CN1657768A - 发动机的逆转防止装置 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机的逆转防止点火系统，可以根据发动机的起动来检测反转或者说逆转，并使该反转或逆转停止，直到该反转或逆转状态被清除为止，这样可以确保车辆向前行驶。

Description

发动机的逆转防止装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机点火系统，尤其涉及一种在发动机起动时防止逆转或反转的点火系统。

背景技术

申请日为2003年10月30日、申请序列号为10/605843的日本待审专利中公开了一种点火系统，该专利基于日本专利2002-342256并且已转让给本受让人，该点火系统检测起动操作开始后发动机起动速度降低的状态，从而可以防止发动机起动时的反转，该反转通常叫做“逆转”，该过程通过在另一个起动操作开始前禁止连续点火来实现。

但是上述统具有缺点，这可以从图1-3中看出来。图1所示是发动机的相关部分及其点火系统。在该图中可以看出，发动机的一个轴在其外表面形成定时标记元件12，该轴例如是曲轴11或任何其它与曲轴具有同步转动关系的轴，该定时标记元件12具有在前缘A和后缘B之间的预定圆周长度。该圆周长度可以在任何期望的范围内，一般在30度到60度的角度范围内。

具有任何公知结构的传感器13与该定时标记元件12配合工作，该传感器13用于提供传送给点火系统的信号，附图1-3中没有表示出点火系统，但是在后面的表示本发明优选实施例的附图中对该点火系统将会有详细的描述。

传感器13通常包括芯部13a和缠绕在芯部13a上的线圈13b，由于轴11转动，使前缘A和后缘B的转动经过传感器13，传感器13产生如图2和3所示的脉冲信号。箭头R表示轴11的正常旋转方向。无论旋转方向如何，产生的第一个脉冲总为正脉冲而第二个脉冲总为负脉冲。

凸出部12的前缘A面向和转过芯部13a后的发动机反转可能是两种模式的反转。一种是后缘B转过传感器芯部13a之前发生的反转(凸出部内的反转)。还有一种(凸出部外的反转)是后缘B转过传感器芯部13a之后但是还没转到上死点之前的反转。

图2所示是凸出部内的反转模式的脉冲波形图。在转动曲轴起动发动机时的正常转动状态下，对于曲轴的每个转动周期，当脉冲发生线圈13检测到定时标记元件的前缘A时产生上升脉冲(正脉冲)，当随后检测到凸出部的后缘B时产生下降脉冲(负脉冲)。当反转要发生时，曲轴的转动逐渐变慢。当脉冲发生线圈13检测到定时标记元件12的前缘A处于达到后缘B之前的某一位置时曲轴转速变为零，然后反转就发生。

因此，在开始反转后当定时标记元件12的前缘A再次转过脉冲发生线圈B的检测芯部13a时，定时标记元件12的同一前缘A产生下降脉冲(负脉冲)。这时，由于曲轴转速的降低发电机的输出也降低。按照前述待审专利申请中的内容，可以根据发动机输出的降低检测出曲轴11的反转。

与此相应，产生一个禁止点火信号。因此，即使定时标记元件12的前缘A产生了负脉冲，仍然禁止点火信号的产生。因此，如果发动机不发火，在反转方向上没有发生燃烧，从而防止了逆转的发生。

如上所述，通过在反转期间禁止点火来防止逆转的发生，并且曲轴11会停止转动。之后，为了允许用转动曲轴再次起动发动机，必须清除该禁止点火的状态。在前述待审专利申请中，是根据第一个正脉冲的输入而清除禁止点火状态的。之后，当检测到定时标记元件12的后缘B而产生负脉冲时，允许点火信号产生，并且用于发动机正常转动的燃烧发生。

图3所示是凸出部外的反转的脉冲波形图。在转动曲轴起动发动机时的正常转动状态下，就像图2的情况那样，对于曲轴的每个转动周期，都检测到凸出部的前缘A并产生上升脉冲(正脉冲)，然后检测到定时标记元件12的后缘B并产生下降脉冲(负脉冲)。

如果曲轴转速逐渐变慢，反转将要发生，会检测到定时标记元件12的前缘A，并且定时标记元件12慢慢转过脉冲发生线圈13的检测芯部13a。接着后缘B转过检测芯部13a并产生一脉冲，该脉冲如14所示。在此，当曲轴11的转速低时，在后缘B到达上死点之前该转速可能变为零，曲轴11将反转。

因此，定时标记元件12的后缘B转过脉冲发生线圈13的检测芯部13a后再转回到检测芯部13a，就产生正脉冲15。

然后，当定时标记元件12的前缘A，转过检测芯部13a时，产生负脉冲16。同样地，就像图2中的情况那样，根据发电机输出的降低检测到凸出部外的反转，从而禁止点火以防止反转发生后的逆转发生。

如上所述，曲轴转动停止后，由于转动曲轴要停止禁止点火状态，反转发生后产生的第一个正脉冲15会清除禁止点火状态。因此，当检测到凸出部的前缘A且负脉冲16产生后，点火信号产生。这样非但没有防止反转，发动机可能还会继续反转。

考虑到这些可能的问题，本发明的主要目的是提供一种逆转防止装置和方法，可以快速有效地检测到起动期间的反转情况，通过积极地防止点火来防止进一步反转，尤其是可以可靠地防止凸出部外反转的发生。

发明内容

本发明适用于内燃机的防止逆转点火系统，该内燃机具有旋转轴和绕该轴旋转的定时标记元件，并具有位于圆周上的前缘和后缘。一传感器与该定时标记元件配合工作，当每一对前缘和后缘随该轴转动时，该传感器可以产生脉冲。处理器根据检测到的脉冲值中的至少一个的减小来判断可能要发生的反转而禁止发动机点火，并且经过一个预定的时间后，该处理器根据定时标记元件的前缘产生的脉冲来进行恢复点火。

附图说明

图1是定时和逆转传感器的局部示意图，用于表示现有技术中存在的问题，并且表示了发动机起动时可能发生的逆转的类型。

图2是当定时标记元件记录在定时标记元件时(凸出部内反转)发生反转的情况下传感器输出的波形。

图3是当定时标记元件没有记录在定时标记元件时(凸出部外反转)发生反转的情况下传感器输出的波形。

图4是用于防止逆转(反转)的第一电路和装置的局部示意图。

图5是部分类似于图1的局部示意图，表示的是用于防止逆转的第一电路和装置的第二实施例。

图6是部分类似于图1和5的局部示意图，表示的是用于防止逆转的电路和装置的第三实施例。

图7是用于表示图4、5和6中实施例运行原理的一系列轨迹。

图8是部分类似于图1、5和6的局部示意图，表示的是用于防止逆转的电路和装置的第三实施例。

图9是部分类似于图7而用于表示图8中实施例运行原理的一系列轨迹。

图10是部分类似于图1、5、6和8的局部示意图，表示的是用于防止逆转的电路和装置的第四实施例，该第四实施例将前面实施例的结构和作用组合在一起。

具体实施方式

图4是根据本发明第一实施例判断反转的电路结构的局部示意图。该电路包括连接于发动机曲轴一端的三相发电机21，其连接方式是现有技术中人们所熟知的。发电机21具有作为定子的一部分的三相线圈，该定子面对着位于转子内表面的磁装置，该转子一般包括一个与发动机曲轴端部连接的飞轮。三相输出端子U、V和W通过调压器22相连接，该调压器用于整流和防止过电压施加到蓄电池23上。

参照前面的图1，与曲轴连接的转子(未示出)具有定时标记元件，该定时标记元件用于检测旋转角度。如图1所示，用于检测定时标记元件位置的脉冲发生线圈或传感器13与转子外侧相对。脉冲发生线圈13用于检测定时标记元件的两个端点A和B，这两个端点在转子侧面上形成例如是60度的弧形。当检测到磁通量的变化时会产生正负脉冲发生信号，每转一圈产生一次。如上所述，正负脉冲发生信号分别是指上升脉冲(正脉冲)和下降脉冲(负脉冲)。

脉冲发生线圈13将这些脉冲输出给点火系统24从而控制发动机的点火。点火系统24包括与蓄电池23连接的电源电路25，用于获得规定点火电压的升压电路26，与脉冲发生线圈13连接的点火电路27，以及逆转防止电路28。点火电路27在适当的曲轴角位置将点火电压施加给点火线圈30，该曲轴角位置根据任何期望的控制程序和其它以各种方式检测的各种发动机运行状态参数来确定，该控制程序响应于来自脉冲发生线圈13的脉冲发生信号。

逆转防止电路28包括脉冲输入电路29，逆转判断电路31，以及发电机输出-输入电路32。该脉冲输入电路29通过端子A连接到脉冲发生线圈13上以接收脉冲信号。发电机输出-输入电路32通过端子B和C连接到发电机21的任意两相端子(在本例子中是V和W端子)上从而接受发电机21的输出电压。

如前面参照图1-3所述，无论是凸出部内反转还是凸出部外反转的情况，逆转判断电路31根据来自脉冲输入电路29的脉冲信号和来自发电机输出-输入电路32的发电机电压来判断反转。当发电机的输出降低到规定值以下、发动机再次反转以及发电机输出开始上升时，通过端子D将允许点火信号或禁止点火信号传送给点火电路27。下面将参考图7描述这是如何判断和执行的。

图5所示是本发明实施例的电路装置。图6所示的电路装置是通过将图5所示的反转不发火电路的实施例合并到图4所示的逆转防止电路而得到的。

现在参照图5和6，第一反转不发火电路33包括用于接收线圈输出(MAG输出)的MAG输出-输入电路34，用于计测MAG输出的数量的MAG输出计数电路35，以及根据MAG输出的计测数值来控制点火的点火控制电路36。

在脉冲发生线圈13产生负脉冲后，如果来自电路35的MAG输出计测数值不大于一个规定值(在图7中例如是4)，点火控制电路36产生禁止点火信号。该禁止点火信号将正脉冲输入产生的禁止清除信号替换掉，从而在反转期间重新设定禁止点火信号。

因此，即使在凸出部外的反转发生时输入用于清除禁止点火信号的正脉冲信号，该输入信号也被替换掉，从而可以保持禁止点火状态，直到MAG输出的数值变为4为止，这样可以可靠地防止逆转发生。

由于在凸出部内的反转发生时，反转判断电路31产生禁止点火信号，在定时标记元件的长度范围内，在反转发生后当定时标记元件转过的同时由负脉冲产生的点火被禁止，这样就没有逆转发生，发动机停止转动。

图7所示是图5中反转防止电路工作时的波形图。这个例子说明的是在凸出部外反转发生时的情况。图中的轨迹a表示脉冲发生线圈的输出。图3所示是当正常转动时，脉冲发生线圈检测飞轮上定时标记元件21的端点A和B的位置，并在每转一圈时产生正负输出。如轨迹b所示，点火电容根据所述负脉冲放电，从而使发动机的燃烧室内发生点火。

如轨迹a所示，在凸出部外的反转发生的情况下，定时标记元件的端点B转过脉冲发生线圈的同时而反转发生前，就已经产生了负脉冲，然后端点B往回转，并在反转状态下产生正脉冲24，然后定时标记元件的端点A产生负脉冲25。

如轨迹d所示，每个转动周期内该MAG输出的数值为6个。相据本发明，在计测值达到5之前，该MAG输出的数值一直被计测并且产生禁止点火信号。这样如同轨迹c所示，在Hi表示禁止点火，在Lo表示允许点火。所以，当线圈输出的计测值是4或小于4时，禁止点火状态被继续保持。

在凸出部外的反转发生的情况下，禁止点火的时间范围从反转前负脉冲14产生的时刻开始到MAG输出的数值达到4为止。所以，即使在反转发生后产生了负脉冲15，仍然没有产生禁止点火清除信号的输出，这样能继续保持禁止点火状态。因此，即使产生了下一个负脉冲16，仍然不进行点火。

图8是本发明另一个实施例的电路图，图9用于解释该电路图的工作。在该实施例中，其中的元件具有与如前所述的电路基本相同的结构，这些元件具有相同的附图标记，在此只对那些理解本实施例所必需的结构和操作进行重新描述。

如图7所示，该逆转防止电路28根据发电机的输出来判断反转是否发生并且禁止点火。当禁止点火后发动机停止和重新起动后输入正脉冲时，当下一个负脉冲输入时禁止点火信号被清除，可以进行点火。

本实施例的第二反转不发火电路37包括禁止点火信号输入电路38和禁止点火信号输出时间判断电路39。禁止点火信号输入电路38与反转判断电路相连接，当判断为反转发生时，禁止点火信号输入电路38接收禁止点火信号的输入，也可以接收下一个正脉冲输入产生的禁止点火清除信号。

禁止点火信号输出时间判断电路39根据从反转判断电路37输入给禁止点火信号输入电路38的禁止点火信号及其清除信号来测量禁止点火状态的持续时间。当禁止点火持续时间低于规定值时，产生禁止点火信号以保持禁止点火状态。也就是说，即使逆转防止电路28的反转判断电路31的判断结果是反转发生，如果产生了禁止点火信号，然后禁止点火信号被正脉冲输入所清除，当正脉冲输入后的短时间内判断为反转发生了一半，继续保持禁止点火。

将参照图9对此进行说明，图9所示是凸出部外反转的例子。轨迹(a)所示是在正常转动时，脉冲发生线圈在每个转动周期内都检测飞轮上定时标记元件的端点A和B的位置并产生正负脉冲输出。根据该负脉冲，点火电容放电以使发动机燃烧室内发生燃烧。

在凸出部外的反转发生的情况下，当定时标记元件的端点B转过脉冲发生线圈的同时而反转发生前，就已经产生了负脉冲，然后端点B往回转，并在反转状态下产生正脉冲15，然后定时标记元件的端点A产生负脉冲16。

如轨迹(b)所示，这种反转被逆转防止电路28检测到，禁止点火状态与对反转的检测同时发生。之后，禁止点火信号被定时标记元件的端点B产生的正脉冲15的输入所清除。该清除进行之前的禁止点火持续时间t由本实施例的反转不发火电路37来检测。如轨迹(c)所示，如果检测到的时间t低于规定值，在清除禁止点火信号的同时产生禁止点火信号，从而继续保持禁止点火状态。因此，即使在反转状态下定时标记元件的端点A产生的负脉冲被输入，仍然不进行点火，这样可以可靠地防止逆转的发生。

图10是本发明另一个实施例的示意电路图，其中使用了某些与前述实施例同样的元件。其中同样的元件使用了同样的附图标记，由于根据前面的描述已经可以使本领域技术人员实施该实施例的发明，因此在此不需要再对这些元件及其操作进行描述。

本实施例包括图6中实施例的逆转防止电路28，图6的第一反转不发火电路33，以及图9中的第二反转不发火电路37。这种电路结构可以可靠地检测到任何种类的反转并且禁止点火发生。

通过上面的内容可以明显看出，根据对几个电路及其工作方法的实施例的描述，本发明可以快速可靠地检测到反转或逆转并且防止其继续反转或逆转，一旦反转停止后，允许点火控制正常的再次点火。当然，本领域技术人员可以容易的理解，所述的这些实施例只是本发明实施方式的例子，在不脱离如权利要求所述的本发明精神实质和范围内，可以对本发明进行各种改进和变型。

Claims (4)

1.一种用于内燃机的逆转防止点火系统，该系统具有旋转轴，定时标记元件，传感器，处理器，所述定时标记元件与所述轴共同旋转并且具有圆周上分开设置的前缘和后缘，所述传感器与所述定时标记元件配合工作，当所述每个前缘和后缘随所述轴转动时，该传感器产生脉冲，所述处理器根据检测到的所述脉冲中的至少一个的幅值下降来判断反转的发生并且禁止所述发动机的点火，在经过预定时间后，所述处理器根据所述定时标记元件前缘产生的脉冲来恢复点火。

2.如权利要求1所述的用于内燃机的逆转防止点火系统，其特征在于：一电路用来计测传感器产生的脉冲的数值，在脉冲的数值达到预定值之前禁止点火。

3.如权利要求1所述的用于内燃机的逆转防止点火系统，其特征在于：所述电路具有一系统，该系统用于测量从检测出反转开始到接收到下一个脉冲之间的时间，如果该时间没有超过预定值就禁止点火。

4.如权利要求3所述的用于内燃机的逆转防止点火系统，其特征在于：所述电路计测传感器产生的脉冲的数值，在计测到的脉冲的数值达到预定值之前也禁止点火。

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