发动机的点火控制装置及具有该点火控制装置的车辆的制作方法

专利名称：发动机的点火控制装置及具有该点火控制装置的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉l良动机的点火控制装置及具有该点火控制装置的车辆。
背景技术：
一直以来，众所周知的是，在所谓容积型的内燃机(以下简称为发动 机)中，如果在活塞达到压缩上止点之前进行点火，则在发动机转速较低 等情况下，发动机有可能发生反转。这种发动机的反转，是因为爆炸力作 用于向压缩上止点移动的活塞，在活塞达到压缩上止点之前即把其压回而
产生的。
因此，提出了利用发动机的点火控制来防止发生上述反转的技术方案。 例如，下述专利文件1和2中所公开的控制，基于发动机转速与发生反转之 间存在关联，当发动机转速等于或低于预定转速时， 一律禁止点火。
专利文件l:特开昭60 - 187766号公才艮
专利文件2:特开2002 - 70711号公才艮
上述现有技术中的控制，是基于下述经验原则的控制当等于或低于 预定转速时，容易发生反转。但是，本发明人进行了各种研究，结果发现 发生反转的转速不能一概而论，也随着发动机的负载而不同。即，本发明 人发现，发生反转的最小转速，随着发动机负载变大而升高，相反，随着 负载变小而降低。
但是，以往，用于防止反转的作为基准的发动机转速，是与负载的大小无关而一概而同地进^fi殳定的。因此，为了可靠防止反转，即使负载较 大，作为基准的转速也被设定得较大。所以，当负载较小时，即使本来是 不会引起反转的高转速，有时候也会强制性地禁止点火装置点火。即，在 以往的控制中，有时候会不必要地进行强制熄火。

发明内容
本发明正是鉴于上述问题而提出的，其目的在于防止发动机反转，并 且避免不必要的强制熄火。
本发明涉及的发动机的点火控制装置，具有在预定范围的曲柄位置进 行点火的点火装置，所述预定范围包含处于压缩上止点前的曲柄位置，其
中，具有检测所述发动机的转动周期的转动周期检测器;检测所述发动 机的负载的负载检测器；以及控制器，其根据所述发动机的转动周期和负 载，实行禁止所述点火装置点火的点火禁止控制。
根据上述点火控制装置，由于同时根据发动机的转动周期和负载来实 行点火禁止控制，所以，在负栽较大而容易引M转时，可以采用较小的 转动周期(即，较高的转速)作为基准，禁止点火。另一方面，在负载较 小而不易引M转时，可以采用较大的转动周期(即，较低的转速)作为 基准，禁止点火。因此，可以避免不必要的强制熄火。这样一来，采用上 述点火控制装置，可以对应负栽而实行点火禁止控制。
如上所述，根据本发明，可以防止发动机反转，并且可以避免不必要 的强制熄火。


图l是机动二轮车的侧视图。
图2l良动机及传感器类的结构图。
图3是控制系统的框图。
图4 (a )是曲柄转角传感器的说明图，(b)是曲柄转角信号的波形图。 图5 (a )是曲柄转角信号的波形图，(b)是进气管压力的状态变化图，
4(C)是_表示冲程状态的图。
图6是吸入空气量计算部的框图。
图7是燃料喷射量计算部和燃料变动模型的框图。
图8晃良转防止控制的流程图。
图9是转动周期阈值计算处理的流程图。
图IO是表示曲柄转角与进气管压力的关系的曲线图。
图ll是表示反转时和正转时进气管压力与转动周期的关系的曲线图。
图12是表示曲柄转角与发动机转动周期的关系的曲线图。
图13是表示反转时和正转时的进气管压力与转动周期的关系的曲线图。
图14是点火控制处理的流程图。 图15是点火判断处理的流程图。 图16是点火禁止恢复判断处理的流程图。
图17是表示反转时和正转时的发动机转速与进气管压力的关系的曲 线图。
图18晃良动机和传感器类的结构图。 图19是表示曲柄转角与节气门位置的关系的曲线图。 图20是表示曲柄转角与"iU^空气量的关系的曲线图。 图21是表示点火线圏一次侧电压与进气管压力的关系的时间图，(a) 是点火线圏一次侧电压，(b)表示进气管压力。
图22是点火禁止恢复判断处理的变形例的流程图。 图23是点火禁止解除处理的流程图。
图24是用于说明与发动机负栽有关的修正系数的运算式的图。 符号说明
1机动二轮车(车辆)，6进气阀，8ECU, 10进气管，12发动机， 13气缸，42喷射器，43火花塞，44气釭温度传感器，45进气温度传感器， 46曲轴，47点火线圈，48空气流量计(流量传感器)，49节气门开;1传 感器(开度检测器)，50进气管压力传感器(压力传感器)，51曲柄转角传感器(曲柄位置检测器)
具体实施例方式
下面，根据附图详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，本实施方式涉及的车辆为机动二轮车1。但本发明涉及 的车辆不限于机动二轮车。另外，这里所说的"机动二轮车"除了机动自
行车之外，还包括小型摩托车等。
机动二轮车1包括具有车身骨架3、前叉4以及后臂19的车身2、 支撑在前叉4上的前轮5、支撑在后臂9上的后轮21以及支撑在车身骨架 3上的发动机12。而且，机动二轮车1包括用于冷却发动机12的水冷装 置16和用于控制发动机12的发动机控制单元(以下称作ECU) 8。在车身 骨架3的后部的上方设置座椅11。另外，标号22为消音器，标号23为后 减振单元。
发动机12包括具有气缸13的发动机主体14、进气管10以及排气 管15。本实施方式涉及的发动机12为单气缸四循环发动机。另外，发动 机12也可以为多气缸四循环发动机等。
如图2所示，在发动机主体14的气缸13内收置有活塞31。连杆30 的一端连接在活塞31上，连杆30的另一端连接在曲柄箱28内的曲柄27 上。在气缸13的上部形成进气口 17和排气口 18，进气管10连接在进气 口 17上，排气管15连接在排气口 18上。在进气口 17上设有进气阀6， 在排气口 18上设有排气阀7。另外，图2中的标号35、 36分别表示^ 空气和排出空气。在气缸13内的活塞31的上方，划分成燃烧室32。在燃 烧室32上设置火花塞43,火花塞43连接在点火线圏47上。
在进气管10的内部，设置有对应油门开度而调整开度的节气门33。 在进气管10的节气门33的上游侧，安装有喷射器42。在喷射器42上连 接有燃料管38，燃料管38连接在燃料箱39中。在燃料管38上设置有燃 料泵41。另外，在图2中，虽然图示出燃料泵41设置在燃料箱39外部的 情况，但是当然也可以将燃料泵41设置在燃料箱39的内部。接着，对各种传感器进行说明。在发动机12中设置有曲柄转角传感器 51、气缸温度传感器44、进气管压力传感器50以及进气温度传感器45。 曲柄转角传感器51是用于检测曲轴46的转动角度即曲柄位置(曲柄相位) 的传感器。气釭温度传感器44是检测发动机主体14的温度的传感器。在 这里，气缸温度传感器44由温度传感器构成，该温度传感器用于检测对发 动机13进行冷却的冷却水的温度。另外，气缸温度传感器44也可以是检 测气釭13本身的温度的温度传感器。进气管压力传感器50是用于检测进 气管10的内部压力(进气管压力)的传感器。进气温度传感器45是用于 检测进气管10的内部温度即进气温度的传感器。
如图4 ( a )所示，在曲轴46上安装有ACM转子20。在ACM转子20 的外周，相隔预定间隔设置了多个(在本实施方式中为11个)变磁阻转子 60~70。在此，变磁阻转子60和变磁阻转子70的间隔为60° ，其他的变 磁阻转子彼此之间的间隔为30° 。在ACM转子20的外周的附近，作为曲 柄转角传感器配置脉冲发生器线圏51。如果曲轴46旋转，则各变磁阻转 子60 ~ 70通过脉沖发生器线圏51的附近,脉沖发生器线圏51的磁束变化。 由此，作为曲柄转角信号生成图4(b)所示那样的脉冲信号。在本实施方 式中，基于这些脉冲信号检测曲柄位置。此外，基于这些脉沖信号的间隔 (例如，脉沖的上升边缘间的时间间隔)T，检测发动机12的瞬时转动周
期，计算发动机转速。
如图2所示地，曲柄转角传感器51、气缸温度传感器44、进气管压力 传感器50及进气温度传感器45，与ECU8连接。ECU8,从曲柄转角传感器 51、气缸温度传感器44、进气管压力传感器50及进气温度传感器45，分 别接收曲柄转角信号、冷却水温度信号、进气管压力信号及进气温度信号， 将控制信号输出到燃料泵41、喷射器42及点火线圏47等。
图3是由ECU8所构筑的控制系统100的框图。该控制系统100，具备 发动机转速计算部101、曲柄定时检测部102以及吸入空气量计算部103。
发动机转速计算部101，接收曲柄转角信号而计算发动机转速，输出 与发动机转速相关的信息。发动机转速的倒数是发动机转动周期。因此，
7发动机转速计算部101，也作为检测发动机的转动周期的转动周期检测器
发挥作用。
曲柄定时检测部102，接收进气管压力信号和曲柄转角信号，检测沖 程状态。然后，曲柄定时检测部102，将与冲程状态相关的信息作为曲柄 定时信息输出。
在此，参照图5(a) ~ (c)对通过曲柄定时检测部102进4亍的冲程 状态的检测方法进行说明。图5(a)是曲柄转角信号的波形图，编号"0" ~ "10"分别是变磁阻转子60~70的脉沖。图5 (b) 、 (c)，分别表示进气 管压力、冲程状态等。
在四循环发动机中，在进气、压缩、膨胀及排气所构成的一个循环期 间，曲轴46转动两次。因此，仅通过检测曲柄位置，不能判别进气沖程和 膨胀冲程，此外，不能判别压缩冲程和排气冲程。另一方面，由图5(b) 可知，进气管压力在进气冲程和膨胀冲程中不同，此外，在压缩冲程和排 气冲程中不同。因此，通过将曲柄位置和进气管压力组合，可以检测冲程 状态。
例如，如图5 (a)所示，在检测出第4脉冲信号时，仅通过该脉冲信 号，不能区别是压缩冲程还是排气冲程。但是，在排气沖程中，由于排气 阀7打开且进气阀6关闭，因此进气管压力变高。另一方面，在压缩冲程 的初期，由于进气阀6打开(或者，即使进气阀6关闭，也受之前的进气 冲程的影响)，进气管压力变低。因此，通过考虑进气管压力，可以区别 压缩冲程和排气冲程而检测。
吸入空气量计算部103，从曲柄定时检测部102接收曲柄定时信息， 进而，接收进气温度信号及进气管压力信号，计算吸入空气量。吸入空气 量与发动机负载相关，因此可以通过吸入空气量检测发动机负载。因此， ^1^空气量计算部103也作为检测发动机负载的负载检测器发挥作用。
如图6所示，吸入空气量计算部103，具备进气管压力检测部201、 质量流量映像图存储部202和进气温度检测部204。进气管压力检测部201 在预定的曲柄位置检测进气管压力。质量流量映像图存储部202，存储基于进气管压力检测吸入空气的质量流量的映像图。在本实施方式中，在质
量流量映^^图存储部202中，将进气温度为20°时的进气管压力和质量流 量的关系做成映像图。
吸入空气量计算部103，还具备质量流量计算部203和质量流量修正 部205。质量流量计算部203，采用质量流量映^f象图存储部202的质量流量 映像图，计算与所检测出的进气管压力相应的质量流量。此外，上述质量 流量映像图，基于预定温度(在本实施方式中为20° )时的质量流量作成。 因此，在实际的进气温度与上述预定温度偏离时，实际的质量流量和所算 出的质量流量之间有时存在偏差。在此，质量流量修正部205，从进气温 度检测部204接收进气温度的信息，将在质量流量计算部203中所计算出 的质量流量基于所检测出的进气温度进行修正。
在本实施方式中，在吸入空气量的计算时，利用从压缩冲程的下止点 到将进气阀6关闭的期间的进气管压力值。即，在开放进气阀6时，由于 进气管压力和气釭内的压力基本等同，所以只要知道进气管压力、气釭内 容积及进气温度，就可以求出气缸内的空气质量。但是，由于进气阀6在 压缩沖程的开始后不长时间打开，在其间空气有可能在气缸内和进气管10 之间出入。因此，如果由下止点之前的进气管压力求吸入空气量，则该吸 入空气量有可能和实际吸入到气缸内的空气量不同。在此，在本实施方式 中，采用进气阀6开放期间中的、特别M缩冲程的进气管压力来计算吸 入空气量。此外，为了进一步提高计算精度，也可以考虑已燃气体分压的 影响，采用与此相关的发动机转速，实施通过实验求得的与发动机转速相 应的修正。
如图3所示，控制系统100还具备燃料喷射量设定部104和喷射脉 沖输出部105。燃料喷射量设定部104，基于发动机转速和吸入空气量，设 定燃料喷射量及燃料喷射时间。喷射脉冲输出部105从曲柄定时检测部102 接收曲柄定时信息，向喷射器42输出与通过燃料喷射量设定部104所设 定的燃料喷射量及燃料喷射时间相应的喷射脉冲。
燃料喷射量设定部104具备目标空燃比计算部108、燃料喷射量计算部109和燃料变动模型110。目标空燃比计算部108，基于发动机转速和 进气管压力计算目标空燃比。燃料喷射量计算部109，基于目标空燃比和 吸入空气量，计算燃料喷射量及燃料喷射时间。燃料变动模型110，在燃 料喷射量计算部109计算燃料喷射量和燃料喷射时间时被加以利用。燃料 变动模型IIO也用于后述的点火时间设定部106中。因此，在图3中，将 燃料变动模型110和燃料喷射量计算部109为了便于理解而分开图示。但 是，实质上，燃料变动模型110和燃料喷射量计算部109—体。此外，在 燃料变动模型110中，利用上述发动机转速、进气温度信号和冷却水温度 信号。
燃料喷射量计算部109及燃料变动模型110,例如，如图7的框图那 样地构成。在此，设从喷射器42向进气管10内喷射的燃料喷射量为MF_INJ、 其中附着到进气管10的内壁的燃料附着率为X，则燃料喷射量为Mf，之中 直接喷射到气缸内的直接流入量为((l-X) xMF，)，附着到进气管10 内壁的附着量为(XxMF，)。该附着燃料中的某些沿着进气管10的内壁 流入到气缸内。将其残余量设为燃料残余量MF-BUF，设该残余量中因进气流 而带走的比率为带走率t，则被带走而流入气缸内的量为(t xMF-BUF)。
在此，在该燃料喷射量计算部109中，首先，采用冷却水温度修正系 数表，由冷却水温度TV计算冷却水温修正系数Kw。另一方面，对上述吸入 空气量Ma，，例如在节气门开度为O时，进行切断燃料的燃料切断例程， 接着，采用吸入空气温度TA计算进行温度修正后的空气流入量MA,将其与 目标空燃比AF。的倒数相乘，再乘上冷却水温修正系数Kw,计算出要求燃 料流入量Mf。此外，采用燃料附着率映像图，由发动机转速NE及进气管压 力Phan,求出燃料附着率X。此外，利用带走率映像图，由发动机转速NE 及进气管压力PA，，算出带走率T。然后，通过对上次运算时所求出的燃 料残余量Mf-,乘上带走率T，计算燃料带走量MF—ta。接着，通it^要求 燃料流入量Mf減去燃料帶走量Mha，计算燃料直接流入量Nt—dir。如前所述， 该燃料直接流入量Mf，是燃料噴射量Mf_inj的(1 - X)倍。在此，使燃料 直接流入量Mf，除以(1-X),计算燃料喷射量Mp，。此外，在到上次为止的残余在进气管10中的燃料残余量Mf，之中，本次残余((1- T ) x
MF_BUF)，对其加上燃料附着量(XxMF— )，作为本次的燃料残余量MF，。
如图3所示，控制系统100还具备点火时间设定部106及点火 脉沖输出部107。点火时间设定部106，进行点火时间的设定、点火禁止的 决定以及提前角禁止的决定等，输出点火时间或点火禁止信息。点火时间 设定部106也作为实行点火禁止控制及提前角禁止控制的控制器发挥功 能。点火脉冲输出部107，从曲柄定时检测部102读取曲柄定时信息，将 与通过点火时间设定部106所设定的点火时间等相应的点火脉冲，向点火 线圏47输出。
接着，对点火时间设定部106的具体情况进行说明。点火时间设定 部106,具备基本点火时间计算部111、与燃料喷射量设定部104所共有 的燃料变动模型110、气缸内空燃比计算部(在图3中表示为气缸内A/F 计算部)112、点火时间修正部113、反转判断部114、点火禁止解除判断 部115、点火禁止/提前角禁止处理部116以及点火禁止/提前角禁止判断 部117。
基本点火时间计算部111，基于发动机转速计算部101所算出的发 动机转速和目标空燃比计算部108所算出的目标空燃比，计算基本点火时 间。具体而言，基本点火时间计算部111,由当前的发动机转速和目标空 燃比，通过映像图检索等，求出产生转矩变为最大的点火时间，将其作为 基本点火时间。
气缸内空燃比计算部112，基于通过燃料变动模型110所算出的向气 缸内流入的燃料流入量(与要求燃料流入量相等)和通过吸入空气量计算 部103所算出的pAX空气量，计算气缸内空燃比。具体而言，气缸内空燃 比计算部112，将吸入空气量计算部103中所算出的吸入空气量除以在燃 料变动模型110中所算出的气釭内燃料;^A量，计算气釭内空燃比。
点火时间修正部113，基于通过曲柄定时检测部102所检测出的曲 柄定时信息、通过气缸内空燃比计算部112所算出的气缸内空燃比以及通 过基本点火时间计算部111所算出的基本点火时间，修正点火时间。具体而言，点火时间^务正部113，在压缩冲程的初期阶段中的气釭内空燃比与 目标空燃比有很大不同时，采用该气缸内空燃比、发动机转速以及进气管 压力，按照预定的控制映像图，设定新的点火时间。
点火禁止/提前角禁止判断部117 ，基于发动机转速(此外，由于发动 机转速是发动机转动周期的倒数，因此也可以用发动机转动周期来代替发 动机转速。以下同样。)、曲柄定时信息以及^l^空气量，判断是否有可 能导致发动机反转。点火禁止/提前角禁止处理部116，在有可能导致发动 机反转时，禁止点火或者禁止大于等于预定量的提前角。此外，点火禁止/ 提前角禁止处理部116，输出点火禁止信息。反转判断部114，基于进气管 压力信号、发动机转速、曲柄定时信息及点火禁止信息，判断发动机是否 反转。反转判断部114，也作为反转检测装置发挥作用。点火禁止解除判 断部115，接收来自反转判断部114的反转信息和上述点火禁止信息，判 断是否解除点火禁止，向点火禁止/提前角禁止处理部116输出点火禁止解 除信息。通过这些反转判断部114、点火禁止解除判断部115、点火禁止/ 提前角禁止处理部116以及点火禁止/提前角禁止判断部117，实行以下的 反转防止控制。
接着，参照图8，对本实施方式的反转防止控制进行说明。此外，该 反转防止控制是发动机点火控制的一部分，图8所示的反转防止控制例程， 基于来自曲柄转角传感器51的信号，对每个预定的曲柄位置或每个预定时 间，进行。在本控制中，首先，在步骤Sl中，基于来自曲柄转角传感器 51的曲柄转角信号，检测每个预定曲柄位置的转动周期。接着，进行步骤 S2，在预定的曲柄位置取得进气管压力，基于该进气管压力，计算用于点 火禁止控制、提前角禁止控制等的反转防止控制的转动周期的阈值。此外， 所谓点火禁止控制，是用于防止发动机的反转而禁止点火的控制，所谓提 前角禁止控制，是虽然允许发动机点火，但禁止比预定的曲柄位置(该位 置不限于压缩上止点)进一步角度提前而进行点火的控制。在步骤S3中，
基于其大小关系而进行点火控制处理,接着，参照图9对上述步骤S2的转动周期阈值计算处理进行说明。 在本处理中，首先，在步骤S11中，判断当前的曲柄位置是否位于预定的 曲柄位置CRK1。然后，如果当前的曲柄位置位于预定的曲柄位置CRKl,则 进行步骤S12，取得发动机负载的信息(在本实施方式中为进气管压力)。 另一方面，如果当前的曲柄位置不位于预定的曲柄位置CRK1，则结束该转 动周期阈值计算处理。这样，预定曲柄位置CRK1，设定用于检测发动机负 载的定时。因此，预定曲柄位置CRK1只要是适于进行发动机负载检测的位 置即可，不限定为特定的位置。
如上所述，在本实施方式中，基于进气管压力检测发动机负载。为了 根据进气管压力检测发动机负载，作为预定曲柄位置CRK1，优选，选择进 气管压力和发动机负栽的相关性高的位置。在此，例如，在l个循环期间 进气管压力如图IO那样地变化时，可以把进气管压力小(真空压力大)的 位置Pl作为进气管压力和发动机负栽相关性高的位置，设定为预定曲柄位 置CRK1。此外，图10(后述的图12、 19、 20也同样)的横轴的曲柄转角， 以压缩上止点为基准位置(曲柄转角=0。)来表示。在本实施方式中，上 述位置P1仅设定一个，也可以将上述位置P1设定多个。通过将上述位置 Pl设定多个，可以计算与吸入空气量相关性高的进气管压力的积分值、微 分值等，采用这些值检测发动机负载。
检测出发动机负载后，进行图9的步骤S13,计算作为点火禁止的 基准的转动周期的阈值NT,和作为提前角禁止的基准的转动周期的阈值 NTA。接着，对阈值NT和NTA进行说明。
图ll的曲线图，表示在不进行点火禁止控制时，即总是在固定的 曲柄位置进行点火时的实验数据。该曲线图的横轴表示预定曲柄位置CRK1 (例如图IO的位置PI)的进气管压力Pm，即发动机负载。该曲线图的纵 轴表示预定曲柄位置的转动周期T。在本实施方式中，如图12所示，将压 缩上止点附近(例如，从压缩上止点前40。到压缩上止点之间)的曲柄位 置CM2作为上述预定曲柄位置。压缩上止点附近，在发动机的1个循环当 中也是转动周期比较长的时期(换句话说是转速比较低的时期)，与反转
13的发生的相关性高。
该图ii的曲线图，表示正转时;^转时的转动周期及发动机负载的相
关关系。根据图11可知，发动机负载越大时(即进气管压力Pm越大时)，
即^A短的转动周期也易引M转。
在本实施方式中，作为点火禁止的基准的转动周期的阈值NT，设定在 发动机反转的最小转动周期和发动机正转的最大转动周期之间。与该阈值 NT相关的数据，即与导致反转的转动周期和进气管压力的组合相关的数 据，预先存储在例如点火禁止/提前角禁止判断部117中。该数据既可以是 通过实验求得的数据，也可以是理论性导出的数据。此外，上述预定曲柄 位置CM2，不限于压缩上止点附近。只要是可以明确地区分正转和反转的 状态、可认为两状态的判断实用的曲柄位置，也可以使预定曲柄位置CRK2 为压缩上止点之间的充分靠前的位置。
成为提前角禁止的基准的转动周期的阈值NTA，设定为可能因角度提 前而导致反转发生的最小的转动周期。与该阈值NTA相关的数据，即与因 提前角而导致反转的转动周期及进气管压力的组合相关的数据，也预先存 储在例如点火禁止/提前角禁止判断部117。该数据同样，既可以是基于实 验所得到的数据，也可以是理论性导出的数据。在此，设定该阈值NTA时 的预定曲柄位置CRK3，设定在比设定点火禁止用的阈值NT时的曲柄位置 CRK2靠前的位置(参照图12)。阈值NTA，着眼于上述预定曲柄位置CRK3 的转动周期T而设定，结果考虑发动机反转的最小转动周期和正转的最大 转动周期，作为可能因提前角而导致反转的最小的转动周期而被设定。
图13是用来说明阈值NTA的设定例的曲线图。在该设定例中，上述曲 柄位置CRK3位于比上述曲柄位置CRK2前30。的位置。曲柄位置CRK3的 发动机转速比曲柄位置CRK2的发动机转速相对要高，因此，阈值NTA(参 照实线曲线)设定为比阈值NT小的值。
在上述设定例中，基于图13所示的进气管压力Pm和转动周期T的相 关图，推测可能因提前角导致反转的转动周期，由此设定阈值NTA。但是， 阔值NTA的设定方法不限于基于推测而进行，也可以基于实验数据进行。例如，确定预先设定的最大提前角位置，在各种条件下进行该提前角位置
的点火，检测此时有无反转。然后，可以基于该检测结果，设定阈值NTA (参照图13的虚线曲线NTA)。
此外，在步骤S13中计算阈值NT和NTA时，也可以准"^i殳定有满足图 11及图13所示的各曲线的值的表，采用该表进行内插运算。或者，预先 将阈值NT和NTA作为发动机负载(在本实施方式中为进气管压力)的函数 数学式化，基于这些函数进行计算。关于阈值NT和NTA的具体的计算方法 不作任何限定。
接下来，参照图14对步骤S3 (参照图8)的点火控制处理进行说明。 在点火控制处理中，首先，在步骤S21中，确i人是否在当前时刻进行点火 禁止处理。结果，在处于点火禁止中时，进行步骤S22的点火禁止恢复判 断处理，接着在步骤S23中，判断是否应继续进行该点火禁止。在步骤S23 的判断结果为有必要继续进行点火禁止处理时，结束本例程。另一方面， 在步骤S21中判断为不是处在点火禁止处理中时，进入步骤S24。此外， 在步骤S23中，判断为可以从点火禁止恢复时，也进入步骤S24。在步骤 S24中，进行点火的有无、点火时间的设定等的点火判断处理。
参照图15对步骤S24的点火判断处理的具体情况进行i兌明。在本处理 中，首先，在步骤S31中，判断当前的曲柄位置是否处于允许进行点火禁 止判断的区域内。即，在本实施方式中，为了在与反转的相关性高的位置 进行判断而提高判断精度，或者省去不必要的运算而提高处理的效率等， 点火禁止的判断，被设定为在预定的曲柄位置范围内进行。但是，也可以 不限制判断允许区域，在任意的区域进行点火禁止判断。此时，可以省略 步骤S31。
在步骤S31中，如果判断为当前的曲柄位置处于点火禁止判断允许区 域内，则i^到步骤S32。另一方面，在判断为当前的曲柄位置不处于点 火禁止判断允许区域内时，i^到步骤S33。
在步骤S32中，比较在步骤S1 (参照图8)的转动周期检测处理中 所取得的转动周期T,和在步骤S2的转动周期阔值计算处理中所取得的阈值NT的大小。如果转动周期T大于等于阈值NT,则判断为发动机反转的 可能性高，进行步骤S37的点火禁止处理，结束该例程。另一方面，在转 动周期T小于阔值NT时，iiX步骤S33。
在步骤S33中，判断当前的曲柄位置是否处于允许进行提前角禁止判 断的区域内。此外，该步骤S33也与步骤S31同样可以省略。在步骤S33 中判断为当前的曲柄位置处于提前角禁止判断允许区域内时，进入步骤 S34。另一方面，在判断为当前的曲柄位置不处于提前角禁止判断允许区域 内时，ii^步骤S35，进行正常点火处理，结束该例程。
在步骤S34中，比较在步骤S1的转动周期检测处理中所取得的转动 周期T,和在步骤S2的转动周期阈值计算处理中所取得的阈值NTA的大小。 如果转动周期T大于等于阈值NTA，则判断为因提前角控制导致发动机反 转的可能性高，进行步骤S36。在步骤S36中，执行禁止提前角控制、 在发动机不反转的预定的基准曲柄位置进行点火的固定位置点火处理。但 是，在设定为，在该基准曲柄位置的滞后角侧的位置进行点火时，在该滞 后角侧的位置进行点火。在步骤S34中判断为转动周期T小于阈值NTA时， 判断为即使进行提前角控制也不存在产生反转的可能性，i^到步骤S35 而实行正常点火处理。
这样地，在本实施方式中，在转动周期小于预定的第1阈值时，在压 缩上止点前的预定的第1曲柄位置以后的预定范围的曲柄位置允许点火， 在转动周期大于等于上述第1阈值且小于比上述第1阈值大的预定的第2 阈值时，在上述第1曲柄位置后的预定的第2曲柄位置以后的预定范围的 曲柄位置允许点火，在转动周期大于上述第2阈值时，禁止点火。
接下来，参照图16对步骤S22 (参照图14)的点火禁止恢复判断处理 的具体情况进行说明。此外，该处理在发动机反转时也进行，因此，以下 所示的曲柄位置是ECU8可识别的曲柄位置，可能与实际的曲柄位置不同。
在本处理中，首先，在步骤S41中，判断正压检测标志F犯是否为1。 该正压检测标志FBF是表示发动机是否反转的标志。在发动机反转时，由于 燃烧室32内的排气向进气管10逆向^^,故进气管压力示出为比正常高的值。例如，在正常的情况下，进气管压力小于等于大气压，但在发动机 反转时，进气管压力有时超过大气压。在此，在本实施方式中，如果发动 机的1个循环中进气管压力大于等于预定的阈值(此外该阈值不限于大气
压)，使正压检测标志F朋为1，表示发动机发生了反转。
在正压检测标志FBP=1时，进行步骤S46,判断发动机是否停止。然 后，在发动机停止时，在步骤S47中解除点火禁止，结束该例程。另一方 面，在发动机未停止时，由于不适于解除点火禁止，因此直接结束该例程。 这样，在本实施方式中，在检测出发生反转时，直到发动机停止为止禁止 点火。
在步骤S41中，在正压检测标志F服不为1时，进入步骤S42，检测当 前的曲柄位置是否位于预定的曲柄位置区域(在图16中表示为正压检测曲 柄位置区域)内。在此，将预定曲柄位置区域，设定为易于根据进气管压 力检测发动机反转的曲柄位置区域。即，设定为，发动机的反转和进气管 压力的相关性高的曲柄位置区域。在步骤S42的判断结果为当前的曲柄位 置位于上述曲柄位置区域内时，进行步骤S43,在不处于上述曲柄位置区 域内时，为了避免精度低的判断而提高判断精度、或者省略不必要的处理 而提高整体的处理效率等，直接结束该例程。
在步骤S43中，通过上述方法判断发动机反转。即，判断当前的进气 管压力是否大于等于预定的阈值。在当前的进气管压力大于等于上述阈值 时，判断为发动机发生了反转，进行步骤S45而使正压检测标志FBF为1。 然后，直到发动机停止为止，继续进行点火禁止(参照步骤S46、 S47)。
另一方面，在步骤S43中，在当前的进气管压力小于上述阈值时，进 行步骤S44,判断当前的曲柄位置是否是预定的点火恢复曲柄位置。此夕卜， 所谓点火恢复曲柄位置，是即使恢复点火也不会导致反转的曲柄位置，例 如为比压缩上止点靠后的预定曲柄位置。在此，点火恢复曲柄位置，是比 反转判断结束的曲柄位置靠后的位置，且是比可以进行下一次的点火准备 的曲柄位置靠前的位置。通过这样设定点火恢复曲柄位置，可以确保从进 行点火禁止处理到变为可以进行再点火处理的状态为止的充分的时间裕
17量。在步骤S44中，在当前的曲柄位置是上述点火恢复曲柄位置时，在步 骤S47中解除点火禁止，结束该例程。另一方面，在当前的曲柄位置不是 上述点火恢复曲柄位置时，直接结束该例程。
此外，上述的步骤S1、 S2、 S21、 S31~S34，通过点火禁止/提前角禁 止判断部117进行。步骤S35 S37、 S47，通过点火禁止/提前角禁止处理 部116进行。步骤S23、 S41、 S44、 S46,通过点火禁止解除判断部115进 行。步骤S42、 S43、 S45,通过反转判断部114进行。
如上所述，根据本实施方式，由于不是基于发动机的转动周期，而是 基于转动周期和进气管压力双方进行点火禁止控制，所以在难以引起良转 时，可以以较大的转动周期(换句话说是较低的发动机转速)为基准来禁 止点火，在易于引M转时，可以以较小的转动周期(换句话说是较高的 发动机转速)为基准来禁止点火。
例如，如图17所示，在小于等于预定的转速Ns则一律禁止点火的情 况下，即使是本来不会反转的状态C (参照白圏)，也会被禁止点火(强 制熄火)。相对于此，根据本实施方式，由于成为基准的转速相应于进气 管压力而变化，所以可以避免状态C时的强制熄火。因此，可以避免不必 要的强制熄火，可以进行准确度更高的点火禁止控制。此外，同样地，可 以避免不必要的提前角禁止，可以进行准确度更高的提前角禁止控制。
在本实施方式中，预先设定可能导致反转的转动周期的阈值NT和NTA， 将在发动机12的运转中所检测出的转动周期和这些阈值NT及NTA进行比 较，判断点火或者提前角的禁止。因此，可以通过比较简单的构成，实行 上述点火禁止控制及提前角禁止控制。
此外，在本实施方式中，根据进气管压力和吸入空气量之间相关联的 关系，基于进气管压力检测发动机负载。因此，对于具备进气管压力传感 器50的发动机12,没有必要另外设置新的传感器来用于检测发动机负载， 可以简单且低成本J4^r测发动机负载。
此外，在本实施方式中，如果在禁止点火后，检测发动机12的反转， 则使发动机l2停止之后解除点火禁止。因此，不会导致随着点火禁止的解除而诱^X转，不会给发动机12增加大的负担。
进而，在本实施方式中，在禁止点火后，在发动机12不反转且进气管 压力小于预定值时，解除点火禁止。因此，在不会导致反转的情况下，可 以立即从点火禁止状态恢复，可以避免不必要的强制熄火。
此外，在本实施方式中，将成为点火禁止控制的基准的转动周期，设 定为压缩上止点附近的曲柄位置的转动周期。因此，可以提高反转的判断 精度，可以实现可靠性更高的点火禁止控制。
在上述实施方式中，基于进气管压力检测出发动机负载。但是，也可 以基于与该负载相关的其他^t等检测该发动机负载。例如，如图18所示 地，也可以设置检测节气门33的开度(以下称为节气门开度)的节气门 开度传感器49或者直接检测吸入空气量的空气流量计48，基于节气门开 度或吸入空气量检测发动机负载。
在基于节气门开度检测发动机负载时，优选以与节气门开度相关性高 的曲柄位置为基准。换句话说，优选，以与吸入空气量相关性高的曲柄位 置为基准。例如，优选，如图19所示，将上述预定曲柄位置CRK1，设定 在在发动机的l个循环中，进气阀6打开的预定位置的曲柄位置中的位 置P2那样的与吸入空气量相关性高的位置。此外，也可以<没定多个位置 P2，计算与吸入空气量相关性高的节气门开度的积分值、微分值等，采用 这些值检测发动机负栽。
在通过空气流量计48直接检测吸入空气量时，如图20所示地，优选 将上述预定曲柄位置CRK1，设定在进气阀6打开的预定位置的曲柄位置 中的位置P3那样的与吸入空气量相关性高的位置。此夕卜，此时也可以设定 多个位置P3，计算与^空气量相关性高的PAA^空气量的积分值、微分值 等，采用这些值检测发动机负载。
此外，在上述实施方式中，在判断转动周期及发动机负载的组合是否 是导致反转的组合时，检测转动周期，基于该转动周期进行判断(参照图 8)。即，判断转动周期是否大于等于预定阈值，基于该判断结果禁止点火 或者提前角。但是，也可以对每个转动周期设置发动机负载阈值，判断发动机负载是否大于等于该阈值，基于该判断结果禁止点火或提前角。
在上述实施方式的点火禁止恢复判断处理中(参照图16)，在步骤S44 中判断为当前的曲柄位置是点火恢复曲柄位置时，进行步骤S47,直接解 除点火禁止。但是，也可以在比点火恢复曲柄位置靠后的曲柄位置(换句 话说，从曲柄位置变为点火恢复曲柄位置开始经过预定期间后)，解除点 火禁止。
才艮据点火装置的种类的不同，有时也考虑在》更件构成等的关系方面， 直接解除点火禁止则导致点火操作不稳定的情况。但是，如上所述，如果 到点火禁止解除为止设定时间差，则可以使解除点火禁止后的点火操作稳 定。
例如，如图21 (a)所示，有时存在点火线圏一次侧电压，从点火 禁止开始到经过预定时间(稳定时间)，不回复到预定的塞准值的情况。 如果以曲柄转角为基准考虑的话，则与该稳定时间对应的曲柄转角的相位 差因发动机转速而变化， 一般发动机转速越高则越大。但是，例如，通过 从正压检测区域经过开始到点火禁止解除为止设置相位差A，可以确保从 点火线圏一次侧电压稳定起具有充分的相位差B,可以使点火禁止解除后 的点火操作稳定。
也可以进行图22所示的点火禁止恢复判断处理，来代替图16所示的 点火禁止恢复判断处理。在图22的处理中，当在步骤S42中判断为当前的 曲柄位置不在正压检测曲柄位置区域(正压检测区域)中时，.进行步骤S44。 在步骤S44中，当判断为当前的曲柄位置是点火恢复曲柄位置时，进行步 骤S48，判断正压检测判断是否结束。在步骤S48的判断结果为"是，，时， 认为点火线圏一次侧电压稳定，而进行步骤S47,解除点火禁止。另一方 面，在步骤S48的判断结果为"否"时，直接结束该例程。
但是，例如，在机动二轮车1在向下倾斜的坡上行驶时等，有时从外 部被施加佳发动机12正转的力。这时，可以认为，即使在压缩上止点前暂 时产生了反转，也可以通过其后受到来自外部的力，使发动机12正转，保 持原状地继续正转。但是，这时，进气管压力小于预定的阈值(参照图16
20的步骤S43),有时可能发生，即使实际瞬间产生反转，也不能检测到该 反转的问题。因此，在基于曲柄脉冲检测曲柄位置的装置中，有时存在着 因正转时的曲柄脉冲和反转时的曲柄脉冲混杂，而误认曲柄位置的情况。
另一方面，在点火禁止恢复判断处理(参照图16)的步骤S43中，存 在着进气管压力小于阈值时，随后解除点火禁止的情况。因此，有可能 基于错误的曲柄位置解除点火禁止。在此，优选，在点火禁止解除前，进 行1务正检测误差的重i史操作。
例如，也可以实行图23所示的点火禁止解除处理来取代步骤S47的点 火禁止解除。在该点火禁止解除处理中，首先在步骤S51中，判断是否检 测出预定次数的脉冲。在步骤S51的判断结果为"是"时，进行步骤S52， 判断是否检测出了预定的基准曲柄位置。此外，基准的曲柄位置，例如可 以设定为图4的变磁阻转子60和变磁阻转子70之间的位置等。然后，在 步骤S52的判断结果为"是"时，将检测出的基准曲柄位置作为新的基准 位置(重设操作)，再次进行曲柄位置的检测。此外，由于都可以把握正 确的曲柄位置，故进行步骤S53,解除点火禁止。此外，在步骤S51及S52 的判断结果为"否"时，直接结束该例程。
在上述实施方式中，发动机负载不限于发动机本身的负载，也可以包 括外部负栽。此外，也可以相应于外部负载^f务正转动周期阈值NT、 NTA。 例如，作为外部负载，可以考虑发电负载、来自驱动系统的负载以及冷机 时的损耗负载。此时，也可以将发电负载所产生的修正系数(电负栽修正 系数)设为Kl、将来自驱动系统的负载所产生的4务正系数(驱动系统负载 修正系数)设为K2，将冷机时的损耗负载所产生的修正系数(机器温度修 正系数)设为K3，对阁值NT或NTA乘上这些修正系数K1 K3。
作为与发电负载相关的参数，例如，可以考虑发电控制导通/断开、 前照灯(H/L)的开/闭、或负载(duty)比、手柄加热器的导通/断开、方 向指示器的导通/断开、制动灯的开/闭、喇、，八的开/闭。作为与来自驱动系 统的负载相关的参数，例如也可以考虑离合器导通/断开、坡度、档位。如 图24所示地，也可以预先将这些参数函数化、图表化或映像图化，将这些#相互相乘或相加等，由此计算各修正系数K1 K3。此外，在冷机时的 损耗负载的计算时，也可以采用油温、水温等来取代机器温度。
如以上所说明的那样，本发明适用于发动机的点火控制装置及具备其 的车辆。
权利要求
1. 一种发动机的点火控制装置，其具有点火装置和使所述点火装置的点火时间角度提前的提前角装置，该发动机的点火控制装置具有用于检测所述发动机的转动周期的转动周期检测器；用于检测所述发动机的负载的负载检测器；以及控制器，其根据所述发动机的转动周期和负载，实行禁止通过所述提前角装置所进行的角度提前的提前角禁止控制。
2. —种车辆，其具有如权利要求1所述的发动机的点火控制装置。
全文摘要
本发明提供一种发动机的点火控制装置以及具有该点火控制装置的车辆，所述发动机的点火控制装置具有点火装置和使所述点火装置的点火时间角度提前的提前角装置，该发动机的点火控制装置具有用于检测所述发动机的转动周期的转动周期检测器；用于检测所述发动机的负载的负载检测器；以及控制器，其根据所述发动机的转动周期和负载，实行禁止通过所述提前角装置所进行的角度提前的提前角禁止控制。
文档编号F02P11/00GK101469656SQ200910005440
公开日2009年7月1日 申请日期2005年12月27日 优先权日2004年12月27日
发明者中村伦久, 佐佐木优一, 田仲智章 申请人:雅马哈发动机株式会社