TWI257454B - Crank angle detection device and ignition timing control device for internal combustion engine - Google Patents

Description

1257454 九、發明說明：

L發明所屬技術領域]I 技術領域 本發明係有關於一種内燃引擎之曲軸角度檢測裝置及 5 點火時期控制裝置。 L 才支冬好】 背景技術 在欲控制藉由喷射器將燃料噴射供給至内燃引擎之燃 鲁料喷射時點或使火星塞產生火花放電之點火時點的時候， .10檢測距離引擎曲軸的基準位置之旋轉角度位置，即曲軸角 度，並根據該曲軸角度設定該等時點。 在用以檢測内燃引擎曲軸的旋轉角度之曲軸角度檢測 裝置中，係使用配合曲軸的旋轉而旋轉之圓板狀轉子與配 置於其外周附近之電磁拾取機構。在該轉子外周或外周附 15近上每隔預定角度地設置複數由磁性材料構成之凸部或凹 部以作為被檢測部。當轉子與曲細連動而旋轉且 • 躺電磁拾取機構附近時’會從電磁拾取機構產生脈衝。 又，藉由去掉對應於曲軸旋轉角度的基㈣ 部，可形成不會產生脈衝之較長期間或者產生與其他被檢 20測部不同型態之脈衝，藉此可檢剛曲轴旋轉角度的基準位 置時點，並根據該基準位置時點計算脈衝且設定辦料喷射 時點或點火時點（參照日本專利公開公報第5931406號、第 59-173562號及第 6-17735號）。 最近，在機車等小型車所使用之小排氣量的内燃引擎 1257454 上亦需要淨化排氣氣體。因此，甚至在未裝設發動起動用 的起動馬達且進行腳踩起動等手動起動之内燃引擎上採用 燃料喷射裝置，並根據曲轴角控制燃料喷射時點或點火時 期時點。 5 然而，由於在使用此種習知的曲軸角度檢測裝置之點 火時期控制裝置中，到曲軸旋轉1周為止並無法決定正確的 曲軸角度，因此，在内燃引擎的手動起動時，有無法避免 引擎逆轉以及給予適當的起爆時點之問題點。 ，【考务明内容】 10 發明之揭示 本發明之目的為提供一種可在内燃引擎的手動起動時 給予適當的起爆時點之曲軸角度檢測裝置及點火時期控制 裝置。 本發明之曲軸角度檢測裝置包含有轉子與拾取機構。 15 該轉子係與内燃引擎之曲軸連動而旋轉並且在外周上具有 複數等角度間隔之被檢測部者。而該拾取機構係配置於前 φ 述轉子之外周附近且在每次前述被檢測部通過時產生脈衝 信號者。又，前述複數被檢測部中，位在對應於前述内燃 引擎之活塞上死點之曲軸角度的前一個被檢測部，係用來 20 檢測曲軸角度之基準角度。 本發明之點火時期控制裝置包含有曲軸角檢測機構與 點火控制機構。該曲軸角檢測機構係與内燃引擎之曲軸連 動而旋轉，且在每次旋轉預定角度時產生曲軸角脈衝信 號，並且產生其曲軸角脈衝信號中對應於前述内燃引擎之 6 1257454 活塞上死點之曲軸角度的前一個脈衝信號，以作為與其他 脈衝l號不同型悲的基準脈衝信號。而該點火控制機構係 依照前述曲軸角脈衝信號控制前述内燃引擎之點火時期 者。又，w述點火控制機構係在前述内燃引擎的起動開始 5後到前述曲軸旋轉1周的期間，依照前述基準脈衝信號後第 一次產生之前述曲軸角脈衝信號指示前述内燃引擎的火星 塞產生火花放電。 圖式之簡單說明 # 第1圖係顯示本發明實施例之方塊圖。 .10 第2圖係具體地顯示曲軸角度檢測裝置之轉子。 第3圖係顯示轉子的凸部與第丨圖裝置的各部分信號波 形之關係。 ~ 第4圖係顯示曲轴同步處理之流程圖。 第5圖係顯示第4圖的曲軸同步處理之接續部分的流程 15 圖。 第6圖係顯示點火切換處理之流程圖。 • 【實方方式】 實施發明之最佳形態 以下，一邊參照本發明實施例之圖式一邊詳細說明。 20 第1圖係顯示應用本發明的曲軸角度檢測裝置之引擎 控制衣置。5亥引擎控制裝置係設有曲軸角度檢測裝置玉、 ECU2(Electnc Control Umt :電子控制單元）、感測器群3、 喷射器4及點火裝置5。 西軸角度檢測裝置1具有設置於4行程内燃引擎的曲軸 7 1257454 (未圖示）上之圓盤狀轉早】 ’且轉子11與曲轴的旋轉連動而 旋轉。在轉子11的外用 ’、 饲曲上U 15度間隔連續設置24個由磁 性材料構成之凸部12以你主 作马破檢消]部。當轉子11旋轉且凸 部12通過電磁拾取機槿 攝13守’從電磁拾取機構13產生一對 負及正脈衝。且該負另 r 、正脈衡為曲軸角脈衝信號。 如弟2圖之具體性的顯 们總不，轉子11外周面上形成的24個 凸和之15度間隔（第2圖之虛線)係關於在轉子11的旋轉方 向（丽頭方向）上的後端位置。在第罐中係以距離表示活塞 的壓縮上死點之TDC位置的角度來顯示15度間隔角度。 10 15 又24個凸部12中的！凸部l2a係顯示曲軸角的基準角度之 凸^ j基準角度在轉刊丨的旋轉方向上為凸部心之後端 位置’即在轉子11的36〇度上距離表示活塞的壓縮上死點之 TDC-7度之位置。並且，凸部仏在轉子η的旋轉方向上形 成為比其他凸部長。即，凸部12a的後端位置至前端位置之 長度比其他凸部長，且利用電磁拾取機構13對凸部12a之前 立而位置的檢測時點早於對其他凸部之前端位置的檢測時 點。轉子11在旋轉方向上旋轉時，凸部12a的下一個檢測凸 部12之後端係位於距離TDC〇〜1〇度的範圍内。且在該實施 例中為8度。又，對應於前述曲軸角脈衝信號中的長的凸部 12a之脈衝彳纟號為基準脈衝信號。 電磁拾取機構13的輸出端上連接著ECU2。ECU2設有 CPU15、RAM16、ROM17、輸人介面（I/F)電路18、輸出介 面電路19、20及a/D轉換器21。 輸入介面電路]8可整形從電磁拾取機構]3輸出的負及 20 1257454 正脈衝之波形且個別產生前端位置脈衝與後端位置脈衝， 並供給至CPU15。例如，進行將負脈衝與預定負電壓比較 且產生前端位置脈衝，並將正脈衝與預定正電壓比較且產 生後端位置脈衝。在CPU15中個別計算從輸入介面電路18 5 輸出的前端位置脈衝與後端位置脈衝之各產生間隔（時間） 的計數器係利用程式處理而形成。 CPU15可反複執行後述之曲軸同步處理且檢測曲軸角 度之基準角度以及曲軸段，並依照其檢測結果控制點火時 期。亦進一步進行燃料喷射控制，但不作具體說明。又， 10 CPU15、RAM16、ROM17、輸入介面電路18、輸出介面電 路19、20及A/D轉換器21係一起共同連接於匯流排。 輸出介面電路19係依照CPU15的喷射器驅動指示來驅 動喷射器4。喷射器4係設置於内燃引擎的吸氣管之吸氣口 附近，且於驅動時喷射燃料。輸出介面電路20係依照CPU15 15 的通電開始指示與點火開始指示使點火裝置5活性化。即， 依照通電開始指示開始通電至點火裝置5的點火線圈（未圖 示），並依照點火開始指示停止通電且使火星塞（未圖示）產 生火花放電。點火裝置5係通電至點火線圈且以儲存於點火 線圈的電荷產生高電壓並將其附加於火星塞上，如全晶體 20 式的點火裝置。 A/D轉換器21係設置用以將可檢測引擎控制上所需的 吸氣管内壓PB、冷卻水溫TW、節流閥開口度(9th、排氣氣 體中的氧濃度〇2等之引擎運轉參數的感測器群3所產生的 類比信號轉換成數位信號。 1257454 點火％期控制裝置係至少由前述構造中的曲 測裝置1與ECU2所構成。 又松 二在如此構成的引擎控制裝置中，電磁拾取機構13的輪 出信號係如第3圖所示相對於轉子n的凸部12(包含12&)= 5令而形成逆二角形之負脈衝，並相對於後端形成三角形之正 脈衝。在輪入介面電路18中負脈衝經波形整形後形成方形 的丽蠕位置脈衝，而正脈衝經波形整形後形成方形的後端 位置脈衝。前端位置脈衝與後端位置脈衝在產生時從輸入 介面電路18供給至CPU15。前端位置脈衝產生時 ίο利用填隙處理來測量前端位置脈衝之產生間隔Tm，並且， 在後端位置脈衝產生時利用填隙處理來測量後端位置脈衝 之產生間隔Tp。 如第4圖及第5圖所示，Cpui5係在曲軸同步處理時首 先判別是否檢測出前端位置脈衝產生（步驟S1)。並在檢測出 15别端位置脈衝產生時，令前端位置脈衝之前次產生間隔 TmO為Tml(步驟S2)且此次的產生間隔加為丁㈣彳步驟S3) 後，繼續步驟S4。 在步驟S1中未檢測出前端位置脈衝產生時，判別是否 檢測出後端位置脈衝產生（步驟S4)。並在檢測出後端位置脈 20 衝產生時，令後端位置脈衝之前次產生間隔ΤρΟ為Tpl(步驟 S5)且此次的產生間隔Tp為ΤρΟ(步驟S6)。並進一步使曲軸 段TCSTG只增加1(步驟S7)。曲軸段TCSTG可表示與利用凸 部12而分開的等角度間隔對應之〇〜23段的任1段。 CPU ] 5係在步驟S7執行後判別Tm 1 /Tp 1是否比1小很多 10 1257454 (步驟S8)。並在非Tml/Tpl《1時，判別Tml/Tpl是否比认 很多（步驟S9)。即，步驟S8係在檢測出前次產生間隔Tml 時判別是否為長的凸部12a之前一個，而步驟S9係在檢測出 前次產生間隔Tml時判別是否為包含長的凸部12a之部 5分。在第3圖中當檢測出Tml=Tm(2)及TpUpQ)時則 Tml/Tpl《1，而當檢測出Tmi=Tm⑶及Tpl：=Tp⑶時則 Tml/Tpl》1。 步.I^S8的判別結果為Tml/Tpl《1時’使旗標ρ SHORT 相等於1(步驟S10)，且使旗標f—LONG相等於〇(步驟S11)。 10旗標^-8]9[〇1^丁為1時表示在長的凸部12a之前一個的狀態， 為〇時表示在此狀態以外。旗標F-L〇N G為1時表示檢測出長 的凸部12a之時，為〇時表示非檢測出長的凸部12a之時。 當步驟S9的判別結果為丁1111/丁？1》1時，即在檢測出前 次產生間隔Tml時為包含長的凸部1仏之範圍的情形下，判 15別旗標F—SH0RT是否相等於1(步驟S12)。若F—SH〇RT=0的 話，則繼續步驟S11且使旗標f_L〇NG相等於〇。若 F一SH0RT=1的話，則是在檢測出普通的凸部12之後檢測出 長的凸部12a，且使旗標FJLONG相等於1(步驟S13)。並且， 使旗標F—SHORT相等於0(步驟S14)。 20 當步驟S9的判別結果並非Tml/Tpl》1時，判別旗標 FJLONG是否為1(步驟S15)。若旗標F—LONG=0的話，則繼 續步驟S14且使旗標F—SHORT相等於0。另一方面，若 F—LONG二1白勺話，貝判另ij曲軸段TCSTG是否為24(步驟 S16)。若TCSTG=24的話，則使旗標f—360CA相等於](步驟 1257454 S17) ’使旗標F—LONG相等於0(步驟S18)，且進一步將曲軸 段TCSTG重調回〇(步驟S19)。旗標F一360CA為1且引擎起動 時表示檢測出轉子11確實地旋轉丨周之時，為〇時表示非檢 測出其旋轉1周之時。 ’ 若在步驟S16*TCSTG关24的話，則跳過步驟S17與步 驟S18且繼續步驟S19並且將曲軸段TCSTG重調回〇。在步驟 S19執行後繼續步驟S14且使旗標？_511011丁相等於〇。 CPU15在步驟S11或S14執行後，判別曲軸段TCSTG是 否大於24(步驟S20)。且在步驟S4的判別結果為非檢測出後 10端位置脈衝產生時馬上執行步驟S2〇。若TCSTGS24的話， 則繼續點火切換處理（步驟S21)。另一方面，若TCSTG〉24 的話，則使旗標F-360CA相等於〇(步驟S22)後，繼續步驟S21 的點火切換處理。點火切換處理係可切換引擎的起爆點火 與平常點火之處理。 15 如第6圖所示，CPU15在點火切換處理中首先判別旗標 F一360CA是否相等於1(步驟S31)。在F-360CA=0的情形下， 由於在引擎起動時並未檢測出轉子11已旋轉1周，因此判別 Tpl/TpO是否大致相等於丨（步驟S32)。即，判別後端位置脈 衝的前次產生間隔Tpl是否與此次產生間隔ΤρΟ大致相等， 20 且曲軸呈現大致一定的旋轉狀態。若並非Tpl/TpO与1的 話，則判別旗標FJGDWELL是否相等於1(步驟S33)。旗標 F—IGDWELL為1時表示在點火線圈通電時，為〇時表示在點 火線圈非通電時。若旗標F_IGDWELL=0的話，則使旗標 FJGOK相等於〇(步驟S34)，且結束點火切換處理。旗標 12 1257454 F—IGOK為1時表示同意平常點火，為〇時表示不同意平常點 火。 當步驟S32的判別結果為Τρ 17Tp〇与1時，則判別旗標 F—SHORT是否相等於1(步驟S35)。Sf_sHOR1>1的話，則 5使旗標F-IGDWELL相等於1(步驟S36)，且通電至點火線 圈。即，CPU15對點火裝置5發出通電開始指示，且藉此點 火裝置5開始通電至點火線圈。第3圖中係在進行時點t2的 判別時’為了起動時的起爆而開始通電至點火線圈。步驟 S36執行後再繼續步驟S34。 10 另外，若F—SHORT=0的話，則判別旗標f—lONG是否 相等於1(步驟S37)。若FJLONG=l的話，由於是檢測出長的 凸部12a之後一個，因此判別旗標p—IGDWELL是否相等於 1，即是否對點火線圈進行通電（步驟s38)。若 F—IGDWELL=1的話，由於是在前段進行通電，因此對點火 15裝置5發出點火開始指示（步驟S39)，且使旗標fjgDWELL 相等於0(步驟S4〇)。步驟S39之點火開始指示為起爆點火之 指示，藉此，點火裝置5停止通電至點火線圈且使火星塞產 生火花放電。第3圖中係在進行時點t3的判別時，利用火星 基開始起爆之火花放電。步驟S40執行後再繼續步驟S34。 20又，當步驟S37的判別結果為F-L〇NG=0時，或步驟S38的 判別結果為f_igdwell=o時，則馬上繼續步驟S34。 富步驟S3 3的判別結果為F—IGDWELL= 1時，則對點火 線圈進行通電，因此，對點火裝置5發出軟放電（s〇ft Discharge)指示（步驟s4])，且使旗標f—IGDWELl相等於 13 1257454 〇(步驟S42)。點火裝置5依照軟放電（s〇ft Discharge)指示停 止通電至點火線圈且不用產生火花放電，以儲存於點火線 圈之電荷為例時，則是放電至接地線。步驟S42執行後再繼 續步驟S34。 5 當步驟S31的判別結果為F—360CA=1時，由於在引擎起 動時檢測出轉子11已旋轉1周，因此使旗標F-IG〇K相等於 1(步驟S43)。在F—IG0K=1以後，CPU15在曲軸段TCSTG於 通電開始段時對點火裝置5發出通電開始指示，並在曲軸段 TCSTG於點火開始段時對點火裝置5發出點火開始指示。且 10事先設定通電開始段與點火開始段。第3圖中係在進行時點 以的判別時檢測出轉子u旋轉丨周，結果，點火時期控制從 起爆點火切換到平常點火。

又，在前述實施例中，轉子11上係形成凸部12以作為 被檢測部’但亦可於轉子⑽周面上形心部作為被檢測 部。甚至，亦可不在轉子11外周面上形成凹凸，而是植入 破檢測部，或於外周面上形成記號。 又，在前述實施例中，係在内燃引擎的起動開始後到 曲轴旋轉1周的期間，依照基準脈衝信號的下—個產生之曲 90 7脈崎號來㈣火星塞產生火以電，但其實依照基 =脈衝錢之後第-次新產生的曲軸角脈衝信號(如從基 旱脈衝k鱿開始的第2個曲轴角脈衝信鱿）來指示 生火花放t即可。 生土 14 1257454 檢測部。 再者，在前述實施例中，係說明本發明適用於單汽缸 的4行程内燃引擎之情形，但本發明亦可適用於多汽缸的4 行程内燃引擎或2行程内燃引擎。 5 又，本發明之點火裝置並不限定於全晶體式者，亦可 適用於DC-CDI式者。 如同上述，根據本發明可在手動起動時到曲軸旋轉1 周的期間給予適當的起爆時點，並且可避免引擎之逆轉以 及順利的啟動引擎。且特別是在手動起動時只要利用腳踩 10 起動等使引擎稍微旋轉即可得到良好的起動性。 I：圖式簡單說明3 第1圖係顯示本發明實施例之方塊圖。 第2圖係具體地顯示曲軸角度檢測裝置之轉子。 第3圖係顯示轉子的凸部與第1圖裝置的各部分信號波 15 形之關係。 第4圖係顯示曲軸同步處理之流程圖。 第5圖係顯示第4圖的曲軸同步處理之接續部分的流程 圖。 第6圖係顯示點火切換處理之流程圖。 20 【圖式之主要元件代表符號表】

1.. .曲軸角度檢測裝置 2 …ECU 3.. .感測器群 4.. .噴射器 15 1257454 5.. .點火裝置 11…轉子 12a...凸部 12.. .凸部 13.. .電磁拾取機構

15.. .CPU

16.. .RAM

17.. .ROM

18.. .輸入介面電路 19、20...輸出介面電路 21 ...A/D轉換器

Claims (1)

1. 10 15

   20 1257454 十、申請專利範圍·· 】·一種曲軸角度檢測裝置，其特徵在於包含有·· 轉子，係與内燃引擎之曲軸連動而旋轉，並且在外 周上具有複數等角度間隔之被檢測部者；及 拾取機構，係配置於前述轉子之外周附近，且在每 次m述被檢測部通過時產生脈衝信號者； 而，前述複數被檢測部中，位在對應於前述内燃引 擎之活基上死點之曲軸角度的前一個被檢測部，係為用 來檢測曲軸角度之基準角度。 2.如申請專利範㈣！項之曲轴角度檢測裝f，其中前述 複數被檢測耗由突起所構成，且前朝以檢測前述^ 準角度之被檢測部與其他被檢測部在前述轉子之外^ 方向上的長度不同。 ° 3.如申請專利範圍第2項之曲㈣度檢測裝置，其中前述 用以檢測前述基準角度之被檢測部在前述轉子之外周 方向上較前述其他被檢測部長。 -Γ· -χυ π〜叫平田灼及揿冽裝置，其中在前 述轉子之旋轉方向上，複數被檢測部之各後端位置為等 :度間隔，且前述用以檢測前述基準角度之被檢測部之 ，位置至前端位置的長度與前述其他被檢測部之夂 後端位置至前端位置的長度不同。 口 5.如申請專利範圍第4項之曲轴角度檢測裝置，巧者在 旋轉:向上前述複數被檢測部之各後端位 又之寺角度間隔時，在前述轉子旋轉時前述 17 1257454 用以右x測別述基準角度之被檢測部的下一個通過前述 4口取機構附近之被檢測部的後端，係位於距離前述對應 上死點之曲軸角度0〜10度之範圍内。 6· —種點火時期控制裝置，包含有：

   10 15

   20 曲軸角才双測機構，係與内燃引擎之曲抽連動而旋 轉，且在每次旋轉财角度時產生曲軸角脈衝信號，並 且產生在w述曲軸角脈衝信號中對應於前述内燃引擎 之活基上死‘點之曲軸角度的前—個脈衝信號，作為與其 他脈衝信號不_態之基準脈衝信號；及 ”占幻工制機構’係依照前述曲軸角脈衝信號控制前 述内燃引擎之點火時期者， 又，河述點火㈣機構係在前述_引擎的起動開 始後_述曲軸旋轉1周的期間，依照前述基準脈衝信 號後第-次產生之前述曲軸角脈衝信號指示前述内燃 引擎的火星塞產生火花放電。 7. 如申4專利範圍第6項之點火時期控制裝置，其中前 點火控制機構係在前述内燃引擎的起動開始後到前迷 曲轴旋轉1周的期間’於指示前述火星塞產生火花放兩 财依照前述基準脈衝信號來控制點火_的通電日 8. 如申4專利範圍第6項之點火時期控制裝置，其中前成 曲軸角檢測機構包含有： 轉子，係與前述_料之曲軸連動而旋轉，且在 外周上具有複數等角度間隔之被檢測部者；及 且在每 拾取機構，係配置於前述轉子之外周附近， 18 1257454 次前述被檢測部通過時產生前述曲轴角脈衝信號者， ^又，前述複數被檢測部中’位在對應於前述内燃弓丨 擎之活基上死點之曲軸角度的前一個被檢測部係用來 產丄4迹基準脈衝信號，且在前述轉子之旋轉方向上， 複數被檢測部之各後端位置為等角度間隔，且前述用來 產生丽述基準脈衝信號之被檢測部之後端位置至前端 位置的長度與月5述其他被檢測部之各後端位置至前端 位置的長度不同。 而 9·如申請專利範圍第6或8項之點火時期控制裝置，其中 、匕§兩述基準脈衝^號之前述曲軸角脈衝信號係由成 對之負脈衝及正脈衝所構成，且前述貞脈衝係對應於前 述被檢測部前端而產生者，而前述正脈衝係對應於前述 被檢測部後端而產生者。 10·如申請專利範圍第6項之點火時期控制裝置，其中 包含前述基準脈衝信號之前述曲軸角脈衝信號係由成 對之負脈衝及正脈衝所構成，且前述負脈衝係對應於前 述被檢測部前端而產生者，而前述正脈衝係對應於前述 被檢測部後端而產生者； w述點火控制機構係依照前述負脈衝之產生間隔與前 述正脈衝之產生間隔之比的大小，判別前述曲軸角脈衝 k號中的前述基準脈衝信號。 11.如申請專利範圍第6項之點火時期控制裝置，其中 包S如速基準脈衝信號之前述曲軸角脈衝信號係由成 董J〜負脈衝及正脈衝所構成，且前述負脈衝係對應於前 19 1257454 述被檢測部前端而產生者，而前述正脈衝係對應於前述 被檢測部後端而產生者； 前述點火控制機構係在前述内燃引擎的起動開始後到 前述曲軸旋轉1周的期間，於前述負脈衝之產生間隔除 5 以前述正脈衝之產生間隔後的值比1小很多時指示通 電至前述點火線圈，然後，於前述負脈衝之產生間隔除 以前述正脈衝之產生間隔後的值比1大很多時指示前 述火星塞產生火花放電。 - 10 20