CN103790715B - 汽油发动机控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种汽油发动机控制系统及其控制方法，包括测量曲轴转速的曲轴旋转传感器、测量冷却液温度的冷却液温度传感器、发动机爆震传感器、气门正时机构、发动机点火装置、空气/燃油控制器、和分别从曲轴旋转传感器、冷却液温度传感器和发动机爆震传感器获取曲轴转速、冷却液温度和爆震信息的控制器，该控制器确定发动机中流动的燃油等级和冷起动调整系数，基于燃油等级和冷起动调整系数确定燃油/冷起动调整系数，并且当确定的燃油/冷起动调整系数不是预定的参考燃油/冷起动调整系数时，控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数控制气门正时机构、发动机点火装置和空气/燃油控制器中的至少一个的操作。

Description

汽油发动机控制系统及其控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年10月31日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2012-0121874的韩国专利申请的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及汽油发动机控制系统和控制汽油发动机控制系统的方法，尤其是，涉及即使供给发动机各种质量的燃油，但通过研究各种质量的燃油能保持发动机最优性能的汽油发动机控制系统，以及控制汽油发动机控制系统的方法。
背景技术
在当前大量生产汽油发动机的情况下，根据燃油的辛烷值，用于控制的许多部件需要改变。
例如，当使用低辛烷值的燃油时，出现了例如产生爆震、输出变差、产生废气、产生发动机断续工作的问题。
为了防止这些问题，收集每个销售地区/国家的燃油样本，并基于燃油分析的结果分别确定进气气门与排气气门之间的时间重叠、发动机点火正时、空气/燃油比率控制等。
因此，由于必须根据每个销售地区和/或国家的燃油特性区分和输入发动机控制ECU数据，因此存在难以执行后续管理和管理大量数据的问题。
另外，样本燃油的代表性特征很弱，使得最终产生了发动机的耐用性/性能问题。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种汽油发动机控制系统，其具有的优点在于即使供给到发动机各种质量的燃油，但其通过研究各种质量的燃油来保持发动机的最优性能，本发明还旨在提供一种控制汽油发动机控制系统的方法。
在本发明的一个方面，发动机的汽油发动机控制系统可包括：测量曲轴转速的曲轴旋转传感器、测量冷却液温度的冷却液温度传感器、发动机爆震传感器、气门正时机构、发动机点火装置、空气/燃油控制器、以及分别从曲轴旋转传感器、冷却液温度传感器和发动机爆震传感器获取曲轴转速、冷却液温度和爆震信息的控制器，其中该控制器确定发动机中流动的燃油等级和冷起动调整系数，其中控制器基于燃油等级和冷起动调整系数确定燃油/冷起动调整系数，其中当确定的燃油/冷起动调整系数不是预定的参考燃油/冷起动调整系数时，控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数控制气门正时机构、发动机点火装置和空气/燃油控制器中的至少一个的操作。
控制器基于冷却液温度设定冷起动调整系数。
控制器通过测量曲轴的转速根据转速的变化程度设定燃油等级。
当发动机的冷起动条件满足时，控制器根据预定时间内测得的曲轴转速的变化程度确定燃油等级。
当确定的燃油等级不是参考等级且基于发动机爆震传感器的爆震信号控制的发动机的点火正时的延迟值不大于预定参考延迟值时，控制器确定不点火且输出故障信号。
当确定的燃油等级不是参考等级且基于发动机爆震传感器的爆震信号控制的发动机的点火正时的延迟值大于预定参考延迟值时，控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数控制气门正时机构、发动机点火装置和空气/燃油控制器中的至少一个的操作。
控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制气门正时机构的操作减少重叠。
控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制发动机点火装置的操作延迟发动机的点火正时。
控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制空气/燃油控制器的操作增大空气/燃油比。
控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制发动机点火装置的操作延迟发动机的点火正时，并且根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制空气/燃油控制器的操作增大空气/燃油比。
在本发明的另一个方面，控制汽油发动机控制系统的方法，该系统包括：配置为测量曲轴转速的曲轴旋转传感器、配置为测量冷却液温度的冷却液温度传感器、发动机爆震传感器、气门正时机构、发动机点火装置、空气/燃油控制器、以及配置为分别从曲轴旋转传感器、冷却液温度传感器和发动机爆震传感器获取曲轴转速、冷却液温度和爆震信息以控制气门正时机构、发动机点火装置和空气/燃油控制器中的至少一个的操作的控制器，该方法可包括：测量冷却液温度，当满足车辆的冷起动条件时设定冷起动调整系数，测量预定时间内的发动机转速的变化，基于测得的发动机转速的变化设定燃油等级，基于冷起动调整系数和燃油等级设定燃油/冷起动调整系数，以及当确定的燃油/冷起动调整系数不是预定的参考燃油/冷起动调整系数时，根据确定的燃油/冷起动调整系数控制气门正时机构、发动机点火装置和空气/燃油控制器中的至少一个的操作。
该方法还可包括：通过检测汽油发动机的爆震信号确定点火正时延迟值，当确定的点火正时延迟值不大于预定参考延迟值时，确定为不点火且输出故障信号。
该方法还可包括：当确定的燃油等级不是参考等级且基于发动机爆震传感器的爆震信号控制的发动机的点火正时的延迟值大于预定参考延迟值时，根据确定的燃油/冷起动调整系数控制气门正时机构、发动机点火装置和空气/燃油控制器中的至少一个的操作。
根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制气门正时机构的操作减少重叠。
根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制发动机点火装置的操作延迟发动机的点火正时。
根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制空气/燃油控制器的操作增大空气/燃油比。
根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制发动机点火装置的操作延迟发动机的点火正时，并且根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制空气/燃油控制器的操作增大空气/燃油比。
依据根据本发明典型实施例的汽油发动机控制系统和控制汽油发动机控制系统的方法，当供给各种质量的燃油时通过研究各种质量的燃油能够保持发动机的最优性能。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是根据本发明典型实施例的汽油发动机控制系统的框图；
图2是示出发动机的转速变化和在起动初始阶段各汽缸的转速的图；
图3是根据本发明典型实施例的应用于汽油发动机控制系统的燃油等级；
图4是根据本发明典型实施例的应用于汽油发动机控制系统的燃油/冷起动调整系数；
图5是示出根据本发明典型实施例的控制汽油发动机控制系统的方法的流程图；
图6是示出依据根据本发明典型实施例的应用于控制汽油发动机控制系统的方法的燃油/冷起动调整系数的控制方法的框图，其中λ表示空气/燃油比。
应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。如此处公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定的尺寸、方向、定位和形状，将部分地由特定意图的应用和使用环境所确定。
在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等效的部分。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。
下文中将参考附图更全面地描述本发明，在图中示出本发明的典型实施例。
然而，本领域技术人员可意识到，所描述的实施例可以有多种不同形式的变型，所有都不脱离本发明的精神或范围。
另外，在整个说明书中，由相同的附图标记表示的部分表示相同的组成元件。
在图中，为了清楚起见，层、膜、板、区域等的厚度都放大了。
可以理解的是，当如层、膜、区域或衬底这样的元件表示为在另一个元件“上”时，其可直接在另一个元件上或也可存在中间元件。
相反地，当元件表示为“直接”在另一个元件上时，则不存在中间元件。
在整个说明书中，除非清楚地描述为相反情况，否则术语“包括”及其变型将被理解为暗示包括所述元件但是不排除任何其他元件。
下文中，将参考附图详细描述本发明的典型实施例。
图1是根据本发明典型实施例的汽油发动机控制系统的框图。
根据本发明典型实施例的汽油发动机控制系统包括：测量曲轴转速的曲轴旋转传感器10、测量冷却液温度的冷却液温度传感器20、测量发动机爆震的发动机爆震传感器30、调节气门的开/关正时的气门正时机构50、发动机中的发动机点火装置60、控制发动机中流动空气的空气/燃油比的空气/燃油控制器70，以及控制器40。
控制器40分别从曲轴旋转传感器10、冷却液温度传感器20和发动机爆震传感器30获取曲轴转速、冷却液温度和爆震信息，以确定在发动机中流动的燃油等级和冷起动调整系数，控制器基于燃油等级和冷起动调整系数确定燃油/冷起动调整系数，并且当确定的燃油/冷起动调整系数不是预定的参考燃油/冷起动调整系数时，控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数控制气门正时机构50、发动机点火装置60和空气/燃油控制器70中的至少一个的操作。
通常，汽油发动机中使用的燃油根据燃油的辛烷值具有不同的燃烧特性，因此发动机各汽缸的曲轴的转速会改变。
曲轴转速的改变可以是发动机运转不稳，而发动机运转不稳被称为ER。
发动机的首次起动之后，ER值的变化很大，根据本发明典型实施例的汽油发动机控制系统基于ER值的变化来辨别发动机中目前燃烧的燃油的质量并适当地控制点火正时、气门重叠和空气/燃油比。
图2是示出发动机的转速变化和在起动初始阶段各汽缸的转速的图，图3是根据本发明典型实施例的应用于汽油发动机控制系统的燃油等级。
参见图2和图3，根据本发明典型实施例的汽油发动机控制系统通过使用曲轴旋转传感器10测量各汽缸转速的变化并根据燃油质量估算测得的变化的平均值作为燃烧特性。即，由曲轴旋转传感器10测得的各汽缸转速变化的平均值作为ER平均值，并将ER平均值数字化作为燃油等级，即燃油的质量。
此处，各汽缸转速变化的平均值可测量预定时间，例如从发动机的首次起动开始两到三秒。
此处，具有值“0”的燃油等级是参考等级，意味着当前使用的燃油的质量处于不需要进行燃油控制的程度，并且根据发动机的尺寸、市场需求状况等任意设定。在这种情况下，ER平均值是参考ER平均值并且具有例如1.5的参考值。
燃油等级的值“1”意味着当前使用的燃油的质量处于需要进行燃油控制的程度，在这种情况下，ER平均值为“2”意味着各汽缸转速变化的平均值增大到2/1.5，即大于根据转速变化中的参考ER平均值大约33％。
燃油等级的值“2”意味着当前使用的燃油的质量需要进行燃油控制，在这种情况下，ER平均值“2.2”意味着各汽缸转速变化的平均值增大到2.2/1.5，即大于根据转速变化中的参考ER平均值大约47％。
燃油等级的值“3”意味着当前使用的燃油的质量需要进行燃油控制，在这种情况下，ER平均值“2.7”意味着各汽缸转速变化的平均值增大到2.7/1.5，即大于根据转速变化中的参考ER平均值大约80％。
然而，各燃油等级和ER平均值相应于一个简单的典型实施例，燃油等级可以分成比前述数量更多的数量，可接受的ER平均值的设定和ER平均值与转速变化的比率自然也可以有各种改变。
图4是根据本发明典型实施例的应用于汽油发动机控制系统的燃油/冷起动调整系数。
通常，与参考燃油量相比的微小燃油量基于冷却液温度进行调整并且当车辆冷起动时喷射燃油以保证发动机燃烧稳定性。
在这种情况下，用于燃油量调整的系数被称为冷起动调整系数，冷起动调整系数将用于根据本发明典型实施例的汽油发动机控制系统。
使用冷起动调整系数的原因在于当车辆冷起动时燃油喷射量根据冷起动调整系数改变，燃油喷射量的改变对ER值产生影响，使得必须根据燃油量进行调整。
参见图4，当车辆冷起动时，控制器40通过组合燃油等级和冷起动调整系数来确定燃油/冷起动调整系数，燃油等级通过使用ER平均值确定，而冷起动调整系数根据冷却液温度确定。
控制器40根据确定的燃油/冷起动调整系数控制气门正时机构50、发动机点火装置60和空气/燃油控制器70中的至少一个的操作。
图5是示出根据本发明典型实施例控制汽油发动机控制系统的方法的流程图。
下文中，将参考图1到图5描述根据本发明典型实施例的控制汽油发动机控制系统的方法。
首先，当发动机起动时，冷却液温度传感器20测量冷却液温度S10并将相应的信号传输到控制器40，控制器40确定冷却液温度是否满足冷起动条件S20。例如，当冷却液温度等于或低于0℃时，控制器40确定冷却液温度满足冷起动条件。
当测得的冷却液温度不满足冷起动条件时，控制器40不执行根据本发明典型实施例的控制汽油发动机控制系统的方法，而执行一般驱动，S80。
当测得的冷却液温度满足冷起动条件时，控制器40根据测得的冷却液温度设定冷起动调整系数，S30。
曲轴旋转传感器10测量预定时间内发动机转速的变化S40，控制器40基于测得的发动机转速的变化计算ER平均值，并基于计算出的ER平均值设定燃油等级，S50。
控制器40确定设定的燃油等级是否为参考等级S60，当设定的燃油等级是参考等级时，控制器40确定不是必须通过燃油来控制当前使用的燃油的质量并且执行一般驱动S80。
当设定的燃油等级不是参考等级时，控制器40检测汽油发动机的爆震信号以确定点火正时延迟值，比较由爆震造成的延迟值是否大于参考延迟值S70，并且当由爆震造成的延迟值不大于参考延迟值时输出不点火信号S90。此处，由爆震造成的延迟值是这样的一个值，即控制器40通过该值并使用由发动机爆震传感器30测得的发动机爆震信号来进行延迟控制，并通过来自根据本发明典型实施例的控制汽油发动机控制系统的方法的独特控制来执行延迟控制。因为当由爆震造成的延迟值不大于预定参考延迟值时，即使预定燃油等级不是参考等级，也可以预测爆震不是由燃油产生的，所以要考虑由爆震造成的延迟值。在这种情况下，控制器40确定不点火并输出相应的信号。此处，参考延迟值可以是4度。
控制器40基于冷起动调整系数和燃油等级设定燃油/冷起动调整系数，S100。
更进一步地，控制器40基于设定的燃油/冷起动调整系数来控制气门正时机构50、发动机点火装置60和空气/燃油控制器70中的至少一个的操作，S110。
图6是示出依据根据本发明典型实施例的应用于控制汽油发动机控制系统的方法的燃油/冷起动调整系数的控制方法的框图。
图4和图6中所示的冷起动调整系数、燃油等级、燃油/冷起动调整系数是一个例子，根据车辆的发动机尺寸、控制限制等可以进行多种变化。
下文中，将参考图1至图6描述应用于根据本发明典型实施例控制汽油发动机控制系统的方法的燃油/冷起动调整系数和根据燃油/冷起动调整系数的控制方法。
在图4和图6中，当根据冷起动调整系数和燃油等级的燃油/冷起动调整系数表格的值为“1”时，控制器40通过控制气门正时机构50的操作而减小重叠。例如，控制器40通过延迟排气凸轮轴-5度而减小气门重叠，S115。
当根据冷起动调整系数和燃油等级的燃油/冷起动调整系数表格的值为“2”时，控制器40通过控制气门正时机构50的操作而减小重叠。例如，控制器40通过延迟排气凸轮轴-7度而减小气门重叠，S125。
当根据冷起动调整系数和燃油等级的燃油/冷起动调整系数表格的值为“5”时，控制器40通过控制发动机点火装置60的操作而延迟发动机的点火正时。例如，控制器40延迟点火角度5度，S135。
当根据冷起动调整系数和燃油等级的燃油/冷起动调整系数表格的值为“6”时，控制器40通过控制发动机点火装置60的操作而延迟发动机的点火正时。例如，控制器40延迟点火角度10度，S145。
当根据冷起动调整系数和燃油等级的燃油/冷起动调整系数表格的值为“10”时，控制器40通过控制空气/燃油控制器70的操作而增大空气/燃油比。例如，控制器40通过控制燃油和/或流入空气量来增大空气/燃油比到比当前空气/燃油比大5％，S155。
当根据冷起动调整系数和燃油等级的燃油/冷起动调整系数表格的值为“10”时，控制器40通过控制发动机点火装置60的操作而延迟发动机的点火正时，并通过控制空气/燃油控制器70的操作而增大空气/燃油比。例如，控制器40通过控制燃油和/或流入空气量来增大空气/燃油比到比当前空气/燃油比大5％并延迟点火角度5度，S165。
图4和图6中所示的燃油/冷起动调整系数是一个例子，通过控制气门正时机构50、发动机点火装置60和空气/燃油控制器70中的任意一个或两个或多个来控制根据燃油质量的发动机的操作。
如上所述，即使各种质量的燃油供给到发动机，但是根据本发明典型实施例的汽油发动机控制系统和控制汽油发动机控制系统的方法，可通过研究各种质量的燃油来保持发动机的最优性能。
因此，可以不用尽力去管理在车辆被售卖的各地区/国家的燃油样本的数据，从而减少车辆的制造成本。
更进一步地，即使各种质量的燃油用于同样的车辆，但是根据燃油的质量发动机可执行最优性能。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和描述的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (15)

1.一种发动机的汽油发动机控制系统，包括：
测量曲轴转速的曲轴旋转传感器；
测量冷却液温度的冷却液温度传感器；
发动机爆震传感器；
气门正时机构；
发动机点火装置；
空气/燃油控制器；以及
分别从所述曲轴旋转传感器、所述冷却液温度传感器和所述发动机爆震传感器获取曲轴转速、冷却液温度和爆震信息的控制器，
其中，所述控制器确定发动机中流动的燃油等级和冷起动调整系数，
所述控制器基于燃油等级和冷起动调整系数确定燃油/冷起动调整系数，
当确定的燃油/冷起动调整系数不是预定的参考燃油/冷起动调整系数时，所述控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数控制所述气门正时机构、所述发动机点火装置和所述空气/燃油控制器中的至少一个的操作，
当确定的燃油等级不是参考等级且基于所述发动机爆震传感器的爆震信号控制的发动机的点火正时的延迟值不大于预定参考延迟值时，所述控制器确定不点火且输出故障信号。
2.根据权利要求1所述的汽油发动机控制系统，其中，所述控制器基于冷却液温度设定冷起动调整系数。
3.根据权利要求2所述的汽油发动机控制系统，其中，所述控制器通过测量曲轴的转速根据转速的变化程度来设定燃油等级。
4.根据权利要求3所述的汽油发动机控制系统，其中，当满足发动机的冷起动条件时，控制器根据预定时间内测得的曲轴转速的变化程度来确定燃油等级。
5.根据权利要求1所述的汽油发动机控制系统，其中，当确定的燃油等级不是参考等级且基于所述发动机爆震传感器的爆震信号控制的发动机的点火正时的延迟值大于预定参考延迟值时，所述控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数控制所述气门正时机构、所述发动机点火装置和所述空气/燃油控制器中的至少一个的操作。
6.根据权利要求5所述的汽油发动机控制系统，其中，所述控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制所述气门正时机构的操作减少重叠。
7.根据权利要求5所述的汽油发动机控制系统，其中，所述控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制所述发动机点火装置的操作延迟发动机的点火正时。
8.根据权利要求5所述的汽油发动机控制系统，其中，所述控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制空气/燃油控制器的操作增大空气/燃油比。
9.根据权利要求5所述的汽油发动机控制系统，其中，所述控制器根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制所述发动机点火装置的操作延迟发动机的点火正时，并且根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制所述空气/燃油控制器的操作增大空气/燃油比。
10.一种控制汽油发动机控制系统的方法，该系统包括：配置为测量曲轴转速的曲轴旋转传感器、配置为测量冷却液温度的冷却液温度传感器、发动机爆震传感器、气门正时机构、发动机点火装置、空气/燃油控制器以及配置为分别从所述曲轴旋转传感器、所述冷却液温度传感器和所述发动机爆震传感器获取曲轴转速、冷却液温度和爆震信息以控制所述气门正时机构、所述发动机点火装置和所述空气/燃油控制器中的至少一个的操作的控制器，所述方法包括：
测量冷却液温度；
当满足车辆的冷起动条件时设定冷起动调整系数；
测量预定时间内的发动机转速的变化；
基于测得的发动机转速的变化设定燃油等级；
基于所述冷起动调整系数和所述燃油等级设定燃油/冷起动调整系数；以及
当确定的燃油/冷起动调整系数不是预定的参考燃油/冷起动调整系数时，根据确定的燃油/冷起动调整系数控制所述气门正时机构、所述发动机点火装置和所述空气/燃油控制器中的至少一个的操作，
其中，所述方法还包括：
通过检测汽油发动机的爆震信号确定点火正时延迟值，当确定的点火正时延迟值不大于预定参考延迟值时，确定为不点火且输出故障信号。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
当确定的燃油等级不是参考等级且基于所述发动机爆震传感器的爆震信号控制的发动机的点火正时的延迟值大于预定参考延迟值时，根据确定的燃油/冷起动调整系数控制所述气门正时机构、所述发动机点火装置和所述空气/燃油控制器中的至少一个的操作。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制所述气门正时机构的操作减少重叠。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制所述发动机点火装置的操作延迟发动机的点火正时。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制所述空气/燃油控制器的操作增大空气/燃油比。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制所述发动机点火装置的操作延迟发动机的点火正时，并且根据确定的燃油/冷起动调整系数通过控制所述空气/燃油控制器的操作增大空气/燃油比。
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