CN1040244C - 内燃机用点火装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机用点火装置的控制方法，即使转动体的种类很少，也能适用多种内燃机，对怠速区域的点火时间进行良好的控制。针对多种内燃机的怠速区域的点火时间，通过在对应于转动体内的一个突起的前端b2和后端b3的足够小角度内设定计时器的设定时间T1并进行计算和控制来决定点火时间。

Description

内燃机用点火装置的控制方法

本发明涉及一种可对怠速(空转)时的点火时间实施良好控制的内燃机用点火装置的控制的方法，如可用在汽车用的发动机中。

已有的一种内燃机用的点火装置已由特开昭59-173562所公开。其构成是，在连接在内燃机的曲轴上的转动体的外周上设置作为被检测体的突起，从而可得到等角度的曲轴角度信息，并得到作为它们之中之一的一个基准角度信息。

其所公开的控制装置包括：构成通过检测装置的角度传感器，它可通过检测出突起的通过而输出曲轴的角度信息；将曲轴角度信息变换成脉冲信号的装置；根据该脉冲信号进行点火时间控制的装置。

在其第一个原有的实施例中，所进行的点火时间控制是在当转动体的外围突起通过角度传感器后而起动计时器装置开始倒计数，在经过了在点火时间之前的预定的经过时间后，就发出点火信号。

在第二个原有的实施例中，进行点火时间控制中所用的方法是：设定转动体外周上的突起位于与点火时间所对应的位置处，当前述突起通过角度传感器的同时产生点火信号。

该第二原有的实施例中，是和对由突起形成的曲轴角度信息进行了整形的脉冲波形同步进行点火操作的，所以可叫作波形同步型点火时间控制。

上述两个点火的时间的控制方法中有以下的问题。

对第一原有实施例的点火时间控制来说，在曲轴转动发生变化时，从突起通过角度传感器到点火时间的时间里，突起实际上转动的角度，与对应于预定经过时间的预想转动角度并不相吻合，所以会错过最合适的点火时间。

特别是在怠速时等等的低速转动区域内这一点更明显。其原因是由于预定的经过时间较大，故转动的变化比率也比较大。

在第二原有实施例的波形同步型的点火时间控制中，由于怠速时的最合适的点火时间随内燃机种类的不同而不同，故必须根据内燃机的种类改变突起的设置排列，由于这样要有很多种的转动体，所以其制造的费用就会增大。

因此，本发明就是为了要解决下述课题，即如何得到可适应于多种内燃机的，仅用少量的几种转动体，即可在怠速区域内可良好的控制点火时间的内燃机用的点火装置的点火控制方法。

本发明在解决这一问题的同时，还解决了在怠速时使内燃机的转速稳定的问题。

本发明的解决方案是：一种内燃机用的点火装置的控制方法，其点火装置包括：设置在内燃机的曲轴上并与之同步转动的转动体，该转动体上具有多个按规定的宽度设置的被检出体；

可检测出上述被检出体的转动通过并输出曲轴角度信息的通过检出装置；

可由通过检出装置的上述曲轴角度信息，得到脉冲幅度对应于上述被检出体的上述宽度的脉冲信号的波形整形回路；

其控制方法是根据上述脉冲信号和上述内燃机的转速进行点火时间控制的；其特征在于：

上述被检出体具有点火提前侧被检出体及设置在该点火提前侧被检出体的转动后方的点火滞后侧被检出体；上述点火提前侧被检出体所对应的上述脉冲信号的上述脉冲宽度的前端定为第0点火基准角度，上述内燃机的上述转速在比怠速高的区域时的点火时间通过对从上述第0点火基准角度起的经过时间进行运算来决定：

将与上述被检出体中的特定的一个相对应的上述脉冲信号的脉冲宽度的前端设为第一点火基准角度，其后端设为第二点火基准角度；

为了将上述内燃机的上述转速在怠速区域时的点火时间设定在上述第一点火基准角度和上述第二点火基准角度之间，通过对从第一点火基准角度开始的经过时间进行计算来决定上述点火时间。

而且，上述方法的进一步的特征在于，在上述内燃机的上述转速处于上述怠速区域，根据上述计算决定上述点火时间的步骤中；

当上述内燃机的上述转速在所规定的转速之下时，以上述第一点火基准角度为上述点火时间。

由于采用了将点火时间设在第一点火基准角度和第二点火基准角度之间，采用通过对从第一点火基准角度起始的经过时间进行计算而得到的点火时间的控制方法，并且用一个脉冲宽度的前端和后端分别作为上述各个基准，所以可将第一点火基准角度和第二点火基准角度之间的角度设定的十分小。

因此，由第一点火基准角度到点火时间为止的经过时间就能很短。

这样，即使是在低速转动区域，转动会产生较大变化时，经过规定的经过时间后点火的实际点火时间与最合适的点火时间之间的误差也较小。

因此，对于大多数内燃机。若实施本发明的控制方法，通过设定第一点火基准角度和第二点火基准角度，也就是通过设定被检出体的位置、大小，便可以用一个转动体适当地控制大多数内燃机的在怠速区域的点火时间。

当内燃机的转速在怠速区域时，假定它是在规定转速以下。此时用比怠速转动时的点火时间更加接近点火提前侧的第一基准角度作为点火时间，也就是通过稍早一些点火而使内燃机的输出增大，故可以提高其转速并使转速稳定。

若采用上述方法，仅用具有特定的形状大小的一个转动体就能对多种内燃机的怠速区域内的点火时间进行适当控制。

若采用上述的方法，除上述效果外还有能够在怠速时稳定转速作用。

图1是表示本发明一个实施例中的转速、点火时间、转动体的转动波形之间关系的特性图。

图2是上述实施例中所用的点火装置的模型的整体结构图。

图3是表示上述点火装置的动作时的各部分波形图。

图4是表示上述点火装置内的一部分主程序的流程图。

图5是表示在上述控制装置内的角度传感器的检测插入后进行处理的流程图。

图6是表示图5中流程内点火输出控制处理细节的流程图。

图7表示图6中的演算控制处理的细节的流程图。

下面根据图1至图7对本发明的一个实施例进行说明。

图2是表示本发明的用于内燃机点火装置上的一个实施例中的点火系统的构成图。

在该实施例中表示的是用于两轮车上的4气缸4冲程的内燃机的点火系统。

在图2中，10A为内燃机的曲轴、10为转动体、20为构成通过检测装置的角度传感器、30为内部设置有作为主体的微计算机、及电源回路、波形整形回路、点火输出回路等的控制装置。

40，50是点火线圈，60是电池。

转动体10在与内燃机曲轴上相连接的转动圆板的外周上等间隔地设置有4个突起，其中一个较长，以得到基准角度信息。

从该转动体10和角度传感器20得到的曲轴角度信息输入到控制装置30内的波形整形回路中。

在图1中表示的是由设置在转动体10的外周上的突起a、b和角度传感器20得到的曲轴角度信息100、内燃机的转速NE和由控制装置30输出至点火线圈40的点火时间三者之间的关系。

将与由该转动体10的突起b生成的脉冲信号b1的前端(点火提前侧)所对应的曲轴的转动角度位置定义为第一点火基准角度b2，并将该脉冲信号b1的后端(点火滞后侧)所对应的转动角度位置定义为第二点火基准角度b3。使怠速时的各种内燃机所要求的点火时间设定在上述第一点火基准角度b2和第二点火基准角度b3之间，据此来决定转动体10的突起b在曲轴上的位置和大小。这样使内燃机起动的时间与第一或第二点火基准角度(b2或b3)的波形相同步，以此决定点火时间。

一方面，在怠速时，是通过从第一点火基准角度b2开始的计时设定处理的运算控制型。也就是说，从第一点火基准角度b2时刻开始，把规定(预定)的经过时间后的时间设定为点火时间。

在比怠速转速稍低的规定转速NE1，要将点火时间控制图线在上述波形同步型和计算控制型的模式之间切换。

也就是说，当内燃机的转速在NE1以上时，从第一点火基准角度b2开始，把规定的经过时间T1后的时间作为点火时间，或者是根据由曲轴角度信息100之中的上一回的脉冲信号a1的前端开始进行的计时设定处理作计算控制，设定出另一个规定的经过时间T2，该前端定为第0点火基准角度。

由如图1的图形信息读取出的经过时间T1中点火时间靠近第二点火基准角度b3而位于点火滞后侧时，以第二点火基准角度b3为点火时间，设定点火保护线(点火时间的点火滞后侧界线)而构成。

类似地，输出至点火线圈50的点火时间特性与角度的关系为，由相应于转动体10的突起d的前端而得到的曲轴回转角度位置作为第一点火基准角度，由相应于转动体10突起d的后端而得到的回转角度位置作为第二点火基准角度。

其它的构成与用点火线圈40点火时是相同的。

下面对上述实施例具体动作作说明。在用图中所未示出的启动装置启动内燃机时，由转动体10和角度传感器20，向控制装置30输入如图3(A)所示的由角度传感器20的输出信号构成的曲轴角度信息。

由控制装置30内的波形整形回路(图中未示)，对上述输出信号(A)进行波形整形，如图3(B)，再输入微计算机(图中未示，以下称为MCU)插入端子。

图5是MCU的角度传感器检测插入时的处理流程图。图5中，当来自上述波形整形回路的脉冲信号(B)上升及下降时，在MCU中就会发生角度传感器的检测插入。在该插入发生时，首先在步骤100中使MCU闩锁该插入发生时间，将其值(计时器值)进行存储。

在步骤101中判断插入(脉冲信号)是上升还是下降，若为上升，则在步骤102中测定脉冲的宽度TWn(如图3所示TWn是脉冲由下降到上升的时间)，在步骤103中进行基准(奇异点)角度信息的检测。也就是说，要检测出对应于突起c的波形(图3中的Re)的基准角度信息。

在步骤104中确认是否已检出了基准角度信息，如未能确认(异常)，终止插入处理。

若在步骤101中判断是下降时，则在步骤110中测定脉冲周期Tθn(图3所示Tθn…是由脉冲下降到再一次脉冲下降的时间)。

此后，在步骤111中确认是否检出了基准角度信息，如确定没有检到(异常)，就不进行点火输出控制处理200，而结束插入处理，进入主程序处理。

基于随后的脉冲信号确定已检出基准角度信息的方法，有特开昭63-309750所代表的各种方法，所以在本实施例中对它们的动作就不作详细的说明了。

若在图5的步骤103中能确定基准角度信息时，要设定角度位置数-NPOS(参见图3)，同时对脉冲信号的每一个输入的脉冲角度进行确认。

下面，对在步骤103中确定了脉冲信号的角度位置后的作用作说明。

先对点火输出处理中的对点火线圈40的点火输出的作用作说明。对点火线圈50的点火输出只是点火基准位置不同但作用完全一样。也就是说点火线圈40的点火基准位置NPOS＝0，而点火线圈50的点火基准位置是NPOS＝2。

启动时，对于角度位置确定后(也就是图5的步骤111中的判定为正常)的点火输出处理，是要进行图5中的步骤112，在每一次输入脉冲信号下降时都要对NPOS进行更新，并在步骤200中进行点火输出控制处理。

图6表示上述的点火输出控制处理的流程图。

在图6中，步骤201通过用脉冲信号的周期Tθn对内燃机的转速进行计算，并由该结果确定是用波形同步模式还是用计算控制模式进行点火输出控制。

在转速计算中，当在启动等转动变化较大时，为了提高应答性能，也就是说，为了能在短时间内掌握转速，可以利用相隔90°的每一个脉冲信号的周期Tθn。

转速N的表达1如下：

式1：

在步骤201中对模式的确定如图1所示，以比怠速转速稍稍低一些的规定转速NE1为设定值，若比该规定的转速NE1低时，则为波形同步型模式，若比该规定转速NE1高，则为计算控制型模式。

在步骤202中进行模式的确认，如果是计算控制模式就进入步骤250，如果是波形同步模式就进行对应于角度位置NPOS的点火输出信号的ON(通电)、OFF(断电)处理。

下面，首先对确定波形同步模式时的情况作说明。在步骤203中，进行此时的角度位置(NPOS)是否是通电开始角度位置(NPOS＝3)的判断，如果NPOS为3，则在步骤204中应使点火输出信号立即为ON(通电)状态并进行计时设定处理。因为图3(C)、(D)、(E)、(F)与波形同步模式不同，故不能用来参照。在步骤205中进行是否为中断(通电结束)角度位置(NPOS＝0)的判断，如NPOS为0，则在步骤206中应使点火输出信号立即为OFF状态并进行计时设定处理，从而能够在点火线圈40最合适的点火时间进行输出控制。也就是说，在第一点火基准角度处进行点火。

这样，即使是在启动时的低转速条件下而转动变化较大时，用通电角度＝90°、点火时间＝第一点火基准角度，也能得到稳定的点火输出。

下面，对由步骤202进入步骤250的为计算控制模式的动作进行说明。

图4表示主程序中的用于求出点火提前角度θig的流程图。

先将转速NE、点火提前角度θig作为图形数据储存在MCU内的存储器中，若计算出了内燃机的转速NE、则可由存储器中读取出该转速NE下的点火提前角度θig并计算出内燃机的要求点火时间(图1所示)。在需要求出内燃机的每转动一圈的点火提前角度θig时，可在角度传感器的检测插入处理内，设定特定角度位置(NPOS)下转速NE的计算要求。由于在主程序中的NE计算要求时，也要进行NE的计算、求出点火提前角度θig。所以不作详细的说明了。

当点火提前角度θig在图1中以第一点火基准角度b2为0°时，设定点火提前侧为正值，点火滞后侧为负值。

图7是插入处理内的计算控制处理的流程图，也就是对图6中步骤250的详细说明。在图7中，步骤251是将点火提前角度θig变换成点火提前角度时间TADV的变换程序。

若将脉冲信号的周期Tθn作为在90°角度之间的时间数据，则点火提前角度时间TADV的表达式2如下：

式2

TADV＝Tθn×θig/90

在式2中，脉冲信号的周期Tθn为脉冲信号每次下降的插入计算求出的最新的90°角度时间的数据值。

设定在点火提前角度θig为正值时，点火提前角度时间TADV也为正值，点火提前角度θig为负值时，点火提前角度时间TADV也为负值。

点火提前角度θig在点火滞后侧时，要将NPOS＝0作为点火输出被OFF(结束通电)时所进行的计时设定处理的角度位置(以下叫做OFF计时设定角度位置)NPOFF，而在点火提前侧时，应将NPOS＝3作为NPOFF。

也就是说，在图3中从第一点火基准角度(点火提前0)到点火滞后侧被点火时应用NPOS＝0作计时设定，到点火提前侧被点火时应用NPOS＝3作计时设定。

在图7的步骤252中，判断OFF计时设定角度位置NPOFF是否适当对应于点火提前角度θig。判断条件是表达式3。

表达式3：

TADV+TSET＞0

在表达式3中，TDAV是前述的点火提前角度时间，TSET是由脉冲信号下降插入时开始到后面所述的计时设定处理结束为止的处理时间。

在步骤252中以表达式3作为判断条件，在该条件满足时，在步骤253中取OFF计时设定角度位置为NPOFF＝3，并利用表达式4来求出计时设定值TSPK。且该在条件不满足时，在步骤254中取OFF计时设定角度位置为NPOFF＝0，并由表达式5来求出计时设定值TSPK。

在NPOFF＝3时

表达式4：

TSPK＝Tθn-TADV

在NPOFF＝0时(TSPK较短)

表达式5：

TSPK＝|TADV|

在这里，计时设定值TSPK为如图3(C)、(E)所示的TSPK，它决定着中断点火线圈40的适当的计时。换句话说，该计时设定值TSPK，意味着从进行各个计时设定处理的OFF计时设定角度位置NPOFF起的所经过的时间。

在计算出NPOFF、TSPK后，可在步骤255至259中进行以下处理。

在NPOS≠3、且NPOS≠0时，转入步骤261进行通电判定，即确定计时设定值、进行通电ON状态下的计时设定处理。而且，该步骤261的处理也可以周知的方法进行。

当NPOS＝NPOFF＝3、且点火输出状态为ON状态时，也就是在点火线圈40的通电过程中，即以及当NPOS＝NPOFF＝0时，转入步骤260中进行计时器设定值TSPK的计时设定处理。

当在NPOS＝NPOFF＝3而点火输出状态为OFF状态时(在加速时或通电时间要求值比较小的时候)、进入步骤261中进行必要的通电判定、并进行ON的计时设定处理，在刚开始通电后的处理中应进行为了为OFF状态而要进行的计时设定值TSPK的设定处理(细节描述就省略了)。

在NPOS＝3的插入处理时，若判定NPOFF＝0，则实施步骤261的处理、而在NPOS＝0的插入处理时，若判定出NPOFF＝3时，则在步骤262中进行点火输出立即为OFF状态的计时处理。

如上所述，当怠速时的点火提前角度θig为点火滞后时，如图3(C)、(D)所示，计时器设定处理是取由第一点火基准角度起经过很少的时间的计时设定值TSPK；而当点火提前角度θig为点火提前时，如图3(E)、(F)所示，计时器设定处理是取由第一点火基准角度的前90°的角度位置起的计时设定值TSPK。

当点火提前角度θig为点火滞后时，并且在当从低转动速度急剧加速时，可由图5的步骤105，判断是否是点火的保护位置。也就是说，在NPOS＝0时的上升信号一进入步骤105中，在此时，如果点火输出不是在OFF状态下就进入步骤106中，即进行OFF(通电结束)处理，由于第二点火基准角度b3下的点火(有点火保护的点火)就没有了极端的点火滞后了。

Claims (2)

1.一种内燃机用的点火装置的控制方法，点火装置包括：设置在内燃机的曲轴上并与之同步转动的转动体，其上具有多个按规定的宽度设置的被检出体(a，b，c，d)；用于检出上述被检出体的转动通过并输出曲轴角度信息的通过检出装置；用于由该通过检出装置的上述曲轴角度信息，得到脉冲宽度对应于上述被检出体的上述宽度的脉冲信号的波形整形回路；控制方法是根据上述脉冲信号和上述内燃机的转速进行点火时间控制；其特征在于：上述被检出体具有点火提前侧被检出体(a)及设置在该点火提前侧被检出体(a)的转动后方的点火滞后侧被检出体(b)；上述点火提前侧被检出体(a)所对应的上述脉冲信号(a1)的上述脉冲宽度的前端定为第0点火基准角度，上述内燃机的上述转速在比怠速高的区域时的点火时间通过对从上述第0点火基准角度起的经过时间(T2)进行运算来决定；将上述点火滞后侧被检出体(b)所对应的上述脉冲信号(b1)的脉冲宽度的前端设定第一点火基准角度(b2)，其后端设为第二点火基准角度(b3)；为了将上述内燃机的的上述转速在怠速区域时的点火时间设定在上述第一点火基准角度(b2)和上述第二点火基准角度(b3)之间，通过对从第一点火基准角度(b2)开始的经过时间(T1)进行计算来决定上述点火时间。

2.如权利要求1所述的内燃机用点火装置的控制方法，其特征在于：当上述内燃机的转速在上述怠速区域，上述点火时间要通过上述计算来决定时，上述内燃机的上述转速在规定转速(NE1)以下时，将上述第一点火基准角度(b2)作为上述点火时间。

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