專利名稱：發(fā)動機起動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機起動裝置，其包括產(chǎn)生輔助驅(qū)動力的電動機，該輔助驅(qū)動力用于幫助開動發(fā)動機。
背景技術(shù)：
例如，日本早期公開專利No.6-62553公開了這樣一種發(fā)動機起動裝置，其將例如交流電機的發(fā)電機用作電動機，由此幫助開動發(fā)動機。在此構(gòu)造中，電動發(fā)電機被通電以幫助開動發(fā)動機。當(dāng)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)定值時，發(fā)動機開始點火并且自動旋轉(zhuǎn)。通常通過控制具有切換元件的逆變器來執(zhí)行電動發(fā)電機的通電和停止通電之間的切換。
當(dāng)非旋轉(zhuǎn)的電動發(fā)電機被通電時，由下式(1)所表示的電流(定子電流)流過電動發(fā)電機的定子。
定子電流＝電源電壓/(定子電阻+線路電阻) (1)式(1)中的線路電阻是指電源和電動發(fā)電機之間除了定子外的部件的電阻。
在切換元件中，產(chǎn)生與定子電流的平方成比例的集電極損耗。集電極損耗產(chǎn)生焦耳熱，這使切換元件的溫度升高。另一方面，在電動發(fā)電機中轉(zhuǎn)速和電流特性具有以下關(guān)系。就是說，當(dāng)轉(zhuǎn)速低時定子電流大，并且當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時定子電流減小。因此，當(dāng)起動未運行的發(fā)動機時，如果電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)速低，則產(chǎn)生大的定子電流，這大大升高了切換元件的溫度。
如果在使用具有相對較低熱阻的通用切換元件的情況下，在發(fā)動機起動期間流過大定子電流的這樣一種狀態(tài)持續(xù)，則元件的溫度可能超過元件的額定溫度。例如在發(fā)動機起動期間發(fā)動機摩擦力很大而電動發(fā)電機沒有旋轉(zhuǎn)(被鎖止)時，可能出現(xiàn)這種狀態(tài)。通常，如果從通電開始的預(yù)定時間段(例如，數(shù)十毫秒)中電動發(fā)電機還沒有開始運行，則起動對電動發(fā)電機停止供電的供電停止功能。此功能被稱為鎖止保護(hù)功能。大的定子電流持續(xù)流動直到該功能被起動。
為了避免這樣的缺點，已經(jīng)提出具有低接通電阻或者增大的熱容量的切換元件。低接通電阻切換元件被構(gòu)造成減小內(nèi)阻以允許大電流通過。增大的熱容量切換元件可承受高溫。
但是，因為低接通電阻切換元件和增大的熱容量切換元件是新開發(fā)出來的，因此很貴，發(fā)動機起動裝置的成本被大大地提高。所以，需要一種發(fā)動機起動裝置，其消除上述缺點而不會使用這種昂貴的切換元件。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動機起動裝置，其在大的電流通過切換元件時抑制切換元件的溫度過分升高。
為了實現(xiàn)上述和其他目的，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，提供了一種用于發(fā)動機的起動裝置，所述發(fā)動機具有多個氣缸和一個輸出軸。所述裝置包括電源、具有切換元件的逆變器、電動發(fā)電機、通電控制部分、點火部分、轉(zhuǎn)速檢測部分和通電禁止部分。電動發(fā)電機耦合到所述輸出軸并且通過所述逆變器連接到所述電源。當(dāng)所述發(fā)動機被起動時所述通電控制部分通過控制所述逆變器來使所述電動發(fā)電機通電。所述點火部分使得在特定氣缸中發(fā)生點火以由此轉(zhuǎn)動所述輸出軸，所述特定氣缸在發(fā)動機停機狀態(tài)中容納有空氣燃油混合氣并且處于膨脹沖程。轉(zhuǎn)速檢測部分直接或間接檢測所述電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。在由所述點火部分產(chǎn)生點火后，所述通電禁止部分禁止所述通電控制部分使所述電動發(fā)電機通電，直到由所述轉(zhuǎn)速檢測部分檢測到的所述轉(zhuǎn)速達(dá)到或者超過預(yù)定值。
此外，本發(fā)明提供了一種發(fā)動機的起動方法，其中所述發(fā)動機的輸出軸耦合到電動發(fā)電機。所述電動發(fā)電機通過具有切換元件的逆變器連接到電源。所述方法包括使得在特定氣缸中發(fā)生點火以由此轉(zhuǎn)動所述輸出軸，所述特定氣缸在發(fā)動機停機狀態(tài)中容納有空氣燃油混合氣并且處于膨脹沖程；以及在所述點火后，當(dāng)所述電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)速達(dá)到或者超過預(yù)定值時，通過控制所述逆變器來使所述電動發(fā)電機通電。
從結(jié)合以示例方式圖示本發(fā)明原理的附圖的以下說明，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將變得清楚。


通過參考對當(dāng)前優(yōu)選實施例的以下說明以及附圖，可以最好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點，附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的整體構(gòu)造的概要圖；圖2是示出與圖1實施例的開動停止位置控制相關(guān)的燃油噴射正時的時序圖；圖3是示出圖1實施例的自動發(fā)動機起動處理的流程圖；圖4是示出M/G的轉(zhuǎn)速和起動引起的溫度升高量Tm之間的關(guān)系的曲線圖；和圖5是示出根據(jù)第二實施例的自動發(fā)動機起動處理的一部分的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照圖1至4說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的發(fā)動機起動裝置。
圖1是示出發(fā)動機起動裝置、該裝置所應(yīng)用到的發(fā)動機11及其周圍結(jié)構(gòu)的概要圖。首先，將說明發(fā)動機11及其周圍結(jié)構(gòu)。
發(fā)動機11耦合到具有變矩器12的自動變速器13。發(fā)動機11的動力通過曲軸11a、變矩器12和自動變速器13的輸出軸13a傳遞到驅(qū)動輪(未示出)。
發(fā)動機11還耦合到各種輔助設(shè)備20，例如用于空調(diào)的壓縮機、動力轉(zhuǎn)向泵和用于冷卻發(fā)動機11的水泵。發(fā)動機11的動力還通過耦合到曲軸11a的電磁離合器21和發(fā)動機帶輪22傳遞到皮帶23。當(dāng)皮帶23旋轉(zhuǎn)時，耦合到輔助設(shè)備20的輔助設(shè)備帶輪24被旋轉(zhuǎn)。輔助設(shè)備驅(qū)動系統(tǒng)可以包括齒輪和鏈條，來代替帶輪22、24和皮帶23。曲軸11a隨著電磁離合器21被嚙合和釋放而選擇性地與輔助設(shè)備驅(qū)動系統(tǒng)連接和斷開。
此外，發(fā)動機11耦合到用于開動發(fā)動機11的起動機電機30。
發(fā)動機起動裝置包括電動發(fā)電機(以下稱為M/G)40、逆變器41、蓄電池42和電子控制單元(ECU)43。M/G40用作發(fā)電機和電動機。逆變器40切換M/G40的功能。蓄電池42向M/G40供電。ECU43控制M/G40的操作。
M/G帶輪40a耦合到M/G40的轉(zhuǎn)軸，并且皮帶23與M/G帶輪40a配合。確定諸如M/G帶輪40a和發(fā)動機帶輪22的直徑之類的特性，以使得M/G40的轉(zhuǎn)軸例如以曲軸11a的速率的兩倍來旋轉(zhuǎn)。當(dāng)從蓄電池42接收電能時，M/G40用作電動機并且向發(fā)動機11(曲軸11a)和輔助設(shè)備20提供轉(zhuǎn)矩。當(dāng)被發(fā)動機11施加的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動時，M/G40用作發(fā)電機。即，M/G40將所施加的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成電并用其對蓄電池42充電。當(dāng)沒有在旋轉(zhuǎn)的M/G40被通電以開動時，由上述式(1)表示的定子電流流過M/G40的定子。
逆變器41包括切換元件44。切換元件44使M/G40在發(fā)電機功能和電動機功能之間切換。在此實施例中，具有相對較低熱容量的便宜的絕緣柵極場效應(yīng)晶體管(MOS-FET)被用作切換元件44。通常，在切換元件44中產(chǎn)生與定子電流的平方成比例的集電極損耗。集電極損耗產(chǎn)生焦耳熱，這使切換元件44的溫度升高。
ECU43連接到用于檢測發(fā)動機11和車輛的狀態(tài)的各種傳感器以及各種開關(guān)。ECU43從傳感器和開關(guān)接收檢測信號。傳感器和開關(guān)包括例如以下的這些用于檢測曲軸11a的旋轉(zhuǎn)角度的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器51；用于檢測加速踏板60的壓下程度的加速踏板傳感器52；用于檢測加速踏板被壓下的狀態(tài)的加速踏板開關(guān)53；用于檢測制動踏板61被壓下的制動踏板開關(guān)54；用于檢測自動變速器13的換檔位置的換檔位置傳感器55；和用于檢測車速的車速傳感器56。
由曲軸轉(zhuǎn)角傳感器51檢測到的曲軸11a的轉(zhuǎn)角被用來計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速，其是曲軸11a每單位時間的轉(zhuǎn)數(shù)。
此外，ECU43被連接到逆變器41、起動機電機30、電磁離合器21、用于噴射燃油到發(fā)動機11的氣缸中的噴油器和用于點燃?xì)飧字械目諝馊加突旌蠚獾幕鸹ㄈ⑾蛩鼈冚敵鲋聞有盘??；趥鞲衅?1、52、55、56和開關(guān)53、54的檢測結(jié)果，ECU43執(zhí)行與發(fā)動機11的操作和車輛的驅(qū)動有關(guān)的各種控制。例如，ECU43執(zhí)行發(fā)動機11的自動停機處理和自動起動處理。
在此實施例中，ECU43執(zhí)行開動停止位置控制，用于與自動停機處理一起控制發(fā)動機11的曲軸11a的停止位置。
在自動起動處理中，ECU43執(zhí)行膨脹沖程點火處理并且向M/G40通電。通過膨脹沖程點火處理，曲軸11a被轉(zhuǎn)動，并且由此轉(zhuǎn)動的曲軸11a的轉(zhuǎn)矩被施加到M/G40。例如當(dāng)滿足全部以下自動停機的條件時，執(zhí)行自動停機處理加速踏板60沒有被壓下；車輛沒有在移動；發(fā)動機11的轉(zhuǎn)速等于或者小于預(yù)定速度；蓄電池42的充電電平等于或大于預(yù)定電平；制動踏板61被壓下，或者自動變速器13的換檔手柄處于停車或者空檔。
這些自動停機條件可以被其他條件代替。或者，可以增加其他條件。
開動停止位置控制是指這樣的控制，其中當(dāng)通過自動停機處理使發(fā)動機11停機時曲軸11a被停止在目標(biāo)停止位置。目標(biāo)停止位置是減小發(fā)動機11的下一次自動起動中的摩擦的曲軸11a的轉(zhuǎn)角。在開動停止位置控制中，不執(zhí)行點火。相反，M/G40幫助發(fā)動機11旋轉(zhuǎn)使得曲軸11a被停止在目標(biāo)停止位置。除了使用M/G40，可以提供另一個電動機以向曲軸11a施加動力，使得該電動機幫助發(fā)動機11將曲軸11a停止在目標(biāo)停止位置。
如圖2所示，在開動停止位置控制中，當(dāng)發(fā)動機11為下一次自動起動中的膨脹沖程點火做好準(zhǔn)備而被停機時，燃油噴射到處于膨脹沖程的氣缸(在此示例中為第一氣缸)中，在所述膨脹沖程中活塞向下移動。
現(xiàn)在將參照圖3的流程圖說明在發(fā)動機11的自動起動處理中一系列處理的示例。流程圖所示一系列處理是在發(fā)動機11已經(jīng)通過自動停機處理停機的條件下執(zhí)行的。
在該系列處理中，確定是否滿足自動起動條件(步驟100)。例如，當(dāng)滿足以下條件中的任何一項時，確定滿足自動起動條件當(dāng)自動變速器13的換檔手柄處于驅(qū)動檔時，制動踏板61被松開而加速踏板60被壓下(車輛起動)；在換檔手柄處于驅(qū)動檔的同時，制動踏板61被松開，并且該松開狀態(tài)已經(jīng)持續(xù)預(yù)定時間段；從換檔手柄從停車或者空檔切換到另一個檔位開始已經(jīng)過預(yù)定時間段；車輛在以等于或者大于預(yù)定速度的速度移動。
這些自動停機條件可以被其他停機代替。或者，可以增加其他條件。
當(dāng)不滿足自動起動條件(步驟100為否)時，重復(fù)步驟100直到滿足自動起動條件。在此情況下，即當(dāng)發(fā)動機11停機時，曲軸11a和M/G40也停止。此外，在發(fā)動機11的特定氣缸中，活塞在向下沖程或膨脹沖程期間被停止。在此氣缸中，由于在發(fā)動機之前的停機中的開動停止位置控制，仍有剛好在曲軸11a被停止之前噴射的空氣燃油混合氣還沒有燃燒。當(dāng)在這樣的發(fā)動機停機狀態(tài)中滿足條件(步驟100為是)時，ECU43向操作來起動發(fā)動機11的部分發(fā)送發(fā)動機起動命令(步驟101)。
在此示例中，為了執(zhí)行膨脹沖程點火處理，ECU43向其中殘留有空氣燃油混合氣的氣缸(即處于膨脹沖程的氣缸)的火花塞輸出致動信號。所以，處于膨脹沖程的氣缸的火花塞被啟動(步驟102)，其燃燒氣缸中的空氣燃油混合氣并且向下推動活塞。這以極低的速度轉(zhuǎn)動曲軸11a。曲軸11a的轉(zhuǎn)矩通過皮帶23、帶輪22、40a傳遞到M/G40，以轉(zhuǎn)動M/G40的轉(zhuǎn)軸。所以，增大了曲軸11a和M/G40的轉(zhuǎn)速。
在M/G40通過膨脹沖程點火處理而開始轉(zhuǎn)動后，確定M/G40的轉(zhuǎn)速N是否等于或者大于預(yù)定值N1(例如，650rpm)(步驟103)。通過將由曲軸轉(zhuǎn)角傳感器51檢測到的曲軸11a的轉(zhuǎn)速(發(fā)動機轉(zhuǎn)速)加倍來獲得轉(zhuǎn)速N。
如果轉(zhuǎn)速N小于預(yù)定值N1，則重復(fù)步驟103。在此情況下，M/G40不被通電。相反，如果轉(zhuǎn)速N等于或者大于預(yù)定值N1(步驟103為是)，則逆變器41被控制以向M/G40通電。這樣，直到轉(zhuǎn)速N達(dá)到預(yù)定值N1為止一直禁止M/G40的通電。
按照以下方式獲得作為確定是否向M/G40通電的閾值的預(yù)定值N1。
以下三項屬于當(dāng)切換元件44被通電時影響切換元件44的溫度升高的因素(i)切換元件44的環(huán)境溫度環(huán)境溫度Ta；(ii)由于M/G40發(fā)電引起的切換元件44的溫度升高量發(fā)電引起的溫度升高量Tg；和(iii)由于發(fā)動機11的自動起動引起的切換元件44的溫度升高量起動引起的溫度升高量Tm。
如果在M/G40通電后切換元件44的溫度由T表示，當(dāng)在切換元件44的溫度已通過M/G40發(fā)電而升高的狀態(tài)下使M/G40通電時，溫度T由下式(2)表示。
T＝Ta+Tg+Tm(2)在切換元件44能夠發(fā)揮預(yù)定性能的溫度范圍中的設(shè)計最高溫度由額定溫度Tspec表示。環(huán)境溫度Ta、發(fā)電引起的溫度升高量Tg和起動引起的溫度升高量Tm的最高值分別用Tamax、Tgmax和Tmmax表示。在此示例中，假定最大值Tamax和Tgmax基本上恒定，并且使用實際測量的值。
在此情況下，為了使切換元件44發(fā)揮設(shè)計性能，必須滿足下式(3)。
Tspec≥Tamax+Tgmax+Tmmax(3)當(dāng)發(fā)動機11起動時切換元件44的允許溫度升高量必須滿足下式(4)，此式(4)是通過修改式(3)獲得的。
Tspec-Tamax-Tgmax≥Tmmax(4)所以，例如如果Tspec＝150℃、Tamax＝90℃而Tgmax＝49℃(M/G40在5000rpm下具有80A的發(fā)電能力)，當(dāng)發(fā)動機11起動時切換元件44的允許溫度升高量(起動引起的溫度升高量Tm)最多為11℃。
另一方面，M/G40的轉(zhuǎn)速和電流特性具有以下關(guān)系。即，當(dāng)轉(zhuǎn)速N低時流過M/G40的定子的電流(定子電流)很大，并且當(dāng)轉(zhuǎn)速N增大時定子電流減小。此現(xiàn)象歸因于這樣的事實，即在定子中產(chǎn)生反電動勢并且定子和電源之間的電勢差減小，結(jié)果式(1)右側(cè)的分子減小。
在切換元件44中，產(chǎn)生與定子電流的平方成比例的集電極損耗。集電極損耗使切換元件44的溫度升高。因此，因為當(dāng)M/G40的轉(zhuǎn)速增大時定子電流減小，所以集電極損耗被減小。結(jié)果，如圖4所示，切換元件44的起動引起的溫度升高量的最大值Tmmax在M/G40的轉(zhuǎn)速N減小時增大，并且在轉(zhuǎn)速N增大時減小。
根據(jù)圖4，當(dāng)最大值Tmmax是11℃時M/G40的轉(zhuǎn)速N是650rpm。所以，如果當(dāng)M/G40的轉(zhuǎn)速等于或者大于650rpm時M/G40被通電，則起動引起的溫度升高量Tm不會超過11℃。也就是說，在發(fā)動機11的自動起動期間，如果當(dāng)M/G40的轉(zhuǎn)速等于或者大于650rpm時M/G40被通電，則通電后切換元件44的溫度將在額定溫度Tspec(150℃)的范圍內(nèi)。
當(dāng)在步驟104中M/G40開始被通電時，M/G40用作電動機。M/G40的動力通過皮帶23和帶輪40a、22被傳遞到曲軸11a，由此幫助開動發(fā)動機11。此后，當(dāng)發(fā)動機11的轉(zhuǎn)速增大時，發(fā)動機11變得能夠以自給方式運行。此時，停止M/G40的通電，并且完成了發(fā)動機11的自動起動控制(步驟105)。在步驟105，與發(fā)動機11的自動起動處理相關(guān)的一系列處理結(jié)束。該系列處理重復(fù)地執(zhí)行直到駕駛員停止發(fā)動機11，例如直到駕駛員斷開車輛的點火開關(guān)。
在由ECU43執(zhí)行的發(fā)動機自動起動處理中，步驟104對應(yīng)于由通電控制部分執(zhí)行的處理。步驟103(只要結(jié)果是“否”就重復(fù)步驟103)對應(yīng)于由通電禁止部分執(zhí)行的處理。步驟102對應(yīng)于由膨脹沖程點火部分執(zhí)行的處理。曲軸轉(zhuǎn)角傳感器51對應(yīng)于直接檢測M/G40的轉(zhuǎn)速N的轉(zhuǎn)速檢測部分。
根據(jù)本發(fā)明第一實施例的發(fā)動機起動裝置具有以下優(yōu)點。
(1)當(dāng)滿足自動起動條件時產(chǎn)生發(fā)動機起動命令。響應(yīng)于此發(fā)動機起動命令，在這樣的氣缸中進(jìn)行點火，即當(dāng)上次發(fā)動機停機時該氣缸中的活塞在膨脹沖程期間停止并且其中產(chǎn)生有空氣燃油混合氣。所以，該活塞被向下移動使得曲軸11a被轉(zhuǎn)動(步驟102)。即使當(dāng)起動發(fā)動機11耐發(fā)動機摩擦很大，這也防止M/G被鎖止而不轉(zhuǎn)動。
(2)在點火開始后禁止M/G40的通電直到M/G40的轉(zhuǎn)速N達(dá)到或者超過預(yù)定值N1為止(步驟103為否)。
所以，雖然通常當(dāng)轉(zhuǎn)速N很低時M/G40的通電在定子中產(chǎn)生很大的定子電流，并且大大升高切換元件44的溫度，但通電禁止處理防止由于定子電流而導(dǎo)致在切換元件44處的這種溫度升高。
然后，當(dāng)M/G40的轉(zhuǎn)速N達(dá)到預(yù)定值N1時，允許通電，由此逆變器41被控制來使M/G40通電。所以，M/G40被轉(zhuǎn)動以幫助開動發(fā)動機11。
由此，防止了切換元件44被大電流過度加熱。所以，可以使用傳統(tǒng)的便宜切換元件。換言之，不需要特殊的切換元件。這降低了成本。
(3)與M/G40的轉(zhuǎn)速N相關(guān)的預(yù)定值N1被確定為與發(fā)動機11起動時切換元件44的允許溫度升高量的最大值相對應(yīng)。滿足條件的值被設(shè)置為預(yù)定值N1，其被用作確定是否允許通電的閾值。此構(gòu)造防止了切換元件44的溫度超過發(fā)動機11起動時的允許溫度升高量的最大值Tmmax。
(4)通過從切換元件44的額定溫度Tspec中減去環(huán)境溫度的最大值Tamax和由于發(fā)電引起的溫度升高的最大值Tgmax，來計算項(3)中的溫度升高量的最大值Tmmax，其在起動發(fā)動機11時被使用。由此獲得的與最大值Tmmax相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速N的值被設(shè)置為預(yù)定值N1。這確保了項(1)的優(yōu)點。
(5)因為曲軸的轉(zhuǎn)速和M/G40的轉(zhuǎn)速N是一一對應(yīng)的，所以基于由曲軸轉(zhuǎn)角傳感器51檢測到的曲軸11a的轉(zhuǎn)速來獲得M/G40的轉(zhuǎn)速N，并且獲得的轉(zhuǎn)速N被用來確定是否使M/G40通電。所以，不需要直接檢測M/G的轉(zhuǎn)速的傳感器，這減少了部件的數(shù)量。
(6)環(huán)境溫度Ta的最大值Tamax和發(fā)電溫度升高量Tg的最大值Tgmax兩者都是實際測量的值。最大值Tamax和Tgmax被用于獲取當(dāng)發(fā)動機11起動時切換元件44的允許溫度升高量的最大值Tmmax。所以，不需要設(shè)置用于檢測環(huán)境溫度Ta和發(fā)電引起的溫度升高量Tg的傳感器。
(第二實施例)現(xiàn)在將說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例。將主要討論與第一實施例的區(qū)別。
在第一實施例中，M/G40在膨脹沖程點火處理和通電處理中被轉(zhuǎn)動，以自動地起動發(fā)動機11。但是，在發(fā)動機11中摩擦很大的情況下，存在這樣的可能性，即，即使在緊接膨脹沖程點火處理后M/G 40的轉(zhuǎn)速N變得暫時等于或者大于預(yù)定值N1，發(fā)動機11也不能夠以自給方式運行并且轉(zhuǎn)速N下降。在這樣的情況下，在M/G40被通電后，通過切換元件44的電流也隨著M/G40(曲軸11a)的轉(zhuǎn)速減小而增大。所以，切換元件44的溫度升高。因此，在第二實施例中，為了消除這樣的缺點，即使在M/G40被通電后，當(dāng)確定發(fā)動機11不能夠以自給方式運行時也強制停止M/G40的通電。
下面，將參照圖5說明強制停止M/G40的通電的處理示例。該處理是發(fā)動機11的自動起動處理的一部分，并且在M/G40被通電后(圖3的步驟104)執(zhí)行。
如圖5所示，當(dāng)M/G40開始被通電時(步驟104)，確定M/G40的轉(zhuǎn)速N是否小于預(yù)定值N1(步驟110)。即，在步驟110確定發(fā)動機11是否能夠以自給方式運行。步驟110的確定被重復(fù)執(zhí)行直到從M/G40開始被通電起經(jīng)過預(yù)定時間段為止。預(yù)定時間段對應(yīng)于從M/G40開始被通電時到發(fā)動機11變得能夠以自給方式運行時的時間段。如果在步驟110處直到經(jīng)過預(yù)定時間段M/G40的轉(zhuǎn)速N都沒有降到預(yù)定值N1之下(步驟110為否)，則假定發(fā)動機11在以自給方式運行。所以，發(fā)動機11的自動起動完成(步驟105)，并且一系列處理結(jié)束。
另一方面，如果在步驟110處在經(jīng)過預(yù)定時間段之前確定M/G40的轉(zhuǎn)速N已經(jīng)降到預(yù)定值N1之下(步驟110為是)，則不假定發(fā)動機11在以自給方式運行。所以，強制停止M/G40的通電(步驟111)。此外，基本上在停止通電的同時，向起動機電機30供電(步驟112)。這啟動了起動機電機30，其又開始開動發(fā)動機11。
此后，當(dāng)發(fā)動機11的轉(zhuǎn)速增大時，發(fā)動機11變得能夠以自給方式運行。此時，停止起動機電機30的通電，并且發(fā)動機11的自動起動控制完成(步驟105)。在步驟105處，與發(fā)動機11的自動起動處理相關(guān)的一系列處理結(jié)束。
由ECU43執(zhí)行的在自動起動處理期間的步驟110和111對應(yīng)于由通電停止部分所執(zhí)行的處理。
除了第一實施例中項(1)至(6)所列舉的優(yōu)點，根據(jù)第二實施例的發(fā)動機起動裝置提供了以下優(yōu)點。
(7)在M/G40開始被通電后當(dāng)M/G40的轉(zhuǎn)速N降低到預(yù)定值N1之下時強制停止M/G40的通電(步驟110和111)。所以，在因為轉(zhuǎn)速N曾經(jīng)達(dá)到過預(yù)定值N1而已經(jīng)開始通電，但由于某種原因轉(zhuǎn)速N降低到預(yù)定值N1之下的情況下，防止了切換元件44被大電流過度加熱。在這點上，第二實施例通過消除對特殊切換設(shè)備的需要而確保了成本的降低。
(8)在M/G40的通電被強制停止后，發(fā)動機11由起動機電機30開動(步驟112)。所以，如果發(fā)動機11不能由M/G40的轉(zhuǎn)矩起動，發(fā)動機11也容易被起動。
(其他實施例)上述實施例可以被修改如下。
在上述實施例中，可以設(shè)置溫度傳感器，用于檢測切換元件44附近的環(huán)境溫度，例如外部溫度或者冷卻劑溫度(當(dāng)逆變器41是水冷式時)。在此情況下，在發(fā)動機11的自動起動控制期間，由增加的溫度傳感器所檢測的溫度被用作環(huán)境溫度Ta。每次檢測到環(huán)境溫度Ta時都計算預(yù)定值N1。類似地，可以設(shè)置溫度傳感器，用于檢測切換元件44的溫度。在此情況下，發(fā)電引起的溫度升高量Tg由增加的溫度傳感器檢測，以計算預(yù)定值N1。所以，預(yù)定值N1的范圍被擴(kuò)展到相對較低的值。
在圖示實施例中，可以設(shè)置傳感器用于直接檢測M/G40的轉(zhuǎn)速N。在此情況下，基于所增加傳感器的檢測值來執(zhí)行步驟103和110中至少一個步驟的確定。
M/G40以兩倍于曲軸11a的速率轉(zhuǎn)動。所以，圖3的步驟103可以被改變成確定發(fā)動機轉(zhuǎn)速是否等于或者大于N1/2(rpm)。類似地，圖5的步驟110可以被改變成確定發(fā)動機轉(zhuǎn)速是否小于N1/2(rpm)。
所以，本示例和實施例應(yīng)當(dāng)被視為舉例說明性的而非限制性的，并且本發(fā)明不限于此處給出的細(xì)節(jié)，而可以在所附權(quán)利要求的范圍和等價方案內(nèi)被修改。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)動機的起動裝置，所述發(fā)動機具有多個氣缸和一個輸出軸，所述裝置包括電源；具有切換元件的逆變器；耦合到所述輸出軸并且通過所述逆變器連接到所述電源的電動發(fā)電機；和通電控制部分，當(dāng)所述發(fā)動機被起動時所述通電控制部分通過控制所述逆變器來使所述電動發(fā)電機通電，所述裝置的特征在于包括點火部分，其中，所述點火部分使得在特定氣缸中發(fā)生點火以由此轉(zhuǎn)動所述輸出軸，所述特定氣缸在發(fā)動機停機狀態(tài)中容納有空氣燃油混合氣并且處于膨脹沖程；轉(zhuǎn)速檢測部分，其直接或間接檢測所述電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)速；和通電禁止部分，其中，在由所述點火部分產(chǎn)生點火后，所述通電禁止部分禁止所述通電控制部分使所述電動發(fā)電機通電，直到由所述轉(zhuǎn)速檢測部分檢測到的所述轉(zhuǎn)速達(dá)到或者超過預(yù)定值。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)定值被設(shè)置成當(dāng)起動所述發(fā)動機時由所述電動發(fā)電機的通電引起的所述切換元件的允許溫度升高量的最大值。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，通過從所述切換元件的額定溫度減去所述切換元件的環(huán)境溫度的最大值和由于發(fā)電引起的所述切換元件的溫度升高的最大值，來計算所述最大值。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于包括通電停止部分，其中，在所述通電控制部分開始使所述電動發(fā)電機通電后，當(dāng)由所述轉(zhuǎn)速檢測部分檢測到的所述轉(zhuǎn)速降低到所述預(yù)定值之下時，所述通電停止部分使得所述通電控制部分停止使所述電動發(fā)電機通電。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于包括耦合到所述發(fā)電機的所述輸出軸的起動機電機，其中當(dāng)所述通電停止部分停止使所述電動發(fā)電機通電時所述起動機電機被啟動。
6.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于當(dāng)滿足預(yù)定的自動停機條件時所述發(fā)動機被自動地停機，并且其中，當(dāng)所述發(fā)動機被自動地停機后滿足預(yù)定的自動起動條件時，所述點火部分使得在所述特定氣缸中發(fā)生點火。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述發(fā)動機被自動地停機時，燃油被供應(yīng)到在發(fā)動機停機狀態(tài)中處于膨脹沖程的所述特定氣缸。
8.一種發(fā)動機的起動方法，其中所述發(fā)動機的輸出軸耦合到電動發(fā)電機，并且其中所述電動發(fā)電機通過具有切換元件的逆變器連接到電源，所述方法的特征在于使得在特定氣缸中發(fā)生點火以由此轉(zhuǎn)動所述輸出軸，所述特定氣缸在發(fā)動機停機狀態(tài)中容納有空氣燃油混合氣并且處于膨脹沖程；以及在所述點火后，當(dāng)所述電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)速達(dá)到或者超過預(yù)定值時，通過控制所述逆變器來使所述電動發(fā)電機通電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于發(fā)動機的起動裝置，所述發(fā)動機具有多個氣缸和一個輸出軸。所述裝置包括電源、具有切換元件的逆變器、電動發(fā)電機、ECU和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器。電動發(fā)電機耦合到輸出軸并通過逆變器連接到電源。當(dāng)發(fā)動機被起動時ECU通過控制逆變器來使所述電動發(fā)電機通電。ECU使得在特定氣缸中發(fā)生點火，所述特定氣缸在發(fā)動機停機狀態(tài)中容納有空氣燃油混合氣并且處于膨脹沖程。曲軸轉(zhuǎn)角傳感器間接檢測所述電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。在產(chǎn)生點火后，ECU禁止所述電動發(fā)電機通電，直到檢測到的轉(zhuǎn)速達(dá)到或者超過預(yù)定值。結(jié)果，此裝置抑制了切換元件溫度的過度升高。
文檔編號F02N99/00GK1690394SQ20051006619
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者久須美秀年, 三田井賢太郎 申請人:豐田自動車株式會社