CN1506564A - 引擎起动控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种引擎起动控制装置，其课题在于，对应打开节气门的操作迅速起动引擎。由正转优先转速判断打开节气门时的引擎转速是否具有适合再起动的惯性。当引擎转速大于正转优先转速时，立即使起动马达正转从而再起动引擎。当引擎转速小于正转优先转速时，使引擎完全停止并将其定位于再起动位置后，再发动引擎。这时，如果某引擎转速减小了则对其进行制动并尽快使引擎停止。对应曲柄角设定正转优先转速。

Description

引擎起动控制装置
技术领域
本发明涉及一种引擎起动控制装置，特别涉及可以容易地使引擎停止和刚刚停止后再起动引擎的引擎起动控制装置。
背景技术
众所周知，为了降低燃料消耗量以改善环境等，在使车辆暂时停止在十字路口等时使引擎停止，即惰止(idle stop)功能。在具有该惰止功能的车辆中，有的车辆设置感知节气门的开闭的节气门传感器，如果该传感器检测到节气门处于关闭状态则引擎停止点火，另一方面，如果检测到节气门处于打开状态则开始起动引擎。从惰止状态的起动时到车辆开始运动使驱动力增加，在其后的低车速区域中，使驱动力暂时降低。(特开2001-355480)。
另外，在停止点火后，如果在引擎靠惯性维持回转期间打开节气门则起动引擎，也可以在点火停止后极短时间内容易地再起动引擎。这时，设定引擎的基准转速，如果引擎转速大于该基准转速，则节气门的“开”操作立刻向起动马达进行使引擎正转的通电。另一方面，如果引擎转速小于该基准转速，则等待引擎回转停止并进行曲柄的定位。为了确实起动，由起动马达将曲柄定位于避开需要较大扭矩的压缩冲程的位置。另外，在该定位后，对起动马达进行使引擎正转的通电，从而进行再起动。
为了实现车辆的小型化，最好起动马达也尽量小型。因此，最好在起动时有效利用引擎的惯性使即使靠较小的扭矩也可以使车辆越过压缩冲程上的死点。即，选择起动马达的扭矩也要考虑引擎的惯性。因此，为了越过压缩冲程上的死点，上述基准转速的设定要使得将马达扭矩和引擎惯性的合成扭矩为大于必要的扭矩。
但是，该设定为考虑了越过压缩冲程上的死点的情况，例如在曲柄位于燃烧冲程的位置的场合，在起动时不需要较大的扭矩。因此，在这种情况下，即使为不能期待较大引擎惯性的低转速区域，即，引擎转速小于考虑越过上死点进行设定的基准转速，也可以立即进行正转通电。
但是，在现有技术中，即使在这样的情况下，如果引擎转速小于基准转速，则如果不等到引擎暂时停止，并且在进行了曲柄的定位后也不能进行使引擎正转的通电。
因此，最好即使在引擎的转速变小的场合，也可以在对起动马达有利的状况下，立即进行使引擎正转的通电从而再起动引擎。
本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种可以在短时间内进行引擎暂时停止后的再起动的引擎起动控制装置。
发明内容
为了达到上述目的，本发明的引擎起动控制装置，备有检测到节气门处于关闭状态然后使引擎停止，检测到节气门处于打开状态然后起动引擎的机构，其第1特征为，具有在上述引擎起动前，将曲柄定位于用于起动引擎的预定位置的定位机构；在检测到上述节气门处于打开状态时，检测曲柄位置的机构；决定相应于被检测到的曲柄位置的正转优先转速的机构；起动模式决定机构，该机构根据上述节气门处于打开状态时的引擎转速是否在上述正转优先转速以上，当引擎转速在上述正转优先转速以上时，该机构立即使引擎正转，另一方面，当引擎转速在正转优先转速以下时，该机构在将曲柄定位于上述预定位置后才使引擎正转从而起动引擎。
根据第1特征，在引擎转速大于由曲柄角决定的正转优先转速时，例如即使不将曲柄定位于轻负荷位置，也判断为可以起动引擎，从而可以立即起动引擎。因此，可以缩短从将曲柄定位后起动到由打开节气门操作起动引擎的时间。
另外，本发明的第2特征在于，备有在由上述起动模式决定机构将曲柄定位于上述预定位置后使引擎正转从而决定起动引擎的情况下，对引擎进行制动的机构。
根据第2特征，由于在等待至引擎自然停止然后进行定位并使其起动的情况下，可以在短时间内使引擎停止，所以可以缩短从打开节气门操作到起动引擎的时间。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的引擎起动控制装置的主要部分的功能框图。
图2是包含于引擎起动控制装置的起动马达的剖视图。
图3是包含起动马达的机动二轮车用引擎的主要部分的***构成图。
图4是表示引擎起动控制装置的主要部分动作的流程图。
图5是表示对应于阶段的正转优先转速的一个例子的图。
图6是表示本实施例的引擎起动控制引起的引擎转速的变化的图。
具体实施方式
下面，结合附图详细说明本发明。图2是包含于本发明的一个实施例的引擎起动控制装置的起动马达的剖视图。起动马达1具有转子2和定子3。起动马达1为未图示的引擎的起动机构，并且在引擎开始自主运转后，还作为由该引擎驱动的发电机作用。
转子2包括杯状的轭部4、将轭部4结合于引擎的曲柄轴(未图示)的轴套5、沿轭部4的内周配置的多个磁铁6。在轴套5的端部外周嵌入有用于检测回转的环状的传感器磁铁7。传感器磁铁7具有对应于各既定角度使极性反转的着磁带(检测角度用着磁带)和着磁于1周回转之中的1个位置的着磁部或只有1个位置不同于其他的极性的着磁带(检测基准位置用着磁部或着磁带)。
定子3包含定子铁心8和经由绝缘材料9卷绕在该定子铁心8上的定子绕线10。定子绕线10为三相绕线。定子铁心8经由未图示的定子基座固定在引擎的壳体上。在定子3上设有包括与传感器磁铁7的检测角度用着磁带相向配置的三个第1磁传感器11和与检测基准位置用着磁部或着磁带相向配置的第2磁传感器12的传感器组件13。
第1磁传感器11与对应于各既定角度改变极性的传感器磁铁7的着磁带对应地输出按各既定角度地交替的检测信号。由于该检测信号对应于曲柄角的变化，所以以下将第1磁传感器11称为曲柄角传感器11。曲柄角传感器对应于起动马达1的U、V、W相，具有电流相位角120°的相位差地配置有3个。即，曲柄角传感器11由传感器11U、11V、11W构成。
第2磁传感器对应于检测基准位置用着磁部或着磁带，每回转1周输出1次脉冲信号。由于该脉冲信号用于检测点火时期，所以以下，将第2磁传感器12称为点火脉冲源12。
传感器组件13包括支承曲柄角传感器11、点火脉冲源12的基板14和将传感器11、12连接于控制部(未图示)的导线15，并由螺栓16固定于定子3。
图3是包含上述起动马达的机动二轮车用引擎的主要部分的***构成图。在ECU17上备有结合于起动马达1的三相绕线1U、1V、1W的整流电路100和伴随曲柄角传感器11U、11V、11W的输出控制构成整流电路100的开关元件(例如，FET(场效应晶体管))的开关电路200。另外，在ECU17上备有基于曲柄角传感器11U、11V、11W、点火脉冲源12和后面将要说明的各传感器的检测信号和开关的切换并伴随预定程序进行动作的微计算机(CPU)300。
在ECU17上连接有主开关18、起动开关19、起动继电器20、点火线圈21、节气门传感器22和速度传感器23。使曲柄轴每回转1周输出1次检测信号且接近曲柄轴配置地形成速度传感器23。在点火线圈21的二次侧连接有火花塞24。
作为上述各部分的电源设有电池25，通过保险丝26和主开关18从电池25将电流供给各部。
下面，说明控制上述起动马达的引擎起动控制装置。引擎起动控制装置具有靠节气门的“关闭”操作使引擎停止，并靠节气门的“打开”操作起动引擎的再起动功能。该再起动功能包含以下决定功能：在上述引擎起动操作时，即进行节气门的“打开”操作时，根据引擎的转速，决定是移至使引擎正转地向起动马达1通电的第1起动模式，还是移至在向起动马达1进行了用于给曲柄定位的通电后进行正转通电的第2起动模式。
即，在引擎转速在基准转速以上时，由于可以期待较大的引擎惯性，所以立即使引擎正转从而再起动引擎。另一方面，在引擎转速在基准转速以下时，由于不能期待较大的引擎惯性，所以即使保持原状态向起动马达进行正转通电也难以越过压缩冲程。因此，一度使引擎反转至不需要较大扭矩的曲柄位置，通过再次进行正转通电再起动引擎。
进而，在本实施例中，在基于引擎转速决定起动模式时，作为用于该决定的判断基准的引擎转速(基准转速)对应于各引擎冲程或各曲柄角为可变的。因为根据由冲程或曲柄角判断的曲柄位置，即使由较低的引擎转速也可以容易地再起动。例如，在燃烧冲程中，即使从引擎停止状态也可以再起动。
图1是表示以由节气门的开闭操作引起的再起动功能为前提的引擎起动控制装置的主要部分功能的框图，实现作为上述CPU300的功能。在正转优先转速存储部30中对应于引擎的吸气、压缩、燃烧、排气的各冲程或1个循环的曲柄角，预先存储有用于决定是否使引擎正转的正转优先转速。后面将结合图5说明对应于曲柄角的正转优先转速的一个例子。
冲程判别部31基于曲柄角传感器11和点火源12的各检测信号，判别冲程或曲柄角。以下，说明1个循环(4冲程引擎回转2周)中的曲柄角每10°对应于1个阶段号，判别曲柄位于哪个阶段的例子。72个阶段的曲柄角代表1个循环的曲柄位置。在进行“打开”节气门的操作时进行曲柄角的判别。即，在由节气门开度检测部32基于节气门传感器22的输出检测到节气门处于“打开”状态时判别曲柄角。
判别的曲柄角即阶段号输入正转优先转速存储部30内，并从正转优先转速存储部30向起动模式决定部33读取对应于阶段号的正转优先转速。转速检测部34从速度传感器23的输出脉冲间隔检测引擎转速，检测的引擎转速输入到起动模式决定部33内。
起动模式决定部33将引擎转速和正转优先转速做比较，从而决定起动模式。如果引擎转速大于正转优先转速，则输出决定信号ml，反之，如果引擎转速小于正转优先转速，则输出决定信号m2。把决定信号m1输入到正转通电部35，把决定信号m2输入到定位通电部36。
此外，在引擎实质上停止后进行定位通电。另外，由于早期开始定位通电然后迅速进行引擎的起动，所以在输出了决定信号m1的情况下，当引擎转速程度较低时，可以向反转方向驱动马达从而对引擎进行制动。
图4是引擎再起动控制的流程图。在步骤S1中，将再起动标志位和正转标志位初始化为“0”。在步骤S2中，判别正转标志位是否为“1”。由于最初将标志位初始化为“0”，所以步骤S2成为否定，然后前进至步骤S3。在步骤S3中，读取节气门传感器22的检测值。在步骤S4中，计算曲柄角速度。
在步骤S5中，判别再起动标志位是否为“2”。由于将标志位初始化为“0”，所以步骤S5成为否定，然后前进至步骤S6。在步骤S6中，判断节气门传感器22的检测值是否为预先设定的开度值TH1以上。如果节气门开度传感器的检测值为开度值TH1以上，则为了再起动判断进行了节气门的打开操作，然后前进至步骤S7。在步骤S7中，用预先设定的映射表检索对应于当前的曲柄角的正转优先转速。映射表的例子如图5所示。
在步骤S8中判断曲柄角速度是否为正转优先转速以上。如果曲柄角速度为正转优先转速以上，则不再次进行曲柄定位处理也可以起动引擎，所以前进至步骤S9然后可以使起动马达正转，所以把正转标志位设成“1”。通过把正转标志位设成“1”，步骤S2成为肯定，然后前进至步骤S16，对起动马达进行正转通电。
当曲柄角速度不为正转优先转速以上时，如保持原状态则难以进行正转起动。因此，这时在进行了曲柄定位处理后，使引擎正转。引擎暂时停止后进行曲柄定位。另外，为了加速引擎停止，更早地进行曲柄定位，在引擎转速(曲柄角速度)为预定转速NE1以下时，进行用于使起动马达反转的通电，从而对引擎进行制动。
首先，前进至步骤S10然后判别再起动标志位是否为“1”。当曲柄角速度为转速NE1以下时，再起动标志位为“1”。由于最初再起动标志位不为“1”，所以前进至步骤S11然后判断曲柄角速度是否为转速NE1以上。当曲柄角速度为转速NE1以下时，前进至步骤S12，将再起动标志位设定为“1”。
如果再起动标志位为“1”，则在下次的处理中，步骤S10成为肯定，从步骤S10前进至步骤S13然后使起动马达反转。在步骤S14中，判断曲柄角速度是否为转速NE2(实质上将转速NE2设定为0)以下。如果步骤S14为肯定则前进至步骤S15然后将再起动标志位设为“2”。通过将再起动标志位设为“2”，步骤S5成为肯定然后前进至步骤S17，进行曲柄的定位处理。
在曲柄的定位处理中，向起动马达进行反转通电，并使曲柄轴转至回转负荷较小的阶段。可以将其定位于除压缩冲程之外的位置。在使曲柄轴反转后，进行正规正转的引擎在例如特开平7-71350号公报中有记载。
图5为表示阶段即曲柄位置和正转优先转速的关系的图。在同图中，由于从对应于燃烧和排气冲程的第1阶段到第36阶段，引擎的负荷较小，所以将正转优先转速设定得较低。另一方面，由于从对应于吸气和压缩冲程的第37阶段到第72阶段，引擎的负荷较大，所以将正转优先转速设定得较高。
图6为表示表示本实施例的起动控制的概要的引擎转速的变化的图。在同图中，区域A为正转优先区域，在该区域A打开节气门的情况下，立即使起动马达正转从而再起动引擎。另一方面，区域B为附有转速条件的正转优先区域，在该区域B打开节气门的情况下，如果引擎转速大于对应于曲柄角的正转优先转速，则立即使起动马达正转，反之，如果引擎转速小于上述正转优先转速，则对引擎进行制动。
例如，在区域A的时点a打开了节气门的情况下，从该时点开始立即使起动马达正转，引擎正转数如线NA所示地上升。另一方面，在在区域B的时点b1打开节气门，此时的正转优先转速为NE1的情况下，从该时点开始立即使起动马达正转，引擎正转数如线NB所示地上升。
另外，在区域B的时点b2打开了节气门的情况下，由于正转优先转速小于NE1，所以暂时停止点火，引擎停止后进行定位，再次使起动马达正转从而再起动引擎。这时，通过沿使引擎反转的方向通电等对引擎进行制动。
在不对引擎进行制动的情况下，引擎转速沿线NC减小。因此，对引擎进行了制动的情况和不进行制动的情况相比，可以缩短时间T。
根据技术方案1、2，通过打开节气门的操作可以缩短到再起动引擎的情况下的引擎起动的时间。
即使在引擎转速较低的情况下，也可以根据曲柄位置立即起动引擎，另一方面，有时即使在转速较高的情况下，如果曲柄位置为不适应于起动的高负荷位置(例如，压缩上死点前)，也不能从该位置立即起动引擎。在技术方案1的发明中，消除这样的故障，即使不将曲柄定位于适合于引擎再起动的轻负荷位置，也可以靠残留的惯性立即进行再起动的基准转速(正转优先转速)为对应于曲柄位置而可变的数值。
另外，根据技术方案2，即使是在曲柄定位后再起动的场合，到引擎停止也不用等待太久，而是通过对起动马达进行反转通电等对引擎进行制动从而可以较早地进行曲柄定位和引擎起动。

Claims (2)

1.一种引擎起动控制装置，备有检测到节气门处于关闭状态然后使引擎停止，检测到节气门处于打开状态然后起动引擎的机构，其特征为，
具有在引擎起动前，将曲柄定位于用于起动引擎的预定位置的定位机构；
在检测到上述节气门处于打开状态时，检测曲柄位置的机构；
决定相应于被检测到的曲柄位置的正转优先转速的机构；
起动模式决定机构，该机构根据上述节气门处于打开状态时的引擎转速是否在上述正转优先转速以上，当引擎转速在正转优先转速以上时，立即使引擎正转，另一方面，当引擎转速在正转优先转速以下时，在将曲柄定位于上述预定位置后才使引擎正转从而起动引擎。
2.如权利要求1所述的引擎起动控制装置，其特征在于，备有在由上述起动模式决定机构将曲柄定位于上述预定位置后使引擎正转从而决定起动引擎的情况下，对引擎进行制动的机构。
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