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研究生:林信宏
研究生(外文):Hsin-Hong Lin
論文名稱:運用於四行程機車引擎之啟動扭力降低研究
論文名稱(外文):An Investigation on Cranking Torque Reduction for Four-Stroke Motorcycle Engine
指導教授:吳浴沂
指導教授(外文):Yu-Yi Wu
口試委員:蔡國隆劉達全
口試委員(外文):Guo-Long CaiDa-Cyuan Liou
口試日期:2012-01-20
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:車輛工程系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:啟動扭力降低熄火定位馬達/發電機怠速熄火
外文關鍵詞:Torque reductionStop controlStarter/Generatoridling-stop
相關次數:
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為了降低車輛的油耗與污染排放,怠速熄火(idling-stop)的功能漸漸受到重視,以達到油耗與汙染的降低,但也因而使得啟動馬達的操作頻率大大增加,電瓶以及啟動馬達的壽命也受到影響,為了延長啟動馬達的壽命,啟動扭力降低是不可缺少的機制。
本研究之啟動扭力降低方法,首先在機車熄火過程中利用行程判別技術與一體式馬達/發電機搭配可程式引擎控制系統的控制策略,使引擎熄火後能讓曲軸最終停止位置避開壓縮行程,藉此可避免四行程內燃機之曲軸於熄火後若恰停於壓縮行程,以致在下一次內燃機重新啟動時活塞需承受汽缸內的氣體壓力,使得啟動馬達必須提供較大的扭力,也因此造成啟動馬達耗損較快及電池的規格大型化等問題。而當引擎於再次啟動時一體式馬達/發電機亦能輔助原有啟動馬達搖轉內燃機曲軸,使啟動馬達瞬間輸出功率降低,亦即輸出之扭力降低,如此一來即可延長啟動馬達的壽命,且一體式馬達/發電機仍究可以在一般行使模式時針對整車電系供電。最後進行系統測試,由測試結果驗證本研究之策略在引擎啟動過程中確實可以達到啟動扭力降低之目的。


In order to reduce the emissions and improve the fuel consumption of scooter engines, idling-stop gradually regards as the key technology to solve this problem. However, the frequency of using starter motor is increased which affects the life time of battery and starter motor. For extending the life time of starter motor, a strategy of cranking torque reduction is needed.
This research incorporates the stroke identification and the starter/generator with the programmable engine controller which allows the crankshaft not stops at compression stroke while the engine is turned off. Therefore, after the engine is turned off, this method could avoid the crankshaft remained at the bottom dead center of compression stroke which will result in the demand of higher cranking torque to overcome the compression pressure during the next cranking. As a matter of fact, higher cranking torque will conduct the problems on the reduction of starter motor life time and the enlargement of battery size. The starter/motor could also be worked in motor mode to assist the starter motor to crank the engine, and hence the instantaneous power provided by the starter motor could be reduced to extend its life time. The motor/generator will be operated in generator mode during vehicle operation for supplying the electric power. Finally, the experimental results show that these strategies could reduce the cranking torque of starter motor while the engine is cranking.

摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
1.1研究背景與動機 1
1.2文獻回顧 5
1.3研究目的與方法 16
第二章 專利分析 17
2.1選定專利資料庫 17
2.2確定專利檢索與分析主題及範圍 18
2.3建立專利檢索條件 18
2.4檢索專利資料庫並篩選專利資料 19
2.5製作專利地圖及專利技術趨勢分析 19
2.5.1啟動扭力降低技術相關專利 19
2.5.2歷年專利申請件數趨勢分析 21
2.5.3公司別分析 23
2.5.4專利技術分析 25
第三章 啟動扭力降低之策略與系統設計 33
3.1啟動扭力降低之策略 33
3.2行程判別方法 35
3.3系統改裝與設計 36
第四章 實驗設備與方法 41
4.1實驗機車 41
4.2電子燃油噴射系統 42
4.3資料擷取設備 45
4.3.1示波器 45
4.3.2霍爾感知器(Hall sensor) 46
4.4引擎控制系統 47
4.5一體式馬達/發電機 51
4.6實驗方法 53
4.6.1熄火定位控制策略 53
4.6.2啟動扭力試驗 53
4.6.3實驗架構 53
4.6.4啟動馬達輸出扭矩之轉換 55
第五章 實驗結果與討論 56
5.1啟動馬達試驗結果 56
5.2熄火定位試驗結果 58
5.3馬達輔助之啟動扭力試驗結果 64
第六章 結論與未來展望 70
參考文獻 71



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