曲轴角控制方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种曲轴角控制方法及其系统，首先取得一熄火信号并判断引擎转速，若该引擎转速低于一特定值时，则在齿讯信号中的缺齿信号的结束点将发电机设定成驱动模式，使发电机以驱动模式带动曲轴越过气缸上死点，并在曲轴达到气缸下死点时，将该发电机设定成三相电流错相的吸住模式，藉由发电机在驱动状态时，给定三相电流错相使其瞬间停止以固定该曲轴可落在预设停止的角度范围位置。藉此，本发明专利技术能有效降低引擎启动扭矩。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种曲轴角控制方法及其系统，尤指一种可降低一体式引擎发电机的引擎启动扭矩的曲轴角控制方法及其系统。
技术介绍
利用永磁设计一体式引擎发电机应用在惰转熄火功能时，引擎从静止状态到可进行点火喷油的转速是需要很大的扭力来加以完成，尤其是引擎停止时的活塞位置刚好在压缩行程的上死点附近的情况，在下次启动时往往需要最大的启动扭矩，因此一体式发电机必须提供能够同步带动引擎曲轴跨越该压缩行程的上死点的启动扭矩，方能顺利启动引擎将转速带到可进行点火喷油的转速域。然而，为了产生此最大的启动扭矩，除了引擎通常必须长期负荷大扭力之外，一体式发电机在设计上也必须以较大的扭矩来设计，增加了磁铁及驱控器功率组件的成本，同时电池必须提供大电流，不仅耗能，电池寿命长时间亦会受到影响。为了使在上述的情况下引擎具备高扭力特性，或是克服最大的启动扭矩的问题，现有技术为仅单采用引擎减压缩装置，或是同时采用引擎减压缩装置及在引擎停止后将曲轴逆转的方法，而后者相较于前者更可把启动扭力降至最低。该引擎停止后将曲轴逆转的方法，是在引擎熄火后并完全停止时，控制马达带动该引擎的曲轴往回倒转，直到引擎停在非压缩行程。据此，下次引擎启动时，在活塞到达压缩行程为止可充分加速以取得较大的惯性力，此惯性力即可与引擎的驱动扭矩结合来超过前述的最大启动扭矩，让活塞得以跨越压缩行程。然而，上述现有技术必须在引擎停止后才驱动马达移动曲轴位置，而有驱动耗能大的问题。此外，由于是停止后才产生驱动，所以会有瞬间微振动现象，舒适性不佳。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种曲轴角控制方法及其系统，能有效降低引擎启动扭矩。本专利技术的曲轴角控制方法，应用于一体式引擎发电机在惰转熄火功能的一引擎中，包括：取得熄火信号，并依据该引擎的齿讯信号及上死点判断信号取得该引擎的曲轴的上死点及下死点；判断该引擎的引擎转速是否低于一特定值，若是，则在该齿讯信号中的缺齿信号的结束点将该引擎的发电机设定成驱动模式；以及依据该上死点判断信号判断该曲轴达到该上死点时，将该发电机设定成待机模式，并在该曲轴进一步达到该下死点时，将该发电机设定成吸住模式，以固定该曲轴位置。本专利技术的另一目的在于提供一种曲轴角控制系统，包括：引擎，用于提供齿讯信号及上死点判断信号；发电机，用于提供三相霍尔信号；整车控制器，用于提供熄火信号；以及驱动控制器，连接该引擎、该发电机及该整车控制器，该驱动控制器包括：脉波宽度调变单元；功率信号闸，用于控制该脉波宽度调变单元的作动，以控制电池的电流输出；及计算单元，接收该熄火信号、该上死点判断信号、该齿讯信号及该三相霍尔信号，并依据该齿讯信号及该上死点判断信号取得该引擎的曲轴的上死点及下死点，且在该曲轴达到该上死点时关闭该功率信号闸，在该曲轴进一步达到该下死点时，启动该功率信号闸并令该脉波宽度调变单元改变该三相霍尔信号顺序，以固定该曲轴位置。藉由本专利技术的曲轴角控制方法及其系统，在取得熄火信号后，即将引擎的发电机设定成待机模式，在引擎转速低于一特定值时，即将引擎的发电机设定成驱动模式，由该发电机提供电流以驱动曲轴继续顺转，且依据上死点判断信号判断曲轴到达上死点时，即将引擎的发电机设定成待机模式，并在曲轴到达下死点时，将该发电机设定成吸住模式，以固定该曲轴位置。据此，能够在不改变引擎及发电机装置的情况下达成惰速熄火的功能，具有低成本的功效，并且在引擎停止后无任何发电机作动。此外，本专利技术的曲轴角控制方法及其系统能达成曲轴位置控制性佳，进一步有效解决引擎启动时启动扭矩过大的问题，且引擎停止前后平顺无顿转、耗能低。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1为本专利技术曲轴角控制方法的流程示意图；图2为本专利技术曲轴角控制方法中曲轴扭矩与曲轴角度的关系示意图；图3为本专利技术三相霍尔信号、凸轮信号及齿讯信号对应关系的示意图；图4为本专利技术曲轴角控制系统的方块图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本专利技术的目的、方案及功效，但并非作为本专利技术所附权利要求保护范围的限制。本专利技术的曲轴角控制方法的主要目的在于惰速熄火时，驱动曲轴越过上死点并固定曲轴位置在下死点，如图2所示，本专利技术的曲轴的动态点14、15皆被驱动顺转越过压缩上死点后，将曲轴位置停在停止位置的区域，而非先前技术的曲轴在停止点13时控制曲轴往回倒转至停止位置的区域。请参阅图1所揭示的本专利技术的曲轴角控制方法的流程示意图。本专利技术曲轴角控制方法应用于一引擎中的惰转熄火功能，该引擎可为一体式引擎发电机(IntegratedStarterGenerator,ISG)整合设计，即引擎与发电机为同轴。在步骤S01中，先取得熄火信号。在取得熄火信号后，即在步骤S02中将发电机设定成待机模式。所谓的待机模式，是指发电机不驱动亦不发电的模式，亦是使脉波宽度调变不作动、电池不输出电流的模式。而在取得熄火信号时，一并从引擎取得齿讯信号及上死点判断信号。在一实施例中，该上死点判断信号可为凸轮信号、控制器局域网络(ControllerAreaNetwork)信号、曲轴角速度变化信号、歧管绝对压力传感器(TheManifoldAbsolutePressuresensor，MEPsensor)信号或点火电流感测信号。以下以凸轮信号作说明，但本专利技术并不以此为限。如图3所示，所谓的齿讯信号，可用于代表引擎运转的机械角位置，透过两个固定齿讯之间的时间差，即可计算出目前引擎的转速。其中，该齿讯信号包括一缺齿信号11，该缺齿信号11用于提供引擎作为点火喷油的判断时点；另该凸轮信号包括一脉波信号12，该脉波信号12用于提供引擎判断曲轴的位置位于压缩上死点，而非位于排气上死点。在一实施例中，以四行程单缸引擎为例，如图2所示，所谓的四行程具有进气行程、压缩行程、动力行程及排气行程。而压缩行程及动力行程之间的曲轴扭矩最大值即为压缩上死点，排气行程与进气行程之间为排气上死点，而位在动力行程末端与排气行程之间则为下死点。请再参阅图3，在齿讯信号中的缺齿信号11的结束点(即A点)时，若曲轴的机械角再往前顺转120度，即往齿讯方向10的方向进行顺转，则引擎活塞会到达压缩行程与动力行程之间的上死点(TDC，即B点)，并经凸轮信号的脉波信号12确认。该曲轴的机械角再进一步往前顺转180度时，则引擎活塞会到达动力行程与排气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲轴角控制方法，其特征在于，应用于一引擎中，包括：取得熄火信号，并依据该引擎的齿讯信号及上死点判断信号取得该引擎的曲轴的上死点及下死点；判断该引擎的引擎转速是否低于一特定值，若是，则在该齿讯信号中的缺齿信号的结束点将该引擎的发电机设定成驱动模式；以及依据该上死点判断信号判断该曲轴达到该上死点时，将该发电机设定成待机模式，并在该曲轴进一步达到该下死点时，将该发电机设定成吸住模式，以固定该曲轴位置。

【技术特征摘要】
2014.11.11 TW 1031389991.一种曲轴角控制方法，其特征在于，应用于一引擎中，包括：
取得熄火信号，并依据该引擎的齿讯信号及上死点判断信号取得该引擎的
曲轴的上死点及下死点；
判断该引擎的引擎转速是否低于一特定值，若是，则在该齿讯信号中的缺
齿信号的结束点将该引擎的发电机设定成驱动模式；以及
依据该上死点判断信号判断该曲轴达到该上死点时，将该发电机设定成待
机模式，并在该曲轴进一步达到该下死点时，将该发电机设定成吸住模式，以
固定该曲轴位置。
2.如权利要求1所述的曲轴角控制方法，其特征在于，该上死点判断信
号为凸轮信号、控制器局域网络信号、曲轴角速度变化信号、歧管绝对压力传
感器信号或点火电流感测信号。
3.如权利要求2所述的曲轴角控制方法，其特征在于，该引擎的曲轴的
上死点及下死点的侦测方式，是将该引擎的机械角转换成该发电机的电气角
后，并依据该凸轮信号上的脉波信号确认该上死点的位置，以依据该电气角控
制该引擎的曲轴位置。
4.如权利要求3所述的曲轴角控制方法，其特征在于，该发电机的电气
角由该发电机的三相霍尔信号所计算出。
5.如权利要求1所述的曲轴角控制方法，其特征在于，取得该熄火信号
时，更包括将该引擎的发电机设定成待机模式的步骤。
6.如权利要求1所述的曲轴角控制方法，其特征在于，该上死点是指压
缩行程与动力行程之间的上死点。
7.如权利要求1所述的曲轴角控制方法，其特征在于，该下死点是指动
力行程与排气行程之间的下死点。
8.如权利要求1所述的曲轴角控制方法，其特征在于，该引擎与该发电
机为同轴。
9.如权利要求1所述的曲轴角控制方法，其特征在于，将该引擎的发电
机设定成驱动模式后，由该发电机提供一电流以驱动该曲轴达到或越过该上死
点。
10.如权利要求9所述的曲轴角控制方法，其特征在于，该特定值为依据
该曲轴能达到或越过该上死点的扭力及该引擎转速从该特定值到零之间所剩
余的惯量来加以决定。
11.如权利要求1所述的曲轴角控制方法，其特征在于，该发电机的待机
模式是指该发电机不驱动亦不发电的模式。
12.如权利要求1所述的曲轴角控制方法，其特征在于，该发电机的吸住
模式是指改变脉波宽度调变的三相霍尔信号顺序而使该发电机的磁场短暂交
错的模式。
13.如权利要求1所述的曲轴角控制方法，其特征在于，在将该发电机设
定成吸住模式后，更包括下列步骤：判断该发电机在吸住模式中固定该曲轴位
置的秒数是否高于一特定秒数，若是高于特定秒数时，将该发电机设定成待机
模式。
14.一种曲轴角控制系统，其特征在于，包括：
引擎，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈斌勇，林金亨，陈文彦，简士翔，刘达全，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71