CN109578139B - 多缸引擎的相位判定方法 - Google Patents

多缸引擎的相位判定方法 Download PDF

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Abstract

一种多缸引擎的相位判定方法，包含一个第一运转步骤、一个第一判定步骤，及一个第二判定步骤。在该第一运转步骤中，仅使其中一个缸体运转。在该第一判定步骤中，侦测转速差或计算周期时间差。在该第二判定步骤中，当转速差或周期时间差满足设定条件时，该电子控制单元判断出该缸体的上死点相位，从而完成该缸体的相位判定，如此可得出正确的点火位置，以降低燃料的损耗及污染排放，且不受多缸负压的干扰。

Description

多缸引擎的相位判定方法
技术领域
本发明涉及一种判定相位的方法，特别是涉及一种多缸引擎的相位判定方法。
背景技术
参阅图1及图2，一般的四冲程引擎的各个汽缸以吸气、压缩、爆炸、排气等四个行程为一个循环，并以此来带动一个曲轴旋转以产生动力，而在压缩行程的最后，汽缸的活塞会到达上死点，接着便以喷嘴及火星塞等喷油及点火将燃料及空气混合物点燃，以通过接着发生的爆炸来产生动力，使该曲轴得以续行旋转，然而如每次循环时曲轴会旋转两圈，因此无法单纯以圈数来判定何时活塞到达上死点，也就是难以判定上死点的相位。如此一来只能在该曲轴每转一圈便点火喷油一次，造成燃料的浪费及污染的增加，因此现有通过压力方式来判定相位的方法，其是通过吸气行程时压力下降的特性来判定相位，但当该引擎具有多个汽缸时，各汽缸间的进气会相互干扰，从而如图2所示地造成干扰，造成压力数据受到影响而无法顺利地判定相位。
市面上的另一种方式是加装凸轮感知器，通过凸轮的周期特性来使相位可被正确判读，但凸轮感知器不仅成本高，且须更改引擎的配置，因此需要一种更为方便且成本较低的相位判定方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更为方便且成本较低的相位判定方式。
本发明多缸引擎的相位判定方法，该多缸引擎包含至少一个以上的缸体、一个对应多个缸体的曲轴、一个用以量测该曲轴转速的曲轴位置传感器、至少一个以上分别对该多个缸体点火的火星塞、至少一个以上分别对该多个缸体喷油的喷嘴，及一个与该曲轴位置传感器电性连接且用以控制多个火星塞及多个喷嘴的电子控制单元；该相位判定方法包含一个第一运转步骤、一个第一判定步骤，及一个第二判定步骤，在该第一运转步骤中，仅使其中一个未进行相位判定的缸体运转，且该曲轴每转一圈，对应运转的缸体的火星塞及喷嘴便点火及喷油一次，其余的缸体不进行点火及喷油，在该第一判定步骤中，当该电子控制单元接收到该曲轴位置传感器侦测到该缸体点火后的转速讯号，且该转速讯号超过一设定转速值后，便开始进行该缸体的相位判定，系由该曲轴位置传感器侦测该曲轴连续两圈旋转行程中两次点火后的转速差，在该第二判定步骤中，当前述的转速差超过一个设定转速差时，该电子控制单元判断出该缸体的上死点相位，从而完成该缸体的相位判定。
本发明多缸引擎的相位判定方法，该多缸引擎包含至少一个以上的缸体、一个对应多个缸体的曲轴、一个用以量测该曲轴转速的曲轴位置传感器、至少一个以上分别对该多个缸体点火的火星塞、至少一个以上分别对该多个缸体喷油的喷嘴，及一个与该曲轴位置传感器电性连接且用以控制多个火星塞及多个喷嘴的电子控制单元；其特征在于：该相位判定方法包含一个第一运转步骤、一个第一判定步骤，及一个第二判定步骤，在该第一运转步骤中，仅使其中一个未进行相位判定的缸体运转，且该曲轴每转一圈，对应运转的缸体的火星塞及喷嘴便点火及喷油一次，其余的缸体不进行点火及喷油，在该第一判定步骤中，当该电子控制单元接收到该曲轴位置传感器侦测到该缸体点火后的转速讯号，且该转速讯号超过一个设定转速值后，便开始进行该缸体的相位判定，系由该曲轴位置传感器侦测该曲轴连续两圈旋转行程中两次点火的两个转速讯号，该电子控制单元接收该两个转速讯号后，计算出该两个转速讯号的转动周期时间差，在该第二判定步骤中，当前述的转动周期时间差超过一个设定时间差时，该电子控制单元判断出该缸体的上死点相位，从而完成该缸体的相位判定。
根据本发明的一些实施态样，在该第二判断步骤中，完成该缸体的判缸后，使该缸体停止运转，当尚有未进行相位判定的缸体时，挑选其中一个未进行相位判定的缸体使其进行点火及喷油，而再次执行该第一运转步骤、该第一判定步骤及该第二判定步骤，直至所有缸体皆完成上死点相位的判缸，该相位判定方法还包含一个接续于最后一次第二判断步骤后的第二运转步骤，在该第二运转步骤中，使该多个缸体进行点火及喷油，且该多个火星塞及该多个喷嘴在该曲轴每转两圈时点火及喷油一次。
根据本发明的一些实施态样，在该第二判断步骤中，通过该多个缸体相对于该曲轴的角度关系，完成对其他缸体的判缸，该相位判定方法还包含一个接续于该第二判断步骤后的第二运转步骤，在该第二运转步骤中，使所有个缸体进行点火及喷油，且对应的火星塞及对应的喷嘴在该曲轴每转两圈时点火及喷油一次。
根据本发明的一些实施态样，在该第一运转步骤前，还包含一个初始运转步骤，在该初始运转步骤中，缸体全部进行点火及喷油，且该曲轴每转一圈，火星塞及喷嘴便点火及喷油一次。
根据本发明的一些实施态样，在该第一判定步骤中，该设定转速值为800rpm。
根据本发明的一些实施态样，在该第二判定步骤中，该设定转速差为1.2倍。
根据本发明的一些实施态样，在该第二判定步骤中，该曲轴连续两圈的转速差需连续三次超过该设定转速差时，才完成该缸体的相位判定。
根据本发明的一些实施态样，在该第二判定步骤中，该设定转速差为1.2倍。
根据本发明的一些实施态样，在该第二判定步骤中，该曲轴连续两圈的转动周期时间差需连续三次超过该设定时间差时，才完成该缸体的相位判定。
本发明的有益的效果在于：通过单缸判缸可得出上死点的相位角度，并于判定完成后再使其他缸体介入，如此可得出正确的点火位置，以降低燃料的损耗及污染排放，且不受多缸负压的干扰，从而提高设计自由度，亦不需设置凸轮传感器，故可减少成本且利于配置。
附图说明
图1是一个时程图，说明单缸引擎运转时，曲轴感知讯号及压力随时间变化的状态；
图2是一个时程图，说明双缸引擎运转时，曲轴感知讯号及压力随时间变化的状态；
图3是一个示意图，说明本发明多缸引擎的相位判定方法的一个第一实施例；
图4是一个流程图，说明该第一实施例的判定步骤；
图5是一个方块图，进一步说明该第一实施例的判定流程；
图6是一个流程图，说明该第一实施例的另一种判定流程；
图7是一个方块图，进一步说明图6的判定流程；
图8是一个方块图，说明本发明多缸引擎的相位判定方法的一个第二实施例；
图9是一个流程图，说明本发明多缸引擎的相位判定方法的一个第三实施例；
图10是一个方块图，进一步说明该第三实施例的判定流程；及
图11是一个方块图，说明本发明多缸引擎的相位判定方法的一个第四实施例。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图3、图4及图5，为本发明多缸引擎1的相位判定方法的一个第一实施例，该多缸引擎1包含两个缸体11、一个对应该两个缸体11的曲轴12、一个用以量测该曲轴12转速的曲轴位置传感器13、两个分别对该多个缸体11点火的火星塞14、两个分别对该多个缸体11喷油的喷嘴15，及一个与该曲轴位置传感器13电性连接且用以控制该两个火星塞14及该两个喷嘴15的电子控制单元16。在该第一实施例中，该电子控制单元16为发动机控制器(ECU，Electronic Control Unit)。该相位判定方法包含一个第一运转步骤21、一个第一判定步骤22、一个第二判定步骤23，及一个第二运转步骤24。
在该第一运转步骤21中，使其中的一个未进行相位判定的缸体11运转，且该曲轴12每转一圈时，对应运转中的缸体11的火星塞14及喷嘴15便点火及喷油一次，另一个缸体11不进行点火及喷油。在该第一判定步骤22中，预先于该电子控制单元16设定一个设定转速值，在该第一实施例中为800rpm，当该电子控制单元16接收到该曲轴位置传感器13侦测到该缸体11点火后的转速讯号，且该转速讯号超过该设定转速值时，便开始进行该缸体11的相位判定，通过该曲轴位置传感器13所侦测到的转速讯号，该电子控制单元16可计算出该曲轴12连续两圈旋转行程中两次点火后的转速差。在该第二判定步骤23中，预先设定一个设定转速差，在该第一实施例中为1.2倍。由于有效点火后于压缩行程中正确压缩下会产生转速上升的现象，其他行程则是转速下降，从而可判断该处是正确上死点(或称上止点)。当前述的转速差超过该设定转速差时，表示此时为正确上死点，该电子控制单元16便可据此判断出该缸体11的上死点相位，从而完成相位判定。需要特别说明的是，为了提高判定时的正确性，因此通常会设定要曲轴12连续两圈的转速差需连续三次达到该设定转速差时，才算完成相位判定。接着使完成相位判定后的缸体11停止运转，并重新进行该第一运转步骤21、该第一判定步骤22，及该第二判定步骤23，以使另一个缸体11也完成相位判定。
在该第二运转步骤24中，由于该两个缸体11皆已完成判定，故使该两个缸体11运转，且使该两个火星塞14及该两个喷嘴15在该曲轴12每转两圈时便点火及喷油一次，以令该多缸引擎1在正确的上死点下进行运转，并可达到节省燃料及降低污染的功效，由于不需测量负压或设置凸轮传感器，因此可避免该多个缸体11吸气时相互干扰而影响负压的问题，及降低成本且引擎配置简单。
需要特别说明的是，该第一实施例也可适用于两个以上的缸体11，在该第一运转步骤21时，选择一个未进行相位判定的缸体11运转(点火及喷油)，其余缸体11停止运转(点火及喷油)。在经过第一判定步骤22及该第二判定步骤23后，将该完成判定的缸体11停止运转(点火及喷油)，并挑选另一个未进行相位判定的缸体11并使其运转(点火及喷油)，接着回到该第一运转步骤21，以前述未进行相位判定的缸体11再次进行后续流程，当完成所有缸体11的上死点相位判定时，便使所有的缸体11运转，且该多个火星塞14及该多个喷嘴15在该曲轴12每转两圈时便点火及喷油一次。
参阅图3、图6及图7，此外，该第一实施例也可再包含一个在该第一运转步骤21前的初始运转步骤20，在该初始运转步骤20中，是使两个缸体11一起运转，且该多个火星塞14及该多个喷嘴15在该曲轴12每转一圈时便点火及喷油一次。接着在该第一运转步骤21中，使其中一个缸体11停止运转，另一个缸体11续行运转并进行后续步骤。当然此种方式同样可应用于两个以上的缸体11的情况，并提供另一种不同动力特性的选择，增加泛用性。
参阅图3、图4及图8，为本发明多缸引擎1的相位判定方法的一个第二实施例，该第二实施例大致上是与该第一实施例相同，不同的地方在于：在该第一判定步骤22中，当该电子控制单元16接收到该曲轴位置传感器13侦测到该缸体11点火后的转速讯号，且该转速讯号超过一个设定转速值后，便开始进行该缸体11的相位判定，系由该曲轴位置传感器13侦测该曲轴12连续两圈旋转行程中两次点火的两个转速讯号(该转速讯号是关于曲轴12在点火时的转速)，该电子控制单元16接收该两个转速讯号后，计算出该两个转速讯号的转动周期时间差。在该第二判定步骤23中，当前述的转动周期时间差超过一个设定时间差时，该电子控制单元16可判断出该缸体11的上死点相位，从而完成该缸体11的相位判定，在该第二实施例中，该时间差为1.2倍。该第二实施例界定出一种以周期时间来判定上死点相位的方式以供选择，提高泛用性。
需要特别说明的是，为了提高判定时的正确性，在该第二实施例的该第二判断步骤中，通常会设定要曲轴12连续两圈的转动周期时间差需连续三次超过该设定时间差(1.2倍)时，才算完成相位判定。此外，该第二实施例也能与该第一实施例一样，可以应用于两个以上的缸体11，或是初始时启动多个缸体11进行点火及喷油的情况。
参阅图3、图9及图10，为本发明多缸引擎1的相位判定方法的一个第三实施例，该第三实施例大致上是与该第一实施例相同，不同的地方在于：在该第三实施例中，仅对一个缸体11进行相位判定，由于引擎设计时，会使每一个缸体11的上死点安排于该曲轴12的不同角度，例如双缸引擎的曲轴角度差为360度，四缸引擎的曲轴角度差为180度，因此当在该第二判定步骤中判定出其中一个缸体11的上死点相位后，便可依曲轴角度关系通过该曲轴12的不同角度推得其他缸体11的上死点相位，从而完成所有缸体11的判缸，并进入该第二运转步骤以使所有的缸体11运转，并使对应的火星塞14及喷嘴15在该曲轴12每转两圈时点火及喷油一次。该第三实施例提供了一种不需对每个缸体11一一进行判缸的方法，判定快速且省时。
参阅图3、图9及图11，为本发明多缸引擎1的相位判定方法的一个第四实施例，该第四实施例大致上是与该第三实施例相同，不同之处在于：该第四实施例在该第一判定步骤及该第二判定步骤中，是如第二实施例般以该曲轴12的转动周期时间差作为判定依据，且同样能达成该第三实施例判定快速的功效。
综上所述，藉由切至单一个缸体11并以转速差或转动周期时间差进行判定，可避免其他缸体11的干扰且不需装设凸轮传感器，提升判定便利性及降低配置困难度，故确实能达成本发明的目的。

Claims (10)

1.一种多缸引擎的相位判定方法，该多缸引擎包含多个缸体、一个对应所述多个缸体的曲轴、一个用以量测该曲轴转速的曲轴位置传感器、多个分别对所述多个缸体点火的火星塞、多个分别对所述多个缸体喷油的喷嘴，及一个与该曲轴位置传感器电性连接且用以控制所述多个火星塞及所述多个喷嘴的电子控制单元；其特征在于：该相位判定方法包含一个第一运转步骤、一个第一判定步骤，及一个第二判定步骤，在该第一运转步骤中，仅使其中一个未进行相位判定的缸体运转，且该曲轴每转一圈，对应运转的缸体的火星塞及喷嘴便点火及喷油一次，其余的缸体不进行点火及喷油，在该第一判定步骤中，当该电子控制单元接收到该曲轴位置传感器侦测到该缸体点火后的转速讯号，且该转速讯号超过一设定转速值后，便开始进行该缸体的相位判定，系由该曲轴位置传感器侦测该曲轴连续两圈旋转行程中两次点火后的转速差，在该第二判定步骤中，当前述的转速差超过一个设定转速差时，该电子控制单元判断出该缸体的上死点相位，从而完成该缸体的相位判定。
2.根据权利要求1所述多缸引擎的相位判定方法，其特征在于：在该第二判定步骤中，该设定转速差为1.2倍。
3.根据权利要求1所述多缸引擎的相位判定方法，其特征在于：在该第二判定步骤中，该曲轴连续两圈的转速差需连续三次超过该设定转速差时，才完成该缸体的相位判定。
4.一种多缸引擎的相位判定方法，该多缸引擎包含多个缸体、一个对应多个缸体的曲轴、一个用以量测该曲轴转速的曲轴位置传感器、多个分别对所述多个缸体点火的火星塞、多个分别对所述多个缸体喷油的喷嘴，及一个与该曲轴位置传感器电性连接且用以控制多个火星塞及多个喷嘴的电子控制单元；其特征在于：该相位判定方法包含一个第一运转步骤、一个第一判定步骤，及一个第二判定步骤，在该第一运转步骤中，仅使其中一个未进行相位判定的缸体运转，且该曲轴每转一圈，对应运转的缸体的火星塞及喷嘴便点火及喷油一次，其余的缸体不进行点火及喷油，在该第一判定步骤中，当该电子控制单元接收到该曲轴位置传感器侦测到该缸体点火后的转速讯号，且该转速讯号超过一个设定转速值后，便开始进行该缸体的相位判定，系由该曲轴位置传感器侦测该曲轴连续两圈旋转行程中两次点火的两个转速讯号，该电子控制单元接收该两个转速讯号后，计算出该两个转速讯号的转动周期时间差，在该第二判定步骤中，当前述的转动周期时间差超过一个设定时间差时，该电子控制单元判断出该缸体的上死点相位，从而完成该缸体的相位判定。
5.根据权利要求4所述多缸引擎的相位判定方法，其特征在于：在该第二判定步骤中，该设定时间差为1.2倍。
6.根据权利要求4所述多缸引擎的相位判定方法，其特征在于：在该第二判定步骤中，该曲轴连续两圈的转动周期时间差需连续三次超过该设定时间差时，才完成该缸体的相位判定。
7.根据权利要求1或4所述多缸引擎的相位判定方法，其特征在于：在该第二判定步骤中，完成该缸体的判缸后，使该缸体停止运转，当尚有未进行相位判定的缸体时，挑选其中一个未进行相位判定的缸体使其进行点火及喷油，而再次执行该第一运转步骤、该第一判定步骤及该第二判定步骤，直至所有缸体皆完成上死点相位的判缸，该相位判定方法还包含一个接续于最后一次第二判定步骤后的第二运转步骤，在该第二运转步骤中，使所述多个缸体进行点火及喷油，且所述多个火星塞及所述多个喷嘴在该曲轴每转两圈时点火及喷油一次。
8.根据权利要求1或4所述多缸引擎的相位判定方法，其特征在于：在该第二判定步骤中，通过所述多个缸体相对于该曲轴的角度关系，完成对其他缸体的判缸，该相位判定方法还包含一个接续于该第二判定步骤后的第二运转步骤，在该第二运转步骤中，使所有缸体进行点火及喷油，且对应的火星塞及对应的喷嘴在该曲轴每转两圈时点火及喷油一次。
9.根据权利要求1或4所述多缸引擎的相位判定方法，其特征在于：在该第一运转步骤前，还包含一个初始运转步骤，在该初始运转步骤中，缸体全部进行点火及喷油，且该曲轴每转一圈，火星塞及喷嘴便点火及喷油一次。
10.根据权利要求1或4所述多缸引擎的相位判定方法，其特征在于：在该第一判定步骤中，该设定转速值为800rpm。
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