TWI658202B - 發動內燃引擎的方法 - Google Patents
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Abstract
一種發動內燃引擎的方法使用一作用在該內燃引擎的驅動軸上的電動馬達,該方法提供一在關閉(switch-off)該引擎時被啟動的定位步驟、及一在一發動控制之後被啟動的開動(switch-on)步驟,其中該定位步驟包含:向前轉動一預定的向前轉動角度;偵測一可能的熄火狀態(stall state),在負面的情況中,其後跟隨一額外的向前轉動直到達到一預定的最大向前轉動角度為止;反向轉動一預定的角度;及偵測一可能的熄火狀態,在負面的情況中,其後跟隨一額外的反向轉動直到達到一預定的最大反向轉動角度為止。
Description
本發明係有關於一種發動內燃引擎的方法,其提供使用一作用在該內燃引擎的驅動軸上的電動馬達。
此方法對於實施發動引擎的程序而言特別有利,其中引擎的自動關閉在該車輛是靜止時被提供,且較佳地它適合用於機動車輛(譬如,速克達或類此者)的單汽缸馬達,其中該電動馬達(其很顯然地甚至是如發動機般地作用)被直接嵌設在該驅動軸上。
在此組態中,吾人嘗試要將尺寸及該電動馬達執行它的功能所必需施加的扭力最適化。
為此目的,當該馬達必須被重新發動時,亦即當該馬達在該車輛停止被關掉時,一重新發動程序被用來提供該電動馬達的轉動,用以在考量到重新發動必須在一很短的時間內發生的情況下,藉由絕對地避免汽缸內的活塞熄火來將位在該汽缸內的該活塞安排在一需要最小的重新發動扭力的位置。
美國專利第5,458,098A號描述一用於汽車式多汽缸馬達的此種程序。
通常,在此階段中,藉由將該驅動軸轉動於其向前及向後方向上,該電動馬達係被一有限的扭力被轉動,因此,該活塞無法超過壓縮階段的上滯死中心(upper dead centre)。
在上述的文獻中,每一次停止時,一向後的轉動即藉由從一更為接近的階段開始而被實施,該反向轉動將活塞移動遠離最近的壓縮階段(由此點開始,該電動馬達被現前轉動以進行發動),藉由重新發動該引擎,在向前轉動期間累積的動能允許超過該最近的壓縮階段,即使是該扭力並不足以超過該最近的壓縮階段亦然。
該反向轉動被實施一預先建立的轉動角度(在一具有四個汽缸的引擎中為π/4,其中每一π/2的轉動有一壓縮階段)或如果該活塞沒有防止前面的反向轉動的話,則實施一預先建立的轉動時間。
然而,在單汽缸引擎中,相鄰的壓縮階段之間被間隔開2 π角的轉動角度,因此很難建立一固定的角度及/或反向轉動時間來確定實施該重新發動。
即使是在美國專利第5,713,320號中,一類似前面所述的程序被揭露,其中該電動馬達被用低動力反向地轉動,直到達到該最近的壓縮階段為止。
歐洲專利第1,046,813號描述一種反向轉動程序,其中一感測器的介入被提供,偵測在介入期間的摩
擦,用以瞭解該反向轉動何時可停止。
然而,應指出的是,此種感測器必須是該開
動(switch-on)系統的一額外的構件,且是一待管理的額外資源。
相反地,歐洲專利第1,233,175號描述一種程
序,其使用一能夠偵測該驅動軸的絕對角度位置的感測器,因此前一文獻的評註仍是有效的。
相類似地,歐洲專利第1,321,666號仍然描述
一種程序,其中施加至該曲柄軸的反向轉動角度被偵測。
歐洲專利第1,365,145號的程序類似於描述在
前述文獻中的程序。
在歐洲專利第1,375,907號的程序中,為了要
瞭解該反向轉動何時必須被中止,該曲柄軸的速度被偵測,不是曲柄軸的位置被偵測,因此該程序需要一額外的感測器。
相反地,美國專利案第6,877,470號描述一種
程序,其中該反向轉動之前是一轉到該壓縮階段的向前的轉動,用以能夠使用一完成的反向轉動的量值。然而,此程序係被使用在汽車領域,在此領域中涉及了小轉動及高扭力。
歐洲專利申請案第1,055,816A1號描述一種程
序,其中定位必需在高精密度地知道該引擎角度位置下實施,用以能夠實施一重新發動。
本發明基本的技術問題在於提供一種可以消除描述上面的習知技術時提到的缺點的開動(switch-on)方法。
此問題係用上文中具體指出的發動方法來解決,該發動方法提供一在關閉(switch-off)該引擎時被啟動的定位步驟、及一在一發動控制之後被啟動的開動(switch-on)步驟,該定位步驟包含:‧向前轉動一預定的向前轉動角度;‧偵測一可能的熄火狀態(stall state),在負面的情況(negative case)中,其後跟隨一額外的向前轉動直到達到一預定的最大向前轉動角度為止;‧反向轉動一預定的角度;及‧偵測一可能的熄火狀態,在負面的情況中,其後跟隨一額外的反向轉動直到達到一預定的最大反向轉動角度為止。
依據本發明的該發動方法的主要好處在於,即使是使用就最大扭力及尺寸方面而言是最適合的電動馬達都可以有一被保證的發動。
事實上,反向轉動開始位置和終止位置這兩者是由後續的下列兩個條件中的至少一個條件被符合來決定的:一個條件是關於可能被達到的熄火,另一個條件是最大轉動角度的效能。
從下文中將會很清楚的是,監測該電動馬達
的單元並不需要使用額外的感測器來決定這些條件。
本發明將參考附圖依據以舉例的方式而不是限制的目的而被提供之本發明的較佳實施例於下文中加以描述,其中:圖1顯示一實施依據本發明的發動方法的開動(switch-on)系統的圖式;圖2顯示一方塊圖,其例示依據本發明的發動方法的定位策略;及圖3顯示一方塊圖,其例示依據本發明的重新發動方法的開動策略。
參考圖1,一開動系統被示出,其被設計來實施依據該實施例的發動方法。
該實施例包含具有永久磁鐵無刷式三相電動馬達(三相機器),其被一致動裝置(馬達驅動器)驅動,該致動裝置接受來自電池的電流。
該致動裝置和該電池這兩者是由一監測該電動馬達的單元(EMU)來管理,該單元被預先安排用以從一適當的輸入(START COMMAND)接受一開動該引擎的指令。在此特定的例子中,此輸入可接受一訊號,該訊號可由一按鈕產生、由轉動鑰匙產生、由打開提供來自一
加速器的燃料的系統的節流閥產生、由改變或偵測駕駛者施加在該加速器的該指令、踏板或旋鈕上的發動訊號等等來產生。
最後兩種發動訊號是在一預先被安排來在每
一次車輛停止時或在每一次停止超過一定時間長度時關掉引擎的引擎及開動系統中所使用的發動訊號,用以在駕駛者表現出打算要繼續開時將引擎如同該引擎之前從未被關閉過一般地再次自動地開動。
該引擎監測單元(EMU)從一或多個特定的
感測器(電流感測器)接收一段和供應至該電動馬達的電流有關的資訊;它更接收代表該電動馬達的轉子相關於該定子的相對位置的脈衝。
在此實施例中,該脈衝是由該電動馬達的定
子的相位感測器(位置感測器)所產生的相位脈衝,亦即,有三個具霍爾效應的感測器被提供。
該電動馬達藉由和該定動馬達的軸一致的該
曲柄軸被機械式地直接連接至該內燃引擎。
此外,該電動馬達的定子甚至設置了一特殊
的感測器,其提供一代表該轉子相關於該定子的轉動方向的訊號。
由一例如包含兩個具有霍爾效應的子感測器
的感測器產生的該訊號並沒有被連接至監測該電動馬達的單元,而是被連接至用來監測該內燃引擎的單元(ECU),其控制該內燃引擎(亦即,火星塞)的電力供應及可燃
性混合物的供應。
藉由參考此實施例,此開動系統被設計來用於實質上摩托車型的四行程單汽缸。
參考圖2,相反地,第一定位步驟被詳細的示出,該步驟係在關掉該馬達(即,該車輛停止)之後發生的。
此定位步驟包含該電動馬達的第一向前轉動,其轉動了一第一預定的向前轉動角度。此轉動讓該內燃引擎的活塞接近後續的壓縮階段,理想下,它可以遠離一介於0°至720°的的轉動角度。
該第一向前的轉動的該第一預定的角度可在350°至700°之間,較佳地為550°。
如果在此轉動期間,該電動馬達到達一熄火位置時,亦即如果該活塞到達該壓縮階段時,則監測該電動馬達的單元(EMU)會藉由電流強度感測器或藉由計算相位脈衝(它會被過早中斷)來偵測該熄火,且在此時點,該電動馬達係準備好在反向轉動中被控制。
在負面的例子中,如果該可能的熄火狀態沒有被偵測到的話,則該電動馬達在一額外的向前轉動中是被該監測該電動馬達的單元(EMU)控制,直到到達一預定的最大向前轉動角度為止。
此最大向前轉動角度是由該等相位感測器偵測到的相位脈衝的數量N來決定。脈衝數量N的選擇是為了確保一轉動角度,用以確實達到該向前的壓縮階段。
較佳地,N是介於35和70之間,例如等於55。
為了要達到此第二條件,該定位步驟包含一反向轉動,它是在和該向前轉動所描述的模式相類似模式下發生。
首先,實施一轉動了一第一預定的反向轉動角度之第一反向轉動,該第一預定的反向轉動角度較佳地介於350°至700°之間,例如550°;如果一熄火狀態被達到的話(其如上文所述地是被監測該電動馬達的單元(EMU)偵測到的),則該電動馬達準備好進行一後續的開動階段。
在該負面的例子中(亦即,如果該熄火沒有被偵測到的話),則該電動馬達在一額外的反向轉動中被其監測單元(EMU)所控制,直到到達一預定的最大反向轉動角度為止。
再此地,此最大反向轉動角度對應於被相位感測器偵測到的相位脈衝的數量M,用以確保該熄火。較佳地,M界於30和70之間,例如是55。
為了要滿足此第二條件,該定位步驟終止且該開動系統準備好實施後續的開動階段(圖3)。
該開動階段後面接著的模式甚至是類似於之前描述的模式。
首先,藉由在該最大扭力下致動該電動馬達,該電動馬達被向前控制,在之前的轉動中的條件並非
是絕對必要的。
如果之前被實施的定位是正確的且如果所有
其它周邊的條件允許的話,則該引擎可藉由克服後續的壓縮階段而開動起來。
應指出的是,在此階段中,監測該內燃引擎
的單元(ECU)根據該方向感測器接收到的訊號授權該等火星塞的開動且該混合物供應在沒有此段資訊下被監測該電動馬達的單元管理。
如果該引擎沒有開動的話,則將是處在一額
外的熄火狀態中。在此情形中,該定位程序被前面所描述之用於定位步驟的該唯一的反向轉動重複。
應指出的是,在此反向轉動期間,該火星塞
的開動及該混合物供應藉由該方向感測器接收到的訊號直接被該監測該內燃引擎的單元(ECU)禁止,即使是在可能接近該壓縮階段時亦然。
在該反向轉動的結束時,其甚至可被實施一
第二預定的反向轉動角度,該開動階段再次被實施等等,直到該開動或直到實施預定的償試次數X為止,在其結束時該系統將發出一失敗情況的訊號。
為了要滿足額外的及偶發的需求,熟習此技藝者可加入數個額外的修改及變化至上述用於發動內燃引擎的方法,而所有這些都是落入到由隨附的申請專利範圍所界定的本發明的保護範圍內。
Claims (10)
- 一種發動內燃引擎的方法,其使用一作用在該內燃引擎的驅動軸上的電動馬達,該方法提供一在關閉(switch-off)該引擎時被啟動的定位步驟、及一在一發動控制之後被啟動的開動(switch-on)步驟,其特徵在於該定位步驟包含:‧向前轉動一預定的向前轉動角度;‧偵測一可能的熄火狀態(stall state),在否定(即,沒有熄火狀態)的情況(negative case)中,其後跟隨一額外的向前轉動直到達到一預定的最大向前轉動角度為止;‧反向轉動一預定的角度;及‧偵測一可能的熄火狀態,在否定(即,沒有熄火狀態)的情況中,其後跟隨一額外的反向轉動直到達到一預定的最大反向轉動角度為止。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該熄火狀態是被一引擎監測單元(EMU)偵測,其接收由一電子感測器(電流感測器)提供之關於供應至該電動馬達的電流的資訊。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該熄火狀態是被一引擎監測單元(EMU)偵測,其接收被該電動馬達的定子的相位感測器偵測到之關於相位脈衝數目的資訊。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該電動馬達的定子配備一感測器,其提供一代表一轉子相關於該定子的轉動方向的訊號,該訊號被送至一監測該內燃引擎的單元(ECU),用以控制該內燃引擎(亦即,火星塞)的電力供應及可燃性混合物的供應。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該第一向前轉動的該預定的向前轉動角度係介於350°至700°之間。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該最大向前轉動角度是由相位感測器偵測到的相位脈衝的數目N來決定。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該第一向前轉動的該預定的反向轉動角度係介於350°至700°之間。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該最大反向轉動角度是由相位感測器偵測到的相位脈衝的數目M來決定。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其包含一開動步驟,其提供一向前轉動以決定該內燃引擎的發動。
- 如申請專利範圍第9項之方法,其中如果該發動沒有被實施的話,則該定位程序藉由之前所描述之用於該定位步驟的該唯一的反向轉動而被重複,直到該開動或直到實施了一預定的X次償試為止,在其結束時該系統將送出一失敗情況的訊號。
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