CN107035551A - 引擎熄火制动控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种引擎熄火制动控制方法，是于一控制单元执行，用以对熄火后的一引擎的一曲轴进行控制，该引擎熄火制动控制方法包含：取得该曲轴的一转速；判断该曲轴的该转速是否小于一临界转速；若该曲轴的该转速小于该临界转速，对该曲轴刹车减速；取得该曲轴的一角度；根据该曲轴的该角度，判断该曲轴是否落在一指定行程，其中该指定行程并非为一压缩行程；若该曲轴落在该指定行程，对该曲轴刹停。藉此，确保该曲轴停止在非压缩行程中，使得当车辆再发动时，能够大幅地降低启动电机的启动电流与启动扭力，以维持启动电机的操作性能。

Description

引擎熄火制动控制方法
技术领域
本发明是有关一种引擎熄火制动控制方法，尤指一种四行程摩托车引擎熄火制动控制方法。
背景技术
当四行程摩托车(之后简称车辆)熄火后，由于引擎的点火器停止作动，且进气管不再引进燃料气体，因此曲轴仅藉由惯性力运转。此时，若引擎进入一压缩行程，由于进气阀与排气阀皆关闭，引擎的腔室内是形成一密闭空间，使得腔室内的气体压力将对推进中的活塞造成阻力。故此，曲轴将无法有足够的动力可以带动活塞再往腔室内推进，导致车辆熄火之后，引擎通常会停止在压缩行程的状态。
当车辆再发动时，由于引擎的起始位置落在压缩行程的范围内，因此引擎为了要完成压缩行程，启动电机必须要提供更大的启动扭力才能够克服腔室中的气体阻力，以推动静止中的活塞压缩腔室内的气体，直到完成压缩行程。对于启动电机而言，每次在车辆发动时都要负荷很高的启动电流与大的扭力，才能以提供足够的作用力去克服腔室中的气体压力。如此，长久下来，启动电机的性能将受到严重的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种引擎熄火制动控制方法，解决车辆熄火后，曲轴无法有足够的动力可以克服腔室中的气体压力，导致引擎停止在压缩行程中，造成车辆再发动时，要负荷高启动电流与大扭力的问题。
为达成前述目的，本发明所提出的该引擎熄火制动控制方法，是于一控制单元执行，用以对熄火后的一引擎的一曲轴进行控制，该引擎熄火制动控制方法包含：取得该曲轴的一转速；判断该曲轴的该转速是否小于一临界转速；若该曲轴的该转速小于该临界转速，对该曲轴刹车减速；取得该曲轴的一角度；根据该曲轴的该角度，判断该曲轴是否落在一指定行程，其中该指定行程并非为一压缩行程；以及若该曲轴落在该指定行程，对该曲轴刹停。
藉由该引擎熄火制动控制方法，针对该曲轴于车辆熄火后的该转速的大小提供不同的控制策略：(1)当转速高(大于或等于该临界转速)时，利用该整合式启动发电机对该曲轴提供正转的驱动，以提供该曲轴有足够的动力带动该活塞越过压缩行程；(2)当转速低(小于该临界转速)时，一减压单元透过离心力保持一排气阀于压缩行程时开启，以降低该汽缸的腔室中气体压力，使该曲轴容易地越过压缩行程。最后对该曲轴刹停，以确保该曲轴停止在非该压缩行程的范围。藉此，当车辆再发动时，能够大幅地降低启动电机的启动电流与启动扭力，以维持启动电机的操作性能。
优选地，根据本发明的引擎熄火制动控制方法还包含：若该曲轴的该转速大于或等于该临界转速，对该曲轴正转驱动；取得该曲轴的该角度；根据该曲轴的该角度，判断该曲轴是否通过该压缩行程；及若该曲轴未通过该压缩行程，回复执行对该曲轴正转驱动的步骤。
优选地，若该曲轴通过该压缩行程，回复执行取得该曲轴的该转速的步骤。
优选地，若该曲轴并非落在该指定行程，回复执行对该曲轴刹车减速的步骤。
优选地，对该曲轴刹车制动步骤之前，更包含透过一减压单元减少该引擎的一腔室内的气体压力。
优选地，利用一整合式启动发电机接收该曲轴的该转速与该角度，以对该曲轴提供刹车制动与减少气体压力的控制。
优选地，利用装设在该曲轴上的一转动感测单元侦测该曲轴的该转速与该角度。
优选地，该指定行程是为一压缩上死点之后至一进气下死点之前的动力行程、排气行程或进气行程。
优选地，该指定行程是为一压缩上死点之后至一排气上死点之前的动力行程或排气行程。
为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1：为本发明四行程摩托车引擎的平面示意图；
图2：为本发明整合式启动发电机带动曲轴与减压装置的示意图；
图3：为本发明整合式启动发电机操作的方块示意图；
图4：为本发明引擎的四行程循环的示意图；及
图5：为本发明引擎熄火制动控制方法的流程图。
具体实施方式
有关本发明的技术内容及详细说明在此配合附图说明如下。
请参见图1所示，是为一四行程摩托车引擎30的示意图。该引擎30主要包含一汽缸31、一进气阀32、一排气阀33、一活塞34、一点火器35、一连杆36。
该进气阀32与该排气阀33分别设于该汽缸31的进气管与排气管末端。该进气阀32与该排气阀33的一端分别具有一塞部321、331；该进气阀32于其之该塞部321的另一端连接一凸轮轴，该排气阀33于其之该塞部331的另一端连接另一凸轮轴。当该两凸轮轴转动时，可分别带动该进气阀32与该排气阀33，提供进气与排气的控制。
该活塞34容置于该汽缸31的腔室内，该点火器35设置于该汽缸31中。该连杆36的一端枢接于该活塞34，另一端则枢接于一曲轴(crank shaft)20上偏离轴心的位置。由于该连杆36枢接于偏离该曲轴20的轴心位置，因此当该曲轴20转动时，该曲轴20透过该连杆36带动该活塞34在腔室内往返移动。该曲轴20的端部连结启动电机，当该引擎30发动时，该启动电机则带动该曲轴20转动。
请参见图2所示，该曲轴20端部可连结一整合式启动发电机(integrated startergenerator,ISG)10。该整合式启动发电机10电性连接一电瓶(battery)70(配合参见图3)，在该引擎30被发动的期间，该整合式启动发电机10是作为一马达，该马达自该电瓶70接收工作电源，当该马达运转时，可带动该曲轴20旋转，以驱动该活塞34在腔室内往返移动，进而发动该引擎30。当该引擎30被发动后，该整合式启动发电机10是作为一发电机，该发电机可被运转中的该曲轴20驱动而发电，该整合式启动发电机10产生的电能可储存在该电瓶70中。
请参见图3所示，该整合式启动发电机10具有一控制单元102，该控制单元102可为一微控制器(microcontroller unit,MCU)或一微处理器(microprocessor,μP)，但不以此为限制。该控制单元102是以接收由一转动感测单元50所侦测到该曲轴20转动状态所产生的信号波形，且经过计算后以获得该曲轴20的转动资讯，例如曲轴的转速、曲轴的角度…等等。其中该转动感测单元50是可装设于该曲轴20端部外侧。该控制单元102根据该曲轴20的转动资讯进一步对该引擎30进行控制。透过一减压单元40对该引擎30进行减压控制，即减少该引擎30的腔室内的气体压力；以及透过一制动单元60对该引擎30进行制动控制。至于本发明引擎熄火制动控制的操作详述如下。
请参见图4所示，一四行程摩托车的该引擎30是执行四个行程以完成一个引擎循环(four-stroke cycle)，此四个行程分别依序为一进气行程(intake stroke)、一压缩行程(compression stroke)、一动力行程(power stroke)以及一排气行程(exhauststroke)。由于该曲轴20每旋转一圈(360度)表示已执行两个行程，因此该曲轴20需旋转720度(两圈)才可完成四行程循环。一般而言，根据该活塞34的位置定义该曲轴20的角度，举例而言，该活塞34达到腔室的最上端位置，即是对应于该曲轴20的角度为0度与360度。其中0度即为一排气上死点(top dead center of exhaust stroke,TDCEX)，360度即为一压缩上死点(top dead center of compression stroke,TDCCP)。该活塞34可达腔室的最下端位置，即是对应于该曲轴20的角度为180度与540度。其中180度即为一进气下死点(bottomdead center of intake stroke,BDCIN)，540度即为一动力下死点(bottom dead centerof power stroke,BDCPW)。
1、当该曲轴20的角度转动为0～180度(第一个半圈)时，该活塞34为进气行程，也就是说该活塞34作动于该排气上死点TDCEX与该进气下死点BDCIN之间。该曲轴20旋转而带动该活塞34从腔室的最内(上)端往外(下)移动，同时该排气阀33封闭排气管，且该进气阀32打开进气管。当该活塞34往外移动时，腔室内的压力降低，可令燃料气体通过进气管而被吸入腔室中。
2、当该曲轴20的角度转动为180～360度(第二个半圈)时，该活塞34为压缩行程，也就是说该活塞34作动于该进气下死点BDCIN与该压缩上死点TDCCP之间。该曲轴20旋转而带动该活塞34往腔室内移动，同时该排气阀33与该进气阀32分别封闭排气管与进气管。因进气管内的空气无法通往腔室，导致进气管内的空气压提高。随着该活塞34越往内移动，因燃料气体没有空间可被排出，故燃料气体的压力将会增加。
3、当该曲轴20的角度转动为360～540度(第三个半圈)时，该活塞34为动力行程，也就是说该活塞34作动于该压缩上死点TDCCP与该动力下死点BDCPW之间。该点火器35点燃被压缩的燃料气体，使燃料气体发生爆炸，爆炸后的压力将该活塞34往外推送，由此作为行驶车辆的动力来源。
4、当该曲轴20的角度转动为540～720度或540～0度(第四个半圈)时，该活塞34为排气行程，也就是说该活塞34作动于该动力下死点BDCPW与该排气上死点TDCEX之间。该曲轴20旋转而带动该活塞34往腔室内移动，同时该排气阀33打开排气管，且该进气阀32封闭该进气管。当该活塞34往内移动时，可将爆炸后产生的废气通过排气管排出腔室。
请参见图5所示，是为本发明引擎熄火制动控制方法的流程图，并可同时配合参见图1与图3。该方法是用以对该引擎连动的该曲轴20进行控制。首先，该控制单元102判断是否接收到一熄火信号(S10)。若该控制单元102从车辆的电门接收到该熄火信号，表示该引擎30处于怠速熄火(idle stop)或电源关闭(key off)的状态。反之，若该控制单元102未接收到该熄火信号，则持续侦测是否接收到该熄火信号。
在车辆熄火之后，车辆的引擎管理系统(engine control unit,ECU)会控制进气管停止引进燃料气体，且该点火器35停止作动，因此即使在进气行程，该引擎30的腔室中未引进燃料气体，该点火器35也不能作动点火，故该引擎30无法再产生动力，藉此减少该引擎30的惯性输出。
若该控制单元102接收到该熄火信号，透过该转动感测单元50取得该曲轴20的转速(S11)。然后，根据该曲轴20的转速，该控制单元102判断该曲轴20的转速是否小于一临界转速(S12)。为方便说明，特以数值范例说明，假设该临界转速(threshold rotationalspeed)设定为每分钟500转，即500rpm，但并非用以限制本发明之用。当该控制单元102接收到该熄火信号，透过该转动感测单元50取得该曲轴20的转速不小于500rpm时，由于该转速大于或等于该临界转速，因此该控制单元102判断出目前该引擎30的转速过快，因此暂时不对该曲轴20进行刹车减速的控制。
在此状况下，该整合式启动发电机10对该曲轴20提供正转的驱动(S13)，接着透过该转动感测单元50取得该曲轴20的角度(S14)，并且根据所取得该曲轴20的角度，判断该曲轴20是否通过一压缩行程(S15)。车辆熄火后，该曲轴20仅得藉由惯性转动，一旦该引擎30进入压缩行程，由于压缩行程中腔室内的气体压力太大，将使得该曲轴20没有足够的动力带动该活塞34越过该压缩上死点TDCCP，导致该活塞34最后停在压缩行程。因此若当该转动感测单元50侦测到该曲轴20尚未通过该压缩行程，也就是说该曲轴20尚未通过360度的位置(配合参见图4)，对应该活塞34的作动则为尚未通过该压缩上死点TDCCP的位置，该整合式启动发电机10则对该曲轴20提供正转的驱动(S13)，进一步提供该曲轴20能够克服压缩行程的压缩压力，以避免该活塞34停在压缩行程。然而，在本发明中，判断该曲轴20是否通过该压缩行程(S15)不限定判断该曲轴20是否通过恰为该压缩上死点TDCCP(360度)的位置，也可判断是否通过该压缩上死点TDCCP后5～10度的位置，也就是说365～370度的位置。
一旦该控制单元102判断该曲轴20通过该压缩行程，则再透过该转动感测单元50取得该曲轴20的转速(S11)，以及判断该曲轴20的转速是否小于该临界转速(S12)。如此，若该控制单元102判断出目前该引擎30的转速依然过快，因此仍然不对该曲轴20进行刹车减速的控制，并且重复执行步骤(S13)～(S15)。
在步骤(S12)的判断中，当该控制单元102判断该曲轴20的转速小于该临界转速时，该控制单元102则透过该制动单元60对该曲轴20刹车减速(S16)。以上述数值为例，当该控制单元102判断该曲轴20的转速小于500rpm时，该控制单元102判断出目前该引擎30的转速已低于可以对该曲轴20进行刹车制动的控制，如此以确保刹车减速的控制更为安全、更有效率以及延长该引擎30的使用寿命。
此外，当该控制单元102判断该曲轴20的转速小于该临界转速时，该凸轮轴上的该减压单元40透过离心力保持该排气阀33于该压缩行程时开启(配合参见图2)，以达到对该引擎30提供减压效果。其中该减压单元40是可为一减压凸轮。
在该控制单元102对该曲轴20刹车减速(S16)之后，透过该转动感测单元50取得该曲轴20的角度(S17)，并且根据所取得该曲轴20的角度，判断该曲轴20是否落在一指定行程(S18)。如前所述，由于压缩行程中的压缩压力太大，使得该曲轴20不易带动该活塞34越过该压缩上死点TDCCP，导致该活塞34最后停在压缩行程，因此在本发明中，该指定行程是为该压缩行程以外的另外三个行程，也就是说(1)该进气行程：对应该曲轴20的角度为0～180度，对应该活塞34的位置为该排气上死点TDCEX与该进气下死点BDCIN之间；(2)该动力行程：对应该曲轴20的角度为360～540度，对应该活塞34的位置为该压缩上死点TDCCP与该动力下死点BDCPW之间；以及(3)该排气行程：对应该曲轴20的角度为540～720度，对应该活塞34的位置为该动力下死点BDCPW与该排气上死点TDCEX之间。
因此若该控制单元102判断该曲轴20若在上述任一指定行程，则以机构控制或电路控制对该曲轴20刹停(S19)，以确保该曲轴20停止在非该压缩行程的范围。在本发明中，虽指出该指定行程可为该压缩行程以外的另外三个行程，然而，在实际应用上，该曲轴20优选的停止范围是为该动力行程或该排气行程，换言之，对应该曲轴20的角度为360～720度，对应该活塞34的位置为该压缩上死点TDCCP与该排气上死点TDCEX之间。如此，可确保该曲轴20停止在非该压缩行程的范围，使得该引擎30再次启动时，能够大幅地降低启动电机的启动电流与启动扭力，以维持启动电机的操作性能。
反之，在步骤(S18)的判断中，若该曲轴20并非落在该指定行程，则不对该曲轴20进行刹停，而是继续对该曲轴20进行刹车减速，直到该转动感测单元50侦测出该曲轴20落在该指定行程内，则对该曲轴20刹停，使得该曲轴20停止在非该压缩行程的范围。
综上所述，本发明是具有以下的特征与优点：
车辆熄火后，针对该曲轴20的该转速的大小提供不同的控制策略：(1)当转速高(大于或等于该临界转速)时，利用该整合式启动发电机10对该曲轴20提供正转的驱动，以提供该曲轴20有足够的动力带动该活塞34越过压缩行程；(2)当转速低(小于该临界转速)时，该凸轮轴上的该减压单元40透过离心力保持该排气阀33于该压缩行程时开启，以降低该汽缸31的腔室中气体压力，使该曲轴20容易地越过压缩行程。最后对该曲轴20刹停，以确保该曲轴20停止在非该压缩行程的范围。藉此，能够大幅地降低启动电机的启动电流与启动扭力，以维持启动电机的操作性能。
附图标记说明
10 整合式启动发电机
102 控制单元
20 曲轴
30 引擎
31 汽缸
32 进气阀 33 排气阀
321 塞部 331 塞部
34 活塞
35 点火器 36 连杆
40 减压单元
50 转动感测单元
60 制动单元
70 电瓶
TDCEX 排气上死点 BDCIN 进气下死点
TDCCP 压缩上死点 BDCPW 动力下死点

Claims (9)

1.一种引擎熄火制动控制方法，是于一控制单元执行，用以对熄火后的一引擎的一曲轴进行控制，该引擎熄火制动控制方法包含：
取得该曲轴的一转速；
判断该曲轴的该转速是否小于一临界转速；
若该曲轴的该转速小于该临界转速，对该曲轴刹车减速；
取得该曲轴的一角度；
根据该曲轴的该角度，判断该曲轴是否落在一指定行程，其中该指定行程并非为一压缩行程；及
若该曲轴落在该指定行程，对该曲轴刹停。
2.如权利要求1所述的引擎熄火制动控制方法，其特征在于：
若该曲轴的该转速大于或等于该临界转速，对该曲轴正转驱动；
取得该曲轴的该角度；
根据该曲轴的该角度，判断该曲轴是否通过该压缩行程；及
若该曲轴未通过该压缩行程，回复执行对该曲轴正转驱动的步骤。
3.如权利要求2所述的引擎熄火制动控制方法，其特征在于：
若该曲轴通过该压缩行程，回复执行取得该曲轴的该转速的步骤。
4.如权利要求1所述的引擎熄火制动控制方法，其特征在于：
若该曲轴并非落在该指定行程，回复执行对该曲轴刹车减速的步骤。
5.如权利要求1所述的引擎熄火制动控制方法，其特征在于：对该曲轴刹车制动步骤之前，更包含透过一减压单元减少该引擎的一腔室内的气体压力。
6.如权利要求5所述的引擎熄火制动控制方法，其特征在于：利用一整合式启动发电机接收该曲轴的该转速与该角度，以对该曲轴提供刹车制动与减少气体压力的控制。
7.如权利要求6所述的引擎熄火制动控制方法，其特征在于：利用装设在该曲轴上的一转动感测单元侦测该曲轴的该转速与该角度。
8.如权利要求1所述的引擎熄火制动控制方法，其特征在于：该指定行程是为一压缩上死点之后至一进气下死点之前的动力行程、排气行程或进气行程。
9.如权利要求1所述的引擎熄火制动控制方法，其特征在于：该指定行程是为一压缩上死点之后至一排气上死点之前的动力行程或排气行程。
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