專利名稱：用于發(fā)動機的防反沖電路的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的點火系統(tǒng)，且尤其涉及包括特別在啟動引擎期間，用于阻止反轉(zhuǎn)運行出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)的點火裝置。
火花點火內(nèi)燃機通常包括用于提供電能來將點火系統(tǒng)點燃的發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機。這可以直接從發(fā)電機進行，當在磁電機點火的情況中時，從電池承載機械的電池充電系統(tǒng)進行。火花塞的點火定時由脈沖裝置線圈控制，該脈沖裝置和發(fā)動機飛輪上的定時標記一起協(xié)作。這些定時標記具有特定的圓周范圍并當前端和末端通過脈沖裝置線圈時，產(chǎn)生正和負的脈沖。
為了啟動引擎，它以幾種方式中的一種方式轉(zhuǎn)動曲柄。該轉(zhuǎn)動可以由電啟動器電動機執(zhí)行或由例如反沖式啟動器、牽引索或曲柄手動執(zhí)行。響應(yīng)來自脈沖裝置線圈的脈沖信號將該火花塞或多個火花塞點燃。但是，在原始發(fā)動機旋轉(zhuǎn)時，所施加的旋轉(zhuǎn)力可能不足夠來抵抗在燃燒室中產(chǎn)生的內(nèi)壓力。如果內(nèi)壓力克服了轉(zhuǎn)動曲柄的力，則該內(nèi)壓力可以使發(fā)動機沿和所需方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。但是，脈沖裝置線圈將，在這種情況下從定時標記的末端，仍舊產(chǎn)生脈沖且將開始燃燒。某些發(fā)動機，特別是兩沖程的發(fā)動機可以且將沿任一方向上運行。這呈現(xiàn)了對引起和其相關(guān)的設(shè)備的以及對啟動器和甚至可能操作者的重要問題。
日本特許公開Hei 9151836中提出的系統(tǒng)避免了該問題。如該申請中所描述的，除了正常的脈沖裝置線圈和定時標記，發(fā)動機具有至少兩個線圈繞組，當發(fā)動機旋轉(zhuǎn)時，這兩個線圈繞組輸出電能。這些線圈繞組輸出具有正和負部分的正弦波輸出。該系統(tǒng)包括發(fā)動機輸出極性判別電路，當脈沖裝置線圈被觸發(fā)且如果該發(fā)動機速度低于預(yù)定值時它比較極性相位。由此，確定了曲柄軸旋轉(zhuǎn)的方向。如果它和所需方向相反，則阻止點火。
該結(jié)構(gòu)的問題在于，必須放置定時標記來對準發(fā)電機的磁體桿(pole magnet)以便工作。這同時損害了定時標記的定位和定時以及發(fā)電機內(nèi)的電極和線圈的數(shù)量。
因此，本發(fā)明的目的是提供簡單和有效的結(jié)構(gòu)和方法來防止倒轉(zhuǎn)而不影響定時或發(fā)電系統(tǒng)。
發(fā)明概述本發(fā)明的第一個特點適于體現(xiàn)在防止火花點火內(nèi)燃機中反向旋轉(zhuǎn)的方法中，其中火花點火內(nèi)燃機具有由點火電路點燃的至少一個火花塞和由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機和轉(zhuǎn)動曲柄來啟動發(fā)動機的啟動裝置。該方法包括以下步驟在啟動裝置開始工作后允許火花塞的點火，啟動開始后確定發(fā)動機速度是否降低到足以使發(fā)動機開始沿與所需方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，以及此后阻止火花塞點火。
本發(fā)明的另一個特點適于體現(xiàn)在用于內(nèi)燃機的點火和防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)中。該系統(tǒng)包括用于響應(yīng)和由發(fā)動機驅(qū)動的軸相關(guān)的定時標記通過而產(chǎn)生脈沖的脈沖裝置線圈。點火電路接收脈沖且啟動發(fā)動機火花塞的點火。還包括用于在轉(zhuǎn)動曲柄啟動發(fā)動機后發(fā)動機速度降低到預(yù)定速度之下時阻止通過點火電路點燃火花塞的點火阻止電路。
根據(jù)如前所述的本發(fā)明的另一個特點，發(fā)電機具有多個相位且由將至少兩個相位的輸出相加的加法電路確定發(fā)動機的速度。
附圖概述

圖1是體現(xiàn)本發(fā)明且實施根據(jù)本發(fā)明的方法的內(nèi)燃機發(fā)電和點火電路的部分示意圖。
圖2是結(jié)合本發(fā)明的防反沖電路的電路圖。
圖3是示出電路和其部件的特定輸出的時序圖。
圖4是說明控制程序的框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在詳細參考附圖且從圖1開始，示意性地一般示出內(nèi)燃機的發(fā)電和點火電路。發(fā)電系統(tǒng)包括以合適方式固定于發(fā)動機曲柄軸(未示出)末端的三相發(fā)電機11。發(fā)電機11具有三個相繞線的線圈，且它們的輸出端表示成U，V和W。這些線圈以已知方式和永久磁鐵協(xié)同工作，該永久磁鐵固定于附著在前述曲柄軸末端的飛輪(未示出)上。線圈的三相輸出端U，V和W通過調(diào)節(jié)器13連接到電池12。整流器13既將線圈繞組的輸出整流也用來防止過量的電流。
除了前述的和線圈繞組一起工作的永久磁鐵，飛輪的外表面上還具有定時凸出，它和脈沖裝置線圈14配合工作，如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的。當曲柄軸旋轉(zhuǎn)時，脈沖裝置線圈14探測定時凸出兩端處的磁通量變化。定時凸出延伸通過例如約60度的曲柄軸角度的弧。在曲柄軸的每次旋轉(zhuǎn)時，這產(chǎn)生一個正脈沖信號和一個負脈沖信號。
脈沖裝置線圈14的輸出被提供給點火系統(tǒng)，該點火系統(tǒng)表示成15且用于進行發(fā)動機點火的控制。點火系統(tǒng)15由連接到電池12的電源電路16、用于提供所需特定點火電壓的升壓電路17和接收來自脈沖裝置線圈的輸出的點火控制電路18。這些部件可以是任何所需的類型并不形成本發(fā)明的一部分。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員易于從以下的描述中理解本發(fā)明如何應(yīng)用到與脈沖裝置線圈14連接的任何所需的、基本的點火系統(tǒng)中。點火電路18將點火電壓提供到點火線圈19。來自點火電路的輸出在曲柄角位置處點燃一個或多個火花塞21，在根據(jù)發(fā)動機工作條件的任何所需策略中，該曲柄角位置對應(yīng)于根據(jù)來自脈沖裝置線圈14的脈沖信號的最佳點火定時。
根據(jù)本發(fā)明，體現(xiàn)本發(fā)明的防反沖電路22結(jié)合于點火系統(tǒng)15中。防反沖電路22由脈沖接收電路23、反向旋轉(zhuǎn)識別電路24和發(fā)電機輸出接收電路25組成。
脈沖接收電路23通過端A連接到脈沖裝置線圈14以便接收脈沖信號。發(fā)電機輸出接收電路25通過端B和C連接到發(fā)電機11的兩個相位端(在該實例中V和W端)中的任一個以便接收發(fā)電機11的輸出電壓。如以下將描述的，反向旋轉(zhuǎn)識別電路24根據(jù)來自脈沖接收電路23的脈沖信號和根據(jù)來自發(fā)電機輸出接收電路25的發(fā)電機電壓檢測反向旋轉(zhuǎn)條件，并通過端D將點火允許或禁止信號發(fā)送到點火電路18。
現(xiàn)在特別參考圖2所示的電路圖來詳細描述防反沖電路22。脈沖接收電路23由連接到端A的二極管D1和電阻器R1組成。發(fā)電機輸出接收電路25由分別連接到端B和C的二極管D2和D3、電容器C1和電阻器R5與R8組成。反向旋轉(zhuǎn)識別電路24由晶體管Tr1與Tr3構(gòu)成的觸發(fā)器電路和晶體管Tr2組成，其中晶體管Tr2連接到發(fā)電機輸出接收電路25。晶體管Tr1的集電極連接到反向旋轉(zhuǎn)識別電路24的輸出端D。
最好參考圖3理解防反沖電路22的工作方法，其中圖3是示出構(gòu)成防反沖電路22的各電路的輸入和輸出信號的時序圖。當曲柄操作開始于時間點T1時，曲柄軸通過啟動裝置的工作而開始旋轉(zhuǎn)，所述啟動裝置可以是啟動器馬達、反沖啟動器、曲柄或牽引索。如曲線中所示的，在時間點T2產(chǎn)生正的脈沖信號a1。該曲線(a)示出從脈沖裝置線圈14通過端A(圖2)提供到脈沖接收電路23的脈沖信號的波形。
假定在時間T3時產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)條件，曲柄軸的旋轉(zhuǎn)速度在時間點T3開始降低并將在時間點T4時變成0。如果不加校正，則隨后曲柄軸將反轉(zhuǎn)。
如曲線中所示的，在曲柄軸的每次旋轉(zhuǎn)時，來自脈沖裝置線圈14的輸出將產(chǎn)生一對正的和負的脈沖信號，其中第一個正的脈沖信號在之前表示為a1。這些對應(yīng)于曲柄軸側(cè)上凸出的前端和末端是用脈沖裝置線圈14探測得到的。
所描述的實例示出一種情況，其中可能在曲柄軸的第二次旋轉(zhuǎn)中探測到凸出之前產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)。如所標注的，這示出一種狀態(tài)，即在獲得第二個正脈沖信號a2之后，速度降低且可能反轉(zhuǎn)。結(jié)果，由于低速，脈沖信號a3的時間點被延遲且脈沖輸出很低。
繼續(xù)參考圖3，發(fā)電機11(圖1)的三相U，V和W的輸出電壓波形由曲線b1，b2和b3示出。在各波形中由曲線部分br表示的窄波形示出一種狀態(tài)，其中部分發(fā)電機輸出由調(diào)節(jié)器13(圖1)接地從而防止發(fā)電機的輸出變得太大。
曲線(c)示出發(fā)電機輸出接收電路25的輸出波形，它通過合成由端B和C(圖2)接收的輸出電壓的兩個相位形成。合成輸出電壓是向電容器C1(圖2)充電的電壓。曲柄軸旋轉(zhuǎn)之后，該電壓逐漸增加，且由調(diào)節(jié)器13保持在恒定值。如圖3所示，隨著曲柄軸旋轉(zhuǎn)速度的降低，它在時間點T3開始降低。當旋轉(zhuǎn)速度在時間點T4變成0時，電壓也變成0或接近0。
反向旋轉(zhuǎn)識別電路24的晶體管Tr2(圖2)的輸出電壓波形由圖3中的曲線d示出。當相對于電容器C1的發(fā)電機輸出電壓，曲線是0或特定的低值時，晶體管Tr2被關(guān)閉，而當電壓增加到低值設(shè)定之上的特定值時被導(dǎo)通，且當電壓再次下降到設(shè)定的低值時重新關(guān)閉。
在所示的特殊實例中，當電壓曲線c變成稍許高過0且在開始旋轉(zhuǎn)(時間點T1)之后稍許延遲的特定值時，在時間點(幾乎就是時間點T1)時晶體管Tr2導(dǎo)通。
晶體管Tr2保持打開，只要電壓等于或超過稍許大于0的特定值。當電壓降低到特定低值且旋轉(zhuǎn)速度變成0且反向旋轉(zhuǎn)開始時，在時間點T4處晶體管關(guān)閉。
繼續(xù)參考圖3，曲線e示出來自反向旋轉(zhuǎn)識別電路24的輸出端D的輸出波形。當提供正脈沖信號a1且晶體管Tr2導(dǎo)通時，反向旋轉(zhuǎn)識別電路24在時間點T2時從Hi切換到Lo。當晶體管Tr2關(guān)閉時，它在時間點T4時從Lo切換到Hi。當輸出端D是Hi時，禁止點火，而當輸出是Lo時，允許點火。因此，將不會允許發(fā)動機沿反向運行且將停止發(fā)動機直到再次啟動。
現(xiàn)在參考圖4，這是防反沖電路工作的功能性流程圖。開始時，步驟S1對應(yīng)于在時間點T1(圖3)旋轉(zhuǎn)之前曲柄軸不動，或發(fā)動機啟動(在曲柄工作之前)的時間段。這里，當輸出端D設(shè)定為Hi時禁止點火，如參考圖3所說明的，沒有發(fā)電機輸出，沒有電容器電壓，晶體管Tr2關(guān)閉且沒有正脈沖信號。
步驟S2對應(yīng)于時間點T1和T2之間的時間段，或曲柄啟動和第一次提供正脈沖信號a1之間的時間段。當發(fā)電機輸出增加且相對于電容器C1的電壓不低于特定低值時晶體管Tr2導(dǎo)通。雖然這里晶體管Tr2導(dǎo)通，但在禁止點火的狀態(tài)中輸出端D保持在Hi，因為沒有提供第一個正脈沖信號。步驟S3對應(yīng)于時間點T2和T3之間的時間段，其中在時間點T2時曲柄軸開始旋轉(zhuǎn)之后提供了第一個正脈沖信號a1，而在時間點T3時由于反向旋轉(zhuǎn)開始所以曲柄軸失去旋轉(zhuǎn)能而減慢。在這種狀態(tài)下，發(fā)電機輸出很高，且電容器電壓不低于特定低值，且晶體管Tr2是導(dǎo)通的。當在這種狀態(tài)下提供正脈沖信號且輸出端D設(shè)定為Lo時，允許點火。
步驟S4對應(yīng)于時間點T3和T4之間的時間段，在該時間段中曲柄軸減慢且其速度到達0。雖然發(fā)電機輸出降低且電容器電壓降低，但電壓不低于特定低值且晶體管保持導(dǎo)通，輸出端D設(shè)定為Lo，而保持允許點火。
步驟5對應(yīng)于時間點T4，在該時間點，曲柄軸的旋轉(zhuǎn)方向從正常變成反轉(zhuǎn)。在這種狀態(tài)下，沒有發(fā)電機輸出，電容器電壓降低到特定低值之下。結(jié)果，晶體管Tr2設(shè)定為關(guān)閉，輸出端D設(shè)定為Hi且禁止點火。
步驟S6對應(yīng)于在時間點T4之后曲柄軸反向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。當曲柄軸反向旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生發(fā)電機輸出來將Tr2導(dǎo)通。但是，在產(chǎn)生點火禁止狀態(tài)之后，沒有提供正脈沖信號。因此，點火禁止狀態(tài)繼續(xù)且防止了反沖。
當用啟動踏板或啟動器馬達進行下一次曲柄操作使得曲柄開始旋轉(zhuǎn)并提供新的脈沖信號時，將點火禁止狀態(tài)重新設(shè)定且產(chǎn)生點火允許狀態(tài)。
因此，從以上的描述中，明顯的是所述點火控制電路和其工作方法提供十分簡單但非常有效地通過當產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時禁止點火而防止了發(fā)動機反向旋轉(zhuǎn)。當然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員將易于理解，以上所述的是較佳實施例，而可以進行各種變化和修改而不背離由所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種防止在火花塞點火內(nèi)燃機中反向旋轉(zhuǎn)的方法，其中內(nèi)燃機具有由點火電路點燃的至少一個火花塞并具有由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機和轉(zhuǎn)動曲柄來啟動發(fā)動機的啟動裝置，其特征在于，所述方法包括以下步驟在啟動裝置開始工作后允許火花塞的點火；啟動開始后確定發(fā)動機速度是否降低到足以使發(fā)動機開始沿與所需方向相反的方向旋轉(zhuǎn)；以及此后阻止火花塞點火。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一旦阻止了火花塞的點火，則直到開始另一個啟動操作之前不允許火花塞再次點火。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)動機的速度通過發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的輸出來檢測。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，不允許啟動時點燃火花塞直到發(fā)動機的速度達到預(yù)定的第一值。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當發(fā)動機的速度降到低于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值以下時阻止火花塞點燃。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，一旦阻止了火花塞的點燃，則直到開始另一個啟動操作才允許火花塞再次點燃。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)動機點火系統(tǒng)包括由發(fā)動機軸驅(qū)動的定時標記和用于響應(yīng)時間標記的位置提供輸出信號的脈沖裝置線圈，從而確定發(fā)動機點火的時間，且直到脈沖裝置線圈輸出第一個信號才允許火花塞點火。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，通過由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的輸出檢測發(fā)動機的速度。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，直到發(fā)電機的速度達到預(yù)定的第一值，才允許啟動時點燃火花塞。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，當發(fā)動機的速度降到低于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值以下時阻止火花塞點燃。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，一旦阻止了火花塞的點燃，則直到開始另一個啟動操作才允許火花塞再次點燃。
12.內(nèi)燃機的點火和防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，它包括用于響應(yīng)和由發(fā)動機驅(qū)動的軸相關(guān)的定時標記的通過而產(chǎn)生脈沖的脈沖線圈，用于接收脈沖并啟動發(fā)動機火花塞點火的點火電路和用于在轉(zhuǎn)動曲柄啟動發(fā)動機后發(fā)動機速度降低到預(yù)定速度之下時阻止通過點火電路進行火花塞點火的點火阻止電路。
13.如權(quán)利要求12所述的點火和防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機而通過所述發(fā)電機的輸出確定發(fā)動機的速度。
14.如權(quán)利要求13所述的點火和防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，通過點火阻止電路阻止點火電路點燃火花塞，直到發(fā)動機的速度達到預(yù)定的第一值，并在發(fā)動機的速度降到低于所述第一預(yù)定值的第二預(yù)定值之下時阻止點燃火花塞。
15.如權(quán)利要求12所述的點火和防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)動機具有多個相位，通過將至少兩個所述相位的輸出相加的加法電路確定發(fā)動機的速度。
16.如權(quán)利要求15所述的點火和防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，加法電路包括防反向電流二極管，分別接收發(fā)電機各相位的輸出；電容器，由發(fā)電機的輸出充電；以及電阻器，連接在電容器和反向旋轉(zhuǎn)識別電路之間。
17.如權(quán)利要求16所述的點火和防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，反向旋轉(zhuǎn)識別電路包括觸發(fā)器電路，它連接到接收脈沖線圈輸出的脈沖接收電路；以及晶體管電路，它連接在所述觸發(fā)器電路和加法電路的電阻器之間。
全文摘要
一種點火控制電路和工作方法十分簡單但非常高效地通過在產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，禁止點火防止啟動時發(fā)動機反向旋轉(zhuǎn)。
文檔編號F02P11/00GK1519470SQ20031011996
公開日2004年8月11日 申請日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月26日
發(fā)明者正岡晃, 正 晃, 下石淳 申請人:株式會社萌力克