CN1329651C - 引擎的冲程判别装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种引擎的冲程判别装置，其课题在于使用通常设于引擎上的传感器判别压缩上死点。其结构为，在引擎的上死点附近的预定位置具有输出脉冲信号的点火脉冲源12。还设有将对应于引擎的1个循环的曲柄角分为角度相等的4个区间并测定上述各区间的曲柄角速度的机构。响应于脉冲信号，判别在4个区间的每个区间检测的曲柄角速度的1个循环的变化图形是否为预定的图形。将4个区间的曲柄角速度的变化图形成为预定的图形时的脉冲信号的输出时判定为引擎的压缩上死点。在各区间可以由曲柄回转时间代表4个区间的曲柄角速度。

Description

引擎的冲程判别装置

技术领域

本发明涉及一种引擎的冲程判别装置，特别涉及备有起动马达的引擎的冲程判别装置。

背景技术

在引擎的各种控制中，控制用的参数和控制信号的输出时间等的确定和引擎的冲程有关。因此考虑有各种冲程判别方法。首先，作为第1种方法，备有检测凸轮轴的回转角度的传感器和曲柄传感器，从两传感器的输出的关系判别冲程。

另外，作为第2种方法，备有检测吸气管的压力的传感器和曲柄传感器，从曲柄角和吸气管压力的关系判别冲程。该方法在特开2000-337206号公报中记载有一例。

进而，作为第3种方法，鉴于在引擎循环中曲柄角速度变化，设置对应于曲柄角的各一定角度地输出脉冲信号的曲柄传感器，判别该脉冲信号的间隔从而识别冲程。

在上述的第1种方法中，除了曲柄角传感器还必须另外设置凸轮轴用传感器。另外，在第2种方法中，在不具有检测吸气管内压力的传感器的化油器方式的引擎中还需要吸气管内压力传感器。进而，在第3种方法中，为了检测上死点，曲柄传感器在一定区间不输出脉冲信号。另外，由于曲柄传感器的脉冲信号用于决定点火时期，所以不可以变更不输出上述脉冲信号的一定区间。因此，配置传感器但不可以通过曲柄的1周回转检测曲柄传感器的输出，并由该检测结果判别冲程。

本发明鉴于上述课题，其目的在于，提供一种可以由少数传感器精度较高地判别引擎的冲程的冲程判别装置。

发明内容

为了达到上述目的，本发明的第1特征在于，具备在引擎的上死点附近的预定位置输出脉冲信号的点火脉冲源；将对应于引擎的1个循环的曲柄角分为角度相等的4个区间，测定上述各区间的曲柄角速度的机构；响应于上述脉冲信号，判别在上述4个区间的每个区间检测的曲柄角速度的1个循环的变化图形是否为预定的图形，并将这4个区间的曲柄角速度的变化图形成为预定的图形时的脉冲信号的输出时判定为引擎的压缩上死点的机构。

另外，本发明的第2特征在于，具备在引擎的上死点附近的预定位置输出脉冲信号的点火脉冲源；将对应于引擎的1个循环的曲柄角分为角度相等的4个区间，并计算测定上述各区间的回转时间的机构；通过在上述每个区间，当前区间和其前面的邻近区间的回转时间的增减，增大的场合附上正号，减小的场合附上负号的机构；对应于上述脉冲信号判别上述4个区间的符号是否为预定的排列，并判定这4个区间的符号为预定的排列时的脉冲信号的输出时为引擎的压缩上死点的机构。

根据第1和第2特征，在引擎的燃烧冲程中，曲柄角速度比其他冲程大，从燃烧冲程后逐渐减小，鉴于上述各点，在检测到输出脉冲信号后，曲柄角速度增大，其后逐渐减小的变化图形时，将该脉冲信号判定为点火脉冲。即将输出了该脉冲信号的时候判定为压缩上死点。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例的冲程判别装置的主要部分功能的框图。

图2是适用本发明的一个实施例的冲程判别装置的引擎的起动马达的剖视图。

图3是包含起动马达的机动二轮车用引擎的主要部分的系统构成图。

图4是表示曲柄角传感器和点火脉冲源的输出的相位关系的图。

图5是表示每个计算测定区间的曲柄回转时间的计算测定例子的图。

图6是冲程判别的流程图(其一)。

图7是冲程判别的流程图(其二)。

具体实施方式

下面，结合附图详细说明本发明。图2是适用本发明的一个实施例的冲程判别装置的引擎的起动马达的剖视图。起动马达1具有转子2和定子3。起动马达1为未图示的引擎的起动机构，同时在引擎开始自主运转后，还作为由该引擎驱动的发电机作用。

转子2包括杯状的轭部4、将轭部4结合于引擎的曲柄轴(未图示)的轴套5、沿轭部4的内周配置的多个磁铁6。在轴套5的端部外周嵌入有用于检测回转的环状的传感器磁铁7。传感器磁铁7具有对应于各既定角度使极性反转的着磁带(检测角度用着磁带)和着磁于1周回转之中的1个位置的着磁部或只有1个位置不同于其他的极性的着磁带(检测基准位置用着磁部或着磁带)。

定子3包含定子铁心8和经由绝缘材料9卷绕在该定子铁心8上的定子绕线10。定子绕线10为三相绕线。定子铁心8经由未图示的定子基座固定在引擎的壳体上。在定子3上设有包括与传感器磁铁7的检测角度用着磁带相向配置的三个第1磁传感器11和与检测基准位置用着磁部或着磁带相向配置的第2磁传感器12的传感器组件13。

第1磁传感器11与按各既定角度改变极性的传感器磁铁7的着磁带对应地输出按各既定角度交替的检测信号。由于该检测信号对应于曲柄角的变化，所以以下将第1磁传感器11称为曲柄角传感器11。曲柄角传感器对应于起动马达1的U、V、W相，具有电流相位角120°的相位差地配置有3个。即，曲柄角传感器11由传感器11U、11V、11W构成。

第2磁传感器对应于检测基准位置用着磁部或着磁带，每回转1周输出1次脉冲信号。由于该脉冲信号用于检测点火时期，所以以下，将第2磁传感器12称为点火脉冲源12。

传感器组件13包括支承曲柄角传感器11、点火脉冲源12的基板14和将传感器11、12连接于控制部(未图示)的导线15，并由螺栓16固定于定子3。

图3是包含上述起动马达的机动二轮车用引擎的主要部分的系统构成图。在ECU17上备有结合于起动马达1的三相绕线1U、1V、1W的整流电路100和伴随曲柄角传感器11U、11V、11W的输出控制构成整流电路100的开关元件(例如，FET(场效应晶体管))的开关电路200。另外，在ECU17上备有基于曲柄角传感器11U、11V、11W、点火脉冲源12和后面将要说明的各传感器的检测信号和开关的切换并按预定程序进行动作的微计算机(CPU)300。

在ECU17上连接有主开关18、起动开关19、起动继电器20、点火线圈21、节气门传感器22和速度传感器23。使曲柄轴每回转1周输出1次检测信号且接近曲柄轴配置地形成速度传感器23。在点火线圈21的二次侧连接有火花塞24。

作为上述各部的电源设置有电池25，电流从电池25经由保险丝26和主开关18供给各部。

图4是表示曲柄角传感器11和点火脉冲源12的输出的相位关系的图。曲柄角每变化10°曲柄角传感器11就输出1次脉冲信号。即，如果曲柄轴回转1周则第1磁传感器11输出36个脉冲信号。因此，在压缩·燃烧·排气·吸气的1个循环中输出72个脉冲。以曲柄角10°为1个阶段分别设定18个阶段的测定区间，将1个循环规定为72个阶段、4个测定区间。

另一方面，曲柄轴每回转1周点火脉冲源12输出1次脉冲信号。从点火脉冲源12的输出波形(将波行整形为矩形波后的波形)的下降沿预定的阶段(例如3个阶段)分配阶段号，从而计算测定各计算测定区间的曲柄回转时间。另外，基于该回转时间判别在点火脉冲源12的输出中，哪个是压缩冲程的点火脉冲。

图5是表示每个计算测定区间的曲柄回转时间的计算测定例子的图。在同图中，判别对应于相邻的前一个测定区间的各测定区间的回转时间的增减，在回转时间增加了时，符号记为“+”，在回转时间减小了时，符号记为“-”。每输出1次点火脉冲源12的检测信号，判别1次相邻的前四个测定区间的增减符号的排列，如果该符号排列为(-、+、+、+)，则可以判断该判别时的第2磁传感器12的输出脉冲为点火脉冲。测定时间逐渐变长意味着曲柄角速度减小，这和在引擎的1个循环中负荷逐渐变大，在压缩冲程的点火时间负荷达到最大的引擎的特性一致。

图6、图7为冲程判别的流程图。在图6的步骤S1中，判断点火是否接通。如果该判断为肯定则前进至步骤S2，将2周的曲柄角以10°为单位等分，进行1-72阶段的编号。在步骤S3中，判断引擎转速Ne是否在空转转速Ni以上并且在目标转速Nt以下。如果步骤S3为肯定则在步骤S4中判断曲柄的回转方向是否为正向。如果步骤S4为肯定则前进至步骤S5，判断点火脉冲源12的输出(点火脉冲源)是否上升至负(-)侧。如果步骤S5为肯定则前进至步骤S6，判断是否从向点火脉冲源的负侧的上升经过了预定阶段(例如3个阶段)。如果步骤S6为肯定，则判定用于冲程判别的曲柄回转时间判断的条件已成立，然后前进至步骤S7。

在图7的步骤S7中，清除(＝0)标志位F1-F4。标志位F1为1区间(18个阶段)的回转所需时间小于前一个区间的情况下设置的标志位。另一方面，标志位F2-F4为1区间的回转所需时间大于前一个区间的情况下设置的标志位。

在步骤S8中，计算测定曲柄角从第1阶段前进18个阶段的(曲柄角180°)的时间A并将其存储在存储器中。然后，在步骤S9中判断是否有前一个区间(相邻的循环的第4区间)的时间D的计算测量纪录。由于最初没有以前的数据，所以前进至步骤S12。在有以前数据的情况下，前进至步骤S10，从时间A中减去时间D，判断该差是否为负值。如果该判断为肯定则前进至步骤S11从而设立标志位F1(负标志位)。

在步骤S12中，计算测定曲柄角经历下面18个阶段的时间B并将其存储在存储器中。在步骤S13中，从时间B中减去时间A，判断该差是否为正值。如果该判断为肯定则前进至步骤S14从而设立标志位(正标志位)F2。如果步骤S13为否定则前进至步骤S15。

在步骤S15中，判别是否设置了全部标志位F1-F4。所谓的设置有全部的标志位，是指表示在步骤S14的处理的时点上包含该区间的最新4个区间的时间增减的符号的排列变成了(-、+、+、+)时。该排列和图5所示的例子相同。即，如果步骤S15为肯定则其后判定4个区间前的区间时间的计算测定开始时为压缩冲程的最后，即压缩上死点(TDC)(步骤S23)。即，这时的脉冲信号为点火脉冲源。

由于最初设置全部标志位的判断没结束(最大也只设定F1和F2)所以步骤S15为否定。如果步骤S15为否定则前进至步骤S16。

在步骤S16中，计算测定曲柄角经历下面18个阶段的时间C并将其存储在存储器中。在步骤S17中，从时间C中减去时间B，判断该差是否为正值。如果该判断为肯定则前进至步骤S18从而设立标志位(正标志位)F3。如果步骤S17为否定则前进至步骤S19。

在步骤S19中，计算测定曲柄角经历下面18个阶段的时间D并将其存储在存储器中。在步骤S20中，从时间D中减去时间C，判断该差是否为正值。如果该判断为肯定则前进至步骤S21从而设立标志位(正标志位)F4。如果步骤S20为否定则前进至步骤S8。

在步骤S22中，判断是否设置了所有的标志位F1-F4。如果步骤S22为肯定则前进至步骤S24，然后将这时的脉冲信号判定为点火脉冲。和步骤S15的判断同样，由于最初设置全部标志位的判断没结束所以步骤S22为否定。如果步骤S22为否定则前进至步骤S8。

如果进行第2次以后的各时间A、B、C、D的计算测定，则最新的计算测定结果替换先前存储的值。

图1是表示冲程判别装置的主要部分的功能的框图。时间A计算测定部27测定1个循环中的第1区间的曲柄轴回转时间。同样，时间B计算测定部28、时间C计算测定部29、时间D计算测定部30分别测定第2、3、4区间的曲柄轴回转时间。第1减法部31从第2区间的时间中减去第1区间的时间，第2减法部32从第3区间的时间中减去第2区间的时间。另外，第3减法部33从第4区间的时间中减去第3区间的时间，第4减法部34从下面检测出的第1区间的时间中减去第4区间的时间。

第1符号存储器35、第2符号存储器36、第3符号存储器37和第4符号存储器38分别存储第1减法部31、第2减法部32、第3减法部33和第4减法部34的差的正负符号。排列判别部39在第2减法部32结束减法和第4减法部34结束减法时判别从第1符号存储器35到第4符号存储器38的符号的排列。即，在第2减法部32结束减法时，判断从第1符号存储器35到第4符号存储器38的符号的排列。另外，判断结果、符号的排列为(-、+、+、+)时，从该符号的排列的判断判断4个区间前的脉冲信号为点火脉冲。

如果判定一方的脉冲信号为点火脉冲，则同时可以将另一方的脉冲信号判定为熄火信号。如果判定结束则设立确定标志位从而确定点火脉冲。此外，如果随时实施上述判定，并且连续2次检测到点火脉冲，则无论上述确定标志位为什么具体情况，都更新点火脉冲。

另外，如果确定为点火脉冲，则以其上升沿为基准进行阶段的编号。另外，该阶段序号对应于起动马达的正转和反转递增或递减，总是掌握当前的阶段序号。在引擎转速在上述转速Nt以上，不能确定阶段的情况下，当引擎转速在该转速Nt以下时，基于点火脉冲进行再次编号。

当向点火脉冲的正侧的上升沿从阶段序号“0”错开时，可以更新编号。这时，在引擎转速在空转转速Ni以上并且在基准转速Nt以下的范围内进行编号的更新。

在上述实施例中，基于曲柄回转4个区间所需的时间的变化图形检测压缩上死点。这以时间代表4个区间的曲柄角速度，也可以代替时间的变化图形而是根据曲柄角速度的变化图形是否为预定的图形判定压缩上死点。

根据技术方案1和技术方案2的发明，基于每个预定区间的1个循环中的变化图形，可以判定1个循环中输出2次的脉冲信号中的一方为在压缩上死点附近输出的点火脉冲。以计时机构等计算测定曲柄角传感器输出的一定曲柄角的各信号间隔，通过每输出1次点火脉冲源处理1次该计算测定结果可以进行该测定。因此，不设定现有技术中不同于引擎控制通常使用的传感器的另外的专用传感器，也可以正确地判别引擎的冲程。

Claims (1)

1.一种引擎的冲程判别装置，其特征在于，具备在引擎的上死点附近的预定位置输出脉冲信号的点火脉冲源；

将对应于引擎的1个循环的曲柄角分为角度相等的4个区间，测定上述各区间的曲柄角速度的机构；

响应于上述脉冲信号，判别在上述4个区间的每个区间检测的曲柄角速度的1个循环的变化图形是否为预定的图形，并将这4个区间的曲柄角速度的变化图形成为预定的图形时的脉冲信号的输出时判定为引擎的压缩上死点的机构。

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