專利名稱:引擎的沖程判別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種引擎的沖程判別裝置，特別涉及備有起動(dòng)馬達(dá)的引擎的沖程判別裝置。
背景技術(shù)：
在引擎的各種控制中，控制用的參數(shù)和控制信號(hào)的輸出時(shí)間等的確定和引擎的沖程有關(guān)。因此考慮有各種沖程判別方法。首先，作為第1種方法，備有檢測凸輪軸的回轉(zhuǎn)角度的傳感器和曲柄傳感器，從兩傳感器的輸出的關(guān)系判別沖程。
另外，作為第2種方法，備有檢測吸氣管的壓力的傳感器和曲柄傳感器，從曲柄角和吸氣管壓力的關(guān)系判別沖程。該方法在特開2000-337206號(hào)公報(bào)中記載有一例。
進(jìn)而，作為第3種方法，鑒于在引擎循環(huán)中曲柄角速度變化，設(shè)置對(duì)應(yīng)于曲柄角的各一定角度地輸出脈沖信號(hào)的曲柄傳感器，判別該脈沖信號(hào)的間隔從而識(shí)別沖程。
在上述的第1種方法中，除了曲柄角傳感器還必須另外設(shè)置凸輪軸用傳感器。另外，在第2種方法中，在不具有檢測吸氣管內(nèi)壓力的傳感器的化油器方式的引擎中還需要吸氣管內(nèi)壓力傳感器。進(jìn)而，在第3種方法中，為了檢測上死點(diǎn)，曲柄傳感器在一定區(qū)間不輸出脈沖信號(hào)。另外，由于曲柄傳感器的脈沖信號(hào)用于決定點(diǎn)火時(shí)期，所以不可以變更不輸出上述脈沖信號(hào)的一定區(qū)間。因此，配置傳感器但不可以通過曲柄的1周回轉(zhuǎn)檢測曲柄傳感器的輸出，并由該檢測結(jié)果判別沖程。
本發(fā)明鑒于上述課題，其目的在于，提供一種可以由少數(shù)傳感器精度較高地判別引擎的沖程的沖程判別裝置。

發(fā)明內(nèi)容為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第1特征在于，具備在引擎的上死點(diǎn)附近的預(yù)定位置輸出脈沖信號(hào)的點(diǎn)火脈沖源；將對(duì)應(yīng)于引擎的1個(gè)循環(huán)的曲柄角分為角度相等的4個(gè)區(qū)間，測定上述各區(qū)間的曲柄角速度的機(jī)構(gòu)；響應(yīng)于上述脈沖信號(hào)，判別在上述4個(gè)區(qū)間的每個(gè)區(qū)間檢測的曲柄角速度的1個(gè)循環(huán)的變化圖形是否為預(yù)定的圖形，并將這4個(gè)區(qū)間的曲柄角速度的變化圖形成為預(yù)定的圖形時(shí)的脈沖信號(hào)的輸出時(shí)判定為引擎的壓縮上死點(diǎn)的機(jī)構(gòu)。
另外，本發(fā)明的第2特征在于，具備在引擎的上死點(diǎn)附近的預(yù)定位置輸出脈沖信號(hào)的點(diǎn)火脈沖源；將對(duì)應(yīng)于引擎的1個(gè)循環(huán)的曲柄角分為角度相等的4個(gè)區(qū)間，并計(jì)算測定上述各區(qū)間的回轉(zhuǎn)時(shí)間的機(jī)構(gòu)；對(duì)上述每個(gè)區(qū)間，根據(jù)當(dāng)前區(qū)間和其前面的鄰近區(qū)間的回轉(zhuǎn)時(shí)間的增減，增大的場合附上正號(hào)，減小的場合附上負(fù)號(hào)的機(jī)構(gòu)；響應(yīng)于上述脈沖信號(hào)，判別上述4個(gè)區(qū)間的符號(hào)是否為預(yù)定的排列，并將這4個(gè)區(qū)間的符號(hào)成為預(yù)定的排列時(shí)的脈沖信號(hào)的輸出時(shí)判定為引擎的壓縮上死點(diǎn)的機(jī)構(gòu)。
根據(jù)第1和第2特征，在引擎的燃燒沖程中，曲柄角速度比其他沖程大，從燃燒沖程后逐漸減小，鑒于上述各點(diǎn)，在檢測到輸出脈沖信號(hào)后，曲柄角速度增大，其后逐漸減小的變化圖形時(shí)，將該脈沖信號(hào)判定為點(diǎn)火脈沖。即將輸出了該脈沖信號(hào)的時(shí)候判定為壓縮上死點(diǎn)。
圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的沖程判別裝置的主要部分功能的框圖。
圖2是適用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的沖程判別裝置的引擎的起動(dòng)馬達(dá)的剖視圖。
圖3是包含起動(dòng)馬達(dá)的機(jī)動(dòng)二輪車用引擎的主要部分的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖4是表示曲柄角傳感器和點(diǎn)火脈沖源的輸出的相位關(guān)系的圖。
圖5是表示每個(gè)計(jì)算測定區(qū)間的曲柄回轉(zhuǎn)時(shí)間的計(jì)算測定例子的圖。
圖6是沖程判別的流程圖(其一)。
圖7是沖程判別的流程圖(其二)。
具體實(shí)施方式下面，結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。圖2是適用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的沖程判別裝置的引擎的起動(dòng)馬達(dá)的剖視圖。起動(dòng)馬達(dá)1具有轉(zhuǎn)子2和定子3。起動(dòng)馬達(dá)1為未圖示的引擎的起動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)在引擎開始自主運(yùn)轉(zhuǎn)后，還作為由該引擎驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)作用。
轉(zhuǎn)子2包括杯狀的軛部4、將軛部4結(jié)合于引擎的曲柄軸(未圖示)的軸套5、沿軛部4的內(nèi)周配置的多個(gè)磁鐵6。在軸套5的端部外周嵌入有用于檢測回轉(zhuǎn)的環(huán)狀的傳感器磁鐵7。傳感器磁鐵7具有對(duì)應(yīng)于各既定角度使極性反轉(zhuǎn)的著磁帶(檢測角度用著磁帶)和著磁于1周回轉(zhuǎn)之中的1個(gè)位置的著磁部或只有1個(gè)位置不同于其他的極性的著磁帶(檢測基準(zhǔn)位置用著磁部或著磁帶)。
定子3包含定子鐵心8和經(jīng)由絕緣材料9卷繞在該定子鐵心8上的定子繞線10。定子繞線10為三相繞線。定子鐵心8經(jīng)由未圖示的定子基座固定在引擎的殼體上。在定子3上設(shè)有包括與傳感器磁鐵7的檢測角度用著磁帶相向配置的三個(gè)第1磁傳感器11和與檢測基準(zhǔn)位置用著磁部或著磁帶相向配置的第2磁傳感器12的傳感器組件13。
第1磁傳感器11與按各既定角度改變極性的傳感器磁鐵7的著磁帶對(duì)應(yīng)地輸出按各既定角度交替的檢測信號(hào)。由于該檢測信號(hào)對(duì)應(yīng)于曲柄角的變化，所以以下將第1磁傳感器11稱為曲柄角傳感器11。曲柄角傳感器對(duì)應(yīng)于起動(dòng)馬達(dá)1的U、V、W相，具有電流相位角120°的相位差地配置有3個(gè)。即，曲柄角傳感器11由傳感器11U、11V、11W構(gòu)成。
第2磁傳感器對(duì)應(yīng)于檢測基準(zhǔn)位置用著磁部或著磁帶，每回轉(zhuǎn)1周輸出1次脈沖信號(hào)。由于該脈沖信號(hào)用于檢測點(diǎn)火時(shí)期，所以以下，將第2磁傳感器12稱為點(diǎn)火脈沖源12。
傳感器組件13包括支承曲柄角傳感器11、點(diǎn)火脈沖源12的基板14和將傳感器11、12連接于控制部(未圖示)的導(dǎo)線15，并由螺栓16固定于定子3。
圖3是包含上述起動(dòng)馬達(dá)的機(jī)動(dòng)二輪車用引擎的主要部分的系統(tǒng)構(gòu)成圖。在ECU17上備有結(jié)合于起動(dòng)馬達(dá)1的三相繞線1U、1V、1W的整流電路100和伴隨曲柄角傳感器11U、11V、11W的輸出控制構(gòu)成整流電路100的開關(guān)元件(例如，F(xiàn)ET(場效應(yīng)晶體管))的開關(guān)電路200。另外，在ECU17上備有基于曲柄角傳感器11U、11V、11W、點(diǎn)火脈沖源12和后面將要說明的各傳感器的檢測信號(hào)和開關(guān)的切換并按預(yù)定程序進(jìn)行動(dòng)作的微計(jì)算機(jī)(CPU)300。
在ECU17上連接有主開關(guān)18、起動(dòng)開關(guān)19、起動(dòng)繼電器20、點(diǎn)火線圈21、節(jié)氣門傳感器22和速度傳感器23。使曲柄軸每回轉(zhuǎn)1周輸出1次檢測信號(hào)且接近曲柄軸配置地形成速度傳感器23。在點(diǎn)火線圈21的二次側(cè)連接有火花塞24。
作為上述各部的電源設(shè)置有電池25，電流從電池25經(jīng)由保險(xiǎn)絲26和主開關(guān)18供給各部。
圖4是表示曲柄角傳感器11和點(diǎn)火脈沖源12的輸出的相位關(guān)系的圖。曲柄角每變化10°曲柄角傳感器11就輸出1次脈沖信號(hào)。即，如果曲柄軸回轉(zhuǎn)1周則第1磁傳感器11輸出36個(gè)脈沖信號(hào)。因此，在壓縮·燃燒·排氣·吸氣的1個(gè)循環(huán)中輸出72個(gè)脈沖。以曲柄角10°為1個(gè)階段分別設(shè)定18個(gè)階段的測定區(qū)間，將1個(gè)循環(huán)規(guī)定為72個(gè)階段、4個(gè)測定區(qū)間。
另一方面，曲柄軸每回轉(zhuǎn)1周點(diǎn)火脈沖源12輸出1次脈沖信號(hào)。從點(diǎn)火脈沖源12的輸出波形(將波行整形為矩形波后的波形)的下降沿預(yù)定的階段(例如3個(gè)階段)分配階段號(hào)，從而計(jì)算測定各計(jì)算測定區(qū)間的曲柄回轉(zhuǎn)時(shí)間。另外，基于該回轉(zhuǎn)時(shí)間判別在點(diǎn)火脈沖源12的輸出中，哪個(gè)是壓縮沖程的點(diǎn)火脈沖。
圖5是表示每個(gè)計(jì)算測定區(qū)間的曲柄回轉(zhuǎn)時(shí)間的計(jì)算測定例子的圖。在同圖中，判別對(duì)應(yīng)于相鄰的前一個(gè)測定區(qū)間的各測定區(qū)間的回轉(zhuǎn)時(shí)間的增減，在回轉(zhuǎn)時(shí)間增加了時(shí)，符號(hào)記為“+”，在回轉(zhuǎn)時(shí)間減小了時(shí)，符號(hào)記為“-”。每輸出1次點(diǎn)火脈沖源12的檢測信號(hào)，判別1次相鄰的前四個(gè)測定區(qū)間的增減符號(hào)的排列，如果該符號(hào)排列為(-、+、+、+)，則可以判斷該判別時(shí)的第2磁傳感器12的輸出脈沖為點(diǎn)火脈沖。測定時(shí)間逐漸變長意味著曲柄角速度減小，這和在引擎的1個(gè)循環(huán)中負(fù)荷逐漸變大，在壓縮沖程的點(diǎn)火時(shí)間負(fù)荷達(dá)到最大的引擎的特性一致。
圖6、圖7為沖程判別的流程圖。在圖6的步驟S1中，判斷點(diǎn)火是否接通。如果該判斷為肯定則前進(jìn)至步驟S2，將2周的曲柄角以10°為單位等分，進(jìn)行1-72階段的編號(hào)。在步驟S3中，判斷引擎轉(zhuǎn)速Ne是否在空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Ni以上并且在目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nt以下。如果步驟S3為肯定則在步驟S4中判斷曲柄的回轉(zhuǎn)方向是否為正向。如果步驟S4為肯定則前進(jìn)至步驟S5，判斷點(diǎn)火脈沖源12的輸出(點(diǎn)火脈沖源)是否上升至負(fù)(-)側(cè)。如果步驟S5為肯定則前進(jìn)至步驟S6，判斷是否從向點(diǎn)火脈沖源的負(fù)側(cè)的上升經(jīng)過了預(yù)定階段(例如3個(gè)階段)。如果步驟S6為肯定，則判定用于沖程判別的曲柄回轉(zhuǎn)時(shí)間判斷的條件已成立，然后前進(jìn)至步驟S7。
在圖7的步驟S7中，清除(＝0)標(biāo)志位F1-F4。標(biāo)志位F1為1區(qū)間(18個(gè)階段)的回轉(zhuǎn)所需時(shí)間小于前一個(gè)區(qū)間的情況下設(shè)置的標(biāo)志位。另一方面，標(biāo)志位F2-F4為1區(qū)間的回轉(zhuǎn)所需時(shí)間大于前一個(gè)區(qū)間的情況下設(shè)置的標(biāo)志位。
在步驟S8中，計(jì)算測定曲柄角從第1階段前進(jìn)18個(gè)階段的(曲柄角180°)的時(shí)間A并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。然后，在步驟S9中判斷是否有前一個(gè)區(qū)間(相鄰的循環(huán)的第4區(qū)間)的時(shí)間D的計(jì)算測量紀(jì)錄。由于最初沒有以前的數(shù)據(jù)，所以前進(jìn)至步驟S12。在有以前數(shù)據(jù)的情況下，前進(jìn)至步驟S10，從時(shí)間A中減去時(shí)間D，判斷該差是否為負(fù)值。如果該判斷為肯定則前進(jìn)至步驟S11從而設(shè)立標(biāo)志位F1(負(fù)標(biāo)志位)。
在步驟S12中，計(jì)算測定曲柄角經(jīng)歷下面18個(gè)階段的時(shí)間B并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在步驟S13中，從時(shí)間B中減去時(shí)間A，判斷該差是否為正值。如果該判斷為肯定則前進(jìn)至步驟S14從而設(shè)立標(biāo)志位(正標(biāo)志位)F2。如果步驟S13為否定則前進(jìn)至步驟S15。
在步驟S15中，判別是否設(shè)置了全部標(biāo)志位F1-F4。所謂的設(shè)置有全部的標(biāo)志位，是指表示在步驟S14的處理的時(shí)點(diǎn)上包含該區(qū)間的最新4個(gè)區(qū)間的時(shí)間增減的符號(hào)的排列變成了(-、+、+、+)時(shí)。該排列和圖5所示的例子相同。即，如果步驟S15為肯定則其后判定4個(gè)區(qū)間前的區(qū)間時(shí)間的計(jì)算測定開始時(shí)為壓縮沖程的最后，即壓縮上死點(diǎn)(TDC)(步驟S23)。即，這時(shí)的脈沖信號(hào)為點(diǎn)火脈沖源。
由于最初設(shè)置全部標(biāo)志位的判斷沒結(jié)束(最大也只設(shè)定F1和F2)所以步驟S15為否定。如果步驟S15為否定則前進(jìn)至步驟S16。
在步驟S16中，計(jì)算測定曲柄角經(jīng)歷下面18個(gè)階段的時(shí)間C并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在步驟S17中，從時(shí)間C中減去時(shí)間B，判斷該差是否為正值。如果該判斷為肯定則前進(jìn)至步驟S18從而設(shè)立標(biāo)志位(正標(biāo)志位)F3。如果步驟S17為否定則前進(jìn)至步驟S19。
在步驟S19中，計(jì)算測定曲柄角經(jīng)歷下面18個(gè)階段的時(shí)間D并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在步驟S20中，從時(shí)間D中減去時(shí)間C，判斷該差是否為正值。如果該判斷為肯定則前進(jìn)至步驟S21從而設(shè)立標(biāo)志位(正標(biāo)志位)F4。如果步驟S20為否定則前進(jìn)至步驟S8。
在步驟S22中，判斷是否設(shè)置了所有的標(biāo)志位F1-F4。如果步驟S22為肯定則前進(jìn)至步驟S24，然后將這時(shí)的脈沖信號(hào)判定為點(diǎn)火脈沖。和步驟S15的判斷同樣，由于最初設(shè)置全部標(biāo)志位的判斷沒結(jié)束所以步驟S22為否定。如果步驟S22為否定則前進(jìn)至步驟S8。
如果進(jìn)行第2次以后的各時(shí)間A、B、C、D的計(jì)算測定，則最新的計(jì)算測定結(jié)果替換先前存儲(chǔ)的值。
圖1是表示沖程判別裝置的主要部分的功能的框圖。時(shí)間A計(jì)算測定部27測定1個(gè)循環(huán)中的第1區(qū)間的曲柄軸回轉(zhuǎn)時(shí)間。同樣，時(shí)間B計(jì)算測定部28、時(shí)間C計(jì)算測定部29、時(shí)間D計(jì)算測定部30分別測定第2、3、4區(qū)間的曲柄軸回轉(zhuǎn)時(shí)間。第1減法部31從第2區(qū)間的時(shí)間中減去第1區(qū)間的時(shí)間，第2減法部32從第3區(qū)間的時(shí)間中減去第2區(qū)間的時(shí)間。另外，第3減法部33從第4區(qū)間的時(shí)間中減去第3區(qū)間的時(shí)間，第4減法部34從下面檢測出的第1區(qū)間的時(shí)間中減去第4區(qū)間的時(shí)間。
第1符號(hào)存儲(chǔ)器35、第2符號(hào)存儲(chǔ)器36、第3符號(hào)存儲(chǔ)器37和第4符號(hào)存儲(chǔ)器38分別存儲(chǔ)第1減法部31、第2減法部32、第3減法部33和第4減法部34的差的正負(fù)符號(hào)。排列判別部39在第2減法部32結(jié)束減法和第4減法部34結(jié)束減法時(shí)判別從第1符號(hào)存儲(chǔ)器35到第4符號(hào)存儲(chǔ)器38的符號(hào)的排列。即，在第2減法部32結(jié)束減法時(shí)，判斷從第1符號(hào)存儲(chǔ)器35到第4符號(hào)存儲(chǔ)器38的符號(hào)的排列。另外，判斷結(jié)果、符號(hào)的排列為(-、+、+、+)時(shí)，從該符號(hào)的排列的判斷判斷4個(gè)區(qū)間前的脈沖信號(hào)為點(diǎn)火脈沖。
如果判定一方的脈沖信號(hào)為點(diǎn)火脈沖，則同時(shí)可以將另一方的脈沖信號(hào)判定為熄火信號(hào)。如果判定結(jié)束則設(shè)立確定標(biāo)志位從而確定點(diǎn)火脈沖。此外，如果隨時(shí)實(shí)施上述判定，并且連續(xù)2次檢測到點(diǎn)火脈沖，則無論上述確定標(biāo)志位為什么具體情況，都更新點(diǎn)火脈沖。
另外，如果確定為點(diǎn)火脈沖，則以其上升沿為基準(zhǔn)進(jìn)行階段的編號(hào)。另外，該階段序號(hào)對(duì)應(yīng)于起動(dòng)馬達(dá)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)遞增或遞減，總是掌握當(dāng)前的階段序號(hào)。在引擎轉(zhuǎn)速在上述轉(zhuǎn)速Nt以上，不能確定階段的情況下，當(dāng)引擎轉(zhuǎn)速在該轉(zhuǎn)速Nt以下時(shí)，基于點(diǎn)火脈沖進(jìn)行再次編號(hào)。
當(dāng)向點(diǎn)火脈沖的正側(cè)的上升沿從階段序號(hào)“0”錯(cuò)開時(shí)，可以更新編號(hào)。這時(shí)，在引擎轉(zhuǎn)速在空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Ni以上并且在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速Nt以下的范圍內(nèi)進(jìn)行編號(hào)的更新。
在上述實(shí)施例中，基于曲柄回轉(zhuǎn)4個(gè)區(qū)間所需的時(shí)間的變化圖形檢測壓縮上死點(diǎn)。這以時(shí)間代表4個(gè)區(qū)間的曲柄角速度，也可以代替時(shí)間的變化圖形而是根據(jù)曲柄角速度的變化圖形是否為預(yù)定的圖形判定壓縮上死點(diǎn)。
根據(jù)技術(shù)方案1和技術(shù)方案2的發(fā)明，基于每個(gè)預(yù)定區(qū)間的1個(gè)循環(huán)中的變化圖形，可以判定1個(gè)循環(huán)中輸出2次的脈沖信號(hào)中的一方為在壓縮上死點(diǎn)附近輸出的點(diǎn)火脈沖。以計(jì)時(shí)機(jī)構(gòu)等計(jì)算測定曲柄角傳感器輸出的一定曲柄角的各信號(hào)間隔，通過每輸出1次點(diǎn)火脈沖源處理1次該計(jì)算測定結(jié)果可以進(jìn)行該測定。因此，不設(shè)定現(xiàn)有技術(shù)中不同于引擎控制通常使用的傳感器的另外的專用傳感器，也可以正確地判別引擎的沖程。
權(quán)利要求
1.一種引擎的沖程判別裝置，其特征在于，具備在引擎的上死點(diǎn)附近的預(yù)定位置輸出脈沖信號(hào)的點(diǎn)火脈沖源；將對(duì)應(yīng)于引擎的1個(gè)循環(huán)的曲柄角分為角度相等的4個(gè)區(qū)間，并計(jì)算測定上述各區(qū)間的回轉(zhuǎn)時(shí)間的機(jī)構(gòu)；對(duì)上述每個(gè)區(qū)間，根據(jù)當(dāng)前區(qū)間和其前面的鄰近區(qū)間的回轉(zhuǎn)時(shí)間的增減，增大的場合附上正號(hào)，減小的場合附上負(fù)號(hào)的機(jī)構(gòu)；響應(yīng)于上述脈沖信號(hào)，判別上述4個(gè)區(qū)間的符號(hào)是否為預(yù)定的排列，并將這4個(gè)區(qū)間的符號(hào)成為預(yù)定的排列時(shí)的脈沖信號(hào)的輸出時(shí)判定為引擎的壓縮上死點(diǎn)的機(jī)構(gòu)。
專利摘要
本發(fā)明提供一種引擎的沖程判別裝置，其課題在于使用通常設(shè)于引擎上的傳感器判別壓縮上死點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)為，在引擎的上死點(diǎn)附近的預(yù)定位置具有輸出脈沖信號(hào)的點(diǎn)火脈沖源12。還設(shè)有將對(duì)應(yīng)于引擎的1個(gè)循環(huán)的曲柄角分為角度相等的4個(gè)區(qū)間并測定上述各區(qū)間的曲柄角速度的機(jī)構(gòu)；對(duì)上述每個(gè)區(qū)間，根據(jù)當(dāng)前區(qū)間和其前面的鄰近區(qū)間的回轉(zhuǎn)時(shí)間的增減，增大的場合附上正號(hào)，減小的場合附上負(fù)號(hào)的機(jī)構(gòu)；響應(yīng)于上述脈沖信號(hào)，判別上述4個(gè)區(qū)間的符號(hào)是否為預(yù)定的排列，并將這4個(gè)區(qū)間的符號(hào)成為預(yù)定的排列時(shí)的脈沖信號(hào)的輸出時(shí)判定為引擎的壓縮上死點(diǎn)的機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)F02D45/00GK1991152SQ200610156670
公開日2007年7月4日 申請日期2003年10月8日
發(fā)明者大田淳朗, 永露敏彌 申請人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan