专利名称:双缸内燃机点火装置的制作方法
技术领域:
本发明系关于装载在二轮车上的双缸内燃机的点火装置,特别是关于改善内燃机起动时点火特性用的装置结构的改良。
在这种双缸内燃机点火装置中,众所周知,是在与曲轴同步转动的转动件的圆周上设置多个被检测体(突起),通过电磁检出传感器等将其检出以得到转动角度信息,进而再按照内燃机的转动输出而产生点火信号的。
通常,需要在检出转动件的角度信息的同时把转动件的特定角度位置作为基准位置取出,用来产生这种点火信号,于是,为了取出这种基准位置,已公知的方法是(A)除上述多个被检出体的一个以外均为等间隔配置,并在由上述电磁检出传感器等输出的脉冲时序中形成与其它间隔不等的特殊点。
(B)等间隔地配置上述多个被检出体,同时使其中之一的宽度比其它被检出体的宽度大,在上述电磁检出传感器等所输出的脉冲时序中形成与其它的脉幅宽度不同的特殊点。
此外,在内燃机转速发生变化时,为了能从上述脉冲时序的前后关系中正确地检出其特殊点,即上述基准位置,通常采用如下的基准位置检出方法,例如(1)以连续发生的3个脉冲的脉冲时间间隔Ti-2、Ti-1与Ti为变量而计算出判断函数f1,即
f1=(Ti-1)^2/(Ti-2×Ti)式中“^”表示乘幂把此判别函数f1高于既定值的点作为上述基准位置(上述(A)的场合),(2)以连续发生的3个脉冲的脉宽Twi-2、Twi-1与Twi为变量而算出判别函数f2,即f2=(Twi-1)^2/(Twi-2×Twi)式中,“^”表示乘幂以此判别函数f2超过既定值以上的点作为上述基准位置(上述场合(B))。
然而,在这种双缸内燃机中,若起动时处于压缩行程,则由于火花塞不跳火也能自然引爆即所谓压燃现象,这时转速会急剧升高。在这样的转速会急剧变化时,增加上述被检出体的数量,而又不很密集地设定其采样同期与运算周期就会有上述基准位置被误检出的问题。
在过去,例如在特开昭63-309750公报中所公开的,是适当地选择用于检出上述基准位置的判别函数与检出对应于内燃机汽缸上死点的被检出体配置关系,即设定出每个汽缸的适宜的点火基准。
具体地说,例如,在上述转动体上以90°相等间隔设置第1-4被检出体,并使其中的第2被检出体较其它的大而形成上述特殊点的V型双缸90°曲轴点火内燃机中,当使用上述判别函数f2时,则使第1、2、3被检出体中的两个与构成该内燃机的两个汽缸的上死点对应,即以相互位差为90°的特殊点形成脉冲与其前一脉冲或者特殊点形成的脉冲与其后一脉冲作为各汽缸的点火基准。
这样就能防止在因压燃等原因引起的急剧转速变化时误检出上述基准位置。
这样,考虑判别函数的特性与内燃机本身的特性,若使它的协同动作强调上述特殊点的电气动作来选择被检出体的配置关系,就能确实地防止上述基准位置的误检。
于是,近年来为了提高双缸内燃机的起动性,而在其起动时采用了施行与内燃机转速相应的步进提前角,来缩短至产生初始爆燃所用时间的点火时间控制方法。
此种步进提前角是利用伴随着用上述电磁检出传感器等检出被检出体而输出的脉冲的前沿与后沿,在内燃机起动时把其点火时间设定在滞后角侧(脉冲后沿),而在内燃机初始爆燃后把其点火时间设定在提前角侧(脉冲前沿)的一种方法,由于采用这样的步进提前角可使内燃机顺利地起动。
在此,在V型双缸内燃机中采用上述过去的基准位置检出方法与防止误检出的方法,并用该步进提前角进行点火时间控制时,又会使下述的新的问题显现出来。
例如,为了使V型双缸90°曲轴点火内燃机不致产生如点火所述误检出的基准位置而把特殊点形成的脉冲与其前一脉冲或特殊点形成的脉冲与其后一的脉冲作为各汽缸的点火基准。为此而使包括初始爆燃的点火位置必然位于某一汽缸中的特殊点部分。
于是,为了在上述情况下形成上述步进提前角,要在其初爆时对从作为点火基准的特殊点所形成的脉冲的前沿到不形成特殊点的其它脉冲的脉宽所相当的时间进行演算,并需要只把算出的时间部分作实际点火时间的延迟(有延迟角)。
然而在用这种所谓演算输出控制而设定初爆时刻的场合,会产生如
图10中所示的因内燃机起动时转速变化而带来的新问题。
即在图10中,图10(a)示出了点火基准位于上述特殊点部分的汽缸循环,图10(b)示出利用上述(B)方法中所例示的特殊点设定方法时的传感器输出,而图10(c)示出其整形波形的输出,特别在内燃机起动时,会产生下述情况的转速变化,(1)在该汽缸压缩行程中,随着活塞接近如图10(a)所示的上死点TDC,其上升速度减弱。
(2)而活塞上升速度(瞬时转速)急剧下降则因电池充分充电与电池有某种程度的放电的情况不同,在图10(d)中分别以特性曲线L1与L2表示出这种差别。
根据所述的转速变化,相应于这种转速变化进行上述演算输出控制的点火输出则分别按图10(e)和(f)中所示的状态进行变化。
即,通常上述演算时间在以此作为TSPK时,是用TSPK=(θSTEP/90°)×T90式中,θSTEP为步进提前角T90为脉冲间隔时间来计算出的。于是在把此运算值TSPK作为定时设定输出时,其定时值的角度,以θSPK表示,则θspk=6×Ne×TSPK式中Ne为转数(转/分)TSPK为定时值(秒)角度θspk随转数Ne的下降而变小。电池充分充电时,由于电池放电状态下靠近上死点时转速急剧降低都会如与图10(e)对比的图10(f)中所示的那样变成θSTEP′<θSTEP成为有更靠近提前角侧的值的状态因此,即使在电池已充分充电的情况下把初爆燃定时尽可能地设定在比上述上死点TDC更靠近滞后角侧,在电池放电时,随着放电不断地进行,初爆燃定时也会向提前角侧移动。
于是如图10(f)所示,随着电池不断地放电,此初爆燃定时设置在从上述上死点TDC更靠近提前角侧,就会在该汽缸的活塞未达到上升极限位置时引起爆燃,造成内燃机逆转等,从而无法产生有效的扭矩,一般来说,这种现象称为反冲。
本发明是鉴于上述的实际情况而提出的,其目的在于提供一种双缸内燃机的点火装置,它除能无误地检出基准位置之外,不论电池处于何种状态均能有效的防止伴随着步进提前角的实际而产生的这样的反冲,从而提高其起动性能。
为了达到此目的,本发明的双缸内燃机的点火装置设有与双缸内燃机的曲轴同步转动的转动体,相对于该转动体与该内燃机汽缸间的上死点曲轴间隔相等的角度间隔设置的多个被检出体,把检出这些被检出体通过状态的脉冲时序角度信息输出的传感装置,以及根据此输出的角度信息生成加于该内燃机点火线圈上点火信号的点火信号生成装置,上述多个被检出体包括一个其形状与其它所有被检出体不同、在上述传感装置输出的脉冲时序中形成特殊点脉冲的特殊点脉冲形成体,上述传感装置与上述多个被检出体在内燃机的一个汽缸活塞处于上升过程而另一汽缸活塞位于上死点附近时,使传感装置与上述特殊点脉冲形成体成相对位置关系配置,上述点火信号生成装置设有根据检出上述角度信息中的上述特殊点脉冲后沿的第一判别函数而设定第1基准位置的第1基准位置设定装置,与根据检出上述角度信息中上述特殊点脉冲的后一脉冲后沿的第2判别函数而设定第2基准位置的第2基准位置设定装置,当内燃机起动时,上述点火信号根据上述设定的第1基准位置开始向上述点火线圈通电,并根据上述设定的第2基准位置产生使该开始通电的点火线圈断电的信号。
如果传感装置与多个被检出体处于上述配置关系,则在防止基准位置的误检出方面与过去的方法同样,强调对特殊点的电气动作,而上述第1与第2基准位置则保证其检出精度,即在因上述压燃等而使内燃机转速急剧变化时,由于以判别函数为基础故发生这些基准位置误检出的可能性极低。
上述点火信号生成装置在内燃机起动时,根据对应于上述两个脉冲后沿而设定的第1与第2基准位置产生直接使上述点火线圈通电与断电的点火信号。
对于4冲程双缸内燃机,其点火输出有压缩冲程的正常火花与排气冲程的无效火花。可是由于这样对应于第1与第2基准位置产生直接点火输出,在至少某一汽缸中会先产生正常状态的起动条件下,自然会缩短内燃机初爆燃所用的时间。
而且,按照点火信号生成装置的上述结构,这样引起初爆燃的角度也可不限于在上述第2基准位置即特殊点脉冲的后一脉冲的后沿,从而能在内燃机起动时无须进行上述演算输出控制等而达到稳定的步进提前角,进而可以得到不产生反冲的稳定的点火特性。
再者,这样构成的双缸内燃机的点火装置中,把上述特殊点脉冲前沿和特殊点脉冲后一脉冲的前沿定为内燃机各汽缸的点火基准,上述点火信号生成装置还设有(a)在每次检出上述角度信息中各脉冲的前沿之后,以对应于上述点火基准脉冲的前一脉冲为条件开始向上述点火线圈通电的开始通电装置,(b)每次从角度信息中检出各脉冲的前沿之后,在内燃机转速大于既定转速及对应于上述点火基准条件下使上述点火线圈断电的断电装置,(c)在把上述特殊点脉冲前沿定为点火基准的汽缸中,从角度信息中检出各脉冲的前沿之后,以该内燃机转速小于既定转速及对应上述点火基准的脉冲为条件计算出断电到达时间并将其设置为定时的运算控制装置。
(d)在上述所设定的第2基准位置向上述点火线圈通电时,强制断电的点火防护装置。
即使是在由于内燃机起动条件而先产生无效火花的场合,由其后的正常火花至初爆燃的角度,会通过上述(a)的开始通电装置与上述(d)的点火防护装置的协同动作而限定在第2基准位置,即特殊点脉冲的后一脉冲的后沿上,而且,即使在这种情况下也能很好地满足实现稳定的步进提前角的条件。
此外不论上述哪种起动条件,在内燃机初爆燃之后,即实现步进提前角之后,通过(a)-(d)各装置的协同动作可以反复地实现精度高而稳定的点火动作。
以上种种作用效果可通过互相配合而达到。进而,此处所谓的参照上述(b)的断电装置与(c)的运算控制装置的内燃机既定转速是指实行上述步进提前角的阀值速度。
此外,在这样的(a)-(d)的各装置上还附加有(e)每次从上述角度信息中检出各脉冲的后沿之后,根据上述第1及第2判别函数分别检查上述所设定的第1及第2基准装置是否合适的基准位置检查装置。
(f)在通过该基准位置检查装置来判断第1及第2基准位置的哪一方为否时,解除第1与第2基准位置的设定而再启动上述第1与第2基准位置设定装置的保护装置等的上述点火信号生成装置,它可以·借助于传感装置与多个被检出体的上述配置关系而保证第1与第2基准位置的检出精度,此外还可以使·在初爆燃后的点火动作中,根据它的基准位置检查或根据这些基准位置的解除/再设定而使内燃机的跟踪性能提高。
即,不论内燃机转速如何地变化都能确保平时正常的点火时间。
进而,构成点火信号生成装置的上述第1与第2基准位置设定装置是根据第1与第2判别函数来检出设定,例如下述状态中以其为对象的基准位置检出、设定装置。
即,上述第1基准位置设定装置是当以Twi作为上述脉冲序列的现脉冲的脉宽,而以Twi-1代表其前一脉冲的脉宽时,计算F(t1)=Twi/Twi-1作为第1判断函数,以所得到的函数值F(t1)高于常数K1为条件而设定第1基准位置;
或,在用Twi代表脉冲序列中现时脉冲的脉宽,用Tpi-1代表其前一脉冲的脉冲间隔时间时,与上述第1判别函数同样地算出F(t2)=Tpi-1/Twi并以所得到的函数值F(t2)低于常数K2为条件来设定第1基准位置的装置。
而上述第2基准位置设定装置是在用Twi代表上述脉冲序列中现脉冲的脉宽,用Twi-1代表其前一脉冲的宽,用Twi-2代表前两个脉冲的脉宽时,作为第2判别函数计算F(t3)=(Twi-1)^2/(Twi-2×Ti)式中“^”表示乘幂并以其所得的函数值F(t3)大于常数K3为条件而设定第2基准位置的装置。
根据这样的判别函数而分别检出、设定以其为对象的基准位置,从而把内燃机转速变化的影响抑制到最小限度,以比这些基准位置更高的精度进行检出与设定。
以下结合附图,对本发明进行详细描述。
图1是表示本发明的双缸内燃机点火装置的一个实施例结构的方框图。
图2是表示该实施例装置的构成角度信息发生部分的转动体及被检出体具体结构的正视图。
图3是表示步进提前角的发生原理的曲线图。
图4是表示该实施例装置提取的脉冲序列及检出该实施例内燃机转角的基准位置所用判别函数的函数波形定时设置的曲线图。
图5是表示用该实施例装置进行角度传感器中断处理程序的流程图。
图6是用该实施例装置进行点火输出控制的处理程序的流程图。
图7是表示用该实施例装置在内燃机起动时点火动作状态的时间图。
图8为表示用过去的点火装置在内燃机起动时点火动作状态的与图7对比的时间图。
图9是表示用过去的点火装置在内燃机起动时点火动作状态的与图7对比的时间图。
图10是表示借助于运算输出控制实现步进提前角时,由于内燃机转速变化所引起的问题的时间图。
在图1中示出了本发明双缸内燃机点火装置的一个实施例。
此实施例装置是以二轮车用V型双缸90°曲轴点火4冲程内燃机为对象,由借助于步进提前角实现从初爆燃开始的圆滑起动、同时能很好地维持其后的点火时间的装置构成的。
首先,参照图1来说明此实施例的结构。
在该实施例装置中,内燃机10是上述的二轮车用V型双缸90°曲轴点火的4冲程内燃机。在图1中,为了方便,只示出其第1气缸(#1)11与第2气缸(#2)12部分。
另外,在图中未示出的内燃机10的曲轴附近设置角度信息发生部20,通过该角度信息发生部20来提取上述内燃机10的转角信息。
即,在此角度信息发生部20中,转动体21是在内燃机10的曲轴上同步转动的,例如,圆盘状部件。在该转动体21的圆周上设置4个磁性材料的被检出体1-4。在这些被检出体1-4转过时,通过固定在其附近的电磁检出传感器(角度传感器)22将角度信号检测出来,因此,从传感器22输出与上述内燃机10的转角同步的脉冲序列。
点火装置需要如前所述那样取出内燃机10即上述转动体21的角度信息,同时要取出转动件21的特定角度位置作为基准位置。在此实施例的装置中,与转动体21相对的上述被检出体1-4的配置结构为图2所示的状态。
即,如图2中所示,上述各被检出体1-4与转动体21相对,呈θ1=θ2=θ3=θ4=90°等角度间隔配置,同时其中被检出体1、3与4的突出部宽度为,例如,θW1=θW3=θW4=10°,形成等角度,只是被检出体2作为特殊点脉冲形成体,其突出部宽度为,例如,θW2=50°,形成与上述被检出体1、3与4不同的角度。
从而,自上述传感器22输出的脉冲序就与这些被检出体1-4的配置间隔θ1-θ4及突起部宽度θW1-θW4相对应,以4个脉冲中有1个的比例生成比其它脉宽大的特殊点(特殊点脉冲)。角度信息发生部20以这种状态输出脉冲序列并作为内燃机10的角度信息SiG传给控制装置30。
如图1所示,控制装置30是由波形整形电路31、微机32、点火电路33及34构成的。
此外,波形整形电路31是对从上述角度信息发生部20作为角度信息SiG输出的脉冲序列的波形进行整形,并把它变换成双态脉冲列NSiG的电路。此经整形的脉冲列NSiG则作为中断信号输入微机32中。
微机32是此实施例装置的点火信号生成装置,这按照作为上述中断信号输入的脉冲列NSiG,以内燃机10为对象而产生可以·借助于步进提前角从初爆燃开始顺利起动·初爆燃后能很好地维持点火时间的点火信号。下面参照图3-图6详细说明利用微机32的这种点火信号的生成程序。
点火电路33与34是利用微机32,根据所生成的点火信号,而控制各点火线圈40与50的通/断电的电路。
这些点火线圈40、50通过对应的点火电路通电、并随后断电,就会在其二次线圈中产生高电压。所产生的高电压分别驱动其对应的火花塞60与70(产生火花)。这些火花塞60、70自然是对应内燃机10中上述第1与第2汽缸11、12而配置的。
此外,在通过火花塞60、70对各汽缸11、12点火时,除了通常可相应于这些汽缸的活塞到达上死点的时间而进行调整以外,在上述实施例的装置中还特别设置成·在一缸中活塞上升期间而另一缸活塞到达上死点附近时使上述传感器22与作为特殊点脉冲形成体的被检出体2相对。
按这样的关系所设定的这些传感器22与各被检出体1-4的配置关系,即点火基准。
图3是表示上述步进提前角处理原理的曲线图,在说明通过上述微机32来生成本实施例装置的点火信号的程序之前,先简单地说明一下其步进提前角。
如图3所示,所谓步进提前角是指利用伴随着被检出体1-4的检出而从上述传感器22输出的脉冲前端与后端,即上述双态化整形信号NSiG的下降沿与上升沿,把内燃机10起动时的点火时间设定在滞后角侧(信号NSiG的上升沿),而在内燃机10初爆燃后将其点火时间设定在提前角侧(信号NSiG下降沿)的起动方法。由于采用这样的步进提前角,则如前所述可以做到使内燃机10顺利地起动。
在图3中,箭头P1表示内燃机10起动时的上死点位置,若使此位置P1在滞后角侧的上述信号NSiG的上升沿定时,则在初爆燃后也不必担心会发生上述的反冲。
图3中,“Nstp”表示使用步进提前角的内燃机10的阈值转数,“空转”则表示内燃机10的空载转数,“θSTEP”表示步进提前角的提前角值。此外,图3中的曲线表示出所要求的点火时间特性。
在本实施例中,不管情况如何,不用运算输出控制等便可以实现这样的步进提前角,借助于上述微机32通过下述的程序来生成内燃机10的点火信号。
先参照图4说明为了依据上述特殊点检出与设定基准位置而用微机32所进行的处理。
图4中的图4(a)表示上述角度信息发生部20(传感器220)所输出的角度信息(脉冲序列)SiG,图4(b)表示与该角度信息SiG对应的上述波形整形电路31输出的波形整形信号NSiG。在微机32中利用此整形信号NSiG的下降沿与上升沿进行中断,每次都在如图4(c)与(d)中所示的状态分别对信号NSiG的脉宽Tw与脉冲时间间隔Tp进行测量。
此外,图4中的图4(e)表示使用微机32时的上述信号NSiG的取样次数,图4(f)表示以特殊点脉冲(宽为θW2的脉冲)的后一脉冲为点火基准的上述第1缸11的角度位置信息Npos。在微机32中以作为点火基准的角度位置信息Npos作为“0”来掌握各汽缸的每次的角度位置。
于是,在计量从上述整形信号NSiG的下降沿到上升沿的时间的脉宽Tw时,由于存在着上述特殊点,其所计测的内容就成为图4(g)所示的状态。
在此,即使内燃机10转速发生变化,由于有特殊点脉冲存在,微机32也能确实地识别特殊点脉冲的上升沿。若用Twi表示所测得的现脉冲的脉宽,并用Twi-1表示所测得其前一脉冲的脉宽,对F(t1)=Twi/Twi-1进行运算,以所得函数值F(t1)大于常数K1为条件来识别与上述特殊点脉冲的上升沿。下面就把这样识别出的特殊点的上升沿称为第1基准位置,而判别函数F(t1)与常数K1的关系则示于图4(h)中。
此外,作为上述特殊点脉冲上升沿的第1基准位置,还要以Twi代表现脉冲测得的脉宽,用Tpi-1代表根据该脉冲的前一脉冲所测得的时间间隔,并对F(t2)=Tpi-1/Twi进行运算,也可以所得函数值F(t2)小于常数K2为条件来进行识别。然后图5详细叙述的中断处理则作为利用此判别函数F(t2)和常数K2来设定第1基准位置的装置。判别函数F(t2)与常数K2的关系示于图4(i)中。
另一方面,在微机32中要提高基准位置的判定精度而稳定地实现上述步进提前角,也可以用别的方法识别上述特殊点脉冲的后一脉冲的上升沿。
即,在微机32中,用Twi代表测得的现脉冲的脉宽,用Twi-1代表测得的其前一脉冲的脉宽、用Twi-2代表测得的前2脉冲的脉宽,运算F(t3)=(Twi-1)^2/Twi-2×Twi(3)式中“^”代表乘幂以所得的大于常数K3的函数值F(t3)为条件来识别上述特殊点脉冲的后一脉冲的上升沿。下面,把这样识别出的特殊点脉冲的后一脉冲的上升沿称为第2位置基准,这些判断函数F(t3)与常数K3的关系示于图4(j)中。
进而,图5和图6表示基于这样的基准位置识别或掌握角度位置Npos而进行的微机32的角度传感器中断处理与点火输出控制处理程序,下面,一并参照图5与图6来详述用微机32产生点火信号的程序。
在图1中、用图中省略的起动机等使内燃机10起动后,就从上述角度信息发生部20(传感器22)输出如图4(a)所示的角度信息SiG,并从上述波形整形电路31输出如图4(b)所示的波形整形信号NSiG。于是微机32就根据这样输出的波形整形信号NSiG,利用其下降沿与上升沿进行中断(角度传感器中断),每一回都按图5所示的程序使中断处理反复地进行。
即在发生这样中断时,微机32在步骤100锁定住中断发生时刻,把其值(定时值)记忆在内存中。
然后,微机32在步骤101判断中断是由上升沿还是下降沿产生的。在中断是由上升沿产生的情况时,用步骤200测定上述脉宽Twi,在是由下降沿产生的情况下,用步骤300测定上述脉冲时间间隔Tpi。
对于由上升沿产生中断的场合,微机32再用步骤210判断表示已设定出上述第1基准位置的标志FLAG1是否置入,开始时要把此标志FLAG1清除。
这样,微机32就在此场合下进行下述的一连串处理程序(1)根据在该时刻所得到的脉宽Twi与脉冲隔时间Tpi-1对上式(2)进行运算,求出上述判别函数F(t2)的值(步骤211)。
(2)以所算得判别函数F(t2)的值小于上述常数K2为条件(步骤212),驱动第1汽缸11(#1)所对应的点火电路(点火电路33),开始给与其对应的点火线圈(点火线圈40)通电(步骤213)。在下面用IG1表示与此第1汽缸11(#1)相关的点火信号。
(3)置入上述标志FLAG1,完成第1基准位置的检出与设定(步骤214)。
在本实施例装置中,步骤211-214的处理程序构成了第1基准位置设定装置。
在上述步骤212中,当以使上述求得的判别函数F(t2)的值不小于常数K2为宗旨进行判断时,进行中断的脉冲如不是与上述第1基准位置对应的脉冲,就会退出一次中断处理。
另一方面,若中断是由上升沿产生的,在上述标志FLAG1已被置入或上述步骤214中标志FLAG1的置入已完成的场合下,微机32则进一步在步骤220中判断表示上述第2基准位置设定完成的标志FLAG2是否被置入。事前此标志FLAG2也是已然被清除的。
微机32在这种情况下进行一连串的处理操作。
(1)根据该时刻所得到的3个连续的脉宽Twi、Twi-1及Twi-2对上式(3)进行运算,求出上述判别数F(t3)的值(步骤221)。
(2)以求得的判别函数F(t3)的值大于上述常数K3为条件(步骤222),停止驱动上述第1汽缸11(#1)所对应的点火电路(点火电路33),使其所对应的点火线圈(点火线圈40)断电(步骤223)。由于这样地断电,其二次线圈中产生高压,对应的火花塞(火花塞60)被驱动(跳火),即由于断电而在该汽缸中产生火花。
(3)置入上述标志FLAG2,第2基准位置的检出与设定完成(步骤224)。
在本实施例的装置中,由这些步骤221-224的处理程序构成第2基准位置设定装置。
在上述步骤222中,当以上述求得的判别函数F(t3)的值不大于常数K3为宗旨进行判断时,进行中断的脉冲若不对应于上述第2基准位置,就会退出一次中断处理。
而在上述步骤224中,若标志FLAG2的置入已完成,则该中断处理也就完成了。
另一方面,在中断是由上升沿引发的场合,上述标志FLAG1与FLAG2中的某一个已经置入,即伴随上述第1与第2基准位置的设定而产生最初的火花以后,微机32在步骤230中进行对上述设定的基准位置的确认处理。
在基准位置确认处理时,微机32根据上述判别函数F(t2)、F(t3)与它们各自对应的常数K2、K3,确认上述第1与第2基准位置的设定正确与否。
当此基准位置确认的结果(步骤231)被判定为异常时,则进行把上述标志FLAG1与FLAG2同时清除的异常处理,于是该中断处理立即结束(步骤232)。此时,根据再后的上升沿中断再次反复进行上述第1基准位置设定处理(步骤221-214)与第2基准位置设定处理(步骤221-224)。
而在上述基准位置确认的结果(步骤231)被判定为正常时,在该中断是由各汽缸点火基准所设定的脉冲(角度位置信息Npos=0的脉冲)的上升沿引起的条件下,若正处在通电状态则进行立即断电的所谓点火防护处理。
进而,在上述步骤230-231中所进行的处理程序构成了本实施例装置的基准位置检查装置。上述步骤232中所进行的处理程序构成本实施例装置的保护装置,上述步骤233中所进行的程序则构成本实施例装置的点火防护装置。
下面,就在中断(角度传感器中断)处理中,对其中断是由下降沿引起时的微机32的处理动作进行说明。
在下降沿进行中断的场合下,微机32在上述步骤300中对脉冲间隔时间Tpi进行测定,然后在步骤310中断判上述标志FLAG2是否已置入。
于是,就在此标志FLAG2已清除的状态期间退出中断处理。若标志FLAG2已置入,则微机32在步骤320中进行点火输出控制处理。有关这种点火输出控制处理的详细说明,在图6中示出了它的一个例子。
即,在该点火输出控制处理时,微机32首先把上述识别的角度位置信息Npos的内容更新(步骤3201),然后判定内燃机10现在的动作方式(步骤3202)。在判定动作方式时把比前面图3中所示的空转转数略高的转数定为阈值,若此时内燃机10的转数比此阈值转数低则进行以“波形同步方式”为宗旨的判定,若比阈值转数高则进行以“运算控制方式”为宗旨的判定。
进行这样方式判定的微机32若判定出方式为“运算控制方式”(步骤3203),则进行有关点火时间的众所周知的运算控制处理(步骤3220),以使其满足如图3中高于空转转数的领域中示出的所要求的点火时间特性。
另一方面,若判定为“波形同步方式”(步骤3203)则用微机32进行下述的处理以实现上述步进提前角(1)根据上述测定的脉冲间隔时间Tpi判定当时的内燃机10的转数(步骤3210)。
(2)若所述判定的转数小于上述步进提前角的阈值转数Nstp(步骤3211),则以使上述更新的角度位置信息Npos等于“3”为条件(步骤3214)对其所对应的点火线圈开始通电(步骤3215)。在判定的转数比上述阈值转数Nstp小的情况下而且上述更新的角度位置信息Npos不为“3”时,则退出该点火输出控制处理。
(3)在上述判定的转数大于上述步进提前角的阈值转数Nstp时(步骤3211),则以上述更新角度位置信息Npos等于“0”为条件(步骤3212)对其所对应的点火线圈断电(步骤3213)。
(4)此外,在上述判定的转数比上述步进提前角的阈值转数Nstp大的情况下(步骤3211),若上述更新的角度位置信息Npos为“3”(步骤3214),则开始向其所对应的点火线圈通电(步骤3215)。进而在此情形下,若上述更新的角度位置信息Npos为“3”,则退出该点火输出控制处理。
在此种“波形同步方式”中,由波形整形信号NSiG的下降沿进行的每次中断都反复地进行这样的(1)-(4)的处理。
但是,对于由上述特殊点脉冲的下降沿设定点火基准(角度位置信息Npos=0)的汽缸,即本实施例装置中的第2汽缸12(#2)来说,在步骤3211中进行以内燃机10转数比步进提前角的阈值转数Nstp更小为宗旨的判断时,还要进行(5)以上述更新的角度位置信息Npos为“0”为条件(步骤3231),对上述直到断电的时间TSPK进行运算(步骤3233),并将其置入内部定时器中(步骤3233)。
如图6中虚线所示的运算控制处理3230是通过微机32实现的。
在此,进行这种运算控制处理3230(步骤3231-3233)的处理程序构成了本实施例装置中的运算控制装置。
同样地,在上述步骤3214-3215中所进行的处理程序构成了本实施例装置的通电开始装置。上述步骤3212-3213中进行的处理程序则构成本实施例装置的断电装置。
通过本实施例的装置反复地进行如图5中所示的角度传感器中断处理和图6中所示的点火输出控制处理,由此而在内燃机10起动时,便会生成如图7所示状态的点火信号IG1和IG2。
下面,结合图7来说明用本实施例的装置在内燃机起动时的点火动作状态。
图7中的图7(a)表示内燃机10的第1汽缸11(#1)与第2汽缸12(#2)的各汽缸的循环,图7(b)表示上述波形整形信号NSiG,而图7(c)则表示各汽缸的上述角度位置信息Npos。
此外,与图7(a)-(c)对应的附加符号“B#1”表示第1缸11的点火基准,“B#2”则表示第2缸12的点火基准。第1缸11的点火基准设置在特殊点脉冲的后一脉冲的下降沿(前端),第2缸12的点火基准则设置在特殊点脉冲的下降沿(前端),这些均和前面所述的一样。
至此,内燃机10自如图7(d)中所示的在第1缸11的压缩冲程开始前的时刻t10起动时,通过上述图5中的角度传感器中断处理,在时刻t11检出并设定第1基准位置,同时开始向点火线圈40通电,并在其后的时刻t12检出并设定第2基准位置,同时使点火线圈40断电,其状态如图7(f)所示的点火信号IG1那样变化。
于是,借助于使点火线圈40断电,通过上述火花塞60而在第1汽缸中产生火花(正常火花),并在时刻t12引起内燃机10初始爆燃。此初爆燃的时间在图7(d)中用“0”符号表示。此外该初爆燃又如图7(b)中所示的那样,是由特殊点脉冲的后一脉冲的上升沿(后端)部分引起的,即对于上面的图3而言是在比上死点位置P1更靠近滞后角侧上引发的。
另一方面,由于引起初爆燃,使内燃机10的转数(速度)Ne开始按图7(e)所示状态上升。于是,在转数Ne超过上述阈值转数Nstp以后,通过上述图6的点火输出控制处理,例如对于第1汽缸而言如图7(f)与(b)中时刻t15或时刻T18所示的那样,在上述特殊点脉冲的后一脉冲的下降沿(前端)部分产生火花,即通过如先前图3中所示的状态来实现步进提前角。进而,上述时刻t15所产生的火花为在花汽缸的排气冲程中产生的火花,成为了所谓的无效火花。
此外,对应于第1汽缸11的这样的点火动作,在第2汽缸12中以图7(g)所示的状态产生其点火动作(点火信号IG2的生成动作)。
在第2汽缸中,通过图6的点火输出控制处理,以使其角度位置信息Npos等于“3”的时刻t13或t16时,点火线圈50开始通电;在角度位置信息Npos等于“0”的时刻t14或t17时使该点火线圈50断电。
另一方面,内燃机10如图7(h)所示,在第2汽缸12的压缩冲程开始前的时刻t20起动。
此时,通过图5的角度传感器做中断处理,在时刻t12处检出并设定第1基准位置的同时开始向点火线圈40通电,并在其后的时刻t22检出并设定第2基准位置而使点火线圈40断电,其状态变化如图7(j)中点火信号IG1所示。
但是,此时由上述点火信号IG1所生成的火花是无效火花,内燃机10的实际初爆燃是在其后时刻t26时发生的。在此情况下,通过在先的点火防护处理(图5中步骤233)而进行在初爆燃时刻t26处的通电切断。
于是就如图7(b)中所示,在这种场合下初爆燃是在特殊点脉冲的后一脉冲的上升沿(后端)部分,即对于先前的图3来说是在比上死点位置P1更靠近滞后角侧引发的。
图7(i)表示出这种情况下内燃机10的转数(速度)Ne的推移。
此时,对应于第1汽缸11的这样的点火动作,在第2汽缸12中进行如图7(k)所示形态的点火动作。
即在此情况下,第2汽缸12通过图6的点火输出控制处理,在其角度位置信息Npos等于“3”的时刻t23开始通电,而在自角度位置信息Npos等于“0”的时刻t24经过上述运算时间TSPK21后的时刻t25进行断电。这样的运算输出控制是由图6中虚线所示的运算控制处理3230(步骤3231-3233)来完成的。然而在本实施例的装置中,初爆燃时不进行这样的运算输出控制。
图8与图9是把例如在先的特开昭63-309750号公报中所公开的以往装置的点火动作与本实施例装置的上述点火动作进行对比的附图。
上述以往的装置是利用波形整形信号NSiG输出而借助其下降沿与上升沿进行中断(角度传感器中断)的,每一次都按图5所示的程序反复地进行中断处理。
但是在以往的装置中不进行上述第1基准位置的检出、设定等与通电处理相关的上述步骤210-214的处理,以及步骤223所进行的断电处理,即在利用上述信号NSiG的上升沿进行中断时,例如只根据上述判别函数F(t3)进行基准位置设定与检验处理。
另一方面,在利用信号NSiG的下降沿而进行中断时的点火输出控制处理(步骤320)方面,则与图6所示的处理同样进行。
进而,在图8的例子中,和上述实施例同样,把第1汽缸的点火基准B#1设置在特殊点脉冲后一脉冲的下降沿(前端)处,而把第2汽缸的点火基准B#2设置在特殊点脉冲的下降沿(前端)处,此时内燃机如图8(d)中所示的那样,若在第1汽缸的压缩冲程开始前的时刻t30开始起动,则点火动作是在下述状态下进行的·首先,在时刻t31,根据上述判别函数F(t3)检出并设定基准位置;
·根据图6所示的点火输出控制处理,在时刻t32开始向第2汽缸(正确地说是与其对应的点火线圈中)通电(参见图8(g));
·然后,在时刻t33到达第2汽缸的点火基准而在此时刻内燃机转数(速度)Ne并未达到步进提前角的阈值转数Nstp,同样通过如图6中所示的点火控制处理对时间TSPK31进行演算,并把演算时间TSPK31置入定时(参照图8(e)和(g));
·在经过定时时间后的时刻t34停止向第2汽缸通电,在时刻t34引起初爆燃(参见图8(g)与(d))。
进而,除基准位置的检查只用上述一个判别函数进行之外,该初爆燃的点火动作(时刻t35-)是仿照上述实施例的装置的。
另外,在图8的例中,如图8(h)所示,在汽缸的压缩冲程开始前的时刻t40起动时,要在下述状态下进行点火动作·首先,在时刻t41根据上述判别函数F(t3)检出并设定基准位置;
·在时刻t41-t44,按照与上述时刻t32-t34时第2汽缸的动作相似的状态在第2汽缸中产生火花,由于它是在排气冲程中的火花,故是无效火花(参见图8(k));
·然后,在时刻t45,在第1汽缸中按上述点火防护处理产生火花,使之成为与内燃机的初爆燃相关联的状态(参见图8(j))。
这样,在图8的实施例中内燃机于第2缸的压缩冲程开始前的时刻t40起动时,引起与波形整形信号NSiG的波形同步的初爆燃,而在第1缸的压缩冲程开始前的时刻t30起动时则通过运算输出控制引起初爆燃。
而图9中的例子与此不同,它分别把第1汽缸的点火基准B#1设置在特殊点脉冲的下降沿(前端),而把第2汽缸的点火基准B#2设置在特殊点脉冲的前一脉冲的下降沿(前端)上,此时如图9(d)所示,内燃机在第1汽缸压缩冲程开始前的时刻t50起动时,是在下述状态下进行点火动作的·首先,在时刻t51,根据上述判别函数F(t3)检出并设定基准位置;
·再按照图6中所示的点火输出控制处理,在时刻t52开始向第2汽缸(正确地说是其对应的点火线圈)中通电(参见图9(g));
·然后,在时刻t53到达第2汽缸的点火基准,但在此时刻内燃机转数(速度)Ne并未达到步进提前角的阈值转数Nstp,故退出点火输出控制处理(参见图9(e)与(g));
·于是,在与后一个脉冲上升沿同步的时刻t54上通过上述点火防护处理,切断向第2汽缸供电,引发时刻t54的初爆燃(见图9(g)与(d))。
在这种场合下,除了只用上述一个判别函数进行基准位置检查以外,其初爆燃后的点火动作(时刻t55-)基本上仿照上述实施例的装置。
另一方面,在图9的例子中,如图9(h)所示,于第2汽缸的压缩冲程开始前的时刻t60起动时,则在下述状态下进行点火动作·首先,在时刻t61,根据上述判别函数F(t3)并设定基准位置;
·在时刻t62-t64中,按照上述时刻t52-t54中第2汽缸的动作状态在第2汽缸中产生火花,但它是在排气冲程中的火花,故是无效火花(参见图9(k));
·此时,在时刻t63,根据图6中所示的点火输出控制处理而开始向第1汽缸中通电(参见图9(j));
·然而,在时刻t65虽然达到了第1汽缸的点火基准,但此时内燃机转数(速度)Ne并未达到步进提前角的阈值转数Nstp,通过与图6所示的相同的点火输出控制处理对时间TSPK61进行运算,并置入运算时间TSPK定时(参见图8(i)与(j));
·于是,在经过定时时间后的时刻t66使第1汽缸断电,引发时刻t66的初爆燃(见图9(k)与(h))。
在这样的图9例中,内燃机在第1汽缸的压缩冲程开始前的时刻t50的起动是与波形整形信号NSiG的波形同步而引发初爆燃的,在第2汽缸压缩冲程开始前的时刻t60起动的场合则成为用运算输出控制而引发初爆燃的状态。
从与以往的装置的点火动作对比中可以了解到本发明的装置可以取得下述的许多优异效果(1)在第1汽缸11(#1)的压缩冲程开始前起动内燃机的场合(参照图7(d)-(g),利用判别函数F(t2)、F(t3)进行位置检出的后一点火输出(IG1)为正常火花,到达初爆燃的起动性为曲轴角180°+α,得到了大幅度地改善。在图8与9中所例示的以往的装置中,从起动至初爆燃的起动性的曲轴角为450°+α,根本没有改善,而且,在这样短的时间里起动的场合,其初爆燃位置为可利用波形整形信号NSiG的下降沿与上升沿,即传感器输出的前端与后端脉冲来实现步进提前角的位置(特殊点脉冲的后一脉冲的后端)。
(2)另外,在第2汽缸12(#2)的压缩冲程开始前使内燃机起动的场合(见图7(h)-(k)),用判别函数F(t1)、F(t3)进行位置检出的后一点火输出(IG1)成为无效火花,因而获得正常火花而到达初爆燃的起动性为曲轴角630°+α,与以往的装置相当。然而在这种场合,其初爆燃位置成为可利用传感器输出的前端与后端脉冲而实现步进提前角的位置(在此场合也是特殊点脉冲的后一脉冲的后端)。
(3)此外,检出与设定基准位置用了两个不同的判别函数。由于是在同时满足根据这些判别函数而得到的条件时才进行点火输出控制,就不会发生由于起动时转速变化与压燃而引起转速急剧上升而造成的错误点火控制。当然,在初爆燃后也能确保平时的正确的点火时间。
由此而不会发生上述的反冲等现象,而得到稳定的点火特性。
进而,在本发明的装置中,为了检出并设定第1基准位置,可使用上面(2)式中所示的判别函数F(t2),而使用如图4中所示的上面(1)式所示的判别函数F(t1)也能同样地检出并设定此第1基准位置。
于是在此种场合,实际上也能取得与上述同样的效果。
尤其在检出与设定该第1基准位置用的判别函数,只要是自波形整形信号NSiG(角度信息)的上述特殊点脉冲的后端检出的就行,也可以采用这些判别函数F(t1)与F(t2)以外的任意的函数。
同样,作为检出与设定第2基准位置用的判别函数也只要是从波形整形信号NSiG(角度信息)的上述特殊点脉冲的后一脉冲的后端检出得到的即可,并不限于上述判别函数F(t3),而可以用其它任意的函数。
此外,在本发明的装置中,点火信号生成装置(微机32)是在分别设定在上述第1与第2基准位置的第1与第2基准位置设定装置上全部附加(a)开始向点火线圈通电的通电开始装置,(b)使点火线圈断电的断电装置,(c)计算到达断电的时间并将其进行定时置入的运算控制装置,(d)强制断电的点火防护装置,(e)检查所设定的第1与第2基准位置是否合适的基准位置检查装置,(f)在这些基准位置判断为否定时解除其设定的保护装置。
可是,作为点火信号生成装置,至少要有上述第1与第2基准位置设定装置。内燃机起动时,其点火信号只要能根据上述设定的第1基准位置发出开始向点火线圈通电的信号,并且能根据上述设定的第2基准位置发出使开始点火线圈断电的信号即可。
由于是这样地与第1与第2基准位置相应产生直接的点火输出,因而至少在一个汽缸中先产生正常火花的起动条件就自然而然地能缩爆到内燃机的初爆燃所需要的时间。
然而,由于点火信号生成装置是这样构成的,即引发初爆燃的角度,最好是在上述第2基准位置即特殊点脉冲的后一脉冲的后端上,因而在内燃机起动时能实现无需上述运算输出控制等的稳定的步进提前角,从而可获得不会发生反冲等现象的稳定的点火特性。
另外,由于一并具有上述(a)-(d)装置,即使在因内燃机的起动条件而先产生无效火花的情况下,借助于其后的正常火花也能做到把到达初爆燃的角度限定在特殊点火脉冲后一脉冲的后端上,即在此情形下也能很好地满足实现稳定的步进提前角的条件。
因而,作为发明的点火装置,只要把这些(a)-(d)装置一并附加在上述第1与第2基准位置设定装置上而构成即可。
如上所述的本发明的装置还设有上述(e)基准位置检查装置和上述(f)保护装置,则初爆燃之后,就能如上所述确保平常时的正确的点火时间。
在上述实施例的装置中,虽然是为了方便于演示而在V型双缸90°曲轴点火内燃机上使用本发明点火装置的情况,但本发明的点火装置同样地适用于V型双缸60°曲轴点火内燃机等。
归根到底,只要相对于与内燃机曲轴同步转动地转动体,以与构成内燃机汽缸间的上死点曲轴间隔相等的角度间隔(例如,对于V型双缸60°曲轴点火内燃机为60°间隔)来设置上述多个被检出体即可。
而且,在这种场合,所说的下述条件也是不变的·这些被检出体中的一个构成特殊点脉冲形成体;
·传感装置(传感器22)与它的多个被检出体,当内燃机的一个汽缸活塞在上升过程中而另一汽缸的活塞处于上死点附近时,把传感装置与此特殊脉冲形成体配置成相对的位置关系。以这样条件为基础,点火信号生成装置若采用上述结构,对不论何种双缸内燃机都能取得与上述相同的效果。
如以上所说明的,本发明根据两种判别函数能无误地检出与双缸内燃机的转角相关的两个基准位置,即特殊点脉冲的后端与特殊点脉冲的后一脉冲的后端。
另外,借助于本发明,在内燃机起动时,根据此二基准位置而直接向点火线圈开始通电并进行断电,就自然而然地能缩短到达内燃机初爆燃所需的时间。
借助于本发明,能把这种初爆燃的引发角度限定在特殊点脉冲的后一脉冲的后端上,因而能在内燃机起动时实现无需运算输出控制等的稳定的步进提前角,进而得到不发生反冲等现象的稳定的点火特性。
权利要求
1.一种双缸内燃机点火装置,它设有与双缸内燃机的曲轴同步转动的转动体;与此转动体相应以与构成内燃机的汽缸间的上死点曲轴间隔相等的角度间隔设置的多个被检出体;检出这些被检出体的通过状态并输出由脉冲序列构成的角度信息的传感装置;以及根据此输出的角度信息生成加于内燃机点火线圈上点火信号的点火信号生成装置,其特征在于上述多个被检出体包括有与所有其它被检出体的形状不同的、在上述传感装置所输出的脉冲序列中形成特殊点脉冲的一个特殊点脉冲形成体;上述传感装置与上述多个被检出体,当内燃机的一汽缸的活塞处于上升过程中,而另一汽缸的活塞在上死点附近时,把传感装置与上述特殊点脉冲形成体配置成相对的位置关系;上述点火信号生成装置设有第1基准位置设定装置,它从上述角度信息中检出上述特殊点脉冲的后端,并根据第1判别函数设定第1基准位置,及第2基准位置设定装置,它从上述角度信息中检出上述特殊点脉冲的后一脉冲的后端,并根据第2判别函数设定第2基准位置;该点火装置在内燃机起动时生成根据上述所设定的第1基准位置开始向上述点火线圈通电、并根据上述所设定的第2基准位置使上述开始点火线圈断电的信号。
2.如权利要求1中所述的双缸内燃机点火装置,其特征在于把上述特殊点脉冲前端与特殊点脉冲的后一脉冲的前端分别定为内燃机各汽缸的点火基准;上述点火信号生成装置还设有通电开始装置,它每次从上述角度信息中检出各脉冲的前端,在对应于上述点火基准的脉冲的前一脉冲的条件下开始向上述点火线圈通电,断电装置,每次从角度信息中检出各脉冲的前端,在内燃机转速大于既定转速和对应于上述点火基准的脉冲的条件下,使上述点火线圈断电,运算控制装置,它在把上述特殊点火脉冲前端定为点火基准的汽缸中,每次从角度信息中检出各脉冲的前端,以内燃机的转速小于上述既定速度与对应于上述点火基准脉冲为条件,计算出到达断电的时间并将其作定时置入,以及点火防护装置,在上述设定的第2基准位置若上述点火线圈通电,则使之强制断电。
3.如权利要求1或2中所述的双缸内燃机点火装置,其特征在于上述点火信号生成装置还设有基准位置检查装置,它每逢从上述角度信息中检出各脉冲的后端,都分别根据上述第1与第2判别函数对上述设定的第1与第2基准位置的合适与否进行检查,保护装置,它在通过该基准位置检查装置对这些第1与第2基准位置中的某一方判定为否时,解除第1与第2基准位置的设定,并重新起动上述第1与第2基准位置设定装置。
4.如权利要求1或2或3中所述的双缸内燃机点火装置,其中,上述第1基准位置设定装置,当以Twi代表作为上述角度信息的脉冲序列中的现脉冲的脉宽,以Twi-1代表其前一脉冲的脉宽时,作为上述第1判别函数对F(t1)=Twi/Twi-1进行运算,以其所得结果的函数值F(t1)大于常数K1为条件而设定上述第1基准位置;上述第2基准位置设定装置,当以Twi代表脉冲序列中现脉冲的脉宽,以Twi-1代表其前一脉冲的脉宽,以Twi-2代表前2脉冲的脉宽时,作为上述第2判别函数,对F(t3)=(Twi-1)^2/(Twi-2×Twi)其中“^”表示乘幂进行运算,以所得结果函数值F(t3)大于常数K3为条件而设定上述第2基准位置。
5.如权利要求1或2或3中所述的双缸内燃机点火装置,其中,上述第1基准位置设定装置,在以Twi代表作为上述角度信息的脉冲序列中现脉冲的脉宽,以Tpi-1代表该脉冲与其前一脉冲的脉冲间隔时间时,作为上述第1判别函数而对F(t2)=Tpi-1/Twi进行运算,在所得其结果函数值F(t2)小于常数k2的条件下设定上述第1基准位置,上述第2基准位置设定装置,在以Twi代表该脉冲序列中现脉冲的脉宽,以Twi-1代表其前一脉冲的脉宽,以Twi-2代表前2脉冲的脉宽时,作为上述第2判别函数而对F(t3)=(Twi-1)^2/(Twi-2×Twi)式中“^”表示乘幂进行运算,并在所得结果函数值F(t3)大于常数K3的条件下设定上述第2基准位置。
全文摘要
一种双缸内燃机点火装置,在与内燃机曲轴同步转动的转动体上等间隔地设置4个被检出体1—4,用传感器检出其通过状态而得到脉冲序列,被检出体中的一个与其它的不同,用来在脉冲序列中形成特殊点,以此特殊点脉冲的前端与特殊点脉冲的后一脉冲的前端作为各汽缸的点火基准,调整传感器与被检出体1—4的配置关系以生成点火信号。在内燃机起动时,根据两个不同的判别函数,生成与特殊点脉冲后端同步而开始通电、与特殊点脉冲的后一脉冲后端同步而进行断电的点火信号,从而实现步进提前角。
文档编号F02P3/04GK1112987SQ9510227
公开日1995年12月6日 申请日期1995年3月2日 优先权日1994年3月16日
发明者中濑隆道 申请人:日本电装株式会社