引擎点火控制装置.pdf

本发明提供一种引擎点火控制装置，可以防止具有IACV(6)的引擎在起动之后、为实现IACV(6)的初始化而使IACV(6)处于全开状态下所引起的引擎转速的升高。其中，当将点火开关(14)接通而使引擎曲轴起动时，首先，在推迟角侧用固定值补正点火提前角。在IACV(6)的控制阀本体(17)与全开位置接触的时刻，暂时将点火提前角向推迟角侧补正，然后向提前角侧进行补正。向提前角侧补正是对应怠速目标步数与现在步数的差，并伴随着供给的步数的差的缩小，逐渐减小点火提前角补正量。当IACV(6)的初始化结束时，其后以一定的所定量分阶段地增加提前角补正量，直到恢复到IACV(6)初始值。

1.  一种引擎点火控制装置，引擎控制装置具有点火提前角控制功能，在怠速空气量控制阀(IACV)(6)的全开初始处理时，该功能在控制阀本体(17)的接触控制中实现，所述怠速空气量控制阀(IACV)(6)设置在相对节气阀(4)迂回的分流通路(5)上，其特征在于，
点火开关(14)接通之后到IACV(6)达到开度全开的期间包括：维持基本点火提前角的期间(t0～t2)和其后将基本点火提前角替换为推迟角侧的固定点火提前角并进行点火提前角补正的期间(t2～t3)。
所述引擎点火控制装置具有点火提前角补正机构(19)，当IACV(6)达到开度全开时，所述点火提前角补正机构(19)计算出点火提前角补正值相对于开度的比例函数，其后，在IACV(6)达到怠速目标开度之前，所述点火提前角补正机构(19)对应所述怠速目标开度与现在开度的开度差，根据所述比例函数计算出点火提前角补正值并将点火提前角向提前角侧进行补正。

2.  根据权利要求1所述的引擎点火控制装置，其特征在于，在IACV(6)达到全开开度后，移动到怠速目标开度之前的期间，具有使点火提前角补正值恢复到初始值的期间(t4～t5)，该期间(t4～t5)紧接在与所述开度差对应而将点火提前角向提前角侧进行补正的期间之后，在该期间(t4～t5)内，将点火提前角补正值向提前角侧分阶段地以定量变化，使点火提前角补正值恢复到初始值。

3.  根据权利要求1或2所述的引擎点火控制装置，其特征在于，所述基本点火提前角根据引擎转速、吸气负压值以及引擎冷却水温而决定。

4.  根据权利要求1～3任意一项所述的引擎点火控制装置，其特征在于，所述IACV(6)的开度由供给到用于驱动IACV本体(17)的步进马达的步数决定。

引擎点火控制装置
技术领域
本发明涉及一种引擎点火控制装置，特别是涉及一种对改进具有怠速空气量控制阀(下面称“IACV”)的引擎的起动性适宜的引擎点火控制装置。
背景技术
人们公知有这样一种引擎控制装置，其工作原理为：通过在迂回于节气阀的分流通路上设置IACV，并在节气阀处于完全关闭之际控制IACV的开度变化，从而调节引擎在怠速转动时吸入的空气量。在控制IACV开度方面，在引擎起动之际学习IACV的全开位置，并以其全开位置为基准计算流经IACV的空气量。
因此，当在IACV全开位置的学习的控制过程中(全开初始处理过程中)引擎起动时，由于吸入的空气量会增多，所以导致引擎的转速升高。
因此，为了抑制引擎转速的升高，在专利文献1中公开有这样一种IACV控制装置，即，在IACV处于全开之际，与节气阀在全闭状态下的基本点火提前角值不同，选择反馈控制的点火提前角值，来进行点火延迟时间控制从而使引擎的转速达到目标转速。
专利文献1：日本专利公开公报特开2000-9008号
在现有技术的IACV控制装置中，因为要进行引擎转速的反馈控制，所以在针对实际车辆的情况下，例如，需要在确认引擎旋转状态的同时设定因试行错误而用于延迟点火的点火提前角，这需要更多的设定时间。
例如，利用PID控制来对引擎转速实施反馈控制的情况下，所需PID的各项定数要通过实验的方式加以确定，所以有必要进行数次确认测试。此外，在通过设定图表的方法来设定对应每个引擎转速的提前量的情况下，为了按每个引擎转速设定提前量，都有必要事先进行按引擎转速图表的格子进行的测试。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种引擎点火控制装置，可以避免上述现有技术中存在的对IACV控制装置调试的繁琐过程，既能控制引擎转速的升高，又能得到良好引擎起动性。
为实现所述目的，本发明提供的引擎点火控制装置具有点火提前角控制功能，在怠速空气量控制阀IACV的全开初始处理时，该功能在控制阀本体的接触控制中实现，所述怠速空气量控制阀IACV设置在相对节气阀迂回的分流通路上，其第1特征在于，点火开关接通之后到IACV达到开度全开的期间包括：维持基本点火提前角的期间(t0～t2)和其后将基本点火提前角替换为推迟角侧的固定点火提前角并进行点火提前角补正的期间(t2～t3)，所述引擎点火控制装置具有点火提前角补正机构，当IACV达到开度全开时，所述点火提前角补正机构计算出点火提前角补正值相对于开度的比例函数，其后，在IACV达到怠速目标开度之前，所述点火提前角补正机构对应所述怠速目标开度与现在开度的开度差，根据所述比例函数计算出点火提前角补正值并将点火提前角向提前角侧进行补正。
此外，本发明提供的引擎点火控制装置，其第2特征在于，在IACV达到全开开度后，移动到怠速目标开度之前的期间，具有使点火提前角补正值恢复到初始值的期间(t4～t5)，该期间(t4～t5)紧接在与所述开度差对应而将点火提前角向提前角侧进行补正的期间之后，在该期间(t4～t5)内，将点火提前角补正值向提前角侧分阶段地以定量变化，使点火提前角补正值恢复到初始值。
此外，本发明提供的引擎点火控制装置，其第3特征在于，所述基本点火提前角根据引擎转速、吸气负压值以及引擎冷却水温而决定。
而且，本发明提供的引擎点火控制装置，其第4特征在于，所述IACV(6)的开度，通过驱动IACV本体的步进马达供给的步数而决定。
(发明的效果)
根据本发明具有的第1～4特征，自IACV全开时开始，通过对应怠速目标开度和现在开度的差逐渐地将点火提前角向提前角侧恢复的反馈控制，可以防止引擎的转速升高燃料过稀。而且，技术人员可不需要象现有技术中那样，从事在实际的摩托车上进行确认引擎转速上升状态的同时进行点火提前角的事前设定这一繁杂工作，所以，可以实现大幅度地消减工时的目的。
此外，为进行IACV的初始化，IACV的开度变化到全开，然后，抑制引擎的转速变动，直到变化到怠速目标开度，可以平稳地移动到怠速旋转。而且，即使在IACV的阀位置随着时间流逝而变化的情况下，因为对应该变化步进马达的步数也在变化，所以可以总是对引擎实施最佳的点火提前角的控制。
在点火开关接通之后，因为维持由引擎转速和吸气负压等决定的基本点火提前角，所以相对于从接通点火开关之后开始使点火提前角推迟的现有技术而言，提高了引擎的起动性。
附图说明
图1为表示本发明一实施方案的点火控制装置的功能框图；
图2为搭载有本发明一实施方案的点火控制装置的系统结构图；
图3为本实施方案的点火控制装置的动作时间图；
图4为表示步数差和点火提前角补正值之间的比例函数的一个例子的图；
图5为起动后点火提前角计算的流程图；
图6为点火提前角实施设定的流程图；
图7为本实施方案的点火控制装置的动作时间图(第2例)；
图8为本实施方案的点火控制装置的动作时间图(第3例)。
(附图符号说明)
1：引擎；2：吸气管；4：节气阀；5：分流通路；6：IACV；7：燃料喷射阀；8：火花塞；9：节气阀传感器；10：引擎驻转速传感器；11：水温传感器；12：PB传感器；14：起动开关；15：ECU；16：步进马达；17：IACA控制阀本体；18：IACA控制部；19：点火提前角补正部；20：引擎曲轴起动检测部；21：点火提前角计算次数检测部；22：点火提前角运算部；23：加法(运算)部。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一实施方案进行说明。图2表示本发明一实施方式涉及的引擎起动控制装置系统的构成。例如，本发明将引擎1作为二轮摩托车的驱动源。在引擎1上设置有吸气管2以及排气管3，在吸气管2上设置有节气阀4和分流通路5以及IACV6，其中，分流通路5迂回于节气阀4并在节气阀4的两侧连接吸气管2，IACV6则用于开闭分流通路5。在吸气管2上，位于引擎1和节气阀4之间设置有燃料喷射阀7。引擎1的燃烧室中设置有火花塞8。
节气阀4对应二轮摩托车的节气阀手柄的转动操作而转动，其转动量(节气阀开度)由节气阀传感器(TH传感器)9来检测。在引擎1上设置有引擎转速传感器(Ne传感器)10和水温传感器(TW传感器)11，其中，引擎转速传感器10根据未图示的曲轴的转速而检知引擎的转速，水温传感器11则用于检测引擎的冷却水温度，吸气管2上设置有检测吸气负压的PB传感器12。排气管3上则设置有检测排气中的氧气浓度的O₂传感器13。
此外，该引擎起动控制装置系统还设置有点火开关14，其利用火花塞8点火从而使引擎1起动。点火开关14一般配置在二轮摩托车上的把手附近。
在具有微型计算机(CPU)的引擎控制装置(ECU)15上输入有检测信号和引擎起动信号，其中，检测信号是通过节气阀传感器9、水温传感器11、PB传感器12、以及O₂传感器13而获得，引擎起动信号则由点火开关14所引起。ECU15根据输入的检测信号计算出IACV6的开度和点火提前角以及燃料喷射量，并将该数据分别输送到IACV6、火花塞8和燃料喷射阀7内。
IACV6包括步进马达16和通过步进马达16开闭分流通路5的控制阀本体17。控制阀本体17的开度由从ECU15向步进马达16供给的步数所控制，因此，在引擎怠速转动之际，通过分流通路5吸入引擎的空气量被确定，从而使得引擎怠速转速被控制。
图3表示本实施方案的点火控制装置的动作时序图。在图3中，当在t0时刻将点火开关14接通时，由未图示的蓄电池供电给IACV6，从而驱动IACV6使其开度向全开方向转变。此时，点火提前角设定为所规定提前量的基本点火提前角。所谓基本点火提前角是将引擎的转速Ne以及吸气负压PB作为参数设定在图表上的数值。在本实施方案中，引擎转动之后，对应IACV开度，将点火提前角补正值作加法运算，当引擎曲轴转动开始后，所指定点火期间将点火提前角补正值设定为初始值“0”，从而按照基本点火提前角进行点火。
在t1时刻，使引擎曲轴以规定的转速开始旋转。在引擎曲轴起动并以所规定的转速计算基本点火提前角的t2时刻，在基本点火提前角基础上进行点火提前角补正值加算。在此，点火提前角补正值是固定值，在-45°～0°范围内可任意设定。即，与基本点火提前角相比较，点火提前角向推迟角侧补正。因此，引擎曲轴起动开始之后的不安定的期间，是将点火提前角保持在基本点火提前角状态，在认为引擎1以所规定的转速旋转并保持稳定状态的t2时刻，将基本点火提前角向推迟角侧补正。
现有技术中，从t0时刻开始使点火提前角保持在推迟角侧，可是，在本实施方式中，将引擎曲轴起动过程作为基本点火提前角，所以能得到更好的起动性。
在t3时刻，当IACV6处于全开状态时，点火提前角(例如，移动到-45°)从一度向推迟角侧移动，逐渐地转变为向提前角侧恢复。使点火提前角向提前角侧恢复的速度，对应予与怠速转速相对应的IACV6的开度(马达16的怠速目标步数)与IACV6现在的开度(马达16的现在的步数)的差，即，对应予从现在的步数到目标步数的距离(数据差)，按一定的比例被决定。
在IACV6的控制阀本体17从全闭状态移动到全开状态的过程中，进行IACV6的初始化的计算。该计算在t4时刻结束，IACV6的初始化完成。自t4时刻开始，以一定的比例分阶段地将点火提前角向提前角侧补正。在点火提前角补正值恢复到初期值的t5时刻，结束点火提前角向提前角侧补正的处理，从而进入到引擎的怠速旋转状态，开始基于引擎的转速Ne与吸气负压PB的基本点火提前角的运算。
如图4为步数差和点火推迟角量差的关系的比例函数的一个例子。在图4中，横轴为供给马达的步数(自零开始的步数差)，纵轴为点火提前角补正值。如图4所示，步数差越大设定的点火提前角补正值越大。因此，自IACV6全开到逐渐接近怠速目标的步数而闭合的过程中，点火提前角被补正为使推迟量差逐渐变小。
在图4中，该步数差和点火推迟量差的关系如线L所示，点火推迟量差对应步数差成比例地变化。在摩托车开始使用时，与IACV6开度全开时的全步数所对应的全开点火提前角补正值被事先决定，经过数年变化，IACV6全开时的最大步数发生变化。因此，每当引擎起动时，对应该变化的IACV6全开点火提前角补正值由在两点间连接直线的方法计算出，从而决定比例函数的线L。
当IACV6开度自全开位置向闭合位置变化时，与到该时刻的目标开度的步数(步数差)相对应的现在点火提前角补正值，可以利用直线L表示的函数算出。例如，对应现在的步数B，可以算出现在点火提前角补正值A。
图5为引擎起动之后计算点火提前角的流程图。在步骤S1的阶段，判断引擎曲轴是否开始起动。该判断可以在点火开关14接通后根据引擎是否达到所定的起动转速而进行。如引擎曲轴未达到所定的起动转速，则进入到步骤S2的阶段，设定引擎起动之后的点火提前角补正值的初始值。初始值为“0”。
当判断引擎曲轴开始起动时，则从步骤S1的阶段进入步骤S3的阶段，增加计算点火提前角计算次数的计数值C1。在步骤S4的阶段，判断计数值C1是否达到规定次数Clref。如点火提前角计算次数的计数值未达到Clref以上，则进入步骤S2的阶段，当点火提前角计算次数值达到Clref以上时，进入到步骤S5的阶段，在该阶段判定引擎在起动之后是否可以实施点火提前角(关于详细情况参照图6在后述中进行说明)。
在步骤S6的阶段，判定是否实施引擎起动之后的点火提前角，在该判定结果为不可实施点火提前角的情况下，则进入到步骤S2的阶段。在判定结果为可实施点火提前角的情况下，则进入步骤S7的阶段，在此阶段判断IACV6是否处于全开状态，即判断控制阀本体17与IACV行程的全开侧极限是否接触。如IACV未全开，则从步骤S7的阶段移动到步骤S8的阶段，在此阶段将点火提前角补正值设定为规定的固定值。与初期值相比，该固定值最少为其推迟角侧的值，如上所述，例如，被设定在-45°～0°之间。
如果IACV6的开度全开，则进入到步骤S9的阶段，在此阶段算出与IACV6的开度全开时的步数对应的全开点火提前角补正值，从而算出IACV6的开度和点火提前角补正值的函数直线(比例函数)L。
在步骤S10的阶段，将点火提前角补正值从现在值开始一度向推迟角侧以指定变化量变化。在此，所指定的推迟量，最大为-45°。在步骤S11的阶段，判断IACV6的初始化是否结束，如IACV6的初始化未结束，则进入步骤S12的阶段。在步骤S12的阶段，计算出IACV6的控制阀本体17的怠速目标位置(即马达16的怠速目标步数)与IACV6的控制阀本体17的现在位置(即马达16的步数)之间的差(步数差)。如计算出步数差则进入到步骤S13的阶段，在此阶段根据计算出的步数差，利用图4的直线L所表示的函数计算出点火提前角补正值。
如IACV6的初始化结束，则该流程自步骤11的阶段进入到步骤S14的阶段，在此阶段为使点火提前角分阶段地向提前角方向变化，在点火提前角补正值上加规定值。在步骤S15的阶段判断点火提前角补正值是否恢复到初始值。如点火提前角补正值恢复到初始值，则进入到步骤S16的阶段，将点火提前角补正值设定为初始值。
图6为引擎起动后判断是否实施点火提前角的时序图。在步骤S51的阶段，读取水温传感器11的检测温度并将其作为引擎冷却水温值TW。在步骤S52的阶段，判断水温传感器11检测到的冷却水温值TW是否处于判定水温值TW1以下。如引擎冷却水温值TW在处于判定水温值TW1以下的较低的情况下，则进入到步骤S53的阶段，在此阶段将表示点火提前角是否可控的标记设定为“0”。
当引擎冷却水温值TW在高于判定水温值TW1的情况下，则进入到步骤S54的阶段，在此阶段，读取由节气阀传感器9检测的开度，并将之作为阀开度值TH。在步骤S55的阶段，判断用节气阀传感器9检测到的阀开度值TH是否在判定开度值TH1以上。如阀开度值TH比判定开度值TH1的开度高时，则进入步骤S53的阶段。如阀开度值TH比判定开度值TH1的开度低时，则进入步骤S56的阶段，在此阶段将表示点火提前角是否可控的标记设定为“1”。
如此，在引擎的冷却水温比所指定值高、阀开度比所指定值小的情况下，可控制点火提前角。
图1为表示ECU15要部功能的框图。在图1中，IACV6的控制部18具有初始化功能和驱动功能，其中，所述初始化功能是指，IACV6的控制部18驱动马达16，在IACV6的控制阀本体17接触到全开位置之前以其位置为基准将IACV6的控制阀本体17的位置初始化，所述驱动功能是指在IACV6的控制阀本体17与全开位置接触后，驱动马达16使控制阀本体17向开度闭合方向移动到怠速目标开度(供给马达的步数)。而且，IACV6的控制部18还具有决定功能和计算功能，并将步数差供给点火提前角补正部19，其中，所述决定功能是指IACV6的控制部18具有决定对应引擎怠速转速的IACV6开度(怠速目标步数)的功能，而计算功能是指计算步数差(怠速目标步数-现在步数)的功能。而且，IACV6的控制部18还进一步具有在IACV6移动到全开位置(接触)后输出结束信号的功能和输出IACV6的初始化结束信号的功能。
引擎曲轴起动开始检测部20在检测到引擎的转速达到所指定的转速以上时，输出引擎曲轴起动开始检测信号。点火提前角计算次数检测部21在引擎曲轴起动开始后在按所定的次数计算点火提前角后，输出规定数计算结束信号。
点火提前角演算部22，对根据引擎转速Ne以及吸气负压PB的图表检索值，进行增加由冷却水温TW产生的补正量的加法运算并算出通常运转时的点火提前角(提前角值)。
点火提前角补正部19，对应规定数计算结束信号而输出推迟角补正值，该推迟角补正值是使点火提前角向推迟角侧移动指定的量后的值。此外，点火提前角补正部19对应接触结束信号，将基于从IACV6的控制部18供给的步数差而得出的提前角值作为点火提前角补正值计算出，并将其计算结果供给加算部23。此外，点火提前角补正部19对应初始化结束信号，每隔所指定时间输出以规定量增大的提前角补正值。
加算部23，在从点火提前角演算部22供给的点火提前角的基础上，增加自点火提前角补正部19输入的点火提前角补正值，并将其加算结果作为点火提前角供给点火装置24。点火装置24则按照供给的点火提前角对点火火花塞8加载点火电压。
其次，对怠速目标步数的决定方法进行说明。IACV6的开度(马达16的位置)和通过IACV6的空气量的关系，作为设计值可以事先知道。此外，引擎转速的变动，可以由点火提前角的变化进行控制，一般每改变1°推迟量，引擎的转速变化100rpm。因此，从IACV6的目标步数和现在的步数的差可以算出通过IACV6的空气量，进而，从计算出的空气量可以推定引擎的转速Ne。
例如，将怠速转速设定为1200rpm，此时，与转速为100rpm相对应的空气量如果从设计值上看是0.84g/秒的话，则对应该空气量0.84g的步数为1200(rpm)÷0.84(g/秒)÷100(rpm/1°)＝14.3°/(g/秒)。
此外，IACV6的全开接触时的空气量和与其空气量相对应的开度(步数)分别为2.22g/秒、240步。
因此，怠速目标步数和全开时的步数的差为143步时，对应的出入引擎的空气量为1.38g/秒。所以，在对应步数的差的点火提前角补正值的图表(参照图4)上，将步数差为“0”时的补正值为“0”，当步数为143步时，在推迟角方向的补正值可以设定为20°(14.3×1.38＝20)。
再者，在图3中，表示的是将IACV6的控制阀本体17在向全开侧开始驱动之后即开始引擎起动的例子，可是，从通过起动开关14的始动操作到引擎起动开始的时间为多样化。因此，下面表示引擎曲轴起动开始时期的变型例。图7为引擎起动开始时期在IACV6的全开之前情况下的时序图。如该图所示，在引擎起动开始时期被延迟，且规定次数的点火提前角计算结束是在IACV6全开后的情况下，在图7中所示的时刻t2～t3，不进行固定值的基本点火提前角的推迟角的补正，如果规定次数的点火提前角计算结束，则在t3时刻，一度在推迟角侧进行补正后，马上开始进行基于步数差的点火提前角补正值的恢复。关于初始化结束，在图7所示时刻相对图3所示时刻没有变化，所以在t4～t5时刻阶段也进行同样的变化。
图8为在IACV6初始化结束后规定次数的点火提前角的计算结束的情况下的时序表。如此在引擎起动大幅度地被延迟的情况下，由于IACV6的控制阀本体17直到接近怠速目标值的附近才闭合，所以没有必要补正点火提前角，可以不进行点火提前角的补正。
在本实施方案中，IACV6从全开后到初始化结束，对应步数差将点火提前角进行提前角补正，初始化结束后，将点火提前角补正值分阶段地以所定量向提前角侧恢复。可是，本发明不局限于此，在初始化结束后，可以对应步数差将点火提前角补正值向提前角侧变化，并继续提前角补正动作，直到点火提前角补正值返回到初始值“0”。