發動機起動輔助系統的製作方法

2023-12-02 18:47:31

專利名稱：發動機起動輔助系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有發動機起動器的發動機起動輔助系統。
背景技術：
一種具有發動機起動器的發動機起動系統(例如相當於JP-A-2004-257369的US 2004-0168664A1)已為所知。在該系統中，電流被供向發動機起動器的起動馬達以便起動發動機。
圖4為用實驗方法構造的用於改進常規發動機起動系統的發動機起動系統40的示意性電路圖。這種系統40包括兩個開關101、102，具有線圈103a和繼電器開關103b的起動繼電器103，具有起動馬達104a和用來將起動馬達104a接合於發動機上的的電磁開關線圈104b的起動器104以及發動機電子控制單元(ECU)105。當鑰匙柱轉向起動位置時，開關101接通。在自動變速車輛中，當齒輪處於空檔位置或停車位置時，開關102接通。在手動變速車輛中，當離合器踏板受壓時，開關102接通。只要開關102接通，那麼當駕駛員轉動鑰匙柱至起動位置時，電流I107就從端子107供向起動繼電器103，而發動機ECU105接收用於指示鑰匙柱接通情況的信號。於是，發動機ECU105對發動機提供燃料注入信號並且向起動繼電器103供應電流I105。在這種情況下，電流I107和電流I105都流過起動繼電器103。因此，就確保在發動機起動期間使得起動繼電器103致動。
當電流I105或I107通過開關102而流過起動繼電器103的線圈103a時，就會在線圈103a周圍產生電磁力。起動器開關103b被這種力吸引從而接通。因此，電源(電池)106就向電磁開關線圈104b和起動馬達104供應電流I106。這樣就將發動機起動。
發動機ECU105通過端子108由電源106供應電力並且其供應電流I105以便接通起動器開關103b。同樣，端子107由電源106來供應電力並且其供應電流I106以便驅動起動馬達104a。電流I106變得較大以便在發動機起動期間使得電源電壓快速下降。
參看圖5的時序圖，電源電壓在時刻T1處降至預定復位水平L2以下。由於電源電壓沒有高到足以適當操縱發動機ECU105，所以發動機ECU105在時刻T1處重新調整電流I105的供應。
在這種情況下，只要鑰匙柱處於起始位置，即開關101接通時，電流I107就從端子107持續供向線圈103a。因此，起動器開關103b保持接通，起動馬達104a運轉。由於起動馬達104a運轉，轉動發動機所需的電流負載就減少。時刻T1與T2之間的電源電壓相應增加。於是，當電源電壓在時刻T2達到預定回復水平L1時，發動機ECU105的復位狀態就解除。於是，發動機ECU105在時刻T3處重新開始供應電流I105以便起動發動機。這樣，即使電源電壓在發動機起動期間快速下降，也能夠起動發動機。
然而，在一種最新型的發動機起動系統中，發動機通過按壓按鈕開關而起動，當發動機ECU105處於復位狀態時，就不存在用來供應電流I107的電流通路。因此，如果發動機ECU105重新調整電流I105的供應，就不能起動發動機。
具體而言，在發動機ECU105重新調整電流I105的供應並且發動機起動順序停止之後，電源電壓恢復至起動發動機之前的初始水平。即使當發動機起動順序重新開始並且發動機ECU105重新開始供應電流I105，電源電壓再次降至復位水平L2以下。這是因為轉動發動機所需的電流負載並未減少。因此，不管按壓按鈕開關多長時間來起動發動機，都不能起動發動機。

發明內容
本發明的目的在於提供一種發動機起動輔助系統，其中即使電源電壓在發動機起動期間降至復位水平以下也能夠起動發動機。
發動機起動輔助系統包括具有升壓器的輔助ECU、發動機ECU、電源、起動繼電器以及起動器。輔助ECU和發動機ECU由車輛電源來供應電力，並向起動繼電器供應電流。當電流流過起動繼電器時，電源就向起動器供應電流以便轉動發動機。即使在發動機ECU由於發動機起動期間電源的電壓降而重新調整對起動繼電器的電流供應的情況下，輔助ECU也能使用增壓器來增加來自於電源的電壓，從而向起動繼電器供應電流。


通過閱讀參看附圖進行的以下詳細描述，將會更加清楚本發明的以上及其它目的、特徵和優點。圖中
圖1為根據本發明第一實施例的發動機起動輔助系統的方塊電路圖；圖2A為示出了在沒有輔助ECU的情況下起動繼電器致動時間的時序圖，圖2B為示出了在帶有輔助ECU的情況下起動繼電器致動時間的時序圖；圖3為根據本發明第二實施例的發動機起動輔助系統的方塊電路圖；圖4為根據相關技術的發動機起動系統的方塊電路圖；以及圖5為示出了圖4的發動機起動系統中在發動機起動期間電源電壓水平的時序圖。
具體實施例方式
參看圖1，其示出了發動機起動輔助系統20的方塊電路圖。系統20包括具有增壓器1a的輔助ECU1、發動機ECU2、開關3、起動繼電器4以及起動器5。
例如，輔助ECU1通過端子(電源裝置)6由電源(蓄電池)9供應電力並且包括於電源ECU中。當端子6的電壓低於預定水平時，輔助ECU1的增壓器1a就使得來自於端子6的電壓增加。這樣，輔助ECU1就使得來自於端子6的電壓保持在輔助ECU1所需的電壓水平之上，以便進行發動機起動輔助控制，即向起動繼電器4供應電流I3。
如圖5中所示，通過進行發動機起動輔助控制，就使得輔助ECU1的復位水平L3低於發動機ECU2的復位水平L2。因此，即使在發動機ECU2落入處於復位水平L2的復位狀態時，輔助ECU1也能夠向起動繼電器4供應電流I3。根據一個實例，復位水平L2設定為4伏而復位水平L3設定為3.5伏。
當按鈕開關7受壓時，按鈕開關7向輔助ECU1提供第一信號。當制動踏板受壓並且制動開關8接通時，制動開關就向輔助ECU1提供第二信號。當輔助ECU1接收來自按鈕開關7的第一信號並同時接收來自製動開關8的第二信號時，輔助ECU1通過位於輔助ECU1與發動機ECU2之間的信號線(未示出)向發動機ECU2提供用於起動發動機的發動機起動信號。於是，輔助ECU1和發動機ECU2開始分別通過輸出端子1b和輸出端子2b向起動繼電器4供應電流I3和I2。甚至在發動機ECU2落入復位狀態即重新調整電流I2的供應之後，輔助ECU1也能夠持續供應電流I3達預定周期。
在此，第一周期定義為發動機ECU2落入復位狀態時至發動機ECU2重新開始供應電流I2以便起動發動機時的周期。第二周期定義為從發動機ECU2落入復位狀態時至發動通過重新供應電流I2而被起動時的周期。
預定周期設定成長於第一周期並且短於第二周期從而確保發動機被起動。例如，如果第一周期為150毫秒而第二周期為500毫秒，那麼就可以將預定周期設定為300毫秒左右。
替代地，只要按壓開關7接通，輔助ECU1就能夠持續供應電流I3，而不只是持續預定周期。另一種替代方案是，萬一首次起動發動機的嘗試以失敗而結束，只要按壓開關7接通，輔助ECU1就能夠持續供應電流I3，而不只是持續預定周期。
然而，由於要防止起動器5發生故障，所以輔助ECU1向起動繼電器持續供應電流I3的周期部分受限。
在此，第三周期定義為發動機ECU2能夠向起動繼電器4持續供應I2的周期。第四周期定義為在起動器5沒有發生故障的情況下電流I1未從電源9持續供向起動器5以外的周期。第五周期定義為電流I3的受限周期。
例如，在將第三周期設定為30秒而將第四周期設定為60秒時，那麼就將第五周期設定為15秒。具體而言，第五時間周期設定成小於第四周期減去第三周期後的周期。在這種情況下，即使發動機ECU2在第三周期期間向起動繼電器4持續供應電流I2，電流I1在第四周期以外並未流過起動器5。因此，防止了起動器5發生故障。
發動機ECU2還由端子6來供應電力並且執行諸如根據加速器(未示出)上的壓力而向發動機輸出燃料注入信號之類的功能。
此外，當發動機ECU2收到來自輔助ECU1的發動機起動信號時，發動機ECU2確定是否滿足發動機起動的條件。如果滿足條件，發動機ECU2就通過輸出端子2a向起動繼電器4供應電流I2。
而且，發動機ECU2確定端子6的電壓是否高於復位水平L2。如果端子6的電壓低於復位水平L2，發動機ECU2就調整對起動繼電器4的電流I2的供應。於是，發動機ECU2就停止供應電流I2直至端子6的電壓恢復至回復水平L1。回復水平L1設定成高於復位水平L2。
根據齒輪位置接通開關3。在自動變速車輛中，當齒輪處於空檔位置或停車位置時，開關3接通。在手動變速車輛中，當離合器踏板受壓時，開關3接通。
起動繼電器4包括線圈4a和繼電器開關4b。當電流I2或電流I3流過線圈4a時，就會在線圈4a周圍產生電磁力。繼電器開關4b受到該力的吸引而接通。
起動器5包括起動馬達5a和電磁開關線圈5b。起動器5由電源9供電，其由端子6來供應電力並且向起動器5供應電流I1。根據一個實例，電源9在正常工作狀況下的電壓為12伏。電流I1通過接通與關閉繼電器開關4b來控制。
下面將對發動機起動輔助系統20的工作情況進行描述。
當輔助ECU1收到表示按壓開關7接通的第一信號並同時收到表示制動開關8接通的第二信號時，輔助ECU1就向發動機ECU2提供發動機起動信號。於是，發動機ECU2就確定是否滿足發動機起動的條件。例如，發動機ECU2確定水溫是否高於預定水平，或者停動編碼是否經認可。如果滿足條件，發動機ECU2就向起動繼電器4供應電流I2以便驅動起動器5。同樣，輔助ECU1就向起動繼電器4供應電流I3以便驅動起動器5。
當電流I2或電流I3流過起動繼電器4的線圈4a時，就會在線圈4a周圍產生電磁力。繼電器開關4b受到該力的吸引而接通。於是，電源9就向起動器5的電磁開關線圈5b和起動馬達5a供應電流I1。這樣，起動馬達5b就運轉並且發動機被起動。
發動機ECU2由端子6來供應電力並且向起動繼電器4供應電流I2。如果端子6的電壓降至復位水平L2以下，發動機ECU2就落入復位狀態並停止供應電流I2。
然而，在這種情況下，輔助ECU1的增壓器1a就使得來自於端子6的電壓增加，從而使得來自於端子6的電壓保持在輔助ECU1所需的電壓水平之上，以便進行發動機起動輔助控制。因此，即使在發動機ECU2就落入復位狀態時，輔助ECU1也能夠向起動繼電器4供應電流I3。
這樣，起動器開關4b就被接通，電源9就向起動器5的電磁開關線圈5b和起動馬達5a供應電流I1。因此，起動馬達5a運轉。
於是，就可以起動發動機。即使在發動機並未被起動的情況下，用於轉動發動機所需的電流負載也隨著起動馬達5a的運轉而減少。因此，端子6的電壓就相應增加。當端子6的電壓恢復至回復水平L1時，發動機ECU2的復位狀態就被解除。然後，發動機ECU2重新開始向起動繼電器4供應電流I2，從而起動發動機。
如圖2A的時序圖中所示，如果輔助ECU1沒有提供輔助作用(即電流I3)，那麼在發動機ECU2處於復位狀態期間就沒有電流流過起動繼電器4，因而起動繼電器4並未致動。因此，沒有電流I1來自於電源9並且起動器5沒有被供能。
相反，如圖2B的時序圖中所示，如果輔助ECU1提供了輔助作用，那麼電流I3在發動機ECU2處於復位狀態期間流過起動繼電器4，因此，起動繼電器4被致動。結果，電流I1來自於電源9並且起動器5被供能以便起動發動機。
在系統20中輔助ECU1提供了輔助功能，因此，即使發動機ECU2在發動機起動期間落入復位狀態，也能夠在系統20中起動發動機。
參看圖3，其示出了發動機起動系統30的方塊電路圖。
系統30的基本構造類似於系統20，並且其旁邊具有繼電器10。繼電器10包括線圈10a和繼電器開關10b。只有當點火IG接通時，點火開關(IG)的電壓才應用於線圈10a上。換句話說，點火IG斷開時，點火開關(IG)的電壓就不會應用於線圈10a上。當電流流過線圈10a時，繼電器開關10b利用線圈10a周圍所產生的磁引力而被接通。繼電器開關10b控制著電流通路，輔助ECU1或發動機ECU2通過該電流通路而分別向起動繼電器4供應電流I3或電流I2。
簡而言之，繼電器開關10b根據點火開關的接通與關閉狀態而被接通與關閉，並相應地接通或關閉電流通路。這樣，只有當點火開關接通時，輔助ECU1或發動機ECU2才向起動繼電器4供應電流I3或電流I2。
如果輔助ECU1或發動機ECU2發生故障，在不需要電流I2、I3時，電流I3或電流I2就可以持續供向起動繼電器4。然而，當點火開關斷開時，繼電器開關10b就中斷電流I2、I3。因此，就可以改進系統30的安全性。
上述實施例可以按照各種方法進行改良。
例如，端子6可以連接在不同於電源9的另一個電源(未示出)上。在這種情況下，由於端子6未受到起動馬達5b的影響，所以端子6的電壓在發動機起動期間不會降低。然而，由於除了起動馬達5b之外的電負載，端子6的磨損、噪聲、溫度等等因素，端子6的電壓可能降至復位水平L2以下。即使在這種情況下，增壓器1a也能夠使得輔助ECU1向起動繼電器4供應電流I3。因此，即使當發動機ECU2重新調整電流I2的供應時，起動馬達5b也能夠運轉從而起動發動機。
輔助ECU1的增壓器1a可以任選，只要輔助ECU1可以在發動機ECU2的復位狀態期間向起動器4供應電流I3即可。
上述實施例可以被改良用於一種發動機起動系統，這種系統中發動機通過轉動鑰匙柱來起動而不是通過按壓按鈕開關7來起動。
這些變化和改型可以理解成屬於附屬權利要求所限定的本發明的範圍內。
權利要求
1.一種用於起動車輛發動機的輔助系統，包括起動器(5)；電源(9)，其向起動器(5)供應第一電流(I1)；負載驅動單元(4)，其用於控制第一電流(I1)；發動機控制單元(2)，其由電源裝置(6)來供應電力並且在發動機起動期間向負載驅動單元(4)供應第二電流(I2)；以及輔助電流供應單元(1)，其由電源裝置(6)來供應電力並且在發動機起動期間向負載驅動單元(4)供應第三電流(I3)，其中當第二電流(I2)和第三電流(I3)中至少一個供向負載驅動單元(4)時，第一電流(I1)就供向起動器(5)，當電源裝置(6)的電壓低於第一預定水平(L2)時，發動機控制單元(2)重新調整第二電流(I2)的供應，以及輔助電流供應單元(1)供應第三電流(I3)而與發動機控制單元(2)是否重新調整第二電流(I2)的供應情況無關。
2.根據權利要求1所述的系統，其中輔助電流供應單元(1)包括增壓器(1a)，並且即使發動機控制單元(2)重新調整第二電流(I2)的供應，增壓器(1a)也能夠使得來自於電源裝置(6)的電壓增加以便向負載驅動單元(4)供應第三電流(I3)。
3.根據權利要求1所述的系統，還包括開關(10)，第二電流(I2)和第三電流(I3)通過所述開關供向負載驅動單元，其中當車輛的點火開關(IG)接通時，開關(10)接通，當車輛的點火開關(IG)斷開時，開關(10)斷開。
4.根據權利要求1所述的系統，其中當電源裝置(6)的電壓低於小於第一預定水平(L2)的第二預定水平(L3)時，輔助電流供應單元(1)就重新調整第三電流(I2)的供應。
5.根據權利要求4所述的系統，其中第一預定水平(L2)為4伏左右，而第二預定水平(L3)為3.5伏左右。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的系統，其還包括按鈕開關(7)，其在按鈕開關(7)受壓而起動發動機時向輔助電流供應單元(1)提供第一信號；當輔助電流供應單元(1)接收第一信號時，輔助電流供應單元(1)就向發動機控制單元(2)提供發動機起動信號以便起動發動機。
7.根據權利要求6所述的系統，還包括制動開關(8)，其在車輛進行制動操作時向輔助電流供應單元(1)提供第二信號，其中輔助電流供應單元(1)在接收第二信號期間提供發動機起動信號，而在接收來自按壓開關(7)的第一信號期間向負載驅動單元(4)供應第三電流(I3)。
8.根據權利要求7所述的系統，其中發動機控制單元(2)具有第三周期，在第三周期內容許第二電流(I2)持續供向負載驅動單元(4)，起動器(5)具有第四周期，在起動器(5)沒有發生故障的情況下，第一電流(I1)在第四周期以外持續供向起動器(5)，並且輔助電流供應單元(1)在由第四周期減去第三周期而確定的第五周期內供應第三電流(I3)。
9.根據權利要求8所述的系統，其中第五周期為15秒左右。
10.根據權利要求1所述的系統，其中電源(9)和電源裝置(6)包括互不相同的相應電池。
11.根據權利要求1所述的系統，其中電源裝置(6)連接於電源(9)上以便接收電源(9)的電力。
12.根據權利要求1所述的系統，其中在發動機控制單元(2)重新調整第二電流(I2)的供應之後，輔助電流供應單元(1)就向負載驅動單元(4)供應第三電流(I3)達預定周期，並且預定周期長於第一周期並且短於第二周期，其中第一周期從發動機控制單元(2)重置第二電流(I2)的供應時到發動機控制單元(2)重新起動第二電流(I2)的供應時，第二周期從發動機控制單元(2)重置第二電流(I2)的供應時到發動機通過重新起動第二電流(I2)的供應而起動時。
13.根據權利要求12所述的系統，其中預定周期長於150毫秒。
14.根據權利要求12所述的系統，其中預定周期為300毫秒左右。
15.一種負載驅動系統，包括至少一個電負載(4)；第一電源裝置(1)，其用於向負載(4)供應第一電力；以及第二電源裝置(2)，其用於向負載(4)供應第二電力；其中第一電源裝置(1)構造成即使在第二電源裝置(2)不能夠供應第一電力的情況下也能向負載供應第一電力。
16.根據權利要求15所述的系統，還包括電池(9)，其用於向第一電源裝置(1)和第二電源裝置(2)供應電池電力；以及起動器(5)，其可以通過負載(4)供應的電池電力來操作，該負載由第一電力或第二電力驅動，其中第一電源裝置(1)為可以利用電池電力來操作的第一電子控制單元並且包括增壓器(1a)以便即使在電池電力降至預定水平(L2)以下時也能用於增加電池電力以供應第一電力；並且其中第二電源裝置(2)為可以利用電池電力來操作的第二電子控制單元並且在電池電力位於預定水平(L2)以下時不可操作。
17.根據權利要求16所述的系統，還包括按壓開關(7)，用於產生信號以便驅動起動器，其中第一電源裝置(1)和第二電源裝置(2)響應於來自按壓開關(7)的信號而向負載(4)供應第一電力和第二電力。
全文摘要
一種發動機起動輔助系統包括具有升壓器(1a)的輔助ECU(1)、發動機ECU(2)、起動繼電器(4)以及起動器(5)，其在電流(I1)流過起動繼電器(4)時使得發動機起動。輔助ECU(1)和發動機ECU(2)由電源(9)供電並且向起動繼電器(4)供應電流(I2、I3)。當發動機ECU(2)在發動機起動期間由於電池(9)的電壓降而重新調整對起動繼電器(4)的第二電流(I2)的供應時，輔助ECU(1)就使用增壓器(1a)使得來自於電池(9)的電壓增加，從而向起動繼電器(4)供應電流(I3)。
文檔編號F02N99/00GK1760533SQ200510113620
公開日2006年4月19日 申請日期2005年10月12日 優先權日2004年10月12日
發明者田中康弘, 河津誠, 高木信友, 前田直樹 申請人:株式會社電裝