CN106401832A - 启动兼发电装置控制引擎起动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种启动兼发电装置控制引擎起动的方法，包括：(A)电池的电源开启，读取曲轴的角度且侦测减压装置的状态后，判断是否有起动信号；(B)判断减压装置是否为开启状态，若是则执行下一步骤，若不是则执行(B1)判断曲轴角度是否为0～360度，若是则执行下一步骤，若不是则执行(B2)驱动曲轴反转以开启减压装置；(C)驱动马达正转，且累计起动次数，判断引擎是否起动成功，若是则执行下一步骤，若不是则执行步骤(C1)判断驱动马达正转所累计的起动次数是否已达一预定次数，若是则停止驱动，若不是则重复执行步骤(B)；以及(D)停止驱动，进入发电模式。
Description
技术领域
本发明关于一种启动兼发电装置控制引擎起动的方法，尤指一种适用于机车引擎的启动兼发电装置控制引擎起动的方法。
背景技术
目前市场上有使用一体化的启动兼发电装置(Integrated Starter andGenerator，以下简称ISG)，用以增加机车的节能效果，其并具备有怠速熄火与再启动的功能。一般机车在熄火时往往行程会停在压缩上死点之前，此时ISG要正转会需要较大的扭力方能克服引擎的压缩压力，使引擎起动。
现有启动引擎的方法为在引擎起动前先将曲轴反转至预定位置，然后再使之开始正转带动引擎时能够有更大的惯量，进而克服压缩上死点的扭力，带动引擎至适当的点火转速之后，ISG转换为充电模式持续对整车供电，与对电池充电。
上述现有ISG架构的实现方法具有缺点：必须在每次启动前先精确的使曲轴反转至上一个压缩点之前，在转动后加上惯量，才能产生足够克服压缩点的扭力，其引擎从启动至点火的时间耗时较长，并非十分理想，尚有改善的空间。
发明内容
本发明的主要目的系在提供一种启动兼发电装置控制引擎起动的方法，通过搭配侦测单向式减压装置是否开启的感测组件及侦测曲轴角度的角度感知器，不仅在起动时可使用单向式减压装置做引擎起动的辅助减压用，可降低引擎在压缩上死点前的压缩压力，且有效地降低起动所需扭矩，减少能量消耗；而且可使引擎在任何状况下与任何起动的曲轴角度下皆可以使用较短的时间，使引擎快速起动，增加引擎起动的平顺性。
为达成上述目的，本发明的启动兼发电装置系组设于具有一电池、一电子控制单元(ECU)、一引擎、一单向式减压装置及一感测组件的一机车上，启动兼发电装置包括一驱动控制器、一角度感知器及一与该引擎的一曲轴连结的马达；启动兼发电装置控制引擎起动的方法包括：
(A)电池的电源开启，读取曲轴的角度且感测组件侦测单向式减压装置的状态后，判断是否有起动信号，若是则执行下一步骤。
(B)判断单向式减压装置是否为开启状态，若是则执行下一步骤，若不是则执行(B1)判断曲轴角度是否为0～360度，若是则执行下一步骤，若不是则执行(B2)驱动曲轴反转以开启单向式减压装置，之后再执行下一步骤。
(C)驱动马达正转，且累计起动次数，判断引擎是否起动成功，若是则执行下一步骤，若不是则执行步骤(C1)判断驱动马达正转所累计的起动次数是否已达一预定次数，若是则停止驱动，若不是则重复执行步骤(B)。
(D)停止驱动，进入发电模式。
上述步骤(C1)中的驱动马达正转所累计的起动预定次数可为3次，即若驱动马达正转累计已达到3次，尚未起动引擎，则停止驱动，若不是则重回到步骤(B)判断减压装置是否为开启状态。该预定次数也可为4或5次或其它次数。上述步骤(C1)的停止驱动该马达正转，表示重复进行超过一特定次数还不能使该引擎正常起动运转时，该启动兼发电装置则不再驱动马达正转，以避免启动兼发电装置损毁。
上述机车可组设有一启动按钮及一油门启动装置，该引擎的起动信号系指下述其一：该电子控制单元传来的起动信号、该启动按钮被按压的信号及该油门启动装置被启动的信号。其中，油门启动装置可为油门线设有一微动开关，当油门线被驱动时，会触动该微动开关，或是油门把手设有一感知器，可侦测油门把手是否被旋转，微动开关或油门把手感知器皆可作为油门启动装置。
角度感知器可为霍尔感知器(Hall sensor)或编码器(Encoder)，用以侦测该曲轴的角度位置。
上述感测组件包括一磁性件及一感应件，该磁性件固设于该单向式减压装置的一推顶件上，该感应件固设于该引擎的一汽缸头盖上，俾使感测组件可侦测该单向式减压装置的状态。
上述电池的电源开启系指以该机车的钥匙开启(Key On)，及电池的电源关闭(Key Off)时，该启动兼发电装置可储存有该曲轴的角度，于步骤(A)读取该曲轴的角度可为通过该角度感知器侦测该曲轴的角度或直接由该启动兼发电装置所储存的该曲轴的角度得知。
上述驱动马达正转时，若依然遭遇过大阻力而无法顺利起动引擎时，或者单向式减压装置没有启动且同时启动兼发电装置尚未运算出曲轴角度时(如Key off后再被外力改变曲轴角度，或起动时没有上次引擎发动曲轴角度信息等状况)，称之为失效模式，此时启动兼发电装置可下命令先反转一角度使单向式减压装置先开启作用，然后再驱动马达正转带动引擎起动。
附图说明
图1系曲轴角度位置与启动兼发电装置的马达正转阻力比较图。
图2系本发明一较佳实施例的引擎剖视图。
图3系本发明一较佳实施例的启动兼发电装置架构图。
图4系本发明一较佳实施例的汽缸头剖视图。
图5系本发明一较佳实施例的整车系统架构图。
图6系本发明一较佳实施例的启动兼发电装置控制引擎起动的方法。
【符号说明】
10 电池 11 启动按钮
12 油门启动装置 20 启动兼发电装置
21 驱动控制器 22 角度感知器
23 马达 30 引擎
31 曲轴 32 单向式减压装置
33 电子控制单元 34 动力输出轴
35 传动变速装置 36 汽缸头
37 顶推件 38 汽缸头盖
39 排气阀门 40 离心式减压装置
50 感测组件 51 磁性件
52 感应件 A,B,B1,B2,C,C1,D 步骤
Ⅰ,Ⅱ 区域
具体实施方式
为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的实施例。
所谓引擎减压装置，一般应用于引擎活塞的压缩行程状态，请参阅图1系曲轴角度位置与启动兼发电装置的马达正转阻力比较图。如图所示，纵轴坐标表示启动兼发电装置正转的阻力，横轴坐标表示曲轴旋转角度，本实施例所采用四冲程引擎的工作原理系依据汽缸内活塞移动的位置来区分，因此每隔180度依序到达一次上死点(T.D.C)或下死点(B.D.C)的位置，而由0度开始在每个区间内依序分为动力、排气、进气、压缩四个工作行程，所以一次循环系曲轴旋转720度。其中，区域Ⅰ即曲轴位于0～360度的位置，其系属减压装置未开启，但启动兼发电装置的起动冲力可直接正转起动引擎的区域，至于区域Ⅱ即曲轴位于360～720度的位置，则属减压装置未开启，但启动兼发电装置的起动冲力无法直接正转起动，需先反转起动减压装置再正转的区域。
请参阅图2及图3，其分别为本发明一较佳实施例的引擎剖视图及启动兼发电装置架构图。目前市场上有使用一体化的启动兼发电装置(Integrated Starterand Generator，以下简称ISG)，用以增加机车的节能效果，其并具备有怠速熄火与再启动的功能。如图2所示，启动兼发电装置20系组设于与曲轴31连结的动力输出轴34的一端，并位于曲轴31的一侧端，而动力输出轴34的另一端则组设一传动变速装置35。
如图3所示，启动兼发电装置20与电池10电连接，启动兼发电装置20包括一驱动控制器21、一角度感知器22、及一与引擎30的曲轴31连结的一马达23。其中，驱动控制器21可经由角度感知器22侦测马达23与引擎30的曲轴31的相序与角度位置等信息。在本实施例中，角度感知器22系指数个数字型霍尔芯片传感器(Hall sensor)，用以侦测曲轴31的各电气角度的信号。
请参阅图4及图5，其分别为本发明一较佳实施例的汽缸头剖视图及整车系统架构图，并请参阅图2。如图4所示，本实施例的引擎包括：一汽缸头36、一曲轴31、一动力输出轴34、一传动变速装置35、一启动兼发电装置20、一单向式减压装置32、一汽缸头盖38、一离心式减压装置40及一感测组件50。其中，汽缸头盖38盖设于汽缸头36上。
如图5所示，本实施例的整车架构其启动兼发电装置20组设于具有一电池10、一启动按钮11、一电子控制单元33(ECU)、一油门启动装置12、一引擎30的一机车上，且引擎30配设有一单向式减压装置32及可侦测该单向式减压装置32是否开启的感测组件50。亦即，启动兼发电装置20连接于电池10、启动按钮11、油门启动装置12、电子控制单元33、及引擎30。
在本实施例中，感测组件50为一霍尔感知器，感测组件50包括一磁性件51及一感应件52，磁性件51固设于推顶件37的一端处，感应件52固设于汽缸头盖38上，感测组件50与电子控制单元33连接，用以侦测单向式减压装置32的推顶件37的位置，进而判断引擎30是否处于减压状态。其中，推顶件37可用以推动排气阀门39开启一微小开度，促使引擎30处于减压状态，
请参阅图6系本发明一较佳实施例的启动兼发电装置控制引擎起动的方法，包括下列步骤：步骤(A)当电池10的电源开启，角度感知器22读取曲轴31的角度且感测组件50侦测单向式减压装置32的状态后，判断是否有起动信号，若是则执行步骤(B)，若不是则回复至步骤(A)中的角度感知器22读取该曲轴31的角度且感测组件50侦测单向式减压装置32的状态后，判断是否有起动信号。
在本实施例中，电池10的电源开启系指以该机车的钥匙开启(Key On)。另，步骤(A)读取曲轴31的角度可为通过角度感知器22侦测曲轴31的角度或直接由启动兼发电装置20所储存的曲轴31的角度得知，亦即，当电池10的电源关闭(Key Off)时，本实施例的启动兼发电装置20储存有该曲轴31的角度数据。
本实施例的机车组设有一启动按钮11及一油门启动装置12，故步骤(A)中的引擎30的起动信号指下述其一：电子控制单元33传来的起动信号、启动按钮11被按压的信号及油门启动装置12被启动的信号。其中，油门启动装置12可为油门线设有一微动开关，当油门线被驱动时，会触动该微动开关，或是油门把手设有一感知器，可侦测油门把手是否被旋转，微动开关或油门把手感知器皆可作为油门启动装置12。
接着，步骤(B)判断单向式减压装置32是否为开启状态，若是则执行步骤(C)，若不是则执行步骤(B1)判断曲轴31角度是否为0～360度，若是则执行步骤(C)，若不是则执行步骤(B2)驱动曲轴31反转以开启单向式减压装置32，之后再执行步骤(C)。
亦即，若单向式减压装置32在开启状态，则不论曲轴31的角度为何，启动兼发电装置20皆可正转成功起动引擎30。但若单向式减压装置32在关闭状态，则需判断曲轴31的角度，若曲轴31的角度位于0～360度之间，则虽然单向式减压装置32在关闭状态，但启动兼发电装置20的起动冲力仍然足以克服正转的阻力，所以直接正转可成功起动引擎30；但若曲轴31的角度位于360～720度之间，且单向式减压装置32在关闭状态，此时启动兼发电装置20的起动冲力不足以克服正转的阻力，所以需先反转使单向式减压装置32开启减压后，才能正转起动引擎30。
接着，步骤(C)启动兼发电装置20的驱动马达23正转，且累计起动次数，判断该引擎30是否起动成功，若是则执行步骤(D)，若不是则执行步骤(C1)判断所累计的起动次数是否已达一预定次数，若是则停止驱动，若不是则重复执行步骤(B)。在本实施例中，该预定次数系为3次，亦即若驱动马达23正转累计已达到3次，仍尚未成功起动引擎30，则停止驱动，表示有异常，停止驱动可避免启动兼发电装置20损毁；若不是(即累计未达3次)则重回到步骤(B)判断单向式减压装置32是否为开启状态。
接着，步骤(D)停止驱动，进入发电模式。此时，表示启动兼发电装置20已成功驱动引擎30起动，可进入发电模式。
本实施例通过搭配侦测单向式减压装置32是否开启的感测组件50及侦测曲轴31角度的角度感知器22，不仅在起动引擎30时可使用单向式减压装置32做引擎30起动的辅助减压用，可降低引擎30在压缩上死点前的压缩压力，且有效地降低起动所需扭矩，减少能量消耗；而且可使引擎30在任何状况下与任何起动的曲轴31角度下皆可以使用较短的时间，使引擎30快速起动，增加引擎30起动的平顺性。
虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种启动兼发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该启动兼发电装置系组设于具有一电池、一电子控制单元、一引擎、一单向式减压装置及一感测组件的一机车上，包括一驱动控制器、一角度感知器及一与该引擎的一曲轴连结的马达；该启动兼发电装置控制该引擎起动的方法包括：
（A）该电池的电源开启，读取该曲轴的角度且该感测组件侦测该单向式减压装置的状态后，判断是否有起动信号，若是则执行下一步骤；
（B）判断该单向式减压装置是否为开启状态，若是则执行下一步骤，若不是则执行步骤(B1)判断该曲轴角度是否为0～360度，若是则执行下一步骤，若不是则执行步骤(B2)驱动该曲轴反转以开启该单向式减压装置，之后再执行下一步骤；
（C）驱动该马达正转，且累计起动次数，判断该引擎是否起动成功，若是则执行下一步骤，若不是则执行步骤(C1)判断所累计的起动次数是否已达一预定次数，若是则停止驱动，若不是则重复执行步骤(B)；以及
（D）停止驱动，进入发电模式。
2.如权利要求1所述的启动兼发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该预定次数为3次。
3.如权利要求1所述的启动兼发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该机车组设有一启动按钮及一油门启动装置，该引擎的起动信号指下述其中之一：该电子控制单元传来的起动信号、该启动按钮被按压的信号及该油门启动装置被启动的信号。
4.如权利要求1所述的启动兼发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该角度感知器指霍尔感知器(Hall sensor)，用以侦测该曲轴的角度位置。
5.如权利要求1所述的启动兼发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该感测组件包括一磁性件及一感应件，该磁性件固设于该单向式减压装置的一推顶件上，该感应件固设于该引擎的一汽缸头盖上。
6.如权利要求1所述的启动兼发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该电池的电源开启指以该机车的钥匙开启(Key On)。
7.如权利要求1所述的启动兼发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该电池的电源关闭(Key Off)时，该启动兼发电装置储存有该曲轴的角度。
8.如权利要求7所述的启动兼发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该步骤(A)读取该曲轴的角度为通过该角度感知器侦测该曲轴的角度或直接由该启动兼发电装置所储存的该曲轴的角度得知。
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