专利名称：两轮摩托车的翻倒检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用加速度传感器的两轮摩托车的翻倒检测装置。
此外，在两轮摩托车中设置有翻倒传感器，如果检测到车体发生翻倒，则停止燃油喷射或点火，并且停止燃油供给用电磁泵，由此防止燃油在发动机停止时流出。
传统的翻倒传感器具有一种机械结构，其中使用根据车体的倾斜而移动的平衡块或摆锤，而且该平衡块或摆锤在翻倒时使开关接通。这种机械结构的翻倒传感器与ECU分开地安装在车体上，用于把翻倒检测数据传送给ECU，而ECU基于该检测数据来进行翻倒时的发动机控制。
可是，传统的机械式翻倒传感器在检测精度和可靠性方面存在着不足之处。因而，为了通过改进传感器而提高精度和可靠性，必须防止开关的接触不良并谋求该平衡块或摆锤的平稳操作。为此，有必要进行电镀处理或构造一个没有台阶的结构，这使得制造过程变得麻烦并由此成为成本增加的一个因素。此外，其尺寸或重量也很大，成为对其他零件的空间的制约。
另外，在传统的ECU的安装结构中，由于ECU与翻倒传感器是彼此分开的，所以在用于发动机周围的空间狭小的小型踏板式两轮摩托车等的场合时，间上的制约加大。此外，传统的车体翻倒传感器由于使用机械式的摆锤结构而使得尺寸较大，并且其构造变得复杂，此外翻倒传感器必须垂直于地面且垂直于车体的前、后方向地安装，从而可以沿车体的左右方向平稳地移动摆锤，这使得布置变得复杂，而且其安装也麻烦。
另一方面，由半导体元件构成的加速度传感器是公知的。根据该加速度传感器，在电极间形成一个电容器，而且其电容根据加速度而改变，由此检测加速度的大小。这种加速度传感器除了电极以外没有设置大型的机械构造，并且可以以半导体元件的形态得到高精度的加速度检测数据。因而，如果靠该加速度传感器来检测重力加速度，则可以检测传感器的倾斜。
因此，已经由本发明人提出把该加速度传感器用作翻倒传感器并将其整体地装入ECU内，而且该方案是公知的(例如，参照专利文献1)。
加速度传感器具有一个用于检测加速度的检测方向，单轴传感器相对于一个方向检测加速度，双轴传感器分别检测相对于彼此正交的两个方向的加速度，而三轴传感器针对彼此正交的三个方向分别检测加速度。在把该加速度传感器作为翻倒传感器纳入ECU中并把该ECU安装于车体上时，通过相对于一个如下所述地形成的轴线构成加速度传感器的检测方向，可以有效地检测车体倾斜时的加速度，即，所述轴线是通过相对于车体构成车体上下方向(垂直于地面的方向)的垂直配置或者相对于车体构成左右方向(车宽方向)的水平配置而形成的。
这种加速度传感器根据车体的倾斜，作为检测电压地输出模拟电压。该模拟检测电压经过A/D转换，被作为数字信号输入到ECU内的一个控制电路(CPU)中，由此确定翻倒状态。
专利文献1
日本特开2002-71703号公报但是，在把加速度传感器用作翻倒传感器并根据其检测信号来确定翻倒的场合，当通过使检测信号经过A/D转换而进行翻倒判断时，会产生基于A/D转换幅度的转换误差。因此，会由于该转换误差而产生翻倒角度的检测误差，由此存在着作出错误判定的危险。
此外，本发明的一个目的在于提供一种容易安装而且能够实现小型化的两轮摩托车的翻倒检测装置，它能够通过简化发动机周围的零件的构成或布置而被高效地布置于狭窄的空间中，并且不会制约其他零件的配置。
为了实现前述目的，根据本发明，提供了一种两轮摩托车的翻倒检测装置，其特点在于，一种两轮摩托车的翻倒检测装置包括一个用于控制并驱动发动机的ECU和一个基于车体的倾斜角度来检测翻倒的翻倒传感器，由一个加速度传感器来构成前述翻倒传感器，并把该加速度传感器整体地结合在前述ECU内，其中，将前述加速度传感器配置成使车体处于非倾斜状态时的加速度检测方向垂直于地面并以此作为第一检测方向，并探测除该第一检测方向之外的与之正交的第二检测方向的加速度。
根据该构成，通过以加速度传感器作为翻倒传感器并将其整体地装入ECU内而整体单元化，可实现翻倒检测精度的提高和构成的简化，并可以有效地将翻倒传感器布置在一个狭窄的空间中，而不制约其他零件的配置。与此同时，通过按垂直配置，也就是在使车体处于非倾斜状态时的加速度检测方向成为一个垂直于地面的方向的配置，安排加速度传感器，在超过侧倾角且使车体翻倒或成为翻倒状态的场合，针对在构成翻倒状态确定角度的侧倾角(65～70°)附近的倾斜角度变化的检测输出的变化很大，因此在恒定的A/D转换输出幅度内的角度变化变�。蚨梢约跣∽晃蟛睿梢蕴岣叻古卸系木龋⒖梢蕴岣呖煽啃�。
此外，通过使用双轴或三轴加速度传感器，就一个轴线来说必须构成纵向的检测方向(第一检测方向)，并检测相对于车宽方向或前后方向的第二检测方向上的加速度，在沿第一检测方向检测的角度超过翻倒角度的场合，基于在第二检测方向上的检测结果，可以防止把由弯道行驶(willy running)或坡道行驶产生的车体倾斜错误判断为翻倒。
一个优选构成的例子的特征在于，基于与预先设定的非倾斜状态下的基准值的差来检测沿前述第一检测方向的加速度，并基于加速度的变化量来检测沿前述第二检测方向的加速度。
根据该构成，就第一检测方向来说，基于与基准值(该基准值基于安装误差等的检测数据的偏离误差得到修正)之差来确定车体的倾斜角度，并且相对用于确定除了由弯道行驶等引起的翻倒以外的倾斜的第二检测方向确定是否有倾斜的变化，可以识别是翻倒还是弯道行驶等，因而不必计算与基准值的差值，而且无需修正基准值的偏离误差。
另一个优选构成的例子的特征在于，基于前述加速度传感器的安装角度来改变沿前述第一检测方向的翻倒判断的阈值。
根据该构成，由于整体地装有加速度传感器的ECU与车体的安装误差，在加速度传感器相对车体的上下方向倾斜地安装的场合，通过与倾斜角度相对应地改变翻倒判断的阈值，可以提高检测的精度。在这种情况下，根据第二检测方向的输出来判别左右的倾斜方向，并根据左右方向来改变阈值。
又一个优选构成的例子的特征在于，在行驶速度等于或超过一恒定值而且加速度传感器的检测输出的变化量等于或低于一恒定值时，把加速度传感器的检测平均值作为中心值的数据保存，并以该中心值作为前述基准值来进行翻倒判断。
根据该构成，在行驶速度等于或大于恒定值而且加速度传感器的输出变化等于或低于恒定值时，判断车体正在以几乎没有倾斜的笔直的姿态行驶，并把此时的传感器输出的平均值作为中心值保存。通过检测与该中心值的变化，可以防止因温度特性或传感器的安装误差引起的偏离的离散或时效变化等引起的检测精度的降低。
再一个优选构成的例子的特征在于，进一步包括一个垂直的传感器和一个水平的传感器，其中基于(水平传感器输出)÷(垂直传感器输出)来判断翻倒。
根据该构成，即使当由于车体的振动等使翻倒检测的输出值变动时，也可以在不使用除噪用滤波器等的情况下在短时间内没有错误判定地进行可靠性高的翻倒检测。
也就是说，在把加速度传感器用作两轮摩托车的翻倒传感器时，会出现因车体的振动等而使成为翻倒判断的阈值的翻倒检测角度变化的情况。为了应付这种情况，可以通过在控制电路中设置滤波器来去除振动分量的方式保持翻倒检测角度的恒定。可是，当设置滤波器时，会担心响应时间拖长，使得检测时间加长，而且导致推迟处置翻倒。
因此，需要一种在不延长检测时间的同时通过消除由车体的振动等引起的翻倒检测角度上的变动的方式能够没有错误判定地检测翻倒的翻倒传感器。本发明也可满足这种要求。
另一个优选构成的例子的特征在于，前述翻倒传感器包括一个二维的加速度传感器，将该翻倒传感器收容于前述ECU内，并且使该翻倒传感器的检测面变成基本上垂直于车体的前后方向地将该ECU安装于车体框架上。
根据该构成，将二维(双轴)加速度传感器用作整体结合在ECU内的翻倒传感器，将其二维检测面配置成基本上垂直于车体的前后方向，该ECU安装于车体框架上，因此由车体牢固地固定和保持翻倒传感器，而且提高了安装和检测的可靠性。此外，通过与安排周围零件等的空间相对应地把包含翻倒传感器的ECU以沿前后方向有些倾斜的方式安装于车体框架上，可以提高安装的自由度并可以容易的配置零件。
又一个优选构成的例子的特征在于，把前述ECU设置于车体的左右方向的中央部。
根据该构成，可以以高精度探测车辆沿左方向或右方向的倾斜或翻倒，并由此提高翻倒检测的可靠性，而且可以在两侧由车体框架机械地保护发动机控制�？椋纱丝梢苑乐蛊湓诔盗厩愀彩笔芩�。
构成的另一个优选例子的特征在于，将用于安装燃料箱的托架固定在配置于车体中央部的左右侧上的车体框架构件上，而且在这些左、右托架之间布置前述ECU，将该ECU经由支撑物固定于各托架上。
根据该构成，可以有效地将ECU配置在位于车体中央部的用于安装燃料箱的左、右托架之间的空间中，由此可以缩短从ECU到发动机周围的例如水温传感器和进气温度传感器等的各种传感器以及例如喷油器、节气门和点火线圈等的发动机驱动零件的距离，以缩短由信号线等构成的配线，从而简化发动机周围的布置。
图2是根据本发明的垂直布置的加速度传感器的输出电压的说明图。
图3是由根据本发明的单轴加速度传感器确定翻倒的控制的流程图。
图4是由根据本发明的双轴加速度传感器确定翻倒的控制的流程图。
图5是本发明另一个实施例的框图。
图6是图5所示实施例的操作的流程图。
图7是本发明的再一个实施例的输出电压的说明图。
图8是本发明的又一个实施例的构成的说明图。
图9是本发明的再一个实施例的操作的流程图。
图10是本发明的另外一个实施例的操作的流程图。
图11是本发明的另外一个实施例的操作的流程图。
图12是图11所示实施例的传感器输出的曲线图。
图13是根据本发明的小型两轮摩托车的外观图。
图14是图13所示两轮摩托车的主要部分的侧视图。
图15是图13所示两轮摩托车的主要部分的俯视图。
图16是图13所示两轮摩托车的发动机部分的构成图。
图17是根据本发明的ECU安装结构的构成说明图。
图18是根据本发明的又一个实施例的ECU安装结构的构成说明图。
图1是当水平布置单轴加速度传感器时的传感器输出的说明图。图1(A)是输出波形的说明图，图1(B)是车体向右倾斜角度θ的状态的说明图。
加速度传感器101按使其检测方向ab在车体笔直的非倾斜状态(中立位置)下水平配置的水平布置方式安装于车体上。因此，传感器输出相对车体的倾斜角θ成为输出电压V＝g·sinθ，而且输出电压特性如图1(A)中的正弦曲线所示。当车体倾斜超过侧倾角(大约65～70°)时，认为两轮摩托车处于翻倒状态，而且以70°为判别基准，当超过该基准时，可以断定成翻倒。因此，当判断输出由符号Vc表示时，在作为判别基准的70°时的传感器输出由下式表示Vc＝g·sin70°＝0.94g。
在这种情况下，A/D转换误差为±10mV(±0.03g)时的角度的误差如下所示(0.94-0.03)g≈g·sin65°(0.94+0.03)g≈g·sin75°
因此，基于A/D转换的角度误差成为70±5°。
图2是当垂直布置单轴加速度传感器时传感器输出的说明图。图2(A)是输出波形的说明图，图2(B)是车体向左倾斜角度θ的状态下的说明图。
加速度传感器101按使其检测方向ab在车体的笔直的非倾斜状态(中立位置)下垂直于地面地配置的垂直布置方式安装于车体上。因此，传感器输出相对车体的倾斜角θ成为输出电压V＝g·cosθ，而且输出电压特性如图2(A)中的余弦曲线所示。当车体倾斜超过侧倾角(大约65～70°)时，可以认为两轮摩托车处于翻倒状态，而且以70°为判别基准，在超过该基准时，可以判定成翻倒。因此，如果用符号Vc表示判断输出，在作为判别基准的70°时的传感器输出则由下式表示Vc＝g·cos70°＝0.34g。
在这种情况下，A/D转换误差为±10mV(±0.03g)时的角度的误差如下所示(0.34-0.03)g≈g·cos72°(0.34+0.03)g≈g·cos68°因此，基于A/D转换的角度误差成为70±2°。
也就是说，在成为翻倒的判别基准的70°附近的倾斜角度中，基于图2中所示的垂直布置场合的A/D转换的角度误差比图1所示的水平布置场合中的要小。因此，根据本发明，在使用单轴加速度传感器的情况下，通过垂直(Z方向)布置传感器，可以减小A/D转换误差，并且可以提高检测精度。在使用双轴(Y、Z方向)或三轴(X、Y、Z方向)加速度传感器的场合，一个检测方向(第一检测方向)必须垂直(Z方向)布置，并将第二检测方向取为水平的车宽方向(Y方向)或前后方向(X方向)。
当使用双轴或三轴加速度传感器时，在由Z向传感器检测到倾斜等于或大于翻倒角度的情况下，在X方向或Y方向上的传感器未检测到倾斜，于是将行驶看成是弯道行驶或陡坡道行驶而不进行翻倒时的处理(停止燃油泵，停止燃油喷射，停止点火等)，并按正�？刂谱刺绦惺�。
在把双轴加速度传感器的检测方向取定为Z、X方向而且X方向上的检测输出变化时(当检测到前后方向的倾斜时)，也可能将行驶判断成陡坡行驶或弯道行驶，而不将改变认为是由于翻倒的缘故。
图3是根据本发明的翻倒检测装置的控制例的流程图。
根据本实施例，仅通过由单轴(Z轴方向)传感器进行的检测来进行翻倒判断。
步骤a1用垂直布置的单轴加速度传感器作为翻倒传感器，或者用作为双轴或三轴加速度传感器的垂直布置的第一检测方向的Z轴方向上的传感器，检测输出电压。
步骤a2通过检测Z轴方向传感器的输出电压来判断是否翻倒。也就是说，判断是否处于检测输出电压小于在前述图2(A)所示的余弦曲线中与成为翻倒判断基准角度的±70°相对应的输出电压值(g·cos(±70°))的状态。当该状态持续2秒钟以上时，判断成翻倒。再者，以该状态持续2秒钟以上为必要条件是为了提高根据电压检测来确定翻倒的可靠性。
步骤a3在判断成翻倒的场合，停止燃油泵，并停止燃油喷射和点火，由此使发动机停止。此时，最好是使发动机的输出功率慢慢降低。例如，以适当的间隔停止在正常控制的点火周期中向点火线圈施加驱动脉冲信号，由此间歇控制点火，并减少正�？刂葡碌牡慊鸫问佣档褪涑龉β�。此时，根据停止点火的间歇间隔，最初以长的间隔停止点火，然后慢慢地缩短间隔地间歇点火。因此，在误操作等场合防止车体因急剧降低输出功率而不稳定。也可以代替这种点火控制或者与此同时地同样进行燃油喷射的间歇。在该场合，慢慢减少施加给喷油器的电磁铁的驱动脉冲信号，由此降低输出功率。在车辆备有电子节气门的场合，也可以通过控制电子节气门来降低输出功率。
图4是根据本发明的翻倒控制装置的另一个控制例的流程图。
根据本实施例，除了仅基于根据图3所示的上述实施例的Z轴传感器的翻倒判断外，采用来自双轴(Y轴方向和Z轴方向)检测传感器的输出，增加基于Y轴传感器的翻倒判断条件。借此，可以把由弯道行驶或陡坡道行驶引起的车体倾斜与翻倒加以区别地判别出。
步骤b1垂直布置一个双轴加速度传感器，并把检测方向取为Z轴(上下方向)和Y轴(左右方向)。针对Z轴和y轴方向检测该加速度传感器的输出电压。
步骤b2通过检测Z轴方向传感器的输出电压来判别是否出现翻倒。也就是说，判断是否处于检测输出电压小于在图2(A)的前述余弦曲线中与成为翻倒判断基准角度的±70°相对应的输出电压值(g·cos(±70°))的状态。在该状态持续2秒钟以上时，判断成翻倒。再者，如上所述，以该状态持续2秒钟以上为必要条件是为了提高根据电压检测判断翻倒的可靠性。
步骤b3在于上述步骤b2中由Z轴方向上的传感器判定翻倒的场合，翻倒与否进一步由对Y轴方向传感器的输出电压的检测来确定。也就是说，判断是否处于输出电压大于在图1(A)的上述正弦曲线中与成为翻倒判断基准角度的±70°相对应的输出电压值(g·sin(70°))的状态或处于检测输出电压小于(g·sin(-70°))的状态。在该状态持续2秒钟以上时，判断成翻倒。
在即使在上述步骤b2中判断成翻倒，但Y轴传感器检测到车体没有沿左右方向倾斜的场合，便处于车体因弯道行驶等而沿前后方向倾斜的状态，并重复正�？刂瞥绦�。
步骤b4在判断成翻倒时，停止燃油泵，并停止燃油喷射和点火，由此使发动机停止。此时，如上所述，最好使发动机的输出功率慢慢降低。
图5是本发明的另一个实施例的方框图。
根据本实施例，在使用双轴或三轴加速度传感器时，把向用于确定翻倒的CPU的输入分成DC输入和AC输入两个系统。
如图所示，将来自双轴加速度传感器2的Z轴传感器的Z轴输出经由一个去噪滤波器3输入一个A/D转换器4，在那里经过A/D转换后再输入给ECU内的CPU7，以通过运算处理来判断翻倒状态。该系统是DC输入系统。
另一方面，将来自双轴加速度传感器2的Y轴传感器的Y轴输出经由一个平流电容器5和一个滤波器6输入给A/D转换器4，在那里经过A/D转换后再输入给ECU内的CPU7，以通过运算处理来判断翻倒状态。该系统是AC输入系统。
Y轴传感器如前所述是一个用于通过判断弯道行驶等而防止误操作的辅助传感器。因此，只要Y轴传感器判断车体在行驶中是否从笔直状态发生倾斜就足够了。因此，从该Y轴传感器向CPU的输入作为AC输入而根据输出电压的变化量来判断弯道行驶等。借此，没有必要将输出电压与最初的基准值进行比较并计算其间的差值，由此无需对基准值的偏离误差的修正。
图6是表示图5所示上述翻倒检测装置的操作的流程图。
步骤c1垂直布置双轴加速度传感器，并把检测方向取为Z轴(上下方向)和Y轴(左右方向)。针对Z轴和Y轴方向检测该加速度传感器的输出电压。
步骤c2通过检测Z轴方向传感器的输出电压来判断是否发生翻倒。也就是说，判断是否处于检测输出电压小于在图2(A)的上述余弦曲线中与成为翻倒判断基准角度的±70°相对应的输出电压值(g·cos(±70°))的状态。在该状态持续2秒钟以上时，判断成翻倒。再者，如上所述，以该状态持续2秒钟以上为必要条件是为了提高根据电压检测判断翻倒的可靠性。
步骤c3当在上述步骤c2中由Z轴方向的传感器判断成翻倒时，翻倒与否将进一步通过检测Y轴方向传感器的输出电压来确定。在该场合，确定水平的Y轴传感器的输出电压是否变化了在前述图1(A)的正弦曲线中的预定值(例如200mV)，而不计算与中立位置的差。如果沿水平方向(车的左右方向)没有倾斜上的变化(当输出电压等于或小于200mV时)，则上述步骤c2中的翻倒检测是由弯道行驶等引起的车体沿前后方向的倾斜，不进行翻倒处理，并且重复正�？刂瞥绦颉�
步骤b4在判断成翻倒的场合，停止燃油泵，停止燃油喷射和点火，由此使发动机停止。此时，如上所述，最好使发动机输出功率慢慢地降低。
图7是本发明的再一个实施例的说明图。
根据本实施例，通过改变加速度传感器的检测电压的阈值来防止由加速度传感器的安装误差引起的检测精度的降低。
首先测定加速度传感器的安装误差的角度并基于此把阈值改变该角度量。在是水平传感器的情况下测量安装误差角度时，在为-90°、0°、+90°的三点处测量传感器输出，并根据测量结果通过运算处理计算安装误差角度。在是垂直传感器的场合，在为0°、90°、180°的三点处测量传感器输出，并根据测量结果通过运算处理计算安装误差角度。
如果以水平布置为例说明运算处理，则当-90°时Y＝a+Xsin(-90+b)＝a-Xcos(b)0°时Y′＝a+Xsin(b)+90°时Y″＝a+Xsin(90+b)＝a+Xcos(b)式中，符号Y、Y′、Y″表示输出电压，a表示偏离电压，X表示灵敏度，b表示传感器倾斜(安装误差角度)。
这里，根据Y+Y"＝2a得到a＝(Y-Y″)/2根据Y"-Y＝2Xcos(b)得到 X＝(Y"-Y)/2cos(b)根据Y′-a＝Xsin(b)＝(Y"-Y)/{2cos(b)*sin(b)}得到2cos(b)* sin(b)＝sin(2b)＝(Y"-Y)/(Y′-a)因此，b＝1/2*sin-1{(Y"-Y)/(Y′-a)}。
基于这样求出的倾斜角b来改变翻倒判断的阈值。
根据图7的例子，在水平的传感器中，当b倾斜+5°时，把阈值从±70°改变成-65°和+75°。在垂直的传感器的场合(双轴加速度传感器的垂直传感器(Z轴传感器)的场合)，通过Y轴传感器来确定左右的倾斜方向，可根据左右方向来改变阈值。
图8是本发明的又一个实施例的说明图。
根据本实施例，在检查印制线路板111上的加速度传感器110的安装位置之际，预先用丝线在印制线路板111的传感器安装位置上做记号108、109，可以便于进行目测或自动检查。记号108、109形成于成为加速度传感器110的允许倾斜范围或安装角度的大致目标的位置上。记号的形状不限于图8(A)和8(B)中所示的那些形状，只要能明显地识别其角度，可以是任何形状。
通过做这种记号，可以识别加速度传感器相对印制线路板的安装误差，基于此可以修正翻倒判断，并可以容易地确定故障产品。
通过以这种方式装入加速度传感器而构成CPU的印制线路板收容于ECU的壳体内。在该场合，最好是在ECU壳体上设置一个导向件，通过使印制线路板沿着该导向件滑动，将印制线路板插入并定位于壳体内，并通过填充树脂等把如此定位的印制线路板固定地保持于壳体内的预定位置上。借此来减少由印制线路板向对ECU的安装误差引起的检测误差。
在把包括翻倒传感器的ECU安装于车体上的场合，当ECU离开车体的重心时，车体的振动会影响翻倒传感器，致使检测精度降低并引起错误判断。
因此，为了提高检测精度，最好是将ECU尽可能靠近车体的重心地安装。借此，可以减少由车体的振动或前后轮距的影响引起的噪声因素，从而提高检测精度。
图9是本发明的再一个实施例的流程图。
根据本实施例，通过应付在传统上成问题的由翻倒传感器的偏离方面的离散或时效变化以及温度特性等使检测精度降低的问题并使用一个速度传感器来修正翻倒传感器，可提高检测精度。
步骤d1用一个速度传感器来检测车速，并用一个翻倒传感器(加速度传感器)来检测车体的倾斜。
步骤d2判断速度传感器的检测值超过预定值(在本例子中为30km/h)而且翻倒传感器的输出电压变化小于预定值(在本例子中为10mV)的状态是否持续了10秒钟以上。在该状态持续了10钟秒以上时，确定车体正在以笔直的姿态行驶。
步骤d3当在上述步骤d2中确定车体正在以笔直的姿态行驶时，把翻倒传感器的输出或其平均值更新并作为中心值(图1和图2的中立位置处的输出电压值)并保存起来。
步骤d4通过检测相对该中心值的变化来判断是否翻倒(倾斜超过70°)。借此，可以与传感器的温度特性或由安装误差引起的偏离上的离散或时效变化等无关地高精度地检测翻倒。
步骤d5在判断成翻倒时，停止燃油泵，停止燃油喷射和点火，由此使发动机停止。此时，如上所述，最好使发动机的输出慢慢地降低。
图10是本发明的另外一个实施例的流程图。
根据该实施例，进一步提高判断除在图4所示的上述实施例中的弯道行驶等中的翻倒以外的车体倾斜的可靠性。也就是说，根据图4的实施例，当使车体处于倒置或翻转90°以上的状态时，不判断成翻倒。根据本实施例，能够可靠地判断处于倒置状态的翻倒。
更详细地说，当车体翻转180°时，垂直的Z轴传感器的输出如图2中所示成为1gCos(180°)＝-1g，如上所示，这表示是翻倒状态。另一方面，水平的Y轴传感器的输出如图1中所示成为1gSin(180°)＝0g，如上所述，错误判断成未处于翻倒状态。
本实施例防止了这种错误判断，并在由Z轴传感器检测到±90°以上的倾斜时，与Y轴传感器的输出无关地判断成翻倒。
步骤e1垂直布置一个双轴加速度传感器，并把检测方向取为Z轴(上下方向)和Y轴(左右方向)。针对Z轴和Y轴方向检测该加速度传感器的输出电压。
步骤e2通过检测Z轴方向传感器的输出电压来判定是否是倒置的翻倒(±90°以上的翻倒)。也就是说，在上述的图2(A)的余弦曲线中，将翻倒判断角度设定为±90°并确定是否处于检测的输出电压小于与之相对应的输出电压值(g·cos(±90°))的状态。在该状态持续2秒钟以上时，判断成倒置翻倒。再者，如上所述，以该状态持续2秒钟以上为必要条件是为了提高根据电压检测判断翻倒的可靠性。
当在此时判断成倒置翻倒时，操作立即进到步骤e4，以进行停止燃油泵等的翻倒控制。
步骤e3在上述步骤e2中由Z轴方向的传感器确定翻倒不是倒置翻倒(未倾斜±90°以上)时，通过检测Z轴传感器和Y轴方向传感器的输出电压来判断是否成翻倒(±90°以内的翻倒)。
也就是说，首先，通过检测Z轴方向传感器的输出电压来判断是否出现翻倒。据此，如前所述，判断是否处于检测输出电压小于在图2(A)的余弦曲线中与成为翻倒判断基准角度的±70°相对应的输出电压值(g·cos(±70°))的状态。在该状态持续2秒钟以上时，判断成翻倒。再者，如上所述，以该状态持续2秒钟以上为必要条件是为了提高根据电压检测判断翻倒的可靠性。
此外，为了确认由Z轴传感器确定的翻倒不对应于弯道行驶或陡坡道行驶，判断Y轴传感器是否倾斜，而且仅在确定Y轴传感器处于倾斜状态时判断成翻倒。在该场合，将翻倒判断基准角度设定为±50°。借此，从图1所示的上述曲线图中可以看出，与将判断角度设定为±70°时相比，提高了水平的Y轴传感器的检测精度。
也就是说，当在图1(A)所示的上述正弦曲线中确定Y轴上的翻倒时，把翻倒判断基准角度设定为±50°，并根据与之相对应的Y轴传感器的输出电压值大于(g·sin(50°))的状态或该输出电压值小于(g·sin(-50°))的状态来判断翻倒。在该状态持续2秒钟以上时，判断成翻倒。
在即使由Z轴传感器判断成翻倒，但Y轴传感器检测到车体未沿左右方向倾斜的情况下，是车体因弯道行驶等而沿前后方向倾斜的状态，于是重复正�？刂瞥绦�。
步骤e4在判断成翻倒时，停止燃油泵，停止燃油喷射和点火，由此使发动机停止。此时，如上所述，最好使发动机的输出慢慢地降低。
图11是本发明的另外一个实施例的流程图。此外，图12是该实施例中所用的输出数据的tan(正切)曲线图。
当在两轮摩托车上设置加速度传感器时，因发动机的振动或路面的凸凹等使传感器输出中包含噪声。因此，在相对某个阈值构成在超过阈值一定时期时判断成翻倒的逻辑的场合，因振动而使设定角度反复地大于或小于阈值，并且不能用所设定的角度检测翻倒。在该场合，如果通过设置例如CR滤波器等的低通滤波器来消除振动分量，则可以用构成阈值的翻倒角度来检测翻倒。但是在该场合，存在着响应时间拖长并使检测时间加长的问题。
因此在本实施例中，通过求出垂直传感器的输出和水平传感器的输出的正切并根据该正切输出来判断翻倒，即使在各传感器采集到振动并产生噪声时，垂直传感器和水平传感器的变动也可以相互抵销，并可以用设定的检测角度来判断翻倒。
步骤f1垂直布置一个双轴加速度传感器，并把检测方向取为Z轴(上下方向)和Y轴(左右方向)。针对Z轴和Y轴方向检测该加速度传感器的输出电压。
步骤f2通过检测Z轴方向传感器的输出电压来判断是否出现倒置的翻倒(±90°以上的翻倒)。也就是说，在图2(A)所示的上述余弦曲线中，将翻倒判断角度设定为±90°，并判断是否处于检测输出电压小于与之相对应的输出电压值(g·cos(±90°))的状态。在该状态持续2秒钟以上时，判断成倒置的翻倒。再者，如上所述，以该状态持续2秒钟以上为必要条件是为了提高根据电压检测而判断翻倒的可靠性。
当此时判断成倒置的翻倒时，操作立即进到步骤f4，以进行停止燃油泵等的翻倒控制。
步骤f3在上述步骤f2中由Z轴方向的传感器判断不构成倒置翻倒(未倾斜±90°以上)时，进一步地通过检测Z轴传感器和Y轴方向传感器的输出电压来确定是否成翻倒(±90°以内的翻倒)。
也就是说，首先，检测图1(A)的水平的Y轴传感器的输出电压和图2(A)的垂直的Z轴传感器的输出电压，并通过运算求出其正切(tan)＝(Y轴输出电压)÷(Z轴输出电压)。在由符号α表示翻倒角度时，判断该正切输出值是否小于1g·tan(-α)或者大于1g·tanα。在持续2秒钟以上满足任何一个条件时，判断成翻倒。以该状态持续2秒钟以上为必要条件是为了提高根据正切输出值判断翻倒的可靠性。如果两个条件都不满足，则判断成未翻倒。
如果用曲线图来说明，则根据来自图1(A)的水平Y轴传感器的正弦曲线输出和来自图2(A)的垂直Z轴传感器的余弦曲线输出所得到的正切曲线输出示于图12中。在图12中，因为在上述步骤f2中判断未成倒置翻倒，故车体角度位于-90°至+90°的范围内。在该范围内判别在车体的左侧(-侧)或者右侧(+侧)是否超过翻倒角度α。
设定翻倒角度α时要考虑踏板式还是通常的两轮摩托车式的车辆种类，车体尺寸或者排气量等。也可以使该α能够根据车辆种类等在程序上改写。
这样，通过利用包括垂直传感器在内的双轴传感器而根据两个传感器输出的正切来确定翻倒，可彼此抵销噪声，因此即使因振动等在传感器输出中产生变动，也可以可靠地判断翻倒。
步骤f4在判断成翻倒的场合，停止燃油泵，停止燃油喷射和点火，由此使发动机停止。此时，如上所述，最好使发动机的输出慢慢降低。
下面，对将结合上述翻倒传感器的ECU在车体上的安装结构进行说明。
图13是运用本发明的小型两轮摩托车的外观图。
车体1在其前部有一车把2，该车把2经由一个使前叉立管3穿过的转向轴4连接于前轮5上。在前叉立管3上结合着车体框架6。车体框架6形成整个车体的框架结构。车体的前部由一个整流罩7覆盖。车体1由一个车体罩8从车体框架6的外侧覆盖。在车体1的中央设有座垫9，在座垫9的下侧设有一个燃油箱10，在座垫9的后方设有一个头盔箱(收藏箱)11。燃油箱10经由一个未示出的燃油软管向喷油器(未示出)供应燃料。在燃油箱10的上部连接着一个通气软管12的一端，其另一端连接于炭罐13上。炭罐13经由一个排气软管14与进气系统(例如节气门体)相连。在未示出的右侧车把部分的节气门把手(或操纵杠杆)上装有一个节气门拉线15，它与进气系统的节气门相连。同样，在车把部分的制动杠杆(未示出)上装有一个制动拉线16，它与后轮17的制动凸轮轴18相连。
在车体1的中央，发动机装置19安装在车体框架6上。发动机装置19包括一个发动机(未示出)和一个与其曲轴箱(未示出)整体结合的减速机24。该发动机装置19经由一个发动机托架20吊挂在构成车体框架6的一部分的下部车体框架构件21上，从而它可以绕一个枢轴22转动。在该发动机装置19的后部上连接着后轮17，而且减振器23的下端可转动地与之相连。减振器23的上端铰支于构成车体框架6的一部分的后车体框架(未示出)上，以便能够转动。这使得发动机装置19能够与后轮17一起绕枢轴22摆动。这样，形成一个摆动装置型的发动机。
在减速机24的上侧上安装有一个空气滤清器25。在空气滤清器25的前部上形成一个外界空气吸入用开口25a，在车体罩8的内侧设有一个用橡胶或树脂制成的防尘罩26，以便覆盖该开口。标号27表示一个支架，标号28表示一个起动蹬杆。
图14和图15分别是表示根据本发明的具有燃油喷射发动机的两轮摩托车的主要部分的侧视图和俯视图。此外，图16是其进气系统部分的放大图。
在燃油箱10的下方设有发动机29。该发动机29是具有一个燃油喷油器的四冲程单缸发动机。发动机29的曲轴箱(未示出)与由例如V型带式无级减速机构组成的减速机24整体地结合以成一整体地构成摆动装置发动机型发动机装置19。在减速机24的前部上连接着一个导管30，从其开口端30a将外界空气吸入并供给到减速机5中以冷却其内部。减速机24的后输出轴(未示出)与后轮17的车轴相连。
在该摆动装置发动机型发动机装置19的前部上整体地结合着发动机托架20。在该发动机托架20上经由一个轴31可转动地安装着一个连接板32。连接板32经由枢轴22可转动地安装于下部车体框架构件21上。
在发动机装置19的后部上设有减振器(振动吸收器)23。减振器23的上端33可转动地装在后部车体框架构件34上，其下端35可转动地装在位于发动机装置19的后端部的托架36上。借此，发动机装置19以能够在其前侧绕枢轴22摆动的方式安装在车体框架上。如图16所示，发动机29的气缸37前倾到几乎接近水平。曲轴38与发动机托架20的轴31一起(图14)沿箭头D所示方式绕上述枢轴22摆动。
在发动机29的进气侧上，设有一个与气缸盖的进气口(未示出)连通的进气歧管39和与该进气歧管39连接的进气管40(图15，图16)，而在其排气侧上连接着一个排气管41(图15)。进气管40是弯曲成肘状的进气管，而且如图16所示，经由一个用树脂制成的隔热件42借助两个螺栓44固定在进气歧管39上，而且使其法兰43抵靠在进气歧管39的法兰上。标号45表示气门机构凸轮的维护盖。发动机29上设有一个水温传感器46(图15，图16)。水温传感器46的检测输出信号经由一个水温信号线89(图15)和束线72传送到发动机控制单元47(图15)。在发动机控制单元47上，还经由束线72连接着随后将进行描述的进气温度传感器和进气压力传感器的检测信号线(未示出)。基于这些检测数据来开闭节气门(未示出)。
在进气歧管39上经由上述的弯曲成肘状的进气管40连接着节气门体48。节气门体48经由一个接头49与空气滤清器25相连。在进气管40上装有一个喷油器50。
在节气门体48内装有节气门(未示出)，并且在其上游侧装有一个膜片式真空作动活塞51。如下面将说明的那样，在该真空作动活塞51中将其膜片室52设在节气门体48的上侧，并在该节气门体48的下侧上设有一个用于将空气引入该膜片室52空气通路53的空气吸入口(朝大气开口)54。在节气门的阀轴上经由一个连杆55连接着与均未示出的节气门操纵杠杆或节气门把手相连的节气门拉线15。
位于空气滤清器25的前部上的进气孔25a由用橡胶或树脂制成的防尘罩26(在图13中由单点划线表示)覆盖。在该防尘罩26的外侧上又安装了另一个车体罩。真空作动活塞51的进气口54开设于防尘罩26的内侧。
在节气门体48上，邻近真空作动活塞51地设置一个加热器蜡式自动阻风门56和一个进气压力传感器57(图15)。自动阻风门56开启和关闭一个用于使节气门的上游侧和其下游侧连通的旁通管(未示出)。进气压力传感器57经由一个负压软管58(图16)与进气歧管39或进气管40连通。在空气滤清器25内设有一个进气温度传感器59(图15)。
顺便提一下，进气压力传感器57也可以设在进气歧管附近。此外，可以在节气门的与连杆55相对的阀轴上设置一个节气门位置传感器(未示出)。在该场合，自动阻风门56设置在节气门的上游侧，从而不与节气门位置传感器干涉。
燃油箱10的前侧下部经由托架60固定在左和右车体框架构件61上。从燃油箱10的后方引出燃油软管62，向喷油器50供给燃料。燃油软管62经由一个支撑物63(图14，图16)固定于后部车体框架构件34上。标号64(图14)表示一个溢流管，标号65(图15)表示一个电池，标号66(图15)表示一个冷却剂的回收箱。如图15所示，在车体中央的右侧，设有一个用于净化排气的二次空气引入系统86。该二次空气引入系统86经由一个负压软管87与进气歧管连通，并根据进气负压经由一个空气软管88把外界空气供给催化剂(未示出)，以使排气再次燃烧。
如图14所示，在空气滤清器25上连接着一个窜气软管90。该窜气软管90与一个连通发动机29的曲轴箱(未示出)的凸轮链条室(未示出)相通，防止油封由于发动机的曲轴箱内的压力上升而脱落或防止由此损失动力。该窜气软管90在通过空气滤清器中的滤芯后与清洁侧相连，并将窜气再次引入燃烧室。
如上述图13所示，燃油箱10经由通气软管12与炭罐13连通。在该通气软管12的中途设有一个翻车安全阀124。该翻车安全阀124在车辆翻倒时关闭，以防止燃油从燃油箱10中流出。
图17(A)、17(B)分别是发动机控制�？榈陌沧安糠值闹魇油己妥蟛嗍油�。
在本配置例中，发动机控制�？�(ECU)47具有基本上为矩形的形状，其中向前侧突出的下部47b的厚度比上部47a厚，从而形成一个台阶的形状，在其后侧上形成一个矩形的安装面47c，在与该安装面47c相同的同一平面上具有向左右两侧延伸的耳部158。各耳部158靠螺栓159固定在一个支撑物160上，后者焊接于托架60的内侧上，用于支持燃油箱。束线72借助一个接插件161连接在ECU47的下部。
使托架60连接于车体框架构件61上，后者均与左、右后部车体框架构件34连接。左、右后部车体框架构件34分别经由一个肘状框架145接合在前部车体框架构件140上。在肘状框架145上连接着如上所述的下部车体框架构件21，在该下部车体框架构件21上装有用于支承上述发动机装置19的枢轴22(图13，图14)，从而上述发动机19可以摆动。标号162表示一个用于后座骑乘者的搁脚管形架，标号163表示一个侧支架。
燃油箱(未示出)由一个横跨左、右托架60的上部设置的支承构件(未示出)和一个设置在后部车体框架构件34上部的支撑物63支承。
在ECU47内收容着一个与安装面47c平行布置的线路板(未示出)，而且在该线路板上，使其检测面与线路板的表面平行地安装着一个二维(双轴)加速度传感器(未示出)。因此，包括该二维加速度传感器的翻倒传感器以其检测面几乎垂直于车体的前后方向的方式安装于一个沿车体的左右方向几乎位于中央并由左、右托架60保护的位置上。
图18(A)、18(B)分别是根据本发明的另一个实施例的ECU安装结构的后侧主视图和左侧视图。
在本例中示出了这样一种结构，其中在构成车体前部的前叉立管164的后部左、右两侧分别焊接有两个上侧管形架165和两个下侧管形架166，而且ECU47安装在一个由这四个管形架165、166包围的位置上。在ECU47中，由螺栓159将其耳部158固定于托架167上，并且使其安装面47c朝向前侧。在托架167上，其分叉的下部分别由螺栓168固定于左、右下侧管形架166上。托架167也可以在其两侧缘部分的适当部位上牢固地焊接在下侧管形架166上。
标号169表示一个用于供应燃油的电磁泵，标号170表示一个设置在位于电磁泵169和燃油箱(未示出)之间的燃油软管(未示出)中途的过滤器。
同样，在本实施例中，将ECU47安装成如下所述的状态，即，使它的与在内部包括二维加速度传感器的翻倒传感器(未示出)的检测面平行的安装面47c与车体的前后方向几乎垂直，并安装于一个沿车体的左右方向几乎位于中央且由左、右管形架165、166保护的位置上。
发明的效果如上所述，在本发明中，通过由加速度传感器构成翻倒传感器并将其结合在ECU内而整体单元化，实现了翻倒检测精度的提高和结构的简化，并且可以在不限制其它部件的布置的情况下有效地将翻倒传感器布置于狭窄的空间中。与此同时，通过按垂直布置，即，使当车体处于非倾斜状态时的加速度检测方向是垂直于地面的方向的布置，配置加速度传感器，在车体超过侧倾角而翻倒或成为翻倒状态时，由于在构成翻倒状态的判别角度的侧倾角(65～70°)附近相对倾斜角度的变化而言检测输出的变化很大，故在恒定的A/D转换输出幅度内的角度变化变�。蚨梢约跣∽晃蟛睿梢允狗古卸系木忍岣撸⒖梢蕴岣呖煽啃浴�
此外，通过使用双轴或三轴加速度传感器，就一个轴线来说必定取为垂直布置中的检测方向(第一检测方向)，并针对车宽方向或前后方向检测沿第二检测方向的加速度，在沿第一检测方向的角度检测超过翻倒角度的场合，基于在第二检测方向上的检测结果，可以防止把由弯道行驶或坡道行驶产生的车体倾斜错误判断为翻倒。
此外，根据其中基于与预先设定的非倾斜状态下的基准值之差来检测沿第一检测方向的加速度以及基于加速度的变化量来检测沿第二检测方向的加速度的构造，当在基于安装误差等的检测数据的偏离误差相对第一检测方向得到修正的情况下基于与基准值之差来判断车体的倾斜角度，并且判断是否有相对于第二检测方向的倾斜变化以便确定是由弯道行驶等引起的翻倒以外的倾斜时，可以识别是翻倒还是弯道行驶等，并因此无须计算与基准值的差，因而，不必修正基准值的偏离误差。
另外，根据可基于加速度传感器的安装角度来改变在确定沿第一检测方向的翻倒时的阈值的构造，当因结合有加速度传感器的ECU在车体上的安装误差而使加速度传感器相对于车体的上下方向倾斜地安装时，可以通过根据倾斜角度来改变判断翻倒时的阈值而提高检测精度。
进而，根据其中在行驶速度等于或大于恒定值而且加速度传感器的检测输出的变化量等于或小于恒定值的情况下将加速度传感器的检测平均值作为中心值保存并以该中心值作为基准值来进行翻倒判断的构造，当行驶速度等于或大于恒定值而且加速度传感器的输出上的变化等于或小于恒定值时，判断出车体正在以几乎没有倾斜的笔直姿态行驶，并把此时的传感器输出的平均值作为中心值保存。通过检测相对该中心值的变化，可以防止因传感器的温度特性或由安装误差引起的偏离的离散或时效变化等造成的检测精度降低。
进而，根据具有垂直方向的传感器和水平方向的传感器，以便基于(水平传感器输出)÷(垂直传感器输出)来进行翻倒判断的构造，即使当由于车体的振动等使翻倒检测的输出值变动时，也可以不使用去噪滤波器等地在短时间内进行没有错误判定的可靠性高的翻倒检测。
此外，根据其中翻倒传感器包括二维加速度传感器，把该翻倒传感器容放在ECU内，并且将该ECU安装于车体框架上，从而该翻倒传感器的检测面变成大致与车体的前后方向垂直的构造，把二维(双轴)加速度传感器用作结合在ECU内的翻倒传感器，将其二维检测面设置成基本上垂直于车体的前后方向，将该ECU安装于车体框架上，因此使翻倒传感器牢固地固定并保持在车体上，提高了安装和检测的可靠性。此外，通过相对于周围零件的配置空间把包含翻倒传感器的ECU以沿前后方向稍微倾斜的方式安装在车体框架上，可以提高安装的自由度并可以便于零件的配置。
进而，根据把ECU设置于车体沿左右方向的中央部上的构造，对于沿左或右任何方向的倾斜和翻倒，都能同样以高精度来检测，提高了翻倒检测的可靠性，并且由左右两侧上的车体框架机械地保护ECU，从而可防止其在侧翻中受损。
进而，根据其中将用于安装燃油箱的托架固定在配置于车体中央部左右的车体框架构件上，将ECU布置在左和右托架之间，而且经由支撑物把该ECU固定于各托架上的构造，通过利用车体中央部的用于安装燃油箱的左、右托架，可以在空间上效率高地把ECU配置于这些托架之间，缩短到发动机周围的水温传感器、进气温度传感器等各种传感器以及喷油器、节气门、点火线圈等发动机驱动零件的距离，可以缩短包括信号线等的束线，简化发动机周围的布置。
权利要求
1.一种两轮摩托车的翻倒检测装置，其特征在于，包括一个用于控制驱动发动机的ECU和一个用于基于车体的倾斜角度来检测翻倒的翻倒传感器，由一个加速度传感器来构成所述的翻倒传感器，并将该加速度传感器结合在所述ECU内，其中将所述加速度传感器在车体处于非倾斜状态时的加速度检测方向配置成垂直于地面的方向并以此构成第一检测方向，同时检测除该第一检测方向之外的并沿着与之正交的方向的第二检测方向上的加速度。
2.如权利要求1所述的两轮摩托车的翻倒检测装置，其特征在于，基于与预先设定的非倾斜状态下的基准值之差来检测沿所述第一检测方向的加速度，并基于加速度的变化量来检测沿所述第二检测方向的加速度。
3.如权利要求1或2所述的两轮摩托车的翻倒检测装置，其特征在于，基于所述加速度传感器的安装角度来改变确定沿所述第一检测方向的翻倒的阈值。
4.如权利要求2或3所述的两轮摩托车的翻倒检测装置，其特征在于，在行驶速度等于或大于恒定值而且加速度传感器的检测输出的变化量等于或小于恒定值时，将加速度传感器的检测值作为中心值的数据保存，并以该中心值作为所述基准值地进行翻倒判断。
5.如权利要求1至4之一所述的两轮摩托车的翻倒检测装置，其特征在于，进一步包括一个垂直方向的传感器和一个水平方向的传感器，其中基于(水平传感器输出)÷(垂直传感器输出)来进行翻倒判断。
6.如权利要求1至5之一所述的两轮摩托车的翻倒检测装置，其特征在于，所述翻倒传感器包括一个二维加速度传感器，将该翻倒传感器收容于所述ECU内，并且使该翻倒传感器的检测面变成基本上垂直于车体的前后方向地将该ECU安装于车体框架上。
7.如权利要求1至6之一所述的两轮摩托车的翻倒检测装置，其特征在于，将所述ECU设置在沿车体左右方向的中央部。
8.如权利要求1至7之一所述的两轮摩托车的翻倒检测装置，其特征在于，用于安装燃油箱的托架固定在配置于车体中央部的左、右两侧的车体框架构件上，在左、右托架之间配置所述ECU，并经由支撑物将该ECU固定于各托架上。
全文摘要
本发明提供了一种可减少包括加速度传感器的翻倒传感器的A/D转换误差并提高翻倒判断精度的两轮摩托车用翻倒检测装置，其包括用于控制驱动发动机的ECU和用于基于车体的倾斜角度来检测翻倒的翻倒传感器，由加速度传感器构成翻倒传感器并将其结合在ECU内，将加速度传感器1布置成使在车体处于非倾斜状态(θ＝0)时的加速度检测方向(ab)为垂直于地面的方向并以此构成第一检测方向，同时检测除该第一检测方向之外并沿着与之正交的方向的第二检测方向上的加速度。
文档编号G01C9/06GK1412523SQ02146508
公开日2003年4月23日 申请日期2002年10月17日 优先权日2001年10月19日
发明者长谷川贵彦, 片冈政士 申请人:雅马哈发动机株式会社
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