發動機起動控制裝置的製作方法
2023-05-29 21:03:56
專利名稱：發動機起動控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用起動馬達轉動曲軸而將發動機起動的發動機起動控制裝置。特別涉及在發動機停止後，將曲柄軸朝反方向轉動到規定位置，改善起動性的發動機起動控制裝置。
現有技術中，例如日本特開平6-64451號公報或特開平7-71350號公報揭示了改善發動機起動性的技術。這些技術中，為了減低起動發動機時的轉動曲軸力矩，提高發動機起動性，在起動發動機前，使曲柄軸逆轉，返回到規定的位置，從該逆轉位置起動發動機，這樣來改善發動機起動性。
上述現有技術中，由於曲柄軸被大的轉動曲軸力矩逆轉，所以曲柄軸在到達正轉時通過的壓縮上死點前返回。因此，當往驅動(起動)馬達的逆轉通電被切斷時，曲柄軸由於活塞的壓縮反作用力朝正轉方向動作。
如上述現有技術所示，在發動機起動時使曲柄軸逆轉，然後立即使其正轉的控制方式中，上述壓縮反作用力和起動馬達的正轉驅動力，同時地傳遞到曲柄曲上，所以，即使上述壓縮反作用力使曲柄軸往正轉方向動作，也不會有損於起動性。
與此相反地，不是在發動機起動時、而是在發動機剛剛停止後，使曲柄軸逆轉到規定位置，下一次進行發動機起動的系統中，曲柄軸在活塞的壓縮反作用力作用下朝正轉方向動作，在下一次發動機起動時，由於助走距離短，得不到所需的慣性，存在著不能充分改善發動機的起動性的問題。
本發明的目的是為了解決上述現有技術的問題，對於在發動機剛剛停止後，使曲柄軸逆轉到規定位置，然後進行發動機起動的系統中，能充分改善發動機的起動性。
為了實現上述目的，本發明的發動機起動控制裝置，在發動機停止後，將其曲柄軸逆轉到規定位置，進行下一次的發動機起動；其特徵在於，包含使曲柄軸正轉和逆轉的起動馬達；在發動機停止後，開始向起動馬達逆轉通電的逆轉控制機構；檢測逆轉的曲柄軸已到達活塞上死點相當角的曲柄角檢測機構；檢測上述曲柄軸的逆轉負荷的逆轉負荷檢測機構；上述逆轉控制機構，應答曲柄角檢測機構檢測到的曲柄軸已到達上死點相當角的信息、和上述逆轉負荷檢測機構檢測到的逆轉負荷上升的信息這兩種信息之中較早的一方，結束上述逆轉通電。
根據上述特徵，在曲柄軸的逆轉負荷上升之前，曲柄軸到達上死點相當角時，該位置被預測為排氣上死點附近，所以，在該位置停止逆轉通電，可藉助慣性力使曲柄軸進一步逆轉，返回到壓縮上死點跟前(逆轉時)。
另外，在曲柄軸到達上死點之前，曲柄軸的逆轉負荷上升時，該位置已是壓縮上死點的跟前(逆轉時)，在此處停止逆轉通電，可使曲柄軸在壓縮上死點的跟前(逆轉時)、即壓縮反作用力小的位置停止。
圖1是採用本發明的小型摩託車型機動兩輪車的整體側視圖。
圖2是沿圖1中的擺動式單元的曲柄軸的斷面圖。
圖3是起動機兼發電機的控制系統的框圖。
圖4是表示圖3中ECU主要部構造的框圖。
圖5是轉向反向(スイングバツク)控制的流程圖。
圖6是轉向反向控制的動作說明圖。
下面，參照附圖詳細說明本發明。圖1是採用本發明車輛用發電控制裝置的小型摩託車型機動兩輪車的整體側面圖。
車身前部和車身後部通過低底板部4連接著，作為車身構架的車架，大致由下管6和主管7構成。燃料箱和收容箱(均圖未示)支承在主管7上，在其上方配置著車座18。
在車身前部，在上方設有軸支在轉向頭5上的把手11，在下方設有前叉12，在其下端軸支著前輪FW。把手11的上部，由兼作儀錶板的把手罩13覆蓋著。在主管7的立起部下端突設著託架15，擺動單元2的吊架18通過連杆部件16可擺動地連接在該託架15上。
在擺動單元2上，在其前部搭載著單氣缸四衝程發動機E。從該發動機E到後方構成皮帶式無級變速機10，在其後部通過離心離合器設有減速機構9，後輪RW軸支在該減速機構9上。在該減速機構9的上端與主管7的上部彎曲部之間夾設著後緩衝器3。在擺動單元2的前部配設著與從發動機E伸出的吸氣管19連接著的氣化器17、和與該氣化器17連接著的空氣濾清器14。
圖2是沿曲柄軸201將擺動單元2切斷的斷面圖，與上述相同的標記表示同一或同等的部分。
擺動單元2由合體左右的曲柄箱202L、202R構成的曲柄箱202覆蓋著，曲柄軸201由固定在曲柄箱202R上的軸承208、209可旋轉地支承著。在曲柄軸201上，通過曲柄銷213連接著連杆(圖未示)。
左曲柄箱202L兼作皮帶式無級變速室箱，在一直延伸到左曲柄箱202L的曲柄軸201上設有可旋轉的皮帶驅動輪210。皮帶驅動輪210由固定側皮帶輪半體210L和可動側皮帶輪半體210R構成，固定側皮帶輪半體210L通過輪轂211固接在曲柄軸201的左端部，在其右側，可動側皮帶輪半體210R花鍵嵌合在曲柄軸201上，可接近或遠離固定側皮帶輪半體210L。在兩皮帶輪半體210L、210R間卷繞著V形皮帶212。
在可動側皮帶輪半體210R的右側，凸輪板215固接在曲柄軸201上，設在其外周端的滑動件215a，可滑動地與凸輪板滑動凸起部(該凸輪板滑動凸起部在可動側皮帶輪半體210R的外周端，形成在軸方向)接合著。可動側皮帶輪半體210R的凸輪板215，其靠近外周的部分具有朝凸輪板215側傾斜的錐面，在該錐面與可動側皮帶輪半體210R間的空間內收容著乾重球216。
當曲柄軸201的旋轉速度增加時，在可動側皮帶輪半體210R與凸輪板215間一起旋轉的上述乾重球216，在離心力作用下朝離心方向移動，可動側皮帶輪半體210R被乾重球216推壓而朝左方移動，接近固定側皮帶輪半體210L。其結果，挾在兩皮帶輪半體210L、210R間的V形皮帶212朝離心方向移動，其卷繞直徑變大。
在車輛的後部，設有與皮帶驅動皮帶輪210對應的被動皮帶輪(圖未示)，V形皮帶212掛繞在被動皮帶輪上。藉助該皮帶傳遞機構，發動機E的動力被自動調整後傳遞給離心離合器，通過上述減速機構9等驅動後輪RW。
在右曲柄箱202R內配設著將起動馬達和AC發電機組合而成的起動馬達兼發電機1。起動馬達兼發電機1中，外轉子60用螺絲253固定在曲柄軸201的前端錐部。配設在外轉子60內側的內定子50用螺栓279固定在曲柄箱202上。
風扇280用螺栓246將其中央圓錐部280a的下擺部分固接在外轉子60上，風扇280通過散熱器282由風扇罩281覆蓋著。
在曲柄軸201上，在上述起動馬達兼發電機1與軸承209之間固定著鏈輪231，在該鏈輪231上卷繞著從曲柄軸201驅動凸輪軸(圖未示)的鏈。上述鏈輪231與齒輪232形成為一體，上述齒輪232用於將動力傳遞給使潤滑油循環的泵。
圖3是上述起動馬達兼發電機1的控制系統的框圖，與上述相同的標記表示相同或同等的部分。
在ECU上，設有三相全波整流橋電路400、調節器100和轉向反向控制部700。三相全波整流橋電路400對起動馬達兼發電機1發電功能所產生的三相交流進行全波整流。調節器100將全波整流橋電路400的輸出限制在規定的調節電壓(調節器作動電壓例如14.5V)。轉向反向(スイングバツク)控制部700在發動機停止後，使曲柄軸201逆轉到規定位置。
在ECU，連接著轉子角度傳感器29、點火線圈21、節氣門傳感器23、燃料傳感器24、車座開關25、空轉開關26、冷卻水溫傳感器27和點火脈衝發生器30。從各部出來的檢測信號輸入到ECU。在點火線圈21的二次側連接著點火活花塞22。
在ECU上，還連接著起動繼電器34、起動開關35、停止開關36、37、備用指示器38、燃料指示器39、速度傳感器40、自動操作起動閥的起動機式起動系統(オ-トバイスタ)41和頭燈42。在頭燈42上，設有變光開關43。
電池46的電流通過主保險絲44和主開關45供給上述各部。電池46具有藉助起動繼電器34直接與ECU連接、和不通過主開關45僅通過主保險絲44與ECU連接的電路。
圖4是表示ECU的轉向反向控制的主要部構造的圖。三相全波整流橋電路400，是將3組串聯的2個FET並聯連接而構成的。
在轉向反向控制部700中，階段判斷部73，根據轉子角度傳感器29的輸出信號，將曲柄軸201的1個旋轉，分割為階段#0～#35這樣36個階段，把點火脈衝發生器30產生的脈衝信號的檢測時間作為基準階段(階段#0)，判斷現在的階段。
階段通過時間檢測部74，上述階段判斷部73根據在判斷新的階段後到判斷下一個階段前的時間，檢測該階段的通過時間Δtn。逆轉控制部75，根據上述階段判斷部73的判斷結果和由上述階段通過時間檢測部74檢測的通過時間Δtn，發出逆轉驅動指令。
佔空比設定部72根據上述階段判斷部73的判斷結果自動地控制供給全波整流橋電路400的各功率FET的門電壓佔空比。驅動器71，把上述設定的佔空比的驅動脈衝供給全波整流橋電路400的各功率FET。
下面，參照圖5的流程圖和圖6的動作說明圖，說明上述轉向反向控制部700的動作。圖6(a)中，表示使曲柄軸201逆轉所需的轉動曲柄軸力矩(逆轉負荷)與曲柄角度的關係。轉動曲柄軸力矩在將要到達壓縮上死點前(逆轉時)急劇上升。圖6(b)中，表示曲柄角度與階段的關係。圖6(c)中，表示逆轉時曲柄軸的角速度的變化。
在步驟S11，檢測到發動機停止時，在步驟S12、S13，參照被階段判斷部73判斷的現在階段。當現在階段如果是階段#0～#11中的任一個時，進入步驟S14。如果是階段#12～#32中的任一個時，進入步驟S15。如果是上述以外(即是階段#33～#35中的任一個)時，進入步驟S16。在步驟S14、S16，在佔空比設定部77中，驅動脈衝的佔空比設定為70％，在步驟S15中，設定為80％。
該佔空比的動態控制如後所述，在轉動曲柄軸力矩增大的壓縮上死點相當角度(逆轉時)的跟前，使逆轉時的曲柄軸201的角速度充分降低，同時，在其以外的角度，可進行快速的逆轉驅動。
在步驟S17，驅動器71用上述設定的佔空比控制全波整流橋電路400的各功率FET，開始逆轉通電。在步驟S18，通過的階段#n的通電時間Δtn由上述階段通過時間檢測部74檢測。
在步驟S19，在逆轉控制部75中，判斷曲柄軸201是否通過了階段#0、即上死點附近。如果未通過階段#0，在步驟S21，將剛剛通過的上述階段#0的通過時間Δtn與之前通過的階段#(n-1)的通過時間Δn-1的比(Δtn/Δtn-1)與基準值Rref(本實施例中是4/3)相比。如果上述通過時間比(Δtn/Δtn-1)不超過基準值Rref，返回步驟S12，進行逆轉驅動，與此平行地反覆上述各處理。
如圖6(c)中曲線A所示，發動機停止位置、即逆轉開始位置是在比前次和下次的壓縮上死點的中間位置更接近下次的壓縮上死點的側、換言之，通過了排氣上死點(正轉時)後到到達壓縮上死點的過程時，儘管馬達兼發電機1以70％的佔空比被逆轉驅動，但曲柄軸仍能通過階段#0(排氣上死點)。因此，在步驟S19中檢測到它，進入步驟S20，判斷曲柄軸201是否已到達階段#32。如果判斷為曲柄軸201已到達階段#32，在步驟22，停止上述逆轉通電，然後，曲柄軸藉助慣性力進一步逆轉後停止。
如圖6(c)中曲線B所示，逆轉開始位置是在比前次和下次的壓縮上死點的中間位置更接近前次的壓縮上死點的側、換言之，是通過壓縮上死點(正轉)後到到達排氣上死點的過程時，馬達兼發電機1以70％的佔空比被逆轉驅動，所以，逆轉負荷如圖6(a)所示，在到達階段#0跟前(逆轉時)上升，曲柄軸201的角速度急劇下降。然後，在步驟S21，判斷為上述通過時間比(Δtn/Δtn-1)在基準值的4/3以上時，在步驟S22，停止上述逆轉通電，曲柄軸的逆轉與通電停止幾乎同時停止。
這樣，本實施例中，在發動機停止後的逆轉驅動時，監視曲柄軸是否通過了上死點相當角，以及曲柄軸的角速度是否降低，當曲柄軸逆轉時通過上死點時，立即結束逆轉通電，在曲柄軸的角速度因逆轉負荷的增大而降低時，也結束逆轉通電。所以，儘管在逆轉開始位置，也可將曲柄軸返回到前次壓縮上死點跟前(逆轉時)、即壓縮反作用力低的位置。
本實施例中，根據檢測起動馬達兼發電機1的轉子角度(即階段)的轉子角度傳感器29的輸出檢測曲柄軸201的角速度，所以，不需要另外設置用於檢測曲柄軸201角度的傳感器。
本發明具有以下效果。
(1)在檢測到曲柄軸的逆轉負荷上升之前，檢測到曲柄軸到達上死點相當角時，該位置可預測為排氣上死點附近，所以，在這裡停止逆轉通電，可藉助慣性力使曲柄軸回到所需位置。
另外，在檢測到曲柄軸到達上死點之前，檢測到曲柄軸的逆轉負荷上升時，該位置是壓縮上死點的跟前(逆轉時)、即壓縮反作用力低的位置，在這裡停止逆轉通電，可使曲柄軸在壓縮反作用力低的位置停止。
(2)使起動馬達的逆轉驅動力矩在上死點及其附近比其以外的位置更低，所以，可在壓縮上死點的跟前使逆轉的曲柄軸的角速度減速。因此，不僅防止曲柄軸越過壓縮上死點相當角，而且，可容易地檢測到曲柄軸已到達壓縮上死點的跟前。
(3)當曲柄軸在逆轉時通過上死點時，立即停止逆轉通電，然後利用慣性力使曲柄軸進一步逆轉，所以，可縮短起動馬達的通電時間，可減低電力消耗量。
(4)根據檢測起動馬達的轉子角度的傳感器的輸出，檢測曲柄軸的角速度，所以，不必另外設置用於檢測曲柄軸201的角度的傳感器。
權利要求
1.發動機起動控制裝置，在發動機停止後，將其曲柄軸逆轉到規定位置，進行下一次的發動機起動；其特徵在於，包含使曲柄軸正轉和逆轉的起動馬達；在發動機停止後，開始向起動馬達逆轉通電的逆轉控制機構；檢測逆轉的曲柄軸已到達活塞上死點相當角的曲柄角檢測機構；檢測上述曲柄軸的逆轉負荷的逆轉負荷檢測機構；上述逆轉控制機構，應答曲柄角檢測機構檢測到的曲柄軸已到達上死點相當角的信息、和上述逆轉負荷檢測機構檢測到的逆轉負荷上升的信息這兩種信息之中較早的一方，結束上述逆轉通電。
2.如權利要求1所述的發動機起動控制裝置，其特徵在於，使上述起動馬達逆轉時的驅動力矩，在曲柄軸通過上死點相當角及其附近區域期間，比曲柄軸通過其它角度期間減少。
3.如權利要求1所述的發動機起動控制裝置，其特徵在於，上述逆轉負荷檢測機構，根據逆轉的曲柄軸的角速度變化檢測逆轉負荷。
4.如權利要求3所述的發動機起動控制裝置，其特徵在於，上述起動馬達包含檢測其旋轉角度的旋轉角檢測機構；上述逆轉負荷檢測機構用上述旋轉角檢測機構檢測到的起動馬達的角速度變化代表上述曲柄軸的角速度的變化。
5.如權利要求1至4中任一項所述的發動機起動控制裝置，其特徵在於，上述發動機是四衝程發動機，上述曲柄角檢測機構是檢測點火時間的點火用脈衝發生器。
全文摘要
本發明發動機起動控制裝置可以改善發動機的起動性。設有在發動機停止後,開始向起動馬達逆轉通電的逆轉控制機構;檢測逆轉的曲柄軸已到達活塞上死點相當角的曲柄角檢測機構;檢測上述曲柄軸的逆轉負荷的逆轉負荷檢測機構;上述逆轉控制機構,應答曲柄角檢測機構檢測到的曲柄軸已到達上死點相當角的信息(圖6(c)的曲線A上的X標記)、和上述逆轉負荷檢測機構檢測到的逆轉負荷上升的信息(圖6(c)中的曲線B上的X標記)這兩種信息之中較早的一方,結束上述逆轉通電。
文檔編號F02N11/08GK1351226SQ0111936
公開日2002年5月29日 申請日期2001年5月30日 優先權日2000年10月26日
發明者大田淳朗, 本田聰, 小丿澤聖二 申請人:本田技研工業株式會社