CN100540883C - 内燃机用点火时期控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种能在发动机全部转速区域正确检测爆震传感器故障的内燃机用点火时期控制装置。在这种检测内燃机本体振动而取出爆震信号、并根据爆震信号产生点火时期控制信号的内燃机用点火时期控制装置中，包括爆震传感器1、输出执行该爆震传感器的故障检测的故障检测执行信号并根据该故障检测执行信号将脉冲电压加在爆震传感器1上的微型计算机2、将对爆震传感器1充电电压或放电电压与不同的两个阈值作比较并变换成低或高电平的比较装置5和6、以及取比较装置5和6输出的逻辑和的逻辑装置(NOR电路)7，微型计算机2对于故障检测期间的逻辑装置7的输出，求低或高电平期间的总和，根据求得期间的总和，判定爆震传感器1的故障。

Description

内燃机用点火时期控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机用点火时期控制装置。
背景技术
人们广为所知有检测内燃机爆震并根据爆震信号控制点火时期的装置。爆震检测通常用爆震传感器进行，但在爆震传感器发生断线等故障时，就不能检测爆震，内燃机点火时期控制不起作用，结果，有时损坏内燃机。因此，检测出爆震传感器的故障极为重要。
专利文献1揭示了检测爆震传感器故障的内燃机用点火时期控制装置。该装置的目的在于能高精度地检测使用压电元件的爆震传感器的断线故障，它是从点火时期控制装置将电压加在爆震传感器上，测量在加该电压时、或断开时的充电电压或放电电压的变化来检测故障。这是着眼于爆震传感器具有电容分量，正常时和断线故障时电容量有很大的差别，一定的电压加在爆震检测器上时，经过一定时间后测量放电或充电电压值，将该电压的大小用于爆震检测器的故障判定。
[专利文献1]
特公平6-92748号公报
发明内容
现有的内燃机用点火时期控制装置的构成由于如上所述，是为了故障检测外加一定的电压，一定时间后再读取电压，根据电压的大小判定正常或故障，所以在发动机低转速区域能识别爆震检测器正常或故障，但在高转速区域该识别就难以进行。这是由于在发动机高转速区域发动机机械振动加大，故障检测用的电压波形产生大幅度失真，判定爆震的电压和基准值的大小比较变得困难，难以识别正常和断线。因此，存在的问题是尽管爆震检测器正常，但是仍被误判为断线故障。因而，不得不将高转速区域(仅此区域)的爆震信号电平也一并用于故障判定。
本发明为解决上述问题而提出，其目的在于获得一种即使在发动机高转速区域仍能正确地判定故障的内燃机用点火时期控制装置。又一目的在于得到一种不仅能检测爆震传感器的断线、而且还能检测出爆震传感器在电源侧短路的所谓电源短路或在接地侧短路的称为接地短路造成的故障的内燃机用点火时期控制装置。
本发明的内燃机用点火时期控制装置，是在根据爆震现象检测发动机本体振动而取出爆震信号、并根据所述爆震信号产生点火时期控制信号的内燃机用点火时期控制装置中，包括检测发动机爆震的爆震传感器；输出执行该爆震传感器的故障检测的故障检测执行信号、并根据该故障检测执行信号暂时地将脉冲电压加在所述爆震传感器上的微型计算机；在外加所述脉冲电压时将所述爆震传感器的充电或放电特性和两个不同的阈值比较、并变换成低电平或高电平输出的比较装置；及取该比较装置的输出电平逻辑和的逻辑装置(NOR电路)，所述微型计算机在所述故障检测期间求所述逻辑装置的输出脉宽总和，根据求出的脉宽总和，判定所述爆震传感器的故障。
另外，所述微型计算机还求所述比较装置的各个低电平或高电平的期间总和，根据求出的期间总和，判定上述爆震传感器的故障。
利用本发明，由于其结构做成是根据对爆震传感器的充电或放电的过渡特性进行脉冲变换的两个比较装置和一个逻辑装置的输出低电平脉宽时间的总和来判定故障，所以其效果为在发动机的整个转速区域，对于爆震传感器的断线故障、电源短路故障、及接地短路故障都能简单而正确地判定。
附图说明
图1为本发明实施形态1的内燃机用点火时期控制装置的电路图。
图2为说明实施形态1的内燃机用点火时期控制装置在低转速区进行断线故障判定用的时序图。
图3为说明实施形态1的内燃机用点火时期控制装置的其它故障判定用的时序图。
图4为说明实施形态1的内燃机用点火时期控制装置在高转速区进行断线故障判定用的时序图。
标号说明
1爆震传感器
2微型计算机
3带通滤波器
4开关
5比较器
6比较器
7逻辑和电路(NOR电路)
具体实施方式
实施形态1
本发明的实施形态1示于图1。图1中，本发明的内燃机用点火时期控制装置包括爆震传感器1和微型计算机2。爆震传感器1例如由压电元件构成，检测发动机产生的振动等，以电信号形式输出，所以在电气上如图中所示，能以输出振动信号Vi的信号和电容Co组成的电容器形式等效。微型计算机2具有接受爆震传感器1的爆震信号VH后通过运算求点火时期控制的信号、并向图中未示出的点火器发出输出的功能；接受后面将叙述的故障检测信号并判定爆震传感器故障的功能；及在需要故障检测时送出故障检测执行信号VD的功能。
爆震传感器1的输出通过抽出爆震信号的带通滤波器3供给微型计算机2。另外，爆震传感器1的输出端通过电阻R1及开关装置即开关4接电源电压Vcc。开关4利用微型计算机2的故障检测执行信号VD控制开或关。爆震传感器1的输出端与电源(Batt)和地GND间连接的偏置用电阻R2、R3的分压点连接，还连接比较装置即比较器5及6。
比较器5在执行故障检测时，对加在爆震传感器1输出端上的电路输入信号VA和第一阈值VB作比较，向微型计算机2供给其输出电压即低电平或高电平的电源短路故障检测信号VE。这里所谓电源短路是指电路在电源一侧短路。比较器6对加在爆震传感器1输出端上的电路输入信号VA和第二阈值信号VC作比较，向微型计算机2供给其输出电压即低电平或高电平的接地短路故障检测信号VG。比较电路5和6的输出信号又输入逻辑装置即逻辑和电路(NOR电路)7，逻辑和电路7的输出作为断线故障检测信号VF供给微型计算机2。逻辑和电路7只有在比较器5及6中都发出低电平的输出时，即电路输入电压VA为大于第二阈值VC、小于第一阈值VB时发出高电平的输出。比较器5及6的输出侧分别通过电阻R4及R5接电源电压Vcc。
现对爆震信号的检测及由此引起的点火时期控制的动作进行说明。首先，爆震检测时，由于对于爆震传感器1开关4处于断开状态，因此电源电压Vcc被电阻R2、R3分压，作为直流偏置电压外加。爆震传感器1检测由于发动机爆震而造成内燃机本体的振动，带通滤波器3将从振动变换成的振动信号Vi作为爆震信号VH抽出，送微型计算机2，微型计算机2根据爆震信号VH，生成点火时期调整信号。
以下，根据图2说明故障检测动作。图2表示发动机低转速区域的爆震传感器1正常时(a)和断线故障时(b)的时序图。在想要检测故障时，从微型计算机2输出故障检测执行信号VD。故障检测执行信号VD如图2所示，在故障检测期间TD的期间，使开关4接通。因此，对爆震传感器1就通过电阻R1从电源供给电流。由此，爆震传感器1正常时(图2(a))加在爆震传感器1的端子上的电路输入电压VA在故障检测期间TD以时间常数Co×(R1//R2//R3)上升。在比较电路5及6中，该电路输入电压VA与第一阈值VB及第二阈值Vc比较，其输出加在逻辑和电路7上。逻辑和电路7在两输入均为低电平时为高电平，此外均为低电平。因而，逻辑和电路7的输出即断线故障检测信号VF在电路输入电压VA的上升到达第二阈值Vc之前为低电平，在Vc和VB之间为高电平。微型计算机2监视断线故障检测信号VF，计算该低电平的时间总和tL，tL大于规定时间To时，判定爆震传感器1正常(图2(a))。
另一方面，在故障检测期间TD中，在对爆震传感器1通过电阻R1从电源电压Vcc供给电流时，若爆震传感器1发生断线故障，则爆震传感器1的电容Co由于变成开路，电路输入电压VA如图2(b)所示，立即上升。由此。逻辑和电路7的输出即断线故障检测信号VF维持低电平的时间、即电路输入电压VA到达第二阈值Vc的时间短。微型计算机2求电路输入电压VF为低电平的时间总和tL，在爆震传感器1断线故障时，tL变得极短。在tL比预设的规定时间To短时，微型计算机2判定爆震传感器1为断线故障(图2(b))。所述图2(a)、(b)与用一览表形式表示爆震传感器正常及故障的状态的图3(a)、(b)相当。
以下，利用图3说明爆震传感器1产生电源短路故障或接地短路故障时的故障检测动作。微型计算机2除了监视逻辑和电路7的输出即断线故障检测信号VF外，还监视比较器5的输出VE(电源短路故障信号)及比较器6的输出VG(对地短路检测信号)，求出上述各信号故障检测期间TD中的低电平时间总和。如爆震传感器1在电源(Batt)侧短路，则如图3(c)所示，比较器5的输出即电源短路故障检测信号VE为高电平，比较器6的输出即接地短路故障检测信号VG为低电平，逻辑和电路7的输出即断线故障检测信号为低电平。因而，微型计算机2监视中的所述各信号的低电平期间tL的总和中，仅电源短路故障信号VE比规定时间To短。由此，微型计算机2判定爆震传感器由于对电源短路而造成故障。
另外，若爆震传感器1在接地GND一侧短路，则如图3(d)所示，比较器5的输出即电源短路检测信号VE为低电平，比较器6的输出即接地短路故障信号VG为高电平，逻辑和电路7的输出即断线故障检测信号VF为低电平。因而微型计算机2监视中的所述各信号低电平期间tL的总和中，仅接地短路故障检测信号VG比规定时间To短。由此，微型计算机2判定爆震传感器1为由于接地短路造成的故障。
以上对发动机低转速、爆震信号失真小的情况进行了说明，现利用图4说明发动机高转速下的故障检测。执行故障检测时即故障检测期间TD中的输入电路电压VA的波形变成在由爆震传感器1的电容Co和电阻R1～R3决定的过渡电压上叠加爆震传感器1的振动信号Vi。爆震传感器1为检测发动机振动加速度的传感器，其加速度G与发动机转速(频率f)的平方成正比，可以用G＝kω2＝4π2kf2形式给出(式中k是常数，ω为发动机的旋转角速度)。振动信号V i也变成Vi＝kf2，发动机在高转速区域，爆震传感器1若正常，则电路输入电压VA如图4(a)所示，产生相当大的失真。
在故障检测执行信号VD使开关4接通时，爆震传感器1正常时的电路输入电压VA和低转速区域的情况一样，在故障检测期间TD以时间常数Co×(R1//R2//R3)上升，在高转速区域叠加发动机机械振动产生的电压分量，如图4(a)所示，VA的波形产生相当大的失真，横切第二阈值Vc或第一阈值VB。其结果，逻辑和电路7的输出即断线故障检测信号VF只有在电路输入信号VA为第一阈值VB和第二阈值Vc间的值时为高电平，VA小于第二阈值Vc或超过第一阈值VB时成为低电平，变成重复脉冲的形状。图4(a)中，脉冲状的断线故障检测信号VF的t1～t5为维持低电平的期间。微型计算机2对断线故障检测信号VF的低电平期间进行运算，求出其总和tL，当其比规定时间To长时，判定爆震传感器1正常。因而，电路输入电压VA的最初上升时间t1即使由于波形失真的影响而缩短，但故障的判定期间tL变成(t1+t2+t3+t4+t5)。该tL比To长时，判定爆震传感器为正常。
再因爆震传感器1断线故障时的电路输入电压VA没有所述的那样叠加由于发动机振动产生的电压分量，故如图4(b)所示，表示和低转速区域完全相同的波形，由于断线故障检测信号VF的低电平期间总和tL比预定的规定时间To小，所以微型计算机4判定为爆震传感器1断线故障。又在爆震传感器1产生电源短路故障及接地短路故障时，和图3的(c)、(d)同样地进行故障判定。
根据本发明的实施形态，由于结构做成在比较器5及6将爆震传感器1的电路输入电压VA的过渡特性变换成脉冲，使比较器5、6及逻辑和电路7的输出的低电平脉宽时间总和和规定时间进行比较，所以其效果为在发动机的全部转速区域中，能正确地检测出爆震传感器1的故障(电源短路、接地短路、断线)。而且也无需A/D转换器，不必如现有的装置那样在高转速区一并使用爆震信号进行故障判定，因此，具有也不需要爆震信号的判定匹配的效果。
工业上实用性
本发明能用于汽车等内燃机用的点火时期控制装置。

Claims (2)

1.一种内燃机用点火时期控制装置，根据爆震现象检测发动机本体的振动，取出爆震信号，利用所述爆震信号产生点火时期控制信号，其特征在于，包括
检测发动机爆震的爆震传感器；
输出执行该爆震传感器故障检测的故障检测执行信号、并根据该故障检测执行信号将脉冲电压暂时施加在所述爆震传感器上的微型计算机；
将施加所述脉冲电压时所述爆震传感器的充电或放电特性和不同的两个阈值比较、并变换成低电平或高电平输出的比较装置；及
取出该比较装置的输出电平的逻辑和的逻辑装置，
所述微型计算机在所述故障检测期间中求所述逻辑装置输出的脉宽总和，根据求得的脉宽总和、判定所述爆震传感器的故障。
2.如权利要求1所述的内燃机用点火时期控制装置，其特征在于，
所述微型计算机求所述比较装置的各个低电平或高电平的期间总和，根据求得的期间总和，判定所述爆震传感器的故障。
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