[发明专利]具有浪涌电流减小单元的发动机起动装置

说明书

本发明提供了一种发动机起动装置，该发动机起动装置配备有起动机、浪涌电流减小单元和起动机模式开关。浪涌电流减小单元用于减小当安装在起动机中的电动马达被通电时流过电动马达的浪涌电流。起动机模式开关用于至少在低扭/高速模式与高扭/低速模式之间连续地或选择性地改变起动机特性，即起动机的输出特性。起动机模式开关至少在起动机被致动之后当发动机的活塞首次经过上止点并且发动机摩擦已经刚好最大化时将起动机置于高扭/低速模式以通过曲柄起动发动机。这样在不牺牲由浪涌电流减小单元提供的有益效果的情况下缩短了起动发动机所需的时间段。

技术领域

本公开总体上涉及发动机起动装置，其中，该发动机起动装置配备有浪涌电流减小单元以减小当电动马达被通电时由电动马达汲取的浪涌电流。

背景技术

通常，当起动发动机时过大的浪涌电流流过发动机起动机的电动马达将导致蓄电池处的端电压大幅下降，这样会导致安装在车辆中的电子控制单元(ECU)被重置或螺线管致动器的操作不稳定。为了减小流过电动马达的浪涌电流，日本特许首次公报No.2009-224315教示了在通向电动马达的供电线路中安装具有内置的电阻器的ICR(浪涌电流减小)继电器。

用于在汽车的怠速停止系统(也称作自动发动机停止/重新起动系统)中使用的发动机起动机需要使重新起动发动机所耗费的时间(下文中也被称作发动机重新起动时间)最小化以确保驾驶员或乘客的舒适度。缩短发动机重新起动时间可以通过增大发动机通过曲柄起动时的速度来实现。为了实现以上所述并且确保发动机在低温下——在低温下，发动机的机械摩擦通常是较高的——的起动性能，必须在发动机起动机中使用大尺寸、高功率的电动马达。

在不使用大尺寸、高功率的电动马达的情况下通过曲柄起动发动机时的速度的增大可以通过在高速模式与高扭矩模式之间切换安装在发动机起动机中的电动马达的操作特性来实现。例如，日本特许首次公报No.2004-197719公开了如下技术：使用配备有由串联绕组和并联绕组构成的场线圈的电动马达，并且通过ECU在高速模式与高扭矩模式之间切换而控制流过并联绕组的场电流。

然而，当发动机起动机被置于高速模式下来起动发动机时，由发动机起动机输出的扭矩通常是低的，因此导致当发动机活塞首次经过上止点时流过电动马达的电流大幅增大。如图3中所示，该电流可超过通过ICR继电器减小过的浪涌电流值，因此遇到了浪涌电流的水平未保持在允许水平以下的缺点。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种发动机起动装置的改进结构，其设计成减小起动发动机消耗的时间并且保持流过电动马达的浪涌电流的水平低于期望的水平。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于发动机的发动机起动装置，该发动机起动装置包括：(a)起动机，该起动机用于使用由电动马达产生的扭矩来起动发动机；(b)浪涌电流减小单元，该浪涌电流减小单元用于减小当电动马达被通电时流过电动马达的浪涌电流；以及(c)起动机模式开关，该起动机模式开关用于使起动机特性、即起动机的输出特性至少在低扭/高速模式与高扭/低速模式之间连续地或选择性地变化。起动机模式开关至少在起动机被致动之后发动机的活塞首次经过上止点并且发动机摩擦已经刚好最大化时，将起动机置于高扭/低速模式以通过曲柄起动发动机。

“发动机的活塞首次经过上止点时”的表述意为在发动机中的活塞的压缩行程期间活塞经过上止点的转变时期。“发动机摩擦已经刚好最大化时”的表述意为在发动机的压缩行程期间当活塞到达上止点的时刻。

当发动机起动时过大的浪涌电流流过电动马达将导致电池的电压降的问题将通过使用浪涌电流减小单元得到缓解。然而，当低扭/高速起动机用于缩短起动发动机所需的时间时，过低程度的扭矩会导致当活塞经过上止点时流过起动机的电动马达的电流的值高于通过浪涌电流减小单元减小过的浪涌电流的值。因此将不会获得期望由浪涌电流减小单元提供的最大效果，这导致了如下风险：一些缺点由于电池处的电压降而产生，比如ECU的重置或安装在车辆中的螺线管的操作的不稳定。