TW200409865A - Engine starting control device - Google Patents

Description

200409865 Π) 玫、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於引擎啓動控制裝置，特別是關於能容易 進行引擎的停止以及停止後立刻再啓動的引擎啓動控制裝 置。 【先前技術】 爲了讓燃料消耗量減低而改善環境，在十字路口使車 輛暫時停止時，使引擎停止的所謂的怠速限位機能是以往 習知的技術。具有這種怠速限位機能的車輛，是設置有能 檢測節流閥的開閉的節流閥感應器，當該感應器檢測到節 流閥關閉時，會使引擎停止點火，另一方面，檢測到節流 閥開啓時，則會讓引擎啓動。從怠速限位狀態起動時直到 車輛動作，會使驅動力增加，在之後的低速區域，則會使 驅動力暫時減低，這種車輛是在日本特開 2 0 0 1 - 3 5 5 4 8 0 中提出的。 在停止點火之後，引擎在維持慣性旋轉期間，節流閥 開啓的話會讓引擎啓動，則在及短時間的停止點火之後也 能容易進行再次啓動。在這種情況，設定引擎的基準轉 數，讓引擎的轉數達到基準轉數以上的話，根據節流閥的 「開啓」操作會立即對啓動機馬達進行讓引擎正轉的通 電。另一方面，如果引擎轉數在基準轉數以下的話，會讓 引擎旋轉停止的動作稍微等待進行，而進行曲軸的定位。 曲軸，爲了要確實進行啓動，會以啓動機馬達被定位在避 -4- (2) (2)200409865 免需要很大扭力的壓縮行程的位置。在該定位動作之後， 會對啓動機馬達進行讓引擎正轉的通電，進行再次啓動。 【發明內容】 〔發明欲解決的課題〕 爲了讓車輛小型化，啓動機馬達最好也儘可能小型 化。因此，最好是在啓動時能有效地利用引擎的慣性，即 使是很小的扭力也能越過壓縮行程的上死點。也就是說， 也要考慮到引擎的慣性來選擇啓動機馬達的扭力。於是， 上述基準轉數，是被設定成：讓合倂了馬達扭力與引擎慣 性的扭力，超過用來越過壓縮行程所需要的扭力。 可是，這個設定是考慮越過壓縮行程的上死點的情 況，例如在曲軸位置有在爆發行程的啓動時，則不需要很 大的扭力。於是’在這種情況，即使是不能期待有很大引 擎慣性的低轉數區域，也就是即使在考慮了讓引擎轉數越 過上死點而設定的基準轉數以下，也可立即進行供正轉的 通電。 可是，以往’即使在這種情況，如果引擎轉數在基準 轉數以下的話’ 一旦等待到引擎停止，則不進行曲軸的定 位的話，則不能進行供引擎正轉的通電。 因此，即使是在引擎轉數很低的情況，希望能夠讓啓 動機馬達在有利的狀況下，立即進行供引擎正轉的通電， 可以使引擎再啓動。 本發明的目的，鑒於上述課題，要提供一種引擎啓動 -5- (3) (3)200409865 控制裝置，一旦使引擎停止之後，能在短時間內進行引擎 的再次啓動。 〔用以解決課題的手段〕 爲了達成上述目的，第1發明，是具備有：會檢測出 節流閥關閉的動作來讓引擎停止，且檢測出節流閥開啓讓 引擎啓動的手段的引擎啓動控制裝置，是具備有：在上述 引擎啓動之前，將曲軸定位到供引擎啓動的預定位置的手 段、當檢測出上述節流閥開啓時，檢測出曲軸位置的手 段、用來決定因應所檢測的曲軸位置的正轉優先轉數的手 段、以及藉由當上述節流閥開啓時的引擎轉數是否高於上 述正轉優先轉數，當引擎轉數高於正轉優先轉數時，則立 即使引擎正轉，另一方面，當引擎轉數低於正轉優先轉數 時’則將曲軸位置定位在上述預定位置之後，來使引擎正 轉來使引擎啓動的啓動模式決定手段。 藉由第1發明，在引擎轉數高於因應曲軸角所決定的 正轉優先轉數時，例如在低負荷位置，即使不決定齒軸位 置’也可判斷可進行引擎啓動，可立即使引擎啓動。於 是’與在進行曲軸定位後啓動的方式相比，可以縮短從節 流閥開啓操作到啓動引擎的時間。 第2發明’具備有：當藉由上述啓動模式決定手段決 定出：將曲軸位置定位在上述預定位置之後，才使引擎正 轉來啓動引擎的情況下，對引擎施加制動力的手段。 耒昔由第2發明’在等待引擎自然停止以進行定位來啓 -6- (4) (4)200409865 動的情況，由於可以使引擎在短時間內停止，所以可以縮 短從自p流閥開啓操作到啓動引擎的時間。 【實施方式】 以下參照圖面來詳細說明本發明。第2圖是本發明的 一實施方式的引擎啓動控制裝置所包含的啓動機馬達的剖 面圖。啓動機馬達1具有轉子2與定子3。啓動機馬達 1 ’是沒有圖示的引擎啓動手段，並且在引擎開始自律運 轉之後，會作用爲以該引擎驅動的發電機。 轉子2是包含有：杯狀的轭部4、將飯部4結合於引 擎的曲軸（沒有圖示）的套筒也就是輪轂5、以及沿著軛部 4的內周配置的複數的磁鐵6。在套筒5的端部外周欣插 著用來進行旋轉檢測的環狀的感應磁鐵7。感應磁鐵7， 具有：每個預定角度會使磁性反轉的磁化帶（角度檢測用 磁化帶）、以及在一次旋轉中的一處磁化部或是只有一處 是以與其他位置不同的磁性磁化的磁化帶（基準位置檢測 周磁化部或磁化帶）。 定子3，是包含：定子芯8、與經由絕緣材料9捲繞 在該定子芯8的定子線圏1 〇。定子線圈1 0是三相線圈。 定子芯8是經由沒有圖示的定子基座而被固定在引擎的殼 體。在定子3是設置有感應器包封件1 3，該感應器包封 件1 3包含有：與感應磁鐵7的角度檢測用磁化帶相對向 配置的三個第一磁性感應器1 1、以及與基準位置檢測用 磁化部或磁化帶相對向配置的第二磁性感應器1 2 ° -7- (5) (5)200409865 第1磁性感應器1 1，會對應在每個預定角度使極性 變化的感應磁鐵7，而每個預定角度交互輸出檢測訊號。 該檢測訊號是對應於曲軸角的變化，所以以下將第一磁性 感應器1 1稱作曲軸角感應器1 1。曲軸角感應器’是對應 於啓動機馬達1的U、V、W相位而配置有二個且分別具 有電氣角1 2 0。的相位差。也就是說，曲軸角感應器1 1是 由感應器11 u、1 1 V、1 1 W所構成。 第二磁性感應器，是對應於基準位置檢測用磁化部或 磁化帶，而每一次旋轉輸出一次脈衝訊號。該脈衝訊號是 使用在點火時期檢測用，以下，將第二磁性感應器12稱 作點火脈衝產生器1 2。 感應器包封件1 3，是包含有：曲軸角感應器1 1、用 來支承點火脈衝產生器1 2的基板1 4、以及將感應器1 1、 1 2連接在控制部（沒有圖示）的導線1 5，是以螺栓1 6被gj 定在定子3。 第3圖，是包含上述定子馬達的機車用引擎的主要部 分系統構造圖。在ECU 1 7，是具備有：結合於啓動機馬達 1的三向線圈1 U、1 V、1 W的整流電路1 0 0、以及根據曲 軸角感應器11 U、11 V、11 w的輸出來控制構成整流電路 1 0 0 的切換元件（例如 F E T)的切換電路 2 0 0。而在 E C U 1 7，是具備有：根據曲軸角感應器 1 1 U、1 1 V、 1 1 W、點火脈衝產生器1 2、後述的各感應器的檢測訊號、 以及開關的切換，依照預定的程式來作動的微電腦 (CPU)3 00。 (6) (6)200409865 在ECU 1 7，是連接有：主開關丨8、啓動機開關1 9、 啓動機繼電器2 0、點火線圈2 1、節流閥感應器2 2、以及 速度感應器23。速度感應器23，是作成曲軸每次旋轉會 輸出檢測訊號’且是接近曲軸配置。在點火線圈2 1的二 次側是連接著火星塞24。 作爲上述各部的電源設置了電池2 5，從電池2 5經由 保險絲2 6及主開關1 8將電流供給到各部分。 接著，來說明用來控制上述啓動機馬達的引擎啓動控 制裝置。引擎啓動控制裝置，以節流閥的「關閉」操作來 使引擎停止，且以節流閥的「開啓」操作來使引擎啓動， 是具有這種再啓動機能。這種再啓動機能，在上述引擎啓 動操作時，也就是進行節流閥的「開啓」操作時，根據引 擎轉數多少，會決定：移向對啓動機馬達1通電來使引擎 正轉的第一啓動模式、或是在啓動機馬達1進行了曲軸的 定位的通電之後進行供正轉的通電的第二啓動模式，包含 有這樣的機能。 也就是說，當引擎轉數在基準轉數以上時，預期會有 很大的引擎慣性，所以會立即使引擎正轉再啓動。另一方 面，當引擎轉數降低到基準轉數以下時，由於不能預期有 很大的引擎慣性，所以即使就這樣對啓動機馬達進行正轉 的通‘J ’也很難越過壓縮行程。因此，_旦使引擎朝逆轉 方向旋轉到不需要很大扭力的曲軸位置，就會再次利用正 轉的通電來再啓動。 並且’在本實施方式中，是根據引擎轉數來決定啓動 -9- (7) (7)200409865 模式’將作爲決定的判斷基準的引擎轉數（基準轉數）在每 個引擎行程或每個曲軸角是可變更的。藉由以行程或曲軸 角來判斷的曲軸位置，即使是低引擎轉數也可以容易再啓 動。例如，在爆發行程中，即使是引擎停止狀態也可再啓 動。 在第1圖，是顯示將節流閥的開閉操作所進行的再啓 動機能作爲前提的引擎啓動控制裝置的主要部分機能的方 塊圖’執行作爲上述CPU3 00的機能。在正轉優先轉數儲 存部3 0，是對應於引擎的進氣、壓縮、爆發、排氣的各 行程或一次循環的曲軸角，預先儲存了用來決定是否使引 擎正轉的正轉優先轉數。對應於曲軸角的正轉優先轉數的 一例則關於第5圖在後面敘述。 行程判斷部3 1，會根據曲軸角感應器1 1及點火脈衝 產生器1 2的各檢測訊號，來判斷行程或曲軸角。以下， 會對一循環（四行程引擎的兩次旋轉）中的曲軸角1 0 °分出 級數，來說明判斷曲軸位置是在哪一級的例子。一循環的 曲軸位置是以7 2級的曲軸角來代表。曲軸角的判斷是當 節流閥進行「開啓」操作時來進行的。也就是說，當以節 流閥開度檢測部3 2根據節流閥感應器22的輸出檢測出節 流閥「開啓」時來判斷曲軸角。 所判斷的曲軸角也就是級數，會被輸入到正轉優先轉 數儲存部3 0，正轉優先轉數儲存部3 0會將對應於級數的 正轉優先轉數讀出到啓動模式決定部3 3。轉數檢測部 3 4，會根據速度感應器2 3的輸出脈衝間隔檢測出引擎轉 -10- (8) (8)200409865 數，所檢測出的引擎轉數會被輸入到啓動模式決定部 33。 啓動模式決定部3 3，會將引擎轉數與正轉優先轉數 進行比較，來決定啓動模式。如果引擎轉數在正轉優先轉 數以上的話，則輸出決定訊號m 1，如果引擎轉數小於正 轉優先轉數的話，則輸出決定訊號m2。決定訊號m 1會 被輸入到正轉通電部3 5，決定訊號m2會被輸入到通電部 36 ° 定位通電會在引擎實質停止之後進行。而且，由 於爲了早點開始定位通電來迅速地進行引擎啓動，在輸出 決定訊號m 1時，當引擎轉數很低時，也可以使馬達朝向 逆轉方向驅動來將制動力施加在引擎。 第4圖，是引擎再啓動控制的流程圖。在步驟S 1， 將再啓動標誌與正轉標誌初始化爲「〇」。在步驟S2中， 判斷正轉標誌是否爲「1」。由於最初標誌是被初始化爲 「〇」，所以步驟S 2爲否定，會進入到步驟S 3。在步驟 S 3中讀取節流閥感應器2 2的檢測値。在步騾S 4，計算_ 軸角速度。 在步驟S 5中，會判斷再啓動標誌是否爲「2」。由於 標誌是初始化爲「〇」，所以步驟S 5爲否定的，會進入到 步驟S 6。在步驟S 6中，會判斷節流閥感應器2 2的檢測 値是否在預先設定的開度値ΤΗ 1以上。如果節流閥開度 感應器的檢測値在開度値ΤΗ 1以上的話，爲了再次啓動 會判斷進行節流閥的開啓操作，進入到步驟S 7。在步驟 -11 - 200409865 Ο) S 7，會以預先設定的圖表來檢索對應於現在的曲軸角的正 轉優先轉數。圖表的例子在第5圖顯示。 在步驟S 8中，會判斷曲軸角速度是否在正轉優先轉 數以上。如果曲軸角速度在正轉優先轉數以上的話，則即 使不再進行曲軸位置的定位處理也可讓引擎啓動，所以進 入到步驟 S 9，爲了讓啓動機馬達可正轉而將「1」設定在 正轉標誌。藉由設定正轉標誌「1」，步驟S 2會是肯定 的，進入到步驟S 1 6，對啓動機馬達進行正轉通電。 當曲軸角速度沒有在正轉優先轉數以上時，就這樣進 行正轉啓動會很困難。於是，在這種情況，在進行曲軸定 位處理之後，使引擎正轉。曲軸定位動作是在引擎一旦停 止之後進行的。而且，爲了加速引擎的停止，早點進行曲 軸定位，當引擎轉數（曲軸角速度）在預定轉數N E 1以下 時，會進行使啓動機馬達逆轉的通電，將制動力施加在引 擎。 首先，進入到步騾S 1 〇來判斷再起動標誌是否爲 「1」。在曲軸角速度低於旋轉數NE 1則再啓動標誌爲 「1」。最初再啓動標誌並不是「1」，所以會進入到步驟 S 1 1來判斷曲軸角速度是否高於旋轉數N E 1。當曲軸角速 度低於旋轉數NE 1時，則進入到步驟S ] 2，將再啓動標誌 設定爲「1」。 再啓動標誌爲「1」的話，在下次的處理則肯定爲步 驟S 1 0，會從步驟S 1 0進入到步驟s 1 3來使啓動機馬達逆 轉。在步驟S 1 4中，會判斷曲軸角速度是否低於旋轉數 -12- (10) (10)200409865 N E 2 (旋轉數N E 2實際設定爲0 )。步驟S丨4是肯定的話則 進入到步驟S 1 5將再啓動標誌設定爲「2」。藉由將再啓 動標誌設疋爲「2」則步驟S 5會是肯定的而進入到步驟 S 1 7，會進行曲軸定位處理。 在曲軸定位處理中，會對啓動機馬達進行逆轉通電， 直到旋轉負荷小的級數來使曲軸逆轉。定位在壓縮行程以 外的位置都可以。在使曲軸逆旋轉之後，進行正規的正旋 轉的引擎，例如是記載於日本特開平7 — 7 1 3 5 0號公報。 第5圖，是顯示級數也就是曲軸位置與正轉優先轉數 的關係的顯示圖。在同圖中，從對應於爆發及排氣行程的 第1級數到第3 6級數，由於引擎的負荷很小，所以正轉 優先轉數設定得很低。另一方面，從對應於進氣及壓縮行 程的第3 7級數到第72級數，由於引擎的負荷很大所以正 轉優先轉數設定得很高。 第6圖，是表示本實施方式的啓動控制的槪要的引擎 轉數的變化的顯示圖。在同圖中，區域 A是正轉優先區 域，在該區域 A中節流閥開啓的情況，是立即使啓動機 馬達正旋轉來使引擎再啓動的區域。另一方面，區域B是 具有轉數條件的正轉優先區域，在該區域B開啓節流閥 時，如果引擎轉數高於因應曲軸角的正轉優先轉數的話， 則立即使啓動機馬達正轉，如果引擎轉數低於上述正轉優 先轉數的話，則會將制動力施加到引擎。 例如，在區域A的時間點a開啓節流閥時，會從該時 間點立即使啓動機馬達正轉，引擎轉數會如線NA上升。 -13- (11) (11)200409865 另一方面，在區域B的時間點b 1開啓節流閥，此時的正 轉優先轉數是NE 1時，會從其時間點立即使啓動機馬達 正轉，引擎轉數會如線NB上升。 在區域B的時間點b2開啓節流閥時，正轉優先轉數 是低於NE 1，所以一旦停止點火從引擎停止之後再進行定 位，重新使啓動機馬達正轉使引擎再啓動。在這種情況， 會朝向使啓動機馬達逆轉的方向通電將制動力施加在引 擎〇 在沒有將制動力施加在引擎的情況，引擎轉數會沿著 線NC降低。而在有將制動力施加在引擎時，與沒有施加 制動力的情況比較，可以縮短時間T。 〔發明效果〕 藉由第1、第2發明，在藉由開啓節流閥的操作來使 引擎再啓動的情況，可以縮短至引擎啓動的時間。 即使是引擎轉數較低的情況，根據曲軸位置則可以立 即使引擎啓動，另一方面，即使是較高轉數，而曲軸位置 在較不適合啓動的高負荷位置（例如，壓縮上死點前），有 時無法從該位置立即使引擎啓動。在第1發明中，可解決 這種缺點，即使沒有將曲軸位置定位在適合引擎再啓動的 低負荷位置，而是將以殘留慣性可立即再啓動的基準轉數 (正轉優先轉數）作成因應曲軸位置可變更。 在第2發明，即使是將曲軸定位後再啓動的情況，也 不用慢慢等到引擎停止，而可將啓動機馬達逆向通電將制 -14- (12) (12)200409865 動力施加到引擎，而可早點進行曲軸定位且使引擎啓動。 【圖式簡單說明】 第1圖是是本發明的一實施方式的引擎啓動控制裝置 的主要部分機能的方塊圖。 第2圖是本發明的引擎啓動控制裝置所包含的啓動機 馬達的剖面圖。 、 第3圖是包含定子馬達的機車用引擎的主要部分系統 _ 構造圖。 · 第4圖是引擎再啓動控制的主要動作的流程圖。 第5圖是顯示對應於級數的正轉優先轉數的一個例子 的顯示圖。 第6圖是表不本貫施方式的引擎啓動控制的引擎轉數 的變化的顯示圖。 〔圖號說明〕 1 :馬達 _ 2 :轉子 . 3 :定子 4 :軛部 5 :套筒 6 :轉子磁鐵 7 :感應磁鐵 1 0 :定子線圈 -15- (13) (13)200409865 1 1 :馬達用感應器 1 2 :基準位置感應器 3 0 :正轉優先轉數儲存部 3 1 :行程判斷部 3 3 :啓動模式決定部 -16

Claims (1)

1. (1) (1)200409865 拾、申睛專利範圍 1 種引擎啓動控制裝置，是具備有：會檢測出節 流閥關閉的動作來讓引擎停止，且檢測出節流閥開啓的動 作讓引擎啓動的手段的引擎啓動控制裝置，其特徵爲： 是具備有： 在上述引擎啓動之則，將曲軸定位到供引擎啓動的預 定位置的手段、 當檢測出上述節流閥開啓時，檢測出曲軸位置的手 段、 用來決定因應所檢測的曲軸位置的正轉優先轉數的手 段、 以及根據當上述節流閥開啓時的引擎轉數是否高於上 述正轉優先轉數，當引擎轉數高於正轉優先轉數時，則立 即使引擎正轉，另一方面，當引擎轉數低於正轉優先轉數 時，則將®軸位置定位在上述預定位置之後，才使引擎正 轉來使引擎啓動的啓動模式決定手段。 2、如申請專利範圍第1項的引擎啓動控制裝置，其 中具備有：當藉由上述啓動模式決定手段決定出，將曲軸 位置定位在上述預定位置之後，才使引擎正轉來啓動引擎 的情況下，對引擎施加制動力的手段。 -17-