发明名称 内燃机之起动装置及起动控制装置
摘要 引擎起动时,使起动马达反转并使曲柄轴反转而使活塞暂时在排气行程内返回。此后,使起动马达正转而使引擎之活塞从排气行程内的状态开始起动。起动马达在「反转通电时间tl」被反转后,曲柄轴在「通电停止时间t2」内惯性旋转而使活塞位于排气行程中。「反转通电时间tl」或「通电停止时间t2」一面依「反转通电时间tl图」和「通电停止时间t2图」而被设定、而一面将自「起动马达」之「转换位置脉冲信号」得来的马达之转速、速度变化率、或旋转角度等等计算出来,且依据这些数据被适当地回馈控制。因此,在排气行程和压缩行程当中,于曲柄轴旋转系统之正转方向的惯性能量会被储存起来,而因藉该惯性能量和起动马达的旋转能量能克服该活塞之压缩行程,故可使起动马达达到小型化和低价化之目的。又,由于藉着使到达爆炸行程内之活塞反转而将燃烧室内之气体压缩,也可将正转动作的能量藉该压缩之反力而储存起来。此外,在正转时可藉「控制磁极」将磁场加以强化以使起动马达起动,待达到所设定之转速后,也可以将磁场减弱而为提高最大转速将马达之特性加以切换控制。
申请公布号 TW432167 申请公布日期 2001.05.01
申请号 TW088122895 申请日期 1999.12.24
申请人 美姿把股份有限公司 发明人 野末 裕;小林 俊幸;及川 诚;内山 英和;若林 和久;木村 昭久;稻叶 光则
分类号 F02N11/14 主分类号 F02N11/14
代理机构 代理人 詹铭文 台北巿罗斯福路二段一○○号七楼之一
主权项 1.一种内燃机起动装置,系以排气行程做为起动之开始位置,而其起动装置则与内燃机之曲柄轴相连接,该内燃机起动装置具有以下两点特征:第一、该起动装置上有比该内燃机之最大旋转负荷较小之输出扭矩;第二、该起动装置具有能藉该曲柄轴之旋转惯性能量及该起动马达之旋转能量之合成能量而克服压缩行程的控制方法。2.如申请专利范围第1项所述之内燃机起动装置,其中该控制方法之特征系使该起动马达反转而在到达排气行程前返回。3.一种内燃机起动装置,具有以下两点特征:第一、具有与内燃机之曲柄轴相连接之起动马达;第二、具有使该起动马达在所设定的通电时间内使其反转,且在使该曲柄轴反转驱动后,藉使该曲柄轴在所设定的通电停止时间内惯性旋转而将该内燃机之活塞定位在排气行程中,其后使该起动马达正转而使内燃机起动的控制方法。4.如申请专利范围第3项所述之内燃机起动装置,其中该起动装置具有把温度和电源电压两者至少任何一方做为参数(Parameter)而设定该「反转通电时间」的「反转通电时间图」以及把温度做为参数而设定该「通电停止时间」的「通电停止时间图」储存起来的记忆方法做为其特征。5.如申请专利范围第3项所述之内燃机起动装置,其中该控制方法具有以下两种计算方法作为其特征:第一、由温度和电源电压算出该「反转通电时间」之「反转通电时间计算方法」,第二、由温度算出该「反转停止时间」之「反转停止时间计算方法」。6.一种内燃机起动控制装置,具有下列特征:第一、随着连接至内燃机之曲柄轴的起动马达之旋转,并根据其输出之旋转脉冲信号(pulse signal)算出该起动马达之转速的「马达转速计算方法」;第二、根据该旋转脉冲信号而算出该起动马达之旋转角度的「马达旋转角度计算方法」;第三、在预定的通电时间内使该起动马达反转之「马达反转通电指示方法」;第四、根据起动马达的转速将该曲柄轴的反转通电时间加以修正之「反转量修正方法」;第五、使该曲柄轴反转驱动之后,在预定的「通电停止时间」内使针对该起动马达之通电停止,并使该曲柄轴惯性旋转而使该内燃机之活塞位于排气行程内之「通电停止指示方法」;第六、根据该起动马达之转速和旋转角度将该曲柄轴之惯性旋转加以修正之「惯性旋转量修正方法」;第七、由该活塞处于排气行程位置之状态开始使该起动马达正转而使该内燃机起动之「马达正转开始之指示方法」。7.如申请专利范围第6项所述之内燃机起动控制装置,具有以下特征:该反转量之修正方法系将由该起动马达的转速算出之转速的变化率与预定的基准値做一比较,如果该变化率系在该基准値以下,则提高该起动马达之目标转速以使曲柄轴的惯性能量增加,但如果该变化率超过该基准値,也可以降低该起动马达之目标转速以使曲柄轴的惯性能量减少。8.如申请专利范围第6项或第7项所述之内燃机起动控制装置,具有以下特征:该反转量之修正方法中,在该起动马达之转速达到目标转速的情况下,就算是在该反转通电时间内停止对该起动马达之通电,该起动马达之转速也可以在该反转通电时间内未达到目标转速的情况下,延长该反转通电时间而对该起动马达继续通电。9.如申请专利范图第6项或第7项所述之内燃机起动控制装置,具有以下特征:在该「反转量之修正方法」中,若该起动马达之转速在该反转通电时间内变成所定之下限値以下的情况下,即使在该反转通电时间内停止对该起动马达之通电也可以。10.如申请专利范围第6项或第7项所述之内燃机起动控制装置,具有以下特征:该「惯性旋转量之修正方法」中,在根据该起动马达的通电时间之旋转角度超过反转基准角度(例如180度)时,即使在该「通电停止时间」内也会结束该「通电停止时间」而按照该「马达正转开始方法」使该起动马达正转,且当旋转角度在该反转基准角度以下时,该起动马达之转速变成在设定値(例如0度)以下的情况下,即使在该「通电停止时间」内,暂时使该「通电停止时间」结束,也可以根据该「马达反转通电方法」再度使该起动马达反转。11.如申请专利范围第6项或第7项所述之内燃机起动控制装置,具有以下特征:该「惯性旋转量之修正方法」中,由该起动马达算出之转速其下降率超过设定値的情况下,即使在该「通电停止时间」内,使该「通电停止时间」结束,也可以根据该「马达正转开始方法」使该起动马达正转。12.一种内燃机之起动装置,包括有下列特征:第一、与内燃机之曲柄轴相连接之起动马达;第二、将该起动马达的「转换位置脉冲信号(pulse signal)加以输出的「转换位置检验方法」;第三、藉使该起动马达在活塞到达爆炸行程时反转,而将燃烧室内之气体加以压缩,藉此压缩力之反作用力将正转之能量储存起来,在该能量上再加上依照该起动马达之旋转能量,而在该曲柄轴旋转的旋转系统中将惯性能量加以储存,且为克服压缩行程而控制该起动马达之控制方法;该控制方法之特征包含:在使该起动马达反转时,根据依该「转换位置检验方法」输出之脉冲信号间隔之变化而检测该曲柄轴之旋转方向。13.如申请专利范围第12项所述之内燃机起动装置,具有以下特征:该控制方法也可以在按照该「转换位置检验方法」输出之脉冲信号间隔在因延长而变成设定値以上的情况时做检测活塞是否到达爆炸行程之判断。14.一种内燃机起动装置,包含以下特征:第一、与内燃机的曲柄轴相连接之起动马达;第二、检测该曲柄轴角度之「曲柄角度感测器」;第三、具有藉使该起动马达到达活塞的爆炸行程时反转,而将燃烧室内之气体加以压缩,藉此压缩力之反作用力将正转之能量储存起来,而在该能量上再加上依照该起动马达之旋转能量,并将该惯性能量储存于使该曲柄轴旋转的旋转系统中,且为克服压缩行程而控制该起动马达之控制方法,并在使该起动马达反转时,根据藉该「曲柄轴角度感测器」检测出来的曲柄角度而检测活塞之是否到达爆炸行程。15.如申请专利范围第14项所述之内燃机起动装置,具有以下特征:该控制方法也可以在根据该藉「曲柄角度感测器」检测出来之曲柄轴角度来决定该曲柄轴之正转通电开始。16.一种内燃机起动装置,包含以下特征:第一、与内燃机的曲柄轴相连接之起动马达;第二、检测该内燃机之凸轮(cam)位置之「凸轮轴(camshaft)感测器」;第三、具有藉使该起动马达在活塞到达爆炸行程内时反转,而将燃烧室内之气体加以压缩,藉此压缩力之反作用力将正转之能量储存起来,而在该能量上再加上依照该起动马达得来之旋转能量,并在该曲柄轴旋转的旋转系统中将惯性能量加以储存,且根据来自该凸轮轴之信号而检测活塞是否到达爆炸行程。17.如申请专利范围第16项所述之内燃机起动装置,具有以下特征:在此情况下,该控制方法也可以根据藉该凸轮轴感测器所检测出来之曲柄角度来决定该曲柄轴之正转通电开始。18.如申请专利范围第12项至第17项中任何一项所述之内燃机起动装置,具有以下特征:该控制方法也可以在对该起动马达加以反转通电停止之后,使该曲柄轴在所设定之时间惯性旋转后,进行正转通电。19.如申请专利范围第12项至第17项中任何一项所述之内燃机起动装置,其中该控制方法中,也可以将该曲柄轴之旋转方向在检侧出藉爆炸行程之压缩反力而变为正转时开始进行正转通电。20.如申请专利范围第12项至第17项中任何一项所述之内燃机起动装置,其中在使到达爆炸行程而加以反转之前,也可能使到达压缩行程前加以正转。21.一种内燃机之起动装置,具有以下特征:内燃机起动时,于藉「曲柄轴之旋转惯性能量和起动马达之旋转能量之合成能量」以克服「压缩行程」的方式之内燃机中,前述之起动马达既连接于曲柄轴,且又能够因应旋转速度而将该特性加以转换。图式简单说明:第一图为本发明第一实施例之引擎之起动马达构造剖面图。第二图为第一图中省略掉起动马达之外壳和盖子之正视图。第三图为第一图之起动马达之控制系统示意方块图。第四图为第一图中按照起动马达之四行程引擎之起动动作图,其中(a)为在各行程之旋转负荷、(b)为起动能量、(c)为在起动动作时之活塞位置、(d)表示凸轮轴感测器之信号。第五图为本发明之起动马达在适用于二行程引擎的情况下之起动动作图,其中(a)为在各行程之旋转负荷、(b)为起动能量、(c)为在起动动作时之活塞位置、(d)表示凸轮轴感测器之信号。第六图为本发明第二实施例之起动马达之控制系统示意方块图。第七图为本发明第二实施例之起动马达在适用于四行程引擎的情况下之起动动作图,其中(a)为在各行程之旋转负荷、(b)为起动能量、(c)为由转换位置检测感测器所读取之脉冲信号、(d)表示在起动动作时之活塞位置。第八图为「反转通电时间图」之一说明例。第九图为「通电停止时间图」之一说明例。第十图为本发明之起动马达在适用于二行程引擎的情况下之起动动作图,其中(a)为在各行程之旋转负荷、(b)为起动能量、(c)为在起动动作时之活塞位置、(d)表示凸轮轴感测器之信号。第十一图为本发明第三实施例之起动马达之控制系统示意方块图。第十二图为按照本发明之引擎起动控制装置之功能方块图。第十三图为本发明第三实施例之起动马达在适用于四行程引擎的情况下之起动动作图,其中(a)为在各行程之旋转负荷、(b)为起动能量、(c)为自转换位置检测感测器所读取之脉冲信号、(d)表示在起动动作时之活塞位置。第十四图为本发明之起动马达在适用于二行程引擎的情况下之起动动作图,其中(a)为在各行程之旋转负荷、(b)为起动能量、(c)为在起动动作时之活塞位置、(d)表示凸轮轴感测器之信号。第十五图为本发明第四实施例之起动马达之控制系统示意方块图。第十六图为按照本发明第四实施例之起动马达之引擎之起动动作图,其中(a)为在各行程之旋转负荷、(b)为起动能量、(c)为在起动动作时之活塞位置、(d)为从转换位置检测感测器所读取之脉冲信号、(e)表示凸轮轴之信号。第十七图为按照本发明第四实施例之起动马达之引擎之起动动作图,其中(a)为活塞位置之变化、(b)为曲柄轴转速之变化、(c)为能量之变化、(d)为马达输出能量之变化、(e)表示克服能量之变化。第十八图表示按照本发明第四实施例之起动马达之引擎在起动时之能量储存过程图,其中(a)为马达所产生之能量之变化、(b)为表示旋转系统之旋转能量之变化。第十九图表示有关第四实施例之另一变化实例之引擎之起动马达之起动动作图。第二十图表示第十九图所示之起动装置之能量储存过程图,其中(a)为马达所产生之能量之变化、(b)表示旋转系统之旋转能量之变化。第二十一图为适用于二汽缸引擎之本发明之起动装置之旋转负荷图。第二十二图为本发明第五实施例之引擎之起动马达构造剖面图。第二十三图为第二十二图中省略掉起动马达之外壳和盖子之正视图。第二十四图表示第二十二图及第二十三图中所示起动马达之特性之特性曲线图。第二十五图表示第二十二图及第二十三图中所示起动马达之特性之切换控制之特性曲线图。第二十六图为本发明第五实施例之起动装置控制电路之示意方块图。第二十七图为本发明第五实施例之起动装置中起动马达之起动动作等之表示图。第二十八图为有关第五实施例之另一变化实例之起动马达中表示其起动马达之控制电路之方块图。第二十九图为第二十八图之另一变化实例之起动马达中表示其起动动作等之表示图。第三十图为表示「反转通电时间图」之一说明例之说明图。第三十一图为表示「通电停止时间图」之一说明例之说明图。第三十二图为第三十一图中所表示为施行起动动作有关之其他控制之控制装置之引擎起动控制部之方块图。第三十三图为有关第五实施例之其它变化实例之起动装置中表示其起动马达之起动动作等之表示图。第三十四图为第三十三图中所示于施行起动动作之情况下,表示其压缩反力所产生之能量之储存状态之表示图。第三十五图为有关第五实施例之其它变化实例之引擎之起动马达中表示其起动动作之表示图。第三十六图为第三十五图中所示,于起动装置中,表示其能量之储存过程之表示图。
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