TWI402418B - Inflatable control device for general purpose internal combustion engine - Google Patents

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TWI402418B
TWI402418B TW099112226A TW99112226A TWI402418B TW I402418 B TWI402418 B TW I402418B TW 099112226 A TW099112226 A TW 099112226A TW 99112226 A TW99112226 A TW 99112226A TW I402418 B TWI402418 B TW I402418B
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Keiichiro Bungo
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Honda Motor Co Ltd
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Description

汎用內燃機之點火控制裝置
本發明係關於一種汎用內燃機之點火控制裝置。
為簡化裝置，大多數四衝程之汎用內燃機於進氣、壓縮、爆發、排氣之各衝程內，不僅於壓縮衝程產生點火信號，亦於排氣衝程產生點火信號，並據此進行點火。基於在壓縮衝程所產生之點火信號而進行之點火係依照燃燒循環之點火，混合氣體藉由該點火而燃燒，因此被稱作「正常點火」，而基於在排氣衝程所產生之點火信號進行之點火並非為依照燃燒循環之點火，混合氣體並不是藉由該點火而燃燒，因此為稱作「多餘點火」之無效點火。
因此，此種汎用內燃機中存在因進行無效點火而導致火星塞之壽命縮短之不良狀況。該不良狀況係由於曲軸每次旋轉時都會產生點火信號所致，因此考慮根據為獲得曲軸之旋轉之1/2轉的凸輪軸之旋轉而僅獲得正常點火之信號之構成。
或者，如下述專利文獻1所記載之技術般，提出如下構成：除了獲得曲軸每次旋轉時所產生之脈衝信號之外，還獲得曲軸之每個單位旋轉角而產生之第2脈衝信號，藉此判別曲軸每次旋轉時所產生之脈衝信號係於壓縮衝程所產生者、還是於排氣衝程所產生者，並基於此判別，根據於壓縮衝程所產生之信號來進行點火。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3582800號公報
然而，前者之凸輪軸部分之機構複雜大型化，且後者之專利文獻1所記載之技術亦需要兩組脈衝生成用之磁阻分配頭及脈衝檢測用之電磁線圈，因此不適合要求簡易小型化之汎用內燃機。
因此，本發明之目的是解決上述課題，而提供一種在實現簡易小型化之同時防止因多餘點火所引起之火星塞之壽命縮短的汎用內燃機之點火控制裝置。
為達成上述目的，第1發明係一種汎用內燃機之點火控制裝置，其根據於四衝程之壓縮衝程及排氣衝程之兩個衝程中所產生之點火信號而控制點火，且包括：引擎轉數檢測機構，其檢測引擎轉數；平均引擎轉數計算機構，其根據上述檢測出之引擎轉數，計算出特定時間內之平均引擎轉數；點火中止控制機構，其以使基於上述產生之點火信號之點火中止至少一次的方式來控制點火；點火信號判別機構，其對上述計算出之平均引擎轉數與將上述點火中止至少一次後所檢測之中止後引擎轉數進行比較，以判別上述產生之點火信號係於上述壓縮衝程中所產生之點火信號、還是於上述排氣衝程中所產生之點火信號；以及點火控制機構，其選擇上述產生之點火信號中作為被判別出係於上述壓縮衝程中所產生之點火信號之點火信號，並且根據上述所選擇之點火信號來控制點火。
又，於第2發明之汎用內燃機之點火控制裝置中，上述點火信號判別機構構成為包括比較機構，該比較機構對自上述平均引擎轉數減去上述中止後引擎轉數所得之差與特定值進行比較，並且當上述差超過上述特定值時，判斷為藉由上述點火中止控制機構而使基於上述壓縮衝程中所產生之點火信號之點火中止，另一方面，當上述差為上述特定值以下時，判斷為藉由上述點火中止控制機構而使基於上述排氣衝程中所產生之點火信號之點火中止，由此判別上述產生之點火信號係於上述壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於上述排氣衝程中所產生之點火信號。
又，於第3發明之汎用內燃機之點火控制裝置中，上述點火信號判別機構構成為，將上述平均引擎轉數與上述中止後引擎轉數進行複數次比較，並且根據上述複數次之比較結果而判別上述產生之點火信號係於上述壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於上述排氣衝程中所產生之點火信號。
第1發明之汎用內燃機之點火控制裝置構成為：對特定時間內之平均引擎轉數、與在將基於所產生之點火信號之點火中止至少一次後所檢測之中止後引擎轉數進行比較，以判別所產生之點火信號係於壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於排氣衝程中所產生之點火信號，並選擇所產生之點火信號中於壓縮衝程中所產生之點火信號，根據所選擇之點火信號來控制點火，亦即無需追加新的機械構成，便可判別曲軸每次旋轉時所產生之點火信號係於壓縮衝程中所產生者還是於排氣衝程中所產生者，並據此判別，根據壓縮衝程中所產生之點火信號而僅執行正常點火，因此可在實現整個裝置之簡易小型化之同時防止因多餘點火所引起之火星塞的壽命縮短。
第2發明之汎用內燃機之點火控制裝置構成為：對自平均引擎轉數減去中止後引擎轉數所得之差與特定值進行比較，當該差超過特定值時判斷為基於壓縮衝程中所產生之點火信號之點火已被中止，另一方面當該差為特定值以下時，則判斷為基於排氣衝程中所產生之點火信號之點火已被中止，由此判別出所產生之點火信號係於壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於排氣衝程中所產生之點火信號，因此即便使用簡易之比較方法亦可精度良好地判別點火信號。
第3發明之汎用內燃機之點火控制裝置構成為：將平均引擎轉數與中止後引擎轉數之比較進行複數次，並且根據進行複數次比較之結果而判別出所產生之點火信號係於壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於排氣衝程中所產生之點火信號，因此可進一步精度良好地判別點火信號。
以下，結合附圖對用以實施本發明之汎用內燃機之點火控制裝置之最佳形態進行說明。
[實施例]
圖1係整體性地表示本發明之實施例之汎用內燃機之點火控制裝置的概略圖。
於圖1中，符號10表示汎用內燃機(以下稱作「引擎」)。引擎10為空冷四衝程之單汽缸OHV(over head valve，氣門頂置)式，以汽油作為燃料，具有例如440cc左右之排氣量。
形成於引擎10之汽缸體12之內部之汽缸中，往復移動自如地收納有單一之活塞14。於汽缸體12之上部安裝有汽缸蓋16，於該汽缸蓋16設置有形成於臨近活塞14頂部之位置上之燃燒室18、連通於燃燒室18之進氣埠20及排氣埠22。於進氣埠20之附近設置有進氣閥24，並且於排氣埠22之附近設置有排氣閥26。
於汽缸體12之下部安裝有曲柄軸箱30，於該曲柄軸箱30之內部旋轉自如地收納有曲軸32。曲軸32經由連桿34而連結於活塞14之下部。於曲軸32之一端連接有負載36，引擎10向負載36輸出動力。
於曲軸32之另一端安裝有飛輪38、冷卻風扇40及起動用之反沖起動器42。於飛輪38之內側，在曲柄軸箱30上安裝有功率線圈(發電線圈)44，並且於飛輪之背面安裝有磁鐵(永久磁石)46。功率線圈44與磁鐵46構成多極發電機，並產生與曲軸32之旋轉同步之輸出。
又，於飛輪38之外側，在曲柄軸箱30上安裝有激磁線圈48，並且於飛輪之表面安裝有磁鐵(永久磁石)50。每當磁鐵50通過時激磁線圈48產生輸出。
於曲柄軸箱30中，旋轉自如地收納有與曲軸32之軸線平行之凸輪軸52，此凸輪軸52經由齒輪機構54而連接於曲軸32並受到驅動。凸輪軸52包括進氣側凸輪52a及排氣側凸輪52b，並經由未圖示之推桿與搖臂56、58而驅動進氣閥24及排氣閥26。
於進氣埠20上連接有汽化器60。汽化器60一體地包括進氣通路62、馬達外殼64、及汽化器總成66。於進氣通路62配置有節流閥68及扼流閥70。
於馬達外殼64中收納有驅動節流閥68之節流用電動馬達72、及驅動扼流閥70之扼流用電動馬達74。節流用電動馬達72及扼流用電動馬達74包含步進馬達。
汽化器總成66自未圖示之燃料箱接受燃料之供給，噴射出與節流閥68及扼流閥70之開度對應之量的燃料，並使此燃料與流過進氣通路62的進氣混合而生成混合氣體。
所生成之混合氣體通過進氣埠20及進氣閥24而被吸入至燃燒室18，經由包含火星塞及點火線圈等的點火裝置而被點火並燃燒。藉由燃燒而產生之排氣通過排氣閥26、排氣埠22及未圖示之消音器等而被排出至引擎10之外部。
於節流閥68之附近配置有節流開度感測器76，輸出與節流閥68之開度對應的信號，並且於汽缸體12之適當位置上配置包含熱敏電阻等之溫度感測器78而產生表示引擎10之溫度之輸出。
將上述節流開度感測器76與溫度感測器78以及功率線圈44與激磁線圈48之輸出輸送至電子控制單元(Electronic Control Unit，以下稱作「ECU」)84。ECU 84包括包含CPU(central processing unit，中央處理單元)、ROM(read only memory，唯讀記憶體)、記憶體及輸入輸出電路等之微電腦。
於ECU 84中，將功率線圈44之輸出(交流電力)輸入至橋接電路，經全波整流後轉換成直流電源，並作為ECU84及節流用電動馬達72等之動作電源而使用，並且藉由脈衝生成電路而轉換成脈衝信號。又，將激磁線圈48之輸出作為點火裝置之點火信號而使用。即，藉由激磁線圈48，而在曲軸每次旋轉時產生點火信號。
於ECU 84中，CPU根據經轉換之脈衝信號來檢測引擎轉數，並根據所檢測出之引擎轉數、節流開度感測器76及溫度感測器78之輸出，來控制節流用電動馬達72及扼流用電動馬達74之動作，並且經由點火裝置而控制點火。
以下，對點火控制進行具體地說明。
圖2係表示其動作、即本發明之實施例之點火控制裝置之動作的流程圖。圖示之程式係於ECU 84起動時執行。
以下之說明中係於S10中執行點火信號判別處理。
圖3係表示上述處理之次常式流程圖。
於S100中，判斷所檢測出之引擎轉數NE是否超過全爆轉數。全爆轉數係能夠判斷出藉由反沖起動器42完成了引擎起動之轉數，例如為800rpm。當引擎轉數達到全爆轉數時進入下一S102。
於S102中，判斷引擎是否處於怠速狀態。具體而言，將所檢測出之引擎轉數NE作為怠速轉數而判斷其是否處於1400rpm至1600rpm之間。當判斷出引擎處於怠速狀態時進入S104。
於S104中，計算出平均轉數NEave。具體而言，將特定時間(例如1秒)內所檢測出之引擎轉數NE儲存於記憶體中，並根據所儲存之複數個引擎轉數之簡易平均值而計算出平均轉數NEave。
繼而，進入S106，將所計算出之平均轉數NEave儲存於記憶體中。
然後進入S108，執行點火中斷控制。曲軸每次旋轉時所產生之點火信號係交替產生有壓縮衝程之點火信號及排氣衝程之點火信號者。於該點火信號判別結束之前，無法特定出所產生之點火信號係於哪一衝程中所產生者，因此，此處以對基於所產生之任意點火信號之點火僅進行一次點火中斷(中止點火)的方式進行控制。點火中斷控制係藉由針對輸入至ECU 84之點火信號中之任意點火信號不向點火線圈輸出點火指令而進行的。
又，亦可並非僅執行一次點火中斷，而是針對所產生之點火信號每隔一次地執行複數次點火中斷。
繼而進入S110，檢測點火中斷後之引擎轉數NEmf。引擎轉數NEmf係自執行點火中斷控制起經過對應於平均轉數NEave而設定的時間後所檢測出之引擎轉數。
接著進入S112，計算出表示點火中斷前後之引擎轉數變動之旋轉變動差ΔNE。差ΔNE係如圖示般藉由自平均轉數NEave減去點火中斷控制後之引擎轉數NEmf而計算出。
然後進入S114，藉由對旋轉變動差ΔNE與特定值進行比較而進行點火信號判別。
圖4係表示上述點火信號判別之方法之說明圖。
圖4(a)表示引擎起動後之怠速狀態。根據曲軸每次旋轉時所產生之激磁線圈48之電壓波形，而執行壓縮衝程結束附近之正常點火及排氣衝程結束附近之多餘點火，轉數NE於正常點火之後立即上升，但於多餘點火之後並不立即上升，且該轉數NE於正常點火期間減少。由此，計算出如圖所示之平均轉數NEave。
圖4(b)表示執行點火中斷控制時之轉數變動。當將基於排氣衝程中所產生之電壓波形之點火中斷時，其後之轉數未出現較大變動，當將基於壓縮衝程中所產生之電壓波形之點火中斷時，其後之轉數出現較大變動。
即，可根據該轉數變動之差異來進行點火信號之判別。
於S114中，將特定值設定成可判別點火中斷前後之旋轉變動大小之適當值。
當旋轉變動差ΔNE超過特定值時(S114中為肯定之情形時)，判斷為對壓縮衝程中所產生之信號進行了點火中斷，進入S116，判別出被點火中斷之點火信號為正常點火側的點火信號。
另一方面，當旋轉變動差ΔNE未超過特定值時(於S114中為否定之情形時)，判斷為對排氣衝程中所產生之信號進行了點火中斷，進入S118，判別出被點火中斷之點火信號為多餘點火側之點火信號。
繼而進入S120，判斷是否重複S102至S118之前的處理。重複S102至S118之前的處理係為了提高點火信號判別之精度，於首次之S120中為肯定則返回至S102。
當重複S102至S118之前的處理時，於S108之點火中斷控制中並非對任意之點火信號進行點火中斷，而是對與上次之S108中點火中斷之點火信號位於相同側的點火信號再次進行點火中斷。即，當上次對正常點火側之點火信號進行了點火中斷時，此次亦對正常點火側之點火信號進行點火中斷，另一方面，當上次對多餘點火側之點火信號進行了點火中斷時，此次亦對多餘點火側之點火信號進行點火中斷。
並且，第2次以後之S120之重複與否之判斷，係根據藉由重複S102至S118而獲得之複數個點火信號判別結果是否大概一致來進行判斷。若複數個點火信號判別結果並非大概一致則為否定並返回至S102。另一方面，若複數個點火信號判別結果大概一致則結束該次常式流程。
返回至圖2之流程圖之說明，繼而進入S12而執行點火控制。具體而言，選擇曲軸每次旋轉時所產生之點火信號中被判別為在壓縮衝程中所產生之點火信號的點火信號、即被判別為與正常點火相對應之點火信號的點火信號，並根據所選擇之點火信號向點火線圈發送點火指令。
如此，構成為對特定時間內之平均轉數NEave、與將所產生之點火信號進行了至少一次點火中斷後所檢測之引擎轉數NEmf進行比較，以判別所產生之點火信號係於壓縮衝程中所產生之點火信號還是於排氣衝程中所產生之點火信號，並選擇所產生之點火信號中於壓縮衝程中所產生之點火信號，根據所選擇之點火信號來控制點火，亦即構成為無需追加新的機械構成，便可判別曲軸每次旋轉時所產生之點火信號係於壓縮衝程中所產生者還是於排氣衝程中所產生者，並據此判別，根據壓縮衝程中所產生之點火信號而僅執行正常點火，因此可在實現整個裝置之簡易小型化之同時防止因多餘點火所引起之火星塞之壽命縮短。
又，構成為對自平均轉數NEave減去進行了一次點火中斷後所檢測之引擎轉數NEmf所得之旋轉變動差ΔNE與特定值進行比較，當該旋轉變動差ΔNE超過特定值時，判斷為基於壓縮衝程中所產生之點火信號之點火已被中止，另一方面，當該旋轉變動差ΔNE為特定值以下時，判斷為基於排氣衝程中所產生之點火信號之點火已被中止，由此判別出所產生之點火信號係於壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於排氣衝程中所產生之點火信號，因此即便使用簡易之比較方法，亦可精度良好地判別點火信號。
又，構成為將平均轉數NEave與點火中斷後之引擎轉數NEmf進行複數次比較，並且根據進行複數次比較之結果來判別所產生之點火信號係於壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於排氣衝程中所產生之點火信號，因此可進一步精度良好地判別點火信號。
如上所述，本實施例係一種汎用內燃機(引擎10)之點火控制裝置，其根據在四衝程之壓縮衝程及排氣衝程之兩個衝程中所產生的點火信號來控制點火，且包括：引擎轉數檢測機構(功率線圈44)，其檢測引擎轉數(NE)；平均引擎轉數計算機構(ECU 84、S10、S104)，其根據上述檢測出之引擎轉數而計算特定時間內之平均引擎轉數(NEave)；點火中止控制機構(ECU 84、S10、S108)，其以對基於上述產生之點火信號之點火進行至少一次中止的方式來控制點火；點火信號判別機構(ECU 84、S10、S110至S118)，其對上述計算出之平均引擎轉數(NEave)、與將上述點火至少一次中止後所檢測之中止後引擎轉數(NEmf)進行比較，以判別上述產生之點火信號係於上述壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於上述排氣衝程中所產生之點火信號；以及點火控制機構(ECU 84、S12)，其選擇上述產生之點火信號中被判別為係於上述壓縮衝程中產生之點火信號之點火信號，並且根據上述所選擇之點火信號來控制點火。
又，上述點火信號判別機構構成為包括比較機構(ECU 84、S10、S112、S114)，該比較機構對自上述平均引擎轉數(NEave)減去上述中止後引擎轉數(NEmf)所得之差(旋轉變動差ΔNE)與特定值進行比較，並且當上述差超過上述特定值時，判斷為已藉由上述點火中止控制機構而將基於上述壓縮衝程中所產生之點火信號之點火中止，另一方面，當上述差為上述特定值以下時，判斷為已藉由上述點火中止控制機構而將基於上述排氣衝程中所產生之點火信號之點火中止，由此判別出上述產生之點火信號係於上述壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於上述排氣衝程中所產生之點火信號。
又，上述點火信號判別機構構成為：將上述平均引擎轉數(NEave)與上述中止後引擎轉數(NEmf)之比較進行複數次，並且根據進行上述複數次比較之結果，來判別上述產生之點火信號係於上述壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於上述排氣衝程中所產生之點火信號(ECU 84、S10、S102至S120)。
再者，於上述中對單汽缸引擎進行了說明，但對於多汽缸引擎亦可應用本發明。
10．．．引擎(汎用內燃機)
44．．．功率線圈(引擎轉數檢測機構)
48．．．激磁線圈
84．．．ECU
圖1係整體性地表示本發明之實施例之汎用內燃機之點火控制裝置的概略圖；
圖2係表示圖1所示之裝置之動作之流程圖；
圖3係表示圖2之點火信號判別處理之次常式流程圖；及
圖4(a)、(b)係表示圖3之點火信號判別之方法的說明圖。
S100~S120．．．步驟

Claims (3)

  1. 一種汎用內燃機之點火控制裝置，其係於四衝程之壓縮衝程及排氣衝程之兩個衝程中產生點火信號者，其特徵在於包括：a.引擎轉數檢測機構，其檢測引擎轉數；b.怠速狀態判斷機構，其根據上述檢測出之引擎轉數，而判斷上述汎用內燃機是否處於怠速狀態；c.平均引擎轉數計算機構，其根據上述檢測出之引擎轉數，而計算出特定時間內之平均引擎轉數；d.點火中止控制機構，其於判斷上述汎用內燃機處於怠速狀態之時，以對基於上述產生之點火信號之點火進行至少一次中止之方式控制點火；e.點火信號判別機構，其對上述計算出之平均引擎轉數、與將上述點火進行了至少一次中止後所檢測出之中止後引擎轉數進行比較，以判別上述產生之點火信號係於上述壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於上述排氣衝程中所產生之點火信號；以及f.點火控制機構，其根據上述產生之點火信號中被判別為係於上述壓縮衝程中所產生之點火信號之點火信號，而控制點火。
  2. 如請求項1之汎用內燃機之點火控制裝置，其中上述點火信號判別機構包括：g.比較機構，其對自上述平均引擎轉數減去上述中止後引擎轉數所得之差與特定值進行比較，且 當上述差超過上述特定值時，判斷為已藉由上述點火中止控制機構而將基於上述壓縮衝程中所產生之點火信號之點火中止，另一方面當上述差未超過上述特定值時，判斷為已藉由上述點火中止控制機構而將基於上述排氣衝程中所產生之點火信號之點火中止，由此判別出上述產生之點火信號係於上述壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於上述排氣衝程中所產生之點火信號。
  3. 如請求項1或2之汎用內燃機之點火控制裝置，其中上述點火信號判別機構係將上述平均引擎轉數與上述中止後引擎轉數進行複數次比較，並且根據進行了上述複數次比較之結果來判別上述產生之點火信號係於上述壓縮衝程中所產生之點火信號，還是於上述排氣衝程中所產生之點火信號。
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