CN1144945C - 发动机起动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明发动机起动控制装置可以改善发动机的起动性。设有在发动机停止后,开始向起动马达逆转通电的逆转控制机构;检测逆转的曲柄轴已到达活塞上死点相当角的曲柄角检测机构;检测上述曲柄轴的逆转负荷的逆转负荷检测机构;上述逆转控制机构,应答曲柄角检测机构检测到的曲柄轴已到达上死点相当角的信息(图6(c)的曲线A上的X标记)、和上述逆转负荷检测机构检测到的逆转负荷上升的信息(图6(c)中的曲线B上的X标记)这两种信息之中较早的一方,结束上述逆转通电。
Description
本发明涉及用起动马达转动曲轴而将发动机起动的发动机起动控制装置。特别涉及在发动机停止后,将曲柄轴朝反方向转动到规定位置,改善起动性的发动机起动控制装置。
现有技术中,例如日本特开平6-64451号公报或特开平7-71350号公报揭示了改善发动机起动性的技术。这些技术中,为了减低起动发动机时的转动曲轴力矩,提高发动机起动性,在起动发动机前,使曲柄轴逆转,返回到规定的位置,从该逆转位置起动发动机,这样来改善发动机起动性。
上述现有技术中,由于曲柄轴被大的转动曲轴力矩逆转,所以曲柄轴在到达正转时通过的压缩上死点前返回。因此,当往驱动(起动)马达的逆转通电被切断时,曲柄轴由于活塞的压缩反作用力朝正转方向动作。
如上述现有技术所示,在发动机起动时使曲柄轴逆转,然后立即使其正转的控制方式中,上述压缩反作用力和起动马达的正转驱动力,同时地传递到曲柄曲上,所以,即使上述压缩反作用力使曲柄轴往正转方向动作,也不会有损于起动性。
与此相反地,不是在发动机起动时、而是在发动机刚刚停止后,使曲柄轴逆转到规定位置,下一次进行发动机起动的系统中,曲柄轴在活塞的压缩反作用力作用下朝正转方向动作,在下一次发动机起动时,由于助走距离短,得不到所需的惯性,存在着不能充分改善发动机的起动性的问题。
本发明的目的是为了解决上述现有技术的问题,对于在发动机刚刚停止后,使曲柄轴逆转到规定位置,然后进行发动机起动的系统中,能充分改善发动机的起动性。
为了实现上述目的,本发明的发动机起动控制装置,在发动机停止后,将其曲柄轴逆转到规定位置,进行下一次的发动机起动;其特征在于,包含:
使曲柄轴正转和逆转的起动马达;
在发动机停止后,开始向起动马达逆转通电的逆转控制机构;
检测逆转的曲柄轴已到达活塞上死点相当角的曲柄角检测机构;
检测上述曲柄轴的逆转负荷的逆转负荷检测机构;
上述逆转控制机构,应答曲柄角检测机构检测到的曲柄轴已到达上死点相当角的信息、和上述逆转负荷检测机构检测到的逆转负荷上升的信息这两种信息之中较早的一方,结束上述逆转通电。
根据上述特征,在曲柄轴的逆转负荷上升之前,曲柄轴到达上死点相当角时,该位置被预测为排气上死点附近,所以,在该位置停止逆转通电,可借助惯性力使曲柄轴进一步逆转,返回到压缩上死点跟前(逆转时)。
另外,在曲柄轴到达上死点之前,曲柄轴的逆转负荷上升时,该位置已是压缩上死点的跟前(逆转时),在此处停止逆转通电,可使曲柄轴在压缩上死点的跟前(逆转时)、即压缩反作用力小的位置停止。
图1是采用本发明的小型摩托车型机动两轮车的整体侧视图。
图2是沿图1中的摆动式单元的曲柄轴的断面图。
图3是起动机兼发电机的控制系统的框图。
图4是表示图3中ECU主要部构造的框图。
图5是转向反向(スイングバツク)控制的流程图。
图6是转向反向控制的动作说明图。
下面,参照附图详细说明本发明。图1是采用本发明车辆用发电控制装置的小型摩托车型机动两轮车的整体侧面图。
车身前部和车身后部通过低底板部4连接着,作为车身构架的车架,大致由下管6和主管7构成。燃料箱和收容箱(均图未示)支承在主管7上,在其上方配置着车座18。
在车身前部,在上方设有轴支在转向头5上的把手11,在下方设有前叉12,在其下端轴支着前轮FW。把手11的上部,由兼作仪表板的把手罩13覆盖着。在主管7的立起部下端突设着托架15,摆动单元2的吊架18通过连杆部件16可摆动地连接在该托架15上。
在摆动单元2上,在其前部搭载着单气缸四冲程发动机E。从该发动机E到后方构成皮带式无级变速机10,在其后部通过离心离合器设有减速机构9,后轮RW轴支在该减速机构9上。在该减速机构9的上端与主管7的上部弯曲部之间夹设着后缓冲器3。在摆动单元2的前部配设着与从发动机E伸出的吸气管19连接着的气化器17、和与该气化器17连接着的空气滤清器14。
图2是沿曲柄轴201将摆动单元2切断的断面图,与上述相同的标记表示同一或同等的部分。
摆动单元2由合体左右的曲柄箱202L、202R构成的曲柄箱202覆盖着,曲柄轴201由固定在曲柄箱202R上的轴承208、209可旋转地支承着。在曲柄轴201上,通过曲柄销213连接着连杆(图未示)。
左曲柄箱202L兼作皮带式无级变速室箱,在一直延伸到左曲柄箱202L的曲柄轴201上设有可旋转的皮带驱动轮210。皮带驱动轮210由固定侧皮带轮半体210L和可动侧皮带轮半体210R构成,固定侧皮带轮半体210L通过轮毂211固接在曲柄轴201的左端部,在其右侧,可动侧皮带轮半体210R花键嵌合在曲柄轴201上,可接近或远离固定侧皮带轮半体210L。在两皮带轮半体210L、210R间卷绕着V形皮带212。
在可动侧皮带轮半体210R的右侧,凸轮板215固接在曲柄轴201上,设在其外周端的滑动件215a,可滑动地与凸轮板滑动凸起部(该凸轮板滑动凸起部在可动侧皮带轮半体210R的外周端,形成在轴方向)接合着。可动侧皮带轮半体210R的凸轮板215,其靠近外周的部分具有朝凸轮板215侧倾斜的锥面,在该锥面与可动侧皮带轮半体210R间的空间内收容着干重球216。
当曲柄轴201的旋转速度增加时,在可动侧皮带轮半体210R与凸轮板215间一起旋转的上述干重球216,在离心力作用下朝离心方向移动,可动侧皮带轮半体210R被干重球216推压而朝左方移动,接近固定侧皮带轮半体210L。其结果,挟在两皮带轮半体210L、210R间的V形皮带212朝离心方向移动,其卷绕直径变大。
在车辆的后部,设有与皮带驱动皮带轮210对应的被动皮带轮(图未示),V形皮带212挂绕在被动皮带轮上。借助该皮带传递机构,发动机E的动力被自动调整后传递给离心离合器,通过上述减速机构9等驱动后轮RW。
在右曲柄箱202 R内配设着将起动马达和AC发电机组合而成的起动马达兼发电机1。起动马达兼发电机1中,外转子60用螺丝253固定在曲柄轴201的前端锥部。配设在外转子60内侧的内定子50用螺栓279固定在曲柄箱202上。
风扇280用螺栓246将其中央圆锥部280a的下摆部分固接在外转子60上,风扇280通过散热器282由风扇罩281覆盖着。
在曲柄轴201上,在上述起动马达兼发电机1与轴承209之间固定着链轮231,在该链轮231上卷绕着从曲柄轴201驱动凸轮轴(图未示)的链。上述链轮231与齿轮232形成为一体,上述齿轮232用于将动力传递给使润滑油循环的泵。
图3是上述起动马达兼发电机1的控制系统的框图,与上述相同的标记表示相同或同等的部分。
在ECU上,设有三相全波整流桥电路400、调节器100和转向反向控制部700。三相全波整流桥电路400对起动马达兼发电机1发电功能所产生的三相交流进行全波整流。调节器100将全波整流桥电路400的输出限制在规定的调节电压(调节器作动电压:例如14.5V)。转向反向(スイングバツク)控制部700在发动机停止后,使曲柄轴201逆转到规定位置。
在ECU,连接着转子角度传感器29、点火线圈21、节气门传感器23、燃料传感器24、车座开关25、空转开关26、冷却水温传感器27和点火脉冲发生器30。从各部出来的检测信号输入到ECU。在点火线圈21的二次侧连接着点火活花塞22。
在ECU上,还连接着起动继电器34、起动开关35、停止开关36、37、备用指示器38、燃料指示器39、速度传感器40、自动操作起动阀的起动机式起动系统(オ-トバイスタ)41和头灯42。在头灯42上,设有变光开关43。
电池46的电流通过主保险丝44和主开关45供给上述各部。电池46具有借助起动继电器34直接与ECU连接、和不通过主开关45仅通过主保险丝44与ECU连接的电路。
图4是表示ECU的转向反向控制的主要部构造的图。三相全波整流桥电路400,是将3组串联的2个FET并联连接而构成的。
在转向反向控制部700中,阶段判断部73,根据转子角度传感器29的输出信号,将曲柄轴201的1个旋转,分割为阶段#0~#35这样36个阶段,把点火脉冲发生器30产生的脉冲信号的检测时间作为基准阶段(阶段#0),判断现在的阶段。
阶段通过时间检测部74,上述阶段判断部73根据在判断新的阶段后到判断下一个阶段前的时间,检测该阶段的通过时间Δtn。逆转控制部75,根据上述阶段判断部73的判断结果和由上述阶段通过时间检测部74检测的通过时间Δtn,发出逆转驱动指令。
占空比设定部72根据上述阶段判断部73的判断结果自动地控制供给全波整流桥电路400的各功率FET的门电压占空比。驱动器71,把上述设定的占空比的驱动脉冲供给全波整流桥电路400的各功率FET。
下面,参照图5的流程图和图6的动作说明图,说明上述转向反向控制部700的动作。图6(a)中,表示使曲柄轴201逆转所需的转动曲柄轴力矩(逆转负荷)与曲柄角度的关系。转动曲柄轴力矩在将要到达压缩上死点前(逆转时)急剧上升。图6(b)中,表示曲柄角度与阶段的关系。图6(c)中,表示逆转时曲柄轴的角速度的变化。
在步骤S11,检测到发动机停止时,在步骤S12、S13,参照被阶段判断部73判断的现在阶段。当现在阶段如果是阶段#0~#11中的任一个时,进入步骤S14。如果是阶段#12~#32中的任一个时,进入步骤S15。如果是上述以外(即是阶段#33~#35中的任一个)时,进入步骤S16。在步骤S14、S16,在占空比设定部77中,驱动脉冲的占空比设定为70%,在步骤S15中,设定为80%。
该占空比的动态控制如后所述,在转动曲柄轴力矩增大的压缩上死点相当角度(逆转时)的跟前,使逆转时的曲柄轴201的角速度充分降低,同时,在其以外的角度,可进行快速的逆转驱动。
在步骤S17,驱动器71用上述设定的占空比控制全波整流桥电路400的各功率FET,开始逆转通电。在步骤S18,通过的阶段#n的通电时间Δtn由上述阶段通过时间检测部74检测。
在步骤S19,在逆转控制部75中,判断曲柄轴201是否通过了阶段#0、即上死点附近。如果未通过阶段#0,在步骤S21,将刚刚通过的上述阶段#0的通过时间Δtn与之前通过的阶段#(n-1)的通过时间Δn-1的比(Δtn/Δtn-1)与基准值Rref(本实施例中是4/3)相比。如果上述通过时间比(Δtn/Δtn-1)不超过基准值Rref,返回步骤S12,进行逆转驱动,与此平行地反复上述各处理。
如图6(c)中曲线A所示,发动机停止位置、即逆转开始位置是在比前次和下次的压缩上死点的中间位置更接近下次的压缩上死点的侧、换言之,通过了排气上死点(正转时)后到到达压缩上死点的过程时,尽管马达兼发电机1以70%的占空比被逆转驱动,但曲柄轴仍能通过阶段#0(排气上死点)。因此,在步骤S19中检测到它,进入步骤S20,判断曲柄轴201是否已到达阶段#32。如果判断为曲柄轴201已到达阶段#32,在步骤22,停止上述逆转通电,然后,曲柄轴借助惯性力进一步逆转后停止。
如图6(c)中曲线B所示,逆转开始位置是在比前次和下次的压缩上死点的中间位置更接近前次的压缩上死点的侧、换言之,是通过压缩上死点(正转)后到到达排气上死点的过程时,马达兼发电机1以70%的占空比被逆转驱动,所以,逆转负荷如图6(a)所示,在到达阶段#0跟前(逆转时)上升,曲柄轴201的角速度急剧下降。然后,在步骤S21,判断为上述通过时间比(Δtn/Δtn-1)在基准值的4/3以上时,在步骤S22,停止上述逆转通电,曲柄轴的逆转与通电停止几乎同时停止。
这样,本实施例中,在发动机停止后的逆转驱动时,监视曲柄轴是否通过了上死点相当角,以及曲柄轴的角速度是否降低,当曲柄轴逆转时通过上死点时,立即结束逆转通电,在曲柄轴的角速度因逆转负荷的增大而降低时,也结束逆转通电。所以,尽管在逆转开始位置,也可将曲柄轴返回到前次压缩上死点跟前(逆转时)、即压缩反作用力低的位置。
本实施例中,根据检测起动马达兼发电机1的转子角度(即阶段)的转子角度传感器29的输出检测曲柄轴201的角速度,所以,不需要另外设置用于检测曲柄轴201角度的传感器。
本发明具有以下效果。
(1)在检测到曲柄轴的逆转负荷上升之前,检测到曲柄轴到达上死点相当角时,该位置可预测为排气上死点附近,所以,在这里停止逆转通电,可借助惯性力使曲柄轴回到所需位置。
另外,在检测到曲柄轴到达上死点之前,检测到曲柄轴的逆转负荷上升时,该位置是压缩上死点的跟前(逆转时)、即压缩反作用力低的位置,在这里停止逆转通电,可使曲柄轴在压缩反作用力低的位置停止。
(2)使起动马达的逆转驱动力矩在上死点及其附近比其以外的位置更低,所以,可在压缩上死点的跟前使逆转的曲柄轴的角速度减速。因此,不仅防止曲柄轴越过压缩上死点相当角,而且,可容易地检测到曲柄轴已到达压缩上死点的跟前。
(3)当曲柄轴在逆转时通过上死点时,立即停止逆转通电,然后利用惯性力使曲柄轴进一步逆转,所以,可缩短起动马达的通电时间,可减低电力消耗量。
(4)根据检测起动马达的转子角度的传感器的输出,检测曲柄轴的角速度,所以,不必另外设置用于检测曲柄轴201的角度的传感器。
Claims (4)
1.发动机起动控制装置,在发动机停止后,将其曲柄轴逆转到规定位置,准备下一次的发动机起动;其特征在于,包含:
使曲柄轴正转和逆转的起动马达;
在发动机停止后,开始向起动马达逆转通电的逆转控制机构;
检测逆转的曲柄轴已到达活塞上死点相当角的曲柄角检测机构
检测上述曲柄轴的逆转负荷的逆转负荷检测机构;
上述逆转控制机构,应答曲柄角检测机构检测到的曲柄轴已到达上死点相当角的信息、和上述逆转负荷检测机构检测到的逆转负荷上升的信息这两种信息之中较早的一方,结束上述逆转通电,上述逆转负荷检测机构,根据逆转的曲柄轴的角速度变化检测逆转负荷。
2.如权利要求1所述的发动机起动控制装置,其特征在于,使上述起动马达逆转时的驱动力矩,在曲柄轴通过上死点相当角及其附近区域期间,比曲柄轴通过其它角度期间减少。
3.如权利要求1所述的发动机起动控制装置,其特征在于,上述起动马达包含检测其旋转角度的旋转角检测机构;上述逆转负荷检测机构用上述旋转角检测机构检测到的起动马达的角速度变化代表上述曲柄轴的角速度的变化。
4.如权利要求1至3中任一项所述的发动机起动控制装置,其特征在于,上述发动机是四冲程发动机,上述曲柄角检测机构是检测点火时间的点火用脉冲发生器。
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