CN108661812B - 车辆的曲轴定位控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种车辆的曲轴定位控制系统及控制方法。该车辆的曲轴定位控制方法适用于一个引擎的曲轴的定位控制过程，并包含：当一个主开关从导通状态改变至断开状态时，一个一体式启动发电机控制器利用一个辅助电源，执行一个熄火控制编程，该熄火控制编程判定一个引擎转速是否小于一个曲轴定位转速门坎值；及若该引擎转速小于该曲轴定位转速门坎值，则该一体式启动发电机控制器执行一个熄火曲轴定位编程，借以使得一个曲轴角度落在一个非压缩行程内。

Description

车辆的曲轴定位控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种曲轴定位控制系统及控制方法，特别是涉及一种车辆主开关断开状态下的曲轴定位控制系统及控制方法。

背景技术

参阅图1，中国台湾第I476320号公告专利案公开一种降低引擎启动扭力的控制方法，其使用一种一体式启动发电机(Integrated Starter and Generator，ISG)14在引擎(图未示)熄火时，使引擎停止在非压缩行程，因而引擎下次再启动时，可降低启动引擎所需的扭力。而该一体式启动发电机14电连接一电瓶15及一体式启动发电机控制器13。

由于四行程引擎的作动包括进气、压缩、爆炸、排气等四个行程，所以曲轴(图未示)的曲轴角度的涵盖范围是720°。该一体式启动发电机控制器13为了判断出引擎正处于哪个行程，必须从一进气压力感知器11读取进气压力，并从一曲轴位置感知器12读取曲轴位置，以判定出目前的曲轴角位置，因而可将引擎停止在正确的曲轴角位置。

然而，上述中国台湾第I476320号专利案所公开的降低引擎启动扭力的控制方法是属于怠速熄火后进行控制。由于怠速熄火时机车的主开关仍处于导通状态(Key ON)，所以该电瓶15仍持续对该一体式启动发电机控制器13供电，使得该一体式启动发电机控制器13能持续进行曲轴定位。然而，一旦主开关改变至断开状态(Key OFF)，该一体式启动发电机控制器13便失去电力而无法继续进行曲轴定位，导致当下次主开关导通时，由于曲轴不是停止在最佳位置，所以引擎初次发动的启动性不佳。因此，有必要寻求解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车辆的曲轴定位控制系统及控制方法。

本发明的车辆的曲轴定位控制方法，适用于一个引擎的曲轴的定位控制过程，并包含：(a)提供一个用于控制一个一体式启动发电机的引擎启动及稳压发电的一体式启动发电机控制器，该一体式启动发电机控制器包括一个主开关侦测模块、一个电子开关、一个自保持电源模块、一个电连接该主开关侦测模块、该电子开关及该自保持电源模块的处理模块，及一个电连接该一体式启动发电机及该处理模块的功率晶体管；(b)当一个主开关从断开状态改变至导通状态时，该主开关侦测模块产生一个主开关导通讯息传送给该处理模块；(c)响应于该主开关导通讯息，该处理模块致使该电子开关导通，使得来自一个电瓶的电源流过该自保持电源模块而建立一个辅助电源；(d)该处理模块接收一个来自一个引擎控制单元的启动命令；(e)当该主开关从导通状态改变至断开状态时，该一体式启动发电机控制器利用该辅助电源，执行一个熄火控制编程，该熄火控制编程判定一个引擎转速是否小于一个曲轴定位转速门坎值，该熄火控制编程包括(e-1)当该主开关从该导通状态改变至该断开状态以使该引擎熄火时，该一体式启动发电机控制器停止接收来自该引擎控制单元的该启动命令，(e-2)该处理模块判定该引擎转速是否小于一个发电转速门坎值，及(e-3)若该(e-2)步骤的判定结果为否，则该处理模块进行稳压发电控制；及(f)若该引擎转速小于该曲轴定位转速门坎值，则该一体式启动发电机控制器执行一个熄火曲轴定位编程，借以使得一个曲轴角度落在一个非压缩行程内。

在本发明的一些实施态样中，该(e)步骤中的熄火控制编程还包括下列步骤：(e-4)若该(e-2)步骤的判定结果为是，则该处理模块关闭该功率晶体管，且继而判定该引擎转速是否小于该曲轴定位转速门坎值。

在本发明的一些实施态样中，该(f)步骤中的熄火曲轴定位编程包括：(f-1)该处理模块判定该曲轴角度是否等于一个特定角度；及(f-2)若该(f-1)的判定结果为是，则该处理模块致使该一体式启动发电机输出一个反向扭力，且继而在该引擎转速为零且该曲轴角度落在一个爆炸行程内时，致使该一体式启动发电机停止作动。

在本发明的一些实施态样中，该引擎具有单缸或多缸。

本发明的车辆的曲轴定位控制系统，适用于一个引擎的曲轴的定位控制过程、一个电瓶，及一个引擎控制单元，并包含一个电连接该电瓶的主开关，及一个用于控制一个一体式启动发电机的引擎启动及稳压发电的一体式启动发电机控制器，该一体式启动发电机控制器电连接该主开关，并用于在该主开关从导通状态改变至断开状态时，利用一个辅助电源，执行一个熄火控制编程，该熄火控制编程判定一个引擎转速是否小于一个曲轴定位转速门坎值，若该引擎转速小于该曲轴定位转速门坎值，则该一体式启动发电机控制器还用于执行一个熄火曲轴定位编程，借以使得一个曲轴角度落在一个非压缩行程内，该一体式启动发电机控制器包括一个主开关侦测模块、一个电子开关、一个自保持电源模块、一个电连接该主开关侦测模块、该电子开关及该自保持电源模块的处理模块，及一个电连接该一体式启动发电机及该处理模块的功率晶体管，当该主开关从该断开状态改变至该导通状态时，该主开关侦测模块产生一个主开关导通讯息传送给该处理模块，该处理模块响应于该主开关导通讯息，致使该电子开关导通，使得来自该电瓶的电源流过该自保持电源模块而建立该辅助电源，继而该处理模块接收一个来自该引擎控制单元的启动命令，当该主开关从该导通状态改变至该断开状态以使该引擎熄火时，该一体式启动发电机控制器停止接收来自该引擎控制单元的该启动命令，在该熄火控制编程中，该处理模块判定该引擎转速是否小于一个发电转速门坎值，若该引擎转速不小于该发电转速门坎值，则该处理模块进行稳压发电控制。

在本发明的一些实施态样中，若该引擎转速小于该发电转速门坎值，则该处理模块关闭该功率晶体管，且继而判定该引擎转速是否小于该曲轴定位转速门坎值。

在本发明的一些实施例态样中，在该熄火曲轴定位编程中，该处理模块判定该曲轴角度是否等于一个特定角度，若该曲轴角度等于该特定角度，则该处理模块致使该一体式启动发电机输出一个反向扭力，且继而在该引擎转速为零且该曲轴角度落在一个爆炸行程内时，致使该一体式启动发电机停止作动。

在本发明的一些实施态样中，该引擎具有单缸或多缸。

本发明的有益效果在于：因为该一体式启动发电机控制器有该辅助电源的关系，所以在该主开关从该导通状态改变至该断开状态时，该一体式启动发电机控制器不会立即断电，因而该一体式启动发电机控制器可利用该辅助电源，依据当时的引擎转速与曲轴角度，执行曲轴定位的功能。

附图说明

图1是一功能方块图，说明现有中国台湾第I476320号公告专利案公开的降低引擎启动扭力的控制系统；

图2是一功能方块图，说明本发明车辆的曲轴定位控制系统的实施例；

图3是一流程图，说明本发明车辆的曲轴定位控制方法的实施例中的主开关导通后控制编程；

图4是一流程图，说明该实施例中的主开关断开后控制编程；

图5是一流程图，说明该主开关断开后控制编程中的熄火控制编程；及

图6是一流程图，说明该熄火控制编程中的熄火曲轴定位编程。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图2，本发明车辆的曲轴定位控制系统的实施例适用于一可具有单缸或多缸的引擎的曲轴(图未示)的定位控制过程、一电瓶22，以及一引擎控制单元(ECU)23。

在本实施例中，该车辆的曲轴定位控制系统包含一个主开关20、一个一体式启动发电机(ISG)24、一个转子位置感知器25、一个功率继电器26，及一个一体式启动发电机控制器21。

该电瓶22用于提供该一体式启动发电机控制器21以及该引擎控制单元23所需的电源。

该引擎控制单元23主要用于控制喷射电装部品(如喷油嘴、点火线圈…等)，以使引擎可正常发动或熄火。

该主开关20电连接该电瓶22、该一体式启动发电机控制器21及该功率继电器26，并可被用户操作在一断开状态(Key OFF)及一导通状态(Key ON)间变化。例如，当用户希望引擎熄火且关闭电源时，其可通过操作该主开关20至该断开状态而告知该一体式启动发电机控制器21。

该一体式启动发电机24为一与该引擎的曲轴连接的无刷电机，且可用于提供该曲轴正向或反向扭力，以达到启动、发电或曲轴定位功能。

该转子位置感知器25用于提供该一体式启动发电机24的转子(图未示)的一目前角度，以供该一体式启动发电机控制器21可以正确地激磁ISG三相电流并读取当下的曲轴角度及引擎转速以供曲轴定位时参考。

该功率继电器26在本实施例中并非绝对必要元件，其主要在于保护用途。当该功率继电器26侦测到系统异常时，其可切断该一体式启动发电机24与该电瓶22间的电源回路，以避免烧毁相关电子部品。

该一体式启动发电机控制器21与该引擎控制单元23间有一通讯接口27连接。当该引擎控制单元23侦测到用户欲启动车辆时，会告知该一体式启动发电机控制器21进行正转启动。而当该一体式启动发电机控制器21判断引擎转速达到一门坎转速后，会切换成发电的导通模式，使得该一体式启动发电机24感应产生的电流可以正常地回充至该电瓶22。另一方面，在引擎熄火的过程中，该一体式启动发电机控制器21也会依据适当的曲轴角度与引擎转速，将曲轴停止在非压缩行程，例如爆炸行程等。

在本实施例中，该一体式启动发电机控制器21包括一主开关侦测模块211、一电子开关212、一自保持电源模块213、一处理模块214(例如一微控制单元等)、一功率晶体管215，及一闸极驱动器216。

主开关侦测模块211电连接主开关20与处理模块214,以侦测主开关20的状态并提供至处理模块214。电子开关212电连接电瓶22、自保持电源模块213与处理模块214,处理模块214控制电子开关212导通与否。电子开关212导通时,电瓶22的电源经电子开关212流入自保持电源模块213对其充电以建立一辅助电源。功率晶体管215电连接功率继电器215、闸极驱动器216与一体式启动发电机24,处理模块214透过闸极驱动器216以控制功率晶体管215运作进而控制一体式启动发电机24。当用户操作该主开关20从该断开状态改变至该导通状态时，该处理模块214会获得电源而开始运作。此时，该处理模块214通过该主开关侦测模块211得知该主开关20为导通状态，处理模块214将该电子开关212导通，使得来自该电瓶22的电源流过该自保持电源模块213而建立一辅助电源。如此,当主开关20从断开状态改变至导通状态时，借由主开关侦测模块211、电子开关213、自保持电源模块213及处理模块214间的协同运作，可建立辅助电源，使得当主开关20断开时，一体式启动发电机控制器21不会立即断电而可藉由自保持电源模块213所提供辅助电源来继续运作。

当用户操作该主开关20从该导通状态改变至该断开状态时，该引擎控制单元23会停止喷射电装部品的作动而使引擎熄火。此时，因为该一体式启动发电机控制器21有该辅助电源的关系，所以不会立即断电。因此，通过该辅助电源，该处理模块214可通过该主开关侦测模块211而得知该主开关20已断开，并会停止接收来自该引擎控制单元23的启动命令，并依据当时的引擎转速与曲轴角度，执行曲轴定位的功能。

参阅图2至6，本发明车辆的曲轴定位控制方法的实施例包含一主开关导通后控制编程，以及一主开关断开后控制编程。

如图3所示，在该主开关导通后控制编程的步骤S31中，当该主开关20从该断开状态改变至该导通状态时，该主开关侦测模块211产生一个主开关导通讯息传送给该处理模块214。接着，如步骤S32所示，该处理模块214响应于该主开关导通讯息，致使该电子开关212导通。于是，如步骤S33所示，来自该电瓶22的电源流过该自保持电源模块213而建立该辅助电源。接着，如步骤S34所示，该功率继电器26导通。然后，如步骤S35所示，当该引擎控制单元23下达一启动命令时，该处理模块214接收来自引擎控制单元的该启动命令。

如图4所示，在该主开关20断开后控制编程的步骤S40中，当用户操作该主开关20从该导通状态改变至该断开状态时，该主开关侦测模块211产生一个主开关断开讯息传送给该处理模块214。接着，如步骤S41所示，由于该主开关20已经断开，所以该引擎熄火。于是，如步骤S42所示，该一体式启动发电机控制器21停止接收该来自该引擎控制单元23的启动命令。接着，如步骤S43所示，该一体式启动发电机控制器21利用该辅助电源，执行一熄火控制编程(参阅以下针对图5的说明)。

如图5的主开关断开后控制编程中的熄火控制编程的步骤S431所示，该一体式启动发电机控制器21控制该一体式启动发电机24进行稳压发电，并如步骤S432所示，该一体式启动发电机控制器21的处理模块214判定该引擎转速是否小于一发电转速门坎值。在本实施例中，该发电转速门坎值可以例如为1000RPM。若判定结果为否，则再度进行步骤S431、S432。因此，本发明中即使在主开关20为断开状态下，该一体式启动发电机控制器21仍可利用该辅助电源中的备用电源，在引擎熄火期间且在进行曲轴定位前，持续进行发电稳压控制，以回收熄火期间的引擎动能，因而对于滑行中的车辆有更佳的能量回收效益，有助于更有效地利用能量。相反地，若步骤S432的判定结果为是，表示引擎转速已经低于该发电转速门坎值，所以接着如步骤S433所示，该功率晶体管215关闭，以结束稳压发电控制。接着，如步骤S434所示，该处理模块214判定该引擎转速是否小于该曲轴定位转速门坎值，以确保刹停时不会因为引擎惯性过大而导致刹停过程的角度超过预期位置。在本实施例中，该曲轴定位转速门坎值可以例如为800RPM。若步骤S434的判定结果为否，则再度进行步骤S433、S434。相反地，若步骤S434的判定结果为是，则该处理模块214执行一熄火曲轴定位编程(参阅以下针对图6的说明)。

如图6熄火曲轴定位编程所示，首先，如步骤S4351所示，该处理模块214判定该曲轴角度是否等于一特定角度。该特定角度门坎可以确保曲轴会停止在该特定角度后。在本实施例中，可设定与压缩上死点对应的曲轴角度为该特定角度，即可避免曲轴停止在压缩行程。若步骤S4351的判定结果为否，表示曲轴角度尚未抵达该特定角度，所以处理模块214再度执行步骤S4351。

相反地，若步骤S4351的判定结果为是，则接着如步骤S4352所示，该处理模块214致使该一体式启动发电机24输出一反向扭力Duty。该反向扭力Duty的大小与引擎转速及曲轴角度有关，也就是Duty＝f(引擎转速,曲轴角度)，若引擎转速愈高，则反转阻力愈大，而若曲轴角度离爆炸行程末端愈近，则可降低反转阻力。

接着，如步骤S4353所示，该处理模块214判定引擎转速是否大约为零且曲轴角度是否落在非压缩行程(例如爆炸行程)内？若判定结果为否，表示曲轴定位尚未完成，所以需再度进行步骤S4352、S4353。相反地，若判定结果为是，表示曲轴定位已完成，则接着如步骤S4354所示，该处理模块214致使该一体式启动发电机24停止作动，以结束图5步骤S435的熄火曲轴定位编程以及图4步骤S43的熄火控制编程。然后，如图4步骤S44所示，该功率继电器26关闭。然后，如步骤S45所示，该电子开关212关闭。最后，如步骤S46所示，系统断电，以结束主开关断开后控制编程。由于在该曲轴角度等于该特定角度时该一体式启动发电机24输出反向扭力，且继而在引擎转速约为零且曲轴角度落在爆炸行程内时，该一体式启动发电机24停止作动，可降低下次启动引擎所需的扭力,使得引擎启动时具有良好的启动性。

综上所述，本发明至少具有以下有益效果，确实能达成本发明的目的：

1.因为该一体式启动发电机控制器21有该辅助电源的关系，所以在该主开关20从该导通状态改变至该断开状态时，该一体式启动发电机控制器不会立即断电，因而该一体式启动发电机控制器可利用该辅助电源，依据当时的引擎转速与曲轴角度，执行曲轴定位的功能。

2.在该主开关20从该断开状态改变至该导通状态时，借由该一体式启动发电机控制器21中的主开关侦测模块211、电子开关212、自保持电源模块213及处理模块214间的协同运作，可建立该辅助电源，使得当主开关20断开时，该一体式启动发电机控制器21不会立即断电。

3.即使主开关20断开，该一体式启动发电机控制器21仍可利用该辅助电源，在引擎熄火期间且在进行曲轴定位前，持续进行发电稳压控制，以回收熄火期间的引擎动能，因而对于滑行中的车辆有更佳的能量回收效益，有助于更有效地利用能量。

4.由于在该曲轴角度等于该特定角度时该一体式启动发电机输出反向扭力，且继而在引擎转速约为零且曲轴角度落在爆炸行程内时，该一体式启动发电机24停止作动，所以引擎启动时具有良好的启动性。

Claims (6)

1.一种车辆的曲轴定位控制方法，适用于一个引擎的曲轴的定位控制过程，其特征在于，包含下列步骤：

(a)提供一个用于控制一个一体式启动发电机的引擎启动及稳压发电的一体式启动发电机控制器，该一体式启动发电机控制器包括一个主开关侦测模块、一个电子开关、一个自保持电源模块、一个电连接该主开关侦测模块、该电子开关及该自保持电源模块的处理模块，及一个电连接该一体式启动发电机及该处理模块的功率晶体管；

(b)当一个主开关从断开状态改变至导通状态时，该主开关侦测模块产生一个主开关导通讯息传送给该处理模块；

(c)响应于该主开关导通讯息，该处理模块致使该电子开关导通，使得来自一个电瓶的电源流过该自保持电源模块而建立一个辅助电源；

(d)该处理模块接收一个来自一个引擎控制单元的启动命令；

(e)当该主开关从导通状态改变至断开状态时，该一体式启动发电机控制器利用该辅助电源，执行一个熄火控制编程，该熄火控制编程判定一个引擎转速是否小于一个曲轴定位转速门坎值，该熄火控制编程包括下列步骤：

(e-1)当该主开关从该导通状态改变至该断开状态以使该引擎熄火时，该一体式启动发电机控制器停止接收来自该引擎控制单元的该启动命令；

(e-2)该处理模块判定该引擎转速是否小于一个发电转速门坎值；

(e-3)若该(e-2)步骤的判定结果为否，则该处理模块进行稳压发电控制；及

(e-4)若该(e-2)步骤的判定结果为是，则该处理模块关闭该功率晶体管，且继而判定该引擎转速是否小于该曲轴定位转速门坎值；及

(f)若该引擎转速小于该曲轴定位转速门坎值，则该一体式启动发电机控制器执行一个熄火曲轴定位编程，使得一个曲轴角度落在一个非压缩行程内。

2.根据权利要求1所述的车辆的曲轴定位控制方法，其特征在于：该(f)步骤中的熄火曲轴定位编程包括下列步骤：

(f-1)该处理模块判定该曲轴角度是否等于一个特定角度；及

(f-2)若该(f-1)的判定结果为是，则该处理模块致使该一体式启动发电机输出一个反向扭力，且继而在该引擎转速为零且该曲轴角度落在一个爆炸行程内时，致使该一体式启动发电机停止作动。

3.根据权利要求1所述的车辆的曲轴定位控制方法，其特征在于：该引擎具有单缸或多缸。

4.一种车辆的曲轴定位控制系统，适用于一个引擎的曲轴的定位控制过程、一个电瓶，及一个引擎控制单元，并包含一个电连接该电瓶的主开关，其特征在于：该系统还包含一个用于控制一个一体式启动发电机的引擎启动及稳压发电的一体式启动发电机控制器，电连接该主开关、该电瓶，及该引擎控制单元，并用于在该主开关从导通状态改变至断开状态时，利用一个辅助电源，执行一个熄火控制编程，该熄火控制编程判定一个引擎转速是否小于一个曲轴定位转速门坎值，若该引擎转速小于该曲轴定位转速门坎值，则该一体式启动发电机控制器还用于执行一个熄火曲轴定位编程，借以使得一个曲轴角度落在一个非压缩行程内，该一体式启动发电机控制器包括一个主开关侦测模块、一个电子开关、一个自保持电源模块、一个电连接该主开关侦测模块、该电子开关及该自保持电源模块的处理模块，及一个电连接该一体式启动发电机及该处理模块的功率晶体管，当该主开关从该断开状态改变至该导通状态时，该主开关侦测模块产生一个主开关导通讯息传送给该处理模块，该处理模块响应于该主开关导通讯息，致使该电子开关导通，使得来自该电瓶的电源流过该自保持电源模块而建立该辅助电源，继而该处理模块接收一个来自该引擎控制单元的启动命令，当该主开关从该导通状态改变至该断开状态以使该引擎熄火时，该一体式启动发电机控制器停止接收来自该引擎控制单元的该启动命令，在该熄火控制编程中，该处理模块判定该引擎转速是否小于一个发电转速门坎值，若该引擎转速不小于该发电转速门坎值，则该处理模块进行稳压发电控制；若该引擎转速小于该发电转速门坎值，则该处理模块关闭该功率晶体管，且继而判定该引擎转速是否小于该曲轴定位转速门坎值。

5.根据权利要求4所述的车辆的曲轴定位控制系统，其特征在于：在该熄火曲轴定位编程中，该处理模块判定该曲轴角度是否等于一个特定角度，若该曲轴角度等于该特定角度，则该处理模块致使该一体式启动发电机输出一个反向扭力，且继而在该引擎转速为零且该曲轴角度落在一个爆炸行程内时，致使该一体式启动发电机停止作动。

6.根据权利要求4所述的车辆的曲轴定位控制系统，其特征在于：该引擎具有单缸或多缸。

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