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技术领域

本发明涉及一种快速启动方法，尤其是一种适用于任意安装相位的发动机快速启动方法，属于发动机启动控制的技术领域。

背景技术

众所周知，电控共轨系统的最大优势就是轨压控制和喷油控制是完全独立的，而实现喷油的前提条件就是首先建立起轨压，所以，启动速度不仅仅需要正确判缸，以确立发火顺序，轨压建立的快慢直接影响启动的快慢，而轨压的建立是需要一个过程的，特别是配置直列泵的共轨系统更为明显。

目前，现有技术中公开了一些发动机的启动控制方面的技术，具体包括：

1）、公开号为CN2706599Y的文件提供了一种四冲程汽油机电控系统曲轴相位判别装置，公开文件中不使用霍尔传感器，而是在进气支管内安装压力温度传感器，位于气缸盖的入口处，测量进气压力。进气冲程时的压力与其它冲程时不同，识别进气冲程进而推算一缸压缩上止点位置，实现正时点火。该方案需要改变发动机进气道，最慢需要一个工作循环720度曲轴转角才可完成判缸，且无法确定与安装直列泵的相位关系。

2）、公开号为CN101255826A的文件提供了一种判断发动机气缸状态的判断装置以及判断方法，按照公开文件中提供的判断发动机气缸状态的判断装置和方法，当需要判断发动机中气缸状态时，探针与电阻盘的电阻部分立即电接触，从而能即刻判断出发动机中气缸的状态，然后，发动机再根据该判断结果按照正确的顺序迅速启动，从而有效地缩短了发动机从启动至正常运转的间隔时间。该方案需要增加复杂的外部电路，降低系统可靠性，增加系统成本，且无法确定与安装直列泵的相位关系。

3）、公开号为CN1687712A的文件提供一种四缸机电控发动机凸轮轴及发动机相位检测方法，曲轴齿形设置采用28个正常齿，缺2齿的方案；凸轮轴除了与每缸对应的正常齿外，还有3处多齿，其位置分别位于第一缸正常齿与第二缸正常齿之间1/6处，第二缸正常齿与第三缸正常齿1/3处，第三缸正常齿与第四缸正常齿1/2处。2个计数器对凸轮轴与曲轴方波信号转化的脉冲个数分别计数。根据曲轴计数器值，确定当前凸轮轴脉冲对应齿形后与标准值比较，即可确定发动机当前相位。用此方法检测发动机相位，可在发动机转动180度曲轴转角后就确定发动机相位。该方案需要复杂的凸轮齿信号盘，增加加工难度，且对安装相位也有要求。

4）、公开号为CN101387233A的文件提供了快速判定电控发动机系统相位的方法，关键是发动机曲轴设置有间隔相同的多齿结构的曲轴信号轮，凸轮轴设置有单齿的凸轮轴信号轮，所述曲轴信号轮在对应于凸轮轴信号轮的单齿信号的范围内设置有一个宽度为正常齿间隔的整数倍的缺齿，发动机的电控单元通过检测凸轮轴信号轮齿信号的上升沿、下降沿及曲轴信号轮缺齿信号的上升沿与凸轮轴信号轮的信号的电平的对应关系来判定发动机系统相位。其特征在于所述凸轮轴信号轮齿宽度对应的曲轴转角为360度，凸轮轴齿形信号的起始位置设置在对应第一缸压缩上止点后90度曲轴转角处，凸轮轴齿形信号的起始位置前180度曲轴转角处设置为曲轴缺齿信号的结束位置。该方案对相位安装要求严格，且在飞轮信号异常情况下无法工作。

5）、公开号为CN101440769A的文件涉及一种发动机点火控制方法，在压缩冲程或视作压缩冲程处控制点火器点火；根据发动机转速或转动加速度的变化，识别压缩冲程。该方案只适用于单缸机和双缸机。

6）、公开号为CN1441158A的文件涉及一种发动机控制设备，其通过采用曲轴传感器和凸轮传感器来执行多缸发动机的气缸判别工作。该方案在确定相位的情况下，可实现单飞轮判缸、单凸轮判缸、双信号判缸，判缸完成后才对轨压和喷油控制。

综上，已有的公开文件都没有考虑相位完全确立前进行轨压建立，都是完全确立相位后，才进行喷油泵油控制，明显降低了启动速度。上述公开文件中，都对发火相位比较固定，对安装要求较高。由于油泵与飞轮盘的速比是1：2的，那么在更换油泵时，很难确定压缩上止点和排气上止点。另外，在没有键固定的情况下，油泵的安装难度会很大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种适用于任意安装相位的发动机快速启动方法，其能任意安装油泵与曲轴的相位，并在判缸前就进行轨压预控制，判缸后对相位进行校正，可方便确定相位，实现快速启动，提高工作效率以及判缸的可靠性。

按照本发明提供的技术方案，所述适用于任意安装相位的发动机快速启动方法，包括发动机控制单元、用于对曲轴转动进行检测的飞轮传感器以及用于对凸轮转动进行检测的凸轮传感器，所述凸轮传感器、飞轮传感器与发动机控制单元连接；

在发动机内任意安装油泵与曲轴之间的位置，发动机控制单元根据凸轮传感器检测的凸轮信号控制泵油以及飞轮传感器检测的飞轮信号假设喷油确定油泵与曲轴之间的安装相位；在确定安装相位后,启动判缸完成前，发动机控制单元按凸轮或飞轮建立轨压，并在利用凸轮信号与飞轮信号进行判缸后进行相位确认校正，以使得发动机快速启动。

所述发动机控制单元与相位改变开关连接，发动机控制单元内设置相位固化标志位；在安装油泵后，通过相位改变开关使得发动机控制单元内的相位固化标志位清零；

在确定油泵与曲轴之间的安装相位后，发动机控制单元将相位固化标志位置位，并将上述确定的安装相位以及判缸用的发动机启动信息进行存储；

启动过程，发动机控制单元在检测到相位固化标志位置位后，发动机控制单元根据存储的发动机启动信息进行判缸。

所述发动机启动信息包括凸轮特征齿对应飞轮第几圈、凸轮特征齿对应飞轮中心齿、凸轮轴与飞轮的偏移角度AOGN、油泵电磁阀控制顺序以及喷油器控制顺序。

在发动机启动后，飞轮信号正常情况下，发动机控制单元按照飞轮建立轨压。

在发动机控制单元进行相位确定校正时，若发动机控制单元内的判缸标志位置位，凸轮信号不正常，则发动机控制单元采用单飞轮进行判缸后的相位确定；若飞轮信号不正常，继续按照凸轮进行控制喷油泵油；否则，发动机控制单元采用飞轮信号、凸轮信号的双信号相位确认。

本发明的优点：相比目前的判缸方案只集中在喷油相位确定，而没有考虑油泵（特别是直列泵）的控制，轨压的建立迟缓影响启动速度，目前的判缸方案大多对机械结构改动比较大，且安装要求比较严格。

本发明在第一次启动过程中，自动识别获取油泵与曲轴之间安装相位，并将相位相关信息分析存储在发动机控制单元内，供以后启动使用，故对油泵与曲轴之间的安装无任何要求，大大降低安装难度和安装成本。发动机控制单元在获取安装相位过程中，进行按凸轮信号泵油和按飞轮假设喷油，以实现启动。在以后的正常启动过程中，判缸完成前，可按照凸轮建立轨压，判缸完成后，再按照飞轮建立轨压，实现喷油，提高轨压建立速度和启动速度。

本方案在不改变机械结构的前提下，同时完成油泵控制和喷油控制，并能快速建立轨压，实现任意相位自适应。

附图说明

图1为本发明具体实施时的一种相位关系图。

图2为本发明的结构框图。

图3为本发明AOGN相位的示意图。

图4为本发明凸轮中断后的工作流程图。

图5为本发明飞轮中断后的工作流程图。

图6为本发明飞轮判缸的流程图。

图7为本发明相位确认的流程图。

图8为本发明工作基准切换的流程图。

图9为本发明相位改变中断的流程图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图2所示，为了能任意安装油泵与曲轴的相位，并在判缸前就进行轨压预控制，判缸后对相位进行校正，可方便确定相位，实现快速启动，提高工作效率以及判缸的可靠性，本发明包括发动机控制单元206、用于对曲轴转动进行检测的飞轮传感器204以及用于对凸轮转动进行检测的凸轮传感器205，所述凸轮传感器205、飞轮传感器204与发动机控制单元206连接；

在发动机201内任意安装油泵202与曲轴之间的位置，发动机控制单元206根据凸轮传感器205检测的凸轮信号控制泵油以及飞轮传感器204检测的飞轮信号假设喷油确定油泵202与曲轴之间的安装相位；在确定安装相位后，启动判缸完成前，发动机控制单元206按凸轮或飞轮建立轨压，并在利用凸轮信号与飞轮信号进行判缸后进行相位确认校正，以使得发动机201快速启动。

具体地，发动机控制单元206可以采用常用的微处理芯片，发动机控制单元206具有相关的运算以及存储作用，通过飞轮传感器204对曲轴的转动进行检测，以得到飞轮信号，以下的叙述中，用飞轮来代替曲轴进行描述，具体为本技术领域人员所熟知。发动机201内的油泵202与曲轴之间的位置关系可以在360度范围内任意安装，能大大降低安装难度和成本。任意安装油泵202与曲轴之间的位置后，发动机控制单元206需要根据凸轮信号控制泵油以及飞轮信号假设喷油来确定相应的安装相位，存储启动相关信息，供以后进行相应的启动判缸、建立轨压以及喷油的工作。在具体实施时，对于多缸的发动机201，一个气缸的状态确定后，其余的气缸状态都可以依次确定，如常见的6缸发动机的发火时序为1-5-3-6-2-4，工作间隔为120度。

如图1所示，为安装的其中任意一种相位，本发明不受本相位约束。在具体实施时，以曲轴的飞轮齿形设计采用的是60个正常齿，缺2个齿；凸轮齿采用的是6个正常齿，多一个齿，多齿作为特征齿为例进行说明。曲轴转两圈，凸轮轴转一圈，初始安装相位时，凸轮轴特征齿对应飞轮第一圈或第二圈的若干齿处，以后将不再改变。本发明实施例中，所述安装相位就是指飞轮与凸轮之间的相对关系，具体表现即是飞轮信号的缺齿与凸轮信号的多齿的相对位置

凸轮传感器205在检测到每个凸轮齿时，发动机控制单元206均进入凸轮中断程序。发动机控制单元206在接收到凸轮齿信号后，需要完成凸轮齿间隔获取，并输出凸轮相关标志位，其中凸轮齿间隔的获取根据相邻两个齿间隔的比例判断，如果当前齿间隔比上一个齿间隔的一半还小，则认为当前齿为凸轮多齿，将多齿标志位置位。

飞轮传感器204在检测到每个曲轴齿时，发动机控制单元206均进入飞轮中断程序。发动机控制单元206在接收到飞轮信号后，需要完成飞轮齿间隔获取，飞轮缺齿标志位判断和飞轮齿计数。飞轮齿间隔获取是根据相邻两个齿间隔的比例判断，如果当前齿间隔比上一齿间隔的两倍还大，则认为当前齿为缺齿，将缺齿标志位置位。

安装相位确认过程简述为，在相位固化标志位为0时，按照凸轮信号进行泵油控制，然后按照飞轮信号进行假设喷油控制，如果一定发动机循环内，发动机转速升高，则假设成功，否则，调换发火顺序。启动成功后，在凸轮中断中，存储当前多齿对应飞轮的齿数和圈数，凸轮与飞轮的偏移角度AOGN、油泵电磁阀控制顺序以及喷油器控制顺序。

进一步地，所述发动机控制单元206与相位改变开关203连接，发动机控制单元206内设置相位固化标志位；在安装油泵202后，通过相位改变开关203使得发动机控制单元206内的相位固化标志位清零；

在确定油泵202与曲轴之间的安装相位后，发动机控制单元206将相位固化标志位置位，并将上述确定的安装相位以及判缸用的发动机启动信息进行存储；

发动机控制单元206在检测到相位固化标志位置位后，发动机控制单元206根据存储的发动机启动信息能快速启动。

所述发动机启动信息包括凸轮特征齿对应飞轮第几圈、凸轮特征齿对应飞轮中心齿、凸轮轴与飞轮的偏移角度AOGN、油泵电磁阀控制顺序以及喷油器控制顺序。

具体地，发动机控制单元206根据飞轮信号控制泵油以及凸轮信号假设喷油进行安装相位的确定。为了能在后续的工作过程中实现快速启动，在发动机控制单元206内存储有相位固化标志位，在发动机201启动且检测到相位固化标志位置位时，发动机控制单元206能根据凸轮特征齿对应飞轮的第几圈、凸轮特征齿对应飞轮中心齿、凸轮轴与飞轮的偏移角度AOGN、油泵电磁阀控制顺序以及喷油器控制顺序进行建立轨压和判缸，达到快速启动的目的，如图3所示。

在油泵202初始安装时，需要通过相位改变开关203将发动机控制单元206内的相位固化标志位清零，因此，发动机控制单元206需要进行安装相位的确定以及获取发动机启动信息，以将相位固化标志位置位后才能实现对发动机201的正确启动。

为了能将发动机控制单元206内的相位固化标志位置位，发动机控制单元206需要进行飞轮中断、凸轮中断、飞轮判缸以及相位确认等过程。

如图4所示，发动机控制单元206在接收到凸轮信号后，需要输出凸轮相关标志位（所述的凸轮相关标志位指凸轮多齿标志位），并计算出凸轮多齿对应的飞轮中心齿。凸轮中断开始，如步骤401，步骤402中，需要判断相位固化标志位是否为0，相位固化标志位为0表示发动机201为新装的相位，此时，获取凸轮多齿对应的中心齿，如步骤403，然后再进行步骤404，按凸轮控制建立轨压，轨压建立后，结束整个凸轮中断；发动机控制单元206按凸轮控制建立轨压的过程为本技术领域常规的过程，具体不再赘述。当相位固化标志位不为0时，则表示发动机201不是新装相位，则需要按照步骤405进行判缸标志位是否为1进行判断，当判缸标志位为1时，则表示发动机1内当前的气缸确定，则需要根据步骤406进行判断凸轮判缸标志位是否为1，当凸轮判缸标志位为1（凸轮判缸标志位为1表示按照凸轮进行喷油泵油控制，飞轮信号不正常）时，则进入步骤407按凸轮控制泵油和喷油，否则，结束凸轮中断程序。当判缸标志位不为1时，则进入步骤408步骤按凸轮控制轨压。在进入步骤408按凸轮控制轨压时，判断飞轮信号是否正常，如步骤409，飞轮信号正常时，结束凸轮中断程序，否则，在飞轮信号异常（飞轮信号异常主要包括飞轮信号丢失或有干扰）时依照步骤410判缸标志位置1，判缸类型为4（所述判缸类型为4表示按照凸轮进行喷油泵油控制），凸轮判缸标志位置1。

如图5所示，发动机控制单元206接收到飞轮信号，输出飞轮相关标志位（所述飞轮相关标志位指飞轮缺齿和飞轮缺齿后的齿数），然后发动机控制单元206根据飞轮信号计算出判缸第一窗口限值、判缸第二窗口限值。一般地，窗口计算即是以飞轮中心齿为基准，加减两个齿后得到的范围就是窗口。

具体地，步骤501时，飞轮中断开始；在进入步骤502时，判断飞轮自同步（所述飞轮自同步即是已经找到缺齿），当判断飞轮自同步后，进入步骤503，以进行计算判缸窗口限值，否则，结束飞轮中断程序。在计算上述窗口限值后，进入步骤504，以判断判缸标志位是否为1，当判缸标志位为1（这里判缸标志位是通过凸轮中断步骤410中进行置位的）时，根据步骤505进行相位确认过程，再根据步骤506进行喷油泵油控制；当判缸标志位不为1时，进行飞轮判缸过程，如步骤507，在步骤506或步骤507后，结束飞轮中断程序。

如图6所示，为飞轮判缸的流程图，步骤601为飞轮判缸开始，在步骤602中，对飞轮的0齿假设为第一缸，步骤603中，对判缸标志位置位（即置1，本发明中所有的置位均为置1）。步骤604中，判断凸轮是否正常，当凸轮正常时，进入步骤605，对窗口范围内判缸（所述窗口范围内判缸即是判断在飞轮窗口范围内是否有凸轮多齿出现），判缸类型为1或2（窗口范围内有凸轮多齿就是1，否则为2），然后步骤606调整喷油控制顺序；当凸轮不正常（一般地，凸轮不正常是指凸轮断线或有干扰）时，则步骤607中假设判缸标志位置1（判缸标志位置1包括假设和非假设状态，这里当假设判缸标志位置1后，就表示真正的单飞轮信号假设判缸），判缸类型为3（判缸类型为3即表示单飞轮假设判缸状态），步骤607与步骤606后均结束飞轮判缸的流程。

如图7所示，为相位确认的流程。步骤701为相位确认开始，步骤702中，判断相位确认标志位是否为1，当相位确认标志位为1时，则结束相位确认流程。当相位确认标志位不为1时，进入步骤703，判断凸轮信号是否不正常，当凸轮信号不正常时，则执行步骤704的单飞轮相位确认过程后结束相位确认流程，否则执行步骤705的双信号相位确认过程。在步骤705后，判断相位确认标志位是否置1且相位固化标志位是否为0。当相位确认标志位不为1或相位固化标志位不为0时，则结束相位确认流程。当相位确认标志位为1且相位固化标志位为0时，将将相位固化标志位置1，并存储凸轮多齿对应飞轮的圈数、飞轮中心齿以及AOGN等发动机启动信息。

具体地，发动机控制单元206在相位没有确认情况下，即步骤702不成立，即需要进行相位确认的步骤。在相位确认标志位不为1且凸轮信号不正常时，即单飞轮假设判缸阶段，进入单飞轮相位确认过程。在单飞轮相位确认过程中，根据设定发动机循环内，发动机转速或轨压是否有下降，判断判缸的正确与否，当发动机转速或轨压下降到设定值，则认为判缸是错误的，否则可以认定判缸的结果是正常。

如果凸轮信号正常，进入双信号相位确认过程。在双信号相位确认过程中，具体为相位固化和非固化（相位固化是表示已经对安装相位进行确认）两种方法，如果相位没有固化，根据一定发动机循环内，发动机转速或轨压是否有下降，判断判缸的正确与否；如果相位固化，根据一定连续发动机循环内，窗口校验正确与否，判断判缸的正确与否。

在相位确认过程中，如果相位确认标志位为1且相位固化标志位置1，存储凸轮特征齿对应飞轮圈数、中心齿、AOGN偏移角度、喷油泵油顺序等。

在工作过程中，还可以实现飞轮和凸轮工作基准的切换（所述切换即是判缸类型4与判缸类型1或2之间的切换），如图8所示。步骤801为工作基准切换开始，步骤802进行凸轮判缸要判断判缸标志位是否为1，当判缸标志位为1时，则进入步骤803判断相位确认标志位是否为1，当相位确认标志位为1时，则步骤805中将凸轮判缸标志位清零，然后结束切换流程。当相位确认标志位不为1时，进入步骤806判断凸轮有没有自同步，当凸轮自同步时，则进入重对齿的步骤808，否则当凸轮没有自同步时，结束切换流程。

当凸轮判缸标志位不为1时，则进入步骤804判断飞轮是否自同步，当飞轮自同步时，结束切换流程。当飞轮没有自同步时，则进入步骤807判断凸轮是否自同步，当凸轮自同步时，进入步骤809，将凸轮的判缸标志位置1同时对相位确认标志位清零，当凸轮未自同步时，则进入步骤810，以进行重对齿，然后结束切换流程。

具体地，如果目前是按飞轮控制喷油泵油，凸轮判缸标志位不为1，如果飞轮没有自同步且凸轮同步，则执行步骤809，凸轮判缸标志位置1，相位确认标志位清0；如果飞轮和凸轮都没有自同步（所述飞轮、凸轮都没有自同步即是飞轮没有找到缺齿，凸轮没有找到多齿），则进入重对齿的步骤810。如果目前是按凸轮控制喷油泵油，则再进入步骤803，判断相位确认标志位是否为1，当相位确认标志位为1时，则执行步骤805，将凸轮判缸标志位清0（所述的凸轮判缸标志位在按飞轮控制时，判缸标志位为1，凸轮判缸标志位为0；按凸轮控制时，判缸标志位为1，凸轮判缸标志位也为1）；如果相位确认标志位不为1，且凸轮没有自同步，进入重对齿（重对齿就相当于重新启动）的步骤808。

图9显示了相位改变后，步骤902对相关变量进行初始化操作。

目前的判缸方案只集中在喷油相位确定，而没有考虑油泵（特别是直列泵）的控制，轨压的建立迟缓影响启动速度，目前的判缸方案大多对机械结构改动比较大，且安装要求比较严格。

本发明在第一次启动过程中，自动识别获取油泵202与曲轴之间安装相位，并将相位相关信息分析存储在发动机控制单元206内，供以后启动使用，故对油泵202与曲轴之间的安装无任何要求，大大降低安装难度和安装成本。发动机控制单元206在获取安装相位过程中，进行按凸轮泵油和按飞轮假设喷油，以实现启动。在以后的正常启动过程中，判缸完成前，可按照凸轮建立轨压，判缸完成后，再按照飞轮建立轨压，实现喷油，提高轨压建立速度和启动速度。

本方案在不改变机械结构的前提下，同时完成油泵控制和喷油控制，并能快速建立轨压，实现任意相位自适应。