專利名稱：用于車輛的發(fā)動機控制方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛的發(fā)動機控制方法和發(fā)動機控制結構，更具體地說，是涉及一種改進的發(fā)動機控制，它防止了諸如離合器震顫之類的所不希望的傳動作用。
背景技術：
在諸如小型摩托車之類的某些小型車輛中，發(fā)動機的旋轉一般是通過一個自動傳動裝置來傳送到從動輪的。帶有連續(xù)變化的帶式傳動裝置的車輛被廣泛地使用。在這種情況下，傳動裝置通常裝有一個起動離心摩擦離合器。當轉速上升至接近一個預先設定值時，該離心摩擦離合器就在離心力的作用下接合起來，并且當轉速上升，摩擦力也增加。這使得車輛有一個平穩(wěn)的起動。
但是，在這樣的摩擦離合器中，在離合器接合的過程中可能會發(fā)生一個由振動或者擺動引起的震顫現(xiàn)象。如果發(fā)生這種情況，不僅可能會損壞離合器和傳動系統(tǒng)，而且還可能使駕駛者和乘客有感覺到不舒服。為了避免這樣的作用或者使這樣的作用最小，就對離合器的尺寸和材料進行改進，但這樣就要付出一些不利的代價。
作為進一步或者替代的補救方法，人們在接近離合器接合時的發(fā)動機速度的一個預先設定的速度范圍內將發(fā)動機的輸出功率減小一定的量。一種實現(xiàn)這個方法的方式是延遲點火時間以使發(fā)動機輸出功率降低，由此在離合器的接合過程中限制振動。在這種方法中，延遲角或者跳過量是一個定值。
但是振動現(xiàn)象不是總是發(fā)生的?，F(xiàn)象的發(fā)生取決于車輛的行駛狀況，如車輛的負荷、離合器摩擦件的磨損狀況或者其它因素。在這樣的情況下，就無需減小發(fā)動機的功率，但是前述系統(tǒng)在一個預先設定的速度范圍內是總是減小發(fā)動機功率的。因此，不僅發(fā)動機的燃燒削弱且降低了燃料效率，還增加了所不希望的氣體排放。
因此，本發(fā)明的一個主要目的就是要提供一種改進的車輛發(fā)動機控制方法和系統(tǒng)，它能夠防止傳動振動的產生，尤其是由于離合器接合和脫離所產生的傳動振動。
本發(fā)明的另一個方面是適于實施一種發(fā)動機控制裝置。該車輛有一個內燃機、一個從動輪以及一個從內燃機的軸來驅動從動輪的傳動裝置。一個發(fā)動機控制裝置探測軸的旋轉狀態(tài)在發(fā)動機加速過程中的變化。如果發(fā)動機控制裝置確定旋轉變化過大，就減小發(fā)動機的輸出功率以避免在傳動中發(fā)生振動。
附圖的簡要說明

圖1為帶有發(fā)動機控制裝置和防止不希望發(fā)生的傳動狀態(tài)的系統(tǒng)的小型車輛的側視圖；圖2為車輛發(fā)動機、傳動系統(tǒng)以及從動輪的局部剖面示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例所構造和運作的一種發(fā)動機控制的示意圖；圖4所示為控制系統(tǒng)中與發(fā)動機軸相連的計時傳感器的側視圖；圖5為表示根據(jù)本發(fā)明的確定軸加速度的方法的示意圖；圖6為表示一個控制程序的示意流程圖，該控制程序可以用于實踐本發(fā)明；圖7為表示在控制發(fā)動機以避免所不希望發(fā)生的傳動系統(tǒng)振動和/或離合器震顫的狀況下的軸轉速(A)、點火時間(B)及車輛速度(C)相對于時間的曲線圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在詳細參見附圖，并先參見圖1，一種特別應用了本發(fā)明的小型車輛總的由參考標號11表示。盡管該車輛是一低座小摩托車，但對于那些熟悉本技術領域的人們來說，如何將本發(fā)明應用于其它類型的車輛是顯而易見的。低座小摩托車有一個框架12，其上以合適的方式安裝了一個主體組件13。框架12與前叉14軸頸連接，而該前叉14由可旋轉地支承一個可操縱的前輪15。在前叉14的頂端有一個把手組件16，坐在主體組件13的座位17上的駕駛者可以操縱它。
在座位下方設置了一個從動后輪18，它通過一個懸掛件19懸掛在框架12上。后輪18由一個組合發(fā)動機傳動組件驅動，該發(fā)動機傳動組件總的由參考標號21表示。現(xiàn)在將主要參照圖2對發(fā)動機傳動組件21進行描述。
發(fā)動機傳動組件21包括一個內燃機，該內燃機以截面部分地表示，并總的由參考標號22標識。該發(fā)動機可以具有任意數(shù)量的汽缸，也可以以任意原理進行運作，也就是說，它可以是二沖程或四沖程的，再或者是旋轉型的。因此，對發(fā)動機的部件僅作一般的描述。這些部件中包括一個形成了一汽缸筒的汽缸組23，一個活塞24在該汽缸筒中往復運動。一根連桿25將活塞14和一根曲軸26連接起來，該曲軸26是以一個合適的方式軸頸連接在發(fā)動機22的曲軸箱中的。
曲軸26與一個連續(xù)變化的帶式傳動裝置的輸入軸相連接，該傳動裝置總的由參考標號27表示，并且它部分地延伸過一個細長的殼體28，該殼體28為驅動帶31形成了一個排出口29。驅動帶31的驅動皮帶輪包括固定以與曲軸26一起旋轉的一個第一皮帶半輪32和可軸向移動的第二皮帶半輪33，該第二皮帶半輪33與飛輪若干重物34協(xié)作以在發(fā)動機速度增加時增加驅動皮帶輪的有效直徑。
現(xiàn)在參見圖2的右手側，該部分所示為驅動是如何從帶子31傳輸?shù)胶筝喌模粋€總的由參考標號35表示的從動皮帶輪組件與后輪18相連。從動皮帶輪35包括一個軸向固定的皮帶輪部分36，該皮帶輪部分36裝配成可以繞驅動后輪18的一根輪軸37旋轉。在從動皮帶輪35上還附著有一個離心離合器的鼓筒38，該離心離合器總的由參考標號39表示。
從動皮帶輪35還包括一個軸向可移動的皮帶輪41，它通過一彈簧42加載，以在正常情況下驅使兩個皮帶半輪在一起以增加從動皮帶輪35的有效直徑。但是，當驅動皮帶輪27處于直徑最小的狀況下時，從動皮帶輪35的直徑將會處于它的最大值，以提供較低的傳動比率。
離心離合器39包括多個樞軸支承且?guī)в心Σ撩娴碾x合器元件。這些元件由參考標號43表示。螺旋壓力彈簧44一般驅使這些元件向內，以保持它們不與鼓筒38的內表面接合。
在這樣的情況下，系統(tǒng)就將在中性狀況下運轉。也就是說，離合器39是脫開的。但當發(fā)動機的速度增大時，作用在離合器瓦43上的離心力將會克服彈簧44的作用，并且離合器將會接合，以將驅動傳送到從動輪18。
當發(fā)動機速度繼續(xù)增大，驅動皮帶輪27的直徑將會增大，并且從動皮帶輪35的有效直徑將會增大以增加后輪18相對曲軸26的被驅動速度。直至目前所示，該結構可以被認為是傳統(tǒng)的結構。
從下面的描述中應會變得明顯，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，它用來控制發(fā)動機22在某些運行狀況下的所發(fā)生功率以防止在離心離合器39接合時發(fā)生震顫。所述的特定實施例通過控制發(fā)動機22的點火系統(tǒng)的點火來實現(xiàn)這個功能。在這一方面，發(fā)動機22設有與各自的汽缸相連的一個或多個火花塞45。這些火花塞45由一個點火系統(tǒng)點燃，下面將更為詳細地對控制火花塞45的點燃的控制系統(tǒng)進行描述。
發(fā)動機22的曲軸26以一種已知的方式附著在一個飛輪46上。盡管本發(fā)明是結合一個設置在曲軸上的傳感器來進行描述的，但傳感器也可以與發(fā)動機以同步關系驅動的任何其它軸相連。飛輪46也可起到一個永久磁體交流(AC)發(fā)電機的功能，該發(fā)電裝機總的標示于47處。這包括固定在其內表面上的永久磁體48，它們與線圈(未圖示)以一種在本技術領域中人們所熟知的方式協(xié)同工作。
為了進行點火時間控制，將一個脈沖式傳感器49與飛輪46相連，其外圓周表面上還特別附著了一個時標51。時標51有一條前導邊52和一條后隨邊53，當它們經(jīng)過傳感器49時會輸出可測量到的脈沖，以用來測量時標51經(jīng)過傳感器49所需的時間。這就在一個完整旋轉的一部分過程中構成了發(fā)動機22的一個瞬時轉速。
根據(jù)本發(fā)明，時標51比通常所使用的時標寬得多。這樣的加寬并不是一定要求的，但是它可以改進控制。例如，時標51的寬度等于曲軸旋轉的60°。時標設置成在發(fā)動機開始接近上死點(TDC)位置時會首先觸發(fā)一個脈沖，并在曲軸位于或者靠近上死點后再觸發(fā)一個脈沖?？梢愿鶕?jù)特定的應用改變化具體的角度。
不過，如果發(fā)動機22所進行的操作是一個四沖程的操作，這些脈沖就產生在壓縮沖程和排氣沖程結束時?，F(xiàn)有技術的方法已有利用在動力沖程時的速度測量，但人們發(fā)現(xiàn)在指示發(fā)動機荷載方面壓縮和排氣沖程要精確得多，并且這也構成了本發(fā)明的一個特征。
在一個二沖程發(fā)動機中，每一轉的兩次測量將為下一轉的發(fā)動機控制提供足夠的信息。
如圖3所示，從傳感器49輸出的信號傳輸?shù)揭粋€發(fā)動機系統(tǒng)點火時間控制裝置54中。該裝置54包括一個點火電路55，它可以基本上是一個傳統(tǒng)的CDI類型的點火電路，它向線圈56輸出一個信號“i”，而線圈56則輸出一個脈沖“I”來用某種已知的方式點燃火花塞45。
該發(fā)動機點火時間控制裝置54配有從電池57并經(jīng)過主開關58來的電源。點火時間控制裝置54包括一個由微型電子計算機或類似設備構成的電路59、由CDI(電容放電點火電路)構成的點火電路55以及一個供電電路61。供電電路61由一個恒壓電路形成，以用來向點火電路55和電路59輸出電源電壓。
從傳感器49發(fā)出的輸出信號傳輸?shù)桨l(fā)動機系統(tǒng)點火時間控制裝置54的一個轉速探測部分62，具體地說也就是輸出指示發(fā)動機22在各完整旋轉沖程中的轉速的信號N的那個電路59。此外，記錄在傳感器49上的從時標51前導邊52和后隨邊53發(fā)出的輸出信號傳輸?shù)揭粋€旋轉變化程度探測部分63。該旋轉變化程度探測部分63向輸出功率限制判斷部分64輸出一個表示速度差的信號。
在所述的實施例中，飛輪46可以由一種磁性材料形成，并且傳感器或者線圈49面向時標51的旋轉位置。在這種情況下，時標51的相對端部由通過線圈49鐵芯的磁路中的磁阻的變化來進行探測。時標51也可以由固定在飛輪46上且相互隔開一個給定角度的永久磁體來形成，而傳感器可以是一個磁傳感器，例如一個用來探測永久磁體通量的霍爾儀。時標也可以是一條狹長切口，它可由一個發(fā)光二極管(LED)和光接收元件來探測。
如圖3所示，如已經(jīng)提及的，電路59包括轉速探測部分62、旋轉變化程度探測部分63以及輸出功率限制判斷部分64。電路59還包括一個點火時間確定部分65、一個輸出功率限制部分66以及其它一些部件，對它們中的一些將會進行描述。這些電路62、63-66中的至少一個可以由微型電子計算機軟件來形成。
傳感器49的輸出信號，也就是在探測了凸起51的前端和后端52、53后輸出的正脈沖或負脈沖，輸入到轉速探測部分62中，在其中從連續(xù)兩個正脈沖或者兩個負脈沖之間的時間間隔就確定出一個轉速N(轉/分鐘(rpm))。傳感器49的輸出脈沖輸入到旋轉變化程度探測電路63中，在其中就確定出旋轉變化程度R。
現(xiàn)在將參照圖5對獲得旋轉變化程度的一種方式進行描述。當壓縮沖程的時間為tn-1且接著的排氣沖程的時間為tn時，旋轉變化程度探測部分63測量從凸起51的前端52到后端53的時間間隔“D”。通過測量連續(xù)的正(或負)脈沖之間的時間間隔，也確定出曲軸16旋轉一周的時間長度“T”。這里壓縮沖程的時段由Tn-1表示，排氣沖程的時段由Tn表示。
在確定旋轉變化程度R的第一種方法中，確定出凸起的探測時間t與時段T的比值t/T，并且該比值(t/T)＝R就表示了旋轉變化程度。在確定旋轉變化程度R的第二種方法中，確定出壓縮沖程和排氣沖程的按第一種方法得到的比值(t/T)，兩者之間的差值就表示旋轉變化程度。也就是說，對每個壓縮或者排氣沖程確定出壓縮沖程的比值(tn-1/Tn-1)＝Rn-1和排氣沖程比值(tn/Tn)＝Rn之間的差值(Rn-1 Rn)＝D。
輸出功率限制判斷部分64將在旋轉變化程度探測部分63中獲得的旋轉變化程度R(或D)與一個預先存儲的給定值相比。如果R(或D)超過給定值，就輸出一個輸出功率限制信號Q。輸出功率限制部分66依據(jù)輸出功率限制信號Q來控制發(fā)動機限制其輸出功率。在本實施例中，由于點火時間為了限制發(fā)動機輸出功率而延遲了，所以就計算得一個延遲角β。
延遲角β可以是一個給定值或者一個相對于諸如轉速N或其它一些行駛條件變化的變量。例如，延遲角β在高速旋轉中增加，并在低速旋轉中減小。點火時間確定部分65確定在正常操作時的點火時間α，減去延遲角β以得到(α-β)，并且輸出一個以(α-β)為點火時間的點火信號P。點火電路55就依據(jù)點火信號P在火花塞45處產生點燃火花。
點火時間確定部分65可以依據(jù)轉速N或者將轉速與從一圖形得來的荷載結合在一起來確定點火時間α。荷載可以從節(jié)流閥控制(杠桿)的旋轉移動量、也就是節(jié)流閥打開的程度來獲得；或者可根據(jù)旋轉變化程度R(或D)來獲得。
下面將參照圖6對本實施例的控制流程進行總的描述。首先，在步驟S1處，旋轉變化程度探測部分輸出一個表示發(fā)動機瞬時速度的信號到電路59的一個離合器操作范圍部分。該部分決定是否發(fā)動機的速度處在離心離合器39將接合或者脫離的范圍內。這示于圖6中的步驟S1，其中確定是否速度在N1至N2的范圍內。如果不在這個范圍內，就無需保護動作，并且程序移向步驟S2，在步驟S2處時間判斷角β就設為零，并且結果就使用正常的點火時間。
如果發(fā)動機速度是在離心離合器39的接合狀況可能會變化的范圍內，則程序移向步驟S3。在步驟S3處電路的旋轉變化程度探測電路63就探測旋轉變化的量，如上所述可以是D或者R。然后在步驟S4處，電路59的輸出功率限制判斷部分64就將旋轉變化量D與一個給定值D0相比。如果D＜D0，就不發(fā)出輸出功率限制信號Q。因此，在步驟S2處，輸出功率限制部分66就將延遲角β設為零。
如果D不小于D0，則發(fā)出輸出功率限制信號Q，并且在步驟S5處，輸出功率限制部分66就計算出一個延遲角β。然后，在步驟S6處，點火時間確定電路65就用延遲角β和轉速N確定出一個點火時間(α-β)。電路發(fā)送出一個相應于點火時間(α-β)的點火信號P以在步驟S7在火花塞45處產生點燃火花。然后重復這個過程直至D小于D0。
將旋轉變化量D(或R)與給定值D0一致的時刻的旋轉加速度N′0(角加速度ω′0)存儲在一個存儲器中，其后對延遲角β進行反饋控制，以使旋轉加速度N′0(ω′0)保持恒定。因此，在加速操作中加速度是恒定的，所以可以獲得一個平穩(wěn)加速的感覺且無離合器震顫。
從圖7中可以看出這個結果，該圖為根據(jù)本發(fā)明的軸轉速(A)、點火時間(B)及車輛速度(C)相對于時間的曲線圖。從圖中可見，當速度由于角加速度的變化而開始擾動時，點火時間就被延遲了，其結果就是使加速度和離合器的接合平滑。當離合器接合后，系統(tǒng)就回到正常的運作狀態(tài)，并且實現(xiàn)了本發(fā)明所希望得到的結果。
因此，從上面的描述中，應該很顯然，所述實施例十分有效地在離合器接合的時間中控制了發(fā)動機的加速度，以避免離合器接合中的震顫以及其它傳動方面的問題。這是通過延遲點火時間來實現(xiàn)的，但應顯而易見的是也可以采用在這段時間中控制發(fā)動機功率輸出以減小加速度的其它方法，例如汽缸跳過或者不點燃單個汽缸。當然，前面的描述是對于本發(fā)明較佳實施例的描述，人們可以在不背離本發(fā)明思想和由所附權利要求書所定義的范圍而作出各種修改和變型。
權利要求
1.一種用于通過一個傳動裝置將內燃機軸的旋轉傳輸?shù)綇膭虞喌能囕v的發(fā)動機控制方法，所述方法包括以下步驟探測軸旋轉狀態(tài)在發(fā)動機加速過程中的變化、確定旋轉變化程度是否過大且會引起傳動系統(tǒng)中的問題、以及當軸的旋轉狀態(tài)的變化程度過大時限制發(fā)動機的輸出功率。
2.如權利要求1所述的車輛發(fā)動機控制方法，其特征在于通過測量在連續(xù)旋轉中的軸轉度來確定發(fā)動機旋轉狀態(tài)的旋轉狀態(tài)變化程度。
3.如權利要求1所述的車輛發(fā)動機控制方法，其特征在于通過測量在連續(xù)沖程中軸的一部分的軸轉速來確定發(fā)動機旋轉狀態(tài)的旋轉狀態(tài)變化程度。
4.如權利要求3所述的車輛發(fā)動機控制方法，其特征在于在一個四沖程發(fā)動機中，連續(xù)的沖程為一個壓縮沖程和一個排氣沖程。
5.如權利要求1所述的車輛發(fā)動機控制方法，其特征在于發(fā)動機旋轉狀態(tài)的旋轉狀態(tài)變化程度同時是旋轉變化程度和旋轉加速度。
6.如權利要求1所述的車輛發(fā)動機控制方法，其特征在于通過測量在一個軸旋轉一確定量的過程中的時間間隔和完成包括被測量的軸所旋轉的確定量的一個完整旋轉的時間間隔，來確定發(fā)動機旋轉狀態(tài)的旋轉狀態(tài)變化程度。
7.如權利要求1所述的車輛發(fā)動機控制方法，其特征在于通過改變點火時間來改變發(fā)動機的輸出功率。
8.如權利要求7所述的小型車輛發(fā)動機控制方法，其特征在于通過在計時器中的一個時間設置來改變點火時間。
9.如權利要求7所述的小型車輛發(fā)動機控制方法，其特征在于反饋地控制點火時間的變化，以使發(fā)動機的旋轉加速度不會超過一個設定值。
10.如權利要求1所述的車輛發(fā)動機控制方法，其特征在于傳動系統(tǒng)包括一個離合器和一個傳動裝置，并且所避免的不希望發(fā)生的傳動系統(tǒng)狀況是離合器震顫。
11.一種車輛，它包括一個內燃機、一個由所述發(fā)動機驅動的傳動裝置，一個由傳動裝置驅動的從動輪以及一個發(fā)動機控制裝置，該控制裝置探測在發(fā)動機加速過程中軸旋轉狀態(tài)的變化、確定是否旋轉變化的變化程度過大且會引起傳動系統(tǒng)中的問題、以及當所述軸旋轉狀態(tài)的變化程度過大時限制發(fā)動機的輸出功率。
12.如權利要求11所述的車輛，其特征在于傳動系統(tǒng)包括一個離合器和一個傳動裝置，并且所避免的不希望發(fā)生的傳動系統(tǒng)狀況是離合器震顫。
13.如權利要求12所述的車輛，其特征在于通過測量在連續(xù)旋轉中的軸轉度來確定發(fā)動機旋轉狀態(tài)的旋轉狀態(tài)變化程度。
14.如權利要求12所述的車輛，其特征在于通過測量在連續(xù)沖程中軸的一部分的軸轉速來確定發(fā)動機旋轉狀態(tài)的旋轉狀態(tài)變化程度。
15.如權利要求14所述的車輛，其特征在于在一個四沖程發(fā)動機中，連續(xù)的沖程為一個壓縮沖程和一個排氣沖程。
16.如權利要求12所述的車輛，其特征在于發(fā)動機控制裝置同時依據(jù)旋轉變化程度和旋轉加速度來確定發(fā)動機旋轉狀態(tài)的旋轉狀態(tài)變化程度。
17.如權利要求12所述的車輛，其特征在于通過測量在一個軸旋轉一確定量的過程中的時間間隔和完成包括被測量的軸所旋轉的確定量的一個完整旋轉的時間間隔，來確定發(fā)動機旋轉狀態(tài)的旋轉狀態(tài)變化程度。
18.如權利要求17所述的車輛，其特征在于通過改變點火時間來改變發(fā)動機的輸出功率。
19.如權利要求18所述的車輛，其特征在于通過在計時器中的一個時間設置來改變點火時間。
20.如權利要求18所述的車輛，其特征在于反饋地控制點火時間的變化，以使發(fā)動機的旋轉加速度不會超過一個設定值。
全文摘要
一種避免了諸如離合器震顫之類的所不希望發(fā)生的傳動狀況的發(fā)動機速度控制。這是通過探測可能導致諸如離合器震顫之類的所不希望的傳動狀態(tài)的實際狀況并僅在找到這些確實狀況時改變發(fā)動機的輸出功率來實現(xiàn)的。所探測的狀況是確定發(fā)動機的速度或與發(fā)動機相關的軸轉速的加速度過大，或者旋轉變化或旋轉加速度過大。
文檔編號F02D41/14GK1407220SQ0212973
公開日2003年4月2日 申請日期2002年8月9日 優(yōu)先權日2001年8月10日
發(fā)明者磯田直也, 榎吉政彥 申請人:株式會社萌力克