CN110630392A - 一种v型多缸发动机控制装置及发动机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机电子控制技术领域，公开一种V型多缸发动机控制装置及发动机控制方法。该V型多缸发动机控制装置包括ECU模块，其包括主ECU、副ECU、第一类参数传感器和第二类参数传感器，主ECU与副ECU通讯连接，主ECU能够将驾驶员意图数据传输至副ECU，第一类参数传感器设置于发动机一侧的第一组气缸上，并与主ECU电连接，主ECU能够根据第一类参数传感器传输的信号控制第一组气缸动作，第二类参数传感器设置于发动机另一侧的第二组气缸上，并与副ECU电连接，副ECU能够根据第二类参数传感器传输的信号控制第二组气缸动作。主ECU和副ECU均能够独立采集发动机的信号，保证了信号获取和控制输出的实时性。

Description

一种V型多缸发动机控制装置及发动机控制方法

技术领域

本发明涉及发动机电子控制技术领域，尤其涉及一种V型多缸发动机控制装置及发动机控制方法。

背景技术

八缸以下发动机使用单个的ECU完成控制，但是对于八缸以上的发动机，出于开发制造成本、硬件体积、电路难度等多方面考虑，一般使用多个ECU完成控制。多缸发动机(8缸以上)在现有技术的应用中，其中一个ECU处于控制系统的核心地位，称为主ECU，其余的称为副ECU，主ECU完成发动机信号的采集和计算，再将采集和计算的信号传输给副ECU，造成副ECU控制的实时性较低，控制精度较差，当主ECU损坏时，将直接失去所有发动机相关的传感器、执行器的供电，无法无障碍地切换跛行模式。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种V型多缸发动机控制装置及发动机控制方法，可以使副ECU能够独立进行信号的采集和计算，提高发动机控制的实时性和精确性。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种V型多缸发动机控制装置，包括：

ECU模块，其包括主ECU和副ECU，所述主ECU与所述副ECU通讯连接，所述主ECU能够将驾驶员意图数据传输至所述副ECU；

第一类参数传感器，其设置于发动机一侧的第一组气缸上，并与所述主ECU电连接，所述主ECU能够根据所述第一类参数传感器传输的信号控制所述第一组气缸的各缸动作；

第二类参数传感器，其设置于所述发动机另一侧的第二组气缸上，并与所述副ECU电连接，所述副ECU能够根据所述第二类参数传感器传输的信号控制所述第二组气缸的各缸动作。

作为一种V型多缸发动机控制装置的优选方案，所述主ECU和所述副ECU通过CANFD协议进行数据通信。

作为一种V型多缸发动机控制装置的优选方案，还包括第三类参数传感器，所述第三类参数传感器与所述主ECU电连接，所述第三类参数传感器用于向所述主ECU传输所述驾驶员意图数据。

作为一种V型多缸发动机控制装置的优选方案，所述主ECU与所述副ECU的硬件软件结构均相同。

一种发动机控制方法，包括如下步骤：

步骤S1：对主ECU和副ECU的身份进行识别；

步骤S2：所述主ECU根据第一类参数传感器传输的信号控制第一组气缸的各缸动作，所述副ECU根据第二类参数传感器传输的信号控制第二组气缸的各缸动作。

作为一种发动机控制方法的优选方案，所述主ECU与所述副ECU采用预设端口外接高低电平的方式，来进行所述主ECU和所述副ECU的身份的识别，以确认两者所处的控制系统的主、副地位，从而完成对应的控制功能。

作为一种发动机控制方法的优选方案，所述步骤S1与所述步骤S2之间还包括：

步骤S11：读取固定ADC接口编码数据所确认的第一身份信息与EEPROM存储中存储的所述主ECU和所述副ECU的第二身份数据。

作为一种发动机控制方法的优选方案，所述步骤S11具体包括：

步骤S111：对比所述第一身份信息与所述第二身份数据是否一致，如果一致，则信任所述第一身份信息，并将所述第二身份信息替换为所述第一身份信息，如果不一致，则执行步骤S112；

步骤S112：判断固定ADC接口与EEPROM是否发生故障，如果固定ADC接口与EEPROM中的一个发生故障，则信任另一个所确认的身份数据，如果固定ADC接口与EEPROM均发生故障，则禁止其所控制的第一组气缸或者第二组气缸动作。

作为一种发动机控制方法的优选方案，所述步骤S112之后还包括：

步骤S113：主ECU与副ECU的相互校验。

作为一种发动机控制方法的优选方案，所述主ECU与所述副ECU的相互校验具体包括：

步骤S1131：判断主ECU与副ECU之间的私有CAN是否可信，如果不可信，则故障ECU控制的第一组气缸或者第二组气缸保持禁止动作指令，如果私有CAN可信，则执行步骤S1132；

步骤S1132：判断另一个ECU是否故障，如果另一个ECU没有故障，则信任另一个ECU的身份信息，如果另一个ECU有故障，则保持第一组气缸或者第二组气缸的禁止动作指令。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种V型多缸发动机控制装置，通过在V型多缸发动机上设置第一类参数传感器，且第一类参数传感器与主ECU电连接，主ECU能够根据第一类参数传感器传输的信号控制第一组气缸各缸动作，通过在第二组气缸上设置第二类参数传感器，且第二类参数传感器与副ECU电连接，副ECU能够根据第二类参数传感器传输的信号控制第二组气缸各缸动作，使得主ECU和副ECU均能够独立采集发动机的信号，保证了副ECU控制的实时性和控制精度，且当主ECU发生故障时，无需任何物理操作，副ECU即可根据第二类参数传感器传输的信号控制第二组气缸各缸动作，用部分执行器工作实现故障状态下的跛行模式。

本发明还提供一种发动机控制方法，在发动机上设置上述V型多缸发动机控制装置，主ECU和副ECU均能够独立采集发动机的信号，保证了信号获取和控制输出的实时性。

附图说明

图1为本发明提供的V型多缸发动机控制装置的结构示意图；

图2为本发明提供的发动机控制方法的流程图；

图3为本发明提供的发动机控制方法中主ECU与副ECU身份识别的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种V型多缸发动机控制装置，该V型多缸发动机控制装置设置于V型12缸发动机上。如图1所示，本实施例提供的V型多缸发动机控制装置包括ECU模块、第一类参数传感器和第二类参数传感器，其中，ECU模块包括主ECU和副ECU，主ECU与副ECU通讯连接，主ECU能够将驾驶员意图数据传输至副ECU，第一类参数传感器设置于发动机一侧的第一组气缸上，并与主ECU电连接，主ECU能够根据第一类参数传感器传输的信号控制第一组气缸各缸动作，第二类参数传感器设置于发动机另一侧的第二组气缸上，并与副ECU电连接，副ECU根据第二类参数传感器传输的信号控制第二组气缸个缸动作。

通过在第一组气缸上设置第一类参数传感器，且第一类传感器与主ECU电连接，主ECU能够根据第一类参数传感器传输的信号控制第一组气缸各缸动作，通过在第二组气缸上设置第二类参数传感器，且第二类传感器与副ECU电连接，副ECU能够根据第二类参数传感器传输的信号控制第二组气缸动作，使得主ECU和副ECU均能够独立采集发动机的信号，保证了副ECU控制的实时性和控制精度，且当主ECU发生故障时，副ECU还可以根据第二类参数传感器传输的信号控制第二组气缸各缸动作，用部分执行器工作实现故障状态下的跛行模式。

本实施例中，第一类参数传感器包括获得第一组气缸各缸曲轴转角参考位置的曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器以及用于爆震检测的爆震传感器等，主ECU根据第一类参数传感器传输的信号判断第一组气缸各缸所处的位置，并计算第一组气缸的各缸的喷油、点火指令，控制第一组气缸的各缸的正常运行。相应地，第二类参数传感器包括获得第二组气缸的各缸曲轴转角参考位置的曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器以及用于爆震检测的爆震传感器等，副ECU根据第二类参数传感器传输的信号判断第二组气缸的各缸所处的位置，并计算第二组气缸的各缸的喷油、点火指令，控制第二组气缸的各缸的正常运行。

进一步地，该发动机控制装置还包括第三类参数传感器，第三类参数传感器与主ECU电连接，第三类参数传感器用于向主ECU传输驾驶员意图数据，第三类参数传感器包括油门踏板位置传感器、刹车开关、离合开关及巡航开关等，体现车辆驾驶员的操作意图。

具体地，驾驶员意图数据主要包括油门踏板、刹车、离合及巡航等由驾驶员操作的部件传递的数据，该数据直接传输至主ECU中，再由主ECU传输给副ECU，使得副ECU也能够及时获得驾驶员意图数据。此外，主ECU需要传输给副ECU的数据还包括发动机附件，例如风扇、空调等扭矩需求信息，跛行、失火、碳罐、喷油器、异常停机及CPV阀等故障信息，防盗、气囊灯功能状态信息，以及第一组气缸的燃油消耗、二次空气流量等发动机相关信息。

此外，副ECU向主ECU传输副ECU控制的第二组气缸侧的发动机的相关数据，包括实际扭矩信息，跛行同步、失火、异常停机、扭矩故障、节气门故障及碳罐等故障信息，以及第二组气缸的燃油消耗、二次空气流量等发动机相关信息。主ECU和副ECU相互配合，保证V型多缸发动机的正常运行。

进一步地，主ECU和副ECU通过CAN FD协议进行数据通信。CAN FD总线采用新的DLC编码方式和CRC算法，其数据帧在控制场新添加EDL位、BRS位及ESI位，数据场的长度由8字节扩充至最大支持64字节，且采用两种位速率，在传输速率和通信带宽方面大幅优于传统CAN通信网络，CAN FD通讯可实现10倍于传统的CAN通讯的数据传输量，不仅可以传输发动机控制关键信息，还可以实现通讯信息量的大幅扩展，可以传递全部的故障诊断信息。

进一步地，位于第一组气缸侧的各执行器主要包括该侧的可变气门正时、电子节气门、第一组气缸的各缸的点火线圈、喷油器及该侧的主继电器等。相应地，位于第二组气缸侧的各执行器主要包括该侧的可变气门正时、电子节气门、第二组气缸的各缸的点火线圈、喷油器及该侧的主继电器等。

本实施例还提供一种发动机控制方法，如图2所示，该发动机控制方法包括如下步骤：

步骤S1：对主ECU和副ECU的身份进行识别；

步骤S2：主ECU根据第一类参数传感器传输的信号控制第一组气缸的各缸动作，所述副ECU根据第二类参数传感器传输的信号控制第二组气缸的各缸动作。

该发动机控制方法由于在发动机上设置了上述V型多缸发动机控制装置，主ECU和副ECU均能够独立采集发动机的信号，保证了副ECU控制的实时性和控制精度。

在本实施例中，主ECU与副ECU的硬件软件结构均相同，因此，该发动机每次上电运行初始化任务时，需要先对主ECU和副ECU的身份进行识别。具体地，可以通过外部线束二进制编码识别主ECU与副ECU各自的身份信息，其中，主ECU和副ECU采用预设端口外接高低电平的方式，来进行主ECU和副ECU的身份的识别，以确认两者所处的控制系统的主、副地位，进而完成对应的控制功能。

此外，该发动机控制方法中增加ECU身份识别校验机制，如图3所示，每次上电运行初始化任务时，首先读取固定ADC接口编码数据所确认的第一身份信息与EEPROM存储中存储的主ECU和副ECU的第二身份数据。如果第一身份信息与第二身份信息一致，则信任第一身份信息，并将第二身份信息替换为第一身份信息存储至EEPROM中。

如果第一身份信息与第二身份信息不一致，则判断固定ADC接口与EEPROM是否发生故障，如果固定ADC接口故障，EEPROM运行正常，则信任第二身份信息；如果EEPROM运行故障，固定ADC接口无障碍，则信任第一身份信息，并将第二身份信息替换为第一身份信息存储至EEPROM中；如果固定ADC接口与EEPROM运行均发生故障，则该ECU身份识别故障，禁止该ECU控制的第一组气缸或者第二组气缸动作。

当第一组气缸或者第二组气缸禁止动作后，ECU模块开始进行主ECU与副ECU的相互校验。具体校验过程为：首先判断两个ECU间的私有CAN是否可信，如果主ECU和副ECU间的私有CAN不可信，则身份故障的ECU控制的第一组气缸或者第二组气缸保持禁止动作指令；如果私有CAN可信，则判断另一个ECU是否发生故障，例如：当主ECU发生身份识别故障时，禁止第一组气缸动作，此时若主ECU与副ECU之间的私有CAN可信，且副ECU未发生身份识别故障，则信任副ECU的身份信息，反推另一个ECU为主ECU，即完成身份确认，第一组气缸的禁止动作指令解除，如果副ECU也发生身份识别故障，并处于第二组气缸禁止动作状态，则第一组气缸和第二组气缸均保持禁止动作指令。

通过主ECU和副ECU之间的身份的校验，使主ECU和副ECU按照既定的策略执行主ECU和副ECU的既定功能，同时，使用主ECU和副ECU身份识别软件校验机制，如果身份识别异常，限制发动机启动，保护用户安全。当主ECU和副ECU中的一个发生损坏时，无需物理操作，可以直接进入车辆跛行模式。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种V型多缸发动机控制装置，其特征在于，包括：

ECU模块，其包括主ECU和副ECU，所述主ECU与所述副ECU通讯连接，所述主ECU能够将驾驶员意图数据传输至所述副ECU；

第一类参数传感器，其设置于发动机一侧的第一组气缸上，并与所述主ECU电连接，所述主ECU能够根据所述第一类参数传感器传输的信号控制所述第一组气缸的各缸动作；

第二类参数传感器，其设置于所述发动机另一侧的第二组气缸上，并与所述副ECU电连接，所述副ECU能够根据所述第二类参数传感器传输的信号控制所述第二组气缸的各缸动作。

2.根据权利要求1所述的V型多缸发动机控制装置，其特征在于，所述主ECU和所述副ECU通过CAN FD协议进行数据通信。

3.根据权利要求1所述的V型多缸发动机控制装置，其特征在于，还包括第三类参数传感器，所述第三类参数传感器与所述主ECU电连接，所述第三类参数传感器用于向所述主ECU传输所述驾驶员意图数据。

4.根据权利要求1所述的V型多缸发动机控制装置，其特征在于，所述主ECU与所述副ECU的硬件软件结构均相同。

5.一种发动机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：对主ECU和副ECU的身份进行识别；

步骤S2：所述主ECU根据第一类参数传感器传输的信号控制第一组气缸的各缸动作，所述副ECU根据第二类参数传感器传输的信号控制第二组气缸的各缸动作。

6.根据权利要求5所述的发动机控制方法，其特征在于，所述主ECU与所述副ECU采用预设端口外接高低电平的方式，来进行所述主ECU和所述副ECU的身份的识别，以确认两者所处的控制系统的主、副地位，从而完成对应的控制功能。

7.根据权利要求6所述的发动机控制方法，其特征在于，所述步骤S1与所述步骤S2之间还包括：

步骤S11：读取固定ADC接口编码数据所确认的第一身份信息与EEPROM存储中存储的所述主ECU和所述副ECU的第二身份数据。

8.根据权利要求7所述的发动机控制方法，其特征在于，所述步骤S11具体包括：

步骤S111：对比所述第一身份信息与所述第二身份数据是否一致，如果一致，则信任所述第一身份信息，并将所述第二身份信息替换为所述第一身份信息，如果不一致，则执行步骤S112；

步骤S112：判断固定ADC接口与EEPROM是否发生故障，如果固定ADC接口与EEPROM中的一个发生故障，则信任另一个所确认的身份数据，如果固定ADC接口与EEPROM均发生故障，则禁止其所控制的第一组气缸或者第二组气缸动作。

9.根据权利要求8所述的发动机控制方法，其特征在于，所述步骤S112之后还包括：

步骤S113：主ECU与副ECU的相互校验。

10.根据权利要求9所述的发动机控制方法，其特征在于，所述主ECU与所述副ECU的相互校验具体包括：

步骤S1131：判断主ECU与副ECU之间的私有CAN是否可信，如果不可信，则故障ECU控制的第一组气缸或者第二组气缸保持禁止动作指令，如果私有CAN可信，则执行步骤S1132；

步骤S1132：判断另一个ECU是否故障，如果另一个ECU没有故障，则信任另一个ECU的身份信息，如果另一个ECU有故障，则保持第一组气缸或者第二组气缸的禁止动作指令。

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