CN104912712A - 发动机起动器单元 - Google Patents

Abstract

一种用于起动发动机的发动机起动器单元，其包括起动器、第一控制器以及禁止装置。起动器(3)包括产生旋转力的马达(7)以及将通过马达产生的旋转力传输至发动机(2)的小齿轮(8)，该起动器在驱动“接通”状态下使发动机起转至450rpm或更大的发动机转速。第一控制器响应于通过使用者进行的点火开关的“接通”操作来使起动器转变成驱动“接通”状态以使起动器开始起转。禁止装置禁止起动器在通过使用者进行的第一个“接通”操作之后响应于点火开关的另一个“接通”操作而再次转变成驱动“接通”状态，并持续禁止持续时间(T)。

Description

发动机起动器单元

技术领域

本发明涉及一种发动机起动器单元。

背景技术

通常，作为用于起动发动机的方法，在发动机通过将小齿轮移动至与齿圈的接合位置的小齿轮移动式起动器以低速旋转之后，燃料被喷射到燃烧室中，从而使发动机加速至怠速转速。

然而，在此方法中，发动机仅通过燃烧而从低速范围(400rpm或更小)加速至怠速转速，这导致了不良的燃料效率。因此需要一种可以通过在喷射燃料之前将发动机加速至怠速转速来提高燃料效率的技术。

作为用于在喷射燃料之前将发动机加速至怠速转速的方法，提供了一种用于利用马达和发电机——所谓的ISG(一体式起动发电机)——来起动发动机的方法，并且提供了一种用于利用MG(马达发电机)来起动发动机的方法。

然而，存在ISG和MG昂贵的问题。此外，它们是交流电机，因此它们与包括直流马达的小齿轮移动式起动器相比具有欠佳的起动性能。

另一方面，作为一种利用包括直流马达的小齿轮移动式起动器来将发动机起转至高速范围的技术，申请人已经提出了一种高速起转起动器单元(未公布的JP2013-261092)。

高速起转起动器单元使用包括直流马达的起动器，其具有能够使发动机起转至450rpm或更大的高速范围的性能。起动器使发动机在预定的持续时间Ta内起转至450rpm或更大的给定速度，并且起动器在点火之前被“关断”。预定的持续时间Ta被设定成短的，从而使用者不太可能感觉到嘈杂的起转噪声。

然而，在高速起转起动器单元中，由于起转时间短，因此驾驶员(使用者)可能难以通过声音来识别发动机是否已经起动。由于发动机在短的时间段内起转至高速范围，因此高速起转起动器单元中的起转噪声在发动机起转至低速范围时与常规的起转噪声不同。因此，使用者可能不大可能将噪声识别为起转噪声。在这种情况下，难以通过声音来识别发动机是否正常起转。

尽管发动机已经起动，但是使用者可能错误地认为发动机还没有起动，并且在通过点火开关的第一个“接通”操作触发的起动期间——即，当发动机响应于使用者第一次转动点火开关(称为IG开关)而已经起动时，或者当发动机从怠速停止状态重新起动时，再次转动点火开关。

由于起转在450rpm或更大的高速范围执行，因此，如果起动器在发动机已经起动时通过IG开关的再次操作被触发驱动，则齿圈和小齿轮被磨损或者产生噪声。

在PTL1(日本特许公报No.2008-128137)中，在一种怠速停止系统中，当发动机的降速期间发出再次起动要求时，阻止起动器被驱动直到发动机转速降低至给定速度或者更小为止。然而，禁止起动器在由“接通”操作触发的起动期间被驱动及其方法尚未被公开。针对使发动机起转至450rpm或更大的给定速度的起动器单元的问题没有公开：该问题是使用者不能识别发动机是否已经起动。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是防止起动器单元、特别是高速起转起动器单元在IG开关被再次操作时被损坏以及产生噪声。

根据本公开的一方面的用于起动发动机的发动机起动器单元包括起动器、第一控制器以及禁止装置。

起动器3包括产生旋转力的马达7以及将通过马达产生的旋转力传输至发动机2的小齿轮8，该起动器在驱动“接通”状态下使发动机起转至450rpm或更大的发动机转速。

第一控制器响应于通过使用者进行的点火开关的“接通”操作而使起动器转变成驱动“接通”状态以使起动器开始进行起转。

禁止装置禁止起动器在通过使用者进行的第一“接通”操作之后响应于点火开关的另一个“接通”操作而再次转变成驱动“接通”状态，并持续禁止持续时间T。

替代性地，禁止装置禁止起动器在重新起动要求之后响应于通过使用者进行的点火开关的“接通”操作再次转变成驱动“接通”状态，并持续禁止持续时间T。

根据本公开，如果使用者不能通过声音来识别发动机已经起动，并且如果使用者在通过第一次“接通”操作触发的起动之后或者在重新起动之后再次转动IG开关，则起动器被禁止转动。这防止了齿圈和小齿轮在被驱动的起动器中被磨损。

附图说明

在附图中：

图1为示出了根据实施方式的发动机起动器单元的构型的示意图；

图2为示出了发动机转速、马达驱动电流和时机的曲线图；

图3为示出了起动器单元的处理流程的流程图；以及

图4为起转时间Ta与禁止持续时间T之间关系的曲线图。

具体实施方式

[实施方式的构造]

参照图1至图4对本公开的实施方式进行描述。

发动机起动器单元1在包括用于自动控制发动机的停止及重新起动的怠速停止系统(停止及起动系统)的车辆中使用。发动机起动器单元1包括起动器3、ECU 4等，其中，起动器3起动发动机2，ECU 4为控制起动器3的操作的电子控制装置。

本实施方式的发动机2为火花点火式的汽油发动机。

起动器3为能够使发动机2起转至450rpm或更大的高速范围的小齿轮移动式起动器。起动器3包括马达7、小齿轮8、电磁开关9等。

马达7为直流换向马达，其包括场磁体、电枢、电刷等，其中，场磁体具有设置在兼作框架的轭的内周处的永磁体(或场线圈)，电枢具有电枢轴线以及围绕电枢轴线设置的换向器(未示出)，电刷(未示出)设置在换向器的外周处。

马达7能够使发动机2起转至怠速速度。

小齿轮8为将马达7的旋转力传输至发动机的构件，并且在本实施方式中，小齿轮8为具有小的直径且设置在马达7的输出轴线上的齿轮。小齿轮8与齿圈11接合以将马达7的旋转力传输至与齿圈11连接的发动机2的曲轴12。

电磁开关9为通过变换杆来推动小齿轮8并且使小齿轮8移动至小齿轮8与齿圈11接合的接合位置的移动装置。此外，电磁开关9为通过使电流路径与马达7连接或断开连接而将马达切换成“接通”或“关断”的马达开关。在本实施方式中，电磁开关9基于来自ECU 4的信号来执行以上致动。

ECU 4为用于基于检测发动机转速的发动机转速传感器13、点火开关、制动传感器等来控制对起动器3的电力供给的控制装置。具体地，ECU 4使起动器3转变成驱动“接通”状态或驱动“关断”状态，或者ECU 4控制起动器3的马达7的速度或扭矩。

发动机起动器单元1使马达7与接合于齿圈11的小齿轮8一起旋转以使发动机2起转。发动机起动器单元1通过解除小齿轮8与齿圈11的接合或者通过停止供给电力来停止对发动机2进行起转。

也就是说，当ECU 4接收到对于发动机2的起动命令时，ECU4将起动器3切换至驱动“接通”状态以使发动机2起转。

驱动“接通”状态为下述状态：在该状态下，小齿轮8移动至与齿圈11的接合位置并与齿圈11接合，并且使马达7通电，因此该驱动“接通”状态为用于将马达7的旋转力传输至曲轴12的状态。

对于发动机2的起动命令例如为在发动机停机时通过将IG开关变为“接通”(被称为IG钥匙的“接通”操作)来触发产生的发动机起动信号。将IG开关变为“接通”例如为将插入到点火锁芯中的车辆的钥匙转动至起动位置，或者例如为推动用于起动发动机的开关按钮。

在包括怠速停止系统的车辆中，制动“关断”操作通常使怠速停止状态终结，从而重新起动发动机。因此，起动命令可以是由重新起动要求触发产生的发动机起动信号。基于通过制动传感器进行的制动“关断”操作的检测来发出重新起动要求。如果在为了自动停止而使发动机转速降低时检测出制动“关断”操作，则同样发出重新起动要求。

当满足用于停止起转的预定条件时，ECU 4使小齿轮8从接合位置返回至初始位置以解除小齿轮8与齿圈11的接合。替代性地，ECU 4停止将电力供给至马达7以停止对发动机2进行起转。也就是说，ECU 4使起动器3转变成驱动“关断”状态。

[关于高速起转起动]

参照图2来描述高速起转起动。

发动机起动器单元1响应于在发动机停机时由IG开关的“接通”操作触发产生的发动机起动信号将起动器3切换至驱动“接通”状态。起动器3被控制成在开始使发动机2起转之后在预定时间Ta内将发动机2起转至450rpm或更大的给定的发动机转速。

例如，发动机转速N1等于或小于怠速转速，并且优选地等于或大于500rpm。如果发动机转速N1等于或大于500rpm，则使发动机转速保持等于或大于发动机2的谐振点。

预定时间Ta为被限定为不给使用者带来不适感的起转噪声的发声持续时间的时间段。

由于起转噪声而引起不适感取决于发声持续时间、即起转时间。特别地，如果发声持续时间为0.2秒或更短，则噪声不带来不适感并且处于几乎不令人厌烦的噪声等级。

因此，在本实施方式中，预定时间Ta例如被设定在大约0.2秒。

如果发动机转速达到预定的发动机转速N1，则ECU 4将起动器3切换至驱动“关断”状态。也就是说，起动器3停止进行起转。在本实施方式中，起动器3在初始燃烧之前被转变成驱动“关断”状态，并且燃料在发动机2于停止起转之后靠惯性运行时被点燃并且初始地燃烧。

也就是说，本实施方式的发动机起动器单元1使发动机在大约0.2秒期间起转至500rpm或更大的给定发动机转速，并且发动机2随即起动。

因此，起转噪声短暂地发声约0.2秒，这使得难以听到起动噪声并难以识别发动机是否已经起动。

因此，尽管发动机2已经起动，但是使用者可能错误地认为没有执行起转或者发动机没有起动，并且可能再次打开IG开关。

在发动机的起动的通知被显示使得使用者能够看到的情况下，使用者可能在未看见显示的情况下依感官而再次转动IG开关。

[本实施方式的主要部分]

参照图2至图4来描述本实施方式的主要部分。

本实施方式的起动器单元1包括禁止装置，该禁止装置用于在发动机已经起动时禁止起动器3响应于IG开关的另一“接通”操作而转变成驱动“接通”状态。

禁止装置设定了禁止持续时间T。在禁止持续时间T内，即使IG开关在IG开关的第一个“接通”操作之后以及在通过点火开关进行的IG开关的第一个“接通”操作触发的起动期间再次变为“接通”的情况下，禁止装置仍禁止起动器3转变成驱动“接通”状态。

在本实施方式中，ECU 4被用作权利要求中的禁止装置以及第一控制器或第二控制器。

在本实施方式中，从起转的结束时间t1起的预定持续时间T被设定为禁止持续时间T。即使在IG开关被打开的情况下，电磁开关9仍在禁止持续时间T期间保持关断。也就是说，禁止推动小齿轮8以及使马达7通电。

也就是说，起动器3响应于已经基于IG开关的“接通”操作而产生的发动机起动信号而转变至驱动“接通”状态以在时间t0处开始起转。此后，起动器3使发动机2在预定时间段Ta内旋转至预定速度N1，并且在起转的结束时间t1处停止起转。之后，即使当IG钥匙的“接通”操作由于错误的识别而被再次执行时，仍禁止推动小齿轮8以及使马达7通电，直到经过禁止持续时间T为止。

在此参照图3来描述禁止起动器被驱动(转变成驱动“接通”状态)的流程。

响应于通过IG开关的“接通”操作而引起的发动机起动信号，起动器3被驱动并且使发动机起转至转速N1。此后，起动器3被转变成驱动“关断”以停止起转。该状态为该流程中的起始点。该流程以给定的周期反复地执行。

首先，在步骤S1中，ECU 4判定IG开关是否再次被转变成“接通”。如果IG开关被再次转变成“接通”，则流程进行到步骤S2。如果IG开关没有被再次转变成“接通”，则不需要禁止起动器被驱动，流程被终止直到下一个循环为止。

在步骤S2中，ECU 4判定是否已经从起转的结束时间t1经过了禁止持续时间T。如果还没有经过禁止持续时间T，则流程进行至步骤S3，ECU 4禁止起动器3被驱动。在已经经过禁止持续时间T之后，流程被终止。

禁止持续时间T基于图4中示出的关系映射来设定。

根据图4，在起转时间Ta小于预定时间X的范围中，起转时间Ta越短则禁止持续时间T越长。如果起转时间Ta等于或大于预定时间X，则禁止持续时间T为零。原因是起转时间Ta为发声持续时间。因此，如果起转时间Ta长，则使用者容易基于起转噪声来识别出发动机起转。因此，预定时间X——阈值——基于使用者能够识别发动机起转的发声持续时间来限定。

在本实施方式中，预定时间X在给定时间处设定在例如不小于0.2秒且小于0.3秒的范围内。

也就是说，如果发动机起动器单元1的起转时间Ta等于或大于预定时间X，则禁止持续时间T被设定在零处。如果起转时间Ta被设定在用于提供禁止持续时间T的范围(即，小于预定时间X的范围)内，则禁止持续时间T基于预定时间X与起转时间Ta之间的其中起转时间Ta越短则禁止持续时间T越长的关系映射来设定。

此外，如果起转时间Ta为0.3秒或更小，则优选的是禁止持续时间T为0.5秒或更大。例如，在本实施方式中，由于起转时间Ta为0.2秒，因此禁止持续时间T被设定在三秒或更大处。

[本实施方式的功能和效果]

发动机起动器单元1包括禁止装置。在IG开关的“接通”操作于IG钥匙的第一个“接通”操作之后被再次执行的情况下，禁止装置禁止起动器3被驱动并持续禁止持续时间T。

本实施方式能够在使用者不能通过起转噪声来识别发动机的起动并转动IG开关的情况下禁止起动器3被驱动。这能够防止齿圈11和小齿轮8因彼此接触而磨损。

禁止持续时间T被设定成随着起转时间Ta越短而越长。

起转时间Ta还是起转噪声的发声持续时间。随着起转噪声的发声持续时间越短，起转噪声变得越难以识别。因此，使用者可能具有较强的冲动来再次操作IG开关。因此，禁止持续时间T被设定成随着起转时间Ta越短而越长，这更可靠地防止起动器3由于错误的识别而被不正确地驱动。

[改型]

尽管禁止持续时间T在上述实施方式中从起转的结束时间t1开始，但是禁止持续时间T还可以从起转的起始时间t0开始。

在上述实施方式中，禁止持续时间T被设置用于防止起动器在IG开关于通过第一次“接通”操作触发的起动期间再次转动时被驱动。禁止持续时间T不限于在通过转动IG钥匙触发的起动期间的情况，在发动机从怠速停止状态被重新起动时也可应用禁止持续时间T。也就是说，当发动机在发动机的自动停机之后或者从发动机转速的降低状态开始被重新起动时，如果IG开关在重新起动要求之后被转变成“接通”，则可给予禁止持续时间T来禁止起动器3被驱动。

而且，在重新起动时，尽管起转开始，但是使用者不能识别起转噪声，从而可能错误地认为起转还没开始，并且可能转动IG钥匙。因此，通过在重新起动时提供上述禁止持续时间T，可以获得与上述实施方式相同的效果。

电磁开关9可包括常用的螺线管或相应的螺线管以用于推动小齿轮8以及用于切换电流到马达6的“接通”/“关断”状态(供给状态)。

尽管已经关于具体的优选实施方式描述了本发明，但是许多变体和改型对于本领域技术人员而言将在阅读本申请时变得明显。因此，目的是在考虑现有技术的基础上尽可能广义地理解权利要求以包括所有这种变体和改型。

Claims (6)

1.一种用于起动发动机的发动机起动器单元，所述发动机起动器单元包括：

起动器，所述起动器包括产生旋转力的马达以及将通过所述马达产生的所述旋转力传输至所述发动机的小齿轮，所述起动器在驱动“接通”状态下使所述发动机起转至450rpm或更大的发动机转速；

第一控制器，所述第一控制器响应于通过使用者进行的点火开关的“接通”操作而使所述起动器转变成所述驱动“接通”状态以使所述起动器开始进行起转；以及

禁止装置，所述禁止装置用于禁止所述起动器在通过所述使用者进行的所述第一个“接通”操作之后响应于所述点火开关的另一个“接通”操作再次转变成所述驱动“接通”状态，并持续禁止持续时间。

2.根据权利要求1所述的发动机起动器单元，其中，

所述禁止持续时间被设定成随着起转时间Ta越短而越长。

3.根据权利要求1所述的发动机起动器单元，其中，

所述禁止持续时间响应于所述第一个“接通”操作从起转的起始时间开始，或者响应于所述第一个“接通”操作从起转的结束时间开始。

4.一种用于自动停止以及重新起动发动机的车辆的发动机起动器单元，所述发动机起动器单元包括：

起动器，所述起动器包括产生旋转力的马达以及将通过所述马达产生的所述旋转力传输至所述发动机的小齿轮，所述起动器在驱动“接通”状态下使所述发动机起转至450rpm或更大的发动机转速；

第二控制器，所述第二控制器响应于对于所述发动机的重新起动要求而使所述起动器转变成所述驱动“接通”状态以使所述起动器开始进行起转；以及

禁止装置，所述禁止装置用于禁止所述起动器在所述重新起动要求之后响应于通过使用者进行的点火开关的“接通”操作而再次转变成所述驱动“接通”状态，并持续禁止持续时间。

5.根据权利要求4所述的发动机起动器单元，其中，

所述禁止持续时间被设定成随着起转时间Ta越短而越长。

6.根据权利要求4所述的发动机起动器单元，其中，

所述禁止持续时间响应于所述重新起动要求从起转的起始时间开始，或者响应于所述重新起动要求从起转的结束时间开始。