具有浪涌電流減小單元的發(fā)動機起動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本公開總體上涉及發(fā)動機起動裝置，其中，該發(fā)動機起動裝置配備有浪涌電流減小單元以減小當電動馬達被通電時由電動馬達汲取的浪涌電流。
【背景技術】
[0002]通常，當起動發(fā)動機時過大的浪涌電流流過發(fā)動機起動機的電動馬達將導致蓄電池處的端電壓大幅下降，這樣會導致安裝在車輛中的電子控制單元(ECU)被重置或螺線管致動器的操作不穩(wěn)定。為了減小流過電動馬達的浪涌電流，日本特許首次公報N0.2009-224315教示了在通向電動馬達的供電線路中安裝具有內置的電阻器的ICR(浪涌電流減小)繼電器。
[0003]用于在汽車的怠速停止系統(也稱作自動發(fā)動機停止/重新起動系統)中使用的發(fā)動機起動機需要使重新起動發(fā)動機所耗費的時間(下文中也被稱作發(fā)動機重新起動時間)最小化以確保駕駛員或乘客的舒適度。縮短發(fā)動機重新起動時間可以通過增大發(fā)動機通過曲柄起動時的速度來實現。為了實現以上所述并且確保發(fā)動機在低溫下一一在低溫下，發(fā)動機的機械摩擦通常是較高的一一的起動性能，必須在發(fā)動機起動機中使用大尺寸、高功率的電動馬達。
[0004]在不使用大尺寸、高功率的電動馬達的情況下通過曲柄起動發(fā)動機時的速度的增大可以通過在高速模式與高扭矩模式之間切換安裝在發(fā)動機起動機中的電動馬達的操作特性來實現。例如，日本特許首次公報N0.2004-197719公開了如下技術:使用配備有由串聯繞組和并聯繞組構成的場線圈的電動馬達，并且通過ECU在高速模式與高扭矩模式之間切換而控制流過并聯繞組的場電流。
[0005]然而，當發(fā)動機起動機被置于高速模式下來起動發(fā)動機時，由發(fā)動機起動機輸出的扭矩通常是低的，因此導致當發(fā)動機活塞首次經過上止點時流過電動馬達的電流大幅增大。如圖3中所示，該電流可超過通過ICR繼電器減小過的浪涌電流值，因此遇到了浪涌電流的水平未保持在允許水平以下的缺點。
【發(fā)明內容】
[0006]因此，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動機起動裝置的改進結構，其設計成減小起動發(fā)動機消耗的時間并且保持流過電動馬達的浪涌電流的水平低于期望的水平。
[0007]根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于發(fā)動機的發(fā)動機起動裝置，該發(fā)動機起動裝置包括:(a)起動機，該起動機用于使用由電動馬達產生的扭矩來起動發(fā)動機；(b)浪涌電流減小單元，該浪涌電流減小單元用于減小當電動馬達被通電時流過電動馬達的浪涌電流；以及(c)起動機模式開關，該起動機模式開關用于使起動機特性、即起動機的輸出特性至少在低扭/高速模式與高扭/低速模式之間連續(xù)地或選擇性地變化。起動機模式開關至少在起動機被致動之后發(fā)動機的活塞首次經過上止點并且發(fā)動機摩擦已經剛好最大化時，將起動機置于高扭/低速模式以通過曲柄起動發(fā)動機。
[0008]“發(fā)動機的活塞首次經過上止點時”的表述意為在發(fā)動機中的活塞的壓縮行程期間活塞經過上止點的轉變時期?！鞍l(fā)動機摩擦已經剛好最大化時”的表述意為在發(fā)動機的壓縮行程期間當活塞到達上止點的時刻。
[0009]當發(fā)動機起動時過大的浪涌電流流過電動馬達將導致電池的電壓降的問題將通過使用浪涌電流減小單元得到緩解。然而，當低扭/高速起動機用于縮短起動發(fā)動機所需的時間時，過低程度的扭矩會導致當活塞經過上止點時流過起動機的電動馬達的電流的值高于通過浪涌電流減小單元減小過的浪涌電流的值。因此將不會獲得期望由浪涌電流減小單元提供的最大效果，這導致了如下風險:一些缺點由于電池處的電壓降而產生，比如ECU的重置或安裝在車輛中的螺線管的操作的不穩(wěn)定。
[0010]為了緩解上述問題，發(fā)動機起動裝置用于至少在起動機被致動之后發(fā)動機的活塞首次經過上止點并且發(fā)動機摩擦已經剛好最大化時將起動機置于高扭/低速模式，即，使發(fā)動機以低速旋轉以產生較高程度的扭矩。這樣使得在發(fā)動機摩擦最大化時的時刻流過起動機的電動馬達的電流值減小。
[0011]在壓縮行程期間當活塞經過上止點時，換句話說，當發(fā)動機摩擦最大化時，流過電動馬達的電流值的減小使得起動發(fā)動機消耗的電力減少并且提高了車輛的燃料經濟性。
【附圖說明】
[0012]根據下文給出的詳細描述并且根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的附圖將更充分地理解本發(fā)明，然而，這些詳細描述和附圖不應理解為將本發(fā)明局限于【具體實施方式】，而僅用于解釋和理解的目的。
[0013]在附圖中:
[0014]圖1為示出了根據第一實施方式的發(fā)動機起動裝置的局部縱向截面圖；
[0015]圖2為示出了在第一實施方式中當發(fā)動機起動時馬達電流和發(fā)動機轉速的變化的波形圖；以及
[0016]圖3為示出了當使用常規(guī)的低扭/高速起動機起動發(fā)動機時馬達電流和發(fā)動機轉速的變化的波形圖。
【具體實施方式】
[0017]參照附圖，其中，在若干附圖中相同的附圖標記指代相同的部件；特別參照圖1，其示出了根據實施方式的發(fā)動機起動裝置。發(fā)動機起動裝置包括發(fā)動機起動機1、控制器4、浪涌電流減小單元5以及起動機特性選擇器(將在下面詳細描述)。控制器4由電子控制單元(EUC)實現并且用于通過起動機繼電器2和3控制發(fā)動機起動機1的操作。浪涌電流減小單元5安裝在起動機1的起動電路中。起動機特性選擇器被設計成連續(xù)地或至少在兩種模式之間改變起動機1的輸出特性(下文中也稱作起動機特性)。
[0018]起動機1由稍后將詳細描述的電動馬達6、輸出軸8、小齒輪10以及電磁螺線管裝置11構成。電動馬達6用于當被通電時產生扭矩。扭矩通過稍后將詳細描述的可變速減速器7傳遞至輸出軸8。小齒輪10將由馬達6產生的扭矩輸出至齒圈9，該齒圈9聯接至發(fā)動機200，比如內燃發(fā)動機。
[0019]馬達6由有刷DC (直流)馬達實現，其包括勵磁系統、電樞15和電刷16。勵磁系統由軛12和布置在軛12的內周上的永磁體13構成。電樞15具有設置在其軸線上的整流器14。電刷16坐落在整流器14的外周上以能夠隨著電樞15的旋轉而滑動。勵磁系統可替代性地由勵磁繞組而不是永磁體13構成。
[0020]輸出軸8通過可變速減速器7與馬達6的電樞軸15a同軸地設置。輸出軸8具有遠離馬達6的一端，并且由起動機殼體18通過軸承17保持在這一端。
[0021]小齒輪10通過花鍵直接地接合內管19a的外周。內管19a為離合器19的一部分。小齒輪10被小齒輪彈簧20朝向內管19a的頂部(S卩，在圖1中觀察為向左方向)迫壓以接觸小齒輪止擋件21。
[0022]離合器19通過螺旋花鍵接合輸出軸8的外周并且用作單向離合器，該單向離合器將由馬達6產生的轉矩傳遞至小齒輪10，并且當小齒輪10通過發(fā)動機200而旋轉時阻止扭矩從小齒輪10傳遞至輸出軸8。
[0023]電磁螺線管裝置11配備有螺線管SL1和螺線管SL2。螺線管SL1用于通過移位桿23使柱塞22移動以將小齒輪10與離合器19推在一起。螺線管SL2用于使柱塞24移動以打開或關閉主觸頭(稍后將詳細描述)。
[0024]主觸頭包括活動觸頭和一對固定觸頭。固定觸頭通過兩個端子螺栓26和27連接至供電路徑，通過該供電路徑將電力從電池25供給至馬達6?；顒佑|頭通過柱塞24的移動而移動以電氣地關閉或打開固定觸頭。
[0025]端子螺栓26和27被固定至樹脂蓋28，該樹脂蓋28覆蓋電磁螺線管裝置11的后端(即圖1中的右端)。端子螺栓26通過電池線纜29連接至電池25的正極端子。端子螺栓27通過馬達導線30連接至正極電刷16。
[0026]浪涌電流減小單元5由電阻器和電磁繼電器構成。電阻器設置在用于電池6的供電路徑中，即電池線纜29中。電磁繼電器具有繼電器觸頭，這些繼電器觸頭與電阻器平行地設置在電池線纜29中。電磁繼電器用于對安裝在其中的電磁體進行通電或斷電以關閉或打開繼電器觸頭。當繼電器觸頭打開時，端子螺栓26通過電阻器與電池25接觸。替代性地，當繼電器觸頭關閉時，端子螺栓26繞過電阻器并且直接地與電池2