内燃机的再起动装置制造方法
【专利摘要】一种汽车的控制装置，具有能够将起动装置的驱动力控制为任意的值的功能，包括正转判断单元，其具有判断发动机是否正在正转的功能和判断发动机是否没有在反转的功能中的至少任一种功能，具有在上述正转判断单元判断为发动机正在正转或没有在反转的情况下，提高上述起动装置的驱动力的怠速功能，由此，解决了具有怠速停止功能的汽车的现有的控制装置中，在发动机完全停止前发生的后摆中进行起动机驱动时流过过大的电流、系统电压降低、起动电动机内的电刷异常磨损、半导体开关被破坏等故障的问题。
【专利说明】内燃机的再起动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及内燃机的再起动装置，特别是考虑节约能源和保护环境，使车辆暂时停止时的怠速停止的节约燃耗型车辆的内燃机的再起动装置。
【背景技术】
[0002]为了节约能源和保护环境，提出了在汽车运转时允许发动机暂时停止的规定条件成立时使其怠速停止，且在一部分汽车中实施。在支持该怠速停止的汽车中，通过在车辆停止前的减速状态(惯性行驶区域)积极地进行怠速停止，能够实现进一步提高燃耗效果的系统。
[0003]但是，在惯性行驶区域进行怠速停止的系统中，从开始燃料切断的时刻直到发动机完全停止期间有再起动请求的情况下，为了确保车辆起动性能需要立即起动。因此，专利文献I中记载了在燃料切断后的发动机惯性旋转期间对起动电动机调速通电，在与起动电动机同轴上具备的小齿轮的转速与发动机具备的环形齿轮的转速同步的时刻，使小齿轮啮入环形齿轮，快速地进行通过起动机驱动执行的发动机的再起动。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2010-106825号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]但是，发动机停止时，可能在其完全停止前因各气缸的燃烧室压强等的影响，发生后摆(相对于发动机的旋转方向反转的现象)。
[0009]在惯性行驶区域中进行怠速停止的车辆中，为了确保起动性能而存在进行再起动的请求，但是在后摆(Swing-over)时进行曲柄起动时,起动电动机的负荷增大，所以可能有系统电压显著降低，对稳定的系统动作产生影响的情况。
[0010]此外，因为在后摆时驱动起动电动机而施加过大的负荷，起动电动机内的电刷可能异常磨损，进而，用半导体开关等进行电动机驱动的情况下，后摆时的消耗电流较大地超过通常时的消耗电流，最差的情况下，可能发生半导体被破坏等重大的故障。
[0011]因此，作为最简单的方法，可以考虑与后摆的发生无关地，在发动机的接近完全停止的某个规定区域(例如发动机转速低于50r/min的区域)中，在一定的期间禁止起动装置的驱动，但是存在随之产生车辆起动性能等的响应性的牺牲的问题，解决该问题成为课题。
[0012]用于解决课题的方案
[0013]为了解决上述课题，本发明的具有怠速停止功能的汽车的控制装置，其特征在于，具有能够将起动装置的驱动力控制为任意的值的功能，包括正转判断单元，其具有判断发动机是否正在正转的功能和判断发动机是否没有在反转的功能中的至少任一种功能，在上述正转判断单元判断为发动机正在正转或没有在反转的情况下，提高所述起动装置的驱动力。
[0014]本说明书包含作为本申请的优先权基础的日本国专利申请2011-186981号的说明书和/或附图所记载的内容。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明，通过判断发动机的旋转方向，掌握起动机(特别是起动电动机和电动机驱动系统)中流过过电流的状态，根据其控制起动机的驱动时期和驱动力，能够在进行系统构成部件的保护的同时，使电压降维持在可允许的范围内，并且不损失起动性而驱动起
动装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1表示本发明的汽车的控制装置的一例即实施例1的系统的功能结构。
[0018]图2表示本发明的汽车的控制装置的另一例即实施例2的系统的功能结构。
[0019]图3是本发明的控制装置(实施例1和2)的控制方法的流程图。
[0020]图4表示执行本发明的控制装置(实施例1和2)的控制时的时序图的一例。
[0021]图5表示在本发明的控制装置(实施例1和2)中进行正转判断时的时序图的一例。
[0022]图6表示执行本发明的控制装置(实施例3)的控制时的时序图的一例。
[0023]图7表不各气缸的缸内压强相对于曲柄角的变化。
【具体实施方式】
[0024]以下，对使用于实施本发明的方式具体化的实施例进行说明。
[0025]实施例
[0026][实施例1]
[0027]图1表示本发明的汽车的控制装置的一例即实施例1的系统的功能结构。
[0028]起动机本体由起动电动机(101a)、磁开关(101b)、拨杆(101c)、小齿轮离合器(101d)、小齿轮(IOle)等构成。通过ECU (Engine Control Unit:发动机控制单元)(103)的输出对独立的电源继电器即起动电动机继电器(104a)和小齿轮继电器(105)进行控制，驱动起动电动机(IOla)和磁开关(101b)。
[0029]起动电动机(IOI a )和小齿轮(IOI e )在同轴上连结，是起动电动机(IOI a )旋转时小齿轮(IOle)也旋转的结构。其构成为对磁开关(IOlb)通电时，操作拨杆(101c)，其另一端将小齿轮(IOle)推出，与发动机具备的环形齿轮(106)连结。
[0030]E⑶(103)除了通常的燃料喷射控制(103c)、点火控制(省略图示)、空气控制(电子节流阀控制)(省略图示)以外，还基于制动开关(SW)、车速传感器等各种传感器信息，在怠速停止判断模块(103a)中执行怠速停止许可判断。
[0031]此外，E⑶(103)具备判断发动机是否正转、或发动机是否没有在反转的正转判断功能(功能部)(103d)。基于该正转判断功能(103d)的判断结果，通过起动机驱动控制功能(功能部)(103b)对起动电动机继电器(104a)和转矩调节功能(功能部)(104b)进行控制，从而使起动电动机(IOla)的驱动力以任意的状态驱动。
[0032][实施例2]
[0033]接着，对本发明的实施例2进行说明。图2表示本发明的汽车的控制装置的另一例即实施例2的系统的功能结构。
[0034]起动机本体(201)由起动电动机(201a)、磁开关(201b)、拨杆(201c)、小齿轮离合器(201d)、小齿轮(201e)、半导体开关机构(201f)等构成。
[0035]首先，从ECU (Engine Control Unit:发动机控制单元)(203)的起动机驱动控制(203b)向半导体开关机构(201f)输出起动机驱动信号。起动机驱动信号具备起动电动机(201a)的通电功能和对小齿轮(201e)的推出功能进行控制的磁开关(201b)两个系统，对半导体开关机构(201f)内的MOSFET通过个别的占空(Duty)比分别操作，从而个别地控制起动电动机(201a)和磁开关(201b)。
[0036]接着用图3和图4说明本发明的实施例1和2的基本的控制方法。
[0037]图3是本发明的控制装置(实施例1和2)的控制方法的流程图。该流程按定期(例如IOms)间隔执行。
[0038]在步骤S301中，执行初始电动机驱动时的流程。此处，以成为预先设定的驱动力的方式进行起动电动机驱动。具体而言，在图1所示的实施例1的控制装置中，使起动电动机继电器(104a)接通(ON)后，用转矩调节功能(104b)进行转矩控制。即，E⑶使转矩调节功能(104b)的继电器切换至断开(OFF)时，经由转矩变换功能(104b)内的电阻对起动电动机(IOI a )施加电流，所以与不经由电阻的状态相比，能够抑制起动电动机(IOI a )的发生转矩。因此，在步骤S301中，用转矩调节功能(104b)内的电阻，将起动电动机(IOla)控制为预先设定的驱动力。
[0039]此外，在图2所示的实施例2的控制装置中，通过半导体开关机构(201f)执行上述功能，所以从E⑶(203)对半导体开关机构(201f)给与规定的驱动占空(Duty)比的信号。
[0040]步骤S301的初始电动机驱动，也可以在判断为发动机正转的情况或判断发动机没有在反转之前不使起动装置动作。即，在图1所示的实施例1的控制装置中，不使起动电动机继电器(104a)接通(0N)，在图2所示的实施例2的控制装置中，不向半导体开关机构(201f )输出电动机驱动用的占空比的信号。
[0041]接着前进至步骤S302，进行发动机是否在正转的判断和是否在反转的判断中的至少一方的判断。对于详情在后文说明，此处，正转判断功能(103d，203d)判断为发动机在正转或发动机没有在反转的情况下，前进至步骤S303的曲柄起动(发动机起动)流程。另一方面，步骤S302的条件不成立(发动机在反转)的情况下，返回步骤S301，之后，反复以上的动作直到步骤S303的条件成立(判断发动机在正转或发动机没有在反转)为止。
[0042]在步骤S303中，因为实际地进行曲柄起动，所以提高对起动电动机(101a，201a)施加的电流。此时，在实施例1 (图1)中，如上所述，E⑶(103)通过使转矩调节功能(功能部)(104b)开启(0N)，不经过转矩调节功能(104b)内的电阻而对起动电动机(IOla)施加电流。此外，在实施例2 (图2)中，对于半导体开关机构(201f)，E⑶(203)以提高电动机驱动占空比的方式执行控制。其中，在这一系列控制中，磁开关(101b，201b)是接通(ON)状态。
[0043]接着对本发明的控制装置的控制内容进行说明。图4表示执行本发明的控制装置(实施例1和2)的控制时的时序图的一例。图4中，从上至下表示制动开关(405)、发动机转速(406 )、正转判断结果(407 )、电动机驱动占空比(408 )和蓄电池电压(409 )。
[0044]首先，从允许怠速停止起,执行燃料切断,发动机从停止动作直到完全停止，这一系列的动作通过发动机旋转(406)的变化表示。在达到完全停止的过程中，发生后摆(暂时的发动机的反转现象)，将对其通过正转判断功能(功能部)(103d，203d)进行判断的结果表示为正转判断结果(407)。
[0045]在图4所示的示例中，将时刻T401至时刻T403的时间判断为反转(没有在正转)。此外，在时刻T402，制动开关(405)从接通(ON)变为断开(OFF)。因为这是驾驶员的故意的起动或再起动请求，所以立刻解除怠速停止许可，转移至再起动流程。
[0046]在再起动流程中，将电动机驱动占空比(408a)设定为规定值，使其持续直至时刻T403。S卩，从时刻T402至时刻T403执行图3所示的步骤S301。此外，判断为上述发动机正转的情况或发动机没有在反转之前不使起动装置动作的情况下，通过从时刻T401至T403不执行起动电动机的驱动，彻底防止异常的电压降。
[0047]在时刻T403，通过正转判断功能判断发动机在正转，之后，提高电动机驱动占空t匕，以规定的驱动占空比驱动起动电动机。此外，从时刻T402至判断为发动机的再起动已完成的时间点即时刻T404，磁开关(101b，201b)是接通(ON)状态，此处未图示。通过这些操作，蓄电池电压(409)表现出图示的蓄电池电压(409a)的趋势，能够满足系统的稳定动作需要的最低保证电压(409c)，并且提高起动时的响应性。
[0048]此外，图4中，为了参考，表示使用现有的机械式继电器时的起动电动机的驱动占空比(408b)。该情况下，因为驱动占空比总是100%，所以对于电动机驱动系统的浪涌电流较大，此外，因为在起动电动机的负载最大的条件下进行驱动，所以蓄电池电压(409b )较大地低于最低保证电压(409c )。与此相对，根据本发明的控制装置，实现了能够使蓄电池电压不低于最低保证电压(409c)的优良的效果。
[0049]接着，进行本发明的控制装置(实施例1和2)的正转判断功能的说明。图5表示在本发明的控制装置(实施例1和2)中，进行正转判断时的时序图的一例。图5中，从上至下表示发动机位置传感器的输出(501)、发动机转速(502 )、正转判断标志(503 )。
[0050]实施例1和2中使用的发动机位置传感器具备输出值与发动机旋转方向相应地改变的特性，E⑶(103，203)的正转判断功能(103d，203d)具备基于来自该发动机位置传感器(501)的输出，检测到规定次数以上(例如连续2次)的正转脉冲的情况下判断为发动机在正转的正转判断功能。
[0051]此外，正转判断功能也可以根据从能够检测或预测至少一个以上的燃烧室内压的单元得到的燃烧室内压的经时变化，进行发动机的旋转方向的判断。具体而言，各气缸的缸内压强如图7所示基于曲柄角一定量地变化。它起因于吸气阀的闭阀和排气阀的开阀和活塞的上下运动引起的容积的变化，而发生后摆(Swing-over)的情况下，如图内的虚线所示，在原本应上升的曲柄角度，发生缸内压强降低的现象。因此，通过从能够检测或预测缸内压强的单元检测正转时与后摆时的差异，实施正转判断。
[0052]首先，E⑶(103，203)基于各怠速停止条件执行燃料切断，使发动机停止。此时，发动机成为惯性旋转(从燃料切断直至完全停止，发动机转速降低)状态。因为该惯性旋转中的发动机旋转方向表现为正转，所以发动机位置传感器(501)输出正转脉冲，与此相应，上述正转判断功能的判断结果是表示正转的正转判断标志(503a)。之后，发生发动机完全停止前的后摆。
[0053]发生后摆时，发动机位置传感器(501)在时刻T504输出反转脉冲，上述正转判断功能从检测到该反转脉冲的时间点即时刻T504起判断发动机在反转(503b )。之后，通过(图3所示的步骤S301中的)规定的初始驱动力进行曲柄起动，此外，因后摆产生的反转转矩衰减，在时刻T506，发动机重新开始向正转方向运动。于是，发动机位置传感器(501)从该时刻T506起开始输出正转脉冲，而实施例1和2中，如上所述，从检测到两次正转脉冲的时刻起判断发动机正转，所以正转判断功能从时刻T507起判断在正转(503c)。
[0054]以上表示了本发明的实施例1和2，但正转判断功能不限于上述示例。
[0055][实施例3]
[0056]接着，对本发明的实施例3进行说明。图6表示执行本发明的控制装置(实施例3)的控制时的时序图的一例。图6中，从上至下依次表不制动开关(605)、发动机转速(606)、正转判断结果(607)、电动机驱动占空比(608)和蓄电池电压(609)。
[0057]首先,从允许怠速停止起,执行燃料切断,发动机从停止动作直到完全停止。这一系列的动作表示为图6中的发动机旋转(606)，在该过程中发生后摆(暂时的发动机的反转现象)。将对其通过正转判断功能进行判断的结果表示为正转判断结果(607)。
[0058]图6表示的示例中，将从时刻T601至时刻T603之间判断为在反转(换言之，没有正转)。此外，图6中，制动开关(605)从接通(ON)变为断开(OFF)的时刻是时刻T602。这是因为驾驶员进行了故意的起动或再起动请求，所以立刻解除怠速停止许可，转移至再起动流程。在再起动流程中，将电动机驱动占空比(608a)设定为规定值，对其持续至时刻T603。即，从时刻T602至时亥Ij T603之间，执行图3的步骤S301。
[0059]在时刻T603之后(图内为右侧)，通过正转判断功能判断发动机正转，因此，之后，提高电动机驱动占空比，以规定的驱动占空比驱动起动电动机。此时，特征在于以蓄电池电压不成为最低保证电压以下的方式(参考图6的蓄电池电压609a)，对电动机驱动占空比(608a)基于曲柄角、发动机转速、小齿轮转速、燃烧室内压和蓄电池电压中的至少一个信息进行控制。
[0060]例如，蓄电池电压降低，接近最低保证电压的情况下，需要通过降低驱动占空比来抑制蓄电池电压的降低。但是，仅这样做，因为失去了曲柄起动所需的驱动力，所以曲柄起动可能难以继续。为此，通过提高蓄电池电压为较高的状态的区域的驱动力，来提高小齿轮转速，从而提高惯性力，补偿降低驱动占空比时的损失部分。对其进一步说明，曲柄起动时所需的驱动力(换言之，是要求驱动占空比)依赖于曲柄角，越接近压缩上止点，发动机的摩擦越高，要求的驱动力越高。即，蓄电池电压的降低幅度最大，超过压缩上止点时，直到一定的曲柄角都通过发动机的惯性力前进，所以要求的驱动力减少。因此，通过根据曲柄角、发动机转速、小齿轮转速、燃烧室内压和蓄电池电压检测该状态，能够推测需要的要求驱动力，因此基于其实施起动机控制，使蓄电池电压成为一定。
[0061]图6中，为了参考，表示实施例1和2的控制装置中的以预先设定的电动机驱动占空比进行控制的情况下的该变化(608b )的推移。
[0062]实施例3中，能够控制图6所示的稳定的蓄电池电压(609a)，能够使其不低于最低保证电压(609c)而有效率地进行起动。
[0063]符号说明
[0064]101:起动机(本体)，IOla:起动电动机，IOlb:磁开关，IOlc:拨杆，IOld:小齿轮离合器，IOle:小齿轮，102:小齿轮旋转传感器，[0065]103:ECU，103a:怠速停止判断，103b:起动机驱动控制，103c:燃料喷射控制，103d:正转判断功能，
[0066]104a:起动电动机继电器，104b:转矩调节功能，
[0067]105:小齿轮继电器，106:环形齿轮，
[0068]201:起动机(本体)，201a:起动电动机，201b:磁开关，201c:拨杆，201d:小齿轮离合器，201e:小齿轮，201f:半导体开关机构，202:小齿轮旋转传感器，
[0069]203:ECU，203a:怠速停止判断，203b:起动机驱动控制，203c:燃料喷射控制，203d:正转判断功能，
[0070]T401:判断发动机反转的时刻，T402:制动开关从接通(ON)切换到断开(OFF)的时亥lj，T403:判断为发动机正转的时刻，T404:判断为发动机的再起动完成的时刻，
[0071 ] 408:电动机驱动占空比，408a:实施例1和2的电动机驱动占空比，408b:使用现有的机械式继电器时的电动机驱动占空比,409:蓄电池电压，409a:实施例1和2的蓄电池电压，40%:使用现有的机械式继电器时的蓄电池电压，
[0072]T504:判断为发动机反转的时刻，T506:发动机的正转脉冲开始输出的时刻，T507:检测到两次发动机的正转脉冲的时刻，
[0073]T601:判断为发动机反转的时刻，T602:踩下制动踏板(发生起动请求)的时刻，T603:判断为发动机正转的时刻，T604b:曲柄起动结束时刻，
[0074]608:电动机驱动占空比，608a:实施例3的电动机驱动占空比，608b:实施例1和2的电动机驱动占空比，609:蓄电池电压，609a:实施例3的蓄电池电压的趋势，609b:实施例1和2的蓄电池电压的趋势，609c:最低保证电压。
[0075]本说明书引用的所有发行刊物、专利和专利申请作为参考原样写入本说明书。
【权利要求】
1.一种具有怠速停止功能的汽车的控制装置，其特征在于: 具有能够将起动装置的驱动力控制为任意的值的功能， 包括正转判断单元，其具有判断发动机是否正在正转的功能和判断发动机是否没有在反转的功能中的至少任一种功能， 在所述正转判断单元判断为发动机正在正转或没有在反转的情况下，提高所述起动装置的驱动力。
2.如权利要求1所述的汽车的控制装置，其特征在于: 预先设定所述起动装置的初始驱动力，使得成为规定的电压， 提高所述起动装置的驱动力时高于所述初始驱动力。
3.如权利要求1所述的汽车的控制装置，其特征在于: 直到所述正转判断单元判断为发动机正在正转或没有在反转为止，不驱动所述起动装置。
4.如权利要求1?3中任一项所述的汽车的控制装置，其特征在于: 所述正转判断单元根据判别发动机旋转方向的传感器的输出值来进行所述判断。
5.如权利要求1?3中任一项所述的汽车的控制装置，其特征在于: 所述正转判断单元根据从能够检测或预测至少一个以上的燃烧室内压的单元得到的燃烧室内压的经时变化来进行所述判断。
6.如权利要求1?5中任一项所述的汽车的控制装置，其特征在于: 所述正转判断单元进行了所述判断后，根据曲柄角、发动机转速、小齿轮转速、燃烧室内压和蓄电池电压中的至少一个信息，控制所述起动装置的驱动力，使得蓄电池电压不成为期望的电压以下。
【文档编号】F02N15/00GK103748354SQ201280040583
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年8月7日 优先权日:2011年8月30日
【发明者】向原修, 町田宪一 申请人:日立汽车系统株式会社