CN107489580B - 发动机点火控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种发动机点火控制系统及方法，该系统包括：多个温度传感器，多个温度传感器一一对应地设置在发动机的多个气缸内，以分别实时检测多个气缸的缸内温度；控制器，控制器分别与多个温度传感器相连，用于根据发动机点火顺序确定第一点火气缸，并判断第一点火气缸的缸内温度是否高于第一预设温度，并在第一点火气缸的缸内温度高于第一预设温度时，控制车辆进入非冷起动模式，以及在第一点火气缸的缸内温度低于第一预设温度时，控制车辆进入冷起动模式。本发明能够提高点火控制的精确度，同时延长发动机气缸内零部件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机点火控制系统及方法。
背景技术
发动机气缸内可燃混合气的正常燃烧依赖于多种因素，缸内温度是其中之一。如果缸内温度过高，会增加气缸内零部件的热负荷。同时，由于油气混合气的存在，零部件在高温下还经历强烈的电化学腐蚀。热负荷和电化学腐蚀都会缩短零部件的使用寿命。此外，如果发动机气缸内持续高温，还会引起爆震。爆震的产生轻则使发动机动力性下降，重则使零部件损毁、甚至发动机报废。当然，如果气缸内可燃混合气的温度很低，由于燃油雾化差、点火电压要求高等，同样对发动机控制系统提出了严苛的要求。如果点火控制不当，也会造成混合气燃烧不理想。
目前相关的点火控制方案主要是通过水温传感器和爆震传感器去进行点火控制。然而，这两种方式分别存在以下缺点：
1)控制器通过水温传感器得到的是发动机整体温度，但是实际上各气缸内的温度是存在差异的，从这点上说采用水温传感器调节点火角也会影响控制精度。
2)由于爆震传感器无法识别是哪个气缸发生爆震，所以控制器会采用相同的值去减小各缸点火角。对于未发生爆震的气缸来说，减小点火角使缸内气体做功效率降低，并产生较大的排气噪声。此外，爆震控制因为闭环控制存在滞后性，减小点火角消除爆震只有在发动机的下个循环工况才能体现，当前工况爆震带来的危害无法避免。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种发动机点火控制系统，该系统能够提高发动机冷起动性和点火控制的精确度，同时延长发动机气缸内零部件的使用寿命。
本发明的另一个目的在于提出一种发动机点火控制方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种发动机点火控制系统，包括：多个温度传感器，所述多个温度传感器一一对应地设置在发动机的多个气缸内，以分别实时检测所述多个气缸的缸内温度；控制器，所述控制器分别与所述多个温度传感器相连，用于根据发动机点火顺序确定第一点火气缸，并判断所述第一点火气缸的缸内温度是否高于第一预设温度，并在所述第一点火气缸的缸内温度高于所述第一预设温度时，控制车辆进入非冷起动模式，以及在所述第一点火气缸的缸内温度低于所述第一预设温度时，控制车辆进入冷起动模式。
根据本发明实施例的发动机点火控制系统，在发动机各气缸内分别设置了温度传感器，实时监控各气缸内的温度变化，以避免持续高温给零部件带来的热负荷，从而延长发动机气缸内零部件的使用寿命。此外，还能在发动机冷机时通过监控点火系统的相关参数，并根据发动机各气缸的缸内温度采取不同的点火控制策略，从而提高发动机冷起动性及发动机点火控制的精确度。
另外，根据本发明上述实施例的发动机点火控制系统还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，在所述非冷起动模式下，所述控制器用于控制车辆起动，并依次获取每个气缸在预设时间内的多个缸内温度，并判断所述多个缸内温度是否均高于第二预设温度，并在所述多个缸内温度均高于第二预设温度时，根据所述多个缸内温度和发动机的当前运行状态对所述多个缸内温度对应的气缸的点火角进行修正。
在一些示例中，在所述冷起动模式下，所述控制器用于依次获取每个气缸的点火线圈的供电电压，并判断所述供电电压是否低于预设电压，并在所述供电电压低于所述预设电压时，对所述供电电压进行调节，以使所述供电电压达到所述预设电压，并在所有气缸的点火线圈的供电电压均达到所述预设电压时，控制车辆起动。
在一些示例中，在所述非冷起动模式下，所述控制器还用于在所述多个缸内温度中的部分高于所述第二预设温度时，根据预设点火角对所述多个缸内温度对应的气缸进行点火。
在一些示例中，在所述冷起动模式下，所述控制器用于关闭车辆的部分用电器和/或调节车辆发电机单位时间内的发电量，以使所述供电电压达到所述预设电压。
为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种发动机点火控制方法，包括以下步骤：根据发动机点火顺序确定第一点火气缸；获取所述第一点火气缸的缸内温度，并判断所述第一点火气缸的缸内温度是否高于第一预设温度；如果所述第一点火气缸的缸内温度高于所述第一预设温度，则控制车辆进入非冷起动模式；以及如果所述第一点火气缸的缸内温度低于所述第一预设温度，则控制车辆进入冷起动模式。
根据本发明实施例的发动机点火控制方法，在发动机各气缸内分别设置了温度传感器，实时监控各气缸内的温度变化，以避免持续高温给零部件带来的热负荷，从而延长发动机气缸内零部件的使用寿命。此外，还能在发动机冷机时通过监控点火系统的相关参数，并根据发动机各气缸的缸内温度采取不同的点火控制策略，从而提高发动机冷起动性及发动机点火控制的精确度。
另外，根据本发明上述实施例的发动机点火控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，在所述非冷起动模式，包括：控制车辆起动，并依次获取每个气缸在预设时间内的多个缸内温度，并判断所述多个缸内温度是否均高于第二预设温度，并在所述多个缸内温度均高于第二预设温度时，根据所述多个缸内温度和发动机的当前运行状态对所述多个缸内温度对应的气缸的点火角进行修正。
在一些示例中，在所述冷起动模式，包括：依次获取每个气缸的点火线圈的供电电压，并判断所述供电电压是否低于预设电压，并在所述供电电压低于所述预设电压时，对所述供电电压进行调节，以使所述供电电压达到所述预设电压，并在所有气缸的点火线圈的供电电压均达到所述预设电压时，控制车辆起动。
在一些示例中，在所述非冷起动模式下，还包括：在所述多个缸内温度中的部分高于所述第二预设温度时，根据预设点火角对所述多个缸内温度对应的气缸进行点火。
在一些示例中，在所述冷起动模式下，所述对所述供电电压进行调节，进一步包括：关闭车辆的部分用电器和/或调节车辆发电机单位时间内的发电量，以使所述供电电压达到所述预设电压。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的发动机点火控制系统的结构框图；
图2是根据本发明一个实施例的发动机点火控制系统的整体结构图；
图3是根据本发明一个实施例的发动机点火控制系统的工作流程示意图；以及
图4是根据本发明实施例的发动机点火控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的发动机点火控制系统及方法。
图1是根据本发明一个实施例的发动机点火控制系统的结构框图。如图1所示，该发动机点火控制系统100，包括：多个温度传感器110控制器120。
其中，多个温度传感器110一一对应地设置在发动机的多个气缸内，以分别实时检测多个气缸的缸内温度。在一些示例中，多个温度传感器110例如一一对应地设置在位于多个气缸内的火花塞上，从而分别检测对应气缸的缸内温度。
控制器120分别与多个温度传感器110相连，用于根据发动机点火顺序确定第一点火气缸，并判断第一点火气缸的缸内温度是否高于第一预设温度，并在第一点火气缸的缸内温度高于第一预设温度时，控制车辆进入非冷起动模式，以及在第一点火气缸的缸内温度低于第一预设温度时，控制车辆进入冷起动模式。其中，第一点火气缸即在点火时，按照发动机点火顺序，第一个点火的气缸，即本领域技术人员常说的“1缸”。在确定第一点火气缸后，通过温度传感器110获取到第一点火气缸的缸内温度，并与第一预设温度(例如为7℃)进行比较，以判断车辆是否为冷起动。例如，在第一点火气缸的缸内温度高于7℃时，判定车辆为非冷起动，并控制车辆进入非冷起动控制模式。以及，在第一点火气缸的缸内温度低于7℃时，判定车辆为冷起动，并控制车辆进入冷起动控制模式。
具体地，在非冷起动模式下，控制器120用于控制车辆起动，并依次获取每个气缸在预设时间内的多个缸内温度，并判断多个缸内温度是否均高于第二预设温度，并在多个缸内温度均高于第二预设温度时，根据多个缸内温度和发动机的当前运行状态对多个缸内温度对应的气缸的点火角进行修正。进一步地，在非冷起动模式下，控制器120还用于在多个缸内温度中的部分高于第二预设温度时，根据预设点火角对多个缸内温度对应的气缸进行点火。
一般来说，发动机类型不同，燃烧室内零部件结构和材料等不同，都会影响到设定预设时间和第二预设温度的范围，因此，在本发明的实施例中，预设时间及第二预设温度均根据实际需求设定。当气缸在预设时间内连续采样的多个缸内温度均高于第二预设温度，则判定该气缸长期高温，则需要根据该气缸的缸内温度和当前发动机状态对该气缸的点火角进行修正，从而避免气缸内持续高温，有助于延长零部件使用寿命。另一方面，如果气缸在预设时间内连续采样的多个缸内温度只有部分高于第二预设温度，即多个缸内温度不全高于预设温度，则判定该气缸不存在长期高温，则按照原定点火角(预设点火角)进行点火。
在冷起动模式下，控制器120用于依次获取每个气缸的点火线圈的供电电压，并判断供电电压是否低于预设电压，并在供电电压低于预设电压时，对供电电压进行调节，以使供电电压达到预设电压，并在所有气缸的点火线圈的供电电压均达到预设电压时，控制车辆起动。更为具体地，在冷起动模式下，控制器120用于关闭车辆的部分用电器和/或调节车辆发电机单位时间内的发电量，以使供电电压达到预设电压。其中，预设电压和环境温度构成函数关系，即V＝F(T)。如果供电电压低于预设电压，控制器120将关闭其它用电器，以保证车辆正常起动；如果在关闭其它用电器后供电电压还未达到门限电压，控制器则通过调节发电机单位时间内的发电量来提高蓄电池电压，直到供电电压达到门限电压，才起动车辆。
为了便于更好地理解本发明上述实施例的发动机点火控制系统，以下结合附图2和附图3对该系统的结构和工作流程进行更加详细地示例性描述。
在具体示例中，结合图2所示，发动机的点火线圈和火花塞安装在发动机上，点火线圈位于火花塞上部，点火线圈的高压输出端与火花塞头部相连。火花塞底部通过螺纹固定在发动机上，其末端伸入到发动机气缸内。控制器120分别与点火线圈和火花塞电相连，控制器120可检测点火线圈的供电电压，并在供电电压满足门限电压(预设电压)时发送点火驱动信号给点火线圈触发其蓄能并产生高压电。火花塞上集成了温度传感器110，也就是说，多个温度传感器110分别一一对应地集成在位于气缸内的火花塞底部，以分别检测对应气缸的缸内温度，并分别将各气缸内的温度信号反馈给控制器120。其中，多个温度传感器110例如通过电缆线与控制器120相连，以实现温度信号的传递。
结合图3所示，在系统上电后，控制器120读取1缸(第一点火气缸)温度信号，通过与门限温度(即第一预设温度，一般设定为7℃)对比判断车辆是否为冷起动。如果是冷起动，控制器120读取点火线圈的供电电压值，并判定供电电压是否满足冷起动要求。具体地说，点火线圈由车辆蓄电池直接供电，如果车辆起动前长期浸置在低温环境下，尤其是零下20、30℃时，蓄电池会因为自行放电而出现亏电现象，因此，本发明的实施例设计了点火线圈供电电压诊断功能。即，如果供电电压低于门限电压(即预设电压，门限电压和环境温度是函数关系，V＝F(T))，控制器120将关闭其它用电器，以保证车辆正常启动；如果在关闭其它用电器后供电电压还未达到门限电压，控制器120则通过调节发电机单位时间内的发电量来提高蓄电池电压，直到供电电压达到门限电压，才起动车辆。进一步地，车辆起动后，控制器120依次读取各气缸的缸内温度，并根据缸内温度信号判断该气缸是否存在长期高温。这里，长期和高温是两个不同概念，发动机类型不同，燃烧室内零部件结构和材料等不同，都会影响到设定长期和高温的范围，因此需要视具体情况而定。是否存在长期高温根据预设时间和第二预设温度来判定，如果不存在长期高温，则点火角采用原定值(预设点火角)；否则，控制器120将根据缸内具体温度和当前发动机运行状态修正点火角。
综上，根据本发明实施例的发动机点火控制系统，在发动机各气缸内分别设置了温度传感器，实时监控各气缸内的温度变化，以避免持续高温给零部件带来的热负荷，从而延长发动机气缸内零部件的使用寿命。此外，还能在发动机冷机时通过监控点火系统的相关参数，并根据发动机各气缸的缸内温度采取不同的点火控制策略，从而提高发动机冷起动性及发动机点火控制的精确度。
本发明的进一步实施例还提出了一种发动机点火控制方法。
图4是根据本发明一个实施例的发动机点火控制方法的流程图。如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤S1：根据发动机点火顺序确定第一点火气缸。
步骤S2：获取第一点火气缸的缸内温度，并判断第一点火气缸的缸内温度是否高于第一预设温度。
步骤S3：如果第一点火气缸的缸内温度高于第一预设温度，则控制车辆进入非冷起动模式。
步骤S4：如果第一点火气缸的缸内温度低于第一预设温度，则控制车辆进入冷起动模式。
其中，第一点火气缸即在点火时，按照发动机点火顺序，第一个点火的气缸，即本领域技术人员常说的“1缸”。在确定第一点火气缸后，通过温度传感器获取到第一点火气缸的缸内温度，并与第一预设温度(例如为7℃)进行比较，以判断车辆是否为冷起动。例如，在第一点火气缸的缸内温度高于7℃时，判定车辆为非冷起动，并控制车辆进入非冷起动控制模式。以及，在第一点火气缸的缸内温度低于7℃时，判定车辆为冷起动，并控制车辆进入冷起动控制模式。
其中，在非冷起动模式下，包括：控制车辆起动，并依次获取每个气缸在预设时间内的多个缸内温度，并判断多个缸内温度是否均高于第二预设温度，并在多个缸内温度均高于第二预设温度时，根据多个缸内温度和发动机的当前运行状态对多个缸内温度对应的气缸的点火角进行修正。
进一步地，在非冷起动模式下，还包括：在多个缸内温度中的部分高于第二预设温度时，根据预设点火角对多个缸内温度对应的气缸进行点火。
一般来说，发动机类型不同，燃烧室内零部件结构和材料等不同，都会影响到设定预设时间和第二预设温度的范围，因此，在本发明的实施例中，预设时间及第二预设温度均根据实际需求设定。当气缸在预设时间内连续采样的多个缸内温度均高于第二预设温度，则判定该气缸长期高温，则需要根据该气缸的缸内温度和当前发动机状态对该气缸的点火角进行修正，从而避免气缸内持续高温，有助于延长零部件使用寿命。另一方面，如果气缸在预设时间内连续采样的多个缸内温度只有部分高于第二预设温度，即多个缸内温度不全高于预设温度，则判定该气缸不存在长期高温，则按照原定点火角(预设点火角)进行点火。
其中，在冷起动模式下，包括：依次获取每个气缸的点火线圈的供电电压，并判断供电电压是否低于预设电压，并在供电电压低于预设电压时，对供电电压进行调节，以使供电电压达到预设电压，并在所有气缸的点火线圈的供电电压均达到预设电压时，控制车辆起动。进一步地，在冷起动模式下，对供电电压进行调节，进一步包括：关闭车辆的部分用电器和/或调节车辆发电机单位时间内的发电量，以使供电电压达到预设电压。其中，例如，预设电压和环境温度构成函数关系，即V＝F(T)。如果供电电压低于预设电压，则关闭其它用电器，以保证车辆正常起动；如果在关闭其它用电器后供电电压还未达到门限电压，则通过调节发电机单位时间内的发电量来提高蓄电池电压，直到供电电压达到门限电压，才起动车辆。
需要说明的是，本发明实施例的发动机点火控制方法的具体实现方式与本发明实施例的发动机点火控制系统的具体实现方式类似，具体请参见系统部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。
综上，根据本发明实施例的发动机点火控制方法，在发动机各气缸内分别设置了温度传感器，实时监控各气缸内的温度变化，以避免持续高温给零部件带来的热负荷，从而延长发动机气缸内零部件的使用寿命。此外，还能在发动机冷机时通过监控点火系统的相关参数，并根据发动机各气缸的缸内温度采取不同的点火控制策略，从而提高发动机冷起动性及发动机点火控制的精确度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
Claims (8)
1.一种发动机点火控制系统，其特征在于，包括：
多个温度传感器，所述多个温度传感器一一对应地设置在发动机的多个气缸内，以分别实时检测所述多个气缸的缸内温度；以及
控制器，所述控制器分别与所述多个温度传感器相连，用于根据发动机点火顺序确定第一点火气缸，并判断所述第一点火气缸的缸内温度是否高于第一预设温度，并在所述第一点火气缸的缸内温度高于所述第一预设温度时，控制车辆进入非冷起动模式，以及在所述第一点火气缸的缸内温度低于所述第一预设温度时，控制车辆进入冷起动模式，其中，在所述非冷起动模式下，所述控制器用于控制车辆起动，并依次获取每个气缸在预设时间内的多个缸内温度，并判断所述多个缸内温度是否均高于第二预设温度，并在所述多个缸内温度均高于第二预设温度时，根据所述多个缸内温度和发动机的当前运行状态对所述多个缸内温度对应的气缸的点火角进行修正。
2.根据权利要求1所述的发动机点火控制系统，其特征在于，在所述冷起动模式下，所述控制器用于依次获取每个气缸的点火线圈的供电电压，并判断所述供电电压是否低于预设电压，并在所述供电电压低于所述预设电压时，对所述供电电压进行调节，以使所述供电电压达到所述预设电压，并在所有气缸的点火线圈的供电电压均达到所述预设电压时，控制车辆起动。
3.根据权利要求1所述的发动机点火控制系统，其特征在于，在所述非冷起动模式下，所述控制器还用于在所述多个缸内温度中的部分高于所述第二预设温度时，根据预设点火角对所述多个缸内温度对应的气缸进行点火。
4.根据权利要求2所述的发动机点火控制系统，其特征在于，在所述冷起动模式下，所述控制器用于关闭车辆的部分用电器和/或调节车辆发电机单位时间内的发电量，以使所述供电电压达到所述预设电压。
5.一种发动机点火控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据发动机点火顺序确定第一点火气缸；
获取所述第一点火气缸的缸内温度，并判断所述第一点火气缸的缸内温度是否高于第一预设温度；
如果所述第一点火气缸的缸内温度高于所述第一预设温度，则控制车辆进入非冷起动模式，其中，在所述非冷起动模式下，控制车辆起动，并依次获取每个气缸在预设时间内的多个缸内温度，并判断所述多个缸内温度是否均高于第二预设温度，并在所述多个缸内温度均高于第二预设温度时，根据所述多个缸内温度和发动机的当前运行状态对所述多个缸内温度对应的气缸的点火角进行修正；以及
如果所述第一点火气缸的缸内温度低于所述第一预设温度，则控制车辆进入冷起动模式。
6.根据权利要求5所述的发动机点火控制方法，其特征在于，在所述冷起动模式下，包括：
依次获取每个气缸的点火线圈的供电电压，并判断所述供电电压是否低于预设电压，并在所述供电电压低于所述预设电压时，对所述供电电压进行调节，以使所述供电电压达到所述预设电压，并在所有气缸的点火线圈的供电电压均达到所述预设电压时，控制车辆起动。
7.根据权利要求5所述的发动机点火控制方法，其特征在于，在所述非冷起动模式下，还包括：
在所述多个缸内温度中的部分高于所述第二预设温度时，根据预设点火角对所述多个缸内温度对应的气缸进行点火。
8.根据权利要求6所述的发动机点火控制方法，其特征在于，在所述冷起动模式下，所述对所述供电电压进行调节，进一步包括：
关闭车辆的部分用电器和/或调节车辆发电机单位时间内的发电量，以使所述供电电压达到所述预设电压。
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