專利名稱：內(nèi)燃機用點火裝置的控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種可對慢速(空載)時的點火時間實施良好控制的內(nèi)燃機(諸如柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機等等)用點火裝置的控制方法，如可用在汽車用的發(fā)動機中。
已有的一種內(nèi)燃機用的點火裝置已由特開昭59-173562所公開。其構(gòu)成是，在連接在內(nèi)燃機的曲軸上的轉(zhuǎn)動體的外周上設置作為被檢測體的突起，從而可得到等角度的曲軸角度情報，并得到作為它們之中之一的一個基準角度情報。
其所公開的控制裝置包括構(gòu)成通過檢測裝置的角度傳感器，它可通過檢測出突起的通過而輸出曲軸的角度情報;將曲軸角度情報變換成脈沖信號的裝置;根據(jù)該脈沖信號進行點火時間控制的裝置。
在其第一個原有的實施例中，所進行的點火時間控制是在當轉(zhuǎn)動體的外周突起通過角度傳感器時而起動計時器裝置開始倒計數(shù)，在已經(jīng)過了設定為在點火時間之前的預定的經(jīng)過時間后，就發(fā)出點火信號。
在第二個原有的實施例中，進行點火時間控制中所用的方法是設定轉(zhuǎn)動體外周上的突起位于與點火時間所對應的位置處，當前述突起通過角度傳感器的同時產(chǎn)生點火信號。
該第二原有的實施例中，是對由突起形成的曲軸角度情報進行了整形的脈沖波形進行同時點火操作的，所以可叫作波形同期型點火時間控制。
上述兩個點火時間的控制方法中有以下的問題。
對第一原有實施例的點火時間控制來說，在曲軸轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)生變化時，從突起通過角度傳感器到點火時間的時間里，突起實際上轉(zhuǎn)動的角度，與所設定的與預定經(jīng)過時間所對應的預定的轉(zhuǎn)動角度并不相吻合，所以會錯過最合適的點火時間。
特別是在慢速時等等的低速轉(zhuǎn)動區(qū)域內(nèi)這一點更明顯。其原因是由于預定的經(jīng)過時間較大，故轉(zhuǎn)動的變化比率也比較大。
在第二原有實施例的波形同期型的點火時間控制中，由于慢速時的最合適的點火時間隨內(nèi)燃機種類的不同而不同，故必須根據(jù)內(nèi)燃機的種類改變突起的設置排列，由于這樣要有很多種的轉(zhuǎn)動體，所以其制造的費用就會增大。
因此，本發(fā)明就是為了要解決下述課題，即如何得到可適應于多種內(nèi)燃機的，僅用少量的幾種轉(zhuǎn)動體，即可在慢速區(qū)域內(nèi)可良好的控制點火時間的內(nèi)燃機用的點火裝置的點火控制方法。
本發(fā)明在解決這一問題的同時，還解決了在慢速時使內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)穩(wěn)定的問題。
本發(fā)明的解決方案是一種內(nèi)燃機用的點火裝置的控制方法，其點火裝置包括設置在內(nèi)燃機的曲軸上并與之同時轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動體，該轉(zhuǎn)動體上具有多個按所定的寬度設置的被檢出體;
可檢測出上述轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動通過并輸出曲軸角度情報的通過檢出裝置;
可由該通過檢出裝置的上述曲軸角度情報，得到脈沖幅度對應于上述檢出體的上述寬度的脈沖信號的波形整形回路;
其控制方法是根據(jù)上述脈沖信號和上述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)動數(shù)進行點火時間控制的;其特征在于將與上述被檢出體中的特定的一個相對應的上述脈沖信號的脈沖寬度的前端設為第一點火基準角度，其后端設為第二點火基準角度;
上述內(nèi)燃機的上述轉(zhuǎn)動數(shù)為在慢速區(qū)域內(nèi)時的點火時間設定在上述第一點火基準角度和上述第二點火基準角度之間;
根據(jù)所演算出的由第一點火基準角度開始的經(jīng)過時間來決定上述點火時間。
而且，上述方法的進一步的特征還在于，在上述內(nèi)燃機的上述轉(zhuǎn)動數(shù)動數(shù)在上述慢速區(qū)域時根據(jù)上述演算決定上述點火時間的步驟中;
若上述內(nèi)燃機的上述轉(zhuǎn)動數(shù)在所預定的轉(zhuǎn)動數(shù)之下時，以上述第一點火基準角度為上述點火時間。
下面說明權(quán)利要求1的作用。
由于采用了將點火時間設定在第一點火基準角度和第二點火基準角度之間，且演算得出由第一點火基準角度起始的經(jīng)過時間的點火時間的控制方法，并且用一個脈沖寬度的前端和后端分別作為上述各個基準，所以可將第一點火基準角度和第二點火基準角度之間的角度設定的十分小。
因此，由第一點火基準角度到點火時間為止的經(jīng)過時間就能很短。
這樣，即使是在低速轉(zhuǎn)動區(qū)域，轉(zhuǎn)數(shù)會產(chǎn)生較大變化時，經(jīng)過所預定的經(jīng)過時間后點火的實際點火時間與最適合的點火時間之間的誤差也較小。
因此，對于大多數(shù)內(nèi)燃機，若實施本發(fā)明的控制方法，通過設定第一點火基準角度和第二點火基準角度，也就是通過設定被檢出體的位置、大小，便可以用一個轉(zhuǎn)動體適當?shù)乜刂拼蠖鄶?shù)內(nèi)燃機的在慢速區(qū)域內(nèi)的點火時間。
下面說明權(quán)利要求2的作用。
當內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)在慢速區(qū)域內(nèi)時，假定它是在預定轉(zhuǎn)數(shù)以下。此時在慢速轉(zhuǎn)動時的點火時間，是取作為導前角側(cè)的第一基準角度為點火時間，也就是通過若干個導前角而使內(nèi)燃機的輸出增大，故可以提高其轉(zhuǎn)速并使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。
若采用權(quán)利要求1中的方法，僅用具有特定的形狀大小的一個轉(zhuǎn)動體就能夠?qū)Χ喾N內(nèi)燃機的慢速區(qū)域內(nèi)的點火時間進行適當控制。
若采用權(quán)利要求2中的方法，除上述效果外還有能夠在慢速時穩(wěn)定轉(zhuǎn)數(shù)作用。


圖1是表示本發(fā)明一個實施例中的轉(zhuǎn)數(shù)、點火時間、轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動波形之間關(guān)系的特性圖。
圖2是上述實施例中所用的點火裝置的模型的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示上述點火裝置的動作時的各部分波形圖。
圖4是表示上述點火裝置內(nèi)的一部分主程序的流程圖。
圖5是表示在上述控制裝置內(nèi)的有角度傳感器的檢測插入后進行處理的流程圖。
圖6是表示圖5中流程內(nèi)點火輸出控制處理細節(jié)的流程圖。
圖7表示圖6中的演算控制處理的細節(jié)的流程圖。
下面根據(jù)圖1至圖7對本發(fā)明的一個實施例進行說明。
圖2是表示本發(fā)明的用于內(nèi)燃機點火裝置上的一個實施例中的點火系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
在該實施例中表示的是用于兩輪車上的4氣缸4沖程的內(nèi)燃機的點火系統(tǒng)。
在圖2中，10A為內(nèi)燃機的曲軸、10為轉(zhuǎn)動體、20為構(gòu)成通過檢測裝置的角度傳感器、30為內(nèi)部設置有作為主體的微計算機、及電源回路、整流回路、點火輸出回路等的控制裝置。
40，50是點火線圈，60是電池。
轉(zhuǎn)動體10在與內(nèi)燃機曲軸上相連接的轉(zhuǎn)動圓板的外周上等間隔地設置有4個突起，且以可從它們中間的一個得到基準角度情報的方式確定其長度。
從該轉(zhuǎn)動體10和角度傳感器20得到的曲軸角度情報作為輸入信號輸入控制裝置30內(nèi)的波形整流回路中。
在圖1中表示的是由設置在轉(zhuǎn)動體10的外周上的突起a、b和角度傳感器20得到的曲軸角度情報100、內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)NE和由控制裝置30輸出至點火線圈40的點火時間三者之間的關(guān)系。
將與由該轉(zhuǎn)動體10的突起b生成的脈沖信號b1的前端(導前角側(cè))所對應的曲軸的轉(zhuǎn)動位置定義為第一點火基準角度b2，并將該脈沖信號b1的后端(移后角側(cè))所對應的曲軸角度位置定義為第二點火基準角度b3?？筛鶕?jù)在慢速時的各種內(nèi)燃機所要求的點火時間來設定用于構(gòu)成在上述第一點火基準角度b2和第二點火基準角度b3之間波形形狀的轉(zhuǎn)動體10的突起b與曲軸所對應的位置和大小。而且內(nèi)燃機開始起動時的時間決定著與第一或第二點火基準角度(b2或b3)的波形相對應的同期點火時間。
一方面，在慢速時，為由第一點火基準角度b2開始的計時設定處理的計算控制類型。也就是說，將由第一點火基準角度b2時開始已經(jīng)過了所限定的(預定)的時間后的時間，設定為點火時間。
若慢速轉(zhuǎn)動數(shù)比所預定的轉(zhuǎn)動數(shù)NE1低時，要將點火時間控制由上述波形同期類型切換到計算控制類型的模式上。
也就是說，當內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)動數(shù)在NE1以上時，將從第一點火基準角度b2開始經(jīng)過了所預定的時間T1后的時間作為點火時間，或者是根據(jù)由曲軸角度情報100之中的上一回的脈沖信號a1的前端開始進行的計時設定處理作計算控制，設定出另一個預定的經(jīng)過時間T2。
由如圖1的圖形情報讀取出的經(jīng)過時間T1應這樣構(gòu)成，即點火時間在作為移后角側(cè)的第二點火基準角度b3處結(jié)束時，設定了作為點火時間的第二點火基準角度b3為點火保護線(點火時間的移后角側(cè)界線)。
類似地，輸出至點火線圈50的點火時間特性與角度的關(guān)系為，由相應于轉(zhuǎn)動體10的突起d的前端而得到的曲軸回轉(zhuǎn)角度位置作為第一點火基準角度，由相應于轉(zhuǎn)動體10突起d的后端而得到的回轉(zhuǎn)角度位置作為第二點火基準角度。
其它的構(gòu)成與用點火線圈40點火時是相同的。
下面對上述實施例具體動作作說明。在用圖中所未示出的啟動裝置啟動內(nèi)燃機時，由轉(zhuǎn)動體10和角度傳感器20，向控制裝置30輸入如圖3(A)所示的由角度傳感器20的輸出信號構(gòu)成的曲軸角度情報。
由控制裝置30內(nèi)的波形整回路(圖中未示)，對上述輸出信號(A)進行波形整形如圖3(B)，再輸入微計算機(圖中未示，以下稱為MCU)插入端子。
圖5是MCU的角度傳感器檢測插入時的處理流程圖。圖5中，當來自上述波形整形回路的脈沖信號(B)上升及下降時，在MCU中就會發(fā)生角度傳感器的檢測插入。在該插入發(fā)生時，首先在步驟100中使MCU閂鎖該插入發(fā)生時間，將其值(計時器值)進行存儲。
在步驟101中判斷插入(脈沖信號)是上升還是下降，若為上升，則在步驟102中測定脈沖的寬度TWn(如圖3所示TWn是脈沖由下降到上升的時間)，在步驟103中進行基準(特殊點)角度情報的檢測。也就是說，要檢測出對應于突起c的波形(圖3中的Re)的基準角度情報。
在步驟104中確認是否已檢出了基準角度情報，如未能確認，則為不確認(異常)，終止插入處理。
若在步驟101中判斷是下降的時，則在步驟110中測定脈沖周期Tθn(圖3所示Tθn…是由脈沖下降到再一次脈沖下降的時間)。
此后，在步驟111中確認是否檢出了基準角度情報，如確定沒有檢到，則為不確定(異常)，就不進行點火輸出控制處理200，而結(jié)束插入處理，進入主程序處理。
隨后的在脈沖信號條件下確定已檢出基準角度情報時的方法，與特開昭63-309750所代表的各種方法相類似，所以在本實施例中對它們的動作就不作詳細的說明了。
若在圖5的步驟103中確定了基準角度情報時，要設定角度位置數(shù)-NPOS(參見圖3)，同時對脈沖信號的每一個輸入的脈沖角度進行確認。
下面，對在步驟103中確定了脈沖信號的角度位置后的作用作說明。
先對點火輸出處理中的對點火線圈40的點火輸出的作用作說明。對點火線圈50的點火輸出只是點火基準位置不同但作用完全一樣。也就是說點火線圈40的點火位置是NPOS＝0，而點火線圈50的點火位置是NPOS＝2。
啟動時，對于角度位置確定后(也就是圖5的步驟111中的判定為正常)的點火輸出處理，是要進行圖5中的步驟112，在每一次輸入脈沖信號的下降溝槽時都要對NPOS進行更新，并在步驟120中進行點火輸出控制處理。
圖6表示上述的點火輸出控制處理的流程圖。
在圖6中，步驟201通過用脈沖信號的周期Tθn對內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)進行計算，并由該結(jié)果確定是用波形同期模式還是用計算控制模式進行點火輸出控制。
在轉(zhuǎn)數(shù)計算中，當在啟動等轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)數(shù)變化較大時，為了有較高的應答性能，也就是說，為了能在短時間內(nèi)掌握轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)數(shù)，可以利用相隔90°的每一個脈沖信號的周期Tθn。
轉(zhuǎn)數(shù)N的表達式1如下式1轉(zhuǎn)數(shù)N(r/min)＝ 60/(Tθn[sec]×360°/90°)在步驟201中對模式的確定如圖1所示，設定比慢速轉(zhuǎn)動數(shù)稍稍低一些的值為所定的轉(zhuǎn)動數(shù)NE1，若比該所定的轉(zhuǎn)動數(shù)NE1低時，則為波形同期型模式，若比該所定轉(zhuǎn)動數(shù)NE1高，則為計算控制型模式。
在步驟202中進行模式的確認，如果是計算控制模式就進入步驟250，如果是波形同期模式就進行對應于角度位置NPOS的點火輸出信號的ON(通電)、OFF(斷電)處理。
下面，首先對確定為波形同期模式時的情況作說明。在步驟203中，進行此時的角度位置(NPOS)是否是通電開始角度位置(NPOS＝3)的判斷，如果NPOS為3，則在步驟204中應使點火輸出信號立即為ON(通電)狀態(tài)并進行計時設定處理。因為圖3(C)、(D)、(E)、(F)與波形同期模式不同，故不能用來參照。在步驟205中進行是否為中斷(通電結(jié)束)角度位置(NPOS＝0)的判斷，如NPOS為0，則在步驟206中應使點火輸出信號立即為OFF狀態(tài)并進行計時設定處理，從而能夠在點火線圈40最適合的點火時間進行輸出控制。也就是說，在第一點火基準角度處進行點火。
這樣，即使是在啟動時的低轉(zhuǎn)動數(shù)條件下而轉(zhuǎn)動速度變化較大時，用通電角度＝90°、點火時間＝第一點火基準角度，也能得到穩(wěn)定的點火輸出。
下面，對由步驟202進入步驟250的為計算控制模式的動作進行說明。
圖4表示主程序中的用于求出導前角角度θig的流程圖。
先將轉(zhuǎn)數(shù)NE、導前角度θig作為圖形數(shù)據(jù)儲存在MCU內(nèi)的存儲器中，若計算出了內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)數(shù)NE、則可由存儲器中讀取出該轉(zhuǎn)動數(shù)NE下的導前角角度θig并計算出內(nèi)燃機的要求點火時間(圖1所示)。在需要求出內(nèi)燃機的每轉(zhuǎn)動一圈的導前角角度θig時，可在角度傳感器的檢測插入處理內(nèi)，設定特定角度位置(NPOS)下轉(zhuǎn)動數(shù)NE的計算要求，由于在主程序中有NE計算要求時，也要進行NE的計算、求出導前角角度θig，所以不作詳細的說明了。
當導前角角度θig在圖1中以第一點火基準角度b2為0°時，設定導前角側(cè)為正值，移后角側(cè)為負值。
圖7是插入處理內(nèi)的計算控制處理的流程圖，也就是對圖6中步驟250的詳細說明。在圖7中，步驟251是將導前角角度θig變換成導前角時間TADV的變換程序。
若將脈沖信號的周期Tθn作為在90°角度之間的時間數(shù)據(jù)，則導前角角度時間TADV的表達式2如下式2TADV＝Tθn×θig/90在式2中，脈沖信號的周期Tθn為對脈沖信號每次下降的插入計算求出的最新的90°角度時間的數(shù)據(jù)值。
設定在導前角角度θig為正值時，導前角角度時間TADV也為正值，導前角角度θig為負值時，導前角角度時間TADV也為負值。
導前角角度θig在移后角側(cè)時，要將NPOS＝0作為點火輸出被OFF(結(jié)束通電)時所進行的計時設定處理的角度位置(以下叫做OFF計時設定角度位置)NPOFF，而在導前角側(cè)時，應將NPOS＝3作為NPOFF。
也就是說，在圖3中從第一點火基準角度(導前角0)到移后角側(cè)被點火時應用NPOS＝0作計時設定，到導前角側(cè)被點火時應用NPOS＝3作計時設定。
在圖7的步驟252中，判斷OFF計時設定角度位置NPOFF是否適當對應于導前角角度θig。判斷條件是表達式3。
表達式3TADV+TSET＞0在表達式3中，TADV是前述的導前角角度時間，TSET是由脈沖信號下降插入時開始到后面所述的計時設定處理結(jié)束為止的處理時間。
在步驟252中以表達式3作為判斷條件，在該條件滿足時，在步驟253中取OFF計時設定角度位置為NPOFF＝3，并利用表達式4來求出計時設定值TSET。且該在條件不滿足時，在步驟254中取OFF計時設定角度位置為NPOFF＝0，并由表達式5來求出計時設定值TSPK。
在NPOFF＝3時表達式4TSPK＝Tθn-TADV在NPOFF＝0時(TSPK較短)表達式5TSPK＝|TADV|在這里，計時設定值TSPK為如圖3(C)、(E)所示的TSPK，它決定著中斷點火線圈40的適當?shù)挠嫊r。換句話說，該計時設定值TSPK，意味著從進行各個計時設定處理的OFF計時設定角度位置NPOFF起的所經(jīng)過的時間。
在計算出NPOFF、TSPK后，可在步驟253至259中進行以下處理。
在NPOS≠3、且NPOS≠0時，轉(zhuǎn)入步驟261進行通電判定，那確定計時設定值、進行通電ON狀態(tài)下的計時設定處理。而且，該步驟261的處理也可以周知的方法進行。
當NPOS＝NPOFF＝3、且點火輸出狀態(tài)為ON狀態(tài)時，也就是在點火線圈40的通電過程中，以及當NPOS＝NPOFF＝0時，轉(zhuǎn)入步驟260中進行計時器設定值TSPK的計時設定處理。
當在NPOS＝NPOFF＝3而點火輸出狀態(tài)為OFF狀態(tài)時(在加速時或通電時間要求值比較小的時候)、進入步驟261中進行必要的通電判定、并進行ON的計時設定處理，在剛開始通電后的處理中應進行為了為OFF狀態(tài)而要進行的計時設定值TSPK的設定處理(細節(jié)描述就省略了)。
在NPOS＝3的插入處理時，若判定NPOFF＝0，則實施步驟261的處理、而在NPOS＝0的插入處理時，若判定出NPOFF＝3時，則在步驟262中進行點火輸出立即為OFF狀態(tài)的計時處理。
如上所述，當慢速時的導前角角度θig為移后角時，如圖3(C)、(D)所示，計時器設定處理是取由第一點火基準角度起經(jīng)過很少的時間的計時設定值TSPK;而當導前角角度θig為導前角時，如圖3(E)、(F)所示，計時器設定處理是取由第一點火基準角度的前90°的角度位置起的計時設定值TSPK。
當導前角角度θig為移后角時，并且在當從低轉(zhuǎn)動速度急劇加速時，可由圖5的步驟105，判斷是否是點火的保護位置。也就是說，在NPOS＝0時的上升信號一進入步驟105中，在此時，如果點火輸出不是在OFF狀態(tài)下就立刻進入步驟106中，那立刻進行OFF(通電結(jié)束)處理，由于第二點火基準角度b3下的點火(有點火保護的點火)就沒有了極端的移后角了。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機用的點火裝置的控制方法，點火裝置包括設置在內(nèi)燃機的曲軸上并與之同時轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動體，其上具有多個按所定的寬度設置的被檢出體；用于檢出上述轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動通過并輸出曲軸角度情報的通過檢出裝置；用于由該通過檢出裝置的上述曲軸角度情報，得到脈沖寬度對應于上述檢出體的上述寬度的脈沖信號的波形整形回路；控制方法是根據(jù)上述脈沖信號和上述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)動數(shù)進行點火時間控制；其特征在于上述被檢出體具有導前角側(cè)被檢出體及設置在該導前角側(cè)被檢出體的轉(zhuǎn)動后方的移后角側(cè)被檢出體；上述導前角側(cè)被檢出體所對應的上述脈沖信號的上述脈沖寬度的前端定為第0點火基準角度，上述內(nèi)燃機的上述轉(zhuǎn)數(shù)在比慢速高的區(qū)域內(nèi)進行點火時的點火時間由演算出的從上述第0點火基準角度起的經(jīng)過時間來決定；將上述移后角側(cè)被檢出體所對應的上述脈沖信號的脈沖寬度的前端設為第一點火基準角度，其后端設為第二點火基準角度；上述內(nèi)燃機的上述轉(zhuǎn)動數(shù)在慢速區(qū)域內(nèi)進行點火時間在上述第一點火基準角度和上述第二點火基準角度之間設定；用所演算出的從第一點火基準角度開始的經(jīng)過的時間來決定上述點火時間。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機用點火裝置的控制方法，其特征在于當上述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)在上述慢速區(qū)域時，上述點火時間要通過演算來決定時，若上述內(nèi)燃機的上述轉(zhuǎn)數(shù)在所定值以下，將上述第一點火基準角度作為上述點火時間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可用于多種內(nèi)燃機而轉(zhuǎn)動體的種類卻很少的、可對在慢速區(qū)域的點火時間進行良好控制的內(nèi)燃機用點火裝置的控制方法。其構(gòu)成包括設定對應于多種的內(nèi)燃機的慢速區(qū)域內(nèi)點火時間的、與轉(zhuǎn)動體內(nèi)的一個突起的前端b2及后端b3所對應的很小的角度內(nèi)的計時器的設定時間T
文檔編號F02P7/067GK1107942SQ9411618
公開日1995年9月6日 申請日期1994年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月19日
發(fā)明者中瀨隆道 申請人:日本電裝株式會社