本申请涉及发动机控制的技术领域，特别涉及一种发动机的快速暖机方法。
背景技术：
汽车发动机在冷机状态运行的过程中，由于整体温度较低且发动机的水温和机油温度都不在发动机最佳运行温度范围内，会导致发动机零部件磨损程度加剧，排放和油耗也明显高于热机状态。因此，在汽车发动机设计的过程中，人们想方设法尽可能缩短发动机暖机过程，实现快速暖机，提升汽车整体性能。
相关技术中，通常采用提高发动机怠速(发动机在空档情况下运转)转速的方法，使得发动机更快空转，增大发动机负荷，快速转化出足够的热能，缩短暖机时长，从而达到快速暖机的目的。
但是，单纯的提高发动机的怠速转速来实现快速暖机，发动机的燃油消耗量会大幅增加，且发动机在冷机的情况下就快速运转会加剧发动机的磨损情况，降低发动机的可靠性和使用寿命。
技术实现要素：
本申请实施例提供了一种发动机的快速暖机方法，通过提高排气背压，增大发动机负荷，快速转化出足够的热能，达到快速暖机的目的。
本申请提供了一种发动机的快速暖机方法，包含以下步骤：
启动发动机，ecu获取车辆的当前状态，所述当前状态包含车速，若所述当前状态满足车速为零和第一快速暖机条件、或者车速非零和第二快速暖机条件，所述发动机进入暖机工作过程；
所述暖机工作过程包含以下步骤：ecu控制增压装置的排气开度从全开状态逐渐减小，直至在排气开度减小的过程中，完成暖机或非正常退出；若排气开度减小至零仍未完成暖机或非正常退出，则保持涡轮开度为零，直至完成暖机或非正常退出。
一些实施例中，所述增压装置为vgt增压器、wgt增压器与排气蝶阀的组合，或者ewgt增压器与排气蝶阀的组合。
一些实施例中，所述当前状态还包含驻车制动信号、发动机扭矩、发动机状态、发动机水温、环境温度信号和大气压力信号；
所述ecu中预先设定了暖机水温低阈值、暖机水温高阈值、暖机环境温度阈值、暖机大气压力阈值、暖机扭矩低阈值和暖机扭矩高阈值。
一些实施例中，所述第一快速暖机条件包含驻车制动生效、发动机处于怠速状态、发动机水温低于暖机水温低阈值、环境温度低于暖机环境温度阈值、大气压力高于暖机大气压力阈值和发动机扭矩低于暖机扭矩低阈值；
所述第二快速暖机条件包含车速低于暖机车速、发动机水温低于暖机水温低阈值、环境温度低于暖机环境温度阈值、大气压力高于暖机大气压力阈值和发动机扭矩低于暖机扭矩低阈值。
一些实施例中，所述完成暖机的条件为发动机水温大于暖机水温高阈值。
一些实施例中，发动机包含多个非正常退出的条件，满足任意一个非正常退出的条件，即进行非正常退出；多个非正常退出的条件分别为驻车制动失效、发动机扭矩高于暖机扭矩高阈值、车速大于暖机车速阈值和大气压力低于暖机大气压力阈值。
一些实施例中，所述暖机工作过程包含第一类暖机工作过程，当安装于发动机排气歧管的压力传感器无故障时，所述发动机采用第一类暖机工作过程；
在所述第一类暖机工作过程中，所述ecu控制增压装置的排气开度减小的方式为闭环控制；所述ecu还预先设定了暖车排气歧管压力阈值；在第一类暖机工作过程中，ecu获取来自压力传感器的排气歧管的实测压力，所述发动机还包含一个非正常退出的条件，排气歧管的实测压力大于暖车排气歧管压力阈值；
所述闭环控制包含以下步骤：
发动机的转速和扭矩随排气开度发生变化；
ecu获取发动机的转速和扭矩，并查表获得暖机状态下排气歧管的目标压力，所述压力传感器获取排气歧管的实测压力，并反馈给ecu；
ecu根据所述目标压力和实测压力，对增压装置的排气开度进行控制。
一些实施例中，所述暖机工作过程包含第二类暖机工作过程，当安装于发动机排气歧管的压力传感器发生故障时，所述发动机采用第二类暖机工作过程；
在所述第二类暖机工作过程中，所述ecu控制增压装置的排气开度减小的方式为开环控制；
所述开环控制包含以下步骤：
发动机的转速和扭矩随排气开度发生变化；
ecu获取发动机的转速和扭矩，并查表获得增压装置的排气开度；
根据查表获得的排气开度对排气开度进行控制。
一些实施例中，在ecu控制排气开度从全开状态逐渐减小之前，发动机保持排气开度为全开状态运行预先设定的一段时间t1。
一些实施例中，当所述当前状态不满足第一快速暖机条件和第二快速暖机条件时、当完成暖机时或者当非正常退出时，所述发动机回归正常运行，所述增压装置的排气开度随发动机运行情况而相应改变。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请实施例提供了一种发动机的快速暖机方法，当车辆的当前状态满足车速为零和第一快速暖机条件(即车辆静止且发动机处于怠速状态)、或者车速非零和第二快速暖机条件(即车辆不静止且处于刚起步的低速状态)时，通过调整增压装置的排气开度，提高发动机的排气背压，增大发动机的负荷，从而使发动机气缸内燃烧产生更多的热量，达到快速暖机的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的包含vgt增压器的发动机示意图。
图2为本申请实施例提供的包含wgt增压器和排气蝶阀的发动机示意图。
图3为本申请实施例提供的暖机工作的总流程图。
图4为本申请实施例提供的总流程图中的暖机工作过程流程图。
图5为本申请实施例提供的发动机进入暖机工作过程的第一快速暖机条件(车辆静止且发动机怠速)。
图6为对应于图5的发动机退出暖机工作过程的第一退出暖机条件(压力传感器无故障)。
图7为对应于图5的发动机退出暖机工作过程的第二退出暖机条件(压力传感器有故障)。
图8为本申请实施例提供的发动机进入暖机工作过程的第二快速暖机条件(车辆起步)。
图9为对应于图8的发动机退出暖机工作过程的第三退出暖机条件(压力传感器无故障)。
图10为对应于图8的发动机退出暖机工作过程的第四退出暖机条件(压力传感器有故障)。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
一种发动机的快速暖机方法，发动机包含能够调节排气开度的增压装置，增压装置所起的作用以及安装的位置均等同于增压器。
本发明的快速暖机方法的工作原理为，通过调整增压装置的排气开度，提高发动机的排气背压；具体地，调小增压装置的排气开度，使其相对于常规怠速状态的发动机的排气开度更小。例如，常规怠速状态的发动机，在转速为m、扭矩为n时，对应的排气开度是30％；在相同的转速和扭矩的状态下，在暖机工作过程时，对应的排气开度是20％，提高发动机的排气背压，增大发动机的负荷，更快地产生更多的热量。
本发明的快速暖机方法包含以下步骤：
启动发动机，ecu(electroniccontrolunit，电子控制单元，又称"行车电脑")获取车辆的当前状态，当前状态包含车速，若当前状态满足车速为零和第一快速暖机条件时、或者当前状态满足车速不为零和第二快速暖机条件时，发动机进入暖机工作过程。
若当前状态满足车速为零和第一快速暖机条件时，说明车辆静止且发动机处于怠速状态，本发明的快速暖机方法能够加快怠速暖机。若当前状态满足车速不为零和第二快速暖机条件时，说明车辆处于起步过程中，本发明的快速暖机方法能够加快起步暖机。
暖机工作过程包含以下步骤：
ecu控制增压装置的排气开度从全开状态逐渐减小，直至在排气开度减小的过程中，完成暖机或非正常退出；若排气开度减小至零仍未完成暖机或非正常退出，则保持涡轮开度为零，直至完成暖机或非正常退出。
如图1，优选地，增压装置可以是vgt(variablegeometryturbocharger，可变截面涡轮增压)增压器3，当增压装置为vgt增压器时，排气开度即为vgt增压器的涡轮开度。图2所示，增压装置可以是wgt(wgt:wastegateturbocharger，称为废气阀增压器，又称普通增压器)增压器4与排气蝶阀5的组合，还可以是ewgt增压器(使用了电动废气阀的普通增压器)与排气蝶阀5的组合；当增压装置包含排气蝶阀5时，排气开度即为排气蝶阀5的开度。
在本实施例中，当前状态还包含驻车制动信号、发动机扭矩、发动机状态、发动机水温、环境温度信号和大气压力信号。驻车制动信号能够反映车辆是否处于刹车状态，发动机扭矩能够反映发动机负荷，发动机状态能够反映发动机是否处于怠速运转状态，发动机水温是最能反映发动机暖机状态的指标。环境温度信号和大气压力信号用判断外界温度和气压是否适合暖机工作过程。
ecu中预先设定了暖机水温低阈值、暖机水温高阈值、暖机环境温度阈值、暖机大气压力阈值、暖机扭矩低阈值、暖机扭矩高阈值。
若环境温度高于暖机环境温度阈值，则说明外界温度已经使得发动机的温度较高，无须进行暖机；反之，则需要进行暖机。
若大气压力低于暖机大气压力阈值，该情形一般出现在高原地区，此时空气较为稀薄，进行暖机工作容易使得发动机气缸燃烧不充分，出现冒黑烟的现象，不适合进入暖机工作过程。
若发动机水温低于暖机水温低阈值，说明发动机需要且能够进入快速暖机；若发动机水温高于暖机水温高阈值，则代表暖机工作完成；若发动机水温高于暖机水温低阈值且低于暖机水温高阈值，说明无须进入快速暖机，正常的怠速暖机也能很快实现完成暖机。
若发动机扭矩低于暖机扭矩低阈值，说明负荷很小，发动机需要且能够进入快速暖机；若发动机扭矩高于暖机扭矩高阈值，说明负荷过大，说明发动机需要退出暖机工作；若发动机扭矩高于暖机扭矩低阈值且低于暖机扭矩高阈值，说明无须进入快速暖机也能快速暖机。
如图5所示，第一快速暖机条件包含驻车制动生效、发动机处于怠速状态、发动机水温低于暖机水温低阈值、环境温度低于暖机环境温度阈值、大气压力高于暖机大气压力阈值和发动机扭矩低于暖机扭矩低阈值。第一快速暖机条件主要适用的情形为车辆静止的情形，此时发动机怠速转动，使缸内燃烧产生更高的热量，且驻车制动生效，防止车辆启动，保持车辆静止状态。
如图6所示，第二快速暖机条件包含车速低于暖机车速、发动机水温低于暖机水温低阈值、环境温度低于暖机环境温度阈值、大气压力高于暖机大气压力阈值和发动机扭矩低于暖机扭矩低阈值。第二快速暖机条件主要适用的情形为车辆刚刚起步且低速运行状态。
无论是车辆静止的情形，还是车辆刚刚起步且低速运行状态的情形，完成暖机的条件(即正常退出的条件)为发动机水温大于暖机水温高阈值。
如图6、图7、图9和图10所示，发动机包含多个非正常退出的条件，满足任意一个非正常退出的条件，即进行非正常退出；多个非正常退出的条件分别为驻车制动失效、发动机扭矩高于暖机扭矩高阈值、车速大于暖机车速阈值和大气压力低于暖机大气压力阈值。
如图1和图2所示，发动机包含发动机本体1，发动机本体1的排气歧管安装压力传感器2，压力传感器2用于将压力信号反馈给ecu，通常状态下，压力传感器2没有故障，意外情形下，压力传感器2出现故障。
进一步地，暖机工作过程按照排气歧管的压力传感器2是否有故障，分为并列的两类，分别为第一类暖机工作过程和第二类暖机工作过程。两者实现暖机的工作原理均为关闭增压装置的排气开度，提高发动机负荷，不同的在于排气开度减小的控制过程不同。
当安装于发动机排气歧管的压力传感器无故障时，发动机采用第一类暖机工作过程；在第一类暖机工作过程中，ecu控制增压装置的排气开度减小的方式为闭环控制。ecu还预先设定了暖车排气歧管压力阈值。发动机还包含一个非正常退出的条件，排气歧管实测压力大于暖车排气歧管压力阈值。在第一类暖机工作过程中，ecu获取来自压力传感器的排气歧管实测压力，并与暖车排气歧管压力阈值进行比较。若实测压力大于暖机压力高阈值，说明发动机负荷过大，继续运行可能会超负荷，需要退出暖机工作过程。此时，发动机扭矩和排气歧管实测压力作为限制发动机负荷的两个指标。
具体地，闭环控制包含以下步骤：
发动机的转速和扭矩随排气开度发生变化；
ecu获取发动机的转速和扭矩，并查表获得暖机状态下排气歧管的目标压力(事先通过真实暖机试验标定了转速、扭矩以及目标压力的关系)，压力传感器获取排气歧管的实测压力，并反馈给ecu；ecu根据所述目标压力和实测压力，对增压装置的排气开度进行控制。具体地，ecu对排气开度进行pid闭环控制。
具体地，当安装于发动机排气歧管的压力传感器发生故障时，发动机采用第二类暖机工作过程；在第二类暖机工作过程中，ecu控制增压装置的排气开度减小的方式为开环控制。
开环控制包含以下步骤：
发动机的转速和扭矩随排气开度发生变化；
ecu获取发动机的转速和扭矩，并查表获得增压装置的排气开度；
根据查表获得的排气开度对排气开度进行控制。
相比较而言，闭环控制比开环控制的方式更加精准，控制波动更小。例如，下一时刻，闭环控制控制开度目标是50％，实际控制效果基本接近；但是开环控制跳动较大，同样是控制开度目标为50％，实际结果可能是60％，也可能40％。
优选地，在ecu控制排气开度从全开状态逐渐减小之前，发动机在全开状态运行预先设定的一段时间t1。t1通过事先试验标定得到，运行一段时间t1，能够使得发动机快速进入稳定状态，该时间t1根据不同的发动机性能为5秒到10秒不等，避免在发动机还没稳定时，减小排气开度进行暖机工作，使得发动机的速度一下冲到很高，产生负荷过大，出现超负荷的情形。
当当前状态不满足第一快速暖机条件和第二快速暖机条件时、当完成暖机时或者当非正常退出时，发动机回归正常运行，增压装置的排气开度随发动机运行情况而相应改变。
如图3所示，本申请的快速暖机方法包含以下步骤：
s1：启动发动机。
s2：ecu获取车辆的当前状态，当前状态包含车速、驻车制动信号、发动机扭矩、发动机状态、发动机水温、环境温度信号、大气压力信号。
s3：判断车速是否为零，若是，则转入s4；若否，则转入s5；
s4：判断当前状态是否满足第一快速暖条件(对应于车辆静止并快速暖机的情形)，若是，转入s6；若否，转入s7。
如图5所示，第一快速暖条件包含驻车制动生效、发动机处于怠速状态、发动机水温低于暖机水温低阈值、环境温度低于暖机环境温度阈值、大气压力高于暖机大气压力阈值和发动机扭矩低于暖机扭矩低阈值。
s5：判断当前状态是否满足第二快速暖机条件(对应于车辆刚起步并快速暖机的情形)，若是，转入s6；若否，转入s7。
如图8所示，第二快速暖机条件包含车速低于暖机车速、发动机水温低于暖机水温低阈值、环境温度低于暖机环境温度阈值、大气压力高于暖机大气压力阈值和发动机扭矩低于暖机扭矩低阈值。
s6：进入暖机工作过程。
s7：发动机回归正常运行。
进一步地，步骤s6包含以下步骤：
s60：发动机运行一段时间t1；
s61：ecu控制vgt涡轮(或排气蝶阀)的开度逐渐减小；
s62：判断是否满足完成暖机或者非正常退出的条件，若是(满足任一条件)，转s7；若否，转s63；
s63：判断vgt涡轮(或排气蝶阀)的开度是否为零；若否，转s61；若是，转s64；
s64：保持vgt涡轮(或排气蝶阀)的开度为零；
s65：判断是否满足完成暖机或者非正常退出的条件，若否，转s64；若是，转s7。
进一步地，步骤s61还包含以下步骤：
s611：判断排气歧管的压力传感器是否有故障：若否，转s612；若是，转s613；
s612：ecu控制vgt涡轮(或排气蝶阀)的开度减小的方式为闭环控制；
s613：ecu控制vgt涡轮(或排气蝶阀)的开度减小的方式为开环控制。
优选地，本申请对应于第一快速暖机条件的完成暖机或非正常退出的条件分为第一退出暖机条件和第二退出暖机条件。第一退出暖机条件(见图6)，当压力传感器无故障时，完成暖机的条件(即正常退出的条件)为发动机水温大于暖机水温高阈值；非正常退出的条件为驻车制动失效、发动机扭矩高于暖机扭矩高阈值、车速大于暖机车速阈值、大气压力低于暖机大气压力阈值或者排气歧管实测压力大于暖车压力高阈值。
第二退出暖机条件(见图7)，当压力传感器有故障时，完成暖机的条件(即正常退出的条件)为发动机水温大于暖机水温高阈值；非正常退出的条件为驻车制动失效、发动机扭矩高于暖机扭矩高阈值、车速大于暖机车速阈值或者大气压力低于暖机大气压力阈值。
本申请对应于第二快速暖条件的完成暖机或非正常退出的条件分为第三退出暖机条件和第四退出暖机条件。第三退出暖机条件(见图9)所示，当压力传感器无故障时，完成暖机的条件(即正常退出的条件)为发动机水温大于暖机水温高阈值；非正常退出的条件为、发动机扭矩高于暖机扭矩高阈值、车速大于暖机车速阈值、大气压力低于暖机大气压力阈值或者排气歧管实测压力大于暖车压力高阈值。
第四退出暖机条件(见图10)，当压力传感器有故障时，完成暖机的条件(即正常退出的条件)为发动机水温大于暖机水温高阈值；非正常退出的条件为，发动机扭矩高于暖机扭矩高阈值、车速大于暖机车速阈值或者大气压力低于暖机大气压力阈值。
本申请的快速暖机方法，能够在车辆在静止发动机怠速、或者车辆刚起步的情形下，通过调整vgt涡轮(排气蝶阀)的排气开度，提高发动机的排气背压，增大发动机的负荷，从而使发动机气缸内燃烧产生更多的热量，达到快速暖机的目的；相对于传统的方法，本申请在不提高怠速转速的前提下，缩短了暖机时长。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。