CN107917006B - 用于车辆的启动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有发动机的车辆的启动控制方法，其包括：通过ECU确定在发动机启动时发动机RPM是否升高；当发动机RPM未升高超过启动器RPM时，确定燃烧相关部件是否正常；当确定燃烧相关部件正常时，确定凸轮位置传感器和曲轴位置传感器是否正常；当确定凸轮位置传感器和曲轴位置传感器正常时，执行控制以将识别的曲轴角偏移360度；以及基于偏移的曲轴角重启发动机。

Description

用于车辆的启动控制方法
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的启动控制方法，更特别地，涉及一种能够解决发动机启动失败问题的启动控制方法。
背景技术
根据发动机的工作环境，通过调节燃料喷射点和燃料点火点来控制其中安装有内燃机的车辆。特别地，多气缸发动机需要精确地同步各个气缸的燃料喷射点和燃料点火点，以抑制输出不足或抑制因不完全燃烧而产生的有害气体。
为了执行发动机的同步，需要检测每个气缸中的曲轴的精确旋转位置。2003年4月14日公开的公开号为2003-0029367(以下称为KR'367)的韩国专利公开了一种用于检测曲轴的精确旋转位置的技术。在KR'367公开的技术中，使用曲轴位置传感器和凸轮位置传感器来检测曲轴的精确位置。
当发动机控制正时偏离目标正时时，发动机将可能不能启动。因此，为了可靠或安全地启动发动机，需要从凸轮位置传感器和曲轴位置传感器确定精确的发动机控制正时。
然而，通过盖位置传感器和曲轴位置传感器确定发动机控制正时是基于来自盖位置传感器和曲轴位置传感器的信号的可靠性没有问题的假设。从凸轮信号和曲轴信号识别的曲轴角对应于气缸中的曲轴的实际物理紧固状态。当来自凸轮位置传感器和曲轴位置传感器的信号发生异常时，ECU(电子控制单元)能够容易地确定来自凸轮位置传感器和曲轴位置传感器的传感器信号信息与曲轴的物理紧固状态不一致。
在常规的控制方法中，当确定来自凸轮位置传感器和曲轴位置传感器的信号没有异常时，ECU确定或认为来自凸轮位置传感器和曲轴位置传感器的传感器信号信息与曲轴的物理紧固状态一致。
然而，即使当ECU确定来自凸轮位置传感器和曲轴位置传感器的信号没有异常时，来自凸轮位置传感器和曲轴位置传感器的传感器信号信息仍然可能与曲轴的物理紧固状态不一致。
例如，当组装发动机时，排气凸轮和进气凸轮可被安装成彼此交叉。在这种情况下，从凸轮信号和曲轴信号接收的曲轴角的信息与实际的曲轴角不一致。
采用可变气门正时机构的发动机包括用于将气门正时锁定到特定相位的锁定机构。当由于油的粘度或引入异物导致锁定机构发生异常时，可以固定凸轮相位。参照图2，当排气凸轮和进气凸轮正常安装时，排气凸轮和进气凸轮被配置为呈现其中进气凸轮信号和排气凸轮信号在曲轴角为0°时为L，在曲轴角为360°时分别为L和H的凸轮信号模式。然而，如图2所示，当在发动机由于凸轮的相位固定而发生发动机失速后重启时，来自凸轮位置传感器和曲轴位置传感器的传感器信号信息可能与实际的曲轴的物理紧固状态不一致。在这种情况下，因为发动机控制正时与目标正时不一致，所以发动机启动可能失败。
然而，由于凸轮的相位固定不是凸轮信号错误，所以不产生信号错误。此外，在发动机完全启动后未执行凸轮正时控制时，执行诸如安装检查的诊断。因此，无论诊断是否偏离安装检查的范围，ECU都不能确定凸轮的相位是否固定。在启动期间，只有当在凸轮信号的模式匹配完全失真诸如曲轴信号的间隙位置受到攻击的正时错误发生时才可能感测到异常。但是，在启动期间基本上不执行正时控制。因此，虽然感测到异常，但是难以确定异常是由凸轮的相位固定引起的还是由组装过程引起的故障。
根据常规的控制方法，ECU基于曲轴信号的缺齿中的第二下降点处的进气/排气凸轮的L和H的组合来确定进气/排气凸轮的曲轴位置。因此，当凸轮的相位固定时，ECU不能确定在进气/排气凸轮的缺失区域后通过进气/排气凸轮的L和H的组合识别的曲轴角是否正确。
因此，基于凸轮故障，当发动机完全燃烧(fire)时，ECU可以检查是否发生异常。因此，当启动失败时，ECU不能根据凸轮的相位是否固定来确定发动机的异常。
在常规的控制方法中，虽然来自凸轮位置传感器和曲轴位置传感器的传感器信号信息与曲轴的物理紧固状态不一致，但是因为确定来自凸轮位置传感器和曲轴位置传感器的信号没有异常，所以可能信任凸轮信号和曲轴信号的信息。因此，发动机重启失败。
发明内容
本公开的实施例涉及一种用于车辆的启动控制方法。所公开的启动控制方法能够在即使凸轮信号和曲轴信号没有异常而发动机启动失败时有效地重启发动机。
本公开的其他目的和优点能够通过以下描述来理解，并且参照本公开的实施例将变得显而易见。此外，本公开所属领域的技术人员将理解的是，本公开的目的和优点能够通过本文公开、要求保护及其组合的启动控制方法来实现。
根据本公开的实施例，提供一种用于发动机或车辆的启动控制方法。启动控制方法包括：通过ECU确定在发动机启动时发动机RPM是否升高；当发动机RPM未升高超过启动器RPM时，确定燃烧相关部件是否正常；当确定燃烧相关部件正常时，确定凸轮位置传感器和曲轴位置传感器是否正常；当确定凸轮位置传感器和曲轴位置传感器正常时，执行控制以将识别的曲轴角偏移360度；以及基于偏移的曲轴角重启发动机。
燃烧相关部件可包括喷射器、火花塞和燃料泵中的一个或多个。
当确定发动机重启之后发动机RPM升高超过启动器RPM时，ECU可将偏移的曲轴角设定为当前的曲轴角，并基于所设定的曲轴角保持启动。
即使在发动机重启之后，发动机RPM仍未升高超过启动器RPM时，ECU可确定空气燃料比是否处于正常范围内。当空气燃料比偏离正常范围时，ECU可确定发动机不能启动。
当空气燃料比处于正常范围内时，ECU可将前一步骤偏移的曲轴角再偏移360度，并基于偏移的曲轴角重启发动机。
ECU可对曲轴角的偏移次数进行计数。当最大偏移次数等于或大于预定值时，ECU可确定发动机不能启动。
发动机可包括具有可变气门正时机构的发动机。启动控制方法可进一步包括当保持启动时，根据可变气门正时机构的凸轮旋转相位锁定机构的异常来诊断凸轮故障，并根据诊断结果决定是否执行跛行(limp home)逻辑。
附图说明
图1是示出应用根据本公开的实施例的控制方法的发动机同步器的配置的图。
图2是示出当在由于排气凸轮的相位固定而发生失速后重启车辆时，从凸轮信号和曲轴信号识别的曲轴角与曲轴的物理紧固角之间的差异的信号图。
图3A-图3C是示出根据本公开的实施例的控制方法的流程图。
图4A是当从凸轮信号和曲轴信号识别的曲轴角与曲轴的物理紧固角一致时并且基于所识别的曲轴角示出合适的气缸数的信号图。
图4B是通过细化在排气凸轮的相位固定后重启车辆时图2的信号图获得的信号图，其示出是否识别出与图4A相同的合适的气缸。
具体实施方式
在下文中，以下将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。
图1是示出应用根据本公开的实施例的控制方法的发动机同步器的图。参照图1，应用本公开的控制方法的发动机同步器包括凸轮位置传感器100、曲轴位置传感器200以及电子控制单元(ECU)300。
当进气凸轮或排气凸轮的凸轮轴旋转时，凸轮位置传感器100感测凸轮边缘。凸轮位置传感器100将感测的边缘作为脉冲形凸轮信号输出到ECU 300。脉冲形凸轮信号具有在高电平H和低电平L之间反转的电压相位。例如，当凸轮位置传感器100的输出具有高电平H时，其可指示凸轮110位于虚线所示的线L1之上。当凸轮位置传感器100的输出具有低电平L时，其可指示凸轮110位于线L1下方。凸轮110用于打开和关闭安装在燃烧室中的进气阀门和排气阀门。此外，凸轮轴与曲轴同步旋转。
曲轴位置传感器200设置在与曲轴同轴安装的传感器轮210的周围。传感器轮210具有围绕其圆周设置的多个齿220。曲轴位置传感器200感测齿以检测曲轴的旋转角和数量，并将检测结果作为脉冲形曲轴信号输出到ECU 300。在该示例中，齿不围绕传感器轮210的整个圆周形成。也就是说，在传感器轮的圆周的一部分上不形成齿。曲轴位置传感器200将该部分识别为缺失齿230。
ECU 300从凸轮位置传感器100和曲轴位置传感器200接收凸轮信号和曲轴信号。并且ECU 300使用所接收的结果确定曲轴位置和凸轮位置。此外，ECU 300使用所确定的曲轴位置和凸轮位置控制燃料泵400、喷射器500以及火花塞600。然后ECU 300使发动机的各个气缸的燃料喷射正时和点火正时同步。
由于凸轮110以恒定速度旋转360度，从凸轮位置传感器100输出的信号具有被分为低电平时间和高电平时间的时间常数。此外，如上所述，凸轮轴与曲轴同步旋转。当曲轴旋转两次时，凸轮轴旋转一次。因此，在凸轮信号的低电平和高电平之间的特定时间点处感测到曲轴信号的缺失齿。
ECU 300可使用来自曲轴位置传感器200的信号识别每个气缸中的活塞的位置。并且ECU 300能够使用来自曲轴位置传感器200的信号和来自凸轮位置传感器100的信号确定曲轴角。换言之，ECU 300可精确地检测每个气缸的活塞位于哪个冲程。
在发动机同步器中，ECU 300可使用所检测的曲轴角来同步发动机。然而，如上所述，当来自凸轮位置传感器和曲轴位置传感器的传感器信号信息与曲轴的实际物理紧固状态不一致时，ECU将曲轴角识别为不适合启动的曲轴角。然后，发动机不能启动。
以下，参照图3A更详细地描述本公开的实施例的控制方法。当通过来自凸轮位置传感器100和曲轴位置传感器200的信号获得的信息与曲轴的物理紧固状态不一致时，控制方法可检测精确的曲轴角，以便可靠地启动发动机。
首先，在步骤S10中，ECU 300确定启动器是否运转。基于启动器是否运转，ECU 300可确定启动装置是否正常地运转以正常地执行启动操作。
在步骤S20中，当确定启动器正常运转时，ECU 300从驱动系统接收关于发动机的RPM的信息，并且确定发动机的RPM是否升高超过启动器的RPM。在步骤S110中，当发动机的RPM升高超过启动器的RPM时，ECU 300可确定发动机正常地完全燃烧，并且确定通过凸轮信号和曲轴信号识别的曲轴角正常。然而，当发动机的RPM未升高超过启动器的RPM时，ECU300确定启动失败。
当确定启动失败时，ECU 300确定燃烧相关部件是否正常。在步骤S30和步骤S40中，进行该确定以确定启动失败是否由燃烧相关部件中的异常引起。优选地，ECU 300通过在步骤S30中的部件的诊断来确定喷射器500、火花塞600以及燃料泵400中的一个或多个是否被损坏。在步骤S40中，进行该确定以便确定燃烧相关部件是否正常。
ECU可通过诊断信息识别一个或多个部件是否被损坏，该诊断信息安装在ECU系统中的驱动并控制相应部件的ASIC(专用IC)获得。
当一个或多个部件被损坏时，不能正常地供应燃料，不能正常地执行气缸中的喷射和点火。因此，在步骤S120中，ECU 300确定不能启动发动机，并且推迟确定曲轴角是否正常。
参照图3B，当确定燃烧相关部件没有异常时，ECU 300确定凸轮信号和曲轴信号是否正常。在步骤S50中，进行该确定以便检查启动失败的原因。
优选地，ECU 300可检查是否没有从凸轮位置传感器100或曲轴位置传感器200接收到信号，或者所接收的信号的波形是否具有异常。进行该检查以确定凸轮位置传感器100和曲轴位置传感器200是否被损坏。此外，当凸轮位置传感器100被损坏时，难以精确地确定曲轴角，从而难以精确地控制发动机同步。因此，在步骤S130中，ECU 300将发动机的驱动模式切换到跛行模式以尝试启动，并且基于跛行逻辑识别曲轴角。
当确定凸轮信号和曲轴信号没有异常时，ECU 300确定关于从当前凸轮信号和曲轴信号识别的曲轴角的信息与曲轴的物理紧固角不一致。在本实施例中，如图4A和图4B所示，从曲轴信号和凸轮信号识别的曲轴角与实际曲轴角偏离360度。因此，在步骤S60中，ECU300将曲轴角偏移360度，从凸轮位置传感器100和曲轴位置传感器200接收的信号识别该曲轴角。此外，每当曲轴角偏移，ECU 300对偏移尝试次数进行计数。
然后，在步骤S70中，ECU 300基于偏移曲轴角决定哪个气缸适合于喷射，并基于确定结果重启发动机。
参照图3C，在步骤S80中，ECU 300确定是否通过发动机的重启升高发动机RPM和发动机是否正常地完全燃烧。ECU 300通过用于确定发动机不燃烧的发动机粗糙度确定方法来确定发动机是否正常启动。发动机粗糙度表示四缸发动机中每180°的角速度的变化，并且是用于诊断不燃烧的特征值。换言之，当不燃烧发生时，在发生不燃烧的气缸中发动机粗糙度的值显著上升。因此，当发动机同步异常地执行时，发动机粗糙度值的变化与正常状态下不同。然后，ECU 300可基于发动机粗糙度值的变化来确定车辆是否通过发动机的RPM的增加而正常地启动。
当确定通过重启发动机使发动机RPM升高并且启动是正常地完全燃烧时，ECU 300将偏移曲轴角设定为实际曲轴角。在步骤S90中，ECU 300还基于曲轴角确定发动机控制正时，从而保持启动。
可变气门正时机构可包括能够将凸轮轴的旋转相位固定在特定角度的锁定机构。当油的粘度出现问题或引入异物时，在锁定机构的操作中可能发生异常。当在其中安装有可变气门正时机构的车辆的运行期间发生凸轮的相位固定时，可能发生发动机失速。发生失速后，发动机控制正时偏离目标正时，重启失败。
ECU 300可将可变气门正时机构中的目标气门正时时的变化角与实际气门正时时的变化角进行比较。进行该比较以便确定是否由于凸轮的相位固定而发生发动机故障。也就是说，ECU 300可在发动机完全燃烧之后确定发动机故障。当发动机启动失败时，ECU 300不能确定发动机故障。
因此，当发动机完全燃烧时，ECU 300能够确定是否执行凸轮故障诊断。因此，通过凸轮故障诊断，ECU 300可确定上一步骤中的启动失败是否是由凸轮的相位固定引起的故障。当确定启动失败是由凸轮的相位固定引起的故障时，在步骤S100中，ECU 300可确定是否在跛行模式中保持与凸轮有关的控制功能。
当确定发动机的RPM基于偏移曲轴角并通过发动机重启不再升高时，通过来自含氧感知器(lambda sensor)的测量结果，ECU 300确定空气燃料比是否正常。当确定空气燃料比发生异常时，ECU 300不能确定和去除异常的原因，同时发动机不能正常启动。因此，在步骤S150中，ECU 300确定发动机不能启动，并推迟确定曲轴角是否被正常地识别。
当来自含氧感知器的测量结果表明空气燃料比正常时，ECU 300在步骤S60中将先前识别的曲轴角偏移360度，并且在步骤S70中尝试基于附加偏移曲轴角重启发动机。当确定当前时间点时的曲轴角的最大偏移尝试次数等于或大于预定值时，ECU 300既不会额外地偏移曲轴角，也不会尝试重启发动机。进行该确定以便在尽管发动机不能重启但是仍然尝试重启发动机时保护发动机免受由于过度的燃料喷射造成的损害。在步骤S150中，ECU300确定发动机不能重启，并推迟确定曲轴角是否被正常地识别。在开始根据本公开的实施例的控制方法的同时重置偏移尝试的最大次数，并且每当尝试偏移时对偏移尝试的次数进行计数。
图4A和图4B是示出当执行根据本公开的实施例的控制方法时合适的气缸是否被识别的信号图。图4A是当从凸轮信号和曲轴信号识别的曲轴角与曲轴的实际物理紧固角一致时的信号图，其基于所识别的曲轴角示出合适的气缸数。图4B示出在排气凸轮的相位固定之后的重启期间，当从凸轮信号和曲轴信号接收的曲轴角与图4A中的同一发动机中的曲轴的实际物理紧固角不一致时，通过执行根据本公开的实施例的控制方法获得的结果。
与示出合适的气缸数的图4A相比，图4B示出气缸数识别结果存在错误。此外，基于凸轮信号和曲轴信号，当通过根据本公开的实施例的控制方法将识别的曲轴角偏移360度时，基于偏移曲轴角的合适的气缸数与图4A的结果一致。也就是说，根据本公开的实施例的控制方法能够在多种情况下确定适合于点火的气缸数，从而解决启动失败问题。
根据本公开的前述实施例，当发动机启动失败时，即使确定燃烧相关部件与凸轮和曲轴信号没有异常，ECU仍可将所识别的曲轴角偏移360度，从而可靠或安全地重启发动机。
即使当来自凸轮位置传感器和曲轴位置传感器的传感器信号信息与曲轴的实际物理紧固状态不一致时，ECU能够确定精确的曲轴角，从而可靠或安全地控制发动机。
当可变气门正时机构安装在车辆中时，即使凸轮的相位固定，发动机也能够完全燃烧。因此，ECU可根据凸轮的相位固定来确定发动机是否存在异常，从而决定是否执行跛行逻辑。
虽然已经关于具体实施例描述了本公开，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离如所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变和修改。

Claims (6)

1.一种用于具有发动机的车辆的启动控制方法，所述方法包括：
通过ECU确定当所述发动机启动时发动机RPM是否升高；
当所述发动机RPM未升高超过启动器RPM时，确定燃烧相关部件是否正常；
当确定所述燃烧相关部件正常时，确定凸轮位置传感器和曲轴位置传感器是否正常；
当确定所述凸轮位置传感器和所述曲轴位置传感器正常时，执行控制以将识别的曲轴角偏移360度；以及
基于偏移的曲轴角重启所述发动机，
其中所述燃烧相关部件包括喷射器、火花塞和燃料泵中的一个或多个。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当确定在所述发动机重启之后所述发动机RPM升高超过所述启动器RPM时，所述ECU将所述偏移的曲轴角设定为当前的曲轴角，并基于所设定的偏移曲轴角保持启动。
3.根据权利要求1所述的方法，其中即使在所述发动机重启之后所述发动机RPM仍未升高超过所述启动器RPM时，所述ECU确定空气燃料比是否处于正常范围内，并且
其中当所述空气燃料比偏离所述正常范围时，所述ECU确定所述发动机不能启动。
4.根据权利要求3所述的方法，其中当所述空气燃料比处于所述正常范围内时，所述ECU将前一步骤偏移的曲轴角再偏移360度，并基于所述偏移的曲轴角重启发动机。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述ECU对所述曲轴角的偏移次数进行计数，并且
当所述偏移次数的计数等于或大于预定值时，所述ECU确定所述发动机不能启动。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述发动机包括可变气门正时机构，并且
其中所述启动控制方法进一步包括当保持启动时，根据所述可变气门正时机构的凸轮旋转相位锁定机构的异常诊断凸轮故障，并根据所述诊断决定是否执行跛行逻辑。
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