TW201542927A - 起動及發電裝置控制引擎起動之方法 - Google Patents

起動及發電裝置控制引擎起動之方法 Download PDF

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Abstract

本發明係有關於一種起動及發電裝置控制引擎起動之方法，包括有下列步驟：(A)判斷電源開啟後，轉速是否為零，若是則執行下一步驟；(B)判斷是否收到引擎之起動訊號，若是則執行下一步驟；(C)直接驅動馬達正轉，判斷馬達轉速是否大於第一預定轉速，若是則執行下一步驟；(D)停止驅動馬達正轉，若不是則執行(C1)停止驅動馬達正轉，轉為驅動曲軸反轉一角度或一時間，之後再重複執行步驟(C)；以及步驟(E)判斷該引擎轉速是否低於第二預定轉速，若是則該引擎處於熄火狀態，若不是則該引擎仍處於發電狀態。藉此，利用整合起動及發電於同一組機電之結構，可有效縮短引擎起動的時間。

Description

起動及發電裝置控制引擎起動之方法
本發明係關於一種起動及發電裝置控制引擎起動之方法，尤指一種適用於機車引擎之起動及發電裝置控制引擎起動之方法。
目前市場上有使用一體化之起動發電機(Integrated Starter and Generator，以下簡稱ISG)，用以增加機車之節能效果，其並具備有怠速熄火與再起動之功能。一般機車在熄火時往往行程會停在壓縮上死點之前，此時ISG要正轉會需要較大的扭力方能克服引擎之壓縮壓力，使引擎起動。
習用起動引擎之手法為在引擎起動前先將曲軸反轉至預定位置，然後再使之開始正轉帶動引擎時能夠有更大的慣量，進而克服壓縮上死點的扭力，帶動引擎至適當的點火轉速之後，ISG轉換為充電模式持續對整車供電，與對電池充電。
上述習知ISG架構的實現手法有個缺點，必須在每次起動前先精確的使曲軸反轉至上一個壓縮點之前，在轉動後加上慣量，才能產生足夠克服壓縮點的扭力，其引擎從起動至點火之時間耗時較長，並非十分理想，尚有改善的空間。
發明人原因於此，本於積極發明創作之精神，亟思一種可以解決上述問題之「起動及發電裝置控制引擎起動之方法」，幾經研究實驗終至完成本發明。
本發明之主要目的係在提供一種起動及發電裝置控制引擎起動之方法，俾能藉由一驅動控制器控制一與引擎之曲軸連結之馬達，用以起動引擎與發電控制用。其中，由角度感知裝置偵測訊號，經由驅動控制器計算得知相序與位置，進而將起動及發電的控制技術達成一體式之起動及發電裝置的應用，完成整合起動及發電於同一組機電之結構，再利用此一起動及發電裝置之控制引擎起動方法，可有效縮短引擎起動的時間。
本發明之另一目的係在提供一種起動及發電裝置控制引擎起動之方法，俾能搭配一減壓裝置，可有效減低引擎在壓縮上死點前之壓縮壓力，且有效地降低引擎之起動扭矩。
為達成上述目的，本發明之起動及發電裝置係組設於具有一電池、一電子控制單元(Electronic Control Unit：簡稱ECU)、一引擎之一機車上。起動及發電裝置包括有一驅動控制器、一角度感知裝置及一與該引擎之曲軸連結之一馬達。其中，角度感知裝置可偵測馬達與曲軸之相序與角度位置等資訊，可經由驅動控制器計算轉速或其他資訊。
本發明之起動及發電裝置控制引擎起動之方法包括有下列步驟：
(A)電池之電源開啟後判斷轉速是否為零，若是則表示目前機車引擎處於熄火狀態。
(B)判斷是否收到引擎之起動訊號，如驅動控制器是否收到電子控制單元傳來之起動訊號、或是啟動按鈕被按壓之訊號、或是油門啟動裝置是否被啟動之訊號，若是則執行下一步驟；若不是則表示該引擎仍處於熄火狀態。
(C)直接驅動馬達正轉，判斷該馬達轉速是否大於一第一預定轉速，代表是否能順利起動運轉，若是則執行下一步驟；若無法順利運轉，則表示該馬達轉速尚未大於該第一預定轉速，則執行(C1)停止驅動該馬達正轉(此為起動引擎失效模式，表示起動及發電裝置直接正轉並不能成功地起動引擎)，轉為驅動該曲軸反轉一角度或一時間，之後再重複執行步驟(C)。
(D)停止驅動該馬達正轉，此時表示引擎已被起動，該起動及發電裝置已由起動狀態轉換為發電狀態。
上述步驟(C1)之停止驅動該馬達正轉，表示起動引擎失效模式，亦即，當馬達正轉遭遇負載過大或是轉 速過低時，即馬達轉速不是大於該第一預定轉速，其判斷方式有(1)相序判斷停留於某個相序時間過長或(2)相序判斷由正轉的正相序變為反轉的逆相序或(3)無法提升轉速等條件，皆判斷為起動引擎失效模式。
上述引擎可更配設有一減壓裝置，減壓裝置可於步驟(C1)中之曲軸反轉時，於反轉過程中，減壓裝置會作動，可降低起動及發電裝置起動引擎之阻力。亦即，在起動過程中，減少壓縮行程時的汽缸內壓力，直到引擎提升至適當轉速，並成功點火使引擎起動運轉。
上述減壓裝置可為單向式減壓裝置、或離心式減壓裝置，亦即引擎可配設一單向式減壓裝置或者配設一離心式減壓裝置，也可同時配設單向式減壓裝置及離心式減壓裝置。
此外，當引擎處於怠速熄火時，亦即，此時機車之電源鑰匙已插入並啟動，一般為節省能源且減少廢氣之排放，機車於等待紅燈或停靠路邊等待超過一預定時間，引擎便會自動熄火，而當要起動引擎時，亦即油門啟動裝置已被啟動，則直接由步驟(C)開始，先直接驅動馬達正轉，判斷該馬達轉速是否大於一第一預定轉速，若是則執行下一步驟；若無法順利運轉，則表示該馬達轉速尚未大於該第一預定轉速，則執行(C1)。其中，油門啟動裝置可為油門線設有一微動開關，當油門線被驅動時，會觸動該微動開關，或是油門把手設有一感知器，可偵測油門把手是否被旋轉，微動開關或油門把手感知器皆可作為油門啟 動裝置。
上述步驟(B)中之電子控制單元傳來之起動訊號可為數位式起動訊號(如RS485、CAN、LIN…等)或類比式起動訊號。
上述角度感知裝置可為霍爾晶片感測器(Hall sensor)或編碼器(Encoder)，用以檢知引擎與馬達運轉過程中之角度位置與轉速。
上述步驟(D)之後可更包括步驟(E)判斷引擎轉速是否低於一第二預定轉速，若是則表示引擎處於熄火狀態；若不是則表示引擎處仍處於發電狀態。另，當引擎處於熄火狀態或反轉狀態時，驅動控制器則停止傳送曲軸之角度訊號。
上述控制引擎熄火狀態之方式可為該驅動控制器停止傳送曲軸之角度訊號。另，停止傳送曲軸之角度訊號的時機可為：當驅動馬達正轉失敗而轉為驅動馬達反轉時、引擎處於熄火狀態時、及引擎轉速低於第二預定轉速時。
10‧‧‧電池
11‧‧‧啟動按鈕
12‧‧‧油門啟動裝置
20‧‧‧起動及發電裝置
21‧‧‧驅動控制器
22‧‧‧角度感知裝置
23‧‧‧馬達
30‧‧‧引擎
31‧‧‧曲軸
32‧‧‧減壓裝置
33‧‧‧電子控制單元
A,B,C,C1,D,E‧‧‧步驟
圖1係本發明一較佳實施例之起動及發電裝置架構圖。
圖2係本發明一較佳實施例之整車系統架構圖。
圖3係本發明一較佳實施例之起動及發電裝置控制引擎起動之方法。
請參閱圖1與圖2，其分別為本實施例之起動及發電裝置架構圖及整車系統架構圖。本實施例之整車系統架構如圖2所示，起動及發電裝置20係組設於具有一電池10、一啟動按鈕11、一電子控制單元33(ECU)、一油門啟動裝置12、一引擎30之一機車上，且引擎30配設有一減壓裝置32。亦即，起動及發電裝置20連接於電池10、啟動按鈕11、油門啟動裝置12、電子控制單元33、及引擎30。
本實施例之起動及發電裝置控制20包括有一驅動控制器21、一角度感知裝置22、及一與引擎30之曲軸31連結之一馬達23。其中，驅動控制器21可經由角度感知裝置22偵測馬達23與引擎30之曲軸31之相序與角度位置等資訊。
在本實施例中，角度感知裝置22係指數個數位型霍爾晶片感測器，用以偵測各電氣角度之訊號。另，引擎30所配設之減壓裝置32可為單向式減壓裝置，也可為離心式減壓裝置，引擎30也可同時配設一單向式減壓裝置及一離心式減壓裝置。其實施方式可參考同為申請人所申請之台灣第103114813號「具減壓裝置之引擎」專利申請案內容。
請參閱圖3係本發明一較佳實施例之起動及發電裝置控制引擎起動之方法，並請一併參閱圖1與圖2。本實施例之起動及發電裝置20控制引擎30起動之方法包括有 下列步驟：當引擎30處於熄火狀態，步驟(A)電池10之電源開啟後判斷引擎30之轉速是否為零，若是則表示目前機車引擎30處於熄火狀態。接著，步驟(B)電子控制單元33判斷是否收到引擎30之起動訊號，亦即，電子控制單元33是否收到機車之啟動按鈕11被按壓，或者油門啟動裝置12被啟動之訊號，電子控制單元33並將該等資訊傳送給起動及發電裝置20，若是則執行下一步驟；若不是則表示引擎20仍處於熄火狀態。
步驟(B)之啟動訊號可為機車之啟動按鈕11被按壓之訊號，也可為油門啟動裝置12被啟動之訊號，對後者而言，表示當引擎30處於怠速熄火時，亦即，此時機車之電源鑰匙已插入並啟動，一般為節省能源且減少廢氣之排放，機車於等待紅燈或停靠路邊等待超過一預定時間，引擎30便會自動熄火，油門啟動裝置12可為油門線設有一微動開關，當油門線被驅動時，會觸動該微動開關，或是油門把手設有一感知器，可偵測油門把手是否被旋轉，微動開關或油門把手感知器皆可作為油門啟動裝置12。本實施例之電子控制單元33傳來之起動訊號可為數位式起動訊號(如RS485、CAN、LIN…等)，也可為類比式起動訊號。
接著，步驟(C)起動及發電裝置20直接驅動馬達23正轉一預定時間之後，判斷該馬達23之轉速是否大於第一預定轉速，若是，即表示該馬達23已將引擎30驅動至起動轉速，可起動引擎30運轉，則執行下一步驟；若不是則執行步驟(C1)停止驅動該馬達23正轉，此即為起動失效 模式，轉為驅動引擎30之曲軸31反轉一角度或一時間，在步驟(C1)中，減壓裝置32於曲軸31反轉時啟動，會減少引擎30汽缸壓力，可降低該起動及發電裝置20起動該引擎30之阻力，亦即，可增加起動引擎30成功的機率，之後再重複執行步驟(C)。
上述步驟(C1)之停止驅動該馬達23正轉，表示處於起動引擎失效模式，亦即，當馬達23正轉遭遇負載過大或是轉速過低時，即馬達轉速不是大於該第一預定轉速，其判斷方式有(1)相序判斷停留於某個相序時間過長或(2)相序判斷由正轉的正相序變為反轉的逆相序或(3)無法提升轉速等條件，皆為起動引擎失效模式。
在步驟(C1)中，當曲軸31反轉時，使減壓裝置32有作用，於驅動曲軸正轉時減少壓縮行程時的汽缸內壓力，直到引擎30提升至第一預定轉速，並成功點火使引擎30起動運轉。
接著，步驟(D)起動及發電裝置20停止驅動該馬達23正轉，亦即，此時該引擎30已被起動，該起動及發電裝置20已由起動狀態轉換為發電狀態。
接著，於引擎30發電狀態中，步驟(E)判斷引擎30轉速是否低於一第二預定轉速，若是，則表示引擎30由發電狀態轉換為熄火狀態；若不是則表示引擎30仍處於發電狀態。
此外，當引擎30於步驟(B)中沒有收到機車之啟動按鈕11被按壓之訊號、或者於步驟(E)中引擎30轉速 低於第二預定轉速時，電子控制單元33則接收不到曲軸31之角度訊號，亦即，當引擎30處於熄火狀態時，驅動控制器21不會傳送曲軸31之角度訊號。
另外，於步驟(E)中判斷引擎30轉速沒有低於第二預定轉速時，表示此時引擎30仍在發電狀態，之後仍重複執行步驟(E)。
在本實施例中，角度感知裝置22係指數個霍爾晶片感測器(Hall sensor)偵測訊號，經由驅動控制器21計算得知馬達23與曲軸31之相序與位置、轉速等資訊，進而將起動及發電的控制技術整合一體式之起動及發電裝置20，可有效縮短引擎30起動的時間。
藉此，本實施例能藉由起動及發電裝置20之控制引擎30起動方法，可有效縮短引擎起動的時間。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
A,B,C,C1,D,E‧‧‧步驟

Claims (8)

  1. 一種起動及發電裝置控制引擎起動之方法，該起動及發電裝置係組設於具有一電池、一電子控制單元(ECU)、一引擎之一機車上，包括有一驅動控制器、一角度感知裝置及一與該引擎之一曲軸連結之馬達；該起動及發電裝置控制引擎起動之方法為：(A)該電池之電源開啟後，判斷轉速是否為零，若是則執行下一步驟；(B)判斷是否收到該引擎之起動訊號，若是則執行下一步驟；(C)直接驅動該馬達正轉，判斷該馬達轉速是否大於一第一預定轉速，若是則執行下一步驟，若不是則執行(C1)停止驅動該馬達正轉，轉為驅動該曲軸反轉一角度或一時間，之後再重複執行步驟(C)；以及(D)停止驅動該馬達正轉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之起動及發電裝置控制引擎起動之方法，其中，該引擎配設至少一減壓裝置，用以降低驅動該馬達正轉時之阻力。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之起動及發電裝置控制引擎起動之方法，其中，該至少一減壓裝置係指下述至少其一：單向式減壓裝置、及離心式減壓裝置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之起動及發電裝置控制引擎起動之方法，其中，該機車組設有一啟動按鈕及一油門啟動裝置，該引擎之起動訊號係指下述其一：該電子控 制單元傳來之起動訊號、該啟動按鈕被按壓之訊號、及該油門啟動裝置被啟動之訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之起動及發電裝置控制引擎起動之方法，其中，該電子控制單元傳來之起動訊號可為數位式起動訊號或類比式起動訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之起動及發電裝置控制引擎起動之方法，其中，該角度感知裝置係指霍爾晶片感測器(Hall sensor)或編碼器(Encoder)，用以檢知該引擎與該馬達運轉過程中之角度位置與轉速。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之起動及發電裝置控制引擎起動之方法，其中，在步驟(D)之後更包括步驟(E)判斷該引擎轉速是否低於一第二預定轉速，若是則該引擎處於熄火狀態，若不是則該引擎處仍處於發電狀態。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之起動及發電裝置控制引擎起動之方法，其中，於步驟(C)中，該馬達轉速不是大於該第一預定轉速之判斷方式為下述其一：相序判斷停留於某個相序時間過長、相序判斷由正轉的正相序變為反轉的逆相序、及無法提升轉速。
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