CN115182835A - 发动机的暖机控制方法、控制装置、以及汽车发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机的暖机控制方法，所述方法包括在发动机进入冷启动模式时，计算当前发动机发热量、发动机从当前水温升高到目标水温所需的温升热量及散热变化量，对当前发动机发热量、温升热量以及散热变化量求和，得到发动机目标总发热量，并根据所述发动机目标总发热量以及预设的第二对应关系，获得目标压缩比，最后根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作，其通过控制发动机压缩比，从而调整发动机点火时的压缩温度，进而提高燃烧效率和燃烧温度，使得可变压缩比发动机在不依赖电子水泵和电子节温器等电子设备的情况下，也能达到快速暖机的目的。本发明还提供了一种控制装置以及汽车发动机。

Description

发动机的暖机控制方法、控制装置、以及汽车发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种发动机的暖机控制方法、控制装 置、以及汽车发动机。

背景技术

可变压缩比技术是发动机革命性技术，能够兼顾发动机的燃油经济性和动力 性，即降低发动机的油耗的同时，可以提高发动机的功率扭矩。目前在传统机械 控制的冷却系统中，由于机械节温器和机械水泵无法智能控制节温器开度和水泵 流量，发动机的暖机速度和温度响应缓慢，无法实现快速暖机。现已有冷却系统 采用电子节温器、电子水泵、温控模块等电子控制实现快速调节水温，以使发动 机达到快速暖机的目的，并使得水温在不同发动机工况都能调节至最佳温度，然 而，上述提到的电子设备价格都比较贵。

发明内容

本发明实施例的多个方面提供了一种发动机的暖机控制方法、控制装置、以 及汽车发动机，其能够解决现有技术的可变压缩比发动机需要依赖电子水泵和电 子节温器等昂贵的电子设备实现快速暖机的问题。

本发明实施例第一方面提供了一种发动机的暖机控制方法，包括：

当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前 发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量；其中，所述第 一对应关系用于指示发动机转速、发动机负荷、发动机压缩比和发动机发热量之 间的对应关系；

计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水温所需的温升热量；

计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水温的散热变化量；

对所述当前发动机发热量、所述温升热量以及所述散热变化量求和，得到发 动机目标总发热量；

根据所述发动机目标总发热量以及预设的第二对应关系，获得目标压缩比； 其中，所述第二对应关系用于指示发动机目标总发热量与目标压缩比之间的对应 关系；

根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压 缩比工作。

优选的，所述根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动机以所 述暖机目标压缩比工作，具体包括：

当所述目标压缩比小于发动机最高压缩比时，将所述目标压缩比作为发动机 的暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作；

当所述目标压缩比大于发动机最高压缩比时，根据所述发动机目标总发热量 与预设的第三对应关系获得最佳压缩比；其中，所述第三对应关系用于指示发动 机目标总发热量与最佳压缩比之间的对应关系；

将所述最佳压缩比作为发动机的暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机 目标压缩比工作。

优选的，在所述根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动机以 所述暖机目标压缩比工作之后，还包括：

每经过预设间隔周期获取发动机的当前水温，并计算所述预设间隔周期内的 发动机的水温波动量；

当所述当前水温小于冷启动阈值时，返回至所述当发动机进入冷启动模式 时，根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一 对应关系，获得当前发动机发热量步骤；

当所述当前水温大于最大水温阈值时，控制发动机进行报警和限速限扭，并 请求发动机停机；

当所述当前水温大于冷启动阈值并小于最大水温阈值，且所述水温波动量小 于第一温度阈值时，控制发动机由冷启动模式切换至正常模式；

当所述当前水温大于冷启动阈值并小于最大水温阈值，且所述水温波动量大 于第一温度阈值时，对下一个预设间隔周期内的水温波动量进行监测；

当检测到所述下一个预设间隔周期内的水温波动量小于第一温度阈值时，进 行发动机失真记录，并控制发动机由冷启动模式切换至正常模式；

当检测到所述下一个预设间隔周期内的水温波动量大于第一温度阈值时，控 制发动机进行报警和限速限扭，并请求发动机停机。

优选的，所述计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水温的散热变化 量，具体包括：

根据发动机的当前水温、当前发动机转速和预设的第四对应关系，确定当前 冷却液流量，其中，所述预设的第四对应关系用于指示发动机水温、发动机转速 和冷却液流量之间的关系；

根据所述当前水温以及所述当前冷却液流量，确定与当前水温对应的发动机 基础散热量；

获取当前环境温度和当前车速，并根据所述当前环境温度和所述当前车速对 与所述当前水温对应的发动机基础散热量进行修正，得到与当前水温对应的发动 机散热量；

根据发动机的目标水温、当前发动机转速和预设的第四对应关系，确定目标 冷却液流量；

根据所述目标水温以及所述目标冷却液流量，确定与目标水温对应的发动机 基础散热量；

获取当前环境温度和当前车速，并根据所述当前环境温度和所述当前车速对 与所述目标水温对应的发动机基础散热量进行修正，得到与目标水温对应的发动 机散热量；

将与目标水温对应的发动机散热量以及与当前水温对应的发动机散热量之 间的差值作为所述发动机散热变化量。

优选的，在所述当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发 动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量 之前，还包括：

当检测到整车上电后，若接收到压缩比传感器故障码，控制发动机进行报警， 并控制所述发动机进入第一故障模式；

当所述发动机进入第一故障模式时，获取可变压缩比机构的锁止功能信息， 当所述锁止功能信息等于1时，控制所述发动机按锁止状态压缩比下的整机Map 进行工作；

当所述锁止功能信息等于0时，控制所述发动机进行限速限扭，并请求发动 机停机。

优选的，在所述当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发 动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量 之前，还包括：

当检测到整车上电后，若接收到压缩比执行电机故障码或油泵故障码，控制 发动机进行报警，并控制所述发动机进入第二故障模式；

当所述发动机进入第二故障模式时，获取可变压缩比机构的锁止功能信息， 当所述锁止功能信息等于1时，控制所述发动机按锁止状态压缩比下的整机Map 进行工作；

当所述锁止功能信息等于0时，控制所述发动机进行限速限扭，并请求发动 机停机。

优选的，在所述当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发 动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量 之前，还包括：

当检测到整车上电后，若接收到水温传感器故障码，控制所述发动机进行报 警和限速限扭，并请求发动机停机。

优选的，在所述当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发 动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量 之前，还包括：

当检测到发动机的当前水温低于冷启动阈值时，控制所述发动机进入冷启动 模式；

当检测到发动机的当前水温高于冷启动阈值时，控制所述发动机进入正常工 作模式。

本发明实施例第二方面相应提供一种控制装置，包括：

发热量获取模块，用于当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、 当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机 发热量；其中，所述第一对应关系用于指示发动机转速、发动机负荷、发动机压 缩比和发动机发热量之间的对应关系；

温升热量计算模块，用于计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水温 所需的温升热量；

散热变化量计算模块，用于计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水 温的散热变化量；

目标总发热量计算模块，用于对所述当前发动机发热量、所述温升热量以及 所述散热变化量求和，得到发动机目标总发热量；

目标压缩比获取模块，用于根据所述发动机目标总发热量以及预设的第二对 应关系，获得目标压缩比；其中，所述第二对应关系用于指示发动机目标总发热 量与目标压缩比之间的对应关系；

暖机控制模块，用于根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动 机以所述暖机目标压缩比工作。

本发明实施例第三方面提供一种汽车发动机，所述发动机包括上述实施例所 述的控制装置。

相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于：本发明实施例提供了一种 发动机的暖机控制方法，所述方法包括在发动机进入冷启动模式时，计算当前发 动机发热量、发动机从当前水温升高到目标水温所需的温升热量以及从当前水温 升高至目标水温的散热变化量，对所述当前发动机发热量、所述温升热量以及所 述散热变化量求和，得到发动机目标总发热量，并根据所述发动机目标总发热量 以及预设的第二对应关系，获得目标压缩比，最后根据所述目标压缩比确定暖机 目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作，其通过控制发动机的压 缩比，从而调整发动机点火时的压缩温度，进而提高燃烧效率和燃烧温度，使得 可变压缩比发动机在不依赖电子水泵和电子节温器等昂贵的电子设备的情况下， 不增加成本即能达到快速暖机的目的。同时，本发明实施例还相应地提供了一种 控制装置以及汽车发动机。

附图说明

图1是本发明提供的发动机的暖机控制方法的一个实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的发动机的暖机控制方法的另一个实施例的流程示意图；

图3是本发明提供的控制装置的结构框图。

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作出创造性劳 动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。

基于传统机械节温器和机械水泵的冷却系统，节温器工作状态只与水温相 关，水温未到开启温度时，发动机可以认为在进行暖机过程，此时发动机一般都 在低负荷工作，发动机发热量普遍较低，同时由于机械水泵流量主要与发动机转 速相关，冷却液流量基本已经确定，而无法像电子水泵一样能够主动控制发动机 冷却液流量，譬如减少冷却液流量，从而减少发动机散热，进而实现快速暖机。 因此对于传统机械控制的冷却系统，发动机暖机较为缓慢。

可变压缩比技术是发动机革命性技术，压缩比是提高发动机燃烧效率的最关 键参数之一，同时高压缩比能够提高点火时气缸温度，能够改善冷启动的燃烧稳 定性，使燃烧更充分，可变压缩比发动机通过相应的控制方法能够缓解暖机速率 过慢的问题，因此，本发明实施例在不增加成本(如升级电子节温器和电子水泵) 的前提下提出一种发动机的暖机控制方法。

参见图1，其是本发明提供的发动机的暖机控制方法的一个实施例的流程示 意图。本发明实施例提供的发动机的暖机控制方法，其适用于可变压缩比发动机， 包括步骤S11到步骤S16：

步骤S11，当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发动机 负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量；其 中，所述第一对应关系用于指示发动机转速、发动机负荷、发动机压缩比和发动 机发热量之间的对应关系；

步骤S12，计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水温所需的温升热 量；

步骤S13，计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水温的散热变化量；

步骤S14，对所述当前发动机发热量、所述温升热量以及所述散热变化量求 和，得到发动机目标总发热量；

步骤S15，根据所述发动机目标总发热量以及预设的第二对应关系，获得目 标压缩比；其中，所述第二对应关系用于指示发动机目标总发热量与目标压缩比 之间的对应关系；

步骤S16，根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动机以所述 暖机目标压缩比工作。

需要说明的是，本发明实施例在具体实施时，可以先执行步骤S13，再执行 步骤S12，也可以同时执行步骤S12和步骤S13。此外，可以理解的是，本发明 实施例中的水温实际指的是发动机冷却液的水温，且所述步骤S12“计算从发动 机的当前水温升高至发动机的目标水温所需的温升热量”应该理解成发动机冷却 液从当前水温升高到目标水温所需要吸收的热量。

本发明实施例提供的发动机的暖机控制方法，所述方法包括在发动机进入冷 启动模式时，计算当前发动机发热量、发动机从当前水温升高到目标水温所需的 温升热量以及从当前水温升高至目标水温的散热变化量，对所述当前发动机发热 量、所述温升热量以及所述散热变化量求和，得到发动机目标总发热量，并根据 所述发动机目标总发热量以及预设的第二对应关系，获得目标压缩比，最后根据 所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工 作，其通过控制发动机的压缩比，从而调整发动机点火时的压缩温度，进而提高 燃烧效率和燃烧温度，使得可变压缩比发动机在不依赖电子水泵和电子节温器等 昂贵的电子设备的情况下，不增加成本即能达到快速暖机的目的。

在一种可选的实施方式中，在所述步骤S11“当发动机进入冷启动模式时， 根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应 关系，获得当前发动机发热量”之前，还包括：

当检测到整车上电后，若接收到压缩比传感器故障码，控制发动机进行报警， 并控制所述发动机进入第一故障模式；

当所述发动机进入第一故障模式时，获取可变压缩比机构的锁止功能信息， 当所述锁止功能信息等于1时，控制所述发动机按锁止状态压缩比下的整机Map 进行工作；

当所述锁止功能信息等于0时，控制所述发动机进行限速限扭，并请求发动 机停机。

在具体实施时，可在可变压缩比发动机上安装压缩比传感器，以使得发动机 ECU通过压缩比传感器采集发动机的压缩比。为了避免发动机系统出现相关故障 造成的零件损失和安全事故，本发明实施例在检测到整车上电后，由ECU采集 发动机当前压缩比，并判断发动机当前压缩比的数值是否正常。若压缩比传感器 出现最大故障、最小故障、信号不合理故障中的任意一种故障，则发动机无法通 过压缩比传感器对当前发动机压缩比情况进行判断，此时，ECU会接收到压缩比 传感器故障码，且在接收到压缩比传感器故障码后控制发动机进行报警，并控制 发动机进入第一故障模式。

当发动机进入第一故障模式时，由于发动机无法确定当前压缩比，发动机喷 油点火、正时相位等参数都无法按相应的Map进行取值，进而导致发动机可能 出现损坏，甚至引发安全事故。为避免以上情况出现，ECU根据可变压缩比机构 是否有物理锁止功能F_lock进行判断，F_lock＝1，代表有物理锁止功能，F_lock＝0， 则反之；其中物理锁止功能F_lock在可变压缩比机构完成开发时已赋值，当压缩 比传感器或执行机构无法正常工作时，可变压缩比机构能够在物理锁止功能下进 行锁止，获得固定的锁止压缩比值。当ECU获取到的锁止功能信息为F_lock＝1 时，则发动机仍可以按锁止状态压缩比下的整机Map_l继续工作；如果ECU获取 到的锁止功能信息为F_lock＝0时，ECU控制发动机通过喷油点火、正时相位等 参数进行限速限扭，并请求发动机停机。其中，Map_l是发动机通过试验标定后的 预设值，指发动机进入第一故障模式和第二故障模式时，所运行的整机Map。

在一种可选的实施方式中，在所述步骤S11“当发动机进入冷启动模式时， 根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应 关系，获得当前发动机发热量”之前，还包括：

当检测到整车上电后，若接收到压缩比执行电机故障码或油泵故障码，控制 发动机进行报警，并控制所述发动机进入第二故障模式；

当所述发动机进入第二故障模式时，获取可变压缩比机构的锁止功能信息， 当所述锁止功能信息等于1时，控制所述发动机按锁止状态压缩比下的整机Map 进行工作；

当所述锁止功能信息等于0时，控制所述发动机进行限速限扭，并请求发动 机停机。

在具体实施时，ECU每次上电对压缩比执行电机或电子油泵进行信息采集， 并判断压缩比执行机构是否正常，若压缩比执行机构出现硬件损坏、无法通电、 信号不合理等任意一种故障，则压缩比执行机构无法接收ECU反馈的执行命令 进行压缩比保持和切换动作，因此，压缩比执行机构就会向ECU发送压缩比执 行电机故障码，ECU会在接收到压缩比执行电机故障码后控制发动机报警，并控 制发动机进入第二故障模式。

当发动机处于第二故障模式时，发动机能够确定当前压缩比，然而，由于此 时压缩比执行机构无法正常工作，无法响应调节发动机压缩比的命令，此时，发 动机喷油点火、正时相位等参数只能按原压缩比下的整机Map进行采值，进而 导致发动机可能无法提供充足的扭矩输出，甚至会引发安全事故。为避免以上情 况出现，ECU根据锁止功能信息F_lock进行判断，当锁止功能信息F_lock＝1时， 则发动机仍可以按锁止状态压缩比下的整机Map_l继续工作；如果锁止功能信息 F_lock＝0，ECU控制发动机通过喷油点火、正时相位等参数进行限速限扭，并请 求发动机停机。

在一种可选的实施方式中，在所述步骤S11“当发动机进入冷启动模式时， 根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应 关系，获得当前发动机发热量”之前，还包括：

当检测到整车上电后，若接收到水温传感器故障码，控制所述发动机进行报 警和限速限扭，并请求发动机停机。

可以理解的是，当压缩比传感器、压缩比执行机构以及水温传感器出现故障 时，本发明通过上述步骤的调整，能够避免发动机零件的进一步损坏，以及整车 和人员可能出现的安全事故。

在一种可选的实施方式中，在所述步骤S11“当发动机进入冷启动模式时， 根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应 关系，获得当前发动机发热量”之前，还包括：

当检测到发动机的当前水温低于冷启动阈值时，控制所述发动机进入冷启动 模式；

当检测到发动机的当前水温高于冷启动阈值时，控制所述发动机进入正常工 作模式。

在具体实施时，所述冷启动阈值为预设值，可以参考节温器的开启温度，例 如设定在83℃～93℃的范围内。具体根据实际工况设置，本发明实施例不做限定。

在本发明实施例中，所述步骤S11“当发动机进入冷启动模式时，根据当前 发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获 得当前发动机发热量”在具体实施时，可以预先配置第一对应关系的映射关系表， 通过查表的形式确定发动机压缩比ε。示例性地，所述第一对应关系的映射关系 表可以是如下的形式：

其中，Q_in为发动机发热量，n为发动机转速，b为发动机负荷，ε为发动机 压缩比。

在本发明实施例中，所述步骤S12“计算从发动机的当前水温升高至发动机 的目标水温所需的温升热量”在具体实施时，可以先计算发动机的当前水温T和 目标水温T_t，并通过公式△T＝T-T_t计算得到水温评价参数△T，进而计算水温升 高△T发动机冷却液所需要吸收的温升热量Q_need。

在一种可选的实施方式中，所述步骤S13“计算从发动机的当前水温升高至 发动机的目标水温的散热变化量”，具体包括：

根据发动机的当前水温、当前发动机转速和预设的第四对应关系，确定当前 冷却液流量，其中，所述预设的第四对应关系用于指示发动机水温、发动机转速 和冷却液流量之间的关系；

根据所述当前水温以及所述当前冷却液流量，确定与当前水温对应的发动机 基础散热量；

获取当前环境温度和当前车速，并根据所述当前环境温度和所述当前车速对 与所述当前水温对应的发动机基础散热量进行修正，得到与当前水温对应的发动 机散热量；

根据发动机的目标水温、当前发动机转速和预设的第四对应关系，确定目标 冷却液流量；

根据所述目标水温以及所述目标冷却液流量，确定与目标水温对应的发动机 基础散热量；

获取当前环境温度和当前车速，并根据所述当前环境温度和所述当前车速对 与所述目标水温对应的发动机基础散热量进行修正，得到与目标水温对应的发动 机散热量；

将与目标水温对应的发动机散热量以及与当前水温对应的发动机散热量之 间的差值作为所述发动机散热变化量。

在具体实施时，所述预设的第四对应关系可以是以下的表格形式：

可以理解的是，由于冷却液流量q和节温器开度分别与发动机转速n及当前 水温T强相关，因此通过当前水温T、发动机转速n以及所述第四对应关系能够 得到冷却液流量q，同时在冷启动模式下，由于节温器还未开启，发动机冷却液 处于小循环中，而未进入大循环，发动机的热量都是由空气对流散热释放，此时 发动机散热量Q_out非常少，主要与发动机缸体温度、环境温度T_h和车速V相关， 而缸体温度又与发动机冷却液流量q和水温T相关，因此可以通过大量试验数据 获取常温下的发动机基础散热量Q_{out_b}＝f(T,q)，并通过环境温度T_h和车速V进行 修正，获得当前水温对应的散热量Q_out，并对目标水温对应的散热量进行同样的 计算，进而通过对当前水温对应的散热量与目标水温对应的散热量作差，以得到发动机散热变化量△Q_out，从而对所述温升热量Q_need、所述当前发动机发热量Q_in以及所述散热变化量△Q_out求和得到发动机目标总发热量Q_{in_all}，进而利用预设的 第二对应关系，获得目标压缩比ε_t。

在具体实施当中，可以根据第二对应关系预先配置发动机目标总发热量 Q_{in_all}与目标压缩比ε_t之间的映射关系表，通过查表的形式确定目标压缩比ε_t。示 例性地，可以根据第二对应关系预先配置仅包含发动机目标总发热量Q_{in_all}与目 标压缩比ε_t的映射关系表，确定目标压缩比ε_t。此外，也可以直接采用第一对应 关系的映射关系表，并将发动机目标总发热量Q_{in_all}作为发动机发热量Q_in，同时 将目标压缩比ε_t作为发动机压缩比ε，在具体应用中通过查询表格中发动机发热 量Q_in与发动机压缩比ε之间的对应关系，确定目标压缩比ε_t。示例性地，所述 第二对应关系可以是如下的形式：

可以理解的是，为了使得所述目标压缩比ε_t工作在适宜工作范围内，需对所 述目标压缩比ε_t进行判断，以避免在目标压缩比ε_t高于最高压缩比ε_max的情况下， 直接控制发动机以所述目标压缩比进行工作，可能造成的燃爆等异常点燃状况以 及危害发动机的使用寿命的问题。因此，需要针对具体情况，根据所述目标压缩 比进一步确定最终的暖机目标压缩比。进而，在一种可选的实施方式中，所述步 骤S16“根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目 标压缩比工作”，具体包括：

当所述目标压缩比小于发动机最高压缩比时，将所述目标压缩比作为发动机 的暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作；

当所述目标压缩比大于发动机最高压缩比时，根据所述发动机目标总发热量 与预设的第三对应关系获得最佳压缩比；其中，所述第三对应关系用于指示发动 机目标总发热量与最佳压缩比之间的对应关系；

将所述最佳压缩比作为发动机的暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机 目标压缩比工作。

在本发明实施例中，将所述目标压缩比ε_t与发动机最高压缩比ε_max进行比较， 并在ε_t<ε_max时，将发动机的压缩比调节至ε_t，在ε_t>ε_max时，通过第三对应关系获 得阈值范围内最佳压缩比ε_b，并控制发动机以最佳压缩比ε_b进行工作，进而通过 调整发动机的压缩比，控制传统机械控制的冷却系统的冷却液的水温迅速上升， 从而提高发动机的暖机效率。

在一种可选的实施方式中，在所述步骤S16“根据所述目标压缩比确定暖机 目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作”之后，还包括：

每经过预设间隔周期获取发动机的当前水温，并计算所述预设间隔周期内的 发动机的水温波动量；

当所述当前水温小于冷启动阈值时，返回至所述当发动机进入冷启动模式 时，根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一 对应关系，获得当前发动机发热量步骤；

当所述当前水温大于最大水温阈值时，控制发动机进行报警和限速限扭，并 请求发动机停机；

当所述当前水温大于冷启动阈值并小于最大水温阈值，且所述水温波动量小 于第一温度阈值时，控制发动机由冷启动模式切换至正常模式；

当所述当前水温大于冷启动阈值并小于最大水温阈值，且所述水温波动量大 于第一温度阈值时，对下一个预设间隔周期内的水温波动量进行监测；

当检测到所述下一个预设间隔周期内的水温波动量小于第一温度阈值时，进 行发动机失真记录，并控制发动机由冷启动模式切换至正常模式；

当检测到所述下一个预设间隔周期内的水温波动量大于第一温度阈值时，控 制发动机进行报警和限速限扭，并请求发动机停机。

在具体实施时，可通过水温传感器获取发动机的当前水温，水温传感器每经 过预设间隔周期t获取发动机的水温并发送给ECU，以使得ECU能够对每一个 循环周期的发动机的水温进行监测，并对发动机水温波动量△T_n+1＝T_n+1-T_n进行计 算，其中，T_n+1为当前循环周期的水温，T_n为上一个循环周期的水温，当检测到 发动机水温波动量△T_n+1连续两个间隔周期超过第一温度阈值T_d，或者当前水温 T超过最大水温阈值T_max，控制发动机进行报警和限速限扭，并请求发动机停机， 进而对发动机的温升速度以及最高水温进行限制，从而更好地控制水温的稳定 性。

示例性地，参见图2，图2是本发明提供的发动机的暖机控制方法的另一个 实施例的流程示意图。在该实施例中，所述暖机控制方法执行包括步骤S1到S9：

步骤S1，检测压缩比传感器是否故障；若是，则判断锁止功能信息F_lock 是否等于1；当检测到F_lock等于1时，则控制发动机按锁止状态压缩比下的整 机Map执行，当检测到F_lock不等于1时，控制发动机进行报警和限速限扭， 并请求发动机停机；若压缩比传感器没有发生故障，则执行步骤S2；

步骤S2，判断压缩比执行机构是否故障，若是，判断锁止功能信息F_lock 是否等于1；当检测到F_lock等于1时，则控制发动机按锁止状态压缩比下的整 机Map执行，当检测到F_lock不等于1时，控制发动机进行报警和限速限扭， 并请求发动机停机；若压缩比执行机构没有发生故障，则执行步骤S3；

步骤S3，判断水温传感器是否故障；若是，控制发动机进行报警和限速限扭， 并请求发动机停机；否则，执行步骤S4；

步骤S4，判断当前水温是否低于冷启动阈值；若是，则发动机进入冷启动模 式，执行步骤S5，否则执行步骤S9；

步骤S5，计算发动机目标总发热量Q_{in_all}，确定暖机目标压缩比并执行；

步骤S6，判断当前水温是否低于冷启动阈值；若是，返回步骤S5；否则， 执行步骤S7；

步骤S7，判断当前水温是否超过最大水温阈值；若是，则控制发动机进行报 警和限速限扭，并请求发动机停机；否则，执行步骤S8；

步骤S8，判断水温波动量是否超过第一温度阈值；若水温波动量未超过第一 温度阈值，则执行步骤S9；若水温波动量超过第一温度阈值，则进一步判断下一 个间隔周期的水温波动量是否仍然超过第一温度阈值，若仍然超过第一温度阈 值，则控制发动机进行报警和限速限扭，并请求发动机停机，若下一个间隔周期 的水温波动量未超过第一温度阈值，则执行步骤S9；

步骤S9，控制发动机进入正常工作模式。

参见图3，图3是本发明实施例相应提供的控制装置的结构框图。本发明实 施例提供的控制装置包括：

发热量获取模块101，用于当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转 速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发 动机发热量；其中，所述第一对应关系用于指示发动机转速、发动机负荷、发动 机压缩比和发动机发热量之间的对应关系；

温升热量计算模块102，用于计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标 水温所需的温升热量；

散热变化量计算模块103，用于计算从发动机的当前水温升高至发动机的目 标水温的散热变化量；

目标总发热量计算模块104，用于对所述当前发动机发热量、所述温升热量 以及所述散热变化量求和，得到发动机目标总发热量；

目标压缩比获取模块105，用于根据所述发动机目标总发热量以及预设的第 二对应关系，获得目标压缩比；其中，所述第二对应关系用于指示发动机目标总 发热量与目标压缩比之间的对应关系；

暖机控制模块106，用于根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制 发动机以所述暖机目标压缩比工作。

在一种可选的实施方式中，所述控制装置还包括：

压缩比传感器故障控制模块，用于当检测到整车上电后，若接收到压缩比传 感器故障码，控制发动机进行报警，并控制所述发动机进入第一故障模式；

当所述发动机进入第一故障模式时，获取可变压缩比机构的锁止功能信息， 当所述锁止功能信息等于1时，控制所述发动机按锁止状态压缩比下的整机Map 进行工作；

当所述锁止功能信息等于0时，控制所述发动机进行限速限扭，并请求发动 机停机。

在一种可选的实施方式中，所述控制装置还包括：

压缩比执行机构故障控制模块，用于当检测到整车上电后，若接收到压缩比 执行电机故障码或油泵故障码，控制发动机进行报警，并控制所述发动机进入第 二故障模式；

当所述发动机进入第二故障模式时，获取可变压缩比机构的锁止功能信息， 当所述锁止功能信息等于1时，控制所述发动机按锁止状态压缩比下的整机Map 进行工作；

当所述锁止功能信息等于0时，控制所述发动机进行限速限扭，并请求发动 机停机。

在一种可选的实施方式中，所述控制装置还包括：

水温传感器故障控制模块，用于当检测到整车上电后，若接收到水温传感器 故障码，控制所述发动机进行报警和限速限扭，并请求发动机停机。

在一种可选的实施方式中，所述散热变化量计算模块103具体用于：

根据发动机的当前水温、当前发动机转速和预设的第四对应关系，确定当前 冷却液流量，其中，所述预设的第四对应关系用于指示发动机水温、发动机转速 和冷却液流量之间的关系；

根据所述当前水温以及所述当前冷却液流量，确定与当前水温对应的发动机 基础散热量；

获取当前环境温度和当前车速，并根据所述当前环境温度和所述当前车速对 与所述当前水温对应的发动机基础散热量进行修正，得到与当前水温对应的发动 机散热量；

根据发动机的目标水温、当前发动机转速和预设的第四对应关系，确定目标 冷却液流量；

根据所述目标水温以及所述目标冷却液流量，确定与目标水温对应的发动机 基础散热量；

获取当前环境温度和当前车速，并根据所述当前环境温度和所述当前车速对 与所述目标水温对应的发动机基础散热量进行修正，得到与目标水温对应的发动 机散热量；

将与目标水温对应的发动机散热量以及与当前水温对应的发动机散热量之 间的差值作为所述发动机散热变化量。

在一种可选的实施方式中，所述暖机控制模块106，具体用于：

当所述目标压缩比小于发动机最高压缩比时，将所述目标压缩比作为发动机 的暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作；

当所述目标压缩比大于发动机最高压缩比时，根据所述发动机目标总发热量 与预设的第三对应关系获得最佳压缩比；其中，所述第三对应关系用于指示发动 机目标总发热量与最佳压缩比之间的对应关系；

将所述最佳压缩比作为发动机的暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机 目标压缩比工作。

在一种可选的实施方式中，所述控制装置还包括水温检测控制模块，所述水 温检测控制模块用于：

每经过预设间隔周期获取发动机的当前水温，并计算所述预设间隔周期内的 发动机的水温波动量；

当所述当前水温小于冷启动阈值时，返回至所述当发动机进入冷启动模式 时，根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一 对应关系，获得当前发动机发热量步骤；

当所述当前水温大于最大水温阈值时，控制发动机进行报警和限速限扭，并 请求发动机停机；

当所述当前水温大于冷启动阈值并小于最大水温阈值，且所述水温波动量小 于第一温度阈值时，控制发动机由冷启动模式切换至正常模式；

当所述当前水温大于冷启动阈值并小于最大水温阈值，且所述水温波动量大 于第一温度阈值时，对下一个预设间隔周期内的水温波动量进行监测；

当检测到所述下一个预设间隔周期内的水温波动量小于第一温度阈值时，进 行发动机失真记录，并控制发动机由冷启动模式切换至正常模式；

当检测到所述下一个预设间隔周期内的水温波动量大于第一温度阈值时，控 制发动机进行报警和限速限扭，并请求发动机停机。

需要说明的是，本发明实施例提供的控制装置用于执行上述实施例的发动机 暖机控制方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再 赘述。

此外，以上所描述的控制装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部 件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是 或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单 元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的 目的。另外，本发明提供的控制装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它 们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普 通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

优选的，将所有模块集成在发动机ECU中。

相应地，本发明另一实施例还提供了一种汽车发动机，所述汽车发动机包括 上述实施例提供的控制装置。

综上，本发明实施例提供了一种发动机的暖机控制方法、控制装置以及汽车 发动机。所述方法包括在发动机进入冷启动模式时，计算当前发动机发热量、发 动机从当前水温升高到目标水温所需的温升热量以及从当前水温升高至目标水 温的散热变化量，对所述当前发动机发热量、所述温升热量以及所述散热变化量 求和，得到发动机目标总发热量，并根据所述发动机目标总发热量以及预设的第 二对应关系，获得目标压缩比，最后根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比， 并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作，其通过控制发动机的压缩比，从而调 整发动机点火时的压缩温度，进而提高燃烧效率和燃烧温度，使得可变压缩比发 动机在不依赖电子水泵和电子节温器等昂贵的电子设备的情况下，不增加成本即 能达到快速暖机的目的。此外，本发明实施例提供的控制方法通过对水温以及水 温波动量进行监测，进而对发动机温升速度以及最高水温进行限制，并通过对压 缩比等工作参数进行调整，从而控制水温的稳定性。另外，本发明实施例的控制 方法在检测到压缩比传感器、压缩比执行机构或水温传感器出现故障时，通过获 取发动机的锁止功能信息，并在获取到的锁止功能信息为1时，控制发动机按锁 止状态压缩比下的整机Map进行工作，在获取到的锁止功能信息为0时，控制 发动机进行报警和限速限扭，以避免出现上述情况的故障时造成的发动机零件损 坏，甚至整车和人员的安全事故。相应地，本发明实施例还提供了一种控制装置 以及汽车发动机。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改 进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种发动机的暖机控制方法，其特征在于，包括：

当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量；其中，所述第一对应关系用于指示发动机转速、发动机负荷、发动机压缩比和发动机发热量之间的对应关系；

计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水温所需的温升热量；

计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水温的散热变化量；

对所述当前发动机发热量、所述温升热量以及所述散热变化量求和，得到发动机目标总发热量；

根据所述发动机目标总发热量以及预设的第二对应关系，获得目标压缩比；其中，所述第二对应关系用于指示发动机目标总发热量与目标压缩比之间的对应关系；

根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作。

2.如权利要求1所述的发动机的暖机控制方法，其特征在于，所述根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作，具体包括：

当所述目标压缩比小于发动机最高压缩比时，将所述目标压缩比作为发动机的暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作；

当所述目标压缩比大于发动机最高压缩比时，根据所述发动机目标总发热量与预设的第三对应关系获得最佳压缩比；其中，所述第三对应关系用于指示发动机目标总发热量与最佳压缩比之间的对应关系；

将所述最佳压缩比作为发动机的暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作。

3.如权利要求1所述的发动机的暖机控制方法，其特征在于，在所述根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作之后，还包括：

每经过预设间隔周期获取发动机的当前水温，并计算所述预设间隔周期内的发动机的水温波动量；

当所述当前水温小于冷启动阈值时，返回至所述当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量步骤；

当所述当前水温大于最大水温阈值时，控制发动机进行报警和限速限扭，并请求发动机停机；

当所述当前水温大于冷启动阈值并小于最大水温阈值，且所述水温波动量小于第一温度阈值时，控制发动机由冷启动模式切换至正常模式；

当所述当前水温大于冷启动阈值并小于最大水温阈值，且所述水温波动量大于第一温度阈值时，对下一个预设间隔周期内的水温波动量进行监测；

当检测到所述下一个预设间隔周期内的水温波动量小于第一温度阈值时，进行发动机失真记录，并控制发动机由冷启动模式切换至正常模式；

当检测到所述下一个预设间隔周期内的水温波动量大于第一温度阈值时，控制发动机进行报警和限速限扭，并请求发动机停机。

4.如权利要求1所述的发动机的暖机控制方法，其特征在于，所述计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水温的散热变化量，具体包括：

根据发动机的当前水温、当前发动机转速和预设的第四对应关系，确定当前冷却液流量，其中，所述预设的第四对应关系用于指示发动机水温、发动机转速和冷却液流量之间的关系；

根据所述当前水温以及所述当前冷却液流量，确定与当前水温对应的发动机基础散热量；

获取当前环境温度和当前车速，并根据所述当前环境温度和所述当前车速对与所述当前水温对应的发动机基础散热量进行修正，得到与当前水温对应的发动机散热量；

根据发动机的目标水温、当前发动机转速和预设的第四对应关系，确定目标冷却液流量；

根据所述目标水温以及所述目标冷却液流量，确定与目标水温对应的发动机基础散热量；

获取当前环境温度和当前车速，并根据所述当前环境温度和所述当前车速对与所述目标水温对应的发动机基础散热量进行修正，得到与目标水温对应的发动机散热量；

将与目标水温对应的发动机散热量以及与当前水温对应的发动机散热量之间的差值作为所述发动机散热变化量。

5.如权利要求1所述的发动机的暖机控制方法，其特征在于，在所述当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量之前，还包括：

当检测到整车上电后，若接收到压缩比传感器故障码，控制发动机进行报警，并控制所述发动机进入第一故障模式；

当所述发动机进入第一故障模式时，获取可变压缩比机构的锁止功能信息，当所述锁止功能信息等于1时，控制所述发动机按锁止状态压缩比下的整机Map进行工作；

当所述锁止功能信息等于0时，控制所述发动机进行限速限扭，并请求发动机停机。

6.如权利要求1所述的发动机的暖机控制方法，其特征在于，在所述当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量之前，还包括：

当检测到整车上电后，若接收到压缩比执行电机故障码或油泵故障码，控制发动机进行报警，并控制所述发动机进入第二故障模式；

当所述发动机进入第二故障模式时，获取可变压缩比机构的锁止功能信息，当所述锁止功能信息等于1时，控制所述发动机按锁止状态压缩比下的整机Map进行工作；

当所述锁止功能信息等于0时，控制所述发动机进行限速限扭，并请求发动机停机。

7.如权利要求1所述的发动机的暖机控制方法，其特征在于，在所述当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量之前，还包括：

当检测到整车上电后，若接收到水温传感器故障码，控制所述发动机进行报警和限速限扭，并请求发动机停机。

8.如权利要求1所述的发动机的暖机控制方法，其特征在于，在所述当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量之前，还包括：

当检测到发动机的当前水温低于冷启动阈值时，控制所述发动机进入冷启动模式；

当检测到发动机的当前水温高于冷启动阈值时，控制所述发动机进入正常工作模式。

9.一种控制装置，其特征在于，包括：

发热量获取模块，用于当发动机进入冷启动模式时，根据当前发动机转速、当前发动机负荷、当前发动机压缩比以及预设的第一对应关系，获得当前发动机发热量；其中，所述第一对应关系用于指示发动机转速、发动机负荷、发动机压缩比和发动机发热量之间的对应关系；

温升热量计算模块，用于计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水温所需的温升热量；

散热变化量计算模块，用于计算从发动机的当前水温升高至发动机的目标水温的散热变化量；

目标总发热量计算模块，用于对所述当前发动机发热量、所述温升热量以及所述散热变化量求和，得到发动机目标总发热量；

目标压缩比获取模块，用于根据所述发动机目标总发热量以及预设的第二对应关系，获得目标压缩比；其中，所述第二对应关系用于指示发动机目标总发热量与目标压缩比之间的对应关系；

暖机控制模块，用于根据所述目标压缩比确定暖机目标压缩比，并控制发动机以所述暖机目标压缩比工作。

10.一种汽车发动机，其特征在于，包括如权利要求9所述的控制装置。

Images