降低引擎啟動扭力的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種降低引擎啟動扭力的控制方法，首先接收一熄火信號并檢測引擎轉(zhuǎn)速與曲軸角度，再判斷引擎轉(zhuǎn)速是否低于一轉(zhuǎn)速門檻，若是，將進(jìn)一步判斷曲軸角度是否等于一角度門檻值，若是，控制一整合式啟動發(fā)電機(jī)執(zhí)行反轉(zhuǎn)模式，以對引擎施以一阻力，直到引擎轉(zhuǎn)速低于或等于一臨界值，以令引擎停止；如此一來，引擎將停止在非壓縮行程，當(dāng)引擎再發(fā)動時，可降低發(fā)動引擎所需要的扭力。
【專利說明】降低引擎啟動扭力的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種引擎的控制方法，特別是指降低引擎啟動扭力的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]請參考圖9所示，系一已知四行程引擎50的示意圖，該引擎50包含有一汽缸51、一進(jìn)氣閥52、一排氣閥53、一活塞54、一點(diǎn)火器55、一連桿56與一曲軸57。
[0003]該汽缸51包含有一進(jìn)氣管511、一排氣管512與一腔室513，該腔室513系連通該進(jìn)氣管511與該排氣管512，該進(jìn)氣管511內(nèi)設(shè)有一歧管壓力感知器，用以感測進(jìn)氣管511的氣壓。
[0004]該進(jìn)氣閥52與排氣閥53分別設(shè)于該汽缸51的進(jìn)氣管511與排氣管512末端，該進(jìn)氣閥52與排氣閥53的一端分別具有一塞部520、530，進(jìn)氣閥52的另端連接一凸輪軸，該排氣閥53的另端連接另一凸輪軸，當(dāng)該兩凸輪軸轉(zhuǎn)動時，可分別帶動進(jìn)氣閥52與排氣閥53，以封閉或打開該進(jìn)氣管511與排氣管512。
[0005]該活塞54容置于該汽缸51的腔室513內(nèi)。
[0006]該點(diǎn)火器55設(shè)置于該汽缸51中。
[0007]該連桿56的一端樞接于該活塞54的底部，另端則樞接在該曲軸57上偏離軸心570的位置，由于該連桿56系樞接在偏離曲軸57的軸心570位置，故當(dāng)曲軸57轉(zhuǎn)動時，曲軸57透過連桿56帶動活塞54在腔室513內(nèi)往返移動。該曲軸57的端部連結(jié)一啟動馬達(dá)，當(dāng)引擎50發(fā)動時，該啟動馬達(dá)負(fù)責(zé)帶動曲軸57旋轉(zhuǎn)。
[0008]該曲軸57的端部外側(cè)設(shè)有一曲軸位置感知器，一般為霍爾元件，當(dāng)曲軸57轉(zhuǎn)動時，該曲軸位置感知器可對應(yīng)產(chǎn)生方波信號。車輛的電子控制單元(ECU)系電連接該曲軸位置感知器與該歧管壓力感知器，該電子控制單元可根據(jù)方波信號計(jì)算出引擎轉(zhuǎn)速(rpm)與曲軸角度，并接收該歧管壓力感知器所產(chǎn)生的壓力值。
[0009]請參考圖10所示，四行程引擎系執(zhí)行四個行程而完成一個引擎循環(huán)，分別為一進(jìn)氣行程、一壓縮行程、一動力行程與一排氣行程，其中曲軸57每旋轉(zhuǎn)360度代表已執(zhí)行兩個行程，故曲軸57需旋轉(zhuǎn)720度才可完成四行程，一般系根據(jù)活塞54的位置定義曲軸角度，舉例而言，活塞54可達(dá)腔室513的最內(nèi)端位置即是對應(yīng)曲軸角度為O度與360度，活塞54可達(dá)腔室513的最外端位置對應(yīng)于曲軸角度為180度與540度。
[0010]請參考圖11所示，以下分別說明該四個行程。
[0011]1.進(jìn)氣行程:曲軸57旋轉(zhuǎn)而帶動活塞54從腔室513的最內(nèi)端往外移動，同時該排氣閥53封閉排氣管512，且該進(jìn)氣閥52打開該進(jìn)氣管511，當(dāng)該活塞54往外移動時，腔室513內(nèi)的壓力降低，可令燃料氣體通過進(jìn)氣管511而被吸入腔室513中，假設(shè)活塞54在進(jìn)氣行程中的位置變化可依序?qū)?yīng)到的曲軸角度為O?180度。
[0012]2.壓縮行程:曲軸57旋轉(zhuǎn)而帶動該活塞54往腔室513內(nèi)移動，同時該排氣閥53與進(jìn)氣閥52分別封閉排氣管512與進(jìn)氣管511，因進(jìn)氣管511內(nèi)的空氣無法通往腔室513，導(dǎo)致進(jìn)氣管511內(nèi)的空氣壓提高，故歧管壓力感知器感測到的壓力值將提高，其中活塞54在壓縮行程中的位置變化可依序?qū)?yīng)到的曲軸角度為180?360度；隨著活塞54越往內(nèi)移動，因燃料氣體沒有空間可被排出，故燃料氣體的壓力將會增加。
[0013]3.動力行程:該點(diǎn)火器55點(diǎn)燃被壓縮的燃料氣體，使燃料氣體發(fā)生爆炸，爆炸后的壓力將把活塞54往外推送，由此作為行駛車輛的動力來源，活塞54在動力行程中的位置變化可依序?qū)?yīng)到的曲軸角度為360?540度。
[0014]4.排氣行程:曲軸57旋轉(zhuǎn)而帶動該活塞54往腔室513內(nèi)移動，同時該排氣閥53打開排氣管512，且該進(jìn)氣閥52封閉該進(jìn)氣管511，當(dāng)該活塞54往內(nèi)移動時，可將爆炸后產(chǎn)生的廢氣通過排氣管512排出腔室513，其中活塞54在排氣行程中的位置變化可依序?qū)?yīng)到的曲軸角度為540?720度(即回歸至O度)，進(jìn)而完成一個四行程的引擎循環(huán)。
[0015]電子控制單元可依據(jù)歧管壓力感知器的壓力值判斷引擎50正在執(zhí)行的行程，舉例而言，如圖11所示，電子控制單元可比較曲軸57分別在180度與540度時的壓力值，若判斷出曲軸57在180度時的壓力小于其在540度時的壓力，代表曲軸57在180度時剛執(zhí)行完進(jìn)氣行程，而接下來的180?360度將執(zhí)行壓縮行程，360?540度則對應(yīng)動力行程，540?720度對應(yīng)排氣行程，從而定義出四個行程分別對應(yīng)的曲軸角度。
[0016]當(dāng)車輛熄火后，該點(diǎn)火器55停止作動，且該進(jìn)氣管511不再引進(jìn)燃料氣體，曲軸57僅藉由慣性力運(yùn)轉(zhuǎn)，此時若引擎50進(jìn)入壓縮行程，該腔室513內(nèi)系形成一密閉空間，腔室513內(nèi)的氣體壓力將對推進(jìn)中的活塞54造成阻力，曲軸57無法有足夠的動力可帶動活塞54再往腔室513內(nèi)推進(jìn)；因此車輛熄火之后，引擎50通常會停止在壓縮行程的狀態(tài)。
[0017]當(dāng)車輛再被發(fā)動時，引擎50為了要完成壓縮行程，啟動馬達(dá)必須要提供更大的作用力才可克服腔室513中的氣體阻力，以推動靜止中的活塞54壓縮腔室513內(nèi)的氣體，直到完成壓縮行程。對于啟動馬達(dá)而言，每次在車輛發(fā)動時都要負(fù)荷大電流與大扭力，才可提供足夠的作用力去克服氣體壓力，長久下來，馬達(dá)的性能將受到影響。
[0018]為了避免引擎熄火后停止在壓縮行程，目前已有相關(guān)改善技術(shù)，例如TakeshiYanagisawa等人在2010年發(fā)表的惰速熄火系統(tǒng),其作法是當(dāng)引擎熄火后并完全停止時,控制一馬達(dá)帶動該引擎往前一次行程轉(zhuǎn)動，直到引擎停止在非壓縮行程；然而，該方法仍是待引擎完全停止才又控制馬達(dá)帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，該馬達(dá)必須能夠負(fù)荷大電流，執(zhí)行該方法所需的成本較高。
[0019]此外，另種方法系在曲軸外側(cè)設(shè)置電磁鐵，若引擎的轉(zhuǎn)速降至一門檻值時，將啟動該電磁鐵對曲軸產(chǎn)生吸力，以使曲軸停止在非壓縮行程，然而，當(dāng)啟動電磁鐵時，電磁鐵會吸附金屬粉末而污染引擎，導(dǎo)致引擎損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]鑒于已知引擎熄火后停止在壓縮行程，導(dǎo)致啟動馬達(dá)為了要發(fā)動引擎，而必需負(fù)荷大電流與大扭力，因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種降低引擎啟動扭力的控制方法，當(dāng)弓I擎透過該方法熄火后，可避免停止在壓縮行程。
[0021]為達(dá)到前揭目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段是令該降低引擎啟動扭力的控制方法包含有以下步驟:
[0022]接收到一熄火信號，并檢測引擎轉(zhuǎn)速與曲軸角度；
[0023]判斷引擎轉(zhuǎn)速是否低于一轉(zhuǎn)速門檻值；[0024]若判斷出引擎轉(zhuǎn)速低于該轉(zhuǎn)速門檻值，則判斷曲軸角度是否等于一角度門檻值；
[0025]若判斷出曲軸角度等于該角度門檻值，控制一整合式啟動發(fā)電機(jī)執(zhí)行反轉(zhuǎn)模式，以對引擎施以一阻力，該阻力系為相對于引擎曲軸旋轉(zhuǎn)方向的反向作用力，同時判斷引擎轉(zhuǎn)速是否低于或等于一臨界值；及
[0026]若判斷出引擎轉(zhuǎn)速低于或等于該臨界值，控制該整合式啟動發(fā)電機(jī)停止作動。
[0027]綜上所述，該轉(zhuǎn)速門檻值與角度門檻值系經(jīng)過數(shù)次量測與統(tǒng)計(jì)而制定，意即，當(dāng)引擎轉(zhuǎn)速低于該轉(zhuǎn)速門檻值，同時曲軸角度等于該角度門檻值，才控制該整合式啟動發(fā)電機(jī)對引擎產(chǎn)生阻力，當(dāng)引擎受阻力而完全停止后，停止整合式啟動發(fā)電機(jī)作動，此時引擎系不會處于壓縮行程，而是處于進(jìn)氣行程、點(diǎn)火行程與排氣行程中的任一行程。
[0028]當(dāng)啟動馬達(dá)要發(fā)動引擎時，由于引擎系處于進(jìn)氣行程、點(diǎn)火行程與排氣行程中的任一行程，引擎的腔室并未形成密閉空間，故啟動馬達(dá)不必克服如先前技術(shù)所述的壓縮氣體壓力；藉此，該啟動馬達(dá)所需負(fù)荷的電流與扭力得以減輕，進(jìn)而維持啟動馬達(dá)的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1:本發(fā)明控制電路方塊示意圖。
[0030]圖2:引擎的局部剖視示意圖。
[0031]圖3:曲軸與整合式啟動發(fā)電機(jī)的連結(jié)示意圖。
[0032]圖4:曲軸、整合式啟動發(fā)電機(jī)與啟動馬達(dá)的連結(jié)示意圖。
[0033]圖5:本發(fā)明的流程示意圖。
[0034]圖6:本發(fā)明與傳統(tǒng)之曲軸停止角度統(tǒng)計(jì)圖。
[0035]圖7:本發(fā)明與傳統(tǒng)之啟動電流比較圖。
[0036]圖8:本發(fā)明與傳統(tǒng)之啟動扭力比較圖。
[0037]圖9:引擎的局部剖視示意圖。
[0038]圖10:引擎執(zhí)行四行程的順序示意圖。
[0039]圖11:進(jìn)氣管壓力-曲軸角度波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]請參考圖1所示，執(zhí)行本發(fā)明方法的裝置包含有一歧管壓力感知器11、一曲軸位置感知器12與一控制器13。請參考圖2所示的引擎20示意圖，該歧管壓力感知器11設(shè)于進(jìn)氣管211中以感測進(jìn)氣管211內(nèi)的氣體壓力，該曲軸位置感知器12設(shè)于曲軸27端部外偵牝以根據(jù)曲軸27的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)而產(chǎn)生方波信號。該控制器13電連接該歧管壓力感知器11與曲軸位置感知器12，以分別接收壓力值與方波信號，其中引擎20的構(gòu)造及判斷曲軸27角度的方式為已知技術(shù)，在此不再贅述。
[0041]請參考圖3所示，該引擎20的曲軸27端部可連結(jié)一整合式啟動發(fā)電機(jī)14，該整合式啟動發(fā)電機(jī)14電連接一電瓶15,在引擎20被發(fā)動的期間,該整合式啟動發(fā)電機(jī)14系作為一馬達(dá)，馬達(dá)自該電瓶15接收工作電源，當(dāng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時，可帶動曲軸27旋轉(zhuǎn)，以驅(qū)動活塞24在腔室213內(nèi)往返移動，進(jìn)而發(fā)動引擎20 ;當(dāng)引擎20被發(fā)動后，整合式啟動發(fā)電機(jī)14系作為一發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)可被運(yùn)轉(zhuǎn)中的曲軸27驅(qū)動而發(fā)電，整合式啟動發(fā)電機(jī)14產(chǎn)生的電能可儲存在該電瓶15中。請參考圖4所示，該曲軸27的另一端部可進(jìn)一步連接一啟動馬達(dá)16，在引擎20被發(fā)動的期間，該整合式啟動發(fā)電機(jī)14與啟動馬達(dá)16可同時驅(qū)動該曲軸27旋轉(zhuǎn)。
[0042]該控制器13設(shè)有一轉(zhuǎn)速門檻值與一角度門檻值，其中該轉(zhuǎn)速門檻值與角度門檻值系根據(jù)數(shù)次實(shí)驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)結(jié)果而制定。舉例而言，假設(shè)控制器13中可定義O?180度對應(yīng)到進(jìn)氣行程、180?360度對應(yīng)到壓縮行程、360?540度對應(yīng)到動力行程，以及排氣行程對應(yīng)到540?O度；此時若轉(zhuǎn)速門檻值為800rpm，則較佳的角度門檻值可設(shè)在540度至660度之間的任一角度，又經(jīng)實(shí)驗(yàn)顯示，角度門檻值介于570?600度可達(dá)最佳功效。
[0043]請參考圖5所示的流程示意圖，該控制器13系執(zhí)行以下步驟以達(dá)到降低引擎啟動扭力的功效。
[0044]當(dāng)車輛熄火后，該控制器13系自車輛的電門接收一熄火信號(101)，并檢測引擎轉(zhuǎn)速與曲軸角度。再者，車輛的引擎管理系統(tǒng)(ECU)系令進(jìn)氣管22停止引進(jìn)燃料氣體，且該點(diǎn)火器55停止作動，因此即使在進(jìn)氣行程，該引擎20的腔室213中未引進(jìn)燃料氣體，點(diǎn)火器55亦不能作動點(diǎn)火，故引擎20無法再產(chǎn)生動力，藉此減少引擎20的慣性輸出。
[0045]該控制器13接收到熄火信號之后，系判斷當(dāng)下的引擎轉(zhuǎn)速是否低于該轉(zhuǎn)速門檻值(102)。若否，該控制器13將判斷后續(xù)的引擎轉(zhuǎn)速是否低于該轉(zhuǎn)速門檻值，直到判斷出引擎轉(zhuǎn)速低于該轉(zhuǎn)速門檻值；若是，該控制器13將執(zhí)行下一步驟。
[0046]該控制器13判斷當(dāng)下的曲軸角度是否等于該角度門檻值(103)。若否，該控制器13將判斷后續(xù)的曲軸角度是否等于該角度門檻值，直到判斷出曲軸角度等于該角度門檻值；若是，該控制器13將執(zhí)行下一步驟。
[0047]該控制器13控制該整合式啟動發(fā)電機(jī)14執(zhí)行一反轉(zhuǎn)模式(104),此時整合式啟動發(fā)電機(jī)14作為一馬達(dá)，整合式啟動發(fā)電機(jī)14接收電瓶15的電源，該反轉(zhuǎn)模式系指該整合式啟動發(fā)電機(jī)14對引擎20施以阻力，所述阻力即相對于曲軸27旋轉(zhuǎn)方向的反向作用力，藉此減緩曲軸27轉(zhuǎn)動。
[0048]于該整合式啟動發(fā)電機(jī)14執(zhí)行反轉(zhuǎn)模式的同時，該控制器13判斷當(dāng)下的引擎轉(zhuǎn)速是否低于或等于一臨界值(105)，其中該臨界值可為O (rpm);若否，該控制器13將持續(xù)判斷當(dāng)下的引擎轉(zhuǎn)速是否低于或等于該臨界值，直到判斷出引擎轉(zhuǎn)速低于或等于該臨界值；若是，該控制器13執(zhí)行下一步驟。
[0049]該控制器13將控制該整合式啟動發(fā)電機(jī)14停止作動，避免供予引擎20的反向作用力導(dǎo)致引擎20發(fā)生逆轉(zhuǎn)(106)。
[0050]當(dāng)車輛熄火的時候，該控制器13判斷引擎轉(zhuǎn)速低于該轉(zhuǎn)速門檻值，且曲軸角度等于該角度門檻值，該控制器13即驅(qū)動該整合式啟動發(fā)電機(jī)14運(yùn)轉(zhuǎn)，整合式啟動發(fā)電機(jī)14對旋轉(zhuǎn)中的曲軸27施以阻力以驅(qū)使引擎20停止運(yùn)轉(zhuǎn)，避免引擎20停止后進(jìn)入壓縮行程的狀態(tài)，而是處于進(jìn)氣行程、點(diǎn)火行程與排氣行程中的任一行程。
[0051]綜上所述，請參考圖6所示，「.」表示傳統(tǒng)之引擎20熄火停止后的狀態(tài)，引擎20有高達(dá)85%的機(jī)率停止在壓縮行程；反觀本案，「+」表示本發(fā)明控制方法所導(dǎo)致引擎20熄火停止的狀態(tài)，由圖中可見，引擎20皆未停止在壓縮行程，而是處于進(jìn)氣行程、點(diǎn)火行程與排氣行程中的任一行程，因此，請參考圖7與圖8所示，相對于傳統(tǒng)的引擎(如細(xì)實(shí)線所標(biāo)示)，當(dāng)引擎20再次被發(fā)動時，本案(如粗實(shí)線所標(biāo)示)啟動馬達(dá)所負(fù)荷的電流較低，且啟動引擎20運(yùn)轉(zhuǎn)所需的扭力亦較低，藉此降低發(fā)動引擎20所需的耗能，并能維持啟動馬達(dá)的性能。
[0052]附圖標(biāo)記列表
[0053]11歧管壓力感知器12曲軸位置感知器
[0054]13控制器14整合式啟動發(fā)電機(jī)
[0055]15電瓶16啟動馬達(dá)
[0056]20引擎21汽缸
[0057]211進(jìn)氣管212排氣管
[0058]213腔室22進(jìn)氣閥
[0059]220塞部23排氣閥
[0060]230塞部24活塞
[0061]25點(diǎn)火器26連桿
[0062]27曲軸270軸心
[0063]50引擎51汽缸 [0064]511進(jìn)氣管512排氣管
[0065]513腔室52進(jìn)氣閥
[0066]520塞部53排氣閥
[0067]530塞部54活塞
[0068]55點(diǎn)火器56連桿
[0069]57曲軸570軸心
【權(quán)利要求】
1.一種降低引擎啟動扭力的控制方法，其步驟包含: 接收到一熄火信號，并檢測引擎轉(zhuǎn)速與曲軸角度； 判斷引擎轉(zhuǎn)速是否低于一轉(zhuǎn)速門檻值； 若判斷出引擎轉(zhuǎn)速低于該轉(zhuǎn)速門檻值，則判斷曲軸角度是否等于一角度門檻值； 若判斷出曲軸角度等于該角度門檻值，控制一整合式啟動發(fā)電機(jī)執(zhí)行反轉(zhuǎn)模式，以對引擎施以一阻力，該阻力為相對于引擎曲軸旋轉(zhuǎn)方向的反向作用力，同時判斷引擎轉(zhuǎn)速是否低于或等于一臨界值；及 若判斷出引擎轉(zhuǎn)速低于或等于該臨界值，控制該整合式啟動發(fā)電機(jī)停止作動。
2.如權(quán)利要求1所述降低引擎啟動扭力的控制方法，其中若曲軸角度為O~180度對應(yīng)到引擎的進(jìn)氣行程、180~360度對應(yīng)到壓縮行程、360~540度對應(yīng)到動力行程以及540~O度對應(yīng)到排氣行程，則當(dāng)轉(zhuǎn)速門檻值為800rpm，角度門檻值為介于540度至660度之間的任一角度。
3.如權(quán)利要求1所述降低引擎啟動扭力的控制方法，其中若曲軸角度為O~180度對應(yīng)到引擎的進(jìn)氣行程、180~360度對應(yīng)到壓縮行程、360~540度對應(yīng)到動力行程以及540~O度對應(yīng)到排氣行程，則當(dāng)轉(zhuǎn)速門檻值為800rpm，角度門檻值為介于570度至600度之間的任一角度。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述降低引擎啟動扭力的控制方法，該臨界值為0(rpm) 。
5.如權(quán)利要求4所述降低引擎啟動扭力的控制方法，若判斷出引擎轉(zhuǎn)速非低于該轉(zhuǎn)速門檻值，將判斷后續(xù)的引擎轉(zhuǎn)速是否低于該轉(zhuǎn)速門檻值，直到判斷出引擎轉(zhuǎn)速低于該轉(zhuǎn)速門檻值。
6.如權(quán)利要求4所述降低引擎啟動扭力的控制方法，若判斷出曲軸角度非等于該角度門檻值，將判斷后續(xù)的曲軸角度是否等于該角度門檻值，直到判斷出曲軸角度等于該角度門檻值。
7.如權(quán)利要求4所述降低引擎啟動扭力的控制方法，若判斷出引擎轉(zhuǎn)速非低于或等于該臨界值，將持續(xù)判斷當(dāng)下的引擎轉(zhuǎn)速是否等于該臨界值，直到判斷出引擎轉(zhuǎn)速低于或等于該臨界值。
【文檔編號】F02N11/00GK103899465SQ201210576359
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】陳俊雄, 黃昱仁, 吳浴沂, 林信宏, 蔡弦锜 申請人:光陽工業(yè)股份有限公司, 臺北科技大學(xué)