CN1773103A - 执行机车引擎点火控制程序的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种执行机车引擎点火控制程序的方法，主要在引擎的电子控制单元(ECU)内设有一点火正时计算器、一定时器及另一最大扭力的点火提前角(MBT)查表模块，利用电子控制单元随时检知由曲轴位置感知器及歧管感知器所传送的数值，再输入一点火控制程序内，利用该查表模块取得最大扭力的点火提前角数值，经由该计算器计算出曲轴新位置θ_new至最大扭力的点火提前角的点火正时的时间量t_i，随后通过该定时器的归零计时，以一点火脉冲讯号命令点火系统以最大扭力的点火提前角进行点火动作，进而完成执行提升点火效率的方法。

Description

执行机车引擎点火控制程序的方法

技术领域

本发明涉及一种执行机车引擎点火控制程序的方法，特别是一种使用点火正时计算器来决定引擎点火时机的技术。

背景技术

在传统机车引擎中，引擎点火系统系根据引擎转速的高低做一种三段式的变化，使机车引擎能够在不同的高低转速变化下，以点火系统的三段式变化，施行一简易点火效率的维持。

但是，上述的三段式变化的点火系统，由于其点火角度仅只有三段式的变化，在实际状况的使用下，无法有效满足引擎运转上的线性变化需求，是以，三段式变化的点火系统并无法随时掌握最适点火时机，当然亦无法维持机车引擎的最佳点火效率。

在机车引擎的点火效率不佳时，会导致燃油无法被有效燃烧，不但造成燃油的浪费，也同时造成引擎废气之中的有害物质含量增加，进而加重机车废气对空气污染的程度。

点火系统对于点火时机的掌握，也会直接或间接影响引擎性能的表现，不当的点火时机会造成错误的点火角度、降低点火效率，明显无法发挥引擎应有的性能，不论在马力、扭力的发挥上，皆易造成事倍功半的结果，实在甚为可惜。

发明创造内容

本发明的目的是在提供一种执行机车引擎点火控制程序的方法，能够使引擎的点火系统在点火时机掌握上，得到更加精确的引擎点火角度控制，以提升机车引擎性能并减少油料的浪费。

为达到上述目的，本发明提供了一种执行机车引擎点火控制程序的方法，包括有：

(a)利用机车引擎的电子控制单元随时检知由曲轴位置感知器及歧管感知器所传送的引擎运转状态数值；

(b)将上述引擎运转状态数值传递至一最大扭力的点火提前角查表模块内，建立取得第三维的最大扭力点火提前角数值；

(c)利用一点火正时计算器读取上述最大扭力的点火提前角数值及引擎运转状态数值，并计算出电子控制单元于下一个取样点状态下的曲轴新位置数值，然后比较曲轴新位置与最大扭力的点火提前角的数值大小，并利用点火正时计算器计算出曲轴新位置至最大扭力的点火提前角的点火正时所需时间量；

(d)利用一定时器由归零计时至上述点火正时时间量，随即产生点火脉冲讯号，命令一点火系统以最大扭力的点火提前角(MBT)进行点火动作。

上述的执行机车引擎点火控制程序的方法中，所述引擎运转状态数值包含有引擎的曲轴角度、曲轴角速度、角加速度、引擎转速及进气歧管压力数值。

上述的执行机车引擎点火控制程序的方法中，所述曲轴角度、曲轴角速度、角加速度及引擎转速数值是经由曲轴位置感知器检知。

上述的执行机车引擎点火控制程序的方法中，所述进气歧管压力数值是经由歧管感知器检知。

上述的执行机车引擎点火控制程序的方法中，所述传递至最大扭力的点火提前角查表模块内的引擎运转状态数值，包含有引擎转速及进气歧管压力数值，用以建立二维表，并由查表模块取得第三维的最大扭力点火提前角数值。

上述的执行机车引擎点火控制程序的方法中，所述点火正时计算器读取的引擎运转状态数值包含有曲轴角度、曲轴角速度及角加速度。

上述的执行机车引擎点火控制程序的方法中，所述曲轴新位置数值必须大于或等于最大扭力的点火提前角，点火正时计算器才会计算出点火正时所需时间量。

上述的执行机车引擎点火控制程序的方法中，当所述曲轴新位置数值小于最大扭力的点火提前角时，点火控制程序应重新检知引擎运转状态。

上述的执行机车引擎点火控制程序的方法中，所述点火正时时间量是由下列方程式计算取得：

$t_i=\frac{\sqrt{{\mathrm{\ω}}^2-2\mathrm{\α}[\mathrm{\θ}-\mathrm{MBT}]}-\mathrm{\ω}}{\mathrm{\α}}$

其中：ω为曲轴角速度，α为角加速度，θ为曲轴角度，MBT为最大扭力之点火提前角。

上述的执行机车引擎点火控制程序的方法中，在所述曲轴位置感知器以及电子控制单元之间设有一滤波器，以过滤曲轴位置感知器的数值噪声。

上述的执行机车引擎点火控制程序的方法中，所述滤波器为低通滤波器。

上述的执行机车引擎点火控制程序的方法中，所述滤波器为卡尔曼滤波器。

本发明由于采取以上设计，其具有以下优点：本发明通过在引擎的电子控制单元(Electrical Control Unit，ECU)内设有一点火正时计算器、一定时器及另一最大扭力的点火提前角(The Minimum advance of Best Torque，MBT)查表模块，利用电子控制单元随时检知由曲轴位置感知器及歧管感知器所传送的数值，再输入一点火控制程序内，利用该查表模块取得最大扭力的点火提前角(MBT)数值，经由该计算器计算出曲轴新位置θ_new至最大扭力的点火提前角的点火正时t_i，随后通过该定时器的归零计时，再命令引擎的点火系统以最大扭力的点火提前角(MBT)进行点火动作，以提升机车引擎点火效率，进而提升机车引擎性能并减少油料的浪费，也同减少引擎废气之中的有害物质含量，减轻机车废气对空气污染的程度。

附图说明

图1为本发明的一实施程序方块图，说明在一机车引擎内组设有一曲轴位置感知器、一歧管感知器、一电子控制单元(ECU)以及一点火系统，并且在该引擎控制系统内设有一点火正时计算器、一定时器及一最大扭力之点火提前角(MBT)查表模块。

图2为本发明中最大扭力的点火提前角(MBT)的三维曲线图，说明由引擎转速及进气歧管压力建立二维表，再由查表模块查出第三维的最大扭力的点火提前角数值。

图3为本发明的点火控制程序方块图，说明由检知引擎运作状态、计算曲轴新位置θ_new至最大扭力的点火提前角(MBT)的点火正时t_i以及定时器归零计时，来执行精确的点火效率控制。

图4为本发明另一实施例的程序方块图，其在曲轴位置感知器与电子控制单元之间加设一滤波器，用以过滤曲轴位置感知器的噪声。

具体实施方式

本发明提供一种执行机车引擎点火控制程序的方法，如图1所示，揭示出本发明一实施程序方块图，说明在一机车引擎内组设有一曲轴位置感知器3、一歧管感知器2、一电子控制单元1(Electrical Control Unit，ECU)以及一点火系统4，并且于电子控制单元1内设有一点火正时计算器12、一定时器13及一最大扭力的点火提前角(The Minimum advance of Best Torque，MBT)查表模块11。其中：

歧管感知器2，组设在引擎的进气歧管内，将歧管的压力数值(Pm)传送至电子控制单元1内。

曲轴位置感知器3，组设在引擎飞轮一侧，将曲轴角度θ、曲轴角速度ω、角加速度α以及引擎转速(rpm)等数值讯号，传送至电子控制单元1内。

上述最大扭力的点火提前角(MBT)查表模块，利用引擎转速及进气歧管压力数值建立二维表，再经由查表模块建立取得第三维的最大扭力点火提前角数值(如图2所示)，此查表模块内的查表数据先由引擎实验决定，进而组成一个引擎转速及进气歧管压力的函数模块，其中该引擎转速的数值由曲轴位置感知器3得知，该进气歧管压力则由歧管感知器2所测得。

据此，由一执行机车引擎点火控制程序的方法来决定点火时机：

(a)利用机车引擎的电子控制单元1随时检知由曲轴位置感知器3及歧管感知器2(如图1所示)所传送的引擎运转状态数值10(如图3所示)；此一引擎运转状态数值10包含有透过曲轴位置感知器3检知的曲轴角度θ、曲轴角速度ω、角加速度α与引擎转速(rpm)数值，以及由歧管感知器2检知的进气歧管压力数值(Pm)；

(b)将上述的引擎转速(rpm)以及进气歧管压力(Pm)数值传递至一最大扭力的点火提前角(MBT)查表模块11内，建立取得第三维的最大扭力点火提前角(MBT)数值(如图2所示)；

(c)将上述最大扭力点火提前角(MBT)数值、曲轴角度θ、曲轴角速度ω及角加速度α等数值传送至一点火正时计算器12内(如图3所示)，计算出电子控制单元1在下一个取样点状态下的曲轴新位置θ_new数值，并比较曲轴新位置θ_new与最大扭力的点火提前角(MBT)的数值大小；当θ_new小于最大扭力的点火提前角(MBT)数值时必须重新进行检知引擎运作状态数值程序；当θ_new大于或等于最大扭力的点火提前角(MBT)数值时，即可利用点火正时计算器12计算出曲轴新位置θ_new至最大扭力的点火提前角的点火正时所需时间量t_i，其中该计算方程式为：

$\mathrm{MBT}=\mathrm{\θ}+\mathrm{\ω}\·t_i+\frac{1}{2}\mathrm{\α}\·t_i^2$ …方程式(一)

由方程式(一)可再导出下列的方程式：

$t_i=\frac{\sqrt{{\mathrm{\ω}}^2-2\mathrm{\α}[\mathrm{\θ}-\mathrm{MBT}]}-\mathrm{\ω}}{\mathrm{\α}}$ …方程式(二)

(d)利用一定时器13一接收到上述时间量t_i数值后，即立刻归零计时该时间量t_i数值，当计时时间周期小于时间量t_i时，定时器13不发送脉冲信号给点火系统进行点火动作，并重新计时；直到计时时间周期等于时间量t_i时，定时器13将发送一道脉冲信号给点火系统4，以最大扭力的点火提前角(MBT)进行点火动作。

在具体实施上，也可在曲轴位置检知器3与电子控制单元1之间加设一滤波器(Filter)5(如图4所示)，此滤波器5可为一低通滤波器(Law Pass Filter)或卡尔曼滤波器(Kalman Filter)，通过以预估及过滤曲轴位置感知器的噪声，取得更为精确的曲轴角度θ、曲轴角速度ω、角加速度α以及引擎转速等数值讯号，而增进本发明的点火控制流程在引擎点火控制的精准性，进一步提升机车引擎点火效率，也为本发明可实施运用的范畴。

以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，故举凡依据本发明权利要求范围所做的等效变化，理应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种执行机车引擎点火控制程序的方法，包括有：

(a)利用机车引擎的电子控制单元随时检知由曲轴位置感知器及歧管感知器所传送的引擎运转状态数值；

(b)将上述引擎运转状态数值传递至一最大扭力的点火提前角查表模块内，建立取得第三维的最大扭力点火提前角数值；

(c)利用一点火正时计算器读取上述最大扭力的点火提前角数值及引擎运转状态数值，并计算出电子控制单元于下一个取样点状态下的曲轴新位置数值，然后比较曲轴新位置与最大扭力的点火提前角的数值大小，并利用点火正时计算器计算出曲轴新位置至最大扭力的点火提前角的点火正时所需时间量；

(d)利用一定时器由归零计时至上述点火正时时间量，随即产生点火脉冲讯号，命令一点火系统以最大扭力的点火提前角(MBT)进行点火动作。

2、根据权利要求1所述的执行机车引擎点火控制程序的方法，其特征在于：所述引擎运转状态数值包含有引擎的曲轴角度、曲轴角速度、角加速度、引擎转速及进气歧管压力数值。

3、根据权利要求2所述的执行机车引擎点火控制程序的方法，其特征在于：所述曲轴角度、曲轴角速度、角加速度及引擎转速数值是经由曲轴位置感知器检知。

4、根据权利要求2所述的执行机车引擎点火控制程序的方法，其特征在于：所述进气歧管压力数值是经由歧管感知器检知。

5、根据权利要求1所述的执行机车引擎点火控制程序的方法，其特征在于：所述传递至最大扭力的点火提前角查表模块内的引擎运转状态数值，包含有引擎转速及进气歧管压力数值，用以建立二维表，并由查表模块取得第三维的最大扭力点火提前角数值。

6、根据权利要求1所述的执行机车引擎点火控制程序的方法，其特征在于：所述点火正时计算器读取的引擎运转状态数值包含有曲轴角度、曲轴角速度及角加速度。

7、根据权利要求1所述的执行机车引擎点火控制程序的方法，其特征在于：所述曲轴新位置数值必须大于或等于最大扭力的点火提前角，点火正时计算器才会计算出点火正时所需时间量。

8、根据权利要求1所述的执行机车引擎点火控制程序的方法，其特征在于：当所述曲轴新位置数值小于最大扭力的点火提前角时，点火控制程序应重新检知引擎运转状态。

9、根据权利要求1所述的执行机车引擎点火控制程序的方法，其特征在于：所述点火正时时间量是由下列方程式计算取得：

$t_1=\frac{\sqrt{{\mathrm{\ω}}^2-2\mathrm{\α}[\mathrm{\θ}-\mathrm{MBT}]}-\mathrm{\ω}}{\mathrm{\α}}$

其中：ω为曲轴角速度，α为角加速度，θ为曲轴角度，MBT为最大扭力之点火提前角。

10、根据权利要求1所述的执行机车引擎点火控制程序的方法，其特征在于：在所述曲轴位置感知器以及电子控制单元之间设有一滤波器，以过滤曲轴位置感知器的数值噪声。

11、根据权利要求10所述的执行机车引擎点火控制程序的方法，其特征在于：所述滤波器为低通滤波器。

12、根据权利要求10所述的执行机车引擎点火控制程序的方法，其特征在于：所述滤波器为卡尔曼滤波器。

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