CN104976009A - 具有改变主意起动系统的内燃机以及改变主意起动系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及具有改变主意起动系统的内燃机以及改变主意起动系统。该内燃机包括齿圈，与齿圈在操作上相关联的速度传感器，以及机械地连接至内燃机的改变主意(COM)起动电机。COM起动电机包括电枢和在操作上连接至电枢的小齿轮。螺线管在操作上连接至COM起动电机。螺线管选择性地将小齿轮移动成与齿圈啮合。电子控制单元(ECU)在操作上连接至速度传感器和螺线管。ECU被配置并且布置成：间接地检测小齿轮的转动速度，并且当小齿轮相对于齿圈的转动速度达到特定的转动速度时选择性地对螺线管通电以将小齿轮轴向移动成与齿圈啮合。

Description

具有改变主意起动系统的内燃机以及改变主意起动系统
技术领域
示例性实施方式涉及机动车辆领域，更具体地，涉及用于机动车辆的具有改变主意(COM，change of mind)起动系统的内燃机。
背景技术
内燃机通常包括起动电机。对起动电机通电来启动内燃机的操作。典型的起动机包括：起动电机，该起动电机生成传递给小齿轮和螺线管的转矩。螺线管移动小齿轮使其与内燃机上的齿圈啮合。当啮合时，起动电机转动小齿轮进而旋转齿圈并且启动内燃机的操作。
在标准的起动电机中，通常将静止齿轮移动成与静止齿圈啮合。移动小齿轮以使得小齿轮齿进入齿圈齿之间的间隙进而接合。通常对标准的起动电机不进行有意地通电来啮合转动的小齿轮。这种啮合通常导致齿轮冲突和潜在的齿轮损害。在改变主意(COM)起动机中，可以将小齿轮移动至在速度带内旋转的转动齿圈中。一般地，小齿轮在与转动的齿圈啮合之前转动至特定速度。因此，典型的COM起动机包括齿圈速度传感器和小齿轮速度传感器。在操作中，如果当齿圈运动时重新启动点火装置，则螺线管的第一线圈启动小齿轮的转动。当通过小齿轮速度传感器和齿圈速度传感器检测到小齿轮和齿圈处于预定转动范围内时，螺线管的第二线圈将小齿轮移动至齿圈中来重新建立内燃机的操作。
发明内容
公开了一种内燃机，该内燃机包括：齿圈，与齿圈在操作上相关联的速度传感器，以及机械地连接至内燃机的改变主意(COM)起动电机。COM起动电机包括电枢和在操作上连接至电枢的小齿轮。螺线管在操作上连接至COM起动电机。螺线管选择性地将小齿轮移动成与齿圈啮合。电子控制单元(ECU)在操作上连接至速度传感器和螺线管。ECU被配置并且布置成：间接地检测小齿轮的转动速度，并且当小齿轮相对于齿圈的转动速度达到特定的转动速度时选择性地对螺线管通电以将小齿轮轴向移动成与齿圈啮合。
还公开了一种改变主意(COM)起动系统，该改变主意(COM)起动系统包括：电枢，在操作上连接至电枢的小齿轮，以及在操作上连接至COM起动电机的螺线管。电子控制单元(ECU)在操作上连接至螺线管。ECU被配置并且布置成：间接地检测小齿轮的转动速度，并且当小齿轮相对于齿圈的转动速度达到特定的转动速度时选择性地对螺线管通电以轴向移动小齿轮。
还公开了一种系统，该系统包括：电枢，在操作上连接至电枢的小齿轮，电耦接至电枢的能量源，以及电耦接至能量源的电子控制单元(ECU)。ECU被配置并且布置成间接地检测小齿轮的转动速度。
附图说明
以下描述不应以任何方式被视为是限制性的。参照附图，相似的元件采用相同的附图标记：
图1描绘了根据示例性实施方式的包括改变主意(COM)起动系统的内燃机；
图2描绘了图1中的COM起动机的局部截面侧视图；
图3描绘了根据示例性实施方式的示出重新启动具有转动的齿圈的内燃机的操作的方法的流程图；
图4描绘了根据示例性实施方式的一方面的示出电压与小齿轮速度之间的关系的曲线图；以及
图5描绘了根据示例性实施方式的另一方面的示出电流与小齿轮速度之间的关系的曲线图。
具体实施方式
所公开的装置和方法的一个或更多个实施方式的详细说明在这里参照附图以示例性而非限制性的方式呈现。
首先参照图1，内燃机总体上指示为2。内燃机2包括支承具有齿圈8的调速轮6的发动机组4。发动机组4还支承对齿圈8的转动速度进行检测的速度传感器10。改变主意(COM)起动系统12安装至发动机组4。COM起动系统12包括具有螺线管20和电子控制单元(ECU)24的COM起动电机14。如下面更详细描述的，COM起动系统12选择性地启动COM起动电机14来重新启动内燃机2的操作。鉴于此，应理解，短语“改变主意”描述了中断至内燃机2的点火系统(未示出)的电力的情况。例如，驾驶员可能已启动制动系统(也未示出)。在达到停止之前并且当调速轮6仍然转动时，驾驶员改变主意不想停止。在这种时刻，COM起动系统12启动COM起动电机14来重新启动内燃机2的操作。
如图2所示，COM起动电机14包括具有围绕内部34的外表面32的壳体30。内部34容置电枢36。电枢36可以电连接至电枢端子37，该电枢端子37通过壳体30伸出在外表面32之外。电枢36通过轴39支承，该轴39还支承小齿轮41和离合器组件43。小齿轮41可以通过齿轮组件(未示出)连接至电枢36。
螺线管20安装至COM起动电机14的壳体30。螺线管20包括围绕内部部分62的螺线管壳体60。内部部分62容置第一线圈65和第二线圈67。螺线管20还被示出为包括具有第一或电池端子72和第二或电枢端子74的多个端子70。电池端子72电连接至能量源，如电池77。螺线管20还被示出为包括与第一线圈65在操作上相关联的柱塞80。柱塞80选择性地作用于杆84来将小齿轮41轴向移动成与齿圈8啮合。如下面更详述描述的，ECU 24启动第一继电器90来对第一线圈65通电以轴向移动小齿轮41并且ECU24起动第二继电器92来对第二线圈67通电，以闭合电路(未单独标记)，使得电流能够从电池77流至电枢36，从而使小齿轮41转动。
如下面更详细讨论的，当小齿轮41相对于齿圈8以预定速度转动时，对第一线圈65通电。如果齿圈8是静止的，则可以在小齿轮41转动之前对第一线圈65通电。如果如传感器10所感测到的那样，齿圈8正在转动，则对第二线圈67通电以开始转动小齿轮41。仅当小齿轮41达到一预定速度时，ECU 24对第一线圈65通电。根据示例性实施方式，ECU 24间接地确定小齿轮41以什么速度转动。术语“间接地确定”应被理解为是指ECU 24在不需要使用小齿轮速度传感器以及不需要感测线路来将电信号从COM起动电机14传输至ECU 24的情况下，确定小齿轮41的速度。相反地，ECU 24通过对电池77的电参数的变化进行分析来确定小齿轮速度。电参数的变化可以是电压的变化、电流的变化或其组合。可以在电池77、螺线管20或电枢36处测量电参数的变化。
图3示出了对COM起动系统12进行操作的方法200。首先，在块202中接收重启命令。在接收到重启命令之后，在块204中，ECU 24对电池77的电参数进行分析。基于电参数的变化，在块206中，ECU 24确定小齿轮速度。例如如图4所示，当启动电枢36时，电池电压曲线300下降到低点V(lp)320。随着时间的推移，电压曲线300从低点320增长至稳定状态330。同时，随着时间的推移，小齿轮速度曲线340开始从基本上与低点320一致的静止点350逐渐增大至稳定状态360。通过分析电压曲线300的变化，ECU 24可以确定在低点320与稳定状态330之间的任何时间处的小齿轮速度。
ECU 24可以通过测量电压V(n)并且对V(n)的值和先前测量的电压V(n-1)进行比较来确定电枢36的速度。ECU将V(n)和V(n-1)中较低的值存储为V(0)。V(0)最终等于电池电压(300)的低点V(lp)320。当然，可以使用其他方法来确定低点320。ECU 24通过测量电池电压(300)来确定电枢36的速度S(a)。可以通过下述公式来确定电枢36的速度S(a)：
S(a)＝{[V(n)-V(lp)]*K1}+K10
其中K1和K10是常数。
可以根据经验确定K1和K10。
上述的S(a)的这个方程可以是线性方程或一阶多项式方程。当然，应理解，还可以使用二阶多项式方程、三阶多项式方程或任何阶多项式方程。还应理解，常数K10可以等于零。
ECU 24可以基于下述来计算小齿轮41的速度S(p1)：
S(p1)＝S(a)*K2
其中K2相当于等于小齿轮41与电枢36之间的传动比的常数。
在小齿轮41与电枢36之间建立传动比的齿轮(未示出)是本领域众所公知的，并且齿轮通常是行星齿轮系统或异心齿轮系统。然后，ECU 24可以基于下述将小齿轮41的速度S(p1)转换成被认为是与发动机速度相关的小齿轮速度S(p)：
S(p)＝S(p1)*K4
其中K4是等于齿圈8与小齿轮41之间的传动比的常数。
类似地，当激励第二线圈67时，图5中所示的电流曲线400大致立即从零点410增长至峰值C(p)420。随着时间的推移，电流逐渐下降至稳定状态430。同时，速度曲线500从零点520增长至稳定状态530。通过分析电流的变化，ECU 24可以确定零点410与稳定状态430之间的任何给定时间的小齿轮速度。ECU 24可以通过测量电流C(n)并且将电流C(n)与先前测量的电流C(n-1)进行比较来确定电枢36的速度S(a)。ECU 24将C(n)和C(n-1)中较高的值存储为C(0)。C(0)最终等于电流(400)的峰值420〔或C(p)]。当然，可以使用其他方法来确定峰值420。可以在ECU 24中基于下述通过测量电池电流(400)并且计算电枢36的速度S(a)来确定电枢36的速度S(a)：
S(a)＝{[C(p)-C(n)]*K3}+K11
其中K3和K11是常数。
可以根据经验确定K3和K11。
ECU 24可以基于下述来计算小齿轮41的速度S(p)：
S(p)＝S(a)*K2
其中K2相当于等于小齿轮41与电枢36之间的传动比的常数。上述的S(a)的这个方程可以是线性方程或一阶多项式方程。当然应理解，还可以使用二阶多项式方程、三阶多项式方程或任何阶多项式方程。还应理解，常数K11可以等于零。
ECU 24通过下述公式将小齿轮41的速度S(p1)转换成被认为是与发动机速度相关的小齿轮速度S(p)：
S(p)＝S(p1)*K4
其中K4是等于齿圈8与小齿轮41之间的传动比的常数。
在块206中确定小齿轮速度之后，在块600中ECU 24接收来自速度传感器10的关于齿圈速度的数据。鉴于此，在块610中，ECU 24确定小齿轮41是否相对于齿圈8在预定速度范围内转动。如果小齿轮41和齿圈8基本上同步，则在块620中，第一继电器90对第一线圈65通电。当第一线圈65被通电时，小齿轮41轴向移动成与齿圈8啮合，以重新启动内燃机2的操作。术语“基本上同步”应该理解为是指小齿轮41相对于齿圈8的速度在预定速度范围内转动。如果在块610中小齿轮41和齿圈8不同步，则在块630中，ECU 24确定第二继电器92是否已经闭合以对第二线圈67通电。如果第二继电器92是闭合的，则方法200返回到块204。然而，如果第二继电器92是断开的，则在块650中发送信号来闭合第二继电器92并且方法200返回至块204。
鉴于此，应理解，根据示例性实施方式的改变主意(COM)起动系统通过间接地确定小齿轮速度来确定小齿轮和齿圈是否是同步的。特别地，ECU确定小齿轮速度而无需使用小齿轮速度传感器。ECU基于连接成操作COM起动电机的车辆电池的电参数的变化来确定小齿轮速度。以此方式，示例性实施方式减少了对附加传感器、配线和连接的需求以及简化了车辆制造和车辆维护的成本并且减少了替换零件的成本。
尽管已经参照示例性实施方式或多个示例性实施方式描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出多种改变并且本发明的元件可以由等价物替代。此外，可以在不脱离本发明的基本范围的情况下做出许多修改以使特定情况或材料与本发明的教示相适应。因此，本发明意在不限于作为设想用于实现本发明的最佳形式而公开的特定实施方式，而是本发明将包括落入权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (21)

1.一种内燃机，包括：
齿圈；
与所述齿圈在操作上相关联的速度传感器；
机械地连接至所述内燃机的改变主意起动电机，所述改变主意起动电机包括电枢和在操作上连接至所述电枢的小齿轮；
在操作上连接至所述改变主意起动电机的螺线管，所述螺线管选择性地将所述小齿轮移动成与所述齿圈啮合；以及
在操作上连接至所述速度传感器和所述螺线管的电子控制单元，所述电子控制单元被配置并且布置成：间接地检测所述小齿轮的转动速度，并且当所述小齿轮相对于所述齿圈的转动速度达到特定的转动速度时选择性地对所述螺线管通电以将所述小齿轮轴向移动成与所述齿圈啮合。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述螺线管包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈当被通电时向所述电枢传输电流以使所述小齿轮转动，所述第二线圈当被通电时使所述小齿轮移动成与所述齿圈啮合。
3.根据权利要求2所述的内燃机，其中，所述电子控制单元对电池电压的变化进行检测，以确定所述小齿轮的转动速度。
4.根据权利要求3所述的内燃机，其中，所述电子控制单元确定所述电池电压的低点[V(lp)]。
5.根据权利要求4所述的内燃机，其中，所述电子控制单元测量电池电压V(n)并且基于所述V(n)的值和所述V(lp)的值来计算所述电枢的速度S(a)。
6.根据权利要求5所述的内燃机，其中，所述电子控制单元测量电池电压V(n)并且依照S(a)＝{[V(n)-V(lp)]*K1}+K10来计算所述电枢的速度S(a)，其中K1和K10是常数。
7.根据权利要求6所述的内燃机，其中，所述电子控制单元根据公式S(p1)＝S(a)*K2来计算所述小齿轮的速度S(p1)，其中K2相当于等于所述小齿轮与所述齿圈之间的传动比的常数。
8.根据权利要求4所述的内燃机，还包括电池，并且其中，所述电子控制单元对所述电池处的电池电压的变化进行检测来确定所述小齿轮的转动速度。
9.根据权利要求3所述的内燃机，其中，所述电子控制单元对电池电流的变化进行检测来确定所述小齿轮的转动速度。
10.根据权利要求9所述的内燃机，其中，所述电子控制单元确定所述电池电流的峰点[C(p)]。
11.根据权利要求10所述的内燃机，其中，所述电子控制单元测量电流C(n)并且基于所述C(n)的值和所述C(p)的值来计算所述电枢的速度S(a)。
12.根据权利要求11所述的内燃机，其中，所述电子控制单元测量电流C(n)并且依照S(a)＝{[C(p)-C(n)]*K3}+K11来计算所述电枢的速度S(a)，其中K3和K11是常数。
13.根据权利要求12所述的内燃机，其中，所述电子控制单元根据公式S(p1)＝S(a)*K2来计算所述小齿轮的速度S(p1)，其中K2相当于等于所述小齿轮与所述齿圈之间的传动比的常数。
14.一种改变主意起动系统，包括：
电枢；
在操作上连接至所述电枢的小齿轮；
在操作上连接至所述改变主意起动电机的螺线管；以及
在操作上连接至所述螺线管的电子控制单元，所述电子控制单元被配置并且布置成：间接地检测所述小齿轮的转动速度，并且当所述小齿轮相对于所述齿圈的转动速度达到特定的转动速度时选择性地对所述螺线管通电以轴向移动所述小齿轮。
15.根据权利要求14所述的改变主意起动系统，其中，所述螺线管包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈当被通电时向所述电枢传输电流以使所述小齿轮转动，所述第二线圈当被通电时使所述小齿轮相对于所述电枢轴向移动。
16.根据权利要求15所述的改变主意起动系统，其中，所述电子控制单元对电池电压的变化进行检测来确定所述小齿轮的转动速度。
17.根据权利要求16所述的改变主意起动系统，还包括电池，其中，所述电子控制单元对所述电池处的电池电压的变化进行检测来确定所述小齿轮的转动速度。
18.一种系统，包括：
电枢；
在操作上连接至所述电枢的小齿轮；
电耦接至所述电枢的能量源；以及
电耦接至所述能量源的电子控制单元，所述电子控制单元被配置并且布置成间接地检测所述小齿轮的转动速度。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述电子控制单元对从所述能量源传递至所述电枢的电信号的参数进行检测来确定所述小齿轮的转动速度。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述电子控制单元对所述能量源的电压的变化进行检测来确定所述小齿轮的转动速度。
21.根据权利要求18所述的系统，其中，所述电子控制单元对所述能量源的电流的变化进行检测来确定所述小齿轮的转动速度。
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