用於發動機的防反衝電路的製作方法
2023-09-22 01:14:10
專利名稱：用於發動機的防反衝電路的製作方法
背景技術：
本發明涉及用於內燃機的點火系統，且尤其涉及包括特別在啟動引擎期間，用於阻止反轉運行出現的結構的點火裝置。
火花點火內燃機通常包括用於提供電能來將點火系統點燃的發動機驅動的發電機。這可以直接從發電機進行，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進行。火花塞的點火定時由脈衝裝置線圈控制，該脈衝裝置和發動機飛輪上的定時標記一起協作。這些定時標記具有特定的圓周範圍並當前端和末端通過脈衝裝置線圈時，產生正和負的脈衝。
為了啟動引擎，它以幾種方式中的一種方式轉動曲柄。該轉動可以由電啟動器電動機執行或由例如反衝式啟動器、牽引索或曲柄手動執行。響應來自脈衝裝置線圈的脈衝信號將該火花塞或多個火花塞點燃。但是，在原始發動機旋轉時，所施加的旋轉力可能不足夠來抵抗在燃燒室中產生的內壓力。如果內壓力克服了轉動曲柄的力，則該內壓力可以使發動機沿和所需方向相反的方向旋轉。但是，脈衝裝置線圈將，在這種情況下從定時標記的末端，仍舊產生脈衝且將開始燃燒。某些發動機，特別是兩衝程的發動機可以且將沿任一方向上運行。這呈現了對引起和其相關的設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中提出的系統避免了該問題。如該申請中所描述的，除了正常的脈衝裝置線圈和定時標記，發動機具有至少兩個線圈繞組，當發動機旋轉時，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。該系統包括發動機輸出極性判別電路，當脈衝裝置線圈被觸發且如果該發動機速度低於預定值時它比較極性相位。由此，確定了曲柄軸旋轉的方向。如果它和所需方向相反，則阻止點火。
該結構的問題在於，必須放置定時標記來對準發電機的磁體杆(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電機內的電極和線圈的數量。
因此，本發明的目的是提供簡單和有效的結構和方法來防止倒轉而不影響定時或發電系統。
發明概述本發明的第一個特點適於體現在防止火花點火內燃機中反向旋轉的方法中，其中火花點火內燃機具有由點火電路點燃的至少一個火花塞和由發動機驅動的發電機和轉動曲柄來啟動發動機的啟動裝置。該方法包括以下步驟在啟動裝置開始工作後允許火花塞的點火，啟動開始後確定發動機速度是否降低到足以使發動機開始沿與所需方向相反的方向旋轉，以及此後阻止火花塞點火。
本發明的另一個特點適於體現在用於內燃機的點火和防反轉系統中。該系統包括用於響應和由發動機驅動的軸相關的定時標記通過而產生脈衝的脈衝裝置線圈。點火電路接收脈衝且啟動發動機火花塞的點火。還包括用於在轉動曲柄啟動發動機後發動機速度降低到預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。
根據如前所述的本發明的另一個特點，發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動機的速度。
附圖概述
圖1是體現本發明且實施根據本發明的方法的內燃機發電和點火電路的部分示意圖。
圖2是結合本發明的防反衝電路的電路圖。
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
現在詳細參考附圖且從圖1開始，示意性地一般示出內燃機的發電和點火電路。發電系統包括以合適方式固定於發動機曲柄軸(未示出)末端的三相發電機11。發電機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同工作，該永久磁鐵固定於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通過調節器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，它和脈衝裝置線圈14配合工作，如本技術領域內已知的。當曲柄軸旋轉時，脈衝裝置線圈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時，這產生一個正脈衝信號和一個負脈衝信號。
脈衝裝置線圈14的輸出被提供給點火系統，該點火系統表示成15且用於進行發動機點火的控制。點火系統15由連接到電池12的電源電路16、用於提供所需特定點火電壓的升壓電路17和接收來自脈衝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並不形成本發明的一部分。本技術領域內的熟練技術人員易於從以下的描述中理解本發明如何應用到與脈衝裝置線圈14連接的任何所需的、基本的點火系統中。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，在根據發動機工作條件的任何所需策略中，該曲柄角位置對應於根據來自脈衝裝置線圈14的脈衝信號的最佳點火定時。
根據本發明，體現本發明的防反衝電路22結合於點火系統15中。防反衝電路22由脈衝接收電路23、反向旋轉識別電路24和發電機輸出接收電路25組成。
脈衝接收電路23通過端A連接到脈衝裝置線圈14以便接收脈衝信號。發電機輸出接收電路25通過端B和C連接到發電機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電機11的輸出電壓。如以下將描述的，反向旋轉識別電路24根據來自脈衝接收電路23的脈衝信號和根據來自發電機輸出接收電路25的發電機電壓檢測反向旋轉條件，並通過端D將點火允許或禁止信號發送到點火電路18。
現在特別參考圖2所示的電路圖來詳細描述防反衝電路22。脈衝接收電路23由連接到端A的二極體D1和電阻器R1組成。發電機輸出接收電路25由分別連接到端B和C的二極體D2和D3、電容器C1和電阻器R5與R8組成。反向旋轉識別電路24由電晶體Tr1與Tr3構成的觸發器電路和電晶體Tr2組成，其中電晶體Tr2連接到發電機輸出接收電路25。電晶體Tr1的集電極連接到反向旋轉識別電路24的輸出端D。
最好參考圖3理解防反衝電路22的工作方法，其中圖3是示出構成防反衝電路22的各電路的輸入和輸出信號的時序圖。當曲柄操作開始於時間點T1時，曲柄軸通過啟動裝置的工作而開始旋轉，所述啟動裝置可以是啟動器馬達、反衝啟動器、曲柄或牽引索。如曲線中所示的，在時間點T2產生正的脈衝信號a1。該曲線(a)示出從脈衝裝置線圈14通過端A(圖2)提供到脈衝接收電路23的脈衝信號的波形。
假定在時間T3時產生反向旋轉條件，曲柄軸的旋轉速度在時間點T3開始降低並將在時間點T4時變成0。如果不加校正，則隨後曲柄軸將反轉。
如曲線中所示的，在曲柄軸的每次旋轉時，來自脈衝裝置線圈14的輸出將產生一對正的和負的脈衝信號，其中第一個正的脈衝信號在之前表示為a1。這些對應於曲柄軸側上凸出的前端和末端是用脈衝裝置線圈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中探測到凸出之前產生反向旋轉。如所標註的，這示出一種狀態，即在獲得第二個正脈衝信號a2之後，速度降低且可能反轉。結果，由於低速，脈衝信號a3的時間點被延遲且脈衝輸出很低。
繼續參考圖3，發電機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，其中部分發電機輸出由調節器13(圖1)接地從而防止發電機的輸出變得太大。
曲線(c)示出發電機輸出接收電路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。曲柄軸旋轉之後，該電壓逐漸增加，且由調節器13保持在恆定值。如圖3所示，隨著曲柄軸旋轉速度的降低，它在時間點T3開始降低。當旋轉速度在時間點T4變成0時，電壓也變成0或接近0。
反向旋轉識別電路24的電晶體Tr2(圖2)的輸出電壓波形由圖3中的曲線d示出。當相對於電容器C1的發電機輸出電壓，曲線是0或特定的低值時，電晶體Tr2被關閉，而當電壓增加到低值設定之上的特定值時被導通，且當電壓再次下降到設定的低值時重新關閉。
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(時間點T1)之後稍許延遲的特定值時，在時間點(幾乎就是時間點T1)時電晶體Tr2導通。
電晶體Tr2保持打開，只要電壓等於或超過稍許大於0的特定值。當電壓降低到特定低值且旋轉速度變成0且反向旋轉開始時，在時間點T4處電晶體關閉。
繼續參考圖3，曲線e示出來自反向旋轉識別電路24的輸出端D的輸出波形。當提供正脈衝信號a1且電晶體Tr2導通時，反向旋轉識別電路24在時間點T2時從Hi切換到Lo。當電晶體Tr2關閉時，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，將不會允許發動機沿反向運行且將停止發動機直到再次啟動。
現在參考圖4，這是防反衝電路工作的功能性流程圖。開始時，步驟S1對應於在時間點T1(圖3)旋轉之前曲柄軸不動，或發動機啟動(在曲柄工作之前)的時間段。這裡，當輸出端D設定為Hi時禁止點火，如參考圖3所說明的，沒有發電機輸出，沒有電容器電壓，電晶體Tr2關閉且沒有正脈衝信號。
步驟S2對應於時間點T1和T2之間的時間段，或曲柄啟動和第一次提供正脈衝信號a1之間的時間段。當發電機輸出增加且相對於電容器C1的電壓不低於特定低值時電晶體Tr2導通。雖然這裡電晶體Tr2導通，但在禁止點火的狀態中輸出端D保持在Hi，因為沒有提供第一個正脈衝信號。步驟S3對應於時間點T2和T3之間的時間段，其中在時間點T2時曲柄軸開始旋轉之後提供了第一個正脈衝信號a1，而在時間點T3時由於反向旋轉開始所以曲柄軸失去旋轉能而減慢。在這種狀態下，發電機輸出很高，且電容器電壓不低於特定低值，且電晶體Tr2是導通的。當在這種狀態下提供正脈衝信號且輸出端D設定為Lo時，允許點火。
步驟S4對應於時間點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。雖然發電機輸出降低且電容器電壓降低，但電壓不低於特定低值且電晶體保持導通，輸出端D設定為Lo，而保持允許點火。
步驟5對應於時間點T4，在該時間點，曲柄軸的旋轉方向從正常變成反轉。在這種狀態下，沒有發電機輸出，電容器電壓降低到特定低值之下。結果，電晶體Tr2設定為關閉，輸出端D設定為Hi且禁止點火。
步驟S6對應於在時間點T4之後曲柄軸反向旋轉的狀態。當曲柄軸反向旋轉時，產生發電機輸出來將Tr2導通。但是，在產生點火禁止狀態之後，沒有提供正脈衝信號。因此，點火禁止狀態繼續且防止了反衝。
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並提供新的脈衝信號時，將點火禁止狀態重新設定且產生點火允許狀態。
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生反向旋轉狀態時禁止點火而防止了發動機反向旋轉。當然，本技術領域內熟練的技術人員將易於理解，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利要求書所限定的本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種防止在火花塞點火內燃機中反向旋轉的方法，其中內燃機具有由點火電路點燃的至少一個火花塞並具有由發動機驅動的發電機和轉動曲柄來啟動發動機的啟動裝置，其特徵在於，所述方法包括以下步驟在啟動裝置開始工作後允許火花塞的點火；啟動開始後確定發動機速度是否降低到足以使發動機開始沿與所需方向相反的方向旋轉；以及此後阻止火花塞點火。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，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.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，發動機的速度通過發動機驅動的發電機的輸出來檢測。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，不允許啟動時點燃火花塞直到發動機的速度達到預定的第一值。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，當發動機的速度降到低於第一預定值的第二預定值以下時阻止火花塞點燃。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，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.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，發動機點火系統包括由發動機軸驅動的定時標記和用於響應時間標記的位置提供輸出信號的脈衝裝置線圈，從而確定發動機點火的時間，且直到脈衝裝置線圈輸出第一個信號才允許火花塞點火。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，通過由發動機驅動的發電機的輸出檢測發動機的速度。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，直到發電機的速度達到預定的第一值，才允許啟動時點燃火花塞。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，當發動機的速度降到低於第一預定值的第二預定值以下時阻止火花塞點燃。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，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.內燃機的點火和防反轉系統，其特徵在於，它包括用於響應和由發動機驅動的軸相關的定時標記的通過而產生脈衝的脈衝線圈，用於接收脈衝並啟動發動機火花塞點火的點火電路和用於在轉動曲柄啟動發動機後發動機速度降低到預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.如權利要求12所述的點火和防反轉系統，其特徵在於，發動機驅動發電機而通過所述發電機的輸出確定發動機的速度。
14.如權利要求13所述的點火和防反轉系統，其特徵在於，通過點火阻止電路阻止點火電路點燃火花塞，直到發動機的速度達到預定的第一值，並在發動機的速度降到低於所述第一預定值的第二預定值之下時阻止點燃火花塞。
15.如權利要求12所述的點火和防反轉系統，其特徵在於，發動機具有多個相位，通過將至少兩個所述相位的輸出相加的加法電路確定發動機的速度。
16.如權利要求15所述的點火和防反轉系統，其特徵在於，加法電路包括防反向電流二極體，分別接收發電機各相位的輸出；電容器，由發電機的輸出充電；以及電阻器，連接在電容器和反向旋轉識別電路之間。
17.如權利要求16所述的點火和防反轉系統，其特徵在於，反向旋轉識別電路包括觸發器電路，它連接到接收脈衝線圈輸出的脈衝接收電路；以及電晶體電路，它連接在所述觸發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生反向旋轉狀態時，禁止點火防止啟動時發動機反向旋轉。
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 優先權日2002年11月26日
發明者正岡晃, 正 晃, 下石淳 申請人:株式會社萌力克