CN100497934C - 控制用于启动内燃机的电机的控制器 - Google Patents

Abstract

一种ECU，其执行包括以下步骤的程序：输出启动指令信号到起动器(S100)；确定发动机是否已被点火(S200)；如果发动机未被点火(在S200为否)，检测所述发动机的转速(S300)，并且当所述发动机的转速达到上限或更高时(在S400为是)，则输出停止指令信号到所述起动器(S500)；以及在所述停止指令信号已被输出到所述起动器之后，当所述发动机在所述发动机的转速达到下限或更低之前在惯性地旋转时(在S700为否)，继续对所述发动机进行点火处理，并确定所述发动机是否已被点火(S800)。

Description

控制用于启动内燃机的电机的控制器

技术领域

本发明一般而言涉及用于启动安装在车辆上的内燃机的电机，并且具体而言涉及控制所述电机的控制器。

背景技术

已经在车辆上安装了一旦开始运转就能够依靠其自身产生的动能继续运转的内燃机。然而，为了启动所述发动机，必须吸入和压缩空气燃料混合物，并且所述发动机于是需要外部的动能。因此介绍被称为起动电动机的起动装置。

所述起动电动机使其末端设置有小齿轮(外齿轮)。此外，所述发动机具有在末端设置有被外齿轮环绕的飞轮的曲轴。通过利用电磁开关使所述起动电动机的小齿轮和所述飞轮的外齿轮相啮合，并且将二次电池用于供电，并因而激励所述起动电动机来使所述曲轴旋转(或起动)以启动所述发动机。

还存在一种起动电动机，其无需这种小齿轮，并使得所述发动机的曲轴的皮带轮与所述起动电动机的转轴的皮带轮通过皮带连接。为了启动所述发动机，二次电池为所述起动电动机供电并因而驱动所述起动电动机，并且所述皮带将来自所述起动电动机转轴的皮带轮的动力，传送给所述发动机曲轴的皮带轮，来使所述曲轴旋转(或起动)以启动所述发动机。

对于这种发动机起动器，公开了常规的技术，如以下所描述的：

日本专利公开1-88076公开了一种发动机起动器控制器，其用于避免与在高转速下设置起动电动机以尽早清除膨胀的气体，从而消除由于在热启动时从发动机的喷油嘴、化油器等喷射的以及在进气管中膨胀的燃料造成的燃料泄露而导致的不良启动性相关的缺陷。所述发动机起动器控制器使得所述起动电动机经由开关机构被连接到所述发动机，并且包括用于检测所述发动机的温度的温度传感器，以及控制装置，其接收所述温度传感器的输出，并由所述发动机的温度驱动，以开关所述开关机构来改变起动转速从而启动所述发动机。

在这个发动机起动器控制器中，所述控制装置能够由所述发动机的温度驱动以将起动转速改变为最佳的转速，以防止在启动所述发动机时导致不利地降低的电池电压的高起动转速。更具体地，在热启动时，所述控制装置控制所述开关装置以提供增高的起动转速。这立即清除了充填所述进气管的过浓的空气燃料混合物，并因而提供了改进的启动性。在所述进气管未被过浓的空气燃料混合物充填的其他启动时间，所述控制装置控制所述开关装置，从而使得起动转速不被提高并因而避免降低的电池电压。

日本专利公开5-133309公开了一种发动机起动器控制器，其能够防止由电池供电以启动发动机的起动电动机的过度负担，并且还能够防止所述电池过度放电以适当地启动所述发动机。配备有由电池供电并因而使其运转的用于启动所述发动机的起动电动机的所述发动机起动器，包括这样的控制器，所述控制器用于进行，当使所述起动电动机运转至少规定的一段时间并且所述发动机仍未达到规定的转速时，使得所述起动电动机暂停超过规定的一段时间的第一处理，以及当所述第一处理被重复至少规定的次数并且所述发动机仍未达到所述规定的转速时，将所述发动机设置为不可启动状态的第二处理。

对于这个发动机起动器，当使所述起动电动机运转规定的一段时间并且所述发动机仍未达到规定的转速时，所述控制器进行第一处理以使所述起动电动机暂停超过规定的一段时间。常规地，当使所述起动电动机运转并且所述发动机已经启动失败时，停止所述起动电动机的运转并在此后立即将其重启。相比之下，所述公开的控制器能够防止所述起动电动机遭受过度的负担并防止所述电池过度放电。当所述第一处理被重复至少规定的次数并且所述发动机仍未达到所述规定的转速时，所述控制器进行第二处理以将所述发动机设置为不可启动状态。该状态需要检查、修理或其他类似的操作以消除所述故障的原因，并能够防止不加区别地启动所述发动机。

然而，在日本专利公开1-88076中公开的发动机起动器控制器具有如下缺点：例如，在通过所述起动电动机起动期间，所述发动机的油泵不充分地运行。同样，由于没有使所述发动机、所述传动机构等的齿轮、轴承等充分地润滑，提高所述起动转速可能减少它们的耐久性。在这种情况下，为了给所述发动机提供启动性以及耐久性，必须将所述起动电动机的所述起动转速精确地控制在狭窄的范围内。然而，已知，由于取决于起动电动机的起动转速受到所述电池的可用性、所述发动机的旋转阻力的变化等等的影响，所述起动转速将显著地发生变化。因而很难将其控制在所述狭窄的范围内。此外，安装用于对取决于起动电动机的起动转速进行这种控制的控制器，引起了成本的增加。

在日本专利公开5-133309中公开的发动机起动器具有如下缺点：当使所述起动电动机运转规定的一段时间并且所述发动机仍未达到规定的转速时，所述控制器进行第一处理以使所述起动电动机暂停超过规定的一段时间。无论所述发动机是未达到所述规定的转速还是已经完全停止旋转，对启动所述发动机的控制将停止。同样，一旦已经进入所述第一处理，尽管所述发动机在惯性地旋转，它将不会启动。

如上所述，因为各种原因，更高的起动转速提供了改进的发动机启动性。于是，如果停止由起动电动机进行的起动，存在一段时间所述发动机以能够使得所述发动机启动的或更高的转速惯性地旋转。如果在这段时间内中断对启动所述发动机的控制并且未对所述发动机点火，所述发动机将不会启动，而不管所述发动机以能够使得所述发动机启动的速度旋转。

发明内容

本发明被作出以克服上述缺点，并且专注于对用于启动内燃机的电机进行控制的控制器，其能够实现满意的启动性而无需加入引起增加的成本的特定装置。

本控制器控制用于启动内燃机的电机。所述电机接收来自储电机构的电力。所述控制器包括：用于检测所述内燃机的转速的检测部分；用于检测所述内燃机已经启动的启动检测部分；以及控制部分，其用于，当所述电机起动所述内燃机并且所述内燃机达到至少预定的转速，并且所述启动检测部分仍未检测到所述内燃机已经启动时，中断供应给所述电机的电力，并且还继续进行启动所述内燃机的处理。

依照本发明，所述电机包括起动电动机、起动发电机等(在下文中简称为“起动器”)，并且其被安装在车辆上并且经由皮带、齿轮和/或等等起动内燃机。所述起动器由对应于所述储电机构的二次电池供电。当所述起动器起动所述发动机时，所述检测部分检测到所述发动机渐增的转速。所述渐增的转速达到规定的转速，其为所述转速的上限，该上限被设置以当所述发动机的燃烧室中的空气燃料混合物未被点燃并且所述发动机未启动，并且所述起动器起动时，保护发动机、传动机构等的耐久性。当达到所述上限并且所述启动检测部分仍未检测到所述发动机已经启动时，中断供应给所述起动器的电力。例如，所述启动检测部分从快速增高的发动机转速检测到所述发动机已经启动。能够获得缩减的起动器激励时间(energization time)，并且这使得所述起动器的电机电刷等的滑动部分的寿命增加，防止由于所述起动器的自身发热导致的临时减小的输出，并且有助于节省电力。如果中断供应给所述起动器的电力，所述发动机将不会立即停止。更具体地，连接到发动机的曲轴的飞轮等起作用以使得所述发动机惯性地旋转一段时间。如果中断供应给所述起动器的电力，所述控制部分仍然继续进行启动所述发动机的处理。更具体地，它继续进行点燃被引入所述发动机的燃烧室的空气燃料混合物的处理。如果在惯性地旋转的发动机具有规定的转速或更高，所述发动机能够被启动。如果中断供应给所述起动器的电力，通过如上所述在所述发动机一定转速范围内(即，低于预定转速并且至少为使得所述发动机启动的规定转速的范围)继续进行所述点火处理，能够启动所述发动机。能够提供降低的起动转速以防止由于所述起动器导致的所述发动机、所述传动机构等的耐久性的问题，并且此外，当中断供应给所述起动器的电力并且所述发动机仍惯性地旋转时，所述发动机的燃烧室中的所述空气燃料混合物能够被点燃以启动所述发动机。结果，能够提供一种对用于启动内燃机的电机进行控制的控制器，其能够实现满意的发动机启动性而无需并入引起增加的费用的特定装置。

更优选地，当中断供应给所述电机的电力并且所述内燃机仍在惯性地旋转时，所述控制部分可以施加控制以继续进行用于启动所述内燃机的处理。

例如，当中断供应给所述起动器的电力并且尽管所述发动机仍在惯性地旋转时，所述控制部分能够提供控制以继续进行启动(或点火)所述发动机的处理。当所述发动机在惯性地旋转时能够被启动。

更优选地，当所述内燃机以至少预定的转速惯性地旋转时，所述控制部分能够施加控制以继续进行用于启动所述内燃机的处理。

例如，所述规定的转速包括启动所述发动机所需的最小转速，以及使得所述发动机被满意地点火的最小转速。如果所述发动机在以至少规定的转速惯性地旋转时，启动或点火所述发动机的处理继续进行。因而如果中断供应给所述起动器的电力，所述发动机能够被启动。

更优选地，启动所述内燃机的所述处理是用于点燃所述内燃机中的空气燃料混合物的处理。

在中断供应给所述起动器的电力之后，能够继续进行通过点燃被引入所述发动机的燃烧室的空气燃料混合物来启动所述发动机的所述处理。因而即使在中断供应给所述起动器的电力之后，所述发动机也能够被启动。

附图说明

图1是用于车辆的控制的框图，所述车辆包括ECU，依照本发明的实施例的用于起动器的控制器；

图2是流程图，示出了由图1的ECU运行的程序的控制结构；

图3表示在具有图1控制的车辆被启动时发动机的转速如何随时间变化。

具体实施方式

在下文中将参照附图来描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的组件由相同的参考字符表示，并且其名称和功能也相同。

图1示出了用于车辆的控制的框图，所述车辆包括ECU、依照本发明的实施例的用于起动器的控制器。应当注意的是，本发明不限于图1中所示的皮带传动的起动器。除了所述皮带之外，可以使用电磁开关、小齿轮和/或等等。此外，所述起动器不限于用于启动发动机的电机，而可以是用于启动发动机和再生地发电的起动发电机。这些被称为电机。此外，所述车辆可以是只安装了发动机的车辆，或安装了发动机和电动发电机、用于使车辆行驶的电机的混合动力车。可选地，所述车辆可以是例如当该车辆因为红灯临时停车时能够自动停止发动机以防止空转的车辆。

如图1中所示，所述车辆包括用作内燃机的发动机100，被连接到发动机100的输出轴的传动机构200，用于启动发动机100的起动器300，以例如二次电池的形式的电源400，电容器或类似的用于供电给所述起动器的储电机构，用于控制所述起动器300的电子控制单元(ECU)500，以及响应于从ECU 500输出的指令信号工作以供应和中断从电源400提供给起动器300的电力的起动器继电器350。

ECU 500接收来自用于检测所述发动机100转速的传感器600的发动机的转速，以及基于例如由车辆的驾驶者操作的点火开关的信号的发动机启动信号。此外，ECU 500向起动器继电器350输出启动指令信号(以开始从电源400向起动器300供电)，停止指令信号(以停止从电源400向起动器300供电)等等。

起动器300具有继电器310和皮带传动式起动器320。继电器310具有连接到起动器继电器350并且当起动器继电器350被闭合时接收电力的开关接线端子360。当开关接线端子360接收电力时，继电器310导通用于将从电源400供应的电力传送到皮带传动式起动器320的通路，并且将来自电源400的电力供应给皮带传动式起动器320。皮带传动式起动器320具有转轴，所述转轴被设置有用于所述起动器的皮带轮330，以经由皮带340传递动力给发动机100的曲轴的皮带轮110。

注意到出于说明的目的，起动器300和电源400具有足够的能力提供起动以达到使得发动机100被满意地点火的转速。更具体地，出于说明的目的，如果所述电源400的可用性、发动机100的旋转阻力的变化和/或等等引起变化的启动转速，所述转速具有足够高的下限。

此外，ECU 500已经在存储器中存储了当提供不良的润滑时不影响发动机100和传动机构200的耐久性的启动转速的上限。此外，ECU 500在存储器中还存储了当发动机100在惯性地旋转时使得发动机100被启动的发动机转速的下限。

在起动期间，当启动发动机100(或点燃被引入发动机100的燃烧室的空气燃料混合物)时，ECU 500中断供应给起动器300的电力。然而，应当注意的是，如果所述起动转速已经达到所述上限而发动机100仍未被启动(或点火)，ECU 500中断供应给起动器300的电力。而当ECU 500已经中断了供应给起动器300的电力时，ECU 500仍然继续进行处理以点燃发动机100燃烧室中的空气燃料混合物。ECU 500通过程序实现这种控制。

现在将参照图2的流程图来描述由ECU 500运行的程序的控制结构。注意到该流程图说明了在ECU 500已经接收到发动机启动信号之后进行的处理。

在步骤(S)100，ECU 500输出启动指令信号到起动器300。更具体地，ECU 500输出所述启动指令信号到起动器继电器350，并且使继电器触点闭合并且从电源400经由继电器310向皮带传动式起动器320供电。

在S200，ECU 500确定是否已经点燃发动机100的燃烧室中的空气燃料混合物。例如，从由发动机转速传感器600检测的快速增高的发动机100的转速，和/或从分离设置的用于检测从发动机100中排出的气体的温度的温度传感器输出的信号，作出该判定。当所述空气燃料混合物被点燃时(在S200为是)，所述处理结束。否则(在S200为否)所述处理进行到S300。

在S300，ECU 500从传感器600输出的信号检测发动机100的转速。在S400，ECU 500确定所述发动机100的转速是否达到存储在ECU 500存储器中的所述上限或更高。如果为是(在S400为是)，所述处理进行到S500。否则(在S400为否)所述处理返回到S200。

在S500，ECU 500输出停止指令信号到起动器300。更具体地，ECU500停止输出所述启动指令信号到起动器继电器350。断开所述继电器触点以中断从电源400经由继电器310供应给皮带传动式起动器320的电力。

在S600，ECU 500从传感器600输出的信号检测发动机100的转速。在S700，ECU 500确定所述发动机100的转速是否为存储在ECU 500存储器中的所述下限或更低。如果为是(在S700为是)，所述处理返回到S100。否则(在步骤S700为否)，所述处理进行到S800。

在S800，ECU 500确定所述发动机100的燃烧室是否已经使所述空气燃料混合物点燃。如果为是(在S800为是)，所述处理结束。否则(在步骤S800为否)，所述处理返回到S600。

依照上述结构和流程，安装了对应于用于起动器300的控制器的ECU500的车辆的发动机100在所述发动机启动时如下文所述运转。

例如，当所述车辆的驾驶者将点火开关放置在启动位置，或施加控制以停止空转并临时停止发动机100，而临时停止所述发动机的条件不成立时，则ECU 500接收发动机停止信号。

ECU 500输出所述启动指令信号到起动器继电器350(S100)，电源400供电给皮带传动式起动器320，动力被从皮带传动式起动器320经由起动器皮带轮330、皮带340和曲轴皮带轮110传送，并且发动机100被起动。

如果发动机100未被点火(在S200为否)，检测所述发动机100的转速(S300)。如果所述发动机100的转速为所述上限或更高(在步骤S400为是)，ECU 500输出所述停止指令信号到起动器继电器350(S500)，以停止从电源400供应给皮带传动式起动器320的电力。在这种情形下，发动机100在惯性地旋转。在这种情形下，使发动机100点火的所述处理仍继续进行，直到所述发动机100的转速达到所述下限或更低为止(在S700为否)。

在图3中示出了所述情形。图3表示了当发动机启动时所述发动机100的转速如何随时间变化。如上所述，所述ECU 500的存储器在其中设置了所述上限和下限。

在起动中，当发动机100以在低于所述上限的范围内的转速点火时(在S200为是)，所述转速如图3中的粗虚线所示变化。更具体地，在供应给所述起动器300的电力被中断之前发动机100点火并启动。

当发动机100未被点火并且达到所述上限时(在S400为是)，中断供应给起动器300的电力(S500)并且所述发动机100的转速如图3中的细虚线所指示逐渐降低。直到所述转速下降到所述下限或更低(在S700为否)，所述发动机100的点火处理继续进行，并且，如图3中粗实线所指示，发动机100在其惯性地旋转时点火(在S800为是)。

注意到，在图3中，长短交替的虚线指示，当所述转速达到所述上限或更高并且供应给所述起动器300的电力仍未被中断时所述发动机100的转速如何变化。

因而，在起动中，当所述发动机启动(或被引入所述发动机的燃烧室的空气燃料混合物点燃)时，本起动器控制器中断供应给所述起动器的电力。如果所述发动机的转速已经达到起动转速的上限，并且尽管所述发动机未启动(未点火)，则中断供应给所述起动器的电力。当如此中断供应给所述起动器的电力时，点燃所述发动机的燃烧室中的空气燃料混合物的处理仍然继续。当能够进行所述点火处理以启动所述发动机时，如果中断供应给所述起动器的电力，所述发动机将不会立即停止并继续惯性地旋转。这能够防止由于起动导致的所述发动机的过度增高的转速，而这会导致所述发动机、传动机构等的耐久性的问题。此外，能够获得缩减的起动器激励时间，并且这使得所述起动器的电机电刷等的滑动部分的寿命增加，防止由于所述起动器的自身发热导致的临时减小的输出，并且有助于节省电力。

尽管已经详细地对本发明进行了描述和说明，但是可以清楚地理解到，其只是作为说明和举例而非限制，本发明的精神和范围只受所附权利要求的条款的限制。

Claims (8)

1.一种控制用于启动内燃机(100)的电机(300)的控制器，所述电机(300)接收来自储电机构(400)的电力，包括：

用于检测所述内燃机(100)的转速的检测装置(600)；

用于检测所述内燃机(100)已经启动的启动检测装置(500)；以及

控制装置(500)，其用于，当所述电机(300)起动所述内燃机(100)并且所述内燃机(100)达到至少预定的转速上限，并且所述启动检测装置仍未检测到所述内燃机(100)已经启动时，中断供应给所述电机(300)的电力，并且还继续进行启动所述内燃机(100)的处理，所述转速上限被设置为当所述内燃机(100)没有启动时对所述内燃机(100)进行保护，所述处理一直持续到所述内燃机(100)具有小于允许所述内燃机(100)启动的预定转速下限的转速。

2.根据权利要求1的控制器，其中，所述控制装置(500)包括：这样的单元，其在所述电机(300)被中断接收电力并且所述内燃机(100)惯性地仍在旋转时，用于控制以继续进行启动所述内燃机(100)的所述处理。

3.根据权利要求2的控制器，其中，所述控制装置(500)包括：这样的单元，其在所述内燃机(100)惯性地以至少预定的转速旋转时，用于控制以继续进行启动所述内燃机(100)的所述处理。

4.根据权利要求1-3中任何一项的控制器，其中，启动所述内燃机(100)的所述处理是用于点燃所述内燃机(100)中的空气燃料混合物的处理。

5.一种控制用于启动内燃机(100)的电机(300)的控制器，所述电机(300)接收来自储电机构(400)的电力，包括：

检测所述内燃机(100)的转速的传感器(600)；以及

电子控制单元(500)，当所述电机(300)起动所述内燃机(100)并且所述内燃机(100)达到至少预定的转速上限，并且仍未检测到所述内燃机(100)已经启动时，其施加控制以中断供应给所述电机(300)的电力，并且还继续进行启动所述内燃机(100)的处理，所述转速上限被设置为当所述内燃机(100)没有启动时对所述内燃机(100)进行保护，所述处理一直持续到所述内燃机(100)具有小于允许所述内燃机(100)启动的预定转速下限的转速。

6.根据权利要求5的控制器，其中，所述电子控制单元(500)在所述电机(300)被中断接收电力并且所述内燃机(100)惯性地仍在旋转时，施加控制以继续进行启动所述内燃机(100)的所述处理。

7.根据权利要求6的控制器，其中，所述电子控制单元(500)在所述内燃机(100)惯性地以至少预定的转速旋转时，施加控制以继续进行启动所述内燃机(100)的所述处理。

8.根据权利要求5-7中任何一项的控制器，其中，启动所述内燃机(100)的所述处理是用于点燃所述内燃机(100)中的空气燃料混合物的处理。

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