CN100432408C - 化油器引擎的点火控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种化油器引擎的点火控制方法及其装置，通过收集引擎转速、油门开度与计时信号，或者是由温度传感器、热敏电阻其中任一个侦测工作温度，并以一控制器对前述信号进行运算而确定火花塞的点火。当运算值未达设定值时，该火花塞是在一延迟点火角度进行点火，而当运算值达设定值，则该控制器使火花塞转换至非延迟点火角度进行点火，通过火花塞延迟点火的动作，使热能被废气快速带离引擎的燃烧室并进入触媒，使触媒更快地到达工作温度，缩短触媒起始工作所需时间，大幅降低废气中氮氧化物排放量，进而解决冷车启动初期严重的空污问题。

Description

化油器引擎的点火控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种控制方法，特别是涉及一种化油器引擎的点火控制方法及其装置。

背景技术

参阅图1，已知化油器引擎的点火控制装置1在电源(未示出)启动引擎2后，不断接收来自引擎2的转速信号与油门开度信号，并通过一控制器11(即CDI)根据当时转速与油门开度的信号使火花塞3得到一适当的点火角度，最后通过一点火晶体管12激发一点火线圈13升压放电，使该火花塞3能够在最佳点火角度进行点火工作。

根据研究，CO(一氧化碳)与NOx(氮氧化物)均属引擎2燃烧后污染空气的主要成分，为解决排放废气上的污染问题，除了引擎2本体燃烧系统力求改善外，各家机车制造厂商均会另行寻求后处理模式。最常见的后处理方法为在排气管内加装触媒，借着触媒与废气交互作用来降低废气的污染值，然而当引擎启动后，引擎温度升高，废气中的NOx值也相对升高，但此时触媒尚未达到其作用反应的温度，造成排气管所排出的废气中含有大量NOx。

正因为目前国家对于排放废气的标准趋于严格，专注于机车研发的厂商均投入大量心力，以期在现有制造条件下开发出更为符合排放标准的机车，而除了降低触媒的工作温度外，更积极找寻其他替代方案。本申请即是根据该基础为出发点，研究如何自引擎2、点火控制装置1、火花塞3三者的相对关系，来达到快速提高排放废气温度的目的，并同时降低废气中的NOx值。

发明内容

因此，本发明的目的，是在提供一种可快速达到触媒工作温度，以缩短触媒作用反应时间，并降低触媒未作用前废气中的NOx污染值的化油器引擎的点火控制方法。

于是，本发明化油器引擎的点火控制方法包含：

(A)电源开关启动引擎后，点火控制装置的控制器收集引擎的转速与油门开度信号，配合计时器自引擎工作时间同步计时；及

(B)该控制器对转速与时间进行积分，当积分值未达设定值时，该点火控制装置使火花塞在一延迟点火角度进行点火，若积分值达到设定值，点火控制装置就使火花塞在一非延迟点火角度进行点火。

本发明化油器引擎的点火控制方法也可以是包含：

(A)电源开关启动引擎后，点火控制装置的控制器收集来自引擎的转速信号与油门开度信号，并由点火控制装置接收温度传感器侦测的引擎温度的变化；及

(B)该点火控制装置利用一模拟/数字转换器，将来自该温度传感器的信号经转换后传送至一控制器，当工作温度未达设定值，该点火控制装置使火花塞在延迟点火角度进行点火，若工作温度已达设定值，则点火控制装置使火花塞在非延迟点火角度进行点火。

本发明更可以是包含以下步骤：

(A)电源开关启动引擎后，点火控制装置的控制器收集来自引擎的转速信号与油门开度信号，并由点火控制装置接收热敏电阻侦测的点火控制装置内部的温度变化；及

(B)该点火控制装置利用一模拟/数字转换器将热敏电阻测得的温度信号转换后传送给一控制器，若测得温度未达设定值，该点火控制装置使火花塞在延迟点火角度进行点火，若测得温度已达设定值，则该点火控制装置使火花塞转由非延迟点火角度进行点火。

基于相同的发明概念，本发明另外提供一种可造成火花塞延迟点火，以使排气温度快速上升的化油器引擎的点火控制装置。

于是，本发明化油器引擎的点火控制装置包含一用以计算引擎工作时间的计时器，及一控制器。该控制器对引擎的转速、时间信号进行积分，根据积分值与设定值间的变化量控制该火花塞在延迟点火角度与非延迟点火角度转换。

本发明化油器引擎的点火控制装置也可以是包含用以侦测引擎温度的一温度传感器、接收来自于引擎的转速信号与油门开度信号的控制器、一模拟/数字转换器以及一控制器。温度传感器所侦测的信号通过模拟/数字转换器转换传送至该控制器，利用引擎工作温度达到设定值与否来确定该火花塞在延迟、非延迟角度间的转换。

本发明化油器引擎的点火控制装置更可以是包含一热敏电阻、接收来自于引擎的转速信号与油门开度信号的控制器、一模拟/数字转换器及一控制器。该热敏电阻监测点火控制装置内部温度的改变，经模拟/数字转换器回传信号至该控制器，进而依据温度达到设定值与否来操控该火花塞在延迟、非延迟点火角度间的转换。

本发明通过主动侦测引擎运转中的各项信号，使该控制器可据以确定火花塞的点火角度，即在引擎初启动时，该火花塞是在该延迟点火角度进行点火，快速提高排气管内废气的温度，由此缩短触媒开始运作所需时间，并降低触媒未作用反应前废气中的NOx污染值，大为改善冷车启动的废气排放问题。

附图说明

图1是一种已知化油器引擎的点火控制器的一示意图；

图2是说明点火角度、扭力、排气温度以及氮氧化物(NO_x)的一相对关系图；

图3是一引擎的示意图，说明一火花塞与曲轴运动路径的点火关系；

图4是一示意图，说明本发明化油器引擎的点火控制装置的一个第一优选实施例；

图5是一流程图，说明本发明化油器引擎的点火控制方法的一个优选实施例；

图6是本发明所采用的转速-油门开度-点火角度的三维关系图，适用于延迟点火角度；

图7是本发明所采用的另一个转速-油门开度-点火角度的三维关系图，适用于非延迟点火角度；

图8是一示意图，说明本发明化油器引擎的点火控制装置的第二优选实施例；

图9是一流程图，说明本发明化油器引擎的点火控制方法的另一优选实施例；

图10是一示意图，说明本发明化油器引擎的点火控制装置的第三优选实施例；及

图11是一流程图，说明本发明化油器引擎的点火控制方法的再一优选实施例。

主要元件符号说明

4   引擎                     53  点火晶体管

41  曲轴                     55  热敏电阻

411 连杆                     56  模拟/数字转换器

412 活塞                     6   点火控制方法

42  火花塞                   61  步骤

43  点火线圈                 62  步骤

44  汽缸                     62′步骤

45  曲轴箱                   62″步骤

46  汽缸头                621  步骤

461 燃烧室                621′步骤

5   点火控制装置          622  步骤

51  记时器                622′步骤

52  控制器

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的多个优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图2，本发明首先将以点火角度为出发点，探讨点火角度的延迟对于触媒作用时间的影响，以点火角度a与b为例说明，其中，该点火角度a较点火角度b延迟。

配合参阅图3，点火角度延迟的定义为：当曲轴41由一连杆411带动活塞412，使活塞412进行上下往复运动时，若火花塞42是在曲轴41及活塞412运动至实线所示位置进行点火动作，即代表该火花塞42的点火角度为非延迟点火角度，相反地，若火花塞42是在曲轴41及活塞412移动至假想线所示位置才进行点火动作，则代表该火花塞42的点火角度为延迟点火角度，故该延迟点火角度的点火时间晚于非延迟点火角度的点火时间。

再参见图2，火花塞42在延迟点火角度a进行延迟点火的动作，将对引擎4及其所排放废气温度产生极为重大的影响，因点火动作较慢发生，故引擎4内部爆炸产生的废气停留于引擎4内的时间缩短，换句话说，燃气与引擎4的接触时间较短，导致排放至排气管(图未示)中与触媒相接触的废气温度较高，因而可在冷车情况下，促使触媒提早进入工作状态而对废气产生转换作用，降低CO、CH、NOx的排放量，间接减少对空气污染造成严重冲击。

参阅图4，因此本发明化油器引擎的点火控制装置5的第一优选实施例是用于控制机车的火花塞42变换点火角度，并包含一计时器51及一控制器52。其中，该计时器51可自引擎4启动后即时起算时间，而该控制器52则通过一点火晶体管53、一点火线圈43与火花塞42电连接，当点火线圈43升压后会放电以使火花塞42发生点火，并由该控制器52确定火花塞42的点火时机。

配合参阅图5，本发明化油器引擎的点火控制方法6的一个优选实施例依序包含以下步骤：

首先在步骤61中，电源启动引擎后，该点火控制装置5的控制器52同步接收引擎4的转速、油门开度两种信号，另外，该控制器52另一方面收集计时器51的时间信号，此时，该火花塞42是被控制器52所控制，当计时器51未达设定值(此设定值与引擎工作温度成正比)是根据图6所示转速-油门开度-点火角度的三维关系图MP1在延迟点火角度进行点火。

在步骤62中，该控制器52取得转速、时间两种信号进行积分，若积分值未达设定值，则该火花塞42进行步骤621仍维持在该延迟点火角度的点火动作。反之，若积分值已达设定值，则该控制器52依据图7所示转速-油门开度-点火角度的三维关系图MP2进行步骤622的非延迟点火角度点火。

在本实施例中，该控制器52选择转速-油门开度-点火角度的三维关系图MP1或MP2是依据引擎4转速、油门开度，以及积分值(转速相对时间)三个数据，首先，该控制器52以引擎4转速、时间的积分值来判别引擎4温度，而积分值与引擎4温度间的相对关系可由业者自行确定，但是积分值与引擎4温度必须呈现正相关的关系。不论积分值是否达到设定值，该控制器52均会分别根据当时引擎4的转速、油门开度两项条件，对应转速-油门开度-点火角度的三维关系图MP1或MP2确定火花塞42的点火角度。

在积分值尚未达到设定值前，该控制器52根据转速-油门开度-点火角度的三维关系图MP1(即图6所示)，确保火花塞42在该延迟点火角度进行点火工作，使引擎4内部爆炸事件所产生的高温不易传递至引擎4本身，反而是由爆炸后的废气带离引擎4并通过排气管(图未示)内的触媒(图未示)，直接提高触媒所处位置的环境温度，促使触媒得以快速到达其工作温度。

另一方面，若引擎4转速相对油门开度的积分值到达设定值(即相当于引擎4的工作温度已达到高温状态)，该控制器52也会立即进行调整，转而依据转速-油门开度-点火角度的三维关系图MP2(即图7所示)来控制火花塞42在该非延迟点火角度的正常点火作业。

本实施例通过控制器52整合引擎4的转速、油门开度、时间三种输入信号，确定该火花塞42适用转速-油门开度-点火角度的三维关系图MP1(即图6所示)的延迟点火角度，或转速-油门开度-点火角度的三维关系图MP2(即图7所示)的非延迟点火角度，从而快速提升排放废气温度，利用废气携带热能进入排气管内的触媒，使触媒快速到达其工作温度，降低废气NOx、HC及CO污染值，更由于引擎4启动后的热能因点火角度延迟，由废气将热能快速带离引擎燃烧室461(如图3所示)而进入排气管内，引擎燃烧室461的温度得以在启动后较非延迟点火状态缓慢上升，而可降低触媒未作用反应前，废气中的NOx污染值。

参阅图8，本发明化油器引擎的点火控制装置5的第二优选实施例是以上一个实施例为基础，但本实施例并无设置计时器51而改以一温度传感器57取代，该点火控制装置5还包含一模拟/数字转换器56。该温度传感器57可以设置在引擎的汽缸头46或引擎的汽缸44、引擎的曲轴箱45以及排气管本体或水箱其中任一个上(如图3所示)，并接收其温度变量。

配合参阅图9，与上一个实施例相同的是，在步骤62’中，该控制器52仍是接收引擎4转速、油门开度两项变量，并控制该火花塞42依据图6转速-油门开度-点火角度的三维关系图MP1在延迟点火角度进行点火，随着引擎4运转时间的增加，爆炸废气的温度逐渐提升并被汽缸44处的温度传感器57(当然也可以是设置于汽缸头46、水箱、曲轴箱45与排气管本体其中之一)所感知，且经由模拟/数字转换器56回传给该控制器52。

若该控制器52过滤温度上升信号后，认为温度已达到一设定值，则随即进入步骤622’控制该火花塞42转而依据图7转速-油门开度-点火角度的三维关系图MP2调整为非延迟点火角度。但若控制器52认为温度传感器57的回传温度未达设定值，该火花塞42仍持续进入步骤621’维持在延迟点火角度进行点火。

本实施例以温度传感器57取代计时器51，该控制器52不再对转速信号和时间计算积分，转而由温度传感器57直接侦测温度变化状态，并通过模拟/数字转换器56回传给该控制器52运算处理，以侦测所得的温度变化值作为判别依据，提供了另一种控制模式。

参阅图10，本发明化油器引擎的点火控制装置5的第三优选实施例则是根据第二实施例再略作改变的，且还包含一热敏电阻55(取代温度传感器57)及一模拟/数字转换器56。该热敏电阻55是通过模拟/数字转换器56与该控制器52发生电连接，而该模拟/数字转换器56是将热敏电阻55的侦测信号转换成可被该控制器52所接受的形式。

配合参阅图11，本实施例的热敏电阻55感应点火控制装置5内部的温度变化，也就是说在步骤62”中，该控制器52运算热敏电阻55所传来的温度变量信号，只要内部温度达到设定值，该控制器52随即改变火花塞42由延迟点火角度转换到非延迟点火角度。

本实施例借助于热敏电阻55感测点火控制装置5内部温度变化，只要达到设定值，即可提供该控制器52作为转换火花塞42点火角度的依据，为本发明增添另一种可供实施的选择性变化。

值得注意的是，本发明除了可以按前述各实施例进行侦测运算外，还可以同时混合使用计时器51、温度传感器57与热敏电阻55三者，不但可提供控制器52多种数据来源，若其中之一发生故障，还能产生补偿效果，避免整个点火控制装置5失效。

归纳上述，本发明化油器引擎的点火控制方法6及其装置5使火花塞42在引擎4初启动时，该点火控制装置5的控制器52依所获得的各种变量来确定点火角度，使得引擎4初启动时可因延迟点火角度进行点火，使废气将热能快速带离引擎的燃烧室461而进入排气管内的触媒中，触媒得以快速上升至工作温度，缩短触媒作业前的空窗期，有效改善排放废气的污染程度，而可达到本发明所欲达到的环保效果。

但是以上所述仅是说明本发明的优选实施例而已，其不能以此限定本发明实施的范围，所有根据本发明权利要求书和说明书的内容所作的简单的等效变化与修改，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1、一种化油器引擎的点火控制方法，包含有以下步骤：

(A)电源开关启动引擎后，点火控制装置的控制器收集来自引擎的转速信号与油门开度信号，并由计时器同步进行计时；及

(B)该点火控制装置对转速与时间进行积分，当积分值未达设定值时，该点火控制装置使火花塞在一延迟点火角度进行点火，若积分值达设定值，则该点火控制装置就使火花塞在一非延迟点火角度进行点火。

2、一种化油器引擎的点火控制方法，包含有以下步骤：

(A)电源开关启动引擎后，点火控制装置的控制器收集来自引擎的转速信号与油门开度信号，并由点火控制装置接收温度传感器侦测的引擎温度的变化；及

(B)该点火控制装置利用一模拟/数字转换器，将来自该温度传感器的信号转换传送至所述控制器进行监控，若测得温度未达设定值，该点火控制装置使火花塞在一延迟点火角度进行点火，若测得温度已达设定值，该点火控制装置就使火花塞在一非延迟点火角度进行点火。

3、一种化油器引擎的点火控制方法，包含有以下步骤：

(A)电源开关启动引擎后，点火控制装置的控制器收集来自引擎的转速信号与油门开度信号，并由点火控制装置接收热敏电阻侦测的点火控制装置的温度的变化；及

(B)该点火控制装置利用一模拟/数字转换器，将来自该热敏电阻的信号传送至所述控制器进行监控，若测得温度未达设定值，该点火控制装置使火花塞在一延迟点火角度进行点火，若测得温度已达设定值，该点火控制装置就使火花塞在一非延迟点火角度进行点火。

4、一种化油器引擎的点火控制装置，用于确定火花塞在引擎运转行程中的点火时间，包含：

一计时器，计算引擎工作时间；及

一控制器，接收来自引擎的转速信号与油门开度信号，并根据计时器的计数时间与转速进行积分，以控制该火花塞在一延迟点火角度与一非延迟点火角度其中之一进行点火。

5、一种化油器引擎的点火控制装置，用于确定火花塞在引擎运转行程中的点火时间，包含：

一用以侦测引擎温度的温度传感器；

一控制器，接收来自引擎的转速信号与油门开度信号；

一与该温度传感器电连接并传递信号的模拟/数字转换器；及

一与该模拟/数字转换器电连接的控制器，温度传感器侦测的温度信号通过模拟/数字转换器传送至该控制器，随着引擎工作时间延长，该温度传感器所测得的温度逐渐升高，当工作温度达设定值时，该控制器使火花塞由一延迟点火角度转换到一非延迟点火角度进行点火。

6、依据权利要求5所述的化油器引擎的点火控制装置，其中，该温度传感器设置在引擎的汽缸头、引擎的汽缸、引擎的曲轴箱、排气管本体与水箱其中之一上，并将温度变化信号传送至模拟/数字转换器。

7、一种化油器引擎的点火控制装置，用于确定火花塞在引擎运转行程中的点火时间，包含：

一用以侦测点火控制装置的温度的热敏电阻；

一控制器，接收来自引擎的转速信号与油门开度信号；

一与该热敏电阻电连接的模拟/数字转换器，将热敏电阻的测得信号转换为可读形式；及

一与该模拟/数字转换器电连接的控制器，热敏电阻侦测的温度信号通过模拟/数字转换器传递至该控制器，随着引擎工作时间延长，该热敏电阻所测得的点火控制装置的温度逐渐升高，达预定温度时，使该控制器确定该火花塞由一延迟点火角度转换到一非延迟点火角度进行点火。

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