CN1042457C - 用于内燃机的无接点点火装置 - Google Patents

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Abstract

在转子上形成一个突起而构成定时传感器、在带有起动时分级提前角的二轮车中使用的内燃机无接点点火装置。根据与转子突起的前、后缘相应的信号G1、G2，在计量G1的时间TG1后计算G2中断时刻TG2，步骤206计算时间间隔TG1G2。若判定内燃机转数小于N1，则步骤208计算其点火时间Ts，步骤209对时间Ts设定的计数递减计数，在“0”时使P0端为“0”而进行点火。在步骤313确认经过特定时间后，步骤214使P0端为“0”以结束点火动作。

Description

用于内燃机的无接点点火装置
本发明涉及一种在例如带有起动时分级提前角的二轮车中所使用的内燃机无接点点火装置。
在反冲起动式内燃机中，为了减小在其起动时所产生的反冲(脚蹬起动踏板的反冲)的产生程度，而进行这样的控制；同空转时相比推迟起动时的点火时间，这就需要所谓带有分级的电子提前角点火控制装置，为此而采用：例如，在与内燃机成一体地旋转的转子上形成两个突起，使用传感器来检测该突起的通过。
但是，如果象这样用带有两个突起的转子构成一个传感器，就必需相对于转子以特定的间隔形成2个突起，而且由于对2个突起的位置精度有所要求，就使锻造出转子突起的工艺复杂化而必然导致其价格昂贵，同时，电路结构也会复杂化从而引起部件的大型化。而且，由于在分级宽度变更时必须变更转子上的锻造突起，因而存在着相应地需要时间和成本的问题。
这样，就考虑到如特开昭59-23067号公报所示的由具有一个突起的转子构成1传感器。即，使分级提前角从一个转子的后缘到前缘。但是，对于这种传感器结构来说，由于是由传感器脉冲宽度决定分级，就限制了设定的自由度。而且，在点火开始转数上，由于是由突起的前缘和后缘设定来自传感器的输出波形顶点，特别是在起动时，分级宽度变小，就很少有防止反冲的效果。
鉴于上述缺点，本发明的目的是提供一种在由具有一个突起的转子构成一个传感器的情况下，在内燃机旋转变动中带有强的低速分级的内燃机无接点点火装置。
本发明所涉及的内燃机无接点点火装置包含的转子具有一个使定时传感器与内燃机的旋转同步旋转的突起，上述内燃机每转一圈该点火装置在其特定的旋转角位置输出与上述突起宽度的间隔对应的第1和第2检测信号G1和G2，并具有点火控制装置，该点火控制装置根据该第1检测信号G1或者第2检测信号G2的时间间隔求出上述内燃机的旋转速度，在该内燃机转数低于特定的低转速时，根据第1和第2检测信号G1和G2的时间间隔设定低旋转时点火时间定时器，并且在所设定的点火时间经过时控制点火开关装置，由上述第2检测信号位置设定上述点火时间定时器。
在这样构成的内燃机无接点点火装置上，有能由1个传感器对应于1个突起的转子实现带有低速分级的点火装置，在由简单的结构就能有效地进行点火控制的同时，能容易地实现分级宽度变更，还能充分地确定其设定自由度，对防止反冲也能发挥较大的作用。
图1是用于说明本发明的一个实施例所涉及的无接点点火装置的电路结构图；
图2说明该点火装置中的内燃机转数和点火时间的关系及来自定时传感器的输出信号G1、G2的位置关系；
图3(A)和(B)分别表示内燃机转数在N1以下的情况和N1-N2的情况下的信号G1、G2所对应的P0输出状态；
图4是表示上述点火装置的点火控制主程序的图；
图5为中断程序；
图6同样是G1中断程序的图；
图7是说明本发明的另一个实施例的结构图。
下面参照附图来说明本发明的一个实施例。图1表示其电路结构，具有检测内燃机旋转状态的定时传感器11。在同内燃机的转轴成整体地旋转的转子11a上形成1个特定宽度的突起11b。而且，邻接该转子外周设置电磁线圈11c，其结构是在与同内燃机一起旋转的转子的突起相对时输出检测信号。电磁线圈11c与转子的突起相对应，在与突起前缘相对时输出例如负方向的第1检测信号G1，而在与突起的后缘相对时输出正方向的第2检测信号G2。
在内燃机中设置永磁式发电机。在该发电机中设置有用于给点火电容器12充电的发电机线圈13，由该发电机线圈13所发出的正方向周期的电能通过二极管14和15构成的电路供给电容器12作为充电电能。该电容器12，在可控硅16触发时形成放电电路，将该放电电能供给点火线圈17的初级线圈171。从而，把点火电能供给与该点火线圈17的次级线圈172相连的火花塞18，发生点火火花。
将来自发电机线圈13的负方向电压供给点火时间运算电路的电源电路19，由该电源电路19起动发电机的电源接通时对于微机20产生用作初始化的复位信号。
微机20具有输出端P0和P1，来自输出端P0输出被供给三级管21的基极。由于该三极管21在P0端输出为“1”时进行关断控制而在“0”时被导通，则在该三极管21导通时给可控硅16提供触发信号，电容器12放电而进行点火。
来自定时传感器11的输出信号，分别通过对于第1第2检测信号G1和G2分别为正向的二极管22和23供给到三极管24和25的基极。从而，对应于第1检测信号G1三极管24导通，向微机20的输入端P3的输入信号被设定为“0”。而且，对应于第2检测信号G2而使三极管25导通，供给向微机20的输入端P2的输入信号被设定为“0”。在三极管24和25的导通状态下的“0”信号通过“或”电路26被供给到微机20的输入端/IRQ(/表示负逻辑)，该微机20产生中断(***)。
将来自微机20输出端P1的输出信号提供给三极管27的基极，当该输出信号为“0”时三极管27导通，而三极管27导通时三极管28导通。三极管28连接在可控硅16的触发控制用三极管21和微机20的输入端P2之间，导通/关断由三极管25提供给三极管21的信号。
图2是说明点火时间特性的示意图。由于内燃机转数分为转速低于取空转转数以下为第1转速N1的极低速旋转状态和转速高于取空转转数以上为第2转速N2的区域，在图中相应地给出来自定时传感器11的检测信号G1和G2。其中，A°是相当于在转子上所形成的突起11b宽度的G1-G2间角度，S°是起动时点火时间与G2信号之间的角度，例如，在G2的位置为BTDC(上止点前点火时间)10°，把A°设定为30°的情况下，G1为BTDC40°，此外，一旦把S°设定为10°，起动点火时间就成为BTDC0°。
在这样构成的点火装置中，通过踏下脚蹬起动踏板或起动电动机而使内燃机开始旋转，此时就会在由该内燃机所驱动的永磁式发电机的发电线圈13中产生正负交流电压。从而，一旦在该发电机线圈13中产生正电压，电流就会在二极管14、电容器12和二极管15的电路中流过，则点火电容器12被充电。而当发电机线圈13产生负方向电压时，由电路的电源电路19和二极管30确保电源，同时，从电源电路19给微机20提供复位信号，将微机20初始化。
这样，一旦微机20被复位，图4所示的主程序就开始工作。在步骤101中，微机20的输出端P1和P0分别输出“1”，由输出端P1的输出关断三极管27，从而关断三极管28。由此，即使在定时传感器11中产生G2信号而使三极管25导通，也不会产生后述的点火动作。然后，在P0端的初始设定的同时，在步骤102中进行各种RAM的初始设定。
当定时传感器11中产生负向电压时，三极管24从关断状态转换为导通状态，对识别中断用的端子P3和/IRQ输入“0”。一旦/IRQ端为“0”，微机20就中断该主程序的进行，同时，起动图5所示的中断程序。
在该中断程序中，由步骤201确认P2端的电平，同时，在确认了P2端电平为“1”时进入步骤202进行P3端的电平确认。如果由步骤202确认了P3端的电平为“0”，就进行图6所示的G1中断处理。
在该G1中断处理中，首先由步骤301进行FSTEP的确认。标志FSTEP表示发动机的转数在N1转以上/以下。当由步骤301判定发动机转数为N1以下时，进行步骤302把P1端设定为“1”，由步骤303，进行G1中断时刻TG1的计量，并准备进行主程序返回后的360°间隔时间TIG1的计算。然后，由步骤204设置G1信号计量结束标志，在步骤305对P0端进行初始化并返回到主程序。
在图4的主程序中，步骤103判定是否有G1的中断，如果有G1的中断就进入步骤104，根据此次处理中计量的时刻TG1和上次的计量时刻TG1，来计算转子旋转1转360°的旋转时间TIG1。对于这种情况来说，如果计算出了360°的时间TIG1，则据此求出发动机的转数，在步骤105中判定这样求出的发动机转数是否在N2以上。如果判定转数在N2以上，则由步骤106进行Tθ(参见图2)的点火时间计算。
若在定时传感器11中产生正向电压，就控制三极管25导通，三极管25一导通，就通过“或”电路26使微机20的/IRQ和P2端为“0”，从而把中断输给微机20，起动图5的中断程序。在该中断程序中，由于在步骤201中对P2端的电平判定为“P2=0”，就在步骤203中进行作为G2中断时间的TG2的计量，由步骤204判定在此之前是否进行了TG1计量。这时，由于TG1的计量已经完成了，进入步骤205。
在步骤205，清除所设置的TG1计量标志，在下一个步骤206，通过“TG2-TG1”计算相当于定时器转子的突起宽度A°的时间TIG1G2。在步骤207中，根据如此求出的TG1G2进行现在的内燃机转数是否在N1以上的判定，当判定为N1以下时进入步骤208，从现在的TIG1G2计算分级前点火时间用的点火时间Ts，设置点火时间。
如果这样设置点火时间，就由步骤209进行时间Ts的递减计数，若在步骤210中判定出计数值为“0”，就进入步骤211。
在步骤211中，使微机20的P0端的输出为“0”，从而使三极管21导通，给可控硅16提供触发信号以使其导通。一旦可控硅16被导通，点火电容器12的电荷就由点火线圈17放电，在其次级侧产生高电压从而由火花塞进行点火。
此后，在步骤212将标志FSTEP初始化为“0”，在步骤213中，确认经过一定时间(例如100μ秒)之后，在步骤214中使P0端为“1”，以关断三极管21，从而结束对可控硅16的触发信号。这样，在比信号G2只滞后定时时间Ts的时期进行点火。由此，转数小于N1以下的起动时防止产生反冲。
当内燃机转数上升超过N1转时，根据图5的中断程序的步骤207的判断，在步骤215中把标志FSTEP设定为“1”。此后，若产生G1信号的中断，则根据图6中步骤301的判定输出在步骤306中在P1端输出“0”。由该P1端的输出使三极管27导通，由于三极管28被导通，就由下一个来自定时传感器11的G2信号进行纯电路式点火动作，而不使用来自微机20的输出信息。
一旦内燃机的旋转从空转转数进一步升高到超过N2，就由步骤307检出该状态，在步骤308中，设定在G1中断程序内计算出的点火时间Tθ，并对其进行递减计数，在步骤309中，当点火时间Tθ为“0”时，由步骤310使P0端为“0”而重复点火动作。
图3的(A)表示对应于来自内燃机转数为“0-N1”时定时传感器11的G1和G2信号在微机20的P0和P1端的状态，在该状态中，P1端一直为“1”，由G2信号后的定时Ts使P0端为“0”从而进行点火动作。
(B)表示对应于内燃机转数为N1-N2情况下的信号G1和G2的P0端的状态，与定时传感器的信号G2相对应，P0端为“0”，此时P1端一直被设定为“0”。
虽然在实施例中，由信号G2所产生的点火是通过三极管28的导通与关断而形成的，但也可不用这样的结构，而采取根据来自微机20的P0端的输出的软件方式的点火形式，这样就可以不用由微机20的复位时的G2信号所产生的硬件方式点火形式。
用于电路的电源可以是由电池构成的，不是磁-电容器放电式点火装置(CDI)而是DC-CDI和三极管点火等也行。而且，使用具有独立中断(***)端的微机，也能废除图7所示的“或”电路和P2、P3端。另外，来自定时传感器11的输出信号G1和G2也能作为来自比较电路的输出而获得。而且，也可以根据来自定时传感器11的输出信号G1和G2中任一个的时间间隔来求出转速。虽然在上述实施例中使用了微机，但通过与比较器等的组合构成运算电路也行。而且，设在轴子上的突起也可以是凹陷，也可以利用曲轴臂的凹口。
根据本发明上述的内燃机无接点点火装置，在由具有一个突起的转子构成一个传感器的情况下，根据转子突起宽度时间数据计算、设定起动时的分级提前点火时间，从而在内燃机的旋转变动中进行带有强的低速分级的无接点点火控制。

Claims (10)

1．一种内燃机无接点点火装置，其中包括：
与内燃机一起旋转的旋转体(11a)；
设在该旋转体上、具有与最大提前角位置相应的前缘和与空转时点火时间相应的后缘的一个特征部分(11b)。
检测上述特征部分、在上述前缘产生第1检测信号(G1)、在上述后缘产生第2检测信号(G2)的传感器(11c)；
根据上述第1检测信号(G1)和第2检则信号(G2)来获得与上述内燃机转速相对应的信号的转速检测装置；
在由该转速检测装置所得到的转速大于表示上述内燃机起动时的预选设定的第1转速(N1)时在上述第2检测信号(G2)以前的提前角位置产生点火信号的提前角控制装置；
响应上述点火信号而进行内燃机的点火动作的点火电路，
其特征在于：还包括低速旋转时点火时间设定装置，在由上述转速检测装置所得到的转速小于表示上述内燃机起动时的预先设定的第1转速(N1)时，计量上述第1检测信号(G1)和上述第2检则信号(G2)的产生间隔时间(TIG1G2)，根据该时间(TIG1G2)设定表示低速旋转时的点火时间的定时时间(Ts)，从上述第2检测信号(G2)在经过上述定时时间(Ts)之后产生代替由上述提前角控制装置所产生的点火信号的点火信号；
上述定时时间(Ts)这样设定：根据上述时间(TIG1G2)在上述第2检测信号(G2)之后的预定角度位置(S°)产生点火信号；
上述定时时间(Ts)由下列等式设定：
其中把低速旋转时的点火时间作为上述第2检测信号(G2)后的预定角度位置(S°)，把上述第1检测信号(G1)与上述第2检测信号(G2)之间的角度间隔作为角度间隔(A°)。
2．根据权利要求1所述的点火装置，其特征在于：上述转速检测装置计量上述第1检测信号(G1)或上述第2检测信号(G2)中任一个的重复产生间隔时间(TIG1)。
3．根据权利要求1所述的点火装置，其特征在于：上述特征部分(11b)是设置在上述旋转体上的突起或凹部，用于使上述旋转体与上述传感器的间隔发生变化。
4．根据权利要求1至3中任一个所述的点火装置，其特征在于上述提前角控制装置包括：
当由上述转速检测装置所得到的转速大于第1转速(N1)、而且小于表示上述内燃机空转转数以上的预选设定的第2转速(N2)时响应上述第2检测信号(G2)产生点火信号的空转时点火时间设定装置；
在由上述转速检测装置所得到的转速大于表示上述内燃机空转转数以上的预先设定的第2转速(N2)时根据上述第1检测信号(G1)或上述第2检测信号(G2)中任一个的产生间隔的时间(TIG1)设定表示高速旋转时的点火时间的定时时间(Tθ)、在经过上述定时时间(Tθ)之后从上述第1检测信号(G1)产生点火信号的高速旋转时点火时间设定装置。
5．根据权利要求4所述的点火装置，其特征在于上述低速旋转时点火时间设定装置包括：当由上述转速检测装置所得到的转速小于表示上述内燃机起动时的预先设定的第1转速(N1)时使上述提前角控制装置所产生的点火信号无效的无效化装置。
6．根据权利要求5所述的点火装置，其特征在于：上述空转时点火时间设定装置包括响应上述第2检测信号(G2)而产生点火信号的三极管电路，上述无效化装置使上述三极管电路保持在预定状态从而阻止响应上述第2检测信号(G2)而产生的点火信号。
7．一种内燃机无接点点火装置，其中包括：
与内燃机一起旋转的旋转体(11a)；
设置在该旋转体上、具有与最大提前角位置相对应的前缘和与空转时点火时间相对应的后缘的一个特征部分(11b)；
检测上述特征部分、在上述前缘产生第1检测信号(G1)、在上述后缘产生第2检测信号(G2)的传感器(11c)。
根据上述第1检测信号(G1)和上述第2检测信号(G2)而获得与上述内燃机转速相对应的信号的转速检测装置；
当由该转速检测装置所得到的转速大于表示上述内燃机起动时的预先设定的第1转速(N1)时通过把上述第1检测信号(G1)作为基准的时间计量在上述第2检测信号(G2)以前的提前角位置产生点火信号的提前角控制装置；
响应上述点火信号而进行内燃机点火动作的点火电路，
其特征在于：还包括低速旋转时点火时间设定装置，当由上述转速检测装置所得到的转速小于表示上述内燃机起动时的预先设定的第1转速(N1)时，通过计量上述第1检测信号(G1)或上述第2检测信号(G2)各自的时间间隔，在由上述第2检测信号(G2)所定角度之后的滞后位置，代替上述提前角控制装置产生点火信号。
8．根据权利要求7所述的点火装置，其特征在于：上述低速旋转时点火时间设定装置，通过把上述第2检测信号(G2)作为基准的时间计量在由上述第2检测信号(G2)确定的角度之后的滞后位置产生点火信号。
9．根据权利要求7所述的点火装置，其特征在于：上述低速旋转时点火时间设定装置使来自上述提前角控制装置的点火信号无效。
10．根据权利要求8所述的点火装置，其特征在于，上述提前角控制装置在由上述转速检测装置测得的转速高于上述第1转速(N1)、并高于预选设定得比内燃机空转转数的第2转速(N2)时，通过把上述第1检测信号(G1)作为基准的时间计量来产生第1点火装置；而在由上述转速检测装置测得的转速大于上述第1转速(N1)、并小于上述第2转速(N2)时，响应上述第2检测信号(G2)而产生第2点火信号。
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