专利名称：用于车辆的发动机控制方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆的发动机控制方法和发动机控制结构，更具体地说，是涉及一种改进的发动机控制，它防止了诸如离合器震颤之类的所不希望的传动作用。
背景技术：
在诸如小型摩托车之类的某些小型车辆中，发动机的旋转一般是通过一个自动传动装置来传送到从动轮的。带有连续变化的带式传动装置的车辆被广泛地使用。在这种情况下，传动装置通常装有一个起动离心摩擦离合器。当转速上升至接近一个预先设定值时，该离心摩擦离合器就在离心力的作用下接合起来，并且当转速上升，摩擦力也增加。这使得车辆有一个平稳的起动。
但是，在这样的摩擦离合器中，在离合器接合的过程中可能会发生一个由振动或者摆动引起的震颤现象。如果发生这种情况，不仅可能会损坏离合器和传动系统，而且还可能使驾驶者和乘客有感觉到不舒服。为了避免这样的作用或者使这样的作用最小，就对离合器的尺寸和材料进行改进，但这样就要付出一些不利的代价。
作为进一步或者替代的补救方法，人们在接近离合器接合时的发动机速度的一个预先设定的速度范围内将发动机的输出功率减小一定的量。一种实现这个方法的方式是延迟点火时间以使发动机输出功率降低，由此在离合器的接合过程中限制振动。在这种方法中，延迟角或者跳过量是一个定值。
但是振动现象不是总是发生的。现象的发生取决于车辆的行驶状况，如车辆的负荷、离合器摩擦件的磨损状况或者其它因素。在这样的情况下，就无需减小发动机的功率，但是前述系统在一个预先设定的速度范围内是总是减小发动机功率的。因此，不仅发动机的燃烧削弱且降低了燃料效率，还增加了所不希望的气体排放。
因此，本发明的一个主要目的就是要提供一种改进的车辆发动机控制方法和系统，它能够防止传动振动的产生，尤其是由于离合器接合和脱离所产生的传动振动。
本发明的另一个方面是适于实施一种发动机控制装置。该车辆有一个内燃机、一个从动轮以及一个从内燃机的轴来驱动从动轮的传动装置。一个发动机控制装置探测轴的旋转状态在发动机加速过程中的变化。如果发动机控制装置确定旋转变化过大，就减小发动机的输出功率以避免在传动中发生振动。
附图的简要说明
图1为带有发动机控制装置和防止不希望发生的传动状态的系统的小型车辆的侧视图；图2为车辆发动机、传动系统以及从动轮的局部剖面示意图；图3为根据本发明一个实施例所构造和运作的一种发动机控制的示意图；图4所示为控制系统中与发动机轴相连的计时传感器的侧视图；图5为表示根据本发明的确定轴加速度的方法的示意图；图6为表示一个控制程序的示意流程图，该控制程序可以用于实践本发明；图7为表示在控制发动机以避免所不希望发生的传动系统振动和/或离合器震颤的状况下的轴转速(A)、点火时间(B)及车辆速度(C)相对于时间的曲线图。
具体实施例方式
现在详细参见附图，并先参见图1，一种特别应用了本发明的小型车辆总的由参考标号11表示。尽管该车辆是一低座小摩托车，但对于那些熟悉本技术领域的人们来说，如何将本发明应用于其它类型的车辆是显而易见的。低座小摩托车有一个框架12，其上以合适的方式安装了一个主体组件13。框架12与前叉14轴颈连接，而该前叉14由可旋转地支承一个可操纵的前轮15。在前叉14的顶端有一个把手组件16，坐在主体组件13的座位17上的驾驶者可以操纵它。
在座位下方设置了一个从动后轮18，它通过一个悬挂件19悬挂在框架12上。后轮18由一个组合发动机传动组件驱动，该发动机传动组件总的由参考标号21表示。现在将主要参照图2对发动机传动组件21进行描述。
发动机传动组件21包括一个内燃机，该内燃机以截面部分地表示，并总的由参考标号22标识。该发动机可以具有任意数量的汽缸，也可以以任意原理进行运作，也就是说，它可以是二冲程或四冲程的，再或者是旋转型的。因此，对发动机的部件仅作一般的描述。这些部件中包括一个形成了一汽缸筒的汽缸组23，一个活塞24在该汽缸筒中往复运动。一根连杆25将活塞14和一根曲轴26连接起来，该曲轴26是以一个合适的方式轴颈连接在发动机22的曲轴箱中的。
曲轴26与一个连续变化的带式传动装置的输入轴相连接，该传动装置总的由参考标号27表示，并且它部分地延伸过一个细长的壳体28，该壳体28为驱动带31形成了一个排出口29。驱动带31的驱动皮带轮包括固定以与曲轴26一起旋转的一个第一皮带半轮32和可轴向移动的第二皮带半轮33，该第二皮带半轮33与飞轮若干重物34协作以在发动机速度增加时增加驱动皮带轮的有效直径。
现在参见图2的右手侧，该部分所示为驱动是如何从带子31传输到后轮的，一个总的由参考标号35表示的从动皮带轮组件与后轮18相连。从动皮带轮35包括一个轴向固定的皮带轮部分36，该皮带轮部分36装配成可以绕驱动后轮18的一根轮轴37旋转。在从动皮带轮35上还附着有一个离心离合器的鼓筒38，该离心离合器总的由参考标号39表示。
从动皮带轮35还包括一个轴向可移动的皮带轮41，它通过一弹簧42加载，以在正常情况下驱使两个皮带半轮在一起以增加从动皮带轮35的有效直径。但是，当驱动皮带轮27处于直径最小的状况下时，从动皮带轮35的直径将会处于它的最大值，以提供较低的传动比率。
离心离合器39包括多个枢轴支承且带有摩擦面的离合器元件。这些元件由参考标号43表示。螺旋压力弹簧44一般驱使这些元件向内，以保持它们不与鼓筒38的内表面接合。
在这样的情况下，系统就将在中性状况下运转。也就是说，离合器39是脱开的。但当发动机的速度增大时，作用在离合器瓦43上的离心力将会克服弹簧44的作用，并且离合器将会接合，以将驱动传送到从动轮18。
当发动机速度继续增大，驱动皮带轮27的直径将会增大，并且从动皮带轮35的有效直径将会增大以增加后轮18相对曲轴26的被驱动速度。直至目前所示，该结构可以被认为是传统的结构。
从下面的描述中应会变得明显，本发明涉及一种系统，它用来控制发动机22在某些运行状况下的所发生功率以防止在离心离合器39接合时发生震颤。所述的特定实施例通过控制发动机22的点火系统的点火来实现这个功能。在这一方面，发动机22设有与各自的汽缸相连的一个或多个火花塞45。这些火花塞45由一个点火系统点燃，下面将更为详细地对控制火花塞45的点燃的控制系统进行描述。
发动机22的曲轴26以一种已知的方式附着在一个飞轮46上。尽管本发明是结合一个设置在曲轴上的传感器来进行描述的，但传感器也可以与发动机以同步关系驱动的任何其它轴相连。飞轮46也可起到一个永久磁体交流(AC)发电机的功能，该发电装机总的标示于47处。这包括固定在其内表面上的永久磁体48，它们与线圈(未图示)以一种在本技术领域中人们所熟知的方式协同工作。
为了进行点火时间控制，将一个脉冲式传感器49与飞轮46相连，其外圆周表面上还特别附着了一个时标51。时标51有一条前导边52和一条后随边53，当它们经过传感器49时会输出可测量到的脉冲，以用来测量时标51经过传感器49所需的时间。这就在一个完整旋转的一部分过程中构成了发动机22的一个瞬时转速。
根据本发明，时标51比通常所使用的时标宽得多。这样的加宽并不是一定要求的，但是它可以改进控制。例如，时标51的宽度等于曲轴旋转的60°。时标设置成在发动机开始接近上死点(TDC)位置时会首先触发一个脉冲，并在曲轴位于或者靠近上死点后再触发一个脉冲。可以根据特定的应用改变化具体的角度。
不过，如果发动机22所进行的操作是一个四冲程的操作，这些脉冲就产生在压缩冲程和排气冲程结束时。现有技术的方法已有利用在动力冲程时的速度测量，但人们发现在指示发动机荷载方面压缩和排气冲程要精确得多，并且这也构成了本发明的一个特征。
在一个二冲程发动机中，每一转的两次测量将为下一转的发动机控制提供足够的信息。
如图3所示，从传感器49输出的信号传输到一个发动机系统点火时间控制装置54中。该装置54包括一个点火电路55，它可以基本上是一个传统的CDI类型的点火电路，它向线圈56输出一个信号“i”，而线圈56则输出一个脉冲“I”来用某种已知的方式点燃火花塞45。
该发动机点火时间控制装置54配有从电池57并经过主开关58来的电源。点火时间控制装置54包括一个由微型电子计算机或类似设备构成的电路59、由CDI(电容放电点火电路)构成的点火电路55以及一个供电电路61。供电电路61由一个恒压电路形成，以用来向点火电路55和电路59输出电源电压。
从传感器49发出的输出信号传输到发动机系统点火时间控制装置54的一个转速探测部分62，具体地说也就是输出指示发动机22在各完整旋转冲程中的转速的信号N的那个电路59。此外，记录在传感器49上的从时标51前导边52和后随边53发出的输出信号传输到一个旋转变化程度探测部分63。该旋转变化程度探测部分63向输出功率限制判断部分64输出一个表示速度差的信号。
在所述的实施例中，飞轮46可以由一种磁性材料形成，并且传感器或者线圈49面向时标51的旋转位置。在这种情况下，时标51的相对端部由通过线圈49铁芯的磁路中的磁阻的变化来进行探测。时标51也可以由固定在飞轮46上且相互隔开一个给定角度的永久磁体来形成，而传感器可以是一个磁传感器，例如一个用来探测永久磁体通量的霍尔仪。时标也可以是一条狭长切口，它可由一个发光二极管(LED)和光接收元件来探测。
如图3所示，如已经提及的，电路59包括转速探测部分62、旋转变化程度探测部分63以及输出功率限制判断部分64。电路59还包括一个点火时间确定部分65、一个输出功率限制部分66以及其它一些部件，对它们中的一些将会进行描述。这些电路62、63-66中的至少一个可以由微型电子计算机软件来形成。
传感器49的输出信号，也就是在探测了凸起51的前端和后端52、53后输出的正脉冲或负脉冲，输入到转速探测部分62中，在其中从连续两个正脉冲或者两个负脉冲之间的时间间隔就确定出一个转速N(转/分钟(rpm))。传感器49的输出脉冲输入到旋转变化程度探测电路63中，在其中就确定出旋转变化程度R。
现在将参照图5对获得旋转变化程度的一种方式进行描述。当压缩冲程的时间为tn-1且接着的排气冲程的时间为tn时，旋转变化程度探测部分63测量从凸起51的前端52到后端53的时间间隔“D”。通过测量连续的正(或负)脉冲之间的时间间隔，也确定出曲轴16旋转一周的时间长度“T”。这里压缩冲程的时段由Tn-1表示，排气冲程的时段由Tn表示。
在确定旋转变化程度R的第一种方法中，确定出凸起的探测时间t与时段T的比值t/T，并且该比值(t/T)＝R就表示了旋转变化程度。在确定旋转变化程度R的第二种方法中，确定出压缩冲程和排气冲程的按第一种方法得到的比值(t/T)，两者之间的差值就表示旋转变化程度。也就是说，对每个压缩或者排气冲程确定出压缩冲程的比值(tn-1/Tn-1)＝Rn-1和排气冲程比值(tn/Tn)＝Rn之间的差值(Rn-1 Rn)＝D。
输出功率限制判断部分64将在旋转变化程度探测部分63中获得的旋转变化程度R(或D)与一个预先存储的给定值相比。如果R(或D)超过给定值，就输出一个输出功率限制信号Q。输出功率限制部分66依据输出功率限制信号Q来控制发动机限制其输出功率。在本实施例中，由于点火时间为了限制发动机输出功率而延迟了，所以就计算得一个延迟角β。
延迟角β可以是一个给定值或者一个相对于诸如转速N或其它一些行驶条件变化的变量。例如，延迟角β在高速旋转中增加，并在低速旋转中减小。点火时间确定部分65确定在正常操作时的点火时间α，减去延迟角β以得到(α-β)，并且输出一个以(α-β)为点火时间的点火信号P。点火电路55就依据点火信号P在火花塞45处产生点燃火花。
点火时间确定部分65可以依据转速N或者将转速与从一图形得来的荷载结合在一起来确定点火时间α。荷载可以从节流阀控制(杠杆)的旋转移动量、也就是节流阀打开的程度来获得；或者可根据旋转变化程度R(或D)来获得。
下面将参照图6对本实施例的控制流程进行总的描述。首先，在步骤S1处，旋转变化程度探测部分输出一个表示发动机瞬时速度的信号到电路59的一个离合器操作范围部分。该部分决定是否发动机的速度处在离心离合器39将接合或者脱离的范围内。这示于图6中的步骤S1，其中确定是否速度在N1至N2的范围内。如果不在这个范围内，就无需保护动作，并且程序移向步骤S2，在步骤S2处时间判断角β就设为零，并且结果就使用正常的点火时间。
如果发动机速度是在离心离合器39的接合状况可能会变化的范围内，则程序移向步骤S3。在步骤S3处电路的旋转变化程度探测电路63就探测旋转变化的量，如上所述可以是D或者R。然后在步骤S4处，电路59的输出功率限制判断部分64就将旋转变化量D与一个给定值D0相比。如果D＜D0，就不发出输出功率限制信号Q。因此，在步骤S2处，输出功率限制部分66就将延迟角β设为零。
如果D不小于D0，则发出输出功率限制信号Q，并且在步骤S5处，输出功率限制部分66就计算出一个延迟角β。然后，在步骤S6处，点火时间确定电路65就用延迟角β和转速N确定出一个点火时间(α-β)。电路发送出一个相应于点火时间(α-β)的点火信号P以在步骤S7在火花塞45处产生点燃火花。然后重复这个过程直至D小于D0。
将旋转变化量D(或R)与给定值D0一致的时刻的旋转加速度N′0(角加速度ω′0)存储在一个存储器中，其后对延迟角β进行反馈控制，以使旋转加速度N′0(ω′0)保持恒定。因此，在加速操作中加速度是恒定的，所以可以获得一个平稳加速的感觉且无离合器震颤。
从图7中可以看出这个结果，该图为根据本发明的轴转速(A)、点火时间(B)及车辆速度(C)相对于时间的曲线图。从图中可见，当速度由于角加速度的变化而开始扰动时，点火时间就被延迟了，其结果就是使加速度和离合器的接合平滑。当离合器接合后，系统就回到正常的运作状态，并且实现了本发明所希望得到的结果。
因此，从上面的描述中，应该很显然，所述实施例十分有效地在离合器接合的时间中控制了发动机的加速度，以避免离合器接合中的震颤以及其它传动方面的问题。这是通过延迟点火时间来实现的，但应显而易见的是也可以采用在这段时间中控制发动机功率输出以减小加速度的其它方法，例如汽缸跳过或者不点燃单个汽缸。当然，前面的描述是对于本发明较佳实施例的描述，人们可以在不背离本发明思想和由所附权利要求书所定义的范围而作出各种修改和变型。
权利要求
1.一种用于通过一个传动装置将内燃机轴的旋转传输到从动轮的车辆的发动机控制方法，所述方法包括以下步骤探测轴旋转状态在发动机加速过程中的变化、确定旋转变化程度是否过大且会引起传动系统中的问题、以及当轴的旋转状态的变化程度过大时限制发动机的输出功率。
2.如权利要求1所述的车辆发动机控制方法，其特征在于通过测量在连续旋转中的轴转度来确定发动机旋转状态的旋转状态变化程度。
3.如权利要求1所述的车辆发动机控制方法，其特征在于通过测量在连续冲程中轴的一部分的轴转速来确定发动机旋转状态的旋转状态变化程度。
4.如权利要求3所述的车辆发动机控制方法，其特征在于在一个四冲程发动机中，连续的冲程为一个压缩冲程和一个排气冲程。
5.如权利要求1所述的车辆发动机控制方法，其特征在于发动机旋转状态的旋转状态变化程度同时是旋转变化程度和旋转加速度。
6.如权利要求1所述的车辆发动机控制方法，其特征在于通过测量在一个轴旋转一确定量的过程中的时间间隔和完成包括被测量的轴所旋转的确定量的一个完整旋转的时间间隔，来确定发动机旋转状态的旋转状态变化程度。
7.如权利要求1所述的车辆发动机控制方法，其特征在于通过改变点火时间来改变发动机的输出功率。
8.如权利要求7所述的小型车辆发动机控制方法，其特征在于通过在计时器中的一个时间设置来改变点火时间。
9.如权利要求7所述的小型车辆发动机控制方法，其特征在于反馈地控制点火时间的变化，以使发动机的旋转加速度不会超过一个设定值。
10.如权利要求1所述的车辆发动机控制方法，其特征在于传动系统包括一个离合器和一个传动装置，并且所避免的不希望发生的传动系统状况是离合器震颤。
11.一种车辆，它包括一个内燃机、一个由所述发动机驱动的传动装置，一个由传动装置驱动的从动轮以及一个发动机控制装置，该控制装置探测在发动机加速过程中轴旋转状态的变化、确定是否旋转变化的变化程度过大且会引起传动系统中的问题、以及当所述轴旋转状态的变化程度过大时限制发动机的输出功率。
12.如权利要求11所述的车辆，其特征在于传动系统包括一个离合器和一个传动装置，并且所避免的不希望发生的传动系统状况是离合器震颤。
13.如权利要求12所述的车辆，其特征在于通过测量在连续旋转中的轴转度来确定发动机旋转状态的旋转状态变化程度。
14.如权利要求12所述的车辆，其特征在于通过测量在连续冲程中轴的一部分的轴转速来确定发动机旋转状态的旋转状态变化程度。
15.如权利要求14所述的车辆，其特征在于在一个四冲程发动机中，连续的冲程为一个压缩冲程和一个排气冲程。
16.如权利要求12所述的车辆，其特征在于发动机控制装置同时依据旋转变化程度和旋转加速度来确定发动机旋转状态的旋转状态变化程度。
17.如权利要求12所述的车辆，其特征在于通过测量在一个轴旋转一确定量的过程中的时间间隔和完成包括被测量的轴所旋转的确定量的一个完整旋转的时间间隔，来确定发动机旋转状态的旋转状态变化程度。
18.如权利要求17所述的车辆，其特征在于通过改变点火时间来改变发动机的输出功率。
19.如权利要求18所述的车辆，其特征在于通过在计时器中的一个时间设置来改变点火时间。
20.如权利要求18所述的车辆，其特征在于反馈地控制点火时间的变化，以使发动机的旋转加速度不会超过一个设定值。
全文摘要
一种避免了诸如离合器震颤之类的所不希望发生的传动状况的发动机速度控制。这是通过探测可能导致诸如离合器震颤之类的所不希望的传动状态的实际状况并仅在找到这些确实状况时改变发动机的输出功率来实现的。所探测的状况是确定发动机的速度或与发动机相关的轴转速的加速度过大，或者旋转变化或旋转加速度过大。
文档编号F02D41/14GK1407220SQ0212973
公开日2003年4月2日 申请日期2002年8月9日 优先权日2001年8月10日
发明者矶田直也, 榎吉政彦 申请人:株式会社萌力克