一种柴油发动机的喷油控制方法与流程

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种柴油发动机的喷油控制方法。

背景技术：

喷油位置对柴油发动机的运行有重大意义，同时对噪声和排放，以及燃油经济性能够产生很大的影响，保证发动机工作在精确的喷油位置意义重大。曲轴位置传感器可用于确定曲轴的位置，也就是曲轴的转角，其也可用于检测发动机转速，因此又称为转速传感器。当曲轴位置传感器发生故障时，可以从采集到的凸轮轴位置传感器信号中获取转速和发动机相位信息。对于具有“n+1”型凸轮轴齿盘(n表示凸轮轴齿盘上均匀齿的个数，1表示同步齿)的柴油发动机，在发动机相位确定后，若曲轴信号丢失或存在干扰，则曲轴信号无法生成角度时钟，也就无法由曲轴信号获取角度信息，此时喷油位置的计算方法为：

根据前一个segment周期预测下一个segment中角度时钟的累加速度(曲轴segment角度是将整个工作循环等角度划分得到的，segment周期表示曲轴转过segment角度所用的时间)，由于当前凸轮轴信号均匀齿有效沿(以下简称有效沿)与对应缸tdc(压缩上止点)之间的角度间隔是固定的，喷油提前角是相对tdc的角度，二者作差可计算出喷油提前角与当前有效沿之间的角度间隔，再将角度间隔根据segment周期成比例地换算为时间间隔。

采集六缸机(“60-2”型曲轴齿盘(58个物理齿，缺2齿)，“6+1”型凸轮轴齿盘，曲轴转2圈为一个工作循环，每工作循环凸轮轴转1圈)从转速为0启动至低怠速700rpm左右的齿周期，其对应转速如图1所示。稳定转速下segment周期，即曲轴转过120℃a对应的20个曲轴齿周期之和，已基本稳定，如图2所示。

但是，截取低怠速稳定工况下2个相邻的segment，其所包含的20个曲轴齿的齿周期并非是相等的，如图3所示，曲线波峰为齿周期最大点，表示发动机相位到达当前气缸的压缩上止点，曲线波谷为齿周期最小点，表示气缸内柴油燃烧做功产生了加速度。

现有技术方案将角度间隔换算为时间间隔的前提条件是曲轴在segment角度之间做匀速运动，角度时钟也随之匀速累加，然而，即使是在稳定工况下，柴油机的转速也是波动的，波动的周期与柴油机气缸做功的周期相同：当有气缸在做功时，曲轴做加速运动，而当没有气缸做功的时段，曲轴做减速运动。使用现有技术方案在单凸轮轴模式下推算出来的喷油位置会与实际位置之间产生偏差，偏差的大小与当前发动机转速，喷油提前角以及喷油量等因素有关，燃烧做功产生的发动机加/减速度越大，这种偏差越大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种柴油发动机的喷油控制方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种柴油发动机的喷油控制方法，包括：

在所述柴油发动机启动后，判断曲轴位置传感器信号是否正常；

若所述曲轴位置传感器信号不正常，则在所述柴油发动机同步时，判断喷射放行条件满足且喷油器无故障的条件是否成立；若成立，则实时计算出喷油提前角，根据喷油提前角计算出喷油位置与当前凸轮轴信号有效沿的角度间隔，再根据所述柴油发动机的转速、所述喷油提前角和所述柴油发动机的喷油量插值找到工况点，根据所述工况点对应的曲轴齿周期数组将角度间隔换算为多个曲轴齿周期的累加值，根据所述累加值执行一次喷油操作。

进一步地，所述方法还包括：

若所述曲轴位置传感器信号正常，则在所述柴油发动机同步完成后，判断满足喷射放行条件并且喷油器无故障的两个条件是否同时成立；若是，则执行一次喷油操作。

进一步地，所述方法还包括：根据当前柴油发动机转速、喷油提前角和喷油量，将整个驾驶循环分成若干个工况点，记录每一个工况点处一个完整曲轴segment内的每一个齿周期的数据。

进一步地，所述方法还包括：在柴油发动机停机后将所述每一个齿周期的数据存储。

进一步地，所述方法还包括：若所述满足喷射放行条件并且喷油器无故障的两个条件未同时成立，则判断所述柴油发动机是否停机，若否，则转向所述判断满足喷射放行条件并且喷油器无故障的两个条件是否同时成立。

进一步地，所述根据所述工况点对应的曲轴齿周期数组将角度间隔换算为多个曲轴齿周期的累加值的公式为：

其中，phiinj代表喷油提前角，mod代表取余数操作，tn代表齿周期，n∈{1,2,…,[phiinj/6]}。

进一步地，所述方法还包括：若所述喷射放行条件满足且喷油器无故障的条件不成立，则判断所述柴油发动机是否停机；若未停机，则转向所述判断喷射放行条件满足且喷油器无故障的条件是否成立。

进一步地，所述方法还包括：若所述曲轴位置传感器信号不正常，则在所述柴油发动机不同步时，结束所述方法的流程。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现所述的柴油发动机的喷油控制方法。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以实现所述的柴油发动机的喷油控制方法。

相较于现有技术，本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例提供的柴油发动机的喷油控制方法，基于柴油发动机的转速、循环供油量等条件实时计算出喷油提前角，根据喷油提前角计算出喷油位置与当前凸轮轴信号有效沿的角度间隔，再根据所述柴油发动机的转速、所述喷油提前角和所述柴油发动机的喷油量这三个因素插值找到工况点，根据所述工况点对应的曲轴齿周期数组将角度间隔换算为多个曲轴齿周期的累加值，根据累加值执行一次喷油操作，从而实现了将喷油位置与当前有效沿之间时间间隔的计算转换为曲轴齿周期的累加，消除了转速波动及加/减速对喷油位置的影响。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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他的附图。

图1为现有技术的六缸机启动时对应的转速曲线图；横坐标代表时间，单位为秒；纵坐标代表转速，单位为rpm；

图2为现有技术的六缸机启动时对应的segment周期曲线图；横坐标代表时间，单位为秒；纵坐标代表周期计数值；

图3为现有技术的六缸机启动时对应的segment内齿周期计数值曲线图；横坐标代表时间，单位为秒；纵坐标代表齿周期计数值；

图4为本申请一个实施例提供的柴油发动机的喷油控制方法流程图；

图5为本申请一个实施例的齿周期变化曲线图；横坐标代表时间，单位为秒；纵坐标代表齿周期计数值；

图6为本申请一个实施例与现有技术的技术效果对比图；横坐标代表时间，单位为秒；纵坐标代表时间间隔t除以实际segment周期的值。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

如图4所示，本申请一个实施例提供了一种柴油发动机的喷油控制方法，包括：

s1、柴油发动机启动；

s2、判断曲轴传感器信号是否正常；若正常，则转向s3；否则，转向s4；

s3、完成柴油发动机同步，转向s9；

s4、判断柴油发动机是否同步；若是，则转向s5；否则，转向s8；

s5、判断是否满足喷射放行条件且喷油器无故障；若是，则转向s6；否则，转向s8；

s6、基于柴油发动机的转速、循环供油量等条件实时计算出喷油提前角，根据喷油提前角计算出喷油位置与当前凸轮轴信号有效沿的角度间隔，再根据所述柴油发动机的转速、所述喷油提前角和所述柴油发动机的喷油量这三个因素插值找到工况点，根据所述工况点对应的曲轴齿周期数组将角度间隔换算为多个曲轴齿周期的累加值；

s7、根据所述累加值执行一次喷油操作；

s8、判断发动机是否停机；若是，则转向s14；否则，转向s5；

s9、判断是否满足喷射放行条件且喷油器无故障；若是，则转向s10；否则，转向s12；

s10、执行一次喷油操作；

s11、根据当前发动机转速、喷油提前角和喷油量，将整个驾驶循环分成若干个工况点，记录每一个工况点处一个完整曲轴segment内的每一个齿周期数据；

s12、判断发动机是否停机；若是，则转向s13；否则，转向s9；

s13、将每一个齿周期数据存储到非易失性存储区内；

s14、结束。

本申请另一个实施例提供了一种柴油发动机的喷油控制方法，包括：

在所述柴油发动机启动后，判断曲轴位置传感器信号是否正常；

若所述曲轴位置传感器信号不正常，则在所述柴油发动机同步时，判断喷射放行条件满足且喷油器无故障的条件是否成立；若成立，则基于柴油发动机的转速、循环供油量等条件实时计算出喷油提前角，根据喷油提前角计算出喷油位置与当前凸轮轴信号有效沿的角度间隔，再根据所述柴油发动机的转速、所述喷油提前角和所述柴油发动机的喷油量这三个因素插值找到工况点，根据所述工况点对应的曲轴齿周期数组将角度间隔换算为多个曲轴齿周期的累加值，根据所述累加值执行一次喷油操作。

在某些实施例中，所述柴油发动机的喷油控制方法还包括：

若所述曲轴位置传感器信号正常，则在所述柴油发动机同步完成后，判断满足喷射放行条件并且喷油器无故障的两个条件是否同时成立；若是，则执行一次喷油操作。

在某些实施例中，所述柴油发动机的喷油控制方法还包括：根据当前柴油发动机转速、喷油提前角和喷油量，将整个驾驶循环分成若干个工况点，记录每一个工况点处一个完整曲轴segment内的每一个齿周期的数据。

在某些实施例中，所述柴油发动机的喷油控制方法还包括：在柴油发动机停机后将所述每一个齿周期的数据存储。所述每一个齿周期的数据存储起来之后，以后可以随时调用这些数据。

在某些实施例中，所述柴油发动机的喷油控制方法还包括：若所述满足喷射放行条件并且喷油器无故障的两个条件未同时成立，则判断所述柴油发动机是否停机，若否，则转向所述判断满足喷射放行条件并且喷油器无故障的两个条件是否同时成立。

进一步地，所述根据所述工况点对应的曲轴齿周期数组将角度间隔换算为多个曲轴齿周期的累加值的公式为：

其中，phiinj代表喷油提前角，mod代表取余数操作，tn代表齿周期，n∈{1,2,…,[phiinj/6]}。

在某些实施例中，所述柴油发动机的喷油控制方法还包括：若所述喷射放行条件满足且喷油器无故障的条件不成立，则判断所述柴油发动机是否停机；若未停机，则转向所述判断喷射放行条件满足且喷油器无故障的条件是否成立。

在某些实施例中，所述柴油发动机的喷油控制方法还包括：若所述曲轴位置传感器信号不正常，则在所述柴油发动机不同步时，结束所述方法的流程。

本实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现所述的柴油发动机的喷油控制方法。

本实施例还提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以实现所述的柴油发动机的喷油控制方法。

本申请的另一个实施例提供了一种柴油发动机的喷油控制方法，包括：

s10、所述柴油发动机启动后，电子控制单元(ecu)判断曲轴位置传感器信号是否正常；

s20、若曲轴位置传感器信号正常，则在完成柴油发动机同步后，满足喷射放行条件且喷油器无故障时执行一次喷油操作，然后根据当前发动机转速、喷油提前角和喷油量的信息数据，将整个驾驶循环分成若干个工况点，记录每一个工况点处一个完整曲轴segment内的每一个齿周期tn(n:1～20)数据，在发动机停机后将数据存储到非易失性存储区内；其中，所述segment代表凸轮轴均匀齿的齿周期；所述满足喷射放行条件可以包括接收到来自控制发动机功率(推力)的操纵装置的加大发动机功率的信号；

s30、若曲轴位置传感器信号不正常，则进入单凸轮轴模式；

电子控制单元(ecu)根据凸轮轴位置传感器所采集的凸轮轴信号，获取发动机的当前转速数据；

当柴油发动机同步、满足喷射放行条件且喷油器无故障时，基于柴油发动机的转速、循环供油量等条件实时计算出喷油提前角，根据喷油提前角计算出喷油位置与当前凸轮轴信号有效沿的角度间隔，再根据所述柴油发动机的转速、所述喷油提前角和所述柴油发动机的喷油量这三个因素插值找到工况点，根据所述工况点对应的曲轴齿周期数组将角度间隔换算为多个曲轴齿周期的累加值，然后执行一次喷油操作。

在某些实施例中，在曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器信号都正常的模式下，在完成柴油发动机同步后，满足喷射放行条件且喷油器无故障时执行喷油操作，根据当前发动机转速、喷油提前角和喷油量这3个因素，将整个驾驶循环分成若干个工况点，记录每一个工况点处一个完整曲轴segment内的每一个齿周期tn(n:1～20)，将数据保存下来；

当曲轴位置传感器信号不可用(例如信号丢失或存在干扰)时，进入单凸轮轴模式，根据当前发动机转速、喷油提前角和喷油量，插值查找对应的工况点，根据所述工况点对应的曲轴齿周期数组将角度间隔换算为多个曲轴齿周期的累加值t：

其中，mod代表取余数操作；(phiinjmod6)即取喷油提前角phiinj除以6之后的余数；

当发动机从200rpm加速到600rpm左右时，齿周期变化曲线如图5所示。图5中包含160个齿，对应8个segment。假定设定喷油位置相对当前有效沿的角度是segment角度的1/2，即喷油位置与当前有效沿的角度间隔为60℃a，也是曲轴转过10个齿对应的角度。

使用现有技术，喷油位置与当前有效沿的时间间隔为上一个segment周期的1/2；使用本实施例的技术方案，在计算出喷射参数后查找对应工况点，将该工况点对应的20个曲轴齿周期中的前10个相加求和，作为喷油位置与当前有效沿的时间间隔。喷油角度在当前segment中的位置用计算所得的时间间隔除以实际segment周期来表示。使用本实施例技术方案得到的结果基本为0.5左右，即segment角度的1/2位置，而使用现有技术得到的结果则明显偏查较大，加速过程中喷油位置滞后，如图6所示。由此可见，使用本实施例的技术方案可以显著提高单凸轮轴模式下喷油位置的精确度，提高发动机的动力和排放性能。

本发明实施例提供的柴油发动机的喷油控制方法，基于柴油发动机的转速、循环供油量等条件实时计算出喷油提前角，根据喷油提前角计算出喷油位置与当前凸轮轴信号有效沿的角度间隔，再根据所述柴油发动机的转速、所述喷油提前角和所述柴油发动机的喷油量这三个因素插值找到工况点，根据所述工况点对应的曲轴齿周期数组将角度间隔换算为多个曲轴齿周期的累加值，根据累加值执行一次喷油操作，从而实现了将喷油位置与当前有效沿之间时间间隔的计算转换为曲轴齿周期的累加，消除了转速波动及加/减速对喷油位置的影响。

需要说明的是：

术语“模块”并非意图受限于特定物理形式。取决于具体应用，模块可以实现为硬件、固件、软件和/或其组合。此外，不同的模块可以共享公共组件或甚至由相同组件实现。不同模块之间可以存在或不存在清楚的界限。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。