分离式辅助电源的燃烧及紧急起动系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种分离式辅助电源的燃烧及紧急起动系统，为设置紧急启动开关装置及／或直流升压电路装置，在启动电瓶电力不足时，借紧急启动开关装置操作，由蓄电装置电池的电能驱动启动马达以启动引擎，及在启动引擎时，借直流升压电路装置的升压以使点火装置或喷油装置可作升压以增强其起动功能。
【专利说明】分离式辅助电源的燃烧及紧急起动系统
[0001]本申请为申请日为2010年6月17日，申请号为201010201859.0，名称为“分离式辅助电源的燃烧及紧急起动系统”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明关于一种分离式辅助电源的燃烧及紧急起动系统。
【背景技术】
[0003]传统引擎点火或喷油装置系统通常与引擎启动马达共享电瓶电源，因此在引擎启动时，由于马达启动电流较大，使电瓶电压降低(通常降低25?40%)而造成点火不良或喷油装置开关速率变慢，使引擎启动困难，而于启动电瓶电力不足时需借外加电源救济，时效堪虑且不方便。
【发明内容】
[0004]本发明主要提供一种分离式辅助电源的燃烧及紧急起动系统，为借设置专供点火装置或喷油装置及紧急启动所需电能的辅助蓄电装置，及设置分离式充电电源以隔离启动电瓶，以在引擎启动时因启动马达所需电流较大导致电瓶电压大幅下降时，避免点火装置或喷油装置工作电压突然降低，而妨碍引擎正常启动；系统并设置紧急启动开关装置500及/或直流升压电路装置600，以在启动电瓶电力不足时，借紧急启动开关装置的操作，以由辅助蓄电装置的电能驱动启动马达以启动引擎，以及在以启动马达启动引擎时，借直流升压电路装置600的升压以使点火装置或喷油装置作升压以增强其起动功能。
[0005]此外于未设置启动马达及启动电瓶的人力启动引擎应用时，在引擎转速较低的启动阶段、发电机电压不足时，借设置直流升压电路装置600，以提供点火装置或喷油装置正常工作电压，以确保良好点火状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明的电路方块示意图。
[0007]图2为图1实施例的电瓶电压与马达启动时的电压变化示意图。
[0008]图3所示为图1实施例以辅助电源的电能启动引擎的电路示意图。
[0009]图4为图1实施例省略第二可充放电辅助蓄电装置及隔离二极管108的电路方块不意图。
[0010]图5为图4实施例的电瓶电压与马达启动时的电压变化示意图。
[0011]图6所示为图4实施例以辅助电源的电能启动引擎的电路示意图。
[0012]图7所示为本发明借设置直流升压电路装置所构成的电路示意图。
[0013]图8所示为图7实施例的电瓶电压与马达启动时的电压变化示意图。
[0014]图9所示为本发明应用于人力启动引擎并设置直流升压电路装置所构成的电路示意图。[0015]图10所示为图9实施例的直流升压电路装置输出电压变化示意图。
[0016]部件名称:
100:引擎组101:启动马达102:继电器
103:启动开关104:启动电瓶105:隔离二极管
106:第一可充放电辅助蓄电装置
107:第二可充放电辅助蓄电装置
108:隔离二极管 109:引擎点火装置 110:喷油装置
200:发电机201、201’:调节装置
211、211’:发电绕组300:引擎转轴
301、302:传动装置 500:紧急启动开关装置
600:直流升压电路装置 1051、1052、1053:二极管。
【具体实施方式】
[0017]以下配合附图详细说明本发明的特征及优点:
本发明为借设置专供点火装置或喷油装置及紧急启动所需电能的辅助蓄电装置，及设置分离式充电电源以隔离马达启动的电瓶电源，以在引擎启动时因启动马达所需电流较大导致电瓶电压大幅下降时，可避免点火装置或喷油装置工作电压突然降低，而妨碍引擎正常启动；系统并设置紧急启动开关装置500及/或直流升压电路装置600，以在启动电瓶电力不足时，借紧急启动开关装置500的操作，以由辅助蓄电装置的电能驱动启动马达以启动引擎，以及在以启动马达启动引擎时，借直流升压电路装置600的升压以使点火装置或喷油装置可作升压以增强其起动功能。
[0018]此外于未设置启动马达及启动电瓶的人力启动引擎应用时，可在引擎转速较低的启动阶段、发电机电压不足时，可借设置直流升压电路装置600，以提供点火装置或喷油装置正常工作电压，以确保良好点火状态。
[0019]图1所示为本发明的电路方块示意图，为借设置专供引擎点火装置及/或喷油装置及紧急启动所需电能的辅助蓄电装置，及设置分离式充电电源以隔离马达的启动电瓶，以及设置紧急启动开关装置500及/或直流升压电路装置600 ;其主要构成含:
——引擎组100:为由使用柴油、生质柴油或汽油或瓦斯、甲醇等燃料的内燃引擎所构成并配有启动马达101 ；
——引擎转轴300:为供输出引擎回转动能以驱动负载，及供经传动装置301耦合于启动马达101，直接或经传动装置302耦合于发电机组200 ；
——启动马达101:为由有刷或无刷的直流或交流马达，或具马达功能的发电机所构成，借马达启动继电器102的操控，以操控电瓶电能驱动启动马达101，直接或经传动装置301牵动引擎组100 ；
-启动开关103:为由机电开关组件或固态电子开关组件所构成，为供操控启动电
瓶104对点火装置或点火装置及/或喷油装置110，及/或操控马达启动继电器102的供电，或直接操控启动马达101的供电，及/或其他随车电器装置的供电；
——启动电瓶104:为由各种可充放电二次电池或超电容所构成，以提供启动马达101的电能，以及接受发电机200的发电绕组211的发电电能或外部电能所充电； ——第一可充放电辅助蓄电装置106:为由各种可充放电电池或超电容所构成，供蓄储来自启动电瓶104或引擎所驱动发电机200发电绕组211’的发电电能，或接受外部充电装置的电能；
——第二可充放电辅助蓄电装置107:为由可充放电的二次电池或超电容所构成，供蓄储来自第一可充放电辅助蓄电装置106的电能，供于引擎点火时，对引擎点火装置109实时提供电能；
——隔离二极管108:第一可充放电辅助蓄电装置106与第二可充放电辅助蓄电装置107之间，依由第一可充放电辅助蓄电装置106对第二可充放电辅助蓄电装置107的电流方向串联隔离二极管108，以避免紧急时，操控紧急启动开关装置500而以第一可充放电辅助蓄电装置106作为紧急启动马达的电源时，由第二可充放电辅助蓄电装置107对第一可充放电辅助蓄电装置106逆向放电；
——发电机200:为由交流或直流发电机所构成，以由引擎直接或经传动装置302所牵动，发电机200具有至少两组相互绝缘的发电绕组211及211’，供分别产生相对交流电能或经整流的直流输出，或直接产生直流电能的输出；
借发电机200中所设置呈相互绝缘的发电绕组211及211’，以隔离启动电瓶104与第一可充放电辅助蓄电装置106的电能，于发电机200为直流发电机而发电绕组211及/或发电绕组211’不具逆向电流防止功能，及/或调节装置201及/或调节装置201’不具逆向电流防止功能，可依发电绕组211经调节装置201对启动电瓶104的充电电流方向，及顺向串设二极管1051以作隔离，以及依发电绕组211’经调节装置201’对第一可充放电辅助蓄电装置106的充电电流方向，及顺向串设二极管1052以作隔离；
若发电绕组211及/或发电绕组211’具逆向电流防止功能，或调节装置201及/或调节装置201’具逆向电流防止功能，则可不设置二极管1051及1052 ；
——调节装置201、201’:为由机电式或固态电子式电路所构成，供分别将发电机发电绕组211及211’所输出的电能；于发电机200为直流发电机时，直接作调节以分别对启动电瓶104、及第一可充放电辅助蓄电装置106、及第二可充放电辅助蓄电装置107充电，及对其他负载的供电，而于发电机200为交流发电机时，则先将交流电能整流为直流电能再经调节装置201以供对启动电瓶104、及/或第一可充放电辅助蓄电装置106、及/或第二可充放电辅助蓄电装置107的充电，及/或对其他负载的供电；
——引擎点火装置109:为由电机电路组件或固态电子电路组件所构成，或两者混合构成的点火装置所构成，以供对内燃引擎点火以运转引擎；
——喷油装置110:含可供操控喷油宽度之开关油门功能的喷油机构装置及可参考油门开度、机油温度、进气温度、含氧度曲轴讯号(IP-ARB)等讯号以操控喷油机构装置的控制电路装置所构成；
上述引擎点火装置109及/或喷油装置110可设置其中之一或两者同时设置。
[0020]以及设置紧急启动开关装置500及/或直流升压电路装置600，两者或其中之一，包括:
一一紧急启动开关装置500:为三端式固态电子开关装置或机械开关装置所构成，其共同C端为通往马达启动继电器102及启动开关103的电源正端，其常时闭合的A端为通往启动电瓶104的正端，其常时打开、紧急启动时切换为闭合的B端为通往第一可充放电辅助蓄电装置106的正端，并在启动电瓶电力不足时，借辅助开关装置的操作，以由辅助电池的电能驱动启动马达以启动引擎。
[0021]——直流升压电路装置600:为由固态电子电路组件及机电式电路组件所构成，供设置于第二可充放电辅助蓄电装置107电源与引擎点火装置109及喷油装置110的电源之间，以借继电器102或马达通电时的信号启动直流升压电路装置600提升电压以使引擎点火装置109或喷油装置110呈强力运作(Booster)的运作状态以利于引擎启动，此项直流升压电路装置600的电源输入端及同极性较高电压输出端之间可并联二极管1053，以在直流升压电路装置600停止运作时，电能能由电源端经二极管1053输往引擎点火装置109及喷油装置110。
[0022]本发明在应用时，第一可充放电辅助蓄电装置106可选择能量密度(ENERGYDENSITY)较高的组件，而第二可充放电辅助蓄电装置107可选择功率密度(POWERDENSITY)较高，以匹配点火性能及较经济的成本。
[0023]上述图1所述的引擎点火装置109、喷油装置110与启动电瓶104、第一可充放电辅助蓄电装置106、隔离二极管108、及第二可充放电辅助蓄电装置107、紧急启动开关装置500、发电机200、调节装置201、调节装置201’、直流升压电路装置600可呈分离设置或由其中两项或两项以上为共构。
[0024]如图2所示为图1实施例的电瓶电压与马达启动时的电压变化示意图；图2所示中电压V106为第一可充放电辅助蓄电装置106的端电压，电压V107为第二可充放电辅助蓄电装置107的端电压，V104为启动电瓶104的端电压，V600为直流升压电路装置600的输出电压。
[0025]如图3所示为图1实施例以辅助电源的电能启动引擎的电路示意图。
[0026]此外，本发明亦可进一步如图4所示为图1实施例省略第二可充放电辅助蓄电装置及隔离二极管108的电路方块示意图；为将图1中的第二可充放电辅助蓄电装置107及隔离二极管108省略不设置，而由启动电瓶104接受发电机200的发电绕组211的发电电能经调节装置201作调控充电；以及由第一可充放电辅助蓄电装置106接受发电机200的发电绕组211’的发电电能经调节装置201’作调控充电，并由第一可充放电辅助蓄电装置106提供引擎点火装置109或喷油装置110所需电能，并在启动电瓶电力不足时，借紧急启动开关装置500的操作，以由第一可充放电辅助蓄电装置106的电能驱动启动马达以启动引擎；
以及设置紧急启动开关装置500及/或直流升压电路装置600，两者或其中之一，包
括:
——紧急启动开关装置500:为三端式固态电子开关装置或机械开关装置所构成，其共同C端为通往马达启动继电器102及启动开关103的电源正端，其常时闭合的A端为通往启动电瓶104的正端，其常时打开、紧急启动时切换为闭合的B端为通往第一可充放电辅助蓄电装置106的正端，并在启动电瓶电力不足时，借辅助开关装置的操作，以由辅助电池的电能驱动启动马达以启动引擎。
[0027]——直流升压电路装置600:为由固态电子电路组件及机电式电路组件所构成，供设置于第一可充放电辅助蓄电装置106电源与引擎点火装置109及喷油装置110的电源之间，以借继电器102通电时的信号启动直流升压电路装置600提升电压以使引擎点火装置109或喷油装置110呈强力运作(Booster)的运作状态以利于引擎启动，此项直流升压电路装置600的电源输入端及同极性较高电压输出端之间可并联二极管1053，以在直流升压电路装置600停止运作时，电能能由电源端经二极管1053输往引擎点火装置109及喷油装置110。
[0028]若引擎为人力启动而不设置启动马达101及启动电瓶104，则仅需设置发电绕组211’及调节装置201’，以对第一可充放电辅助蓄电装置106充电。
[0029]如图5所示为图4实施例的电瓶电压与马达启动时的电压变化示意图；图5所示中电压V106为第一可充放电辅助蓄电装置106的端电压，V107为第二可充放电辅助蓄电装置107的端电压，V104为启动电瓶104的端电压，V600为直流升压电路装置600的输出电压。
[0030]如图6所示为图4实施例以辅助电源的电能启动引擎的电路示意图。
[0031]上述图4所示分离式辅助电源的燃烧及/或紧急起动系统，其启动电瓶104、引擎点火装置109、喷油装置110、第一可充放电辅助蓄电装置106，紧急启动开关装置500、发电机200、调节装置201、调节装置201’、直流升压电路装置600可为呈分离设置或由其中两项或两项以上为共构。
[0032]图7所示为本发明借设置直流升压电路装置所构成的电路示意图。
[0033]图8所示为图7实施例的电瓶电压与马达启动时的电压变化示意图。
[0034]如图7所示中，为将图1实施例中的第二可充放电辅助蓄电装置107、隔离二极管108、第一可充放电辅助蓄电装置106、紧急启动开关装置500省略不设置，而直接由启动电瓶104的电源对直流升压电路装置600供电，其主要构成含:
——引擎组100:为由使用柴油、生质柴油或汽油或瓦斯、甲醇等燃料之内燃引擎所构
成；
——引擎转轴300:为供输出引擎回转动能以驱动负载，及供经传动装置301耦合于启动马达101，直接或经传动装置302耦合于发电机组200 ；
一一启动马达101:为由有刷或无刷的直流或交流马达，或具马达功能的发电机所构成，借马达启动继电器102的操控，以操控电瓶电能驱动启动马达101，直接或经传动装置301牵动引擎组100 ；
--启动开关103:为由机电开关组件或固态电子开关组件所构成，为供操控启动电
瓶104对点火装置或点火装置及/或喷油装置110，及/或操控马达启动继电器102的供电，或直接操控启动马达101的供电，及/或其他随车电器装置的供电；
——启动电瓶104:为由各种可充放电二次电池或超电容所构成，以提供启动马达101的电能，以及接受发电机200的发电绕组211的发电电能或外部电能所充电；
——发电机200:为由交流或直流发电机所构成，以由引擎直接或经传动装置302所牵动，发电机200具有至少两组相互绝缘的发电绕组211及211’，供分别产生相对交流电能或经整流的直流电能输出，或直接产生直流电能的输出；
借发电机200中所设置呈相互绝缘的发电绕组211及211’，以隔离启动电瓶104与第一可充放电辅助蓄电装置106的电能，于发电机200为直流发电机，而其中发电绕组211不具逆向电流防止功能，及/或调节装置201不具逆向电流防止功能，可依发电绕组211经调节装置201对启动电瓶104的充电电流方向，及顺向串设二极管1051以作隔离，以及若调节装置201的输出电源与启动电瓶104的电源间有设置隔离二极管105时，依发电绕组211’经调节装置201’对第一可充放电辅助蓄电装置106的充电电流方向，及顺向串设二极管1052以作隔尚；
若发电绕组211具逆向电流防止功能，或调节装置201具逆向电流防止功能，则可不设置二极管1051 ；
——调节装置201、201’:为由机电式或固态电子式电路所构成，供分别将发电机发电绕组211及211’所输出的电能；于发电机200为直流发电机时，直接作调节以分别对启动电瓶104充电及对其他负载的供电，而于发电机200为交流发电机时，则先将交流电能整流为直流电能再经调节装置201以供对启动电瓶104充电及/或对其他负载的供电；
一一引擎点火装置109:为由电机电路组件或固态电子电路组件所构成，或两者混合构成的点火装置所构成，以供对内燃引擎点火以运转引擎；
——喷油装置110:含可供操控喷油宽度的开关油门功能的喷油机构装置及可参考油门开度、机油温度、进气温度、含氧度曲轴讯号(IP-ARB)等讯号以操控喷油机构装置的控制电路装置所构成；
上述引擎点火装置109及/或喷油装置110可设置其中之一或两者同时设置。
[0035]——隔离二极管105:为供设置于启动电瓶104电源电路与调节装置201’所输出的直流电源正端之间，为可供电源由启动电瓶104输往调节装置201 ’电源正端而不可逆向传输；
一一直流升压电路装置600:为由固态电子电路组件及机电式电路组件所构成，供借启动电瓶104电源正端经顺电流方向串联隔离二极管105再与调节装置201’所输出的直流电源正端与引擎点火装置109及喷油装置110的电源所驱动，借继电器102或马达通电时的信号启动直流升压电路装置600提升电压，以使引擎点火装置109或喷油装置110呈较强力(Booster)的运作状态以利于引擎启动，此项直流升压电路装置600的电源输入端及同极性较高电压输出端之间可并联二极管1053，以在直流升压电路装置600停止运作时，电能能由电源端经二极管1053输往引擎点火装置109及喷油装置110。
[0036]如图8所示为图7实施例的电瓶电压与马达启动时的电压变化示意图；图8所示中电压V106为第一可充放电辅助蓄电装置106的端电压，V600为直流升压电路装置600的输出电压。
[0037]上述图7所示的引擎点火装置109、喷油装置110、启动电瓶104、发电机200、调节装置201、调节装置201’、隔离二极管105、二极管1051、二极管1052、直流升压电路装置600可为呈分离设置，或由其中至少两项或两项以上为共构。
[0038]图9所示的实施例，若为由人力启动的引擎，因不设置启动马达101及启动电瓶104及隔离二极管105，而由发电机200的发电绕组及调节装置201’，单独对直流升压电路装置600供电，以在人力启动引擎转速较慢时，发电机200发电电压较低时，借直流升压电路装置600将发电机200发电的电能作升压，而在常态运转时降低为常态电压，以改善引擎点火装置109及/或喷油装置110的运作，其检测常态运转方法包括:
(1)参照检测引擎转速信号；
(2)参照发电机发电电压；
(3)借设定升压起动时间届满而转为常态电压；图9所示为本发明应用于人力启动引擎并设置直流升压电路装置所构成的电路示意图。
[0039]图10所示为图9实施例的直流升压电路装置输出电压变化示意图。
[0040]上述图9所示的点火装置109、喷油装置110、发电机200、调节装置201’、直流升压电路装置600可为个别分离设置，或由其中两项或两项以上为共构。综上所陈，仅为本发明之较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施之范围。即凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。
【权利要求】
1.一种分离式辅助电源的燃烧及紧急起动系统，为由人力启动的引擎，因不设置启动马达101及启动电瓶104及隔离二极管105，而由发电机200的发电绕组及调节装置201’，单独对直流升压电路装置600供电，以在人力启动引擎转速较慢时，发电机200发电电压较低时，借直流升压电路装置600将发电机200发电的电能作升压，而在常态运转时降低为常态电压，以改善引擎点火装置109及/或喷油装置110的运作，其检测常态运转方法包括: (1)参照检测引擎转速信号； (2)参照发电机发电电压； (3)借设定升压起动时间届满而转为常态电压。
2.如权利要求1所述的分离式辅助电源的燃烧及紧急起动系统，其点火装置109、喷油装置110、发电机200、调节装置201’、直流升压电路装置600为个别分离设置，或由其中两项或两项以上为共构。
【文档编号】H02J7/00GK103711630SQ201310568997
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2010年6月17日 优先权日:2009年6月19日
【发明者】杨泰和 申请人:杨泰和