TWI468585B - 引擎之點火控制裝置，內燃機及具備其之機車 - Google Patents

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Shigeo Morisugi
Hiroyuki Kidera
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Description

引擎之點火控制裝置，內燃機及具備其之機車
本發明關於一種點火控制裝置、一種內燃機及一種包含該內燃機的機車。
在某些場合下(例如啟動一引擎)，一機車引擎之一曲柄軸在一相反方向中旋轉(注意引擎曲柄軸之反向旋轉在後面將被簡稱為「引擎之一反向旋轉」)。因此之故，該機車的多種組件接收大量的震動。具體而言，該引擎之反向旋轉藉由如下機制產生。在一些場合中(例如啟動一引擎)，在該引擎之一轉速較低的情況下當一點火在一活塞到達該引擎之一汽缸內的上死點之前就被一點火塞執行時，該活塞在到達該上死點之前即被點火之一爆炸推回。因此，該引擎將在該相反方向中旋轉並突然停止旋轉。
多種引擎啟動裝置已被製造以避免上述現象。該等引擎啟動裝置主要被構成為以避免一點火裝置之一操作直到該引擎之一轉速達到一預定速度。此外，該等引擎啟動裝置被構成為以單純僅將該引擎之一轉速用作一閾值來控制一點火是否應被執行。在此情況下，當該引擎之轉速等於或小於該閾值而不管引擎旋轉的速度下降量時，點火一直被防止。因此，即使在引擎不在該相反方向中旋轉的正常驅動操作中，點火亦可能被防止。在此情況下，一種連續的正常驅動操作將受阻。另一方面，當該閾值被設定以防止該連續正常驅動操作的無用妨礙時，該引擎之反向旋轉可能不被有效避免。
此外，廣為熟知的係該引擎的反向旋轉發生於除了啟動引擎之外的一些情況下。因此，理想的係在除了啟動引擎之外的情況下採取行動以可靠地抑制上述現象。
回應於此，專利文獻1提議一種不僅在該引擎之啟動亦在該引擎的所有速度水準中抑制由該引擎之反向旋轉引起之震動的內燃機。根據專利文獻1，上述現象是否發生係基於一針對引擎旋轉之一速度下降量的計算而被判定。依據該判定，一種所謂的硬點火(即一種不受一程式控制的點火類型)或一種點火定時被設定為晚於硬點火的延遲點火被構成為以被執行。
[專利文獻1]
日本特許專利公告第JP-A-2006-274998號
如上述，揭示於專利文獻1中的該內燃機被構成為以計算引擎旋轉之速度下降量、判定該引擎是否在該相反方向中旋轉及執行一點火控制。在此情況下，一脈衝發生器被構成為以在一引擎旋轉中產生複數個脈衝信號以便計算引擎旋轉之速度下降量。具體而言，12個突出物被提供於一種外轉子永磁發電機之一轉子的外周上。該脈衝發生器被構成為以檢測該等突出物的通行並緊接在該點火被執行之前產生複數個脈衝信號。基於該等脈衝信號，引擎旋轉之速度下降量被計算。
該等突出物需要被精確配置於該轉子上。這將引起製造成本上升。另一方面，複數個脈衝信號被獲取於該引擎之一旋轉中。因此緊接在點火之前高度精確地檢測引擎旋轉之速度下降量係可行的。然而，由於一信號週期較短，因此需要高速控制處理。其結果係該控制處理需要昂貴的組件。
本發明之一目的係利用一種簡單的結構判定引擎旋轉之速度下降量是否等於或大於一預定量，並利用一種廉價結構在多種組件上抑制因一引擎之一反向旋轉而產生的震動。
一種根據本發明的點火控制裝置包含旋轉速度檢測構件、旋轉速度下降檢測構件及點火防止構件。該轉速檢測構件被構成為以檢測一引擎旋轉中在一給定時間的旋轉速度。該轉速下降檢測構件被構成為以便基於該轉速檢測構件的檢測而檢測從一先前引擎旋轉到一目前引擎旋轉的速度下降量。該目前引擎旋轉被定義為點火被執行於其中的一引擎旋轉(即一種被執行於一目前引擎衝程循環中的引擎旋轉)。另一方面，該先前引擎旋轉被定義為一緊接在該目前引擎旋轉前面的引擎旋轉(即一緊接於該目前引擎衝程循環前面執行的一引擎衝程循環中的引擎旋轉)。該點火防止構件被構成為以在被該轉速下降檢測構件檢測到的速度下降量大於一預定值時防止該目前引擎旋轉中的點火。
根據本發明之點火控制裝置，該引擎之一轉速於該引擎之旋轉中之一給定時間被檢測。基於該檢測，為點火被執行於其中的該目前引擎旋轉及緊接在該目前引擎旋轉之前的先前引擎旋轉而檢測引擎旋轉之速度下降量。當該速度下降量大於一預定值時，在該目前引擎旋轉中的點火被防止。利用對該點火的防止，在多種組件上抑制由該引擎之反向旋轉而產生的震動係可行的。
在此情況下，該引擎在一旋轉中之一給定時間的旋轉速度以及從該先前引擎旋轉到該目前引擎旋轉的速度下降量被檢測。因此，該點火控制裝置不需要在該引擎之一旋轉中產生複數個脈衝信號並檢測緊接在一點火時間之前的引擎旋轉速度下降量。在此點上，本發明不同于習知技術。因此，一種被提供於該點火控制裝置中的旋轉部件不需具有複數個突出物。舉例來說，使用一只包含一個突出物的轉子部件來檢測引擎旋轉速度下降量係可行的。此外，本發明不要求高速控制處理。因此，該控制處理將係簡單的。
根據本發明，利用一種簡單結構判定引擎旋轉速度下降量是否等於或大於一預定量係可行的。此外，利用一種廉價結構在多種部件上抑制由該引擎之反向旋轉而產生的震動係可行的。
如下為關於本申請案之發明人對該引擎之一反向旋轉的發生及抑制的實驗及分析結果。
首先，本發明基於如下之技術觀點：一引擎是否在該相反方向中旋轉可基於引擎旋轉之下降量而被預測。該技術觀點將被詳細解釋於下。
發明人比較並檢查了在一正常驅動操作中之引擎旋轉的速度下降及在該引擎之反向旋轉中的速度下降。結果係他們發現後一個速度下降大於前一個速度下降。差異基於該引擎之一汽缸活塞在該先前衝程循環之一燃燒衝程中是否具有一足以允許該活塞在下一個衝程循環之一壓縮衝程中到達上死點(TDC)的曲柄旋轉力。
在如下的驅動條件下該引擎可輕易地在相反方向中旋轉：一節流閥在一空轉狀態中被迅速地大體打開一半。發明人檢查了該引擎是否在此驅動條件下在相反方向中旋轉。其結果係他們確認了主要在如下的兩個情況下該汽缸活塞不能在壓縮衝程中到達該上死點(TDC)。
圖1(a)顯示該等情況之一者。在此情況下，該汽缸活塞之力(即該曲柄軸之旋轉力)小於在該燃燒衝程中產生的壓力。因此，該汽缸活塞在到達一點火位置(IT)之前被推回。在這種情況下，該引擎之反向旋轉開始於該汽缸活塞到達該點火位置(IT)之前，只有產生於該壓縮衝程中的壓力將該活塞推下。因此，該曲柄軸在該相反方向中旋轉稍小於一次，然後停止旋轉。
另一方面，圖1(b)顯示另一種情況。與圖1(a)之情況相似，該活塞在到達該點火位置(IT)之前被推回，因為該活塞之力小於產生於該燃燒衝程中的壓力。然而在圖1(b)的情況下，該引擎之反向旋轉的開始與該汽缸活塞在該壓縮衝程中被定位於該點火位置(IT)及該上死點(TDC)之間之時一致。具體而言，該引擎之反向旋轉開始於該汽缸活塞在該壓縮衝程中到達該點火位置(IT)之後及該汽缸活塞到達該上死點(TDC)之前。之後，一點火被執行於此。然而，在該引擎汽缸之一點火塞點火之後需要一些時間以膨脹燃燒。因此，燃燒在該汽缸活塞被推回之後(即該引擎開始在該相反方向中旋轉之後)膨脹。該引擎之旋轉力由此產生於該燃燒過程中。在這種情況下，該汽缸活塞被該壓縮衝程中的壓力以及在該先前衝程循環之燃燒衝程中產生的旋轉力推動。因此，與圖1(a)的情況相比該汽缸活塞被更強勁地推下。其結果係該引擎在該相反方向中大體旋轉兩次。
此外，在該正常驅動條件下的引擎旋轉速度下降被分類為一種汽缸活塞能到達該上死點(TDC)的情況。因此，該引擎通常繼續旋轉。
關於該引擎是否在該相反方向中旋轉及該引擎之反向旋轉之一範圍(即角度)的實驗結果將被說明於下。
基於上述實驗結果，發明人得出如下結論。將引擎旋轉之速度下降量作為標準區別如下兩種情況係可行的：(1)一種活塞能在該壓縮衝程中到達上死點(TDC)的情況；及(2)該活塞不能在該壓縮衝程中到達該上死點(TDC)的情況。在這裏，情況(1)意為該引擎能夠繼續旋轉，而情況(2)意為該引擎直接停止旋轉或在於該相反方向中旋轉之後停止旋轉。結論係，藉由在該活塞不能在該壓縮衝程中到達該上死點(TDC)時防止點火而抑制該引擎之反向旋轉的範圍(即角度)並進一步在多種組件上抑制由該引擎之反向旋轉而產生的震動係可行的。
上述專利文獻1亦揭示一種利用引擎旋轉速度下降量預測該引擎之反向旋轉的相似機制。根據專利文獻1，複數個脈衝信號在該引擎(即該曲柄軸)旋轉一次時產生。然後緊接在該引擎之點火之前的引擎旋轉速度下降量基於該等複數個脈衝信號而被計算。更具體而言，根據專利文獻1，在從吸入衝程到壓縮衝程期間的引擎旋轉速度下降量基於與之同時產生的該等複數個脈衝信號而被計算。基於該計算結果，判定該引擎是否在該相反方向中旋轉。此外，基於該測定結果，點火時間係予以控制。
根據該實驗及分析結果，發明人發現該引擎之反向旋轉可被預測而無需對該引擎在一點火被執行的目前引擎旋轉中之旋轉速度進行詳細檢測。換言之，他們發現該引擎之反向旋轉可藉由檢測從該先前引擎旋轉之一預定曲柄時間及該目前引擎旋轉之一預定曲柄時間的引擎旋轉速度下降量、以及藉由利用一預定閾值將該引擎旋轉速度下降量分為兩組而具有極高機率的可預測性。注意用語「該目前引擎旋轉」在此後意為執行點火的引擎旋轉。另一方面，用語「該先前引擎旋轉」在此後意為一種緊接在該目前引擎旋轉之前的引擎旋轉。上述事實藉由發明人最終得出的如下結論而導出。簡言之，引擎旋轉速度下降量主要係基於：
(a)由一爆炸產生的旋轉力(即在各個衝程中，在一燃燒室內的壓力變化)；及
(b)旋轉相關組件的摩擦力。
依據引擎類型，力(a)與(b)二者具有獨特的值。因此，發明人發現用於預測該引擎之反向旋轉的引擎旋轉速度下降量係藉由檢測該引擎在該先前引擎旋轉中的旋轉速度及在該目前引擎旋轉中的旋轉速度之間之一差異獲得，而無須檢測該引擎在複數個緊接在該點火之前的旋轉角度位置中的旋轉速度。此外，具體而言，利用一提供於一旋轉部件中的突出物之一通過時間來計算該先前引擎旋轉及該目前引擎旋轉中的旋轉速度係可行的。在此情況下，該旋轉部件經構成為以配合一曲柄軸之移動而旋轉。此外，該突出物具有一沿著該旋轉部件之圓周方向的預定長度。
圖2(a)及2(b)顯示支援上述技術觀點的資料。圖2(a)顯示該引擎在目前引擎旋轉tn 及在該先前引擎旋轉tn-1 中的旋轉速度，測定於複數個實驗中。在圖2(a)中，縱軸為該引擎之旋轉速度。此外，在一預定實驗中該引擎在該先前引擎旋轉tn-1 及目前引擎旋轉tn 中的旋轉速度用一直線連接。因此，清晰顯示一預定實驗中該引擎在該先前引擎旋轉tn-1 及該目前引擎旋轉tn 中之旋轉速度之間的一個差異係可行的。圖2(a)之資料指示該引擎之旋轉速度的變化以及該引擎是否在該相反方向中旋轉。該資料在一種單缸4衝程汽油引擎之一節流閥迅速從一空轉狀態大體打開一半的條件下獲得。在圖2(b)中，一時段T1相應於該引擎在該目前引擎旋轉中的轉速，而一時段T2相應於該引擎在該先前引擎旋轉中的轉速。再次參考圖2(a)，實線指示當該引擎在該向前方向中旋轉(即該引擎不在相反方向中旋轉)時引擎旋轉的速度下降量。在另一方面，虛線指示當該引擎在該相反方向中旋轉時的引擎旋轉速度下降量。在圖2(a)中，當一在該時段T1及時段T2之間的差異等於或大於一預定值時，該引擎明顯在該相反方向中旋轉。如圖3(a)及圖3(b)所顯示，一突出物26被提供於一外轉子永磁發電機之一轉子25中。該轉子25在此被構成為以配合一曲柄軸23而旋轉。一脈衝發生器27被構成為以檢測該突出物26的通過。由此該突出物26之一通過時間T被該脈衝產生器27檢測，該引擎之旋轉速度基於被檢測的通過時間T而被計算。該突出物26具有一沿著該轉子25之一圓周方向的預定長度。該突出物26之周長與該轉子25之一具有60度圓心角的圓弧的長度一致。注意圖7相似地顯示該結構。
更具體而言，如圖3(a)及3(b)所顯示，該曲柄軸23被構成為以在順時針方向(即一旋轉方向R)中旋轉。如圖3(a)所示，該脈衝產生器27被構成為以在該突出物26開始經過該脈衝產生器27的一個時間輸出圖3(c)之一信號「u」。此外，如圖3(b)所顯示，該脈衝產生器27被構成為以在該突出物26結束經過該脈衝產生器27的一個時間輸出圖3(c)之一信號「d」。該等信號「u」及「d」被輸入顯示於圖7中的一個CDI單元28。該等信號「u」及「d」的波形被該CDI單元28成形，然後一個新的脈衝信號被產生，如圖3(d)所示。
在此情況下，輸出於圖2(b)之時間T1u及T2u的信號相應於圖3(c)之信號「u」。另一方面，輸出於圖2(c)之時間T1d及T2d的信號相應於圖3(c)之信號「d」。
圖4係一基於圖2(b)之資料而創建的圖表。圖4顯示一在相應於該引擎在該先前引擎旋轉中之旋轉速度的時段T2及一相應於該引擎在該相反方向中旋轉時之旋轉速度的時段T1-T2(見圖4之方點)之間的關係。同時，圖4顯示一在該時段T2及一相應於該引擎在該向前方向中旋轉(即該引擎不在該相反方向中旋轉)時之引擎旋轉速度下降量的時段T1-T2(見圖4之圓點)之間的關係。在圖4中，橫軸為時段T2，而縱軸為相應於引擎旋轉速度下降量的時段T1-T2。根據圖4，當T2之值較大時(即當該引擎在該先前引擎旋轉中的轉速較低時)，該引擎輕鬆地在該相反方向中旋轉。當該點火使用該引擎在先前引擎旋轉中之一預定旋轉速度作為一閾值而被控制時，不必要的點火控制將被執行。因此，連續引擎旋轉之一週期將被縮短。然後，注意引擎旋轉速度下降量，在該點火使用一由圖4之一虛線-點線顯示的預定值T1-T2作為一閾值時抑制不必要的點火控制係明顯可行的。
圖5顯示在圖1(b)之條件下一點火之執行及抑制的實驗結果。具體而言，圖5顯示一在該點火控制是否被執行以及該引擎在該相反方向中旋轉時的一個連續反向旋轉之一曲柄旋轉角度Dr(此後被稱為「一連續反向旋轉角度Dr」)之間的關係。在圖5中，橫軸為資料編號，而縱軸為該連續反向旋轉角度Dr。區域A之資料相應於點火被執行的情況，而區域B之資料相應於該點火未被執行的情況。參考圖5可明顯發現，區域A之資料指示該引擎在該相反方向中連續旋轉大概兩次(即600度到700度之角度)。另一方面，區域B之資料指示該引擎在該相反方向中旋轉稍微小於一次。因此，如果在該引擎之反向旋轉被預測到的情況下避免點火，則該引擎在該相反方向中旋轉稍小於一次。其結果係在多種組件上抑制由該引擎之反向旋轉而產生的震動並進一步防止該等組件之損傷係可行的。
圖6廣泛顯示上述內容。在圖6中，橫軸為時間，而縱軸為該引擎之轉速。在圖6中，當該引擎以一空轉速度(IDL)旋轉時，該節流閥在一時間t被迅速地大體打開一半。在圖6中，屬性S指示該引擎在向前方向中繼續旋轉且即使該節流閥被迅速打開亦不在該相反向方向中旋轉的狀況。另一方面，屬性P及Q指示該引擎在相反方向中旋轉的狀況。具體而言，屬性P指示當該節流閥在引擎旋轉速度下降量較大的條件下被迅速打開時點火被避免的狀況。另一方面，屬性Q指示當該節流閥在引擎旋轉速度下降量較大的條件下被迅速打開時點火被執行的狀況。在此情況下，該引擎之反向旋轉速度在屬性P中較低。此外，該連續反向旋轉角度在屬性P中較小。具體而言，作為一實驗結果，該引擎在該相反方向中連續旋轉稍小於一次。另一方面，該引擎之反向旋轉速度在屬性Q中較高。此外，該連續反向旋轉角度在屬性Q中較大。具體而言，作為一實驗結果，該引擎在該相反方向中連續旋轉大概兩次。基於上述，藉由檢測該引擎旋轉速度下降量、基於引擎旋轉速度下降量預測該引擎是否在相反方向中旋轉並在該引擎之反向旋轉的發生被預測到時避免點火，在多種組件上抑制由該引擎之反向旋轉而產生的震動並進一步防止該等組件之損傷係可行的。
圖7顯示一種採用根據本發明之一實施例之引擎之一點火控制裝置的機車。具體而言，圖7由該機車之一左側視圖及一點火系統之組件的概要圖組成。
[整個結構]
如圖7所示，一根據本發明之一實施例的機車1為一種所謂的機動化自行車類型。該機車1主要包含一主體框架2、一對前輪及後輪3及4、一座位5、一動力單元6及一車蓋部件7。
該主體框架2主要由一頭管10、一主框架11、一對右及左側框架(未顯示於圖中)組成。一轉向軸12被該頭管10可旋轉地支撐。一轉向把手13被固定至該轉向軸12之一上端，而一前叉14被附接至該轉向軸12之一下端。前輪3被該前叉14之一下端支撐。該主體框架2大部分由車蓋部件覆蓋。
該動力單元6主要包含一驅動單元16及一傳動裝置17。該驅動單元16包含一單缸4衝程汽油引擎15。該引擎15被該主框架11等的托架支撐。該傳動裝置17被構成為以將該驅動單元16之一驅動力傳送至後輪4。該傳動裝置17經由一後避震單元18被該對右及左側框架支撐。此外，根據本發明，該機車1被假設為引擎15之吸入系統被提供有一化油器(未顯示於圖中)的一種機車。然而，本發明亦可應用於吸入系統被提供有一燃油噴射(FI)裝置的另一種機車。
該驅動單元16包含一啟動馬達20及一減速齒輪21。該啟動馬達20被構成為以啟動該引擎15。該減速齒輪21被構成為以降低該啟動馬達20之轉速。該減速齒輪21之一輸出側經由一單路離合器22耦接至該引擎15之一曲柄軸23。
[點火系統之結構]
形成該外轉子永磁發電機之一部分的轉子25被固定至該引擎15之曲柄軸23。該轉子25被構成為以與該曲柄軸23同步旋轉。一突出物26被提供於該轉子25之外周上。該突出物26沿著該轉子25之外周之一圓周方向延伸。該突出物26之周長相應於該轉子25之一具有60度圓心角的圓弧之長度。一脈衝產生器27被構成為靠近該突出物26。該脈衝產生器27被構成為以檢測該突出物26之通過(即該突出物26之一旋轉方向起始邊緣及一旋轉方向結束邊緣)並產生圖2(b)及圖3的一個脈衝信號。該脈衝產生器27之一輸出信號被輸入至一CDI單元28中。該CDI單元28經由一主開關29連接至一電池30。此外，一點火線圈31被連接至該CDI單元28。一點火塞32被連接至該點火線圈31。在此情況下，點火被設定為當該突出物26之旋轉方向結束邊緣被檢測到時執行。
圖8顯示該CDI單元28之一方塊圖。該CDI單元28主要包含一電壓提高電路40、一電源電路41、一點火電路42、一波形成形電路43及一控制單元44。這些組件經由該主開關29連接至該電池30。
該電壓提高電路40被構成為以將一由該電池30提供的電壓提高至一適於執行一點火的初級電壓。該電源電路41被構成為以產生一適用於一控制電路的電源電壓。該點火電路42主要包含一電容器及一閘流器。該點火電路42被構成為以便根據該控制單元44之一控制將來自該電壓提高電路40的電壓輸出至該點火線圈31。該波形成形電路43被構成為以對一來自該脈衝產生器27的顯示於圖3(c)中之信號的波形進行成形並重新輸出一顯示於圖3(d)中的信號。該控制單元44具有從該波形成形電路43接收成形信號並檢測該突出物26之相應於該引擎之轉速的經過時間(圖2(b)之T1、T2、...)的功能。此外，該控制單元44具有檢測時段T1及時段T2之一差異作為引擎旋轉速度下降量的功能。在此情況下，時段T1相應於該引擎在目前引擎旋轉中的轉速，而時段T2相應於該引擎在先前引擎旋轉(即一緊接在該目前引擎旋轉之前的旋轉)中的轉速。換言之，該控制單元44具有檢測該引擎之轉速及檢測引擎旋轉速度下降量的功能。
具有該突出物26的轉子25、該脈衝產生器27及該CDI單元28之該控制單元形成轉速檢測構件。該控制單元44形成轉速下降量檢測構件。該轉速檢測構件及該轉速下降量檢測構件形成一種點火控制裝置。此外，包含該點火塞32的引擎15、該點火控制裝置及該點火線圈31形成一內燃機。
[點火控制處理]
然後，一種抑制該引擎之反向旋轉的點火控制處理將被詳細說明於下。注意該點火控制處理之一系列步驟係由該CDI單元28之控制單元44執行。
<拾取信號之擷取處理>
首先，從該脈衝產生器27擷取一信號(即一拾取信號)的處理將參考圖9(a)而被詳細說明於下。該拾取信號係用以檢測該引擎15之旋轉速度。
在該拾取信號擷取處理之步驟S1中，將判定是否檢測到一信號上升。一拾取信號之上升在此意為一拾取信號在先前引擎旋轉中的上升。同樣地，一拾取信號之上升在此相應於圖2(b)中的時間T2u。當檢測到該拾取信號之上升時，該處理進行至步驟S2。在步驟S2中，擷取一自由運行計數器(FRC)的值作為一在一緊接先前引擎旋轉中的計數器值(Crn-1 )(更具體而言，一在拾取信號之上升被檢測時於該先前引擎旋轉中被計數的計數器值)。
在此情況下，該FRC為一種被構成為以一直增加一最小單位並在被計數值達到最大數值時從零開始重複計數的計數器。該FRC通常被用於計算時間。
當步驟S2完成時，該處理前進至步驟S3。在步驟S3中，將判定是否檢測到一拾取信號之下降。一拾取信號之下降在此意為一拾取信號在先前引擎旋轉中的下降。此外，該拾取信號之下降在此相應於圖2(b)中的時間T2d。當檢測到一拾取信號之下降時，該處理繼續行進至步驟S4。在步驟S4中，擷取該FRC之一值作為在一拾取信號之下降被檢測時於該先前引擎旋轉中被計數的一個計數器值(Csn-1 )。
當步驟S4完成，處理前進到步驟S5。在步驟S5中，判定是否檢測到一拾取信號的下一個上升。一拾取信號的下一個上升在此意為一拾取信號在目前引擎旋轉中的上升。同樣地，一拾取信號的下一個上升相應於圖2(b)中的時間T1u。當檢測到一拾取信號之上升時，該處理繼續前進到步驟S6。在步驟S6中，擷取該FRC之一值作為一在該目前引擎旋轉中的計數器值(Crn )(更具體而言，在該目前引擎旋轉中當所檢測到之一拾取信號之上升時所計數的計數器值)。
然後，在步驟S7中判定是否檢測到一拾取信號之下降。一拾取信號之下降在此意為一拾取信號在目前引擎旋轉中的下降。此外，一拾取信號之下降在此相應於圖2(b)中的時間T1d。當檢測到一拾取信號之下降時，該處理前進到步驟S8。在步驟S8中，擷取該FRC之一計數器值作為一被計數於一拾取信號之下降時檢測於該目前引擎旋轉中的計數器值(Csn )。
<控制條件判定處理>
一點火控制之處理將使用藉由上述處理而獲取的該等計數器值而執行。圖9(b)顯示該點火控制處理的一系列步驟。
首先，在步驟S10中，以計數於一拾取信號之上升被檢測於該目前引擎旋轉中時的計數器值(Crn )減去在一拾取信號之上升被檢測於該先前引擎旋轉中時計數的計數器值(Crn-1 )。然後，判定得到的值是否等於或大於一控制開始設定值(Te)。換言之，判定如下關係是否被滿足：
在此情況下，值「Crn -Crn-1 」相應於該引擎之轉速。當該值較大時，引擎之轉速較低。另一方面，當該值較小時，引擎轉速較高。
該控制開始設定值(Te)被設置以限制該點火控制處理。總體而言，當該引擎之轉速高於一預定速度時該引擎不在該相反方向中旋轉。基於此，在該實施例中，無用點火處理於該引擎通常不在相反方向中旋轉的轉速區間中被防止。具體而言，相應於點火控制開始時之轉速的控制開始設定值(Te)由此設定。該點火控制處理被構成為以便只在值「Crn -Crn-1 」係等於或大於該控制開始設定值Te時被執行。換言之，該點火控制處理被構成為以便只在該引擎之轉速低於相應於該控制開始設定值Te的該轉速時被執行。舉例來說，該控制開始設定值Te相應於該引擎600rpm的轉速。
當該引擎在目前引擎旋轉中的轉速低於該控制開始設定值Te時，該處理行進至步驟S11。在步驟S11中，將判定引擎旋轉速度下降量是否等於或大於一預定值。具體而言，以計數於一拾取信號之下降被檢測於目前引擎旋轉中時的計數器值(Csn )減去計數於一拾取信號之上升被檢測於該目前引擎旋轉中時的計數器值(Crn )。得到的結果相應於該引擎在圖2(b)之時段T1中的引擎轉速，即該引擎在目前引擎旋轉之一預定曲柄時間(即當該突出物26通過該脈衝產生器27時)中的轉速。此外，以計數於該拾取信號之下降被檢測於先前引擎旋轉中時計數的計數器值(Csn-1 )減去在一拾取信號之上升被檢測於該先前引擎旋轉中時計數的計數器值(Crn-1 )。所獲取的值相應於該引擎在圖2(b)之時段T2中的轉速，即，該引擎在該先前引擎旋轉之一預定曲柄時間(即當該突出物26通過該脈衝產生器27時)中的轉速。然後，以該目前引擎旋轉中的相減結果(即T1=Csn -Crn )減去該先前引擎旋轉中的相減結果(即T2=Csn-1 -Crn-1 )。然後，將判定該相減結果(T1-T2)是否等於或大於一反向旋轉檢測設定值(DN )。換言之，判定如下關係是否被滿足：
在步驟S11中，計算從該引擎在先前引擎旋轉中之轉速到在目前引擎旋轉中之轉速的速度下降量。然後判定引擎旋轉速度下降量是否等於或大於一預定值。
在此情況下，如參考圖2到圖5所描述，該反向旋轉檢測設定值(DN )相應於引擎旋轉速度下降量之一用於判定該引擎是否在相反方向中旋轉的閾值。特別係該反向旋轉檢測設定值(DN )相應於一由圖4之虛線-點線顯示的閾值。如上述，該反向旋轉檢測設定值(DN )被初步設定為一依據引擎類型的獨特值。
經由上述處理，當引擎旋轉速度下降量等於或大於一預定值時點火被防止。因此，如圖5及圖6所示，該引擎在相反方向中旋轉稍小於一次(一連續反向旋轉角度稍小於360度)。因此，在該引擎的反向旋轉中在多種組件上的震動將被抑制。
接下來，在步驟S13中，以計數於一拾取信號之上升被檢測於該目前引擎旋轉中時的計數器值(Crn )減去在一拾取信號之上升被檢測於該先前引擎旋轉中時計數的計數器值(Crn-1 )。然後，將判定所得到的結果是否等於或大於一控制重設設定值(Tr)。
換言之，判定如下之關係是否被滿足：TrCrn -Crn-1
在該引擎曾在步驟S11及S12中停止旋轉然後再次開始旋轉的狀況下執行步驟S13中的判定以便在該引擎之轉速超過一預定速度(即設定值Tr或更小)時重啟正常點火處理。當步驟S13中的判定結果為「是」，處理前進至步驟S14。然後，點火被允許於一初步設置時間執行。
[本實施例之有利功效]
(a)根據本發明，該引擎之反向旋轉可基於從先前引擎旋轉到目前引擎旋轉的引擎旋轉速度下降量而被預測。當該引擎之反向旋轉被預測到時，點火被避免於目前引擎旋轉中發生。利用該構成為，在多個組件上抑制由該引擎之反向旋轉而產生震動係可行的，同時該引擎之連續反向旋轉角度可被控制為較小。此外，該引擎在目前引擎旋轉(即目前衝程循環)中的轉速及在先前引擎旋轉(即緊接在該目 前衝程循環之前的衝程循環)中的轉速可被比較。利用該構成為，控制處理將係簡單的。
(b)根據本發明，該引擎之轉速只使用一個用於檢測引擎旋轉速度下降量的突出物而被檢測。因此，用於檢測該引擎轉速的組件係簡單的。同時，此處無需高速控制處理。換言之，可採用簡單的控制處理。
(c)根據本發明，該點火控制在該引擎通常不在相反方向中旋轉的轉速區間中受限。因此，可靠執行一必要點火而不執行一無用控制處理係可行的。
(d)在一種四衝程循環引擎的一個汽缸中，曲柄軸旋轉兩次時點火執行一次。另一方面，在一種多缸引擎中，該等汽缸的點火時間彼此不同。換言之，在曲柄軸旋轉兩次時執行複數次點火。因此，該曲柄軸的旋轉力較大。在一單汽缸4衝程引擎中，在該曲柄軸旋轉兩次時旋轉力藉由爆炸而產生一次。因此，緊接在低轉速區間中的點火之前，該單汽缸4衝程引擎之曲柄軸的旋轉力小於多汽缸引擎之曲柄軸旋轉力。換言之，該單汽缸4衝程引擎具有更大的機率在低轉速區間中以相反方向旋轉。因此，將本發明應用于單汽缸4衝程引擎係有效地。
[其他示範實施例]
(a)在前述實施例中，一突出物被提供於該外轉子永磁發電機的轉子中。該引擎之轉速被構成為以便藉由檢測該突出物而獲取。然而，一種具有複數個突出物的轉子亦可被使用。在這種情況下，藉由經由檢測該等複數個突出物中任意一個的通過而獲取引擎轉速亦能到達本發明的相似有利效果，即控制處理的簡便性。
(b)在前述實施例中，該自由運行計數器被構成為以檢測該引擎之轉速。然而，可使用任何適當的組件作為一種檢測引擎轉速的組件。
(c)在前述實施例中，點火被設定以便在該轉子之突出物之旋轉方向結束邊緣被檢測到時執行。然而，點火時間不限於此。例如，點火可被設定以便在檢測到該突出物之旋轉方向結束邊緣之後一預定時段消逝後執行。或者，點火可被設定以便在檢測到該突出物之旋轉方向結束邊緣之後該曲柄軸旋轉一預定角度時執行。
1．．．機車
2．．．車體框架
3．．．前輪
4．．．後輪
5．．．座位
6．．．動力單元
7．．．車蓋部件
10．．．頭管
11．．．主框架
12．．．轉向軸
13．．．轉向把手
14．．．前叉
15．．．引擎
16．．．驅動單元
17．．．傳動裝置
18．．．後避震單元
20．．．啟動馬達
21．．．減速齒輪
22．．．單路離合器
23．．．曲柄軸
25．．．轉子
26．．．突出物
27．．．脈衝產生器
28．．．CDI單元
29．．．主開關
30．．．電池
31．．．點火線圈
32．．．點火塞
圖1由概要圖(1(a)及1(b))組成以說明一引擎的兩個反向旋轉模式；
圖2由一圖表(2(a))及一概要圖(2(b))組成以指示引擎旋轉速度下降量與該引擎是否在該相反方向中旋轉之間的關係；
圖3由若干個圖(3(a)到3(d))組成以指示一提供於一轉子中的突出物、一被一脈衝發生器產生的輸出信號及一藉由對該輸出信號之一波形定形而獲取的信號之間的關係；
圖4之圖表指示引擎旋轉速度下降量、該引擎是否在該相反方向中旋轉及該突出物在一先前引擎旋轉中經過該脈衝發生器之一時間之間的關係；
圖5之圖表指示一連續反向旋轉角度及是否執行一點火之間的關係；
圖6之圖表指示在一點火控制被執行於該引擎之一反向旋轉的發生被預測的一種條件下之時所測量的引擎旋轉速度下降量；
圖7由一種採用本發明之一實施例之一點火控制裝置的機車之一側視圖及一點火系統之一概要圖組成；
圖8為該點火系統之一方塊圖；
圖9(a)、(b)由說明一點火控制的流程圖組成。
1．．．機車
2．．．車體框架
3．．．前輪
4．．．後輪
5．．．座位
6．．．動力單元
7．．．車蓋部件
10．．．頭管
11．．．主框架
12．．．轉向軸
13．．．轉向把手
14．．．前叉
15．．．引擎
16．．．驅動單元
17．．．傳動裝置
18．．．後避震單元
20．．．啟動馬達
21．．．減速齒輪
22．．．單路離合器
23．．．曲柄軸
25．．．轉子
26．．．突出物
27．．．脈衝產生器
28．．．CDI單元
29．．．主開關
30．．．電池
31．．．點火線圈
32．．．點火塞

Claims (7)

  1. 一種引擎點火控制裝置，用於控制該引擎點火，包括：轉速檢測構件，用於檢測於一引擎旋轉中在一給定時間之旋轉速度；轉速下降檢測構件，基於該轉速檢測構件的檢測而檢測從一先前引擎旋轉到一目前引擎旋轉之速度下降量，該目前引擎旋轉係定義為執行點火時之引擎旋轉，該先前引擎旋轉係定義為一緊接在該目前引擎旋轉之前的引擎旋轉；及點火防止構件，用於在該轉速下降檢測構件檢測到的速度下降量大於一預定量時防止該目前引擎旋轉中之點火。
  2. 如請求項1的引擎點火控制裝置，其中該點火防止構件所使用的該預定速度下降量係相當於如執行該點火該引擎在相反方向逆轉時一連續曲柄旋轉角度被預測為將等於或大於600度的速度下降量。
  3. 如請求項2的引擎點火控制裝置，其中該轉速檢測構件包含：一旋轉部件，構成為隨著該引擎旋轉；一速度檢測組件，配置於該旋轉部件中，該速度檢測組件沿著該旋轉部件之旋轉方向具有一預定長度；及檢測構件，用於檢測該速度檢測組件通過之時間段。
  4. 如請求項3的引擎點火控制裝置，其中該速度檢測組件為一提供於該旋轉部件之一外周上的突出物。
  5. 如請求項1的引擎點火控制裝置，其進一步包括點火防止限制構件，用於當由該轉速檢測構件檢測到該引擎的轉速等於或大於一預定轉速時限制該點火防止構件之控制。
  6. 一種內燃機，其包括：一單汽缸4衝程汽油引擎，其包含一點火塞；一點火線圈，連接至該點火塞；及一點火控制裝置，連接至該點火線圈，該點火控制裝置構成為控制該點火塞之點火，該點火控制裝置包含：轉速檢測構件，用於檢測在一引擎旋轉中於一給定時間之該引擎之旋轉速度；轉速下降檢測構件，基於該轉速檢測構件的檢測而檢測從一先前引擎旋轉到一目前引擎旋轉之速度下降量，該目前引擎旋轉係定義為執行點火時的一引擎旋轉，該先前引擎旋轉係定義為一緊接在該目前引擎旋轉之前的引擎旋轉；及點火防止構件，用於在該轉速下降檢測構件檢測到的速度下降量大於一預定值時防止在該目前引擎旋轉中之點火。
  7. 一種機車，其包括：一車體框架；一驅動單元，其包含：一單汽缸4衝程汽油引擎，藉由該車體框架予以支撐；及 一點火控制裝置，構成為控制該引擎之點火，該點火控制裝置具有：轉速檢測構件，用於檢測在一引擎旋轉中於一給定時間之該引擎的旋轉速度；轉速下降檢測構件，基於該轉速檢測構件的檢測而檢測從一先前引擎旋轉到一目前引擎旋轉之速度下降量，該目前引擎旋轉係定義為執行點火時的一引擎旋轉，該先前引擎旋轉係定義為一緊接在該目前引擎旋轉前面的引擎旋轉；及點火防止構件，用於在該轉速下降檢測構件檢測到的速度下降量大於一預定值時防止在該目前引擎旋轉中之點火，一座位，配置於該驅動單元之上方；一對前輪及後輪，藉由該車體框架予以支撐；及一驅動力傳動單元，構成為將該驅動單元之一驅動力傳送至該前輪或後輪。
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