在控制用于通过
喷嘴向内燃机喷射供给
燃料的燃料喷射定时或向火花 塞火花放电的点火定时的情况下,自
发动机的
曲轴的基准
位置检测旋转角度 位置、即曲柄转角,根据该曲柄转角,来设定这些定时。
在检测内燃机的曲轴的旋转角度的曲柄转角检测装置中,利用了对应于 曲轴的旋转而旋转的圆板状
转子和设置于其外周附近的电磁拾取器。在该转 子的外周或外周附近由多个
磁性材料构成的凸部或凹部作为被检测部而被 设置在每个预定的角度上。转子与曲轴连动而旋转时,当被检测部通过电磁 拾取器的附近时从电磁拾取器生成脉冲。通过使对应于曲轴的旋转角度的基 准位置的被检测部欠缺,而产生不产生脉冲的较长的期间或生成与另外的被 检测部不同的状态的脉冲,由此检测曲轴的旋转角度的基准位置时点,根据 该基准位置时点对脉冲计数并进行设定燃料喷射定时或点火定时。(参照特 开昭59-31406、特开昭59-173562及特开平6-17735号
公报)
最近,在自动两轮车等小型车辆所使用的小排气量的内燃机中也被要求
净化排出废气。由此,就连没有装备起动转动动
力输出轴用的起动
电动机的
反冲式起动机等的手动转动动力输出轴的内燃机上也采用燃料喷射装置,根 据曲柄转角对燃料喷射定时或点火时期定时进行控制。
然而,在利用相关的
现有技术的曲柄转角检测装置的点火时期控制装置 中,由于到曲轴旋转一周为止不能正确地确定曲柄转角,因此存在着在内燃 机手动转动曲轴时不能避免发动机的逆旋转且不能给与适当的初始引爆定 时的问题。
下面,参照附图详细说明本发明的实施例。
图1表示适用本发明的曲柄转角检测装置的发动机控制装置。该发动机 控制装置包括:曲柄转角检测装置1、ECU(Electric Control Unit:
电子 控制元件)2、
传感器组3、喷嘴4及点火装置5。
曲柄转角检测装置1具有设置在4循环内燃机的曲轴(无图示)上的圆 盘状转子11,转子11与曲轴的旋转连动而旋转。在转子11的外周面上以 15度间隔连续设置有24个作为被检测部的由磁性材料构成的凸部12。在转 子11的外周附近设置有电磁拾取器(ピツクアツプ)13。转子11旋转时, 在凸部12通过电磁拾取器13附近时从电磁拾取器13生成一对负脉冲及正 脉冲。该负脉冲及正脉冲为曲柄转角脉冲信号。
如图2具体所示,在转子11的外周面上形成的24的凸部12的15度间 隔(图2的虚线)在转子11的旋转方向(箭头方向)上与后端位置有关。 在图2中,用自表示活塞的压缩上死点的TDC的位置的角度来表示15度间 隔的角度。24的突部12中的1个凸部12a为表示曲柄转角的基准角度的凸 部。该基准角度在转子11的旋转方向上为凸部12a的后端位置,在转子11 的360度中为自表示活塞的压缩上死点的TDC-7度的位置。凸部12a在转子 11的旋转方向上比其它凸部形成地长。即,凸部12a的自后端位置到前端 位置的长度比其它凸部长,通过电磁拾取器13对凸部12a的前端位置的检 测定时也比对其它凸部的前端位置的检测定时早。在转子11向旋转方向旋 转时在凸部12a之后被检测的凸部12的后端位于自TDC的0~10度范围内。 该实施例中为8度。对应于上述曲柄转角脉冲信号中的较长凸部12a的脉冲 信号为基准信号。
在电磁拾取器13的输出中,连接有ECU2。ECU2包括CPU15、RAM16、 ROM17、输入
接口(I/F)
电路18、输出接口电路19、20及A/D转换器21。
输入接口电路18将从电磁拾取器13输出的负脉冲及正脉冲波形整形并 分别产生前端位置脉冲和后端位置脉冲而供给到CPU15。例如,将负脉冲与 预定负
电压比较而产生前端位置脉冲,将正脉冲与预定正电压比较而产生后 端位置脉冲。在CPU5中,将从输入接口电路18输出的前端位置脉冲与后端 位置脉冲的各产生间隔(时间)分别计数的计数器通过程序处理形成。
CPU15反复执行下述曲柄同步处理来检测曲柄转角的基准角度及曲轴级 (crank stage),对应于其检测结果来控制点火时期。并且,虽无具体说明, 但也控制燃料喷射。CPU15、RAM16、ROM17、输入接口电路18、输出接口电 路19、20及A/D转换器21都通过总线共同连接。
输出接口电路19对应于来自CPU15的喷嘴驱动指令驱动喷嘴4。喷嘴4设 置于内燃机的进气管的吸气口附近,被驱动时喷射燃料。输出接口电路20对应 于来自CPU15的通电开始指令及点火开始指令使点火装置活性化。即,对应于 通电开始指令开始对点火装置5的点火线圈(无图示)通电,对应于点火开始 指令停止通电使火花塞(无图示)火花放电。点火装置5对点火线圈通电,通 过积蓄在点火线圈的电荷产生高电压,将其施于火花塞,例如全晶体管式点火 装置。
A/D转换器21被设为用于将
模拟信号转换为
数字信号,该模拟信号来 自检测在发动机控制中必要的进气管内压PB、
冷却水温TW、节气
门开度θt h、废气中
氧浓度O2等的发动机运转参数的传感器组3。
点火时期控制装置至少由上述构成中的
曲轴转角检测装置1及ECU2构 成。
在相关构成的发动机控制装置中,如图3所示,电磁拾取器13的输出 信号相对于转子11的凸部12(包括12a)的前端为逆三角状的负脉冲,相 对于后端为正三角状的正脉冲。在输入接口电路18中负脉冲被波形整形成 为方形状的前端位置脉冲,正脉冲被波形整形成为方形状的后端位置脉冲。 前端位置脉冲及后端位置脉冲在其产生时从输入接口电路18被供给到 CPU15。CPU15在前端位置脉冲产生时通过中断处理计测出前端位置脉冲的 产生间隔Tm,在后端位置脉冲产生时通过中断处理计测出后端位置脉冲的 产生间隔Tp。
CPU15,如图4及图5所示,在曲柄同步处理中,首先,判断是否检测 出前端位置脉冲的产生(步骤S1)。在检测出产生前端位置脉冲的状态下, 将前端位置脉冲的上一次的产生间隔Tm0作为Tm1(步骤S2),这次的产生间 隔Tm作为Tm0(步骤S3)。其后,进入步骤4。
在步骤S1中没有检测出产生前端位置脉冲的状态下,判断是否检测出 产生后端位置脉冲(步骤S4)。在检测出产生后端位置脉冲的状态下,将后 端位置脉冲的上一次的产生间隔Tp0作为Tp1(步骤S5),这次的产生间隔 Tp作为Tp0(步骤S6)。且只使曲轴级TCSTG增加1(步骤S7)。曲轴级TCSTG 对应于通过凸部12分开的等角度间隔表示0~23级中的任1级。
CPU15,在步骤S7执行后,判断是否Tm1/Tp1充分地比1小(步骤S8)。 在不是Tm1/Tp1<<1的情况下,判断Tm1/Tp1是否充分地比1大。(步骤S9)。 即,步骤S8,判断上次产生间隔Tm1的检测时间是否为较长凸部12a之前, 步骤S9判断上次产生间隔Tm1的检测时间是否为含有较长凸部12a的部分。 在图3中,Tm1=Tm(2)及Tp1=Tp(2)被检测出时,Tm1/Tp1<<1,Tm1=Tm(3) 及Tp1=Tp(3)被检测出时,Tm1/Tp1>>1。
步骤S8的判断结果为Tm1/Tp1<<1的情况下,使标志F_SHORT等于1(步 骤S10),使标志F_LONG等于0(步骤S11)。当标志F_SHORT等于1时表示 较长凸部12a之前的状态,0时表示其它的时候。当标志F_LONG等于1时 表示较长凸部12a的检测时,0时表示较长凸部12a的非检测时。
当步骤S9的判断结果为Tm1/Tp1>>1的情况下,即上次的产生间隔Tm1的 检测时包含较长凸部12a的范围的情况下,判断标志F_SHORT是否等于1(步 骤S12)。如果F_SHORT等于0,则进入步骤S11,使标志F_LONG等于0。如果 F_SHORT=1,在普通的凸部12的检测后,较长凸部12a被检测,使标志F_LONG 等于1(步骤S13)。使标志F_SHORT等于0(步骤S14)。
步骤S9的判断结果不是Tm1/Tp1>>1的情况下,判断标志F_LONG是否为 1(步骤S15)。若标志F_LONG=0,则进入到步骤S14,使标志F_SHORT等于0。 另外,若标志F_LONG=1,则判断曲轴级TCSTG是否为24(步骤S16)。若TCSTG =24,则使标志F_360CA等于1(步骤S17),使标志F_LONG=0(步骤S18), 并且使曲轴级TCSTG复位为0(步骤S19)。标志F_360CA为1时,表示发动 机的转动曲轴时转子11确实旋转了1周的检测时,为0时,表示该旋转了 1周的非检测时。
在步骤S16中,若TCSTG≠24,则跳过步骤S17和S18进入步骤S19,将 曲轴级TCSTG复位为0。执行步骤S19后,进入到步骤S14,使标志F_SHORT 等于0。
CPU15,在执行步骤S11和S14后,判断曲轴级TCSTG是否比24大(步 骤S20)。即使在步骤S4的判断结果为未检测到后端位置脉冲的产生时也直 接执行步骤S20。若TCSTG≤24,则进入点火切换处理(步骤S21)。另外, 若TCSTG>24,则使标志F 360CA等于0(步骤S22),然后,进入步骤S21 的点火切换处理。点火切换处理为使发动机的初始引爆点火和通常点火的切 换处理。
如图6所示,CPU15在点火切换处理中首先判断标志F_360CA是否等于1 (步骤S31)。F_360CA=0的情况下,由于未检测到发动机的转动曲轴时转 子11旋转了1周,因此判断Tp1/Tp0是否几乎等于1(步骤S32)。即,判断 是否为后端位置脉冲的上次产生间隔Tp1与这次产生间隔Tp0几乎相等、曲轴 大致旋转一定。若不是Tp1/Tp01,则判断标志F_IGDWELL是否等于1(步 骤S33)。标志F_IGDWELL为1时表示点火线圈通电时,为0时表示点火线 圈非通电时。若F_IGDWELL=0,则使标志F_IGOK等于0(步骤S34),结束 点火切换处理。标志F_IGOK为1时表示允许通常点火,为0时表示不允许 通常点火。
若步骤S32的判断结果为Tp1/Tp01,则判断标志F_SHORT是否等于1 (步骤S35)。若F_SHORT=1,则使标志F IGDWELL等于1(步骤S36),对点 火线圈通电。即,CPU15对点火装置产生通电开始指令。由此点火装置5开 始对点火线圈通电。在图3中,进行对时刻t2的判断时开始对用于转动曲 轴时初始引爆的点火线圈通电。执行步骤S36后,进入到步骤S24。
另外,若F_SHORT=0,则判断标志F_LONG是否等于1(步骤S37)。若F_LONG =1,则判断是否因为是较长凸部12a的检测之后因此标志F_IGDWELL等于1、 即是否对点火线圈进行通电(步骤S38)。若F_IGDWELL=1,则因为在前级 进行通电,因此对点火装置5发出点火开始指令(步骤S39),使标志 F_IGDWELL等于0(步骤S40)。步骤S39的点火开始指令为初始引爆点火的 指令,由此点火装置5停止对点火线圈通电并使火花塞火花放电。在图3中, 进行对时刻t3的判断时开始用火花塞进行初始引爆的火花放电。执行步骤 S40后,进入步骤S24。另外,步骤S37的判断结果为F_LONG=0时,或步 骤S38的判断结果为F_IGDWELL=0时,直接进入步骤S24。
若步骤S33的判断结果为F_IGDWELL=1,则由于对点火线圈进行通电, 因为对点火装置5发出软放电(ソフト放電)指令(步骤S41),使标志 F_IGDWELL等于1(步骤S42)。点火装置5并不对应于软放电指令来停止对 点火线圈的通电并火花放电,而是将积蓄到点火线圈中的电荷放电到例如接 地线。执行步骤S42后进入步骤S24。
若步骤S33的判断结果为F_360CA=1,则由于检测到发动机的转动曲轴 时转子11旋转了1周,因此使标志F_IGOK等于1(步骤S43)。在F_IGOK =1以后,CPU15在曲轴级TCSTG位于通电开始级时对点火装置5发出通电 开始指令,曲轴级TCSTG位于点火开始级时对点火装置5发出点火开始指令。 通电开始级和点火开始级预先设定。在图3中,进行对时刻t4的判断时检 测到转子11旋转1周,其结果,点火时期控制从初始引爆点火切换到通常 点火。
另外,在上述实施例中,在转子11中形成凸部12作为被检测部,但是 也可以在转子11的外周面形成凹部而作为被检测部。也可以不在转子11的 外周面形成凹凸,而是将被检测部埋入或标记到外周面上而形成。
在上述实施例中,在内燃机开始转动曲轴后到曲轴旋转1周为止的期间 中,对应于产生在基准脉冲信号之后的曲柄转角脉冲信号,做出火花塞的火 花放电的指令,但是也可以对应于在基准脉冲信号之后新产生曲柄转角脉冲 信号(例如从基准脉冲信号开始第2个曲柄转角脉冲信号),做出火花塞的 火花放电的指令。
在上述实施例中,表示的是通过电磁拾取器13构成被检测部,但不限 于此。也可以光学地检测被检测部。
在上述实施例中,对于将本发明适用于单气筒4循环内燃机的情况做了 说明,但是本发明也可适用于多气筒4循环内燃机或2循环内燃机。
作为点火装置不限于全晶体管方式,本发明也可适用于DC-CDI方式。
如上所述,根据本发明,可在手动转动曲轴时曲轴旋转1周为止的期间 提供适当的初始引爆定时,可在避免发动机的逆旋转的同时顺利地起动发动 机。特别是,手动转动曲轴时反冲式起动机等对发动机仅提供很小的旋转即 可得到良好的起动性。