CN108757196A - 一种车辆发动机的起动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆发动机的起动控制系统及方法，该系统包括牵引马达、发动机、转速传感器、相位传感器和控制器。控制器包括点火提前角预设模块、转速获取模块、第一汽缸确定模块和点火控制模块。点火提前角预设模块用于设置发动机的各汽缸与点火提前角预设表的对应关系；转速获取模块用于获取发动机的当前转速；第一汽缸确定模块用于在发动机处于第一转速时，根据各汽缸的当前行程状态确定首次喷射燃料的汽缸；点火控制模块用于根据首次喷射燃料的汽缸获取点火提前角预设表，并基于该点火提前角预设表获取点火提前角以控制点火。本发明能够很好的改善发动机起动过程中的NVH。

Description

一种车辆发动机的起动控制系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆发动机的起动控制系统及方法。

背景技术

噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness，简称为NVH)是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的，NVH问题会直接影响乘员的乘坐舒适性。

现有EMS(Engine Management System,发动机管理系统)发动机电喷技术，在发动机起动过程中，EMS控制进气、喷油、点火等参数，实际起动中，首先起动机会拖动发动机到一定转速，发动机完成同步，发动机的各气缸依次进行喷油、点火，利用燃烧产生的能量克服阻力，驱动发动机转速上冲，达到最高点后回落到怠速转速。在上述过程中，反作用力会通过发动机悬置传递到车身，并进一步传递到车辆座椅，改变了座椅的振动剂量值，进而引起了起动过程中的NVH问题。

因此，需要在确保发动机起动过程快速、平稳和可靠的同时，改善起动过程的NVH，以确保乘坐的舒适性。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种车辆发动机的起动控制系统及方法，以改善发动机起动过程中的NVH。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种发动机的起动控制系统，该系统包括牵引马达、发动机、转速传感器、相位传感器和控制器，

所述牵引马达，用于拖动所述发动机至第一转速；

所述发动机包括至少两个汽缸；

所述转速传感器，用于检测所述发动机的当前转速；

所述相位传感器，用于检测所述发动机的各汽缸的当前行程状态；

所述控制器包括点火提前角预设模块、转速获取模块、第一汽缸确定模块和点火控制模块，

所述点火提前角预设模块，用于设置所述发动机的各汽缸与点火提前角预设表的对应关系；

所述转速获取模块，用于获取所述发动机的当前转速；

所述第一汽缸确定模块，用于在所述发动机处于第一转速时，根据所述各汽缸的当前行程状态确定首次喷射燃料的汽缸；

点火控制模块，用于根据所述首次喷射燃料的汽缸获取点火提前角预设表，并基于所述点火提前角预设表获取点火提前角以控制点火。

进一步地，所述控制器还包括喷射计数模块，

所述喷射计数模块，用于统计所述发动机在当前转速下的燃料喷射次数；

所述点火提前角预设表中包括燃料喷射次数与点火提前角的映射关系；

所述点火控制模块，用于根据所述燃料喷射次数从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

进一步地，还包括冷却液温度传感器，所述冷却液温度传感器用于检测所述发动机冷却液的温度；

所述点火提前角预设表中包括发动机冷却液的温度与点火提前角的映射关系；

所述点火控制模块，用于根据所述发动机冷却液的温度从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

进一步地，所述控制器还包括喷射时间获取模块，

所述喷射时间获取模块，用于获取燃料的喷射持续时间；

所述根据所述各汽缸的当前行程状态确定首次喷射燃料的汽缸包括：

根据所述燃料的喷射持续时间和汽缸的当前行程状态确定首次喷射燃料的汽缸。

进一步地，所述控制器还包括燃料喷射控制模块，所述燃料喷射控制模块用于在确定首次喷射燃料的汽缸之后，控制向所述首次喷射燃料的汽缸喷射燃料。

进一步地，所述点火提前预设表中包括发动机的转速与点火提前角的映射关系；

所述点火控制模块，用于根据所述发动机的当前转速从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

本发明的第二方面提供了一种发动机的起动控制方法，所述方法包括：

设置所述发动机的各汽缸与点火提前预设表的对应关系；

在发动机被牵引马达拖动至第一转速时，根据所述发动机的各汽缸的当前行程状态确定首次喷射燃料的汽缸；

根据确定的首次喷射燃料的汽缸获取点火提前角预设表，并基于所述点火提前角预设表获取点火提前角以控制点火。

进一步地，所述点火提前角预设表中包括燃料喷射次数与点火提前角的映射关系；

所述基于所述点火提前角预设表获取点火提前角包括：

统计所述发动机在当前转速下的燃料喷射次数；

根据所述燃料喷射次数从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

进一步地，所述点火提前角预设表中包括发动机冷却液的温度与点火提前角的映射关系；

所述基于所述点火提前角预设表获取点火提前角包括：

获取发动机冷却液的温度；

根据所述发动机冷却液的温度从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

进一步地，所述点火提前预设表中包括发动机的转速与点火提前角的映射关系；

所述基于所述点火提前角预设表获取点火提前角包括：

根据所述发动机的当前转速从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

本发明的一种车辆发动机的起动控制系统及方法，具有如下有益效果：

本发明在发动机起动过程中，通过确定的首次喷射燃料的汽缸来选定与该汽缸相对应的点火提前角预设表，并基于该点火提前角预设表获取点火提前角以控制点火，从而能够根据每一次起动中的首次点火的实际物理汽缸来选定点火提前角以很好的控制每一次起动过程中的燃烧能量，进而达到控制座椅处的振动剂量值，改善发动机起动过程中的NVH。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例提供的一种车辆发动机的起动控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的控制器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种车辆发动机的起动控制方法的流程框图；

图4是本发明实施例提供的发动机的起动过程中的座椅振动剂量值的检测结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发动机起动过程中，每一次燃烧的能量都用来加速飞轮并释放到整车。发动机各个汽缸在物理位置上不同，必然导致汽缸内燃烧产生的推力通过曲轴传递到飞轮、悬置的路径上有差别，而车辆座椅处的振动剂量值是振动水平的加权累加，起动过程中，燃烧作为唯一的激励源，不同的燃烧能量就会激励出不同的振动剂量值，因此通过控制起动过程中各汽缸每次燃烧的能量，可以实现控制车辆座椅处的振动剂量值，进而改善起动过程中的NVH。

基于上述分析，本发明实施例提供了一种基于燃烧能量来控制车辆发动机起动过程中的NVH的系统及方法。

另外，由于对点火提前角的控制可以很好的满足起动过程中燃烧能量控制对及时性、灵活性和精准性的要求，因此，在本发明实施例中，优选的，以对点火提前角的控制来实现发动机起动过程中的各汽缸的燃烧的能量的控制。

请参见图1，其所示为本发明实施例提供的一种车辆发动机的起动控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统可以包括：牵引马达10、发动机20、转速传感器30、相位传感器40和控制器50。其中，牵引马达10、发动机20、转速传感器30、相位传感器40均与控制器50连接通信。

需要说明的是，在本发明实施例中，发动机20可以为内燃发动机，例如可以为汽油发动机、火花塞点燃式的天然气动力发动机等。发动机20包括至少两个汽缸，例如该发动机20可以被配置为具有三个汽缸或是四个汽缸的发动机。各个汽缸均包括燃烧室和收容在燃烧室内的活塞，活塞连接曲轴，曲轴的转动可以带动活塞在燃烧室内做往复运动。

牵引马达10用于拖动发动机20至第一转速。具体的，该系统还可以包括用于给牵引马达10提供能量的低压电池60，牵引马达10上设有与发动机20的飞轮齿圈相配合的驱动齿圈。在发动机起动过程中，牵引马达10从低压电池60获取能量，控制器50控制牵引马达10的驱动齿圈与发动机20的飞轮齿圈相啮合，进而牵引马达10输出的驱动扭矩可以拖动发动机20转动。

在本发明实施例中，发动机20的第一转速可以设置为约200r/s。

转速传感器30用于检测发动机20的当前转速，发动机20的当前转速即为发动机20在起动过程中的转速。转速传感器30检测的发动机20的转速可以输出给控制器50。

相位传感器40用于检测发动机的各汽缸的当前行程状态。在本发明实施例中，发动机20的汽缸的当前行程状态可以包括压缩状态、进气状态、排气状态和作功状态。当然，在实际应用，还可以结合其他的参数设置，对于各个状态再细分为不同的状态。

例如，在本发明实施例中，还可以结合燃料的喷射持续时间，将压缩状态划分为第一压缩状态和第二压缩状态。一般情况下，燃料的喷射持续时间最大约需100°曲轴转角，第一压缩状态为活塞到达压缩上止点时的曲轴转角大于或等于燃料的喷射持续时间；第二压缩状态为活塞到达压缩上止点时的曲轴转角小于燃料的喷射持续时间。

控制器50可以响应于来自各传感器的信号而控制各种致动器以实现控制功能，例如控制起动发动机等。具体的，如图2所示，控制器50可以包括：点火提前角预设模块510，转速获取模块520、第一汽缸确定模块530和点火控制模块540。

点火提前角预设模块510用于设置发动机20的各汽缸与点火提前角预设表的对应关系。

点火提前角是指从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度。在上止点之前点火可以将该点火提前角定义为正值，在上止点之后点火可以将该点火提前角定义为负值。在本发明实施例中会提前准备点火提前角预设表，从该点火提前角预设表中可以获取到相应的点火提前角。

具体的，在本发明实施例中，根据发动机20的各个汽缸分别设置对应的点火提前角预设表。例如，发动机20为三缸发动机，分别包括汽缸1、汽缸2和汽缸3，则针对这三个汽缸分别设置对应的点火提前角预设表1、点火提前角预设表2和点火提前角预设表3。

转速获取模块520的输入端与转速传感器30的输出端连接，用于获取发动机20的当前转速。

第一汽缸确定模块530用于在发动机20处于第一转速时，根据各汽缸的当前行程状态确定首次喷射燃料的汽缸。

具体的，控制器50还可以包括喷射时间获取模块570，该喷射时间获取模块570用于获取燃料的喷射持续时间，在实际应用中，可以根据发动机的进气量以及空燃比来确定燃料的喷射持续时间。

在本发明实施例中，在发动机20处于第一转速时，将处于第一压缩状态的汽缸，即活塞到达压缩上止点时的曲轴转角大于或等于燃料的喷射持续时间的汽缸，确定为首次喷射燃料的汽缸。例如，当发动机处于200r/s时，相位传感器检测到汽缸2的活塞需要约180°的曲轴转角后能够到达压缩上止点，则根据常规的燃料的喷射持续时间为100°曲轴转角可以确定该汽缸2目前处于第一压缩状态，则将该汽缸2确定为首次喷射燃料的汽缸。

需要说明的是，上述常规的燃料的喷射持续时间为100°曲轴转角只是给出的一个示例，本发明实施例并不对燃料的喷射持续时间作具体的数值限制。

在本发明实施例中，控制器50还可以包括燃料喷射控制模块560，该燃料喷射控制模块560用于在确定首次喷射燃料的汽缸之后，控制向该首次喷射燃料的汽缸喷射燃料。

点火控制模块540用于根据首次喷射燃料的汽缸获取点火提前角预设表，并基于该点火提前角预设表获取点火提前角以控制点火。例如，若确定的首次喷射燃料的汽缸为汽缸2，与该汽缸2相对应的为点火提前角预设表2，则在发动机的起动过程中，基于选定的点火提前角预设表2来获取每次点火的点火提前角。

由于发动机停机时刻的任意性，停机后的曲轴位置随机，下一次起动时，拖动中首个具备喷射燃料、点火条件的汽缸也不同，因此，在本发明实施例中，根据确定的首次喷射燃料的汽缸来选定与该汽缸相对应的点火提前角预设表，并基于选定的点火提前角预设表获取点火提前角，根据该点火提前角来控制起动过程中各汽缸的点火时刻，从而控制起动过程中每次燃烧的能量，进而达到控制起动过程中的座椅振动剂量值以该改善发动机起动过程中的NVH。

在一个具体实施方式中，点火提前预设表中可以包括发动机的转速与点火提前角的映射关系。点火控制模块540在基于选定的点火提前角预设表获取点火提前角时，可以根据发动机20的当前转速从上述点火提前角预设表中获取点火提前角。

考虑到发动机的转速一般不受控制，变化较大，基于发动机的转速获取的点火提前角可能不太精确，在一个优选的实施方式中，点火提前角预设表中可以包括燃料喷射次数与点火提前角的映射关系。相应的，控制器5还可以包括喷射计数模块550，该喷射计数模块550用于统计发动机20在当前转速下的燃料喷射次数。

点火控制模块540在基于选定的点火提前角预设表获取点火提前角时，可以根据燃料喷射次数从上述点火提前角预设表中获取点火提前角。

另外，考虑到发动机在不同冷却液温度下受到的阻力不同，燃烧能量激励到振动结果的座椅振动剂量值可能有不同的对应关系，因此，在另一个具体的实施方式中，把发动机的冷却液温度作为修正的一个维度，允许针对不同的发动机的冷却液的温度使用对应的点火提前角来控制燃烧的能量。

具体的，该系统还包括与控制器50连接通信的冷却液温度传感器70，该冷却液温度传感器70用于检测发动机20冷却液的温度。点火提前角预设表中可以包括发动机冷却液的温度与点火提前角的映射关系。点火控制模块540在基于选定的点火提前角预设表获取点火提前角时，还可以根据发动机冷却液的温度从上述点火提前角预设表中获取点火提前角。

当然，可以理解的，点火提前角预设表中可以同时包括燃料喷射次数和发动机冷却液的温度与点火提前角的映射关系。点火控制模块540在基于选定的点火提前角预设表获取点火提前角时，可以同时根据燃料喷射次数和发动机冷却液的温度从上述点火提前角预设表中获取点火提前角。

在实际应用中，由于发动机冷却液温度小于50℃时，发动机的起动过程中的NVH水平处于一种可以接受的水平，因此，本发明的发动机的起动控制系统可以在发动机冷却液的温度不小于50℃时开始工作，以及时改善起动过程中的NVH。当然，可以理解的，本发明的发动机的起动控制系统还可以在发动机冷却液的温度为其它温度值或是温度范围下开始工作，本发明实施例对此并不作具体的限定。

需要说明的是，点火提前角预设表还可以包含其他参数或是参数组合与点火提前角的映射关系，点火控制模块在基于选定的点火提前角预设表获取点火提前角时，还可以基于其他的参数或是参数组合来获取相应的点火提前角，本发明对此不作具体限定。

与上述几种实施例提供的车辆发动机的起动控制系统相对应，本发明实施例还提供一种车辆发动机的起动控制方法，由于本发明实施例提供的车辆发动机的起动控制方法与上述几种实施例提供的车辆发动机的起动控制系统相对应，因此前述车辆发动机的起动控制系统的实施方式也适用于本实施例提供的车辆发动机的起动控制方法，在本实施例中不再详细描述。

请参见图3，其所示为本发明实施例提供的一种车辆发动机的起动控制方法的流程框图，如图3所示，该方法包括：

S302，设置所述发动机的各汽缸与点火提前预设表的对应关系；

S304，在发动机被牵引马达拖动至第一转速时，根据所述发动机的各汽缸的当前行程状态确定首次喷射燃料的汽缸；

S306，根据确定的首次喷射燃料的汽缸获取点火提前角预设表，并基于所述点火提前角预设表获取点火提前角以控制点火。

在一个具体的实施方式中，所述点火提前角预设表中可以包括燃料喷射次数与点火提前角的映射关系。所述基于所述点火提前角预设表获取点火提前角可以包括：统计所述发动机在当前转速下的燃料喷射次数；根据所述燃料喷射次数从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

在另一个具体的实施方式中，所述点火提前角预设表中可以包括发动机冷却液的温度与点火提前角的映射关系。所述基于所述点火提前角预设表获取点火提前角可以包括：获取发动机冷却液的温度；根据所述发动机冷却液的温度从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

当然，点火提前角预设表中还可以同时包括燃料喷射次数和发动机冷却液的温度与点火提前角的映射关系。所述基于所述点火提前角预设表获取点火提前角可以包括：统计所述发动机在当前转速下的燃料喷射次数；获取发动机冷却液的温度；根据所述燃料喷射次数和发动机冷却液的温度从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

在另一个具体的实施方式中，所述点火提前预设表中可以包括发动机的转速与点火提前角的映射关系。所述基于所述点火提前角预设表获取点火提前角可以包括：根据所述发动机的当前转速从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

需要说明的是，点火提前角预设表还可以包含其他参数或是参数组合与点火提前角的映射关系，点火控制模块在基于选定的点火提前角预设表获取点火提前角时，还可以基于其他的参数或是参数组合来获取相应的点火提前角，本发明对此不作具体限定。

为了进一步说明本发明的车辆发动机的起动控制系统和方法，下面以一个具体的三缸发动机为例，进行发动机的起动过程的座椅振动剂量值(简称为VDV)的检测。

如表1-表3所示是与发动机的各汽缸相对应的点火提前角预设表。

表1汽缸1的点火提前角预设表1

表2汽缸2的点火提前角预设表2

表3汽缸3的点火提前角预设表3

根据本发明上述实施例提供的发动机的起动控制系统和方法，并结合上述表1-3所示的点火提前角预设表，对发动机的起动过程的座椅振动剂量值VDV的检测结果如图4所示。

此外，为了进行对比，本实施例还根据现有的控制策略控制发动机的起动过程，并对起动过程中的座椅振动剂量值VDV进行了检测，具体的检测结果如图4所示。其中，作为对比的现有的控制策略与本发明的上述实施例的不同之处在于：现有的控制策略中，(1)点火提前角预设表只有一个，即在确定点火提前角时不会根据首次喷射燃料的汽缸的不同而选择不同的点火提前角预设表；(2)点火提前角预设表中为发动机冷却液温度和发动机转速与点火提前角的映射关系。

由图4可知，采用本发明实施例的发动机的起动控制系统和方法控制发动机的起动，其起动过程中的座椅振动剂量值VDV的平均值(0.166m/s^1.75)较现有的控制策略控制发动机的起动过程的座椅振动剂量值VDV的平均值(0.181m/s^1.75)小，且依据本发明实施例获得的座椅振动剂量值VDV的离散度(即最大值与最小值的偏差)也小于现有的控制策略控制发动机的起动过程的座椅振动剂量值VDV的离散度。

由此可见，本发明实施例提供的车辆发动机的起动控制系统和方法可以降低座椅振动剂量值VDV，进而能够很好的改善起动过程中的NVH，确保了乘坐的舒适性。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种车辆发动机的起动控制系统，其特征在于，包括牵引马达、发动机、转速传感器、相位传感器和控制器，

所述牵引马达，用于拖动所述发动机至第一转速；

所述发动机包括至少两个汽缸；

所述转速传感器，用于检测所述发动机的当前转速；

所述相位传感器，用于检测所述发动机的各汽缸的当前行程状态；

所述控制器包括点火提前角预设模块、转速获取模块、第一汽缸确定模块和点火控制模块，

所述点火提前角预设模块，用于设置所述发动机的各汽缸与点火提前角预设表的对应关系；

所述转速获取模块，用于获取所述发动机的当前转速；

所述第一汽缸确定模块，用于在所述发动机处于第一转速时，根据所述各汽缸的当前行程状态确定首次喷射燃料的汽缸；

点火控制模块，用于根据所述首次喷射燃料的汽缸获取点火提前角预设表，并基于所述点火提前角预设表获取点火提前角以控制点火。

2.根据权利要求1所述的车辆发动机的起动控制系统，其特征在于，所述控制器还包括喷射计数模块，

所述喷射计数模块，用于统计所述发动机在当前转速下的燃料喷射次数；

所述点火提前角预设表中包括燃料喷射次数与点火提前角的映射关系；

所述点火控制模块，用于根据所述燃料喷射次数从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

3.根据权利要求1或2所述的车辆发动机的起动控制系统，其特征在于，还包括冷却液温度传感器，所述冷却液温度传感器用于检测所述发动机冷却液的温度；

所述点火提前角预设表中包括发动机冷却液的温度与点火提前角的映射关系；

所述点火控制模块，用于根据所述发动机冷却液的温度从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

4.根据权利要求1所述的车辆发动机的起动控制系统，其特征在于，所述控制器还包括喷射时间获取模块，

所述喷射时间获取模块，用于获取燃料的喷射持续时间；

所述根据所述各汽缸的当前行程状态确定首次喷射燃料的汽缸包括：

根据所述燃料的喷射持续时间和汽缸的当前行程状态确定首次喷射燃料的汽缸。

5.根据权利要求1所述的车辆发动机的起动控制系统，其特征在于，所述控制器还包括燃料喷射控制模块，所述燃料喷射控制模块用于在确定首次喷射燃料的汽缸之后，控制向所述首次喷射燃料的汽缸喷射燃料。

6.根据权利要求1所述的车辆发动机的起动控制系统，其特征在于，所述点火提前预设表中包括发动机的转速与点火提前角的映射关系；

所述点火控制模块，用于根据所述发动机的当前转速从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

7.一种车辆发动机的起动控制方法，其特征在于，所述方法包括：

设置所述发动机的各汽缸与点火提前预设表的对应关系；

在发动机被牵引马达拖动至第一转速时，根据所述发动机的各汽缸的当前行程状态确定首次喷射燃料的汽缸；

根据确定的首次喷射燃料的汽缸获取点火提前角预设表，并基于所述点火提前角预设表获取点火提前角以控制点火。

8.根据权利要求7所述的车辆发动机的起动控制方法，其特征在于，

所述点火提前角预设表中包括燃料喷射次数与点火提前角的映射关系；

所述基于所述点火提前角预设表获取点火提前角包括：

统计所述发动机在当前转速下的燃料喷射次数；

根据所述燃料喷射次数从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

9.根据权利要求7或8所述的车辆发动机的起动控制方法，其特征在于，所述点火提前角预设表中包括发动机冷却液的温度与点火提前角的映射关系；

所述基于所述点火提前角预设表获取点火提前角包括：

获取发动机冷却液的温度；

根据所述发动机冷却液的温度从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。

10.根据权利要求7所述的车辆发动机的起动控制方法，其特征在于，所述点火提前预设表中包括发动机的转速与点火提前角的映射关系；

所述基于所述点火提前角预设表获取点火提前角包括：

根据所述发动机的当前转速从所述点火提前角预设表中获取点火提前角。