本發(fā)明關(guān)于一種啟動兼發(fā)電裝置控制引擎起動的方法，尤指一種適用于機車引擎的啟動兼發(fā)電裝置控制引擎起動的方法。

背景技術(shù)：

目前市場上有使用一體化的啟動兼發(fā)電裝置(Integrated Starter and Generator，以下簡稱ISG)，用以增加機車的節(jié)能效果，其并具備有怠速熄火與再啟動的功能。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(zhuǎn)會需要較大的扭力方能克服引擎的壓縮壓力，使引擎起動。

習(xí)用啟動引擎的手法為在引擎起動前先將曲軸反轉(zhuǎn)至預(yù)定位置，然后再使之開始正轉(zhuǎn)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(dāng)?shù)狞c火轉(zhuǎn)速之后，ISG轉(zhuǎn)換為充電模式持續(xù)對整車供電，與對電池充電。

上述現(xiàn)有ISG架構(gòu)的實現(xiàn)手法有個缺點，必須在每次啟動前先精確的使曲軸反轉(zhuǎn)至上一個壓縮點之前，在轉(zhuǎn)動后加上慣量，才能產(chǎn)生足夠克服壓縮點的扭力，其引擎從啟動至點火的時間耗時較長，并非十分理想，尚有改善的空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的系在提供一種啟動兼發(fā)電裝置控制引擎起動的方法，通過角度感測裝置與減壓裝置的相互配合，使得引擎不論在鑰匙起動及怠速熄火起動下皆能達到最佳化的起動流程，有效地降低起動所需扭矩，減少能量消耗；而且可使引擎在任何狀況下與任何起動的曲軸角度下皆可以使用較短的時間， 使引擎快速起動，增加引擎起動的平順性。

為達成上述目的，本發(fā)明的啟動兼發(fā)電裝置系組設(shè)于具有一電池、一電子控制單元(ECU)、至少一減壓裝置及一引擎的一機車上，啟動兼發(fā)電裝置包括一驅(qū)動控制器、一角度感測裝置及一與引擎的一曲軸連結(jié)的馬達，角度感測裝置包括一馬達角度感知器及一曲軸角度感知器；啟動兼發(fā)電裝置控制引擎起動的方法包括：

(A)整車的電源存在，判斷引擎是否怠速熄火，若是則執(zhí)行步驟(B1)的怠速熄火起動，若不是則執(zhí)行步驟(B2)的鑰匙起動。

(B1)判斷是否有起動信號，若是則執(zhí)行步驟(C)；(B2)判斷是否有起動信號，若是則執(zhí)行步驟(D)。

(C)判斷曲軸是否有自然倒轉(zhuǎn)以開啟至少一減壓裝置且超過一臨界倒轉(zhuǎn)角度，若是則執(zhí)行步驟(E)，若不是則執(zhí)行步驟(D)。

(D)判斷曲軸是否停止于一起動角度區(qū)間內(nèi)，若是則執(zhí)行步驟(E)，若不是或無起動角度區(qū)間信息則執(zhí)行步驟(F)。

(E)直接驅(qū)動馬達正轉(zhuǎn)至起動轉(zhuǎn)速，并執(zhí)行步驟(G)。

(F)曲軸反轉(zhuǎn)一特定倒轉(zhuǎn)角度后再驅(qū)動馬達正轉(zhuǎn)至起動轉(zhuǎn)速，并執(zhí)行步驟(G)。

(G)停止驅(qū)動，進入發(fā)電模式。

上述步驟(B2)之后可更包括(B3)判斷曲軸的角度紀錄是否儲存至起動兼發(fā)電裝置的一內(nèi)存中，若是則執(zhí)行步驟(D)，若不是則執(zhí)行步驟(F)。藉此，上述曲軸角度可于鑰匙熄火前儲存至起動兼發(fā)電裝置的內(nèi)存中，并可在下次鑰匙起動時提供步驟(D)判斷用。

上述機車可組設(shè)有一啟動按鈕及一油門啟動裝置，該引擎的起動信號系指下述其一：該電子控制單元傳來的起動信號、該啟動按鈕被按壓的信號及該油門啟動裝置被啟動的信號。其中，油門啟動裝置可為油門線設(shè)有一微動開關(guān)，當(dāng)油門線被驅(qū)動時，會觸動該微動開關(guān)，或是油門把手設(shè)有一感知器，可偵測 油門把手是否被旋轉(zhuǎn)，微動開關(guān)或油門把手感知器皆可作為油門啟動裝置。

上述至少一減壓裝置可指下述至少其一：單向式減壓裝置、及離心式減壓裝置，透過本裝置進行減壓，減少引擎曲軸阻力，提高曲軸回轉(zhuǎn)的順暢度，以利啟動作業(yè)。

上述角度感測裝置可裝設(shè)于一引擎箱體上，包括馬達角度感知器及曲軸角度感知器，而該角度感測裝置可為單一構(gòu)件。上述馬達角度感知器系指霍爾芯片傳感器(Hall sensor)，用以偵測啟動兼發(fā)電裝置的一轉(zhuǎn)子的相位變化，并切換為馬達或發(fā)電機模式；相對地，上述曲軸角度感知器可指一脈沖信號感知組件及設(shè)置于轉(zhuǎn)子外表面的復(fù)數(shù)凸塊。

上述啟動兼發(fā)電裝置控制引擎起動的方法中包括幾種起動減壓裝置的判斷機制，其中，本發(fā)明針對曲軸角度的判斷參數(shù)，設(shè)置有臨界倒轉(zhuǎn)角度、啟動角度區(qū)間及特定倒轉(zhuǎn)角度。上述臨界倒轉(zhuǎn)角度可為120度，作為怠速熄火起動時是否成功觸發(fā)減壓裝置的門坎角度值；上述啟動角度區(qū)間可為0度至120度，此區(qū)間的曲軸角度位置可不經(jīng)減壓而直接正轉(zhuǎn)起動引擎；上述特定倒轉(zhuǎn)角度可為90度，作為驅(qū)動啟動兼發(fā)電裝置反轉(zhuǎn)而觸發(fā)減壓裝置的門坎角度值。以上概述與接下來的詳細說明皆為示范性質(zhì)是為了進一步說明本發(fā)明的申請專利范圍。而有關(guān)本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點，將在后續(xù)的說明與圖示加以闡述。

附圖說明

圖1系本發(fā)明曲軸角度位置與啟動兼發(fā)電裝置的馬達正轉(zhuǎn)阻力比較圖。

圖2系本發(fā)明一較佳實施例的引擎剖視圖。

圖3系本發(fā)明一較佳實施例的整車系統(tǒng)架構(gòu)圖。

圖4系本發(fā)明一較佳實施例的啟動兼發(fā)電裝置架構(gòu)圖。

圖5系本發(fā)明一較佳實施例的角度感測裝置于引擎箱體的配置圖。

圖6系本發(fā)明一較佳實施例的馬達角度感知器固設(shè)于引擎箱體上的配置 圖。

圖7系本發(fā)明一較佳實施例的啟動兼發(fā)電裝置控制引擎起動的方法。

【符號說明】

10 電池 11 啟動按鈕

12 油門啟動裝置 20 啟動兼發(fā)電裝置

21 驅(qū)動控制器 22 角度感測裝置

221 馬達角度感知器 2211 霍爾感知組件

222 曲軸角度感知器 2221 脈沖信號感知組件

2222 凸塊 23 馬達

231 轉(zhuǎn)子 232 定子

30 引擎 301 引擎箱體

31 曲軸 32 減壓裝置

33 電子控制單元 34 動力輸出軸

35 傳動變速裝置 36 汽缸頭

A,B1,B2,B3,C,D,E,F,G 步驟 Ⅰ,Ⅱ 區(qū)域

X 曲線 Y 曲線

具體實施方式

為了便于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員理解和實現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合附圖描繪本發(fā)明的實施例。

所謂引擎減壓裝置，一般應(yīng)用于引擎活塞的壓縮行程狀態(tài)，請參閱圖1系曲軸角度位置與啟動兼發(fā)電裝置的馬達正轉(zhuǎn)阻力比較圖。如圖所示，縱軸坐標(biāo)表示啟動兼發(fā)電裝置正轉(zhuǎn)的阻力，橫軸坐標(biāo)表示曲軸旋轉(zhuǎn)角度，本實施例所采用四沖程引擎的工作原理系依據(jù)汽缸內(nèi)活塞移動的位置來區(qū)分，因此每隔180 度依序到達一次上死點(T.D.C)或下死點(B.D.C)的位置，而由0度開始在每個區(qū)間內(nèi)依序分為動力、排氣、進氣、壓縮四個工作行程，所以一次循環(huán)系曲軸旋轉(zhuǎn)720度。其中，一般情況下，在壓縮行程中且減壓裝置未開啟時，正轉(zhuǎn)阻力相對曲軸角度所繪制出的曲線將會如X曲線所示；然而，在壓縮行程中且減壓裝置開啟時，正轉(zhuǎn)阻力相對曲軸角度所繪制出的曲線將會如Y曲線所示。此外，圖中系以120度作為區(qū)域Ⅰ及區(qū)域Ⅱ的分隔點，區(qū)域Ⅰ即曲軸位于0～120度的位置，其系屬減壓裝置未開啟，但啟動兼發(fā)電裝置的起動沖力可直接正轉(zhuǎn)起動引擎的區(qū)域，至于區(qū)域Ⅱ即曲軸位于120～720度的位置，則屬減壓裝置未開啟，但啟動兼發(fā)電裝置的起動沖力無法直接正轉(zhuǎn)起動，需先反轉(zhuǎn)起動減壓裝置再正轉(zhuǎn)的區(qū)域。

請參閱圖2及圖3，其分別為本發(fā)明一較佳實施例的引擎剖視圖及整車系統(tǒng)架構(gòu)圖。目前市場上有使用一體化的啟動兼發(fā)電裝置(Integrated Starter and Generator，以下簡稱ISG)，用以增加機車的節(jié)能效果，其并具備有怠速熄火與再啟動的功能。如圖2所示，在本實施例的引擎主要包括：一汽缸頭36、一曲軸31、一動力輸出軸34、一傳動變速裝置35、一啟動兼發(fā)電裝置20及一減壓裝置32。其中，啟動兼發(fā)電裝置20系組設(shè)于與曲軸31連結(jié)的動力輸出軸34的一端，并位于曲軸31的一側(cè)端，而動力輸出軸34的另一端則組設(shè)一傳動變速裝置35。

如圖所示，本實施例的整車架構(gòu)其啟動兼發(fā)電裝置20系組設(shè)于具有一電池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的一機車上，且引擎30配設(shè)有一減壓裝置32，其中該減壓裝置32可為單向式減壓裝置或離心式減壓裝置至少其一，用以減少引擎30的曲軸31阻力，提高曲軸31回轉(zhuǎn)的順暢度，以利起動作業(yè)。亦即，啟動兼發(fā)電裝置20連接于電池10、啟動按鈕11、油門啟動裝置12、電子控制單元33、及引擎30。

請一并參閱圖4及圖5，其分別為本發(fā)明一較佳實施例的啟動兼發(fā)電裝置架構(gòu)圖及角度感測裝置于引擎箱體的配置圖。如圖所示，啟動兼發(fā)電裝置20與電池10電連接，啟動兼發(fā)電裝置20包括一驅(qū)動控制器21、一角度感測裝置22、及 一與引擎30的曲軸31連結(jié)的一馬達23。其中，驅(qū)動控制器21可經(jīng)由角度感測裝置22偵測馬達23與引擎30的曲軸31的相序與角度位置等信息。在本實施例中，角度感測裝置22系指包括一馬達角度感知器221及一曲軸角度感知器222。通過上述設(shè)計，用以偵測馬達23及曲軸31的各電氣角度的信號，可有效掌握引擎30的活塞行程，并得知曲軸31每一轉(zhuǎn)中的絕對位置。

馬達23包括轉(zhuǎn)子231及一定子232，連接引擎30的一曲軸31，其中，為了能準(zhǔn)確掌握啟動兼發(fā)電裝置20及引擎30的運行狀態(tài)，本發(fā)明設(shè)置有一角度感測裝置22，其裝設(shè)于一引擎箱體301上，包括一馬達角度感知器221及一曲軸角度感知器222。如圖6所示，系本發(fā)明一較佳實施例的馬達角度感知器固設(shè)于引擎箱體上的配置圖，本實施例的馬達角度感知器221主要包括三個固設(shè)于引擎箱體上的232上的霍爾感知組件2211及一控制電路，可針對轉(zhuǎn)子231磁鐵極性的變化作偵測，經(jīng)由三相位的變化量判別馬達23驅(qū)動及發(fā)電的轉(zhuǎn)換時點；另，曲軸角度感知器222包括一脈沖信號感知組件2221及對應(yīng)設(shè)置于轉(zhuǎn)子231外表面的復(fù)數(shù)凸塊2222，每一凸塊2222等距設(shè)置于外表面，通過上述脈沖信號感知組件2221發(fā)送一脈沖波偵測每一凸塊2222的位置并回傳脈沖信號后，可得知曲軸31于每一轉(zhuǎn)中的絕對位置。

請參閱圖7，系本發(fā)明一較佳實施例的啟動兼發(fā)電裝置控制引擎起動的方法，包括下列步驟：步驟(A)整車的電源存在，判斷引擎30是否怠速熄火，若是則執(zhí)行步驟(B1)的怠速熄火起動，若不是則執(zhí)行步驟(B2)的鑰匙起動。(B1)判斷是否有起動信號，若是則執(zhí)行步驟(C)；(B2)判斷是否有起動信號，若是則執(zhí)行步驟(D)。在本實施例中，電池10的整車電源存在，先要讓啟動兼發(fā)電裝置20了解到目前是處于鑰匙起動或怠速熄火起動的狀態(tài)，而本引擎起動方法系針對上述二種狀態(tài)具有不同的判斷方式，其主因在于鑰匙起動狀態(tài)下并不會產(chǎn)生曲軸自然倒轉(zhuǎn)的情況，故必須先反轉(zhuǎn)特定角度再正轉(zhuǎn)起動，并且，在怠速熄火過程中若由自然倒轉(zhuǎn)特定倒轉(zhuǎn)角度，即會開啟減壓機構(gòu)，故不需再另外倒轉(zhuǎn)就可以直接正轉(zhuǎn)起動。

接著，在怠速熄火起動的狀態(tài)下，步驟(C)判斷曲軸31是否有自然倒轉(zhuǎn)以開啟至少一減壓裝置32且超過一臨界倒轉(zhuǎn)角度，若是則執(zhí)行步驟(E)，若不是則執(zhí)行步驟(D)。其中，所述臨界倒轉(zhuǎn)角度在本實施例中系為120度，并不以此為限，作為怠速熄火起動時是否成功觸發(fā)減壓裝置32的門坎角度值。藉此，在引擎30停止前可能會無法突破壓縮阻力因而產(chǎn)生自然倒轉(zhuǎn)動作，當(dāng)此現(xiàn)象產(chǎn)生且大于120度時，即確保了減壓裝置32的開啟。

另一方面，在鑰匙起動的狀態(tài)下，步驟(B3)判斷曲軸31的角度紀錄是否儲存至起動兼發(fā)電裝置20的一內(nèi)存中，若是則執(zhí)行步驟(D)，若不是則執(zhí)行后述的步驟(F)。藉此，上述曲軸31角度可于鑰匙熄火前儲存至起動兼發(fā)電裝置20的內(nèi)存中，并可在下次鑰匙起動時提供步驟(D)判斷用。或者，若怠速熄火起動的狀態(tài)下卻沒有發(fā)生自然倒轉(zhuǎn)或自然倒轉(zhuǎn)角度不足臨界倒轉(zhuǎn)角度時，執(zhí)行步驟(D)判斷曲軸31是否停止于一起動角度區(qū)間內(nèi)，若是則執(zhí)行步驟(E)，若不是或無起動角度區(qū)間信息則執(zhí)行步驟(F)。其中，所述啟動角度區(qū)間在本實施例中系為0度至120度，并不以此為限，若在上述區(qū)間內(nèi)的曲軸31角度位置可不經(jīng)減壓而直接正轉(zhuǎn)起動引擎30。亦即，曲軸31所停止的位置可利用運轉(zhuǎn)慣性克服第一次壓縮阻抗，在不經(jīng)減壓裝置32作動下執(zhí)行步驟(E)直接驅(qū)動該馬達23正轉(zhuǎn)至起動轉(zhuǎn)速，并執(zhí)行步驟(G)。

相對地，若上述曲軸31未在啟動角度區(qū)間內(nèi)，則執(zhí)行步驟(F)曲軸31反轉(zhuǎn)一特定倒轉(zhuǎn)角度后再驅(qū)動馬達23正轉(zhuǎn)至起動轉(zhuǎn)速，并執(zhí)行步驟(G)。其中，所述特定倒轉(zhuǎn)角度在本實施例中系為90度，并不以此為限，作為驅(qū)動啟動兼發(fā)電裝置20反轉(zhuǎn)而觸發(fā)減壓裝置的門坎角度值。亦即，曲軸31所停止的位置在120度至720度內(nèi)無法利用運轉(zhuǎn)慣性克服第一次壓縮阻抗，因此，啟動兼發(fā)電裝置20會反轉(zhuǎn)一特定倒轉(zhuǎn)角度后再驅(qū)動馬達23正轉(zhuǎn)至起動轉(zhuǎn)速，該特定倒轉(zhuǎn)角度即確保了減壓裝置32的開啟，并驅(qū)動該馬達23正轉(zhuǎn)。

接著，步驟(G)停止驅(qū)動，進入發(fā)電模式。此時，表示啟動兼發(fā)電裝置20已成功驅(qū)動引擎30起動，可進入發(fā)電模式。

本實施例通過角度感測裝置22與減壓裝置32的相互配合，使得引擎30不論在鑰匙起動及怠速熄火起動下皆能達到最佳化的起動流程，有效地降低起動所需扭矩，減少能量消耗；而且可使引擎30在任何狀況下與任何起動的曲軸31角度下皆可以使用較短的時間，使引擎30快速起動，增加引擎30起動的平順性。

雖然通過實施例描繪了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，就可使本發(fā)明有許多變形和變化，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求來限定。