CN1667259B

CN1667259B - 自动阻风门装置

Info

Publication number: CN1667259B
Application number: CN2005100550784A
Authority: CN
Inventors: 上村健二; 浅井孝一; 中村政史; 田村稔; 福岛友树
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2025-03-11
Also published as: US20050200030A1; US7213555B2; CN1667259A; EP1574700A3; EP1574700B1; EP1574700A2

Abstract

本发明提供一种自动阻风门装置，其进行与发动机的运转状态相适应的精确的阻风门控制。在进气管(6)上设有节气门(8)和与其串连的阻风门(9)，阻风门(9)的开度用步进电动机(11)控制。发动机起动时的阻风门开度根据发动机温度决定。步进电动机(11)在接通了发动机起动用电源时，在阻风门(9)的全闭侧被初始化。或者，判别阻风门的起动开度是接近全闭还是接近全开，如果接近全闭侧则在全闭侧初始化步进电动机(11)，另一方面，如果接近全开侧则在全开侧初始化电动机。

Description

自动阻风门装置

技术领域

本发明涉及一种自动阻风门装置，特别涉及对于起动后的发动机的温度上升，可以进行与温度相对应的良好的空燃比控制的自动阻风门装置。

背景技术

在发动机冷(低温状态)起动时所使用的自动阻风门装置，根据用恒温器等温度检测元件检测出的温度，来控制使阻风门动作的螺线管致动器(solenoid actuator)和膜片致动器(diaphragm actuator)。在冷起动时，通过利用自动阻风门装置进行使混合气变浓的空燃比控制，可以使发动机平稳起动。

例如，在日本特开平5-280425号公报中公开了如下的自动阻风门装置，该自动阻风门装置在由输出与气缸盖温度相对应的检测信号的热敏电阻构成的传感器检测出发动机的冷车状态的情况下，并且当节气门为全闭状态时，即只在需要使发动机起动时的阻风门动作的冷态时，使节流螺线管(choke solenoid)自动动作。

如上述专利文献记载的装置，使用螺线管致动器控制阻风门较为普遍。然而，由于将螺线管控制为接通或断开状态，所以临近需要使阻风门动作的期间的结束时，即在节流将要解除时，存在着过节流(阻风门开度不足)的问题。

对此，也有通过将双金属材料用作致动器来对阻风门进行连续控制的方案。可是存在如下问题：由于双金属材料对温度变化的向应性差，因此在冷起动后或发动机温度较高的状态下再起动后的任一种情况下，节流解除的时键产生延迟，导致需要很多时间才能获得足够的输出功率的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够跟随发动机温度，精确控制阻风门的自动阻风门装置。

本发明为一种自动阻风门装置，控制设于发动机的进气通道的阻风门的开度，其第1特征在于，设有用于控制所述阻风门开度的步进电动机，在接通所述发动机起动用电源时，向全闭侧驱动所述阻风门，以在该全闭位置上对所述步进电动机进行初始化，从而以该全闭位置作为所述阻风门开度的基准。

另外，本发明的第2特征在于，根据代表所述发动机起动时的发动机温度的温度信息，决定发动机起动时的所述阻风门的开度，根据所述温度信息决定从发动机起动时的所述阻风门的开度直到该阻风门全开且节流解除的时间。

本发明为一种自动阻风门装置，在发动机起动时控制设于发动机的进气通道的阻风门的开度，其第3特征在于，设有用于控制所述阻风门开度的步进电动机，在接通所述发动机起动用电源时，若预先设定的所述阻风门的起动开度比基准开度更接近全闭侧，向全闭侧驱动所述阻风门，以在该全闭位置上对所述步进电动机进行初始化，从而以该全闭位置作为所述阻风门开度的基准；若预先设定的起动开度比基准开度更接近全开侧，则向全开侧驱动所述阻风门，以在该全开位置上对所述步进电动机进行初始化，从而以该全开位置作为所述阻风门开度的基准。

根据本发明的第1特征，可以向阻风门的全闭侧对开环驱动的步进电动机进行可靠的初始化。并且，由于步进电动机在起动时恰好于阻风门的全闭侧初始化，从而使阻风门迅速转动到设定的起动时开度。

特别是根据本发明的第2特征，以根据发动机或发动机的环境温度所决定的适当的阻风门开度来起动发动机。另外，通过步进电动机缓慢地解除节流状态，可以抑制在阻风门将要接近全开时因过节流而导致空燃比降低。

根据本发明的第3特征，能够在开环驱动的步进电动机起动时可靠地进行初始化。特别是驱动阻风门的步进电动机的初始化，根据阻风门的起动开度比基准开度更接近全闭侧和全开侧的任一个，在阻风门的全闭侧或全开侧进行。即，在阻风门接近预定起动开度的位置进行初始化，因此在步进电动机初始化后，可以在短时间内使阻风门移动至起动开度。从而能够在发动机起动操作后，使阻风门立即移动至起动开度，提高了起动效率。

附图说明

图1是本发明一实施方式的自动阻风门装置的系统结构框图。

图2是表示阻风门控制部的动作的流程图。

图3是表示步进电动机初始化处理的变形例的流程图。

图4是对应发动机温度的步进电动机脉冲重复频率的一个示例的表。

图5表示发动机起动时对应各发动机温度的阻风门位置。

图6是表示阻风门控制部主要部分的功能的方框图。

图7是对应发动机温度的节流解除时间的示例图。

图8是对应发动机温度的节流解除时间示例的曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明进行详细说明。图1是表示本发明一实施方式的自动阻风门装置的系统结构的框图。在该图中，发动机1作为发电机的驱动源使用。在发动机1设有用于检测发动机温度的温度传感器2。温度传感器2例如设在气缸盖2a上。并且在气缸盖2a上还设有火花塞3、进气门4和排气门5。

在设有进气门4的进气管6上连接有化油器7。化油器7具有配置于下游侧的节气门8和配置于其上游的阻风门9。节气门8用步进电动机10驱动进行开闭，阻风门9用步进电动机11驱动进行开闭。

发动机1与发电机12相连接。发电机12由发动机1驱动产生交流电。在对该交流电进行整流后，利用变换器13转换成规定频率(50或60Hz的工频)，输出工频电压。

兼用作发动机1的起动用电动机(起动电动机)的发电机12由外转子(outer rotor)12a和绕有发电线圈的定子12b构成，该外转子12a构成为在与发动机1的曲柄轴1a结合的飞轮的内周部分安装有磁铁。可以在曲柄轴1a上连接用于手动起动的反冲起动器(未图示)。

在发电机12的外转子12a上设有点火时期检测用的磁阻头(reluctor)14，在外转子12a的周围设有检测磁阻头14的上止点前位置检测传感器(BTDC传感器)15。

火花塞3的点火时期和阻风门9的开度由运转控制部16控制。阻风门控制部17根据温度传感器2检测的发动机温度和通过BTDC传感器15的输出检测的发动机转速来输出用于驱动步进电动机11的控制信号。步进电动机11根据该控制信号，使阻风门9动作以获得与温度对应的适当的空燃比。阻风门控制部17的控制将在以后进行叙述。

步进电动机10利用电子调速器控制发动机转速，以使其维持在规定的基准转速。该基准转速根据负载(变换器13的输出侧连接的电负载)的大小是可变的。

点火控制部18根据BTDC传感器15和发电机12的交流电输出波形将点火时期控制为最佳。波形整形部19、20分别对BTDC传感器15的输出波形和发电机12的交流电输出波形进行整形。利用由波形整形部19、20供给的时序信号对点火时期进行控制，但由于不是本发明的主要部分，因此省略其详细内容。

电源部21向运转控制部16提供所需电力，该电源部21包括调节器，其用于使蓄电池25和发电机12的整流后电压(变换器13的输入侧电压)作为规定电压的控制电源。在运转控制部16上可以设置显示发电机12的运转状态等的液晶显示器22。另外，可以设置用于连接遥控装置23的接口24，以便远距离控制发电机12。另外，阻风门控制部17和点火控制部18可以由微机构成。

图2是表示阻风门控制部17的动作的流程图。该处理开始于向电源部21施加由蓄电池25提供的电力。另外，蓄电池25在过放电的情况下，利用反冲起动器使发动机1旋转，并向电源部21施加此时的发电机12的发电输出。

首先，在步骤S1中，读入基于温度传感器2的检测温度。在步骤S2中，决定与检测温度对应的阻风门9的位置(起动开度)。起动开度例如从如图5所示那样的预先设定的表读取。阻风门9的位置用向步进电动机11提供的步数表示。图5的详细内容在以后叙述。

在步骤S3中，例如使用如图7所示那样的预先设定的表决定与发动机温度对应的节流解除前的动作时间(基本节流解除时间)。图7的详细内容将在以后叙述。

在步骤S4中，首先为初始化驱动步进电动机11，接下来为使阻风门9转到起动开度驱动步进电动机11。

在所述步进电动机11的初始化中，向步进电动机11供给预先设定的步数(至少为与全闭位置对应的步数)，以使阻风门9移动至全闭侧。由此阻风门9处于全闭。并且，以该全闭位置为基准决定阻风门9的起动开度。

在利用蓄电池驱动起动电动机而起动发动机时，在步进电动机11初始化和阻风门9移动至起动开度后，进入发动机起动的程序。另一方面，当不能由蓄电池进行电源供给时，由于利用基于反冲起动器的手动旋转获得的发电输出进行步进电动机11的驱动和点火，因此阻风门9的驱动和发动机起动大致同时进行。

在发动机起动后，在步骤S5中，判别阻风门9是否到达半开。该判别根据向步进电动机11供给的脉冲数或驱动信号的步数来进行。如果阻风门9的开度未达到半开，前进至步骤S6检测发动机转速。发动机转速可以根据BTDC传感器15的输出周期进行检测，但检测方法也可以是公知的任何方法。在步骤S7中，决定阻风门9达到半开的电动机驱动条件。

在到半开的电动机驱动条件的决定中，对在步骤S3决定的基本节流解除时间(从起动开度到半开的动作时间)进行校正。在该校正中，发动机转速变高基本节流解除时间缩短，发动机转速变低基本节流解除时间延长。

每驱动周期(例如0.7秒)供给步进电动机11的驱动脉冲数或驱动步数根据该驱动周期和与发动机转速的增减对应地延长或缩短的基本节流解除时间来决定。若增加每驱动周期供给的脉冲数或步数，则可以迅速向节流解除侧移动，另一方面，若减少每驱动周期的脉冲供给数或步数，则缓慢地向节流解除侧移动。

这样，在步骤S7中，决定在阻风门9从起动开度到半开的动作中向步进电动机11供给的每驱动周期的脉冲数或步数，在步骤S8中，利用所决定的该电动机驱动条件(决定的驱动脉冲数或步数)驱动步进电动机11。

在步骤S5中，若判别为阻风门9已经达到半开，则前进至步骤S9，判别阻风门9是否达到全开。与是否达到半开的判别相同，该判别根据提供给步进电动机11的脉冲数或步数进行。

如果阻风门9的开度未达到全开，则前进至步骤S10检测发动机转速。在步骤S11中，决定阻风门9达到全开的电动机驱动条件。在步骤S11中，也和步骤S7相同，进行基于发动机转速的基本节流解除时间(从半开到全开的动作时间)的校正，和对步进电动机11的每驱动周期的输出驱动脉冲数或步数进行计算。在步骤S12中，利用所决定的电动机驱动条件(所决定的脉冲数或步数)驱动步进电动机11。如果判别为阻风门9已经达到全开，该节流控制结束。

如上所述，在步骤S4中，将阻风门9向全闭方向驱动规定显，将该位置作为步进电动机11的初始位置。这样，可以得到如下效果。例如，由于蓄电池25的过放电，不能从电源部21向作为起动电动机动作的发电机12供给电力的情况时，操作反冲起动器，使发动机旋转。但是，此时，即使基于反冲起动器的起动失败，电力供给不能持续到阻风门9全闭，也可以利用阻风门9这样的初始化，使阻风门9的位置至少向全闭方向移动。因此，由于是处于更容易起动发动机的状态，所以提高了在下次的起动操作中发动机被起动的可能性。

另外，为了进行步进电动机11的初始化将阻风门9驱动至全闭方向也可以在该流程图的最初步骤中进行。总之，为了使阻风门9为起动开度，可以在驱动步进电动机11前在阻风门开度的全闭侧进行步进电动机11的初始化。

在此，对所述步骤S4的步进电动机11的初始化的变形例进行说明。图3是表示步进电动机11的初始化的变形例的详细流程图。在该图中，在步骤S41中，根据发动机温度决定步进电动机11的脉冲重复频率。图4是设定与温度对应的步进电动机11的脉冲重复频率表的示例。

在步骤S42中，判别在步骤S2所决定的起动开度是否未达到预定值(例如半开)。如果起动开度未达到半开，则前进至步骤S43，如果起动开度为半开或半开以上，则前进至步骤S44。

在步骤S43中，在阻风门9的全闭侧初始化步进电动机11。即，使阻风门9以在步骤S41中所决定的脉冲重复频率转动至全闭侧。在步骤S44中，在阻风门9的全开侧初始化步进电动机11。即，使阻风门9以在步骤S41中所决定的脉冲重复频率转动至全开侧。

如上所述，根据发动机温度决定的起动开度为全闭侧时，驱动阻风门9至全闭位置，然后在其位置初始化步进电动机11。另一方面，当根据发动机温度决定的起动开度为全开侧时，驱动阻风门9至全开位置，然后在其位置初始化步进电动机11。由于这样的初始化是在距起动开度近的一侧进行的，因此初始化后，具有可以使阻风门9在短时间内移动至起动开度的效果。

图5是表示发动机起动时的按发动机温度的阻风门9的位置即用步进电动机11的步数表示起动开度的图。在该例中，发动机温度在-25℃～20℃的范围内阻风门9为全闭(步数＝110)，发动机温度在30℃以上，阻风门9只打开一点。并且，在发动机温度为60℃时，阻风门9为半开(步数＝55)，在此以上时，阻风门9分段地被打开至“35”。

根据该图可以理解，在所述初始化的变形例中，当发动机温度低于60℃时，起动开度比起半开更接近全闭，因此步进电动机11在阻风门9的全闭侧被初始化。另外，发动机温度在高于60℃时，起动开度比起半开更接近全开，因此步进电动机11在阻风门9的全开侧被初始化。

图6是表示本实施方式的阻风门控制部17的主要部分功能的方框图。在起动开度设定部26，设定与图5所示的发动机温度对应的阻风门9的起动开度，输出与温度传感器2检测的发动机温度对应的起动开度的值。起动开度判别部27从起动开度设定部读取数据判别起动开度相对预定开度(例如，相当于半开的开度)是全闭侧还是全开侧。

电动机初始化部28在所述起动开度为全闭侧时，为使步进电动机11移动至阻风门9的全闭位置向步进电动机11供给规定数的驱动信号。另一方面，电动机初始化部28在所述起动开度为全开侧时，为使步进电动机11移动至阻风门9的全开位置向步进电动机11供给规定数的驱动信号。

向步进电动机11供给为全闭或全开而设定的步数的驱动信号来初始化步进电动机11，然后，阻风门设定部29向步进电动机11供给与起动开度对应的步数的驱动信号将阻风门9设定成起动开度。

图7是对应发动机温度的节流解除时间的示例的图。在此，是表示利用电子调速器将发动机转速控制为基准转速3300rpm时的基本节流解除时间的例子。由此，在随着连接到发电机12上的负载变动基准转速变化时，根据发动机转速对基本节流解除时间(直到半开的动作时间或从半开到全开的动作时间的任意一项)进行校正。即，在负载增大发动机转速向比基准转速大的方向推移时，缩短节流解除时间，在负载减小发动机转速向比基准转速低的方向推移时，延长节流解除时间。这样，根据发电机12即发动机1的运转状态，对节流解除时间进行校正使其为适当值。

图8是曲线表示图7的例子的图。如该图所示，节流解除时间由起动时的发动机温度决定。

另外，在本实施方式中，作为发动机温度用气缸盖2a的温度代表，但是用于阻风门控制的发动机温度并不限于该位置的温度。例如，在油盘和发动机水冷用的水套上安装温度传感器，检测润滑油温度和发动机冷却水的温度，也可以用这些温度代表发动机温度。除此之外，也可以在本发明的阻风门控制中采用可以代表发动机温度的在发动机壳体部分检测的温度信息。

Claims

1.一种自动阻风门装置，该装置在发动机起动时控制设于发动机进气通道中的阻风门的开度，该装置构成为：

设有用于控制所述阻风门开度的步进电动机，

在接通所述发动机起动用电源时，向全闭侧驱动所述阻风门，以在该全闭位置上对所述步进电动机进行初始化，从而以该全闭位置作为所述阻风门开度的基准，

其中，根据代表所述发动机起动时的发动机温度的温度信息决定发动机起动时的所述阻风门的开度，

并根据所述温度信息，决定从发动机起动时的所述阻风门的开度直至阻风门全开且节流解除的时间，

并且，所述发动机被控制成收敛于预先设定的基准转速，

所述基准转速可以根据电负载的大小而变化，根据所述基准转速决定所述直至节流解除的时间，该基准转速越高，则决定的时间越短，该基准转速越低，则决定的时间越长。

2.根据权利要求1所述的自动阻风门装置，该装置构成为：

所述发动机与发电机连接，

从所述发电机的输出获得所述发动机起动用电源，所述发电机通过为了起动所述发动机而设置的反冲起动器的操作而旋转。