TWI414674B - Engine idling automatic flameout system and its control method - Google Patents

Description

引擎怠速自動熄火系統及其控制方法

本發明係關於一種引擎怠速自動熄火系統及其控制方法，尤指一種適用於機車引擎之怠速自動熄火系統及其控制方法。

汽機車所排放的廢氣是造成空氣污染及溫室效應的主要因素之一，而機車在怠速中(如十字路口紅燈暫停)所排放的廢氣濃度是正常行駛中的好幾倍，因此若要有效防止機車在怠速中排放廢氣，最好的方法就是將引擎熄火。

此外，礙於環保法規日益嚴苛要求下，各國環保相關單位逐漸要求汽、機車於等待紅綠燈、塞車、及路邊暫停等情況下，亦即怠速超過一定時間(如5分鐘)時，必須強制引擎熄火。因此如何控制引擎於怠速下自動熄火，俾抑制汽、機車之氣體排放量、及減少汽油燃料之消耗量，實為各車輛生產廠商所急欲解決之問題。

一般機車啟動與熄火方式大多利用鑰匙轉動機車鎖頭，請參閱圖1係習知引擎啟動與熄火系統之電路示意圖，一般而言，要啟動引擎70時，騎乘者需先以右手鑰匙轉動機車鎖頭，即先啟動電源開關74以連通電池73，再左手啟動煞車開關75，此時煞車燈76會亮，即需先導通煞車迴路，方能啟動引擎70，以避免發生爆衝，再右手按壓啟動開關77，透過啟動控制開關79，開啟啟動馬達78後再經由電源控制開關71與點火器72才能啟動引擎70，引擎70運轉的相關訊息則會顯示於儀表指示燈80上。此外，當引擎70於怠速中要熄火時，騎乘者需反轉鑰匙以切斷電源。因此，對機車騎乘者而言，在引擎熄火與啟動過程中，雙手必須在機車把手與鎖頭間來回移動，操作上十分繁瑣不便，並非十分理想。

有些近幾年才上市販賣之機車，則利用噴射引擎的引擎控制單元(Electronic Control Unit：ECU)根據引擎之轉速、車速及握把感知器所偵測到機車之把手是否未被握持等訊息來判斷引擎是否應熄火。參閱圖2係另一習知引擎怠速熄火之系統架構圖所示，其系統架構主要包括有：一握把感知器91、一車速感知器92、一計時器93及一控制單元94。握把感知器91係用以偵測機車之把手是否被握持，車速感知器92係用以量測機車之車速，計時器93係用以量測把手未被握持之持續時間，控制單元94則電連接於握把感知器91、車速感知器92、與計時器93。

當機車之引擎95處於發動狀態，握把感知器91偵測到把手未被握持、計時器93量測到把手未被握持之持續時間到達一預定值及車速感知器92量測到機車之車速為零時，亦即機車係處於怠速中，控制單元94即輸出一訊號以控制機車之引擎95熄火。

此種方式雖可判斷並幫助騎乘者完成自動熄火動作。然操作方式大多為直接停止對引擎供油以達到怠速熄火的目的，但這種直接切斷噴油嘴之電路迴路實有其缺點存在，因噴油嘴的訊號電壓為12伏特(V)，而噴油嘴的主要致動件為電磁線圈，導電後電磁線圈厲磁提起流道內的頂針，使汽油噴出但電路迴路斷開時所產生的電感現象必須特別製作保護迴路，亦非十分理想，尚有改善之空間。

發明人緣因於此，本於積極發明之精神，亟思一種可以解決上述問題之引擎怠速自動熄火系統及其控制方法，幾經研究實驗終至完成本發明。

本發明之主要目的係在提供一種引擎怠速自動熄火系統，俾能直接使引擎控制單元依據各感知器的訊號經運算比對後，自主停止輸出噴油訊號，達到怠速熄火的目的。本發明之熄火原理乃切斷曲軸位置感知器與引擎控制單元之電路迴路，曲軸位置感知器所偵測之訊號可提供引擎控制單元判斷引擎之曲軸轉速與曲軸位置之用，當切斷曲軸位置感知器與引擎控制單元之電路迴路時，即便引擎還在轉動，引擎控制單元所接收的曲軸位置感知器之訊號與熄火(曲軸不轉動)相同，故判定引擎不轉動，所需之噴油量為零，立即停止送出噴油訊號，並非使引擎進入故障模式而停止輸出訊號。此外，曲軸位置感知器之訊號電壓低於1伏特(V)，故電路設計時可忽略切斷曲軸位置感知器與引擎控制單元時的電感問題。

為達成上述目的，本發明之引擎怠速自動熄火系統係組設於具有一引擎之一機車上，怠速自動熄火系統包括有：一引擎控制單元、一怠速熄火切換器、一訊號開關及一怠速熄火控制單元。其中，引擎控制單元包括有一量測機車之車速感知器、一量測引擎之引擎轉速感知器、一量測節流閥開度之節流閥開度感知器及一量測引擎工作溫度之溫度感知器。另，怠速熄火切換器係用以選擇控制機車之運轉模式為怠速自動熄火或不怠速自動熄火，訊號開關電連接並組設於一量測引擎曲軸之曲軸位置感知器與引擎控制單元之間，怠速熄火控制單元電連接於引擎控制單元、訊號開關與怠速熄火切換器，且怠速熄火控制單元具有一計時器。

當引擎處於發動狀態且怠速熄火切換器位於怠速自動熄火之運轉模式，車速感知器所量測之車速小於一預定車速、引擎轉速感知器所量測之引擎轉速小於一預定轉速、節流閥開度感知器所量測之節流閥開度小於一預定開度及溫度感知器所量測之引擎工作溫度大於一預定溫度時，計時器開始計時，且當上述條件成立之持續時間超過一預定時間時，怠速熄火控制單元判斷此時機車係處於怠速中，會控制訊號開關以斷開曲軸位置感知器與引擎控制單元之電路，進而促使引擎熄火。

上述訊號開關可為一常閉型繼電器(Relay)或其他等效構件。

此外，當引擎處於發動狀態且怠速熄火切換器位於不怠速自動熄火之運轉模式時，怠速熄火控制單元則控制訊號開關，不斷開曲軸位置感知器與引擎控制單元之電路，亦即此時，機車騎乘者設定機車之運轉模式為不怠速自動熄火，不論上述各種感知器所量測之數據是否符合上述條件，皆不怠速自動熄火。

上述怠速熄火切換器之運轉模式可顯示於機車之儀表或其他種類之指示燈上，亦即機車之運轉模式是怠速自動熄火或是不怠速自動熄火狀態，皆可顯示於指示燈上，俾可讓機車騎乘者目視得知。

上述怠速熄火切換器可為一按壓開關或其他等效構件，俾可方便機車騎乘者操控選擇機車之運轉模式為怠速自動熄火或不怠速自動熄火。亦即，機車騎乘者可自由選擇要不要怠速自動熄火，僅需以手按壓開關操控即可變換。

上述車速感知器所量測之預定車速可設定為3公里/小時、2公里/小時或其他速度，引擎轉速感知器所量測之預定轉速可設定為1800轉/分(rpm)、1700轉/分或其他轉數。節流閥開度感知器所量測之預定開度可設定為1%或其他開度，溫度感知器所量測之預定溫度可設定為攝氏100度或其他溫度。上述各種限定條件所設定之數值可視引擎之性能而設定，且該等限定條件可儲存於怠速熄火控制單元內之記憶體或其他等效儲存媒體中。

上述計時器所設定之預定時間可設定為2秒、1分鐘或其他時間，可視當地環保規定而設定，且該預定時間可儲存於怠速熄火控制單元內之記憶體或其他等效儲存媒體中。

上述引擎控制單元可更包括有一量測機車電池之電壓感知器，當電壓感知器所量測之電壓低於一預定電壓時，計時器則不計時。亦即，當電池之電壓處於低電壓狀態時，為避免電力不夠重新啟動引擎，怠速熄火控制單元不控制訊號開關斷開，曲軸位置感知器與引擎控制單元之電路仍然閉路，亦即當電池在低電壓狀態時，不論上述各種感知器所量測之數據是否符合上述條件，皆不怠速自動熄火。

上述電壓感知器所設定之預定電壓可設定為正常工作電壓之70%、80%或其他電壓值。可視電池之性能而設定，且該預定電壓可儲存於引擎控制單元內之記憶體或其他等效儲存媒體中。

本發明另提供一種引擎怠速自動熄火控制方法，用於控制具有一引擎、一引擎控制單元、一具有一計時器之怠速熄火控制單元、一訊號開關、一曲軸位置感知器及一怠速熄火切換器之一機車之怠速自動熄火。其中，怠速熄火控制單元電連接於引擎控制單元、訊號開關與怠速熄火切換器，引擎控制單元包括有一量測機車之車速感知器、一量測引擎之引擎轉速感知器、一量測節流閥開度之節流閥開度感知器及一量測引擎工作溫度之溫度感知器，控制方法包括有下列步驟：

(A)判斷怠速熄火切換器是否位於怠速自動熄火之運轉模式，若是則執行下一步驟；

(B)判斷車速感知器所量測之車速是否小於一預定車速、引擎轉速感知器所量測之引擎轉速是否小於一預定轉速、節流閥開度感知器所量測之節流閥開度是否小於一預定開度及溫度感知器所量測之引擎工作溫度是否大於一預定溫度，若全部是則執行下一步驟；

(C)判斷計時器所量測之符合步驟(B)之持續時間是否超過一預定時間，若是則執行下一步驟；以及

(D)控制訊號開關以斷開該曲軸位置感知器與引擎控制單元之電路。

上述步驟(A)中，若怠速熄火切換器並非位於怠速自動熄火之運轉模式，則執行步驟(E)：控制訊號開關，不斷開曲軸位置感知器與引擎控制單元之電路，即閉合曲軸位置感知器與引擎控制單元之電路。

亦即，若符合步驟(C)之條件，怠速熄火控制單元判斷此時機車係處於怠速中，會控制訊號開關以斷開曲軸位置感知器與引擎控制單元之電路，進而促使引擎熄火。

上述引擎控制單元可更包括有一量測該機車電池之電壓感知器，步驟(B)中可更包括有判斷電壓感知器所量測之電池電壓是否低於一預定電壓，若是則計時器不計時。亦即，於步驟(B)中，當電池之電壓處於低電壓狀態時，為避免電力不夠重新啟動引擎，怠速熄火控制單元不控制訊號開關斷開，曲軸位置感知器與引擎控制單元之電路仍然閉路。換言之，當電池在低電壓狀態時，縱使車速感知器所量測之車速小於預定車速、引擎轉速感知器所量測之引擎轉速小於預定轉速、節流閥開度感知器所量測之節流閥開度小於預定開度及溫度感知器所量測之引擎工作溫度大於一預定溫度，也不怠速自動熄火，以避免電力不夠重新啟動引擎。

請參閱圖3係本發明一較佳實施例之系統架構圖，本實施例之引擎怠速自動熄火系統係組設於具有一引擎10之一機車上，包括有：一量測引擎10曲軸之曲軸位置感知器12、一電池18、一引擎控制單元20、一怠速熄火切換器30、一訊號開關15及一怠速熄火控制單元40。

如圖3所示，引擎控制單元20包括有一量測機車之車速感知器21、一量測引擎10之引擎轉速感知器22、一量測引擎10之節流閥開度感知器23、一量測引擎10工作溫度之溫度感知器24及一量測機車電池18之電壓感知器25。

怠速熄火切換器30係可供機車騎乘者用以選擇控制機車之運轉模式為怠速自動熄火或不怠速自動熄火，且怠速熄火切換器30之運轉模式並顯示於機車之指示燈31上，使機車之運轉模式是怠速自動熄火或是不怠速自動熄火狀態，皆可讓機車騎乘者目視得知。在本實施例中，怠速熄火切換器30為一按壓開關，可方便機車騎乘者以手按壓開關操控即可變換機車之運轉模式為怠速自動熄火或不怠速自動熄火。

如圖3所示，訊號開關15電連接並組設於曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之間。而怠速熄火控制單元40則電連接於引擎控制單元20、訊號開關15與怠速熄火切換器30，怠速熄火控制單元40並包括有一計時器41。

當引擎10處於發動狀態且怠速熄火切換器30位於怠速自動熄火之運轉模式，而車速感知器21所量測之車速小於一預定車速、引擎轉速感知器22所量測之引擎10轉速小於一預定轉速、節流閥開度感知器23所量測之引擎10節流閥開度小於一預定開度、溫度感知器24所量測之引擎10工作溫度大於一預定溫度及電壓感知器25所量測之電池18電壓高於一預定電壓時，亦即上述條件皆符合時，計時器41開始計時，且當上述條件符合之持續時間超過一預定時間時，怠速熄火控制單元40判斷此時機車係處於怠速中，立即控制訊號開關15以斷開曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之電路，進而促使引擎熄火。在本實施例中，訊號開關15為一常閉型繼電器。

換言之，當電壓感知器25所量測之電池18電壓低於一預定電壓時，亦即當電池18之電壓處於低電壓狀態時，為避免電力不夠重新啟動引擎，怠速熄火控制單元40不控制訊號開關15斷開曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之電路。亦即，縱使上述各種感知器21~24所量測之數據符合上述條件，曲軸位置感知器12與引擎控制單元20仍然閉路，不怠速自動熄火。

另當引擎10處於發動狀態且怠速熄火切換器30位於不怠速自動熄火之運轉模式，亦即此時，機車騎乘者設定機車之運轉模式為不怠速自動熄火，不論上述各種感知器21~25所量測之數據是否符合上述條件，怠速熄火控制單元40皆控制訊號開關15，不斷開曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之電路，亦即不怠速自動熄火。

在本實施例中，預定車速係設定為3公里/小時，預定轉速係設定為1800轉/分(rpm)，預定開度係設定為全開度之1%，預定溫度係設定為攝氏100度，預定電壓係設定為正常工作電壓之80%，一般機車電池之工作電壓為12伏特(V)，即預定電壓係設定為9.6伏特(V)，而預定時間則設定為2秒鐘。

藉此，本實施例於怠速自動熄火運轉模式中，引擎控制單元20能直接依據各感知器21~25的數據經運算比對後，自主切斷曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之電路迴路，以停止輸出噴油訊號，而達到自動熄火的目的。亦即，當切斷曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之電路迴路時，即便引擎10還在轉動，引擎控制單元20所接收的曲軸位置感知器12之訊號與熄火(曲軸不轉動)相同，故判定引擎10不轉動，所需之噴油量為零，立即停止送出噴油訊號，並非使引擎10進入故障模式而停止輸出訊號。此外，因曲軸位置感知器12之訊號電壓低於1伏特(V)，故電路設計時可忽略切斷曲軸位置感知器12與引擎控制單元20時的電感問題，進而降低成本。

請參閱圖4係本發明一較佳實施例之控制流程圖，並請一併參閱圖3。本實施例之引擎怠速自動熄火控制方法係用於控制具有一引擎10、一引擎控制單元20、一具有一計時器41之怠速熄火控制單元40、一訊號開關15、一曲軸位置感知器12與一怠速熄火切換器30之一機車之怠速自動熄火，怠速熄火控制單元40電連接於引擎控制單元20、訊號開關15與怠速熄火切換器30，引擎控制單元20包括有一量測機車之車速感知器21、一量測引擎10之引擎轉速感知器22、一量測節流閥開度之節流閥開度感知器23、一量測該引擎10工作溫度之溫度感知器24及一量測機車電池18之電壓感知器25，該怠速自動控制方法包括下列步驟：首先，判斷該怠速熄火切換器30是否位於怠速自動熄火之運轉模式(S901)，若是則執行下一步驟；接著，判斷車速感知器21所量測之車速是否小於一預定車速、引擎轉速感知器22所量測之引擎10轉速是否小於一預定轉速、節流閥開度感知器23所量測之節流閥開度是否小於一預定開度、溫度感知器24所量測之引擎10工作溫度是否大於一預定溫度及電壓感知器25所量測之電池18電壓是否高於一預定電壓(S902)，若全部是則執行下一步驟；接著，判斷計時器41所量測之符合上述各感知器21~25之持續時間是否超過一預定時間(S903)，若是則執行下一步驟；接著，控制訊號開關15以斷開曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之電路(S904)；接著，判斷引擎10轉速是否為0(S905)；若是則執行下一步驟；接著，訊號開關15閉合曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之電路(S906)。

其中，若怠速熄火切換器30並非位於怠速自動熄火之運轉模式，則直接跳至：訊號開關15閉合曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之電路(S906)。

如圖4所示，於S902之步驟中，當電壓感知器25所量測之電池18電壓低於一預定電壓時，亦即當電池18之電壓處於低電壓狀態時，為避免電力不夠重新啟動引擎，怠速熄火控制單元40不控制訊號開關15斷開曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之電路。亦即，縱使上述各種感知器21~24所量測之數據符合上述條件，曲軸位置感知器12與引擎控制單元20仍然閉路，不怠速自動熄火。

又，於S903之步驟中，需S902之步驟之條件皆符合之持續時間超過一預定時間時，怠速熄火控制單元40才會判斷此時機車係處於怠速中，方會執行S904之步驟，若持續時間未超過預定時間，不會執行S904之步驟。

如圖4所示，於S905之步驟中，引擎10轉速為0時，則訊號開關15閉合曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之電路，若引擎10轉速非為0時，則訊號開關15仍然斷開曲軸位置感知器12與引擎控制單元20之電路。

在本實施例中，預定車速係設定為3公里/小時，預定轉速係設定為1800轉/分(rpm)，預定開度係設定為全開度之1%，預定溫度係設定為攝氏100度，預定電壓係設定為正常工作電壓之80%，一般機車電池之工作電壓為12伏特(V)，即預定電壓係設定為9.6伏特(V)，而預定時間係設定為2秒鐘，另訊號開關15係為一常閉型繼電器。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

10．．．引擎

12．．．曲軸位置感知器

15．．．訊號開關

18．．．電池

20．．．引擎控制單元

21．．．車速感知器

22．．．引擎轉速感知器

23．．．節流閥開度感知器

24．．．溫度感知器

25．．．電壓感知器

30．．．怠速熄火切換器

31．．．指示燈

40．．．怠速熄火控制單元

41．．．計時器

70．．．引擎

71．．．電源控制開關

72．．．點火器

73．．．電池

74．．．電源開關

75．．．煞車開關

76．．．煞車燈

77．．．啟動開關

78．．．啟動馬達

79．．．啟動控制開關

80．．．儀表指示燈

91．．．握把感知器

92．．．車速感知器

93．．．計時器

94．．．控制單元

95．．．引擎

圖1係習知引擎啟動與熄火系統之電路示意圖。

圖2係另一習知引擎怠速熄火之系統架構圖。

圖3係本發明一較佳實施例之系統架構圖。

圖4係本發明一較佳實施例之控制流程圖。

10．．．引擎

12．．．曲軸位置感知器

15．．．訊號開關

18．．．電池

20．．．引擎控制單元

21．．．車速感知器

22．．．引擎轉速感知器

23．．．節流閥開度感知器

24．．．溫度感知器

25．．．電壓感知器

30．．．怠速熄火切換器

31．．．指示燈

40．．．怠速熄火控制單元

41．．．計時器

Claims (9)

1. 一種引擎怠速自動熄火系統，組設於具有一引擎之一機車上，包括：一引擎控制單元，包括有一量測該機車之車速感知器、一量測該引擎之引擎轉速感知器、一量測節流閥開度之節流閥開度感知器及一量測該引擎工作溫度之溫度感知器；一怠速熄火切換器，用以選擇控制該機車之運轉模式為怠速自動熄火或不怠速自動熄火；一訊號開關，電連接並組設於一量測該引擎曲軸之曲軸位置感知器與該引擎控制單元之間；以及一怠速熄火控制單元，電連接於該引擎控制單元、該訊號開關與該怠速熄火切換器，包括有一計時器；當該引擎處於發動狀態且該怠速熄火切換器位於怠速自動熄火之運轉模式，該車速感知器所量測之車速小於一預定車速、該引擎轉速感知器所量測之引擎轉速小於一預定轉速、該節流閥開度感知器所量測之節流閥開度小於一預定開度及該溫度感知器所量測之引擎工作溫度大於一預定溫度時，該計時器開始計時，且當上述條件成立之持續時間超過一預定時間時，該怠速熄火控制單元控制該訊號開關，斷開該該曲軸位置感知器與該引擎控制單元之電路；其中，該預定車速係指3公里/小時，該預定轉速係指1800轉/分(rpm)，該預定開度係指1%，該預定溫度係指攝氏100度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之引擎怠速自動熄火系統，其中，該訊號開關為一常閉型繼電器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之引擎怠速自動熄火系統，其中，當該引擎處於發動狀態且該怠速熄火切換器位於不怠速自動熄火之運轉模式，該怠速熄火控制單元控制該訊號開關，不斷開該該曲軸位置感知器與該引擎控制單元之電路。
4. 如申請專利範圍第1項所述之引擎怠速自動熄火系統，其中，該怠速熄火切換器之運轉模式並顯示於該機車之一指示燈上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之引擎怠速自動熄火系統，其中，該怠速熄火切換器為一按壓開關。
6. 如申請專利範圍第1項所述之引擎怠速自動熄火系統，其中，該引擎控制單元更包括有一量測該機車電池之電壓感知器，當該電壓感知器所量測之電池電壓低於一預定電壓時，該計時器則不計時。
7. 一種引擎怠速自動熄火控制方法，用於控制具有一引擎、一引擎控制單元、一具有一計時器之怠速熄火控制單元、一訊號開關、一曲軸位置感知器與一怠速熄火切換器之一機車之怠速自動熄火，該怠速熄火控制單元電連接於該引擎控制單元、該訊號開關與該怠速熄火切換器，該引擎控制單元包括有一量測該機車之車速感知器、一量測該引擎之引擎轉速感知器、一量測節流閥開度之節流閥開度感知器及一量測該引擎工作溫度之溫度感知器，該控制方 法包括下列步驟：(A)判斷該怠速熄火切換器是否位於怠速自動熄火之運轉模式，若是則執行下一步驟；(B)判斷該車速感知器所量測之車速是否小於一預定車速、該引擎轉速感知器所量測之引擎轉速是否小於一預定轉速、該節流閥開度感知器所量測之節流閥開度是否小於一預定開度及該溫度感知器所量測之引擎工作溫度是否大於一預定溫度，若全部是則執行下一步驟；(C)判斷該計時器所量測之符合步驟(B)之持續時間是否超過一預定時間，若是則執行下一步驟；以及(D)控制該訊號開關以斷開該該曲軸位置感知器與該引擎控制單元之電路。
8. 如申請專利範圍第7項所述之引擎怠速自動熄火控制方法，其中，該步驟(A)中，若該怠速熄火切換器非位於怠速自動熄火之運轉模式，則執行步驟(E)：控制該訊號開關，不斷開該曲軸位置感知器與該引擎控制單元之電路。
9. 如申請專利範圍第7項所述之引擎怠速自動熄火控制方法，其中，該引擎控制單元更包括有一量測該機車電池之電壓感知器，該步驟(B)更包括有判斷該電壓感知器所量測之電池電壓是否低於一預定電壓，若是則該計時器不計時。