TW202242245A

TW202242245A - 穩定引擎怠速之方法

Info

Publication number: TW202242245A
Application number: TW110114178A
Authority: TW
Inventors: 潘冠佑; 甯攸威; 曾威婷; 涂育廷
Original assignee: 三陽工業股份有限公司
Priority date: 2021-04-20
Filing date: 2021-04-20
Publication date: 2022-11-01
Also published as: TWI763448B

Abstract

本發明係有關於一種穩定引擎怠速之方法，係用於一動力車輛上，該動力車輛包括有一引擎、一一體式驅動發電系統、一電池以及一引擎管理系統。一體式驅動發電系統包括有一驅動發電控制器、一驅動發電馬達以及一馬達相位感知器，電池電連接驅動發電控制器，引擎管理系統係以一曲軸角度感知器偵測曲軸角度，並執行噴油點火功能。其中，本發明藉由掌握執行穩定轉速驅動的時點，透過一體式驅動發電系統主動提供扭力，以穩定怠速時之引擎轉速並減少車輛排汙，可有效避免車輛因怠速不穩而造成引擎熄火之窘境，維持系統的恆定性。

Description

穩定引擎怠速之方法

本發明係關於一種穩定引擎怠速之方法，尤指一種適用於動力車輛之穩定引擎怠速之方法。

一般燃油機車在發動與怠速時，為維持怠速轉速穩定性並保持怠速不易熄火的特性，會提高噴射供油的濃度，增加引擎爆炸燃燒的動能，來穩定怠速轉速，尤其是在車輛冷車或剛發動時，對於維持穩定怠速之條件將更為嚴苛。

然而，若提高噴射供油的濃度，將會造成環境污染增加及供油的耗損，發明人緣因於此，本於積極發明之精神，亟思一種可用於具備一體式驅動發電系統之車輛上，可以解決上述問題之穩定引擎怠速之方法，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穩定引擎怠速之方法，藉由掌握執行穩定轉速驅動的時點，以穩定怠速時之引擎轉速並減少車輛排汙，可有效避免車輛因怠速不穩而造成引擎熄火之窘境。

為達成上述目的，本發明之穩定引擎怠速之方法係用於一動力車輛上，該動力車輛包括有一引擎、一一體式驅動發電系統、一電池以及一引擎管理系統。引擎具有一曲軸；一體式驅動發電系統包括有一驅動發電控制器、一驅動發電馬達以及一馬達相位感知器，該驅動發電馬達係與該曲軸同軸設置；電池電連接驅動發電控制器；引擎管理系統係以一曲軸角度感知器偵測曲軸角度，並執行噴油點火功能。其中，穩定引擎怠速之方法包括下列步驟： (A)引擎於運轉狀態下，執行步驟(B)； (B)判斷引擎轉速是否處於怠速狀態，若是則執行步驟(C)，若否則回到步驟(A)； (C)判斷動力車輛之鑰匙開關是否開啟，若是則執行步驟(D)，若否則讓引擎熄火； (D)判斷引擎轉速是否小於一第一特定轉速，若是則執行步驟(E)，若否則驅動發電控制器維持正常發電，並回到步驟(A)； (E)執行一穩定轉速驅動，計算執行穩定轉速驅動所累積時間及執行穩定轉速驅動所累積的曲軸角度，並執行步驟(F)； (F)判斷引擎轉速是否大於一第二特定轉速或執行穩定轉速驅動所累積時間是否達到一特定時間或執行穩定轉速驅動所累積的曲軸角度是否達到一特定角度，若是則執行步驟(G)，若否則回到步驟(C)； (G)停止穩定轉速驅動。

藉由上述設計，動力車輛若使用本發明之穩定引擎怠速之方法，可使動力車輛在冷車不增加供油的設定下，當引擎燃燒不穩定，轉速低於一特定轉速時，讓一體式驅動發電系統主動提供扭力，使引擎之怠速轉速回復穩定而不致熄火，維持系統的恆定性。

上述步驟(C)後可更包括一步驟(C1)判斷引擎管理系統是否發送一怠速熄火指示訊號至驅動發電控制器，若否則執行步驟(D)，若是則執行引擎怠速熄火。藉此，本方法可額外根據怠速熄火指示訊號的有無，進行系統判斷，若引擎管理系統確實有發送一怠速熄火指示訊號至驅動發電控制器時，可直接停止噴油點火，使引擎自然熄火停止即可。

上述步驟(C)後可更包括一步驟(C2)判斷電池電壓是否小於一特定電壓，若否則執行步驟(D)，若是則驅動發電控制器維持正常發電，並回到步驟(A)。藉此，當電池電壓過低時，一體式驅動發電系統可能無法提供足夠扭力幫助使怠速轉速穩定，故選擇讓引擎繼續正常發電，對電池充電，不執行穩定轉速驅動。

上述步驟(C)後可更包括一步驟(C1)判斷引擎管理系統是否發送一怠速熄火指示訊號至驅動發電控制器，若否則執行步驟(C2)，若是則執行引擎怠速熄火；以及一步驟(C2)判斷電池電壓是否小於一特定電壓，若否則執行步驟(D)，若是則驅動發電控制器維持正常發電，並回到步驟(A)。藉此，本發明亦可同時結合上述步驟(C1)及步驟(C2)進行判斷，讓流程更為完備。

上述怠速熄火指示訊號可為類比訊號、數位訊號、頻率訊號或以控制器區域網路(CANbus)或K線(K-Line)傳輸之通訊訊號。

上述特定電壓可為10伏特，亦即當電池電壓大於10伏特，方可執行穩定轉速驅動。

上述第一特定轉速可為1300RPM，上述第二特定轉速可為1500RPM，亦即當引擎轉速小於1300RPM時，方可執行穩定轉速驅動，且當引擎轉速大於1500RPM時，將停止穩定轉速驅動。

上述特定時間可為1秒，亦即當執行穩定轉速驅動所累積時間達到1秒時，將停止穩定轉速驅動。

上述特定角度可為7200度，其係為10倍的引擎運轉週期。

上述電池可為12伏特或48伏特之電池。藉此，電池可為12伏特或48伏特之鉛酸電池、鋰電池或能量電容，其用以儲存電能，並不受限於特定的電池型式。

以上概述與接下來的詳細說明皆為示範性質是為了進一步說明本發明的申請專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

請參閱圖1，係本發明動力車輛之系統配置圖。圖中出示一種動力車輛1，主要包括有一引擎2、一一體式驅動發電系統3、一電池4以及一引擎管理系統5。

在本實施例中，引擎2具有一曲軸21，一體式驅動發電系統3包括有一驅動發電控制器31、一驅動發電馬達32以及一馬達相位感知器33，該驅動發電馬達32係與該曲軸21同軸設置。馬達相位感知器33可令驅動發電控制器31偵測驅動發電馬達32之相位所在，可依照驅動發電馬達32相位與轉速變化，判斷出引擎2的曲軸角度，並可依照馬達相位感知器33的換相頻率的訊號時間差異換算出引擎2當下轉速與轉速變化率。驅動發電控制器31驅動使引擎2運轉時，係依據馬達相位感知器33的訊號，將電池4電源轉為適當的相位電流送入驅動發電馬達32，產生扭力驅動引擎2發動或運轉，當引擎2正常運轉時，可由曲軸21帶動驅動發電馬達32，而當驅動發電馬達32作為發電機使用時，亦依據馬達相位感知器33的訊號偵測的相位適當切換進行發電，並可接收動力車輛1之鑰匙開關訊號S3，判斷動力車輛1是處於啟動或關閉狀態。電池4電連接驅動發電控制器31，係為12伏特或48伏特之鉛酸電池、鋰電池或能量電容，並不受限於特定的電池型式，作為驅動發電馬達32驅動能量來源，亦於引擎2發電時可對電池4充電。

引擎管理系統5( Engine Management System, EMS)，係以一曲軸角度感知器51偵測該曲軸21角度，並可發出一引擎控制訊號S1執行噴油點火功能，對於引擎燃燒狀態進行管理與控制。另一方面，引擎管理系統5亦可發出一怠速熄火指示訊號S2輸出至驅動發電控制器31，用以判斷引擎2是否要怠速熄火。在本實施例中，怠速熄火指示訊號S2係為類比訊號、數位訊號、頻率訊號或以控制器區域網路(CANbus)或K線(K-Line)傳輸之通訊訊號，且依據引擎管理系統5偵測引擎2本身汽缸頭溫度、怠速時間、怠速轉速、車速等條件組成或由其他項目判斷是否可怠速熄火，並可透過偵測引擎溫度與上述各項參數，以調整供(噴)油量、點火角度、怠速成立條件等各項引擎性能。

基於以上動力車輛之配置，可用於實現以下穩定引擎怠速之方法，其作用在於當動力車輛1於冷車啟動時，驅動發電控制器31接收電池4之電能，轉換為三相交流電送入驅動發電馬達32，使驅動發電馬達32帶動曲軸21而使引擎2運轉。當達到引擎2可噴油點火運作的引擎轉速時(約300~600rpm以上)，將依照引擎當下條件執行噴油點火，但由於引擎溫度未達理想工作條件，可能會較難維持穩定的怠速轉速，故一般設計上需要透過設定增加供油量，才能穩定怠速轉速，但此舉又會造成污染增加及供油的耗損。因此，本發明使用具有一體式驅動發電系統3的動力車輛1，可在冷車不增加供油的設定下，當引擎2燃燒不穩定，轉速低於一特定轉速時，驅動發電控制器31控制驅動發電馬達32輸出扭力輔助引擎2，使怠速轉速穩定不致熄火，以下為本發明穩定引擎怠速之方法之細部判斷流程。

請參閱圖2，係本發明第一實施例之穩定引擎怠速之方法之流程圖。如圖所示，本發明之穩定引擎怠速之方法包括下列步驟：(A)引擎2於運轉狀態下，執行步驟(B)；(B)判斷引擎2轉速是否處於怠速狀態，若是則執行步驟(C)，若否則回到步驟(A)；(C)判斷動力車輛1之鑰匙開關是否開啟，若是則執行步驟(D)，若否則讓該引擎熄火，亦即當車輛之鑰匙開關處於關閉狀態時，動力車輛確實要熄火，此時的轉速下降並不需要驅動發電控制器31額外提供扭力穩定怠速，故引擎管理系統5停止噴油點火，使引擎2自然熄火停止即可。(D)判斷引擎2轉速是否小於一第一特定轉速，若是則執行步驟(E)，若否則驅動發電控制器31維持正常發電，並回到步驟(A)，在本實施例中，第一特定轉速係為1300RPM，亦即當引擎轉速小於1300RPM時，方可執行穩定轉速驅動。(E)執行一穩定轉速驅動，計算執行穩定轉速驅動所累積時間及執行穩定轉速驅動所累積的曲軸角度，並執行步驟(F)。(F)判斷引擎轉速是否大於一第二特定轉速或執行穩定轉速驅動所累積時間是否達到一特定時間或執行穩定轉速驅動所累積的曲軸角度是否達到一特定角度，若是則執行步驟(G)，若否則回到步驟(C)，在本實施例中，第二特定轉速係為1500RPM，特定時間係為1秒，特定角度係為7200度，亦即當引擎轉速大於1500RPM或執行穩定轉速驅動所累積時間達到1秒或執行穩定轉速驅動所累積的曲軸角度達到7200度時，將執行步驟(G)停止穩定轉速驅動。

此外，當達成脫離穩定轉速驅動的條件時(當引擎轉速大於1500RPM或執行穩定轉速驅動所累積時間達到1秒或執行穩定轉速驅動所累積的曲軸角度達到7200度時)，亦可等待一暫待時間不發電，本實施例之暫待時間係設定為3秒，先使引擎轉速穩定之後，再進行正常發電，對電池4充電。

請參閱圖3，係本發明第二實施例之穩定引擎怠速之方法之流程圖。如圖所示，本實施例之穩定引擎怠速之方法之基本流程皆與第一實施例相同，惟不同之處在於：步驟(C)後更包括一步驟(C1)判斷引擎管理系統5是否發送一怠速熄火指示訊號S2至驅動發電控制器31，若否則執行步驟(D)，若是則執行該引擎怠速熄火。藉此，本方法可額外根據怠速熄火指示訊號的有無，進行系統判斷，若引擎管理系統5確實有發送一怠速熄火指示訊號S2至驅動發電控制器31時，可直接停止噴油點火，使引擎2自然熄火停止即可。

請參閱圖4，係本發明第三實施例之穩定引擎怠速之方法之流程圖。如圖所示，本實施例之穩定引擎怠速之方法之基本流程皆與第一實施例相同，惟不同之處在於：步驟(C)後更包括一步驟(C2)判斷電池4電壓是否小於一特定電壓，若否則執行步驟(D)，若是則該驅動發電控制器31維持正常發電，並回到步驟(A)，在本實施例中，該特定電壓係為10伏特，亦即當電池電壓大於10伏特，方可執行穩定轉速驅動。藉此，當電池4電壓過低時，一體式驅動發電系統3可能無法提供足夠扭力幫助使怠速轉速穩定，故選擇讓引擎2繼續正常發電，對電池2充電，不執行穩定轉速驅動。

請參閱圖5，係本發明第四實施例之穩定引擎怠速之方法之流程圖。如圖所示，本實施例之穩定引擎怠速之方法之基本流程皆與第一實施例相同，惟不同之處在於：步驟(C)後更包括一步驟(C1)判斷引擎管理系統5是否發送一怠速熄火指示訊號S2至驅動發電控制器31，若否則執行步驟(C2)，若是則執行引擎怠速熄火；以及一步驟(C2)判斷電池4電壓是否小於一特定電壓，若否則執行步驟(D)，若是則驅動發電控制器31維持正常發電，並回到步驟(A)。藉此，本發明亦可同時結合上述步驟(C1)及步驟(C2)進行判斷，讓流程更為完備。

請參閱圖6A及圖6B，其分別為本發明執行穩定轉速驅動之電流-時間圖以及引擎轉速-時間圖。如圖6B所示，在正常怠速模式下之引擎轉速基本上會保持在1300RPM以上，一旦怠速不穩使引擎轉速低於1300RPM時，將會啟動穩定引擎怠速，此時如圖6A所示，驅動發電控制器31將控制驅動發電馬達32輸出扭力輔助引擎2，使引擎轉速再次回到1500RPM，穩定轉速驅動使引擎2不致熄火。

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。

1:動力車輛 2:引擎 21:曲軸 3:一體式驅動發電系統 31:驅動發電控制器 32:驅動發電馬達 33:馬達相位感知器 4:電池 5:引擎管理系統 51:曲軸角度感知器 S1:引擎控制訊號 S2:怠速熄火指示訊號 S3:鑰匙開關訊號 A-G:步驟

圖1係本發明動力車輛之系統配置圖。圖2係本發明第一實施例之穩定引擎怠速之方法之流程圖。圖3係本發明第二實施例之穩定引擎怠速之方法之流程圖。圖4係本發明第三實施例之穩定引擎怠速之方法之流程圖。圖5係本發明第四實施例之穩定引擎怠速之方法之流程圖。圖6A係本發明執行穩定轉速驅動之電流-時間圖。圖6B係本發明執行穩定轉速驅動之引擎轉速-時間圖。

A-G:步驟

Claims

一種穩定引擎怠速之方法，係用於一動力車輛上，該動力車輛包括有：一引擎，具有一曲軸；一一體式驅動發電系統，包括有一驅動發電控制器、一驅動發電馬達以及一馬達相位感知器，該驅動發電馬達係與該曲軸同軸設置；一電池，電連接該驅動發電控制器；以及一引擎管理系統，係以一曲軸角度感知器偵測該曲軸角度，並執行噴油點火功能；其中，該穩定引擎怠速之方法包括下列步驟： (A)該引擎於運轉狀態下，執行步驟(B)； (B)判斷該引擎轉速是否處於怠速狀態，若是則執行步驟(C)，若否則回到步驟(A)； (C)判斷該動力車輛之鑰匙開關是否開啟，若是則執行步驟(D)，若否則讓該引擎熄火； (D)判斷該引擎轉速是否小於一第一特定轉速，若是則執行步驟(E)，若否則該驅動發電控制器維持正常發電，並回到步驟(A)； (E)執行一穩定轉速驅動，計算執行該穩定轉速驅動所累積時間及執行該穩定轉速驅動所累積的曲軸角度，並執行步驟(F)； (F)判斷該引擎轉速是否大於一第二特定轉速或執行該穩定轉速驅動所累積時間是否達到一特定時間或執行該穩定轉速驅動所累積的曲軸角度是否達到一特定角度，若是則執行步驟(G)，若否則回到步驟(C)；以及 (G)停止該穩定轉速驅動。
如請求項1所述之穩定引擎怠速之方法，其中，該步驟(C)後可更包括一步驟(C1)判斷該引擎管理系統是否發送一怠速熄火指示訊號至該驅動發電控制器，若否則執行步驟(D)，若是則執行該引擎怠速熄火。
如請求項1所述之穩定引擎怠速之方法，其中，該步驟(C)後可更包括一步驟(C2)判斷該電池電壓是否小於一特定電壓，若否則執行步驟(D)，若是則該驅動發電控制器維持正常發電，並回到步驟(A)。
如請求項1所述之穩定引擎怠速之方法，其中，該步驟(C)後可更包括一步驟(C1)判斷該引擎管理系統是否發送一怠速熄火指示訊號至該驅動發電控制器，若否則執行步驟(C2)，若是則執行該引擎怠速熄火；以及一步驟(C2)判斷該電池電壓是否小於一特定電壓，若否則執行步驟(D)，若是則該驅動發電控制器維持正常發電，並回到步驟(A)。
如請求項2或請求項4所述之穩定引擎怠速之方法，其中，該怠速熄火指示訊號係為類比訊號、數位訊號、頻率訊號或以控制器區域網路(CANbus)或K線(K-Line)傳輸之通訊訊號。
如請求項3或請求項4所述之穩定引擎怠速之方法，其中，該特定電壓係為10伏特。
如請求項1所述之穩定引擎怠速之方法，其中，該第一特定轉速係為1300RPM，該第二特定轉速係為1500RPM。
如請求項1所述之穩定引擎怠速之方法，其中，該特定時間係為1秒。
如請求項1所述之穩定引擎怠速之方法，其中，該特定角度係為7200度。
如請求項1所述之穩定引擎怠速之方法，其中，該電池係為12伏特或48伏特之電池。