啟動兼發電裝置控制引擎起動的方法與流程

本發明關于一種啟動兼發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電裝置控制引擎起動的方法。

背景技術：

目前市場上有使用一體化的啟動兼發電裝置(Integrated Starter and Generator，以下簡稱ISG)，用以增加機車的節能效果，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要正轉會需要較大的扭力方能克服引擎的壓縮壓力，使引擎起動。

現有啟動引擎的方法為在引擎起動前先將曲軸反轉至預定位置，然后再使之開始正轉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，帶動引擎至適當的點火轉速之后，ISG轉換為充電模式持續對整車供電，與對電池充電。

上述現有ISG架構的實現方法具有缺點：必須在每次啟動前先精確的使曲軸反轉至上一個壓縮點之前，在轉動后加上慣量，才能產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。

技術實現要素：

本發明的主要目的系在提供一種啟動兼發電裝置控制引擎起動的方法，通過搭配偵測單向式減壓裝置是否開啟的感測組件及偵測曲軸角度的角度感知器，不僅在起動時可使用單向式減壓裝置做引擎起動的輔助減壓用，可降低引擎在壓縮上死點前的壓縮壓力，且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，本發明的啟動兼發電裝置系組設于具有一電池、一電子控制單元(ECU)、一引擎、一單向式減壓裝置及一感測組件的一機車上，啟動兼發電裝置包括一驅動控制器、一角度感知器及一與該引擎的一曲軸連結的馬達；啟動兼發電裝置控制引擎起動的方法包括：

(A)電池的電源開啟，讀取曲軸的角度且感測組件偵測單向式減壓裝置的狀態后，判斷是否有起動信號，若是則執行下一步驟。

(B)判斷單向式減壓裝置是否為開啟狀態，若是則執行下一步驟，若不是則執行(B1)判斷曲軸角度是否為0～360度，若是則執行下一步驟，若不是則執行(B2)驅動曲軸反轉以開啟單向式減壓裝置，之后再執行下一步驟。

(C)驅動馬達正轉，且累計起動次數，判斷引擎是否起動成功，若是則執行下一步驟，若不是則執行步驟(C1)判斷驅動馬達正轉所累計的起動次數是否已達一預定次數，若是則停止驅動，若不是則重復執行步驟(B)。

(D)停止驅動，進入發電模式。

上述步驟(C1)中的驅動馬達正轉所累計的起動預定次數可為3次，即若驅動馬達正轉累計已達到3次，尚未起動引擎，則停止驅動，若不是則重回到步驟(B)判斷減壓裝置是否為開啟狀態。該預定次數也可為4或5次或其它次數。上述步驟(C1)的停止驅動該馬達正轉，表示重復進行超過一特定次數還不能使該引擎正常起動運轉時，該啟動兼發電裝置則不再驅動馬達正轉，以避免啟動兼發電裝置損毀。

上述機車可組設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有一微動開關，當油門線被驅動時，會觸動該微動開關，或是油門把手設有一感知器，可偵測油門把手是否被旋轉，微動開關或油門把手感知器皆可作為油門啟動裝置。

角度感知器可為霍爾感知器(Hall sensor)或編碼器(Encoder)，用以偵測該曲 軸的角度位置。

上述感測組件包括一磁性件及一感應件，該磁性件固設于該單向式減壓裝置的一推頂件上，該感應件固設于該引擎的一汽缸頭蓋上，俾使感測組件可偵測該單向式減壓裝置的狀態。

上述電池的電源開啟系指以該機車的鑰匙開啟(Key On)，及電池的電源關閉(Key Off)時，該啟動兼發電裝置可儲存有該曲軸的角度，于步驟(A)讀取該曲軸的角度可為通過該角度感知器偵測該曲軸的角度或直接由該啟動兼發電裝置所儲存的該曲軸的角度得知。

上述驅動馬達正轉時，若依然遭遇過大阻力而無法順利起動引擎時，或者單向式減壓裝置沒有啟動且同時啟動兼發電裝置尚未運算出曲軸角度時(如Key off后再被外力改變曲軸角度，或起動時沒有上次引擎發動曲軸角度信息等狀況)，稱之為失效模式，此時啟動兼發電裝置可下命令先反轉一角度使單向式減壓裝置先開啟作用，然后再驅動馬達正轉帶動引擎起動。

附圖說明

圖1系曲軸角度位置與啟動兼發電裝置的馬達正轉阻力比較圖。

圖2系本發明一較佳實施例的引擎剖視圖。

圖3系本發明一較佳實施例的啟動兼發電裝置架構圖。

圖4系本發明一較佳實施例的汽缸頭剖視圖。

圖5系本發明一較佳實施例的整車系統架構圖。

圖6系本發明一較佳實施例的啟動兼發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 啟動兼發電裝置

21 驅動控制器 22 角度感知器

23 馬達 30 引擎

31 曲軸 32 單向式減壓裝置

33 電子控制單元 34 動力輸出軸

35 傳動變速裝置 36 汽缸頭

37 頂推件 38 汽缸頭蓋

39 排氣閥門 40 離心式減壓裝置

50 感測組件 51 磁性件

52 感應件 A,B,B1,B2,C,C1,D 步驟

Ⅰ,Ⅱ 區域

具體實施方式

為了便于本領域一般技術人員理解和實現本發明，現結合附圖描繪本發明的實施例。

所謂引擎減壓裝置，一般應用于引擎活塞的壓縮行程狀態，請參閱圖1系曲軸角度位置與啟動兼發電裝置的馬達正轉阻力比較圖。如圖所示，縱軸坐標表示啟動兼發電裝置正轉的阻力，橫軸坐標表示曲軸旋轉角度，本實施例所采用四沖程引擎的工作原理系依據汽缸內活塞移動的位置來區分，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度開始在每個區間內依序分為動力、排氣、進氣、壓縮四個工作行程，所以一次循環系曲軸旋轉720度。其中，區域Ⅰ即曲軸位于0～360度的位置，其系屬減壓裝置未開啟，但啟動兼發電裝置的起動沖力可直接正轉起動引擎的區域，至于區域Ⅱ即曲軸位于360～720度的位置，則屬減壓裝置未開啟，但啟動兼發電裝置的起動沖力無法直接正轉起動，需先反轉起動減壓裝置再正轉的區域。

請參閱圖2及圖3，其分別為本發明一較佳實施例的引擎剖視圖及啟動兼發 電裝置架構圖。目前市場上有使用一體化的啟動兼發電裝置(Integrated Starter and Generator，以下簡稱ISG)，用以增加機車的節能效果，其并具備有怠速熄火與再啟動的功能。如圖2所示，啟動兼發電裝置20系組設于與曲軸31連結的動力輸出軸34的一端，并位于曲軸31的一側端，而動力輸出軸34的另一端則組設一傳動變速裝置35。

如圖3所示，啟動兼發電裝置20與電池10電連接，啟動兼發電裝置20包括一驅動控制器21、一角度感知器22、及一與引擎30的曲軸31連結的一馬達23。其中，驅動控制器21可經由角度感知器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，角度感知器22系指數個數字型霍爾芯片傳感器(Hall sensor)，用以偵測曲軸31的各電氣角度的信號。

請參閱圖4及圖5，其分別為本發明一較佳實施例的汽缸頭剖視圖及整車系統架構圖，并請參閱圖2。如圖4所示，本實施例的引擎包括：一汽缸頭36、一曲軸31、一動力輸出軸34、一傳動變速裝置35、一啟動兼發電裝置20、一單向式減壓裝置32、一汽缸頭蓋38、一離心式減壓裝置40及一感測組件50。其中，汽缸頭蓋38蓋設于汽缸頭36上。

如圖5所示，本實施例的整車架構其啟動兼發電裝置20組設于具有一電池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配設有一單向式減壓裝置32及可偵測該單向式減壓裝置32是否開啟的感測組件50。亦即，啟動兼發電裝置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。

在本實施例中，感測組件50為一霍爾感知器，感測組件50包括一磁性件51及一感應件52，磁性件51固設于推頂件37的一端處，感應件52固設于汽缸頭蓋38上，感測組件50與電子控制單元33連接，用以偵測單向式減壓裝置32的推頂件37的位置，進而判斷引擎30是否處于減壓狀態。其中，推頂件37可用以推動排氣閥門39開啟一微小開度，促使引擎30處于減壓狀態，

請參閱圖6系本發明一較佳實施例的啟動兼發電裝置控制引擎起動的方 法，包括下列步驟：步驟(A)當電池10的電源開啟，角度感知器22讀取曲軸31的角度且感測組件50偵測單向式減壓裝置32的狀態后，判斷是否有起動信號，若是則執行步驟(B)，若不是則回復至步驟(A)中的角度感知器22讀取該曲軸31的角度且感測組件50偵測單向式減壓裝置32的狀態后，判斷是否有起動信號。

在本實施例中，電池10的電源開啟系指以該機車的鑰匙開啟(Key On)。另，步驟(A)讀取曲軸31的角度可為通過角度感知器22偵測曲軸31的角度或直接由啟動兼發電裝置20所儲存的曲軸31的角度得知，亦即，當電池10的電源關閉(Key Off)時，本實施例的啟動兼發電裝置20儲存有該曲軸31的角度數據。

本實施例的機車組設有一啟動按鈕11及一油門啟動裝置12，故步驟(A)中的引擎30的起動信號指下述其一：電子控制單元33傳來的起動信號、啟動按鈕11被按壓的信號及油門啟動裝置12被啟動的信號。其中，油門啟動裝置12可為油門線設有一微動開關，當油門線被驅動時，會觸動該微動開關，或是油門把手設有一感知器，可偵測油門把手是否被旋轉，微動開關或油門把手感知器皆可作為油門啟動裝置12。

接著，步驟(B)判斷單向式減壓裝置32是否為開啟狀態，若是則執行步驟(C)，若不是則執行步驟(B1)判斷曲軸31角度是否為0～360度，若是則執行步驟(C)，若不是則執行步驟(B2)驅動曲軸31反轉以開啟單向式減壓裝置32，之后再執行步驟(C)。

亦即，若單向式減壓裝置32在開啟狀態，則不論曲軸31的角度為何，啟動兼發電裝置20皆可正轉成功起動引擎30。但若單向式減壓裝置32在關閉狀態，則需判斷曲軸31的角度，若曲軸31的角度位于0～360度之間，則雖然單向式減壓裝置32在關閉狀態，但啟動兼發電裝置20的起動沖力仍然足以克服正轉的阻力，所以直接正轉可成功起動引擎30；但若曲軸31的角度位于360～720度之間，且單向式減壓裝置32在關閉狀態，此時啟動兼發電裝置20的起動沖力不足以克服正轉的阻力，所以需先反轉使單向式減壓裝置32開啟減壓后，才能正轉起動引擎30。

接著，步驟(C)啟動兼發電裝置20的驅動馬達23正轉，且累計起動次數，判斷該引擎30是否起動成功，若是則執行步驟(D)，若不是則執行步驟(C1)判斷所累計的起動次數是否已達一預定次數，若是則停止驅動，若不是則重復執行步驟(B)。在本實施例中，該預定次數系為3次，亦即若驅動馬達23正轉累計已達到3次，仍尚未成功起動引擎30，則停止驅動，表示有異常，停止驅動可避免啟動兼發電裝置20損毀；若不是(即累計未達3次)則重回到步驟(B)判斷單向式減壓裝置32是否為開啟狀態。

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

本實施例通過搭配偵測單向式減壓裝置32是否開啟的感測組件50及偵測曲軸31角度的角度感知器22，不僅在起動引擎30時可使用單向式減壓裝置32做引擎30起動的輔助減壓用，可降低引擎30在壓縮上死點前的壓縮壓力，且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明，但本領域普通技術人員知道，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，就可使本發明有許多變形和變化，本發明的范圍由所附的權利要求來限定。