CN101360913B - 用于防止摩托车踏板起动器反冲的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种装置(5)和控制系统(100)用于防止起动踏板在摩托车发动机(12)的起动期间的反冲。该系统包括安装在发动机曲轴(10)上的分段靶轮(14)和传感器(17)，其在上止点(TDC)之前的多个预定的角度间隔上询问发动机的转速(X，Y，Z)。如果在预定的间隔内没有满足最小的转速标准，嵌入在控制系统中的逻辑要么改变预先计算的驻留(dwell)和火花正时，以防止发动机的反转和起动踏板的反冲，或者完全中止火花点火。

Description

用于防止摩托车踏板起动器反冲的方法和装置

技术领域

本发明涉及摩托车发动机的起动；更具体地说，涉及在摩托车发动机起动期间踏板起动器的反冲(kickback)；最具体地说，涉及用于在摩托车发动机起动期间防止摩托车踏板起动器反冲的方法和装置。

发明背景

己知的摩托车装备有用于起动摩托车发动机的踏杆。典型地，踏杆由驾驶员的脚有力地压下，并促动棘轮机构接合到发动机飞轮上，由此使发动机在操作方向上迅速地旋转一圈或多圈，在此期间，点火系统点火，并开始燃烧。现有技术的踏板起动系统，也被称为“脚踏起动”系统，其容易发生一种本领域中被称为“反冲”的严重且危险的故障。当压下踏板的作用力不足以克服发动机气缸中的压缩压力以驱动指定的活塞在火花塞点火之前穿过上止点(TDC)时，发动机可能在TDC之前点火，导致发动机和踏板的快速且有力的反转。这种反转可能对驾驶员造成损伤，并且还可能损害发动机操作。发动机可能在若干次后续转动曲轴的尝试下由于火花塞浸湿或溢油而不起动。

反冲总地来说是由于在到达TDC之前不足的发动机转速而引发的，是由于驾驶员施加在起动踏板上的作用力不足而引起的；然而，这种现象还可能依赖于一组发动机因素，包括节气门的开度以及脚踏起动器在四冲程循环中的接合位置。在现有技术中，成功的起动很大程度上依赖于驾驶员的技巧和力量，而非起动装置的设计和构造。

摩托车领域中所需要的是一种用于在起动摩托车发动机期间，防止摩托车踏板起动器反冲的方法和装置。

本发明的一个主要目的是最大限度地减小由于起动踏板反冲所引起的不舒适或损伤。

本发明的另一目的是防止摩托车由于起动踏板反冲而引起的损伤或故障。

发明总结

简单地说，一种用于摩托车的抗反冲控制系统包括安装在发动机曲轴上的分段的靶轮。发动机上的传感器元件在TDC之前的多个预定的角度间隔上询问摩托车发动机的转速。如果在预定的时间间隔内没有满足最小的转速标准，嵌入在控制系统中的逻辑要么改变预先计算的正时，或中止火花点火，以防止发动机的反转和起动踏板的反冲。

图纸简要说明

现在将参照附图通过示例来描述本发明，其中：

图1是示意图安装在发动机曲轴上的靶轮，其显示了用于询问曲柄位置的传感器；

图2是显示图1中所示的正时轮和传感器的使用的简图；且

图3是流程图，其显示了根据本发明的用于防止反冲的方法。

优选实施例描述

参看图1，摩托车13上的发动机12的曲轴10设有靶轮14，其固定地安装在曲轴10上，以便随其一起旋转。提供的踏杆11用于在起动模式中促使曲轴旋转。靶轮14包括多个按角度间隔开的正时装置，例如，沿着靶轮周缘18而设置的齿16，其用于提供来自曲柄传感器17的交变信号。根据本发明的正时装置可采用任何己知的形式，其用于产生指示曲轴10在任何时间的角度位置的信号，例如，靶轮中的孔、靶轮上的磁畴等等。

在用于防止曲轴反冲的当前优选的实施例中，靶轮14设有23个齿16，其以角度间隔15°间隔开，导致在齿23和齿1(即，缺少齿24)之间存在大约30°的间隙20。因而，在齿23和1之间的间隙基本上两倍于其它间隙22，并因而提供了便于控制器50在每次旋转时识别齿1的便利标记。本发明完全包括其它数目的齿和其间距。曲柄传感器17定位在齿16的旋转路径的附近，用于产生指示靶轮14和曲轴10的角度位置的信号19，并将信号19发送给发动机控制器50。通过这种方式，可精确地确定两个具体的齿之间，例如齿3和齿4之间、齿6和齿7之间、以及齿8和齿9之间的旋转时间。

参看图1和图2，在所举示例中，发动机12中的活塞的上止点(TDC)位置任意地设于齿9处。为了防止反冲，通过确保防范火花塞在TDC之前点火，可任意地将用于火花塞点火以便起动的点火位置24设于TDC(ATDC)之后的5°上。驻留长度(dwell length)DT 26在1200rpm转速下，假定为3毫秒。在传统的点火系统中，这相当于断路器触点断开，并允许在点火线圈的初级侧建立磁场的时间周期。如本领域中己知的那样，在驻留(dwell)周期结束时，断路器触点闭合，磁场瓦解，并在线圈的次级侧产生感应电流，以使火花塞点火。

参看图3，在所示23齿的示例排列中，其中齿9位于TDC处，并且齿4在TDC之前(BTDC)75°处，在踏板脚踏起动发动机12期间，根据本发明的点火逻辑系统100优选地以如下三个单独的序列级运行：

序列1：测量齿3和齿4之间的旋转时间，如图2中齿-齿时间X所示。

如果X大于预定的标定值，发动机速度则太低，并可能导致反冲，从而使计划的火花起动延迟一段时间，并继续至序列2，这段时间由嵌入在发动机控制器50中的查找表(未显示)来确定。

如果X小于或等于预定的标定值，发动机则旋转得足够快，以确保在TDC之后火花点火。通过计算“火花边缘齿数”(SETN)和“驻留边缘齿数”(DETN)可计算用于转动曲轴的标准点火正时，火花边缘齿是火花塞点火开始时的齿，驻留边缘齿是驻留28开始时的齿。

SETN＝(ATDC+BTDC)/15+4＝(5+75)/15+4＝9.33(等式1)

DETN＝9.33-(3/(60000/1200)*360)/15＝7.89(等式2)

利用最近的前面的总的齿数，将火花边缘计算齿分配在齿9上，将驻留边缘计算齿分配在齿7上，并继续至序列2。

序列2：测量在齿6和齿7之间的时间，如图2中的齿-齿时间Y所示，其在这里被限定为“驻留齿时间”DTT。

如果Y大于预定的标定值，发动机速度则太低，并且可能导致反冲，从而不能设置驻留，并中止点火线圈的初级侧的充电。由于在ATDC指定点5°处将没有火花，所以发动机将不会反冲，也不会起动。

如果Y小于或等于预定值，发动机将旋转得足够快，从而将进行点火。从等式2的结果可看出，驻留(dwell)周期开始得足够早，以使点火线圈充电(在示例中，齿7之后0.89毫秒齿部分，其中0.89毫秒齿部分＝0.89*DTT，-图2中的驻留边缘28)。现在必须进行火花点火。

继续至序列3。

序列3：在驻留周期26已经开始之后，测量在齿8和齿9之间的时间，如图2中的齿-齿时间Z所示，其在这里被限定为“火花齿时间”STT。

如果Z小于或等于预定的标定值，发动机将旋转得足够快，从而将在计算的时间上进行点火。从等式1中可看出，将所示示例中的火花边缘设为齿9之后0.33毫秒齿部分(tooth fraction in miliseconds)，其中0.33毫秒齿部分＝0.33*STT(图2中的点火位置24)。

如果Z大于预定的标定值，发动机转速则太低，并可能导致反冲。使火花正时延迟，并使驻留周期延长预定的可标定的角度量，其与时间Z成比例，以确保点火发生在TDC之后，从而防止反冲。

在任何情况下都不会允许点火，直至已经感应到齿9(TDC)。

当发动机12点火，并且靶轮14的转速超过预定值时，抗反冲系统100不起作用，并且发动机点火控制恢复正常工作模式。

虽然已经通过参照各种特定的实施例描述了本发明，但是应该懂得，在所述的新颖概念的实质和范围内可进行许多变化。因此，本发明并不局限于所述实施例，而是将具有由以下权利要求所限定的完整范围。

Claims (14)

1.一种用于在发动机(12)起动期间防止曲轴(10)反冲的方法(100)，所述发动机具有点火系统，其包括火花塞和连接在所述火花塞上的线圈，并且还具有传感器(17)，其用于感应所述曲轴在其旋转期间的角度位置，并且还具有控制器(50)，其用于接收来自所述传感器(17)的信号，并用于控制所述方法的步骤，所述方法包括如下步骤：

a)在发动机起动方向上以某一角速度推动所述曲轴(10)；

b)确定所述曲轴(10)越过所述曲轴的第一旋转角度的第一旋转时间(X)，所述第一旋转角度在所述曲轴的上止点位置之前；

c)将所述确定的第一旋转时间与预定的第一时限进行比较；

d)如果所述第一旋转时间大于所述第一时限，就使所述火花塞点火的预定时间延迟；

e)如果所述第一旋转时间小于所述第一时限，则计算并设定所述曲轴在所述火花塞点火之前必须转过的所述曲轴(10)的旋转角度，并且还计算和设定所述曲轴必须旋转以开始所述线圈的驻留(28)而转过的所述曲轴的旋转角度；

f)确定所述曲轴(10)越过所述曲轴的第二旋转角度的第二旋转时间(Y)，所述曲轴的所述第二旋转角度位于所述第一旋转角度和所述曲轴的所述上止点位置之间；

g)将所述确定的第二旋转时间与预定的第二时限进行比较；

h)如果所述第二旋转时间大于所述第二时限，就中止所述火花塞的点火；

i)如果所述第二旋转时间小于所述第二时限，就开始如步骤e)中所计算的所述线圈的所述驻留(28)；

j)确定所述曲轴(10)在所述线圈的所述驻留期间越过所述曲轴的第三旋转角度的第三旋转时间(Z)；

k)将所述确定的第三旋转时间与预定的第三时限进行比较；

l)如果所述第三旋转时间大于所述第三时限，就使所述火花塞的所述点火时间延迟；和

m)如果所述第三旋转时间小于所述第三时限，就如步骤e)中所计算的那样，使所述火花塞点火。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述点火只发生在超出所述曲轴的上止点位置之后。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从嵌入在所述控制器(50)逻辑中的一个或多个查找表获得所述第一预定时限、所述第二预定时限和所述第三预定时限。

4.一种用于防止发动机(12)的曲轴(10)反冲的方法(100)，所述发动机具有点火系统，其包括火花塞和连接在所述火花塞上的线圈，并且还具有传感器(17)，其用于感应所述曲轴在其旋转期间的角度位置，并且还具有控制器(50)，其用于接收来自所述传感器的信号，并用于控制所述方法的步骤，所述方法包括如下步骤：

a)在发动机起动方向上以某一角速度推动所述曲轴(10)；

b)确定所述曲轴(10)越过所述曲轴的某一旋转角度的旋转时间(X)，所述旋转角度在所述曲轴的上止点位置之前；

c)将所述确定的旋转时间与预定的时限进行比较；

d)如果所述旋转时间大于所述时限，就使所述火花塞延迟点火，所述延迟被确定为足以使所述点火发生在所述曲轴穿过上止点位置之后；

e)如果所述旋转时间小于所述时限，就在预定的时间开始所述线圈的驻留(28)；和

f)在步骤d)中所确定的所述时间，使所述火花塞点火。

5.根据权利要求4所述的方法(100)，其特征在于，所述旋转角度在上止点之前90°至75°之间。

6.一种用于在发动机(12)起动期间防止曲轴(10)反冲的方法(100)，所述发动机具有点火系统，其包括火花塞和连接在所述火花塞上的线圈，并且还具有传感器(50)，其用于感应所述曲轴在其旋转期间的角度位置，并且还具有控制器，其用于接收来自所述传感器的信号，并用于控制所述方法的步骤，所述方法包括如下步骤：

a)在发动机起动方向上以某一角速度推动所述曲轴(10)；

b)确定所述曲轴(10)越过所述曲轴的某一旋转角度的旋转时间(Y)，所述旋转角度在所述曲轴的上止点位置之前；

c)将所述确定的旋转时间与预定的时限进行比较；和

d)如果所述旋转时间大于所述时限，就禁止所述线圈的驻留(28)，并中止所述火花塞的点火。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述旋转角度在上止点之前45°至30°之间。

8.一种用于在发动机(12)起动期间防止曲轴(10)反冲的方法(100)，所述发动机具有点火系统，其包括火花塞和连接在所述火花塞上的线圈，并且还具有传感器(17)，其用于感应所述曲轴在其旋转期间的角度位置，并且还具有控制器(50)，其用于接收来自所述传感器的信号，并用于控制所述方法的步骤，所述方法包括如下步骤：

a)在发动机起动方向上以某一角速度推动所述曲轴(10)；

b)确定所述曲轴(10)越过所述曲轴的某一旋转角度的旋转时间(Z)，所述旋转角度在所述曲轴的上止点位置之前；

c)将所述确定的旋转时间与预定的时限进行比较；

d)如果所述旋转时间大于所述时限，就使所述火花塞点火的预定时间延迟；

e)如果所述旋转时间小于所述时限，计算并设定所述曲轴(10)在所述火花塞点火之前必须转过的旋转角度，并且还计算和设定所述曲轴必须旋转以使所述火花塞开始点火而转过的旋转角度。

9.根据权利要求8所述的方法(100)，其特征在于，所述旋转角度在上止点之前15°至0°之间。

10.一种用于在发动机起动期间防止曲轴(10)反冲的装置(5)，所述发动机具有点火系统，其包括火花塞和连接在所述火花塞上的线圈，所述装置包括：

a)传感器(17)，用于感应所述曲轴(10)在其旋转期间的角度位置；和

b)控制器(50)，其用于接收来自所述传感器(17)的信号，并允许或禁止所述火花塞的点火，

其中所述控制器(50)中的算法用于确定所述曲轴(10)在所述起动期间的多个旋转角度的位置，以防止所述火花塞初次点火，直至所述曲轴(10)已经通过上止点位置。

11.根据权利要求10所述的装置(5)，其特征在于，在所述曲轴(10)上设置有靶轮(14)，且所述靶轮包括分段的靶轮。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述分段的靶轮包括23个齿(16)，其从所述靶轮周缘(18)延伸出来，并在中心上间隔开15°间隙(22)，从而在第一齿和第二十三齿之间提供了在中心上30°的标记间隙(20)。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括踏杆(11)，其用于在发动机起动方向上以某一角速度推动所述曲轴(10)，其中所述传感器(17)和所述控制器(50)用于；

a)确定所述曲轴(10)越过第一旋转角度的第一旋转时间(X)，所述第一旋转角度在所述曲轴的上止点位置之前；

b)将所述确定的第一旋转时间与预定的第一时限进行比较；

c)如果所述第一旋转时间大于所述第一时限，就使所述火花塞点火的预定时间延迟；

d)如果所述第一旋转时间小于所述第一时限，设定所述曲轴(10)在所述火花塞点火之前必须转过的旋转角度，所述旋转角度足以将所述曲轴(10)携带至经过上止点位置之后的位置，并且还要设定所述曲轴(10)必须旋转以开始所述线圈的驻留(28)而转过的旋转角度；

e)确定所述曲轴(10)越过第二旋转角度的第二旋转时间(Y)，所述第二旋转角度位于所述第一旋转角度和所述曲轴的所述上止点位置之间；

f)将所述确定的第二旋转时间与预定的第二时限进行比较；

g)如果所述第二旋转时间大于所述第二时限，就禁止所述驻留(28)的起动，并中止所述火花塞的点火。

h)如果所述第二旋转时间小于所述第二时限，就开始如步骤e)中所确定的所述驻留(28)；

i)确定所述曲轴(10)在所述线圈的所述驻留期间越过第三旋转角度的第三旋转时间(Z)；

j)将所述确定的第三旋转时间与预定的第三时限进行比较；

k)如果所述第三旋转时间大于所述第三时限，就延长所述驻留，以延迟如步骤e)中所确定的所述火花塞的所述点火时间，直至所述曲轴(10)已通过上止点位置；和

1)如果所述第三旋转时间小于所述第三时限，就如步骤e)中所确定的那样，使所述火花塞点火。

14.一种摩托车(13)，包括：

a)发动机(12)，其包括曲轴(10)；

b)踏杆(11)，用于在起动模式下推动所述曲轴(10)旋转；

c)发动机点火系统，其包括火花塞和连接在所述火花塞上的线圈；

d)传感器(17)，用于在所述起动模式下，感应所述曲轴(10)在其旋转期间的角度位置；

e)控制器(50)，用于接收来自所述传感器(17)的信号，并控制所述点火系统的正时；和

f)所述控制器(50)中的算法，用于确定所述曲轴(10)在所述起动模式期间的多个旋转角度的位置，以防止所述火花塞初次点火，直至所述曲轴(10)已经通过上止点位置。

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