CN106194545B - 发动机点火控制方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机点火控制方法及其控制系统，其中方法包括以下步骤：步骤a，检测发动机的转速信号和油门信号；步骤b，根据步骤a所检测信号对发动机运行工况进行实时判断；步骤c，根据所判断的发动机运行工况，控制发动机单次工作循环内的连续点火进行差异化控制；控制系统包括发动机转速传感器、油门位置传感器、曲轴位置传感器、火花塞和用于根据发动机的转速信号和油门的位置信号判断发动机的工况并结合曲轴的位置信号对火花塞连续点火进行控制的控制器；通过对发动机的不同工况分别进行对应点火控制，提高燃烧效率，同时提高整车在不同工况下发动机的运行平稳性和整车加速时的动力响应性。

Description

发动机点火控制方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及发动机领域，具体涉及一种发动机点火控制方法及其控制系统。

背景技术

发动机点火系统是汽油发动机重要的组成部分，点火系统的性能好坏与否均对发动机的功率、油耗和排气污染等影响很大；现有技术中，汽油点燃式发动机的点火系统均是在一个工作循环的压缩冲程过程中控制点火线圈放电，通过火花塞产生火花来点燃可燃混合气，但发动机在冷机启动时因缸内温度较低及燃油与空气的混合不充分易导致整车启动困难，并且在不同的工况下不同的点火方式对发动机整机运行的高效性具有较大影响，现有的点火方式不利于整车的动力响应和稳定性提高，降低了发动机的综合性能，尤其是针对单缸大排量发动机尤为明显。

因此，为解决以上问题，需要对现有的发动机火控制方法及系统进行改进，使发动机的启动性能得到提升，燃烧室内可燃混合气燃烧更为充分，提高燃烧效率，同时提高在不同工况下发动机的运行平稳性和加速时的动力响应性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种发动机点火控制方法及其控制系统，使发动机的启动性能得到提升，燃烧室内可燃混合气燃烧更为充分，提高燃烧效率，同时提高在不同工况下发动机的运行平稳性和加速时的动力响应性。

本发明的发动机点火控制方法，包括下列步骤：

步骤b，对发动机运行工况进行实时判断；

步骤c，根据所判断的发动机运行工况，控制发动机单次工作循环内的连续点火进行差异化控制；发动机的燃烧室内设置单个火花塞并进行连续点火控制，点火控制的参数包括连续点火次数、相邻点火时差和点火提前角；连续点火进行差异化控制是指根据不同的运行工况控制对相对应的连续点火次数、相邻点火时差和点火提前角进行控制。

进一步，在步骤b之间前还包括：

步骤a，检测发动机的转速信号和油门信号，步骤b根据步骤a中所检测信号对发动机运行工况进行实时判断；步骤b根据步骤a中所检测信号对发动机运行工况进行实时判断；即通过检测发动机的转速信号和油门信号对发动机工况进行判断，转速信号为检测所得的发动机的转速的信号，油门信号为检测所得的发动机油门的开度信号和发动机油门的单位时间变化率信号，以ECU(即电子控制器)运算的最小时长为单位时间；电子控制器内预先设定好与不同检测信号相对应的工况参数，当检测信号与对应的工况参数相对应时判定为对应工况，检测方便，可快速实现工况判定。

进一步，发动机运行工况包括启动工况、怠速工况和稳态工况；所述步骤c包括：

当判断为启动工况时，连续点火次数为2-3次，相邻点火时差为1ms-1.5ms，点火提前角为0°-10°，优选的，相邻点火时差可以选择1ms、1.2ms或1.5ms点火提前角可以选择0°、5°或10°；在此工况下可保证发动机在启动时易于启动且过程稳定。

进一步，所述步骤c中，发动机处于启动工况时，控制所述连续点火次数为2-3次的步骤包括：

当检测到发动机转速不超过200rpm时，连续点火次数为3次；

当检测到发动机转速大于200rpm且不超过800rpm时，连续点火次数为2次；发动机在启动时因缸内温度较低且燃油与空气的混合不充分，易导致整车启动困难，在允许范围内提高点火次数和缩短连续点火时差进而提高点火能量，保证整车易于启动，并且合理控制点火提前角，利于保证发动机启动过程中的稳定性。

当判断为怠速工况时，点火次数为1次，点火提前角为3°-15°；进一步：

怠速工况包括启动怠速工况和正常怠速工况，所述步骤c中，控制所述点火提前角为3°-15°的步骤包括：

当判断为启动怠速工况时，点火提前角为3°-8°；优选的，可以选择3°、5°或8°

当判断为正常怠速工况时，点火提前角为8°-15°；优选的，可以选择8°、12°或15°；为保证发动机怠速运行平稳性，不需要太大的点火能量，此时，点火次数为1次，在允许的范围内适当增大点火提前角，动力响应相对较低，在保证怠速工况可燃混合气正常点燃的情况下，适当消减点火能量和增大点火提前角有利于发动机的运行稳定性，并且针对不同温度下的怠速，合理设置点火提前角利于保证燃油燃烧效率高，保证转速稳定。

当判断为稳态工况时，连续点火次数为2次，相邻点火时差为1ms-2ms，点火提前角为8°-55°，点火提前角可以选择8°、25°或55°，避免爆震，保证稳定性；进一步：

所述步骤c中，当判断为稳态工况时，控制所述相邻点火时差为1ms-2ms的步骤包括：

当检测到油门大于3％且不超过85％时，相邻点火时差为1ms-1.5ms；优选的，相邻点火时差可以选择1ms、1.3ms或1.5ms；在此油门段对动力性需求较高，连续点火次数为2次且相邻点火时差为1ms-1.5ms可使点火能量相对集中，从而保证动力需求；

当检测到油门大于85％时，相邻点火时差为1.5ms-2ms；优选的，相邻点火时差可以选择1.5ms、1.7ms或2ms；在此油门段需保证发动机运行稳定并降低热负荷，相邻点火时差为1.5ms-2ms可使点火能量相对分散，保证发动机输出功率与运行稳定性相平衡。

进一步，所述发动机运行工况还包括由加速工况和减速工况组成的动态工况，根据油门变化率判断发动机处于加速工况或减速工况，所述步骤c还包括：

当判断为加速工况时，连续点火次数为3次，相邻点火时差为1ms-1.5ms；优选的，相邻点火时差可以选择1ms、1.3ms或1.5ms；发动机在加速时，通过提高点火次数和缩短相邻点火时差，能够有效保证发动机的动力响应，

当判断为减速工况时，点火次数为1次；单次点火可满足此工况需压制发动机的动力输出的目的；当然，通过ECU根据油门变化率判断发动机处于加速工况或减速工况属于现有技术，在此不再赘述。

进一步，发动机运行工况包括启动工况、启动怠速工况、正常怠速工况、稳态工况、加速工况和减速工况；所述步骤b包括：

当检测到发动机转速不超过800rpm时，判断发动机处于启动工况；

当检测到发动机转速大于800rpm且不超过1500rpm时，判断发动机处于启动怠速工况；

当检测到发动机转速在大于1500rpm且不超过2500rpm，发动机油门小于3％时，判断发动机处于正常怠速工况；

当检测到发动机转速大于2500rpm，且发动机油门大于3％并稳定时，判断发动机处于稳态工况。

进一步，用于点火的火花塞设置有超级电容；单次点火能量不低于25mJ；超级电容连接于火花塞的次级点火线圈的前端，因点火线圈(工作电压12V-14V)达到有效放电能量充磁时间需至少2ms，因此在连续点火时需在点火线圈初级线圈前接超级电容，保证点火能量充足。

本发明还公开了一种用于实现所述发动机点火控制方法的控制系统：包括

发动机转速传感器，用于采集发动机的转速信号；

油门位置传感器，用于采集油门的位置信号；油门位置传感器4对发动机的油门开度和油门单位时间的变化率进行检测，单位时间是指控制器运算的最小时长。

曲轴位置传感器，用于采集曲轴的位置信号；

火花塞，用于在控制器的控制下对发动机燃烧室内的燃气进行点火；

控制器，控制器可为ECU或单独控制器，其输入端与发动机转速传感器、油门位置传感器和曲轴位置传感器连接，输出端与火花塞连接，用于根据发动机的转速信号和油门的位置信号判断发动机的工况并结合曲轴的位置信号对火花塞连续点火进行控制，点火控制包括根据发动机的工况控制连续点火次数、相邻点火时差和点火提前角。

本发明的有益效果是：本发明公开的一种发动机点火控制方法及其控制系统，对发动机的不同工况分别进行对应连续点火控制，保证不同工况下发动机的燃烧效率更优化，控制一个工作循环中点火次数、点火时间和点火提前角，使发动机的启动性能得到提升，燃烧室内可燃混合气燃烧更为充分，提高燃烧效率，同时提高整车在不同工况下发动机的运行平稳性和整车加速时的动力响应性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明中方法的流程图；

图2为本发明中系统的结构图。

具体实施方式

图1为本发明中方法的流程图，图2为本发明中系统的结构图，如图所示，本实施例中的发动机点火控制方法；包括下列步骤：

步骤b，对发动机运行工况进行实时判断；

步骤c，根据所判断的发动机运行工况，控制发动机单次工作循环内的连续点火进行差异化控制；发动机的燃烧室内设置单个火花塞并进行连续点火控制，点火控制的参数包括连续点火次数、相邻点火时差和点火提前角；连续点火进行差异化控制是指根据不同的运行工况控制对相对应的连续点火次数、相邻点火时差和点火提前角进行控制。

本实施例中，在所述步骤b之间前还包括：

步骤a，检测发动机的转速信号和油门信号，步骤b根据步骤a中所检测信号对发动机运行工况进行实时判断；步骤b根据步骤a中所检测信号对发动机运行工况进行实时判断；即通过检测发动机的转速信号和油门信号对发动机工况进行判断，转速信号为检测所得的发动机的转速的信号，油门信号为检测所得的发动机油门的开度信号和发动机油门的单位时间变化率信号，以ECU(即电子控制器)运算的最小时长为单位时间；电子控制器内预先设定好与不同检测信号相对应的工况参数，当检测信号与对应的工况参数相对应时判定为对应工况，检测方便，可快速实现工况判定。

本实施例中，所述发动机运行工况包括启动工况、怠速工况和稳态工况；所述步骤c包括：

当判断为启动工况时，连续点火次数为2-3次，相邻点火时差为1ms-1.5ms，点火提前角为0°-10°，优选的，相邻点火时差可以选择1ms、1.2ms或1.5ms点火提前角可以选择0°、5°或10°；在此工况下可保证发动机在启动时易于启动且过程稳定。

进一步，所述步骤c中，发动机处于启动工况时，控制所述连续点火次数为2-3次的步骤包括：

当检测到发动机转速不超过200rpm时，连续点火次数为3次；

当检测到发动机转速大于200rpm且不超过800rpm时，连续点火次数为2次；发动机在启动时因缸内温度较低且燃油与空气的混合不充分，易导致整车启动困难，在允许范围内提高点火次数和缩短连续点火时差进而提高点火能量，保证整车易于启动，并且合理控制点火提前角，利于保证发动机启动过程中的稳定性，同时不同转速段的点火次数不同，利于提高发动机启动动效率。

当判断为怠速工况时，点火次数为1次，点火提前角为3°-15°；进一步：

所述怠速工况包括启动怠速工况和正常怠速工况，所述步骤c中，控制所述点火提前角为3°-15°的步骤包括：

当判断为启动怠速工况时，点火提前角为3°-8°；优选的，可以选择3°、5°或8°

当判断为正常怠速工况时，点火提前角为8°-15°；优选的，可以选择8°、12°或15°；为保证发动机怠速运行平稳性，不需要太大的点火能量，此时，点火次数为1次，在允许的范围内适当增大点火提前角，动力响应相对较低，在保证怠速工况可燃混合气正常点燃的情况下，适当消减点火能量和增大点火提前角有利于发动机的运行稳定性，并且针对不同温度下的怠速，合理设置点火提前角利于保证燃油燃烧效率高，保证转速稳定。

当判断为稳态工况时，连续点火次数为2次，相邻点火时差为1ms-2ms，点火提前角为8°-55°，点火提前角可以选择8°、25°或55°，较大提前角可避免爆震，保证燃气燃烧的稳定性；进一步：

所述步骤c中，当判断为稳态工况时，控制所述相邻点火时差为1ms-2ms的步骤包括：

当检测到油门大于3％且不超过85％时，相邻点火时差为1ms-1.5ms；优选的，相邻点火时差可以选择1ms、1.3ms或1.5ms；在此油门段对动力性需求较高，连续点火次数为2次且相邻点火时差为1ms-1.5ms可使点火能量相对集中，从而保证动力需求；

当检测到油门大于85％时，相邻点火时差为1.5ms-2ms；优选的，相邻点火时差可以选择1.5ms、1.7ms或2ms；在此油门段需保证发动机运行稳定并降低热负荷，相邻点火时差为1.5ms-2ms可使点火能量相对分散，保证发动机输出功率与运行稳定性相平衡。

本实施例中，所述发动机运行工况还包括由加速工况和减速工况组成的动态工况，根据油门变化率判断发动机处于加速工况或减速工况，所述步骤c还包括：

当判断为加速工况时，连续点火次数为3次，相邻点火时差为1ms-1.5ms；优选的，相邻点火时差可以选择1ms、1.3ms或1.5ms；发动机在加速时，通过提高点火次数和缩短相邻点火时差，能够有效保证发动机的动力响应，

当判断为减速工况时，点火次数为1次；单次点火可满足此工况需压制发动机的动力输出的目的；当然，通过ECU根据油门变化率判断发动机处于加速工况或减速工况属于现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，所述发动机运行工况包括启动工况、启动怠速工况、正常怠速工况、稳态工况、加速工况和减速工况；所述步骤b包括：

当检测到发动机转速不超过800rpm时，判断发动机处于启动工况；

当检测到发动机转速大于800rpm且不超过1500rpm时，判断发动机处于启动怠速工况；

当检测到发动机转速在大于1500rpm且不超过2500rpm，发动机油门小于3％时，判断发动机处于正常怠速工况；

当检测到发动机转速大于2500rpm，且发动机油门大于3％并稳定时，判断发动机处于稳态工况。

本实施例中，用于点火的火花塞设置有超级电容；单次点火能量不低于25mJ；超级电容连接于火花塞的次级点火线圈的前端，因点火线圈(工作电压12V-14V)达到有效放电能量充磁时间需至少2ms，因此在连续点火时需在点火线圈初级线圈前接超级电容，保证点火能量充足。

本发明还公开了一种用于实现所述发动机点火控制方法的控制系统：包括

发动机转速传感器，用于采集发动机的转速信号；

油门位置传感器，用于采集油门的位置信号；油门位置传感器4对发动机的油门开度和油门单位时间的变化率进行检测，单位时间是指控制器运算的最小时长。

曲轴位置传感器，用于采集曲轴的位置信号；

火花塞，用于在控制器的控制下对发动机燃烧室内的燃气进行点火；

控制器，所述控制器可为ECU或单独控制器，其输入端与发动机转速传感器、油门位置传感器和曲轴位置传感器连接，输出端与火花塞连接，用于根据发动机的转速信号和油门的位置信号判断发动机的工况并结合曲轴的位置信号对火花塞连续点火进行控制，点火控制包括根据发动机的工况控制连续点火次数、相邻点火时差和点火提前角；当然，所述火花塞设置有超级电容；超级电容连接于火花塞的次级点火线圈的前端，保证点火能量充足。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种发动机点火控制方法，其特征在于：包括下列步骤：

步骤b，对发动机运行工况进行实时判断；

步骤c，根据所判断的发动机运行工况，控制发动机单次工作循环内的连续点火进行差异化控制；在所述步骤b之间前还包括：

步骤a，检测发动机的转速信号和油门信号，步骤b根据步骤a中所检测信号对发动机运行工况进行实时判断；所述发动机运行工况包括启动工况、怠速工况和稳态工况；所述步骤c包括：

当判断为启动工况时，连续点火次数为2-3次，相邻点火时差为1ms-1.5ms，点火提前角为0°-10°；

当判断为怠速工况时，点火次数为1次，点火提前角为3°-15°；

当判断为稳态工况时，连续点火次数为2次，相邻点火时差为1ms-2ms，点火提前角为8°-55°；所述步骤c中，发动机处于启动工况时，控制所述连续点火次数为2-3次的步骤包括：

当检测到发动机转速不超过200rpm时，连续点火次数为3次；

当检测到发动机转速大于200rpm且不超过800rpm时，连续点火次数为2次；所述怠速工况包括启动怠速工况和正常怠速工况，所述步骤c中，控制所述点火提前角为3°-15°的步骤包括：

当判断为启动怠速工况时，点火提前角为3°-8°；

当判断为正常怠速工况时，点火提前角为8°-15°；

所述步骤c中，当判断为稳态工况时，控制所述相邻点火时差为1ms-2ms的步骤包括：

当检测到油门大于3％且不超过85％时，相邻点火时差为1ms-1.5ms；

当检测到油门大于85％时，相邻点火时差为1.5ms-2ms。

2.根据权利要求1所述的发动机点火控制方法，其特征在于：所述发动机运行工况还包括由加速工况和减速工况组成的动态工况，根据油门变化率判断发动机处于加速工况或减速工况，所述步骤c还包括：

当判断为加速工况时，连续点火次数为3次，相邻点火时差为1ms-1.5ms；

当判断为减速工况时，点火次数为1次。

3.根据权利要求1-2任一权利要求所述的发动机点火控制方法，其特征在于：所述发动机运行工况包括启动工况、启动怠速工况、正常怠速工况、稳态工况、加速工况和减速工况；所述步骤b包括：

当检测到发动机转速不超过800rpm时，判断发动机处于启动工况；

当检测到发动机转速大于800rpm且不超过1500rpm时，判断发动机处于启动怠速工况；

当检测到发动机转速在大于1500rpm且不超过2500rpm，发动机油门小于3％时，判断发动机处于正常怠速工况；

当检测到发动机转速大于2500rpm，且发动机油门大于3％并稳定时，判断发动机处于稳态工况。

4.根据权利要求3所述的发动机点火控制方法，其特征在于：用于点火的火花塞设置有超级电容；单次点火能量不低于25mJ。

5.一种用于实现权利要求1-4中任一权利要求所述的发动机点火控制方法的控制系统，其特征在于：包括

发动机转速传感器，用于采集发动机的转速信号；

油门位置传感器，用于采集油门的位置信号；

曲轴位置传感器，用于采集曲轴的位置信号；

火花塞，用于在控制器的控制下对发动机燃烧室内的燃气进行点火；

控制器，其输入端与发动机转速传感器、油门位置传感器和曲轴位置传感器连接，输出端与火花塞连接，用于根据发动机的转速信号和油门的位置信号判断发动机的工况并结合曲轴的位置信号对火花塞连续点火进行控制。