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，特別涉及備有起動馬達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)和控制信號的輸出時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號公報中記載有一例。
進而，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)置對應(yīng)于曲柄角的各一定角度地輸出脈沖信號的曲柄傳感器，判別該脈沖信號的間隔從而識別沖程。
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。進而，在第3種方法中，為了檢測上死點，曲柄傳感器在一定區(qū)間不輸出脈沖信號。另外，由于曲柄傳感器的脈沖信號用于決定點火時期，所以不可以變更不輸出上述脈沖信號的一定區(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附近的預(yù)定位置輸出脈沖信號的點火脈沖源；將引擎的1個循環(huán)分為角度相等的4個區(qū)間，從而測定上述各區(qū)間的曲柄角速度的機構(gòu)、對應(yīng)于上述脈沖信號判別在上述4個區(qū)間的每個區(qū)間檢測的曲柄角速度的1個循環(huán)的變化圖形是否為預(yù)定的圖形，并判定這4個區(qū)間的曲柄角速度的變化圖形成為預(yù)定的圖形時的脈沖信號的輸出時為引擎的壓縮上死點的機構(gòu)。
另外，本發(fā)明的第2特征在于，具備在引擎的上死點附近的預(yù)定位置輸出脈沖信號的點火脈沖源；將對應(yīng)于引擎的1個循環(huán)的曲柄角分為角度相等的4個區(qū)間，并計算測定上述各區(qū)間的回轉(zhuǎn)時間的機構(gòu)；通過在上述每個區(qū)間，當前區(qū)間和其前面的鄰近區(qū)間的回轉(zhuǎn)時間的增減，增大的場合附上正號，減小的場合附上負號的機構(gòu)；對應(yīng)于上述脈沖信號判別上述4個區(qū)間的符號是否為預(yù)定的排列，并判定這4個區(qū)間的符號為預(yù)定的排列時的脈沖信號的輸出時為引擎的壓縮上死點的機構(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，在檢測到輸出脈沖信號后，曲柄角速度增大，其后逐漸減小的變化圖形時，將該脈沖信號判定為點火脈沖。即將輸出了該脈沖信號的時候判定為壓縮上死點。


圖1是表示本發(fā)明的一個實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)明的一個實施例的沖程判別裝置的引擎的起動馬達的剖視圖。
圖3是包含起動馬達的機動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火脈沖源的輸出的相位關(guān)系的圖。
圖5是表示每個計算測定區(qū)間的曲柄回轉(zhuǎn)時間的計算測定例子的圖。
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)。
具體實施例方式
下面，結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明。圖2是適用本發(fā)明的一個實施例的沖程判別裝置的引擎的起動馬達的剖視圖。起動馬達1具有轉(zhuǎn)子2和定子3。起動馬達1為未圖示的引擎的起動機構(gòu)，同時在引擎開始自主運轉(zhuǎn)后，還作為由該引擎驅(qū)動的發(fā)電機作用。
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個位置的著磁部或只有1個位置不同于其他的極性的著磁帶(檢測基準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第1磁傳感器11和與檢測基準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的著磁帶對應(yīng)地輸出按各既定角度交替的檢測信號。由于該檢測信號對應(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。曲柄角傳感器對應(yīng)于起動馬達1的U、V、W相，具有電流相位角120°的相位差地配置有3個。即，曲柄角傳感器11由傳感器11U、11V、11W構(gòu)成。
第2磁傳感器對應(yīng)于檢測基準位置用著磁部或著磁帶，每回轉(zhuǎn)1周輸出1次脈沖信號。由于該脈沖信號用于檢測點火時期，所以以下，將第2磁傳感器12稱為點火脈沖源12。
傳感器組件13包括支承曲柄角傳感器11、點火脈沖源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是包含上述起動馬達的機動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)合于起動馬達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、點火脈沖源12和后面將要說明的各傳感器的檢測信號和開關(guān)的切換并按預(yù)定程序進行動作的微計算機(CPU)300。
在ECU17上連接有主開關(guān)18、起動開關(guān)19、起動繼電器20、點火線圈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次檢測信號且接近曲柄軸配置地形成速度傳感器23。在點火線圈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。即，如果曲柄軸回轉(zhuǎn)1周則第1磁傳感器11輸出36個脈沖信號。因此，在壓縮·燃燒·排氣·吸氣的1個循環(huán)中輸出72個脈沖。以曲柄角10°為1個階段分別設(shè)定18個階段的測定區(qū)間，將1個循環(huán)規(guī)定為72個階段、4個測定區(qū)間。
另一方面，曲柄軸每回轉(zhuǎn)1周點火脈沖源12輸出1次脈沖信號。從點火脈沖源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個階段)分配階段號，從而計算測定各計算測定區(qū)間的曲柄回轉(zhuǎn)時間。另外，基于該回轉(zhuǎn)時間判別在點火脈沖源12的輸出中，哪個是壓縮沖程的點火脈沖。
圖5是表示每個計算測定區(qū)間的曲柄回轉(zhuǎn)時間的計算測定例子的圖。在同圖中，判別對應(yīng)于相鄰的前一個測定區(qū)間的各測定區(qū)間的回轉(zhuǎn)時間的增減，在回轉(zhuǎn)時間增加了時，符號記為“+”，在回轉(zhuǎn)時間減小了時，符號記為“-”。每輸出1次點火脈沖源12的檢測信號，判別1次相鄰的前四個測定區(qū)間的增減符號的排列，如果該符號排列為(-、+、+、+)，則可以判斷該判別時的第2磁傳感器12的輸出脈沖為點火脈沖。測定時間逐漸變長意味著曲柄角速度減小，這和在引擎的1個循環(huán)中負荷逐漸變大，在壓縮沖程的點火時間負荷達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，判斷點火是否接通。如果該判斷為肯定則前進至步驟S2，將2周的曲柄角以10°為單位等分，進行1-72階段的編號。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為肯定則前進至步驟S5，判斷點火脈沖源12的輸出(點火脈沖源)是否上升至負(-)側(cè)。如果步驟S5為肯定則前進至步驟S6，判斷是否從向點火脈沖源的負側(cè)的上升經(jīng)過了預(yù)定階段(例如3個階段)。如果步驟S6為肯定，則判定用于沖程判別的曲柄回轉(zhuǎn)時間判斷的條件已成立，然后前進至步驟S7。
在圖7的步驟S7中，清除(＝0)標志位F1-F4。標志位F1為1區(qū)間(18個階段)的回轉(zhuǎn)所需時間小于前一個區(qū)間的情況下設(shè)置的標志位。另一方面，標志位F2-F4為1區(qū)間的回轉(zhuǎn)所需時間大于前一個區(qū)間的情況下設(shè)置的標志位。
在步驟S8中，計算測定曲柄角從第1階段前進18個階段的(曲柄角180°)的時間A并將其存儲在存儲器中。然后，在步驟S9中判斷是否有前一個區(qū)間(相鄰的循環(huán)的第4區(qū)間)的時間D的計算測量紀錄。由于最初沒有以前的數(shù)據(jù)，所以前進至步驟S12。在有以前數(shù)據(jù)的情況下，前進至步驟S10，從時間A中減去時間D，判斷該差是否為負值。如果該判斷為肯定則前進至步驟S11從而設(shè)立標志位F1(負標志位)。
在步驟S12中，計算測定曲柄角經(jīng)歷下面18個階段的時間B并將其存儲在存儲器中。在步驟S13中，從時間B中減去時間A，判斷該差是否為正值。如果該判斷為肯定則前進至步驟S14從而設(shè)立標志位(正標志位)F2。如果步驟S13為否定則前進至步驟S15。
在步驟S15中，判別是否設(shè)置了全部標志位F1-F4。所謂的設(shè)置有全部的標志位，是指表示在步驟S14的處理的時點上包含該區(qū)間的最新4個區(qū)間的時間增減的符號的排列變成了(-、+、+、+)時。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個區(qū)間前的區(qū)間時間的計算測定開始時為壓縮沖程的最后，即壓縮上死點(TDC)(步驟S23)。即，這時的脈沖信號為點火脈沖源。
由于最初設(shè)置全部標志位的判斷沒結(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為否定則前進至步驟S16。
在步驟S16中，計算測定曲柄角經(jīng)歷下面18個階段的時間C并將其存儲在存儲器中。在步驟S17中，從時間C中減去時間B，判斷該差是否為正值。如果該判斷為肯定則前進至步驟S18從而設(shè)立標志位(正標志位)F3。如果步驟S17為否定則前進至步驟S19。
在步驟S19中，計算測定曲柄角經(jīng)歷下面18個階段的時間D并將其存儲在存儲器中。在步驟S20中，從時間D中減去時間C，判斷該差是否為正值。如果該判斷為肯定則前進至步驟S21從而設(shè)立標志位(正標志位)F4。如果步驟S20為否定則前進至步驟S8。
在步驟S22中，判斷是否設(shè)置了所有的標志位F1-F4。如果步驟S22為肯定則前進至步驟S24，然后將這時的脈沖信號判定為點火脈沖。和步驟S15的判斷同樣，由于最初設(shè)置全部標志位的判斷沒結(jié)束所以步驟S22為否定。如果步驟S22為否定則前進至步驟S8。
如果進行第2次以后的各時間A、B、C、D的計算測定，則最新的計算測定結(jié)果替換先前存儲的值。
圖1是表示沖程判別裝置的主要部分的功能的框圖。時間A計算測定部27測定1個循環(huán)中的第1區(qū)間的曲柄軸回轉(zhuǎn)時間。同樣，時間B計算測定部28、時間C計算測定部29、時間D計算測定部30分別測定第2、3、4區(qū)間的曲柄軸回轉(zhuǎn)時間。第1減法部31從第2區(qū)間的時間中減去第1區(qū)間的時間，第2減法部32從第3區(qū)間的時間中減去第2區(qū)間的時間。另外，第3減法部33從第4區(qū)間的時間中減去第3區(qū)間的時間，第4減法部34從下面檢測出的第1區(qū)間的時間中減去第4區(qū)間的時間。
第1符號存儲器35、第2符號存儲器36、第3符號存儲器37和第4符號存儲器38分別存儲第1減法部31、第2減法部32、第3減法部33和第4減法部34的差的正負符號。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)束減法時判別從第1符號存儲器35到第4符號存儲器38的符號的排列。即，在第2減法部32結(jié)束減法時，判斷從第1符號存儲器3 5到第4符號存儲器38的符號的排列。另外，判斷結(jié)果、符號的排列為(-、+、+、+)時，從該符號的排列的判斷判斷4個區(qū)間前的脈沖信號為點火脈沖。
如果判定一方的脈沖信號為點火脈沖，則同時可以將另一方的脈沖信號判定為熄火信號。如果判定結(jié)束則設(shè)立確定標志位從而確定點火脈沖。此外，如果隨時實施上述判定，并且連續(xù)2次檢測到點火脈沖，則無論上述確定標志位為什么具體情況，都更新點火脈沖。
另外，如果確定為點火脈沖，則以其上升沿為基準進行階段的編號。另外，該階段序號對應(yīng)于起動馬達的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)遞增或遞減，總是掌握當前的階段序號。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，當引擎轉(zhuǎn)速在該轉(zhuǎn)速Nt以下時，基于點火脈沖進行再次編號。
當向點火脈沖的正側(cè)的上升沿從階段序號“0”錯開時，可以更新編號。這時，在引擎轉(zhuǎn)速在空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Ni以上并且在基準轉(zhuǎn)速Nt以下的范圍內(nèi)進行編號的更新。
在上述實施例中，基于曲柄回轉(zhuǎn)4個區(qū)間所需的時間的變化圖形檢測壓縮上死點。這以時間代表4個區(qū)間的曲柄角速度，也可以代替時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。
根據(jù)技術(shù)方案1和技術(shù)方案2的發(fā)明，基于每個預(yù)定區(qū)間的1個循環(huán)中的變化圖形，可以判定1個循環(huán)中輸出2次的脈沖信號中的一方為在壓縮上死點附近輸出的點火脈沖。以計時機構(gòu)等計算測定曲柄角傳感器輸出的一定曲柄角的各信號間隔，通過每輸出1次點火脈沖源處理1次該計算測定結(jié)果可以進行該測定。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附近的預(yù)定位置輸出脈沖信號的點火脈沖源；將引擎的1個循環(huán)分為角度相等的4個區(qū)間，從而測定上述各區(qū)間的曲柄角速度的機構(gòu)；對應(yīng)于上述脈沖信號判別在上述4個區(qū)間的每個區(qū)間檢測的曲柄角速度的1個循環(huán)的變化圖形是否為預(yù)定的圖形，并判定這4個區(qū)間的曲柄角速度的變化圖形成為預(yù)定的圖形時的脈沖信號的輸出時為引擎的壓縮上死點的機構(gòu)。
2.一種引擎的沖程判別裝置，其特征在于，具備在引擎的上死點附近的預(yù)定位置輸出脈沖信號的點火脈沖源；將對應(yīng)于引擎的1個循環(huán)的曲柄角分為角度相等的4個區(qū)間，并計算測定上述各區(qū)間的回轉(zhuǎn)時間的機構(gòu)；通過在上述每個區(qū)間，當前區(qū)間和其前面的鄰近區(qū)間的回轉(zhuǎn)時間的增減，增大的場合附上正號，減小的場合附上負號的機構(gòu)；對應(yīng)于上述脈沖信號判別上述4個區(qū)間的符號是否為預(yù)定的排列，并判定這4個區(qū)間的符號為預(yù)定的排列時的脈沖信號的輸出時為引擎的壓縮上死點的機構(gòu)。
全文摘要
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。其結(jié)構(gòu)為，在引擎的上死點附近的預(yù)定位置具有輸出脈沖信號的點火脈沖源12。還設(shè)有將引擎的1個循環(huán)分為角度相等的4個區(qū)間并測定上述各區(qū)間的曲柄角速度的機構(gòu)。對應(yīng)于脈沖信號判別在4個區(qū)間的每個區(qū)間檢測的曲柄角速度的1個循環(huán)的變化圖形是否為預(yù)定的圖形。判定4個區(qū)間的曲柄角速度的變化圖形成為預(yù)定的圖形時的脈沖信號的輸出時為引擎的壓縮上死點。在各區(qū)間可以由曲柄回轉(zhuǎn)時間代表4個區(qū)間的曲柄角速度。
文檔編號F02D45/00GK1526936SQ20031010005
公開日2004年9月8日 申請日期2003年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月4日
發(fā)明者大田淳朗, 永露敏彌, 彌 申請人:本田技研工業(yè)株式會社