冲程发动机，也同样有这个在工作循环中定位的问题，但用缸号已不定能区分出来。

通过58齿曲位信号可以充分确定曲轴在360度转角范围内的位置，把曲轴转一圈内的这种定位叫做“360度定位”；四冲程发动机，一个工作循环，进、压、爆、排，曲轴要转两圈，共720度，把这种曲轴转两圈、一个工作循环中的定位，叫做“720度定位”。对于360度定位，58齿信号既必要又充分；但对于720度定位，58齿曲位信号只必要，而不充分，还要加入辅助手段。对这个问题，现有技术中通常有两种解决方案：

a).是通过引入凸轮轴位置信号作辅助，简称“凸位判缸”。与曲位信号组合分析，即可完成720度定位，准确推断出发动机工作循环的具体位置。该方法的优点是算法简单、判缸快捷，可以在点火前判缸；缺点是成本较高，需增加一支凸轮轴位置传感器及相关的线缆、插头、安装附件，以及相对应的功能软件、自诊断软件的开发等。

b).借用进气压力信号作辅助，简称“压力判缸”。通过改变压力传感器的安装位置，由通常的进气总管位置偏移到适度靠近某指定缸（比如1缸）的进气支管处。则1缸处于工作循环中的吸气冲程时，靠近1缸进气支管安装的进气压力传感器信号就会出现一个较明显的压力瞬降尖峰特征，而其它缸吸气时，由于其支管与传感器的距离相对较远，引起的进气压力传感器信号瞬降尖峰特征就不明显。通过硬件高通滤波及相应软件处理，判断在吸气的特定时刻有无瞬降尖峰特征来区分指定缸是在进气冲程还是做功冲程，进而确定出工作循环的具体阶段，即完720度定位，也就是完成判缸。此方案的优点是经济节约，可以省掉凸轮轴位置传感器及相关线缆、插头、功能软件开发、诊断软件开发，也可实现点火前判缸。缺点是要找到一个合适的压力传感的安装位置比较困难，需要做大量验证试验及标定试验，通常也会影响到进气压力的测量精度。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种转速梯度增量阀值判缸方法，以期待解决现有技术中判缸困难，判缸成本高且准确度低等问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种转速梯度增量阀值判缸方法，其特征在于所述转速梯度增量阀值判缸方法包括以下步骤：给发动机标定增量阀值，启动发动机，ECU完成上电复位；进行曲轴第一圈内的定位；开始异步喷油中的启动预喷；在启动过程中进行下止点喷油，上止点点火；发动机启动后，在设定的进气下止点增加一个喷油量，在一个工作循环内发动机转速梯度超过增量阀值时，只在设定的进气下止点对应的压缩上止点点火，监测发动机瞬时转速，连续测量至少两个发动机瞬时转速值；根据测量的发动机瞬时转速值，通过比较发动机转速梯度与增量阀值确定发动机工作循环具体阶段。

更进一步的技术方案是进行曲轴第一圈内的定位是将点火开关转到点火位置，启动电机拖动发动机旋转，ECU检测到58齿曲位信号，延时至少一个齿。

更进一步的技术方案是开始异步喷油中的启动预喷步骤中初始喷射是分缸两次喷射方式，喷油正时在进气门关闭的时刻开始。

更进一步的技术方案是只在设定的进气下止点对应的压缩上止点点火步骤之后，进行一段延时。

更进一步的技术方案是进行一段延时的延时时间与缸内混合气燃烧滞后时间对应。

更进一步的技术方案是连续测量至少两个发动机瞬时转速值是连续测量5至8个发动机瞬时转速值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明不新增凸轮轴信号，也不借用进气压力信号，而是短时（0.3秒内）设置新的工作点，从58齿曲位信号中找到新的判缸特征，利用软件计算特定运行条件下的曲轴转速梯度再与预设的增量阀值相比较，利用瞬时转速的增减，就实现了720度定位，进而判定各气缸所处工作循环的具体阶段，实现精准的顺序喷油、点火控制；适用于各型四冲程发动机、尤其是对成本比较敏感的中低端发动机。硬件方面无增加，节省成本，降低硬件故障率，减少软件诊断的开销，还提高通用性；用适度的软件算法代替部份硬件功能、降低系统故障失效率，降低系统后期维护成本；

具体实施方式

为使本发明的技术方案更清楚明白，下面对本发明作进一步阐述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的一个实施例转速梯度增量阀值判缸方法的具体步骤是：根据发动机具体工况，在ECU中给发动机标定一个合理的增量阀值。启动发动机，点火钥匙开关打开，ECU随即完成上电复位。将点火开关转到点火位置，启动电机拖动发动机旋转，ECU检测到58齿曲位信号，延时几个齿后，如果无故障信号，则开始发动机与软件的同步，即360度定位。同步完成后，开始异步喷油中的启动预喷。此时的主要作用是让发动机尽快启动起来，燃油经济性和排放指标列次要目标，尤其是在低温启动时，让发动机尽快启动起来更重要。为获得最佳雾化较果，初始喷射方式采用分缸两次喷射，喷油正时选在进气门刚关闭的时刻开始，以使燃油在歧管内汽化停留的时间最长。进气门关闭是在进气下止点后一定角度完成的。滞后多少，不同的发动机稍有差别，可由标定完成适应性调整，本实施例假定滞后角度为零，但是在没有完成720度定位之前，ECU只能判知是否是下止点，究竟是吸气下止点还是做功下止点，却无从推断。ECU默认第一个到来的下止点是进气下止点。在第二个下止点，即做功下止点，也进行喷射，利用燃油喷射在歧管内产生的强烈空气涡旋来尽量消除可能的油膜，加强雾化效果，缩短启动时间。在第一次下止点喷射后，紧接着上止点到来，同样的，这个上止点究竟是压缩上止点还是排气上止点，尚不能判定，但为尽快启动还是给一次点火。如果点在压缩上止点，为有效点火；点在排气上止点，为无效点火。启动过程都是下止点喷油，上止点点火。当发动机转速升起来，远超启动电机拖动上限转速，也远高于正常怠速转速，本实施例中发动机转速在1200至1300rpm以上，准确值由标定表设定，该工作点几乎不会出现失火现象。这时可启动720度定位，即判缸流程：增加一个可标定的“判缸修正”喷油量，发动机转速会立即上升。在一个工作循环内转速相对于上一个工作循环的上升量，即速度梯度超过一个预先标定的增量阀值，即可将每个上止点次次点火，改变为每隔一个上止点的逐次点火，即只在假定的压缩上止点点火，在假定的排气上止点不点火。改变点火方式后，从跳火时刻起延迟与缸内混合气燃烧滞后时间相对应的时间，具体的实施方案是，本实施例中从跳火时刻起延迟5至10个齿，延迟后，立即监测发动机瞬时转速，为排除干扰，本实施例选择连续测量5至8个这种瞬时转速。若这5至8测量值中，计算的发动机转速梯度都为正且基本恒定，则表明当前冲程在做正功，发动机加速，则假定的压缩上止点就是真正的压缩上止点，720度定位结束。反之，如果点火后，发动机瞬时转速立即下降，5至8个采样的齿间隔转速梯度为负且基本恒定，则当前的冲程为进气冲程即瞬时功为负，先假定的压缩上止点实际上是排气上止点，720度定位也结束。ECU立即按排气上止点的时序喷油点火，若下个做功冲程发动机转速持续上升，则验证完成，发动机进入正常的顺序喷油、顺序点火逻辑。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.一种转速梯度增量阀值判缸方法，其特征在于所述转速梯度增量阀值判缸方法包括以下步骤：

给发动机标定增量阀值，启动发动机，ECU完成上电复位；

进行曲轴第一圈内的定位；

开始异步喷油中的启动预喷；

在启动过程中进行下止点喷油，上止点点火；

发动机启动后，在设定的进气下止点增加一个喷油量，在一个工作循环内发动机转速梯度超过增量阀值时，只在设定的进气下止点对应的压缩上止点点火，监测发动机瞬时转速，连续测量至少两个发动机瞬时转速值；

根据测量的发动机瞬时转速值，通过比较发动机转速梯度与增量阀值确定发动机工作循环具体阶段。

2.根据权利要求1所述的转速梯度增量阀值判缸方法，其特征在于所述的进行曲轴第一圈内的定位是将点火开关转到点火位置，启动电机拖动发动机旋转，ECU检测到58齿曲位信号，延时至少一个齿。

3.根据权利要求1所述的转速梯度增量阀值判缸方法，其特征在于所述的开始异步喷油中的启动预喷步骤中初始喷射是分缸两次喷射方式，喷油正时在进气门关闭的时刻开始。

4.根据权利要求1所述的转速梯度增量阀值判缸方法，其特征在于所述的只在设定的进气下止点对应的压缩上止点点火步骤之后，进行一段延时。

5.根据权利要求4所述的转速梯度增量阀值方法，其特征在于所述的进行一段延时的延时时间与缸内混合气燃烧滞后时间对应。

6.根据权利要求1所述的转速梯度增量阀值方法，其特征在于所述的连续测量至少两个发动机瞬时转速值是连续测量5至8个发动机瞬时转速值。