CN109340011A - 一种缸内直喷发动机起动机辅助启动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种缸内直喷发动机的起动机辅助启动控制方法，其特征在于具体步骤如下：ECU内部的起动机辅助启动模块接收到快速辅助启动命令；根据存储在ECU内部的精确停机相位计算发动机启动参数；在发动机静止的情况下，ECU根据膨胀气缸喷油持续时间控制膨胀气缸喷油器往膨胀气缸内喷射燃油；ECU能够通过起动机的啮合反馈信号，实现膨胀气缸做功和起动机启动力矩的有效匹配，能够最大幅度的降低起动机的启动负载，降低起动机、蓄电池的启动电流；由于启动过程直接从膨胀气缸开始，省去了ECU识别发动机同步的过程，缩短了启动时间。

Description

一种缸内直喷发动机起动机辅助启动控制方法
技术领域
本发明涉及一种缸内直喷发动机的起动机辅助启动控制方法，尤其涉及一种具有启停控制系统的缸内直喷发动机的起动机辅助启动控制方法，属于发动机控制技术领域。
背景技术
发动机启停控制系统，指的是车辆临时停车时发动机自动停机，当需要继续行驶时自动启动的一套系统。在等待信号灯或堵车时，启停控制系统能够缩短发动机的怠速空转时间，减少燃油消耗，降低排放，提高燃油经济性。据统计，启停控制系统在城市交通工况下最多可达15%的节油能力。
为了实现发动机停机后再启动功能，目前存在以下几种技术路线：
a）增加强化起动机、强化蓄电池的启动方式：通过强化起动机拖动发动机，能够实现发动机的快速直接启动，但同时也大幅增加了系统成本；
b）软件控制发动机先反转，再正转的启动方式：理论上可以实现发动机的无起动机启动，但实现难度较大，为提高启动成功率，需要引入发动机停机位置控制装置，增加了系统成本；推动发动机反转的能量来自压缩气缸，由于做功后的废气无法排出压缩气缸，在发动机正转时很难再次提供动力，导致启动过程中膨胀气缸和压缩气缸的动力分配不均，容易使发动机产生较大振动，降低了舒适性，不利于实际工程应用；
c）软件控制发动机直接启动方式：通过发动机停机阶段识别发动机正反转，获得发动机精确停机相位，再次启动时直接从该相位启动。此方式没有考虑膨胀气缸的做功条件，没能充分挖掘发动机的启动潜力；每次启动都需要起动机介入，在频繁启停的工况下使得起动机和蓄电池的寿命大幅降低，不利于实际工程应用；
d）软件控制膨胀气缸辅助启动方式：启动时起动机带动发动机运转，同时在膨胀气缸内喷油、点火，利用膨胀气缸做功提供的动力，降低起动机的启动负载。此方法没有考虑起动机小齿啮合状态，导致膨胀气缸动力和起动机动力无法匹配：如果膨胀气缸先做功而小齿没有完全啮合，则会出现打齿现象，产生较大噪音，严重的话会导致发动机启动失败；如果起动机运转后膨胀气缸才完成做功，则无法在起动机启动负载最大时形成合力，无法有效降低启动负载。
发明内容
本发明目的在于提供一种缸内直喷发动机的起动机辅助启动控制方法，进一步缩短发动机的启动时间，降低发动机的启动负载，延长起动机和蓄电池的寿命。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：一种缸内直喷发动机的起动机辅助启动控制方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）ECU内部的起动机辅助启动模块接收到快速辅助启动命令；
（2）根据存储在ECU内部的精确停机相位计算发动机启动参数；
其中喷油参数包括喷油持续时间、喷油提前角；点火参数包括点火蓄能时间、点火开始角；
以上参数的具体含义如下：膨胀缸缸号是指处于做功冲程的气缸缸号、压缩缸缸号是指处于压缩冲程的气缸缸号；ECU根据发动机的停机位置计算出上述缸号，以便启动阶段对相应的气缸进行喷油、点火；膨胀气缸气体体积、膨胀气缸阻力矩、膨胀气缸启动力矩是计算膨胀气缸喷油参数、膨胀气缸点火参数的输入参数；压缩气缸气体体积、压缩气缸阻力矩、压缩气缸启动力矩是计算压缩气缸喷油参数、压缩气缸点火参数的输入参数；
（3）在发动机静止的情况下，ECU根据膨胀气缸喷油持续时间控制膨胀气缸喷油器往膨胀气缸内喷射燃油；
（4）在发动机静止的情况下，ECU根据压缩气缸喷油持续时间控制压缩气缸喷油器往压缩气缸内喷射燃油；
（5）ECU发送起动机启动指令，并等待起动机小齿轮和发动机飞轮完全啮合；
（6）起动机的啮合小齿和发动机飞轮的大齿完全啮合时，起动机反馈啮合完成信号给ECU ；
（7）ECU接收到起动机的啮合信号后，根据膨胀气缸点火蓄能时间控制膨胀气缸火花塞完成点火动作，膨胀气缸做功，起动机运转，形成合力推动膨胀气缸活塞向下运行；
（8）发动机正转，ECU等待压缩气缸活塞运行到压缩气缸点火开始角对应的相位；
（9）ECU根据压缩气缸点火参数控制压缩气缸火花塞完成点火动作，压缩气缸完成做功，推动发动机继续正转；
（10）ECU计算后续各缸做功参数；
（11）ECU根据发动机正常点火次序依次控制各缸做功；
（12）发动机启动成功。
本发明的积极效果是使用上述起动机辅助启动控制方法后，ECU能够通过起动机的啮合反馈信号，实现膨胀气缸做功和起动机启动力矩的有效匹配，能够最大幅度的降低起动机的启动负载，降低起动机、蓄电池的启动电流；由于启动过程直接从膨胀气缸开始，省去了ECU识别发动机同步的过程，缩短了启动时间。
使用上述起动机辅助启动控制方法，通过降低启动负载、缩短启动时间，最大幅度的延长了起动机和蓄电池的寿命，从而不需要增加强化起动机和强化蓄电池，降低了系统成本；同时，启动过程中不存在膨胀气缸和压缩气缸动力分配不均的情况，提高了启停控制系统的舒适性。
附图说明
图1所示为本发明中所述的缸内直喷发动机的部件示意图。
图2所示为本发明中所述的起动机辅助启动控制方法的控制流程图。
C1-膨胀气缸、C2-压缩气缸、C21-膨胀气缸活塞、C22-压缩气缸活塞、C31-膨胀气缸火花塞、C32-膨胀气缸喷油器、C33-压缩气缸火花塞、C34-压缩气缸喷油器、C41-飞轮齿圈、C42-起动机、C51-ECU。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
本发明的基本思路是根据起动机的啮合反馈信号，使膨胀气缸做功时刻恰好和起动机启动力矩最大时刻重合，最大幅度的降低启动力矩，同时充分利用了发动机启动过程中膨胀气缸的做功力矩，缩短启动时间。
本实施例的发动机的一种停机状态示意图如图1-2所示，膨胀气缸C1是停机后活塞下行且进气门和排气门都关闭的气缸；压缩气缸C2是停机后活塞上行且进气门和排气门都关闭的气缸。本实施例中充分考虑了膨胀气缸和压缩气缸的做功条件，具体步骤如下：
（1）ECU C51内部的起动机辅助启动模块接收到快速辅助启动命令；
（2）根据存储在ECU C51内部的精确停机相位计算发动机启动参数S0；
其中发动机启动参数包括膨胀气缸C1缸号、压缩气缸C2缸号、膨胀气缸C1气体体积、压缩气缸C2气体体积、膨胀气缸C1喷油参数、压缩气缸C2喷油参数、膨胀气缸C1点火参数、压缩气缸C2点火参数、膨胀气缸C1阻力矩、压缩气缸C2阻力矩、膨胀气缸C1启动力矩、压缩气缸C2启动力矩；
上述喷油参数包括喷油持续时间、喷油提前角；上述点火参数包括点火蓄能时间、点火开始角；
以上参数的具体含义如下：膨胀缸C1缸号是指处于做功冲程的气缸缸号、压缩缸C2缸号是指处于压缩冲程的气缸缸号；ECU C51根据发动机的停机位置计算出上述缸号，以便启动阶段对相应的气缸进行喷油、点火；膨胀气缸气体体积、膨胀气缸阻力矩、膨胀气缸启动力矩是计算膨胀气缸喷油参数、膨胀气缸点火参数的输入参数；压缩气缸气体体积、压缩气缸阻力矩、压缩气缸启动力矩是计算压缩气缸喷油参数、压缩气缸点火参数的输入参数；
（3）在发动机静止的情况下，ECU C51 根据膨胀气缸喷油持续时间控制膨胀气缸喷油器C32往膨胀气缸内喷射燃油S1；
（4）在发动机静止的情况下，ECU C51根据压缩气缸喷油持续时间控制压缩气缸喷油器C34往压缩气缸内喷射燃油S2；
（5）ECU C51 发送起动机启动指令S3，并等待起动机C42小齿轮和发动机飞轮C41完全啮合；
（6）起动机C42的啮合小齿和发动机飞轮C41的大齿完全啮合时，起动机C42反馈啮合完成信号给ECU S4；
（7）ECU 接收到起动机C42的啮合信号后，根据膨胀气缸点火蓄能时间控制膨胀气缸火花塞C31完成点火动作S5，膨胀气缸做功，起动机C42运转，形成合力推动膨胀气缸活塞C21向下运行；
（8）发动机正转，ECU等待压缩气缸活塞C22运行到压缩气缸点火开始角对应的相位S6；
（9）ECU根据压缩气缸点火参数控制压缩气缸火花塞C33完成点火动作S7，压缩气缸完成做功，推动发动机继续正转；
（10）ECU计算后续各缸做功参数S8；
（11）ECU根据发动机正常点火次序依次控制各缸做功S9；
（12）发动机启动成功。

Claims (1)

1.一种缸内直喷发动机的起动机辅助启动控制方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）ECU内部的起动机辅助启动模块接收到快速辅助启动命令；
（2）根据存储在ECU内部的精确停机相位计算发动机启动参数；
其中喷油参数包括喷油持续时间、喷油提前角；点火参数包括点火蓄能时间、点火开始角；
以上参数的具体含义如下：膨胀缸缸号是指处于做功冲程的气缸缸号、压缩缸缸号是指处于压缩冲程的气缸缸号；ECU根据发动机的停机位置计算出上述缸号，以便启动阶段对相应的气缸进行喷油、点火；膨胀气缸气体体积、膨胀气缸阻力矩、膨胀气缸启动力矩是计算膨胀气缸喷油参数、膨胀气缸点火参数的输入参数；压缩气缸气体体积、压缩气缸阻力矩、压缩气缸启动力矩是计算压缩气缸喷油参数、压缩气缸点火参数的输入参数；
（3）在发动机静止的情况下，ECU根据膨胀气缸喷油持续时间控制膨胀气缸喷油器往膨胀气缸内喷射燃油；
（4）在发动机静止的情况下，ECU根据压缩气缸喷油持续时间控制压缩气缸喷油器往压缩气缸内喷射燃油；
（5）ECU发送起动机启动指令，并等待起动机小齿轮和发动机飞轮完全啮合；
（6）起动机的啮合小齿和发动机飞轮的大齿完全啮合时，起动机反馈啮合完成信号给ECU ；
（7）ECU接收到起动机的啮合信号后，根据膨胀气缸点火蓄能时间控制膨胀气缸火花塞完成点火动作，膨胀气缸做功，起动机运转，形成合力推动膨胀气缸活塞向下运行；
（8）发动机正转，ECU等待压缩气缸活塞运行到压缩气缸点火开始角对应的相位；
（9）ECU根据压缩气缸点火参数控制压缩气缸火花塞完成点火动作，压缩气缸完成做功，推动发动机继续正转；
（10）ECU计算后续各缸做功参数；
（11）ECU根据发动机正常点火次序依次控制各缸做功；
（12）发动机启动成功。
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