CN101666280B - 用于当发动机重启请求产生时重启内燃机的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于当发动机重启请求产生时重启内燃机的系统。在系统中，启动器包括用于可转动地驱动具有小齿轮的输出轴的电动机和将小齿轮朝向环形齿轮移动以与环形齿轮接合的执行器。监测单元监测内燃机的转动速度。在用于发动机停止的自动控制之后，内燃机的转动速度下降。当用于发动机停止的自动控制导致的内燃机的转动速度下降期间，在转动速度处于预置范围的情况下产生发动机重启请求时，驱动单元驱动执行器将小齿轮朝向环形齿轮移动以与环形齿轮接合。驱动单元可转动地驱动具有与环形齿轮接合的小齿轮的电动机，从而摇动曲轴。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于当发动机重启请求产生时重启内燃机的系统。
背景技术
近来为了减少燃料消耗、排放以及类似问题，已经研制一些安装有发动机自动停止-启动系统(例如空载减少控制系统)类型的车辆。这种发动机自动停止-启动系统的一个示例在日本专利申请出版物第2002-122059号中公开，其设计用于响应于驾驶者的发动机停止请求来自动地停止安装在车辆中的内燃机。在内燃机停止后，这些发动机自动停止-启动系统设计成响应于驾驶者用以重启车辆的操作，使得启动器用曲轴发动内燃机，从而重启内燃机。
在一般的启动器中，通过执行器将小齿轮朝向连接到内燃机曲轴的环形齿轮移动以与环形齿轮接合。当与环形齿轮啮合时，小齿轮通过电动机被可转动地驱动，使得曲轴被转动。这样发动内燃机。
这种发动机停止-启动系统设计成，在内燃机响应于驾驶者的发动机停止请求而减速期间，当产生发动机重启请求时，一直等到发动机速度变为几乎为零时引起启动器用曲轴发动内燃机。由于这个原因，从发动机重启请求产生到内燃机的重启之前要经历相当长的时间。所经历的时间会让驾驶者感觉内燃机的重启被延迟了。
为了解决这个问题，日本专利申请出版物第2005-330813号和第2002-70699号中每一个公开了一种发动机停止-启动系统。所公开的发动机停止-启动系统设计成，在内燃机响应于驾驶者的发动机停止请求而被减速期间，当产生发动机重启请求时，使得小齿轮的转动速度与环形齿轮的转动速度同步，随后使小齿轮与环形齿轮接合，从而引起启动器用曲轴发动内燃机。
然而，在专利申请出版物第2005-330813号和第2002-70699号中公开的发动机停止-启动系统设计成，独立于发动机重启请求产生时刻的内燃机的转动速度值以及在发动机自动停止请求后发动机速度(环形齿轮的转动速度)的状况，来执行小齿轮的转动速度和环形齿轮的转动速度的同步以及小齿轮与环形齿轮的接合。依赖于在发动机重启请求产生的时刻环形齿轮的转动速度值和发动机自动停止请求产生后发动机速度的状况中的至少一个，这会增大由于小齿轮和环形齿轮接合的噪音。
发明内容
基于上面介绍的背景，本发明一方面的目标在于提供用于重启内燃机的系统；这些系统设计成根据发动机重启请求产生时的环形齿轮的转动速度的值和发动机自动停止请求产生后发动机速度的状况中的至少一个确定启动器的小齿轮与内燃机的环形齿轮的正确的接合时间，从而平滑地重启内燃机。
根据本发明的一方面，提供一种用于根据发动机重启请求的产生来重启已经响应于发动机自动停止请求而被自动地控制停止的内燃机的系统。内燃机正常地运行用以燃烧其中的燃料以转动具有连接其上的环形齿轮的曲轴。所述系统包括启动器，所述启动器设置有用于可转动地驱动具有小齿轮的输出轴的电动机和运行用以将小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合的执行器。所述系统包括运行用以监测所述内燃机的转动速度的监测单元。所述内燃机的转动速度由于内燃机的用于停止的自动控制而下降。所述系统包括驱动单元。当在所述内燃机的用于停止的所述自动控制带来的所述内燃机的转动速度下降期间在所述转动速度在预置范围内的情况下产生发动机重启请求时，驱动单元运行用以：驱动所述执行器以将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合；和可转动地驱动具有所述小齿轮的电动机至少部分地与所述环形齿轮接合以摇动所述内燃机的所述曲轴。
根据本发明一方面的所述系统响应于发动机重启请求立即使小齿轮与环形齿轮接合，使得可以相对于发动机重启请求以高的响应度重启内燃机。
根据本发明的另一方面，提供一种用于根据发动机重启请求的产生来重启已经响应于发动机自动停止请求而被自动地控制停止的内燃机的系统。内燃机正常地运行用以燃烧其中的燃料以转动具有连接其上的环形齿轮的曲轴。所述系统包括启动器，所述启动器设置有用于可转动地驱动具有小齿轮的输出轴的电动机和运行用以将小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合的执行器。所述系统包括运行用以监测所述内燃机的转动速度的监测单元。内燃机(环形齿轮)的转动速度由于内燃机的用于停止的自动控制而下降。所述系统包括驱动单元，其运行用以：
基于在所述发动机重启请求产生的时刻的所述内燃机的转动速度，选择第一重启任务和第二重启任务中的任一个；
当选择所述第一重启任务时，执行所述第一重启任务，从而可转动地驱动所述电动机，确定是否允许所述小齿轮随着所述环形齿轮转动，和在确定允许所述小齿轮随着所述环形齿轮转动后，驱动所述执行器将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合，从而摇动所述内燃机的所述曲轴；和
当选择所述第二重启任务时，执行所述第二重启任务，从而：驱动所述执行器将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合，和可转动地驱动具有至少部分地与所述环形齿轮接合的所述小齿轮的所述电动机，从而摇动所述内燃机的所述曲轴。
根据本发明的另一方面的所述系统基于在所述发动机重启请求产生的时刻的环形齿轮的转动速度来选择所述第一重启任务和第二重启任务中的任一个。
具体地，当在发动机重启请求产生的时刻的内燃机的转动速度相对高时，所述系统确定必须将小齿轮的转动速度趋向于环形齿轮的速度。然后，系统的驱动单元执行第一重启任务。第一重启任务可转动地驱动电动机，并且确定是否允许小齿轮随着环形齿轮转动。在确定允许小齿轮随着环形齿轮转动后，所述系统确定小齿轮能够平滑地与环形齿轮啮合。然后，驱动单元驱动执行器将小齿轮朝向环形齿轮移动以与环形齿轮接合，从而摇动内燃机的曲轴。
因而，可以避免或减少由于小齿轮与环形齿轮接合造成的噪音，并且减少从产生发动机重启请求到内燃机重启的时间延迟。
相反，当在发动机重启请求的产生时刻的内燃机的转动速度相对低时，所述系统确定小齿轮能够平滑地与环形齿轮啮合，而不用将小齿轮的转动速度变成环形齿轮的转动速度。随后，所述系统的驱动单元执行第二重启任务。第二重启任务驱动执行器将小齿轮朝向环形齿轮移动以与环形齿轮接合，并且可转动地驱动具有至少部分地与环形齿轮接合的小齿轮的电动机，从而摇动内燃机的曲轴。
因此，小齿轮和环形齿轮的平滑接合能够避免或减小由于小齿轮和环形齿轮的接合带来的噪音，并且省略了将小齿轮的转动速度变成环形齿轮的转动速度所需的操作。这由此通过启动器立即重启内燃机加快了内燃机的发动启动，减少了时间延迟带来的功率消耗量。
根据本发明的还一方面，提供一种用于根据发动机重启请求的产生来重启已经响应于发动机自动停止请求而被自动地控制停止的内燃机的系统。所述内燃机正常地运行用以燃烧其中的燃料以转动具有连接其上的环形齿轮的曲轴。所述系统包括启动器，所述启动器设置有用于可转动地驱动具有小齿轮的输出轴的电动机和运行用以将小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合的执行器。所述系统包括运行用以监测所述内燃机的转动速度的监测单元。内燃机的转动速度通过内燃机的用于停止的自动控制而下降。所述系统包括驱动单元。当内燃机的转动速度在没有产生发动机重启请求的情况下达到接近或高于零的预置速度时，驱动单元运行用以驱动执行器以将小齿轮朝向环形齿轮移动以与环形齿轮接合。当在小齿轮与环形齿轮接合后产生发动机重启请求时，驱动单元可转动地驱动电动机从而摇动内燃机的曲轴。
这响应于发动机重启请求的产生立即通过曲轴摇动环形齿轮，同时避免在内燃机的转动速度正负地振荡期间小齿轮与环形齿轮啮合。于是使得可以避免噪音产生。
根据本发明的又一方面，提供一种用于根据发动机重启请求的产生来重启已经响应于发动机自动停止请求而被自动地控制停止的内燃机的系统。所述内燃机正常地运行用以燃烧其中的燃料以转动具有连接其上的环形齿轮的曲轴。所述系统包括启动器，所述启动器设置有用于可转动地驱动具有小齿轮的输出轴的电动机和运行用以将小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合的执行器。所述系统包括运行用以监测与内燃机的转动速度和小齿轮的转动速度之间差值相关的参数的监测单元。内燃机的转动速度通过内燃机的用于停止的自动控制而下降。在内燃机的转动速度第一次达到零后，内燃机的转动速度的状况正负地振荡。所述系统包括驱动单元。当在内燃机的转动速度下降期间和内燃机的转动速度的状况正负地振荡期间中至少一个期间产生发动机重启请求时，在所监测的参数已经在预置范围内之后，驱动单元运行用以驱动执行器将小齿轮朝向环形齿轮移动以与环形齿轮接合，并且可转动地驱动具有至少部分地与环形齿轮接合的小齿轮的电动机，从而摇动内燃机的曲轴。
这响应于发动机重启请求的产生立即通过曲轴摇动环形齿轮，同时避免在内燃机的转动速度正负地振荡期间小齿轮与环形齿轮啮合。于是使得可以避免噪音产生。
根据本发明还一方面，提供一种用于根据发动机重启请求的产生来重启已经响应于发动机自动停止请求而被自动地控制停止的内燃机的系统。所述内燃机正常地运行用以燃烧其中的燃料以转动具有连接其上的环形齿轮的曲轴。所述系统包括启动器，所述启动器设置有用于可转动地驱动具有小齿轮的输出轴的电动机和运行用以将小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合的执行器。所述系统包括运行用以监测与内燃机的转动速度和小齿轮的转动速度之间差值相关的参数的监测单元。内燃机的转动速度通过内燃机的用于停止的自动控制而下降。在内燃机的转动速度第一次达到零后，内燃机的转动速度的状况正负地振荡。所述系统包括驱动单元。当在内燃机的转动速度下降期间和内燃机的转动速度的状况正负地振荡期间中至少一个期间产生发动机重启请求时，驱动单元运行用以可转动地驱动电动机以转动小齿轮使得所监测的参数已经在预置范围内，并且驱动执行器将小齿轮朝向环形齿轮移动以与环形齿轮接合，从而摇动内燃机的曲轴。
这平滑地接合小齿轮与环形齿轮，使得可以避免由于接合带来的噪音。
附图说明
通过参照附图从下面的实施例的描述中，本发明的其他目标和方面将会变得清楚，在附图中：
图1示意地示出根据本发明第一实施例的发动机启动系统的整体硬件结构的示例；
图2示意地示出根据第一实施例的发动机速度的状况和第一到第三发动机重启控制模式之间的关系的时序图；
图3示意地示出根据第一实施例的当ECU以第二发动机重启控制模式运行时的图1中示出的电磁执行器和启动器电动机的驱动时间的时序图；
图4A示意地示出根据第一实施例的当环形齿轮和小齿轮彼此相互啮合时声压级的测量值随环形齿轮的转动速度和小齿轮的转动速度之间的差值变化的测试结果；
图4B示意地示出图4A中示出的测试结果的一部分；
图5是示意地示出根据第一实施例的当ECU以第三发动机重启控制模式运行时电磁执行器和启动器电动机的驱动时间的时序图。
图6是示意地示出根据第一实施例的发动机重启控制子程序的流程图；
图7是示意地示出根据本发明第二实施例的发动机重启控制子程序的流程图；
图8是示意地示出根据本发明的第三实施例的发动机速度的状况与第一到第四发动机重启控制模式之间的关系的时序图；
图9是示意地示出根据本发明的第三实施例的发动机重启控制子程序的流程图；
图10是示意地示出根据本发明的第四实施例的当ECU以第四发动机重启控制模式运行时的电磁执行器与启动器电动机的驱动时间的时序图；
图11是示意地示出根据第四实施例的发动机重启控制子程序的流程图；
图12是示意地示出根据本发明第五实施例的发动机速度的状况与第二和第三发动机重启控制模式之间关系的时序图；
图13是示意地示出根据本发明第五实施例的发动机重启控制子程序的流程图；和
图14是示意地示出根据第一到第五实施例中的每一个的修改的发动机重启控制子程序的一部分的流程图。
具体实施方式
下文将参照附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记用来表示相同的对应部件。
第一实施例
下文将参照图1到6介绍根据本发明第一实施例的安装在车辆内的用于内燃机21的发动机启动系统1。内燃机，简称为“发动机”，21具有曲轴22，曲轴22具有一个端部，环形齿轮23安装在该端部上。
发动机21运行用以在其每个汽缸中燃烧燃料以此将燃料能量转化成机械能量(例如转动能)，从而转动曲轴22。曲轴22的转动通过安装在车辆内的动力系统被传递给驱动轮，从而驱动车辆。
在车辆内，为了控制发动机21，安装点火系统53和燃料喷射系统55。
点火系统53包括执行器(actuator)(例如点火器)AC，并且使执行器AC提供电流或火花来点燃发动机21的每个汽缸内的空气-燃料混合物，从而燃烧空气-燃料混合物。
燃料喷射系统55包括执行器(例如燃料喷射器)AC，并且使执行器AC直接地喷射燃料进入发动机21的每个汽缸或进入正好在其每个汽缸前面的进气歧管(或进气口)，从而在发动机21的每个汽缸内燃烧空气-燃料混合物。
此外，在车辆中，为了减慢或停止车辆，安装有刹车系统57。
刹车系统57包括在车辆的每个车轮上的(例如)盘形制动器或鼓形制动器作为执行器AC。响应于驾驶者踩下的车辆制动踏板，刹车系统57操作用于给每个制动器发送用于指示从每个制动器被施加到相应的一个车轮的制动作用力的减速信号。这引起每个制动器基于所发送的减速信号而放慢或停止车辆的相应的一个车轮的转动。
附图标记61表示手动可操作变速杆(切换装置)。当车辆是手动变速车辆时，驾驶者可以改变变速杆61的位置以改变(切换)动力系统的传动齿轮比，从而控制驱动轮的转数和由发动机21产生给驱动轮的扭矩。当车辆是自动变速车辆时，驾驶者可以切换变速杆61的位置以切换对应于动力系统的传动齿轮比的驱动范围中的一个，例如倒车档位(Reverserange)、空档位(Neutral range)、行进档位(Drive range)等。
此外，在车辆中，为了测量发动机21的运行条件和车辆的驱动条件，在车辆中安装传感器59。
每个传感器59操作用于测量对应于与车辆和/或发动机21的运行条件相关的一个参数的即时值，并输出用于指示相应的一个参数的测量值的数据到ECU20。
具体地，传感器59包括(例如)加速器传感器(节流阀位置传感器)和电连接到ECU20的制动器传感器。
加速器传感器操作用于：
测量联接到节流阀的车辆的驾驶者可操作的加速器踏板的实际位置或冲程，用于控制进入进气歧管中的空气的量；和
将所测量的加速器踏板的实际冲程或位置作为表示驾驶者对发动机21的启动请求、加速请求或减速请求的数据来输出。
制动器传感器操作用于测量可由驾驶者操作的车辆制动踏板的实际位置或冲程，并将所测量的制动踏板的实际冲程或位置作为表示驾驶者的加速请求的数据来输出。
发动机启动系统1包括启动器11、电池18、继电器19、ECU(电子控制系统)20、开关元件24以及继电器25。启动器11设置有启动器电动机12、小齿轮13、单向离合器51以及电磁执行器14。单向离合器51可以省略。
启动器电动机12具有输出轴12a和连接到输出轴12a上的电枢12b，并且当电枢12b通电时电枢12b操作用于转动输出轴12a。
单向离合器51设置成与输出轴12a的一端的外圆周以螺旋形键槽方式接合。
小齿轮13安装在单向离合器51上，围绕输出轴12a的外圆周从而能够与单向离合器51一起沿输出轴12a的轴线方向移动。
启动器电动机12布置成与发动机21相对，使得小齿轮13沿输出轴12a的轴线方向朝向发动机21的移动允许小齿轮13紧靠到发动机21的环形齿轮23上。
电磁执行器(简称为“执行器”)14由柱塞15、螺线管16以及变速杆17构成。柱塞15平行于启动器电动机12的输出轴12a的轴线方向布置，使得其沿其平行于输出轴12a的轴线方向的长度方向是可移动的。
螺线管16布置成围绕柱塞15。螺线管16的一端通过继电器19电连接到电池18的正极端子，而其另一端接地。变速杆17在其长度方向上具有一端和另一端，变速杆17的一端枢转地连接到柱塞15的一端，而其另一端连接到单向离合器51。变速杆17围绕基本上位于其长度方向上的中点的枢轴枢转。
当通电时，螺线管16运行以移动柱塞15沿其长度方向进入，以便抵抗回复弹簧(未示出)的作用力将其拉入。在图1中，柱塞15的拉入移动使变速杆17顺时针枢转，借此小齿轮13通过变速杆17朝向发动机21的环形齿轮23移动。这允许小齿轮13与环形齿轮23啮合以用曲轴启动发动机21。当螺线管16断电时，回复弹簧将柱塞15和变速杆17收回到图1中示出的它们原来的位置上，使得小齿轮13脱离与环形齿轮23的啮合。
继电器19被设计为机械继电器或半导体继电器。继电器19具有分别电连接到电池18的正极端子和螺线管16一端的第一和第二端子(接触端)，以及电连接到ECU20的控制端子。
例如，当指示接通继电器19的电信号发送到ECU20时，继电器19在第一和第二端子之间建立电导通，因而允许电池18提供DC(直流电)电池电压到螺线管16。
另一方面，当ECU20发送指示处于导通状态的继电器19切断的电信号时，继电器19切断第一和第二端子之间的电导通，因而使电池18与螺线管16断开。
继电器25设计为(例如)机械继电器。例如，继电器25包括螺线管25a和开关25b。开关25b电连接在电池18的正极端子和启动器电动机12的电枢12b之间。开关25b通过螺线管25a通电时产生的磁性作用力而被接通，因而在电枢12a和电池18之间建立电导通。这转动启动器电动机12的电枢12b，从而可转动地驱动小齿轮13。
开关元件24具有分别电连接到电池18的正极端子和螺线管25a的第一和第二端子，以及电连接到ECU20的控制端子。
例如，当例如具有对应于开关元件24的通电持续时间(接通时段)的脉冲宽度(脉冲持续时间)的电信号(例如脉冲电流)从ECU20被发送时，在脉冲电流的接通时段期间，开关元件24在第一和第二端子之间建立电导通，因而允许电池18提供电池电压到螺线管25a以使其通电。
在脉冲电流接通期间，开关元件24也可以中断第一和第二端子之间的电导通，从而断开电池18与螺线管25a。启动器电动机12的占空比被表示为脉冲电流的接通时段(脉冲宽度)与其重复间隔(接通时段和断开时段之和)的比值。
ECU20被设计为(例如)由例如CPU、包括ROM(只读存储器)的存储媒介20a(例如可重写ROM，RAM(随机存取存储器)以及类似)、I/O(输入和输出)接口等构成的一般的微机电路。
存储媒介20a在其中预先存储不同的发动机控制程序。
ECU20操作用于：
接收由传感器59测量的数据段并且发送该数据段；
基于由所接收的由传感器59测量的数据段中的至少一些确定的发动机21的运行条件，控制安装在发动机21内的不同的执行器AC以调节不同的被控制的发动机21的变量。
具体地，ECU20被编程为：
计算用于每个汽缸的点火器AC的合适的点火时间、适当的燃料喷射时间以及每个汽缸燃料喷射器的适当的喷射量；
在相应的所计算的适当的点火时间，指示每个汽缸的点火器AC点燃在每个汽缸内部的空气-燃料混合物；和
在相应的所计算的适当的喷射时间，指示每个汽缸的燃料喷射器AC喷射相应的所计算的适当量的燃料进入每个汽缸。
此外，存储在存储媒介20a中的发动机控制程序包括发动机自动停止-启动例行程序(程序)R1。ECU20在其被通电期间，以给定周期重复地运行发动机自动停止-启动程序R1以执行发动机自动停止-启动控制任务T(换句话说，空载减少控制任务T)。
具体地，根据发动机自动停止-启动控制程序R1，ECU20重复地基于由传感器59测量的数据确定是否产生发动机自动停止请求。
当驾驶者在车辆运行期间操作加速器踏板以完全关闭节流阀或操作制动踏板以发送减速请求到ECU20时，ECU20基于由加速器传感器或制动器传感器测量的数据检测驾驶者的减速请求操作。然后，ECU20确定发动机自动停止请求产生。另外，当车辆停止时，ECU20确定发动机自动停止请求产生。
随后，ECU20执行发动机21的自动停止控制。具体地，ECU20控制点火系统53和/或燃料喷射系统55以停止空气-燃料混合物在每个气缸中的燃烧。空气-燃料混合物在发动机21的每个气缸中的燃烧的停止意味着发动机21的自动停止。
在发动机21自动停止后，根据发动机自动停止-启动控制程序R1，ECU20基于由传感器59测量的数据和由安装在车辆上的其他设备输入的数据确定发动机重启请求是否产生。
当在车辆运行期间发出发动机自动停止请求时，(例如将节流阀从全闭合位置移开)，ECU20确定发动机重启请求产生。而且，当驾驶者例如在车辆停止期间松开制动踏板或操作变速杆61准备重启车辆时，ECU20确定发动机重启请求产生。此外，驾驶者例如压下加速器踏板以重启车辆，ECU20确定发动机重启请求产生。然后，ECU20运行包含在发动机自动停止-启动控制程序R1中并在下文中介绍的发动机重启控制子程序R2，以自动地重启发动机21。
具体地，参照图2，ECU20被编程用以在发动机21自动停止后，基于发动机20的单位为rpm(周数每分钟)的速度Ne(简称为“发动机速度”)选择预定的第一到第三重启控制模式中的一个。
在发动机21自动停止后，ECU20用图监测发动机速度Ne。
在第一实施例中，ECU20的存储媒介20a在其中存储设计为例如数据表或程序的图M1。图M1表示从发动机自动停止请求产生时起发动机速度Ne的变量和流逝时间的变量之间的函数(关系)。该函数可能已经基于由使用发动机21或其计算机模型测试获得的数据被确定。该函数还可能已经基于发动机21的设计数据被确定。该函数通常表示从发动机自动停止请求产生时起发动机速度Ne随流逝时间增加而减小。
具体地，ECU20使用例如安装在CPU中的至少一个计时器或至少一个计数器来测量从发动机自动停止请求产生时起的消逝时间。ECU20使用从发动机自动停止请求产生时起的消逝时间的测量值作为线索(key)来查询图M1。基于查询的结果，ECU20重新获得对应于从发动机自动停止请求产生时起的消逝时间的测量值的发动机速度Ne的值，因而监测发动机速度Ne。
参考图2，在发动机响应于发动机自动停止请求的产生而自动停止之后，发动机速度Ne在一段时间上线性下降，称为“发动机速度下降时段”。当发动机速度Ne达到对应于发动机速度下降时段的端点的零值时，发动机速度Ne的状况在其正常的正转动和负转动方向上振荡一个时段，称为“发动机速度振荡时段”。在发动机速度振荡时段之后，发动机速度Ne变成零值，使得发动机21完全停止。发动机速度的负振荡是由于刚好在压缩上死点(top dead center)(TDC)之前时的每个汽缸内的压缩压力。如果在发动机速度Ne(环形齿轮23的转动速度)正负振荡期间设法使小齿轮13与环形齿轮23接合，小齿轮13将会碰到负振荡的环形齿轮23。这将会在小齿轮13上造成很大的冲击力，因而将会损伤小齿轮13(启动器12)并引起高的噪音。
在发动机21的自动停止之后，表示发动机速度Ne状况的波形的数据包括发动机21的发动机速度下降时段和发动机速度振荡时段，其已经通过使用发动机21或其计算机模型测试而测得。该数据已经存储在ECU20的存储媒介20a内。
在发动机21自动停止而带来的发动机速度下降时段期间，当所监测的发动机速度Ne在高于第一预置速度N1(例如500rpm)的第一速度范围RA1内产生发动机重启请求时，ECU20确定允许发动机20在不通过启动器11发动的条件下重启。
因而，ECU20将其运行模式转换到第一重启控制模式，并且以第一重启控制模式执行第一重启控制任务。
具体地，在第一重启控制模式内，ECU20控制点火系统53和/或燃料喷射系统55以重启每个汽缸的点火和/或燃料喷射，而不用通过启动器11摇动曲轴22，从而自动地重启发动机21。
这样的优点在于直接响应发动机重启请求的产生来重新开始在发动机21的每个汽缸内燃烧空气-燃料混合物，以便立即重启发动机21。此外，因为不需要用曲轴发动发动机21，就可以省去启动器11的动力消耗，并且不需要在小齿轮13和环形齿轮23转动速度之差高的情况下接合小齿轮13和环形齿轮23，因而避免或减少了由于转动速度差异造成的噪音和冲击。
在发动机21自动停止后的发动机速度下降时段期间，当所监测的发动机速度Ne在等于或低于第一预置速度N1而高于第二预置速度N2(例如250rpm)的第二速度范围RA2内产生发动机重启请求时，ECU20确定直到小齿轮13的转速接近环形齿轮23的转速时，小齿轮13才平滑地与环形齿轮23啮合。这是因为环形齿轮23的转速相对高。
因而，ECU20从其运行模式转换到第二重启控制模式，并且以第二重启控制模式执行第二重启控制任务。
具体地，在第二重启控制模式中，ECU20驱使开关元件24接通，从而给螺线管25a通电。这可转动地驱使启动器电动机12，从而转动小齿轮13。
ECU20用图监测小齿轮13的转动速度。在第一实施例中，ECU20的存储媒介20a在其中存储设计为(例如)数据表或程序的图M2。
图M2表示小齿轮13的转动速度的变量作为下面变量的函数：从启动器电动机12通电开始起的消逝时间(通电持续时间)，和施加到启动器电动机12(开关元件)24的电流量，例如施加到开关元件24的脉冲宽度调制(PWM)信号的占空比。所述函数已经基于通过使用发动机启动系统1或其计算机模型的测试而获得的数据而被确定。所述函数还可以基于发动机启动系统1的设计数据而被确定。所述函数通常表示，启动器电动机12的转动速度随从启动器电动机12通电开始起的消逝时间的增加而增大，并随施加到启动器电动机12的电流增大而增大。
具体地，ECU20使用例如安装在CPU中的至少一个计时器或至少一个计数器测量从启动器电动机12通电开始时起的消逝时间。ECU20使用从启动器电动机12通电开始时起的消逝时间的测量值和启动器电动机12的占空比作为线索查询图M2。基于查询的结果，ECU20重新获得与从启动器电动机12通电开始时起的消逝时间和其占空比的测量值相对应的小齿轮13的转动速度的值，从而监测小齿轮13的转动速度。
随后，当监测的小齿轮13的转动速度变得接近环形齿轮23的转动速度时，ECU20驱使电磁执行器14将转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得转动的小齿轮13与环形齿轮23啮合。转动的小齿轮13与环形齿轮23的接合摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
更具体地，参照图3，发动机重启请求产生在时间t1且所监测的发动机速度Ne处于第二速度范围RA2内时，ECU20将其运行模式转换到第二重启控制模式，并且可转动地驱动启动器电动机12以便转动小齿轮13。
随后，ECU20监测环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差，并且当在时间t2所监测的环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差落入±250rpm范围内，优选落入±200rpm范围内时，ECU20确定小齿轮13的转动速度为接近环形齿轮23的转动速度。换句话说，当在时间t2所监测的环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差落入±250rpm范围内，优选落入±200rpm范围内时，ECU20确定当小齿轮13邻接环形齿轮23时允许小齿轮13与环形齿轮23一起转动。
然后，ECU20驱动电磁执行器14以将转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得转动的小齿轮13邻接环形齿轮23，并随后与环形齿轮23啮合。转动的小齿轮13和环形齿轮23的接合摇动发动机21的曲轴22，从而重启了发动机21。
要注意的是，环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差指的是当小齿轮13的转动速度被校正使得环形齿轮23的齿顶圆直径与小齿轮13的齿顶圆直径相合时的环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差。
在第二重启控制模式的发动机重启操作减少从发动机重启请求的产生到发动机21的重启的时间延迟，同时小齿轮13与环形齿轮23的平滑接合避免或减少了由于接合带来的噪音和冲击。
此外，因为不需要使小齿轮13的转动速度和环形齿轮23的转动速度完全同步来接合小齿轮13和环形齿轮23，小齿轮13和环形齿轮23的转动速度的测量精确度要求不高。因而，如上所述，环形齿轮23的转动速度和小齿轮13的转动速度可以通过计算机基于图估算，而不需要用于测量环形齿轮23的转动速度的曲柄角传感器和用于测量小齿轮13的转动速度的转动速度传感器。因为曲柄角传感器和转动角传感器价格昂贵，因而发动机启动系统1符合作为近来重要的技术需求的车辆低成本要求。
例如，在第一实施例中，环形齿轮23的齿顶圆直径设定为300mm，而小齿轮13的齿顶圆直径设定为30mm。这样，当环形齿轮23的转动速度为300rpm而小齿轮13的转动速度为1000rpm时，环形齿轮23的转动速度和校正后的小齿轮13的转动速度之差计算为200rpm。
因为环形齿轮23的齿顶圆直径为300mm并且其转动速度为300rpm，所以环形齿轮23的节圆上的圆周速度接近4.7米/秒。要注意的是，环形齿轮23的节圆表示与小齿轮13的齿滚动接触的虚拟的圆。
类似地，因为小齿轮13的齿顶圆直径为30mm并且其转动速度为1000rpm，所以小齿轮13的节圆上的圆周速度接近1.6米/秒。要注意的是，小齿轮13的节圆表示与环形齿轮23滚动接触的虚拟的圆。
从上面可以看到，环形齿轮23的节圆上的圆周速度和小齿轮13的节圆上的圆周速度之间的差接近3.1米/秒。因而，环形齿轮23的转动速度和小齿轮13的转动速度之差在±200rpm以内的事实意味着环形齿轮23的节圆上的圆周速度和小齿轮13的节圆上的圆周速度之间的差在±3.1米/秒以内。
本申请的发明人在环形齿轮23和小齿轮13彼此啮合的同时改变环形齿轮23的转动速度和小齿轮13的转动速度之差时，实施了测量声压级的测试。
具体地，发明人测量了具有300mm的齿顶圆直径的环形齿轮23和具有30mm的齿顶圆直径的小齿轮13在环形齿轮23的转动速度和小齿轮13的转动速度之间的不同差值中的每一个差值的情况下彼此啮合时的声压级。环形齿轮23和小齿轮13彼此啮合时的声压级用位于离啮合位置15cm距离处的扩音器进行测量。
图4A和4B以图表的形式示出测试的结果。图4A和4B中的每一个的水平轴线表示环形齿轮23的转动速度和小齿轮13的转动速度之间的差值(单位为rpm)，而垂直轴线以单位dB表示所测的声压级。
环形齿轮23和小齿轮13之间单位为RPM的不同差值的每一个正值表示环形齿轮23的转动速度高于小齿轮13(单位为rpm)，而环形齿轮23和小齿轮13之间的单位为RPM的不同差值的每一个负值表示环形齿轮23的转动速度低于小齿轮13(单位为rpm)。图4B详细地示出了环形齿轮23和小齿轮13之间单位为RPM的不同差值的每一个正值的测试结果。
图4A和4B表明，当环形齿轮23的转动速度和小齿轮13的转动速度之间的差值保持在±250rpm以内，优选在±200rpm以内时，小齿轮13与环形齿轮23接合处的声压级被充分地减小。换句话说，图4A和4B表明，当环形齿轮23的圆周速度和小齿轮13的圆周速度之间的差值优选地被保持在±3.1米/秒以内时，小齿轮13与环形齿轮23接合处的声压级被充分地减小。
在第一实施例中，参照图1，启动器11配置使得单向离合器51被设置成与输出轴12a的一个端部的外圆周以螺旋形键槽接合。单向离合器51运行以将从启动器电动机12所施加的旋转运动传递到小齿轮13，而不会将由小齿轮13施加的旋转运动传递给启动器电动机12。
根据第一实施例的ECU20能够被改进用以确定在下面这些情况时当小齿轮13邻接环形齿轮23时允许小齿轮13与环形齿轮23一起转动：
环形齿轮23的转动速度高于小齿轮13的转动速度；和
环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差值等于或低于预置值，例如200rpm。
如上所述，环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差值等于或低于200rpm的事实意味着，环形齿轮23的节圆上的圆周速度和小齿轮13的节圆上的圆周速度之间的差值等于或小于3.1米/秒。
在改进的ECU20的结构情况下，可以减小当小齿轮13邻接在环形齿轮23上引起的冲击，因为单相离合器51不工作。随后，环形齿轮23和小齿轮13之间的摩擦在增大小齿轮13的转速的同时逐渐地减小环形齿轮23的转速，使得小齿轮13与环形齿轮23啮合。
当环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差值基本上为零时，单向离合器51被锁住，使得单向离合器51开始将环形齿轮23施加的旋转运动传递给小齿轮13。小齿轮13、单向离合器51以及环形齿轮23的动作允许小齿轮13平滑地与环形齿轮23啮合。因而，由于小齿轮13与环形齿轮23的接合给启动器11的元件带来的冲击力被减小，使得可以为启动器11的元件给出足够强度。
在发动机21的自动停止带来的发动机速度下降时段期间，当发动机重启请求产生且所监测的发动机速度Ne在等于或低于第二预置速度N2而高于第三预置速度N3的第三速度范围RA3内时，ECU20确定允许小齿轮13与环形齿轮23平滑地啮合，而不用使小齿轮13的转动速度接近环形齿轮23的转动速度。这是因为，环形齿轮23的转速相对较低。
因而，ECU20将其运行模式转换到第三重启控制模式，并且以第三重启控制模式执行第三重启控制任务。
具体地，在第三重启控制模式中，ECU20驱动电磁执行器14将转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得转动的小齿轮13与环形齿轮23啮合。在小齿轮13与环形齿轮23接合之后或期间，ECU20驱使开关元件接通，从而给螺线管25a通电。这可转动地驱动启动器电动机12转动小齿轮13。这摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
更为具体地，参照图5，当在时间t3发动机重启请求产生且所监测的发动机速度Ne在第三速度范围RA3内时，ECU20将其运行模式转变为第三重启控制模式，并且驱动电磁执行器14将小齿轮朝向环形齿轮23移动，使得小齿轮13邻接环形齿轮23，随后与环形齿轮23啮合。
在时间t4点处，小齿轮13与环形齿轮23的接合已经完成或处在小齿轮13与环形齿轮23的接合期间，ECU20可转动地驱动启动器电动机12以便因此转动小齿轮13。这摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
在第三重启控制模式中的发动机重启操作省略了用以使小齿轮13的转动速度变得更接近环形齿轮23的转动速度的操作，同时平滑地接合小齿轮13和环形齿轮23，从而避免或减少了由于接合带来的噪音和冲击。省略用以使小齿轮13的转动速度变得更接近环形齿轮23的转动速度的操作使通过启动器11摇动曲轴22的操作立即开始，以便立即重启发动机21，以减小启动器11的功率消耗。
接下来，下文将参照图6介绍由ECU20依照发动机重启控制子程序R2执行的发动机重启控制任务。在执行发动机自动停止-启动控制程序R1期间，以给定周期重复地调用发动机重启控制子程序R2。
当调用发动机重启控制子程序R2时，在步骤101中，ECU20确定发动机212是否处于自动停止控制下。换句话说，在步骤101中，ECU20确定所调用的时间是否在发动机重启请求产生之前且在每个汽缸内空气-燃料混合物燃烧停止之后。
在确定发动机21在自动停止控制下(在步骤101中“否”)的情况下，ECU20不用执行随后的步骤102到110而退出发动机重启控制子程序R2，并且返回到主程序R1。
否则，在确定发动机21处于自动停止控制下(在步骤101中“是”)的情况下，ECU20在步骤102中确定是否产生发动机重启请求。
在确定没有产生发动机重启请求(步骤102中“否”)的情况下，ECU20退出发动机重启控制子程序R2，并且返回到主程序R1。
否则，在确定产生发动机重启请求(在步骤102中“是”)的情况下，ECU20执行步骤103。
在步骤103中，ECU20确定发动机速度Ne是否高于第一预置速度N1，以此确定发动机速度Ne是否在第一速度范围RA1内。
第一预置速度N1可以选自例如300到700rpm，在上面所述的第一实施例中设定为500rpm。在发动机21自动停止带来的发动机速度下降期间，当发动机速度Ne高于选自300到700rpm范围的第一预置速度N1，通过点火和/或燃料喷射而使在每个汽缸内空气-燃料混合物的重新开始燃烧允许发动机21重启，而不用通过启动器11摇动曲轴22。
也就是说，高于选自300到700rpm范围的第一预置速度N1的第一速度范围RA1，是这样的范围：在这个范围内，在不通过启动器11摇动曲轴22的情况下，每个汽缸的点火和/或燃料喷射的重启允许发动机21被重启。
具体地，当确定发动机速度Ne高于第一预置速度N1使得在发动机速度Ne处于第一速度RA1范围内(在步骤103中“是”)的情况下产生发动机重启请求时，ECU20确定允许在不通过启动器11摇动曲轴的情况下重启发动机20。
因而，在步骤104中，ECU20将其运行模式转换到第一重启控制模式并且执行第一重启控制任务。
具体地，在步骤104中，ECU20控制点火系统53和/或燃料喷射系统55以在不通过启动器11摇动曲轴22的情况下，在步骤104a中重启每个汽缸的点火和/或燃料喷射，因而自动地重启发动机21。
随后，在步骤105中，ECU20确定是否已经完成发动机21的重启。例如，在步骤105中，ECU20确定发动机速度Ne是否超过用于确定重启完成的预置速度。在确定发动机速度Ne没有超过用于确定重启完成的预置速度(在步骤105中“否”)时，ECU20确定还没有完成发动机21的重启。然后，ECU20返回到步骤103，并且重复地执行步骤103到105的操作，直到在步骤103中确定为“否”或者在步骤105中确定为“是”为止。
当在步骤105中确定为“是”时，ECU20确定已经完成发动机21的重启，因而退出发动机重启控制子程序R2。
否则，当确定发动机速度Ne等于或低于第一预置速度N1(步骤103中“否”)时，ECU20执行步骤106。在步骤106中，ECU20确定发动机速度Ne是否高于第二预置速度N2，从而确定发动机速度Ne是否在第二速度范围RA2内或在第三速度范围RA3内。
第二预置速度N2可以选自例如50rpm到450rpm范围，在上述的第一实施例中被设定为250rpm。在发动机21自动停止带来的发动机速度下降时段期间，当发动机速度Ne等于或低于选自50rpm到450rpm范围的第二预置速度N2，在不用将小齿轮13的转动速度变到接近环形齿轮23的转动速度的情况下，小齿轮13可以平滑地与环形齿轮23啮合。
也就是说，等于或低于选自50rpm到450rpm范围的第二预置速度N2的第三速度范围RA3是这样的范围，在这个范围内在不将小齿轮13的转动速度变到接近环形齿轮23的转动速度的情况下，允许小齿轮13平滑地与环形齿轮23接合。
在确定发动机速度Ne高于第二预置速度N2使得在发动机速度Ne在第二速度范围RA2内的情况下(在步骤106中“是”)产生发动机重启请求时，ECU 20确定直到小齿轮13的转动速度变得与环形齿轮23的转动速度接近时小齿轮13才与环形齿轮23平滑地啮合，因为环形齿轮23的转速相对高。然后，ECU 20执行步骤107，将其运行模式转换到第二重启控制模式，并且在步骤107执行第二重启控制任务。
具体地，在步骤107a中，ECU 20可转动地驱动启动器电动机12从而转动小齿轮13。
在步骤107b中，在环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差值落入±250rpm范围内，优选地落入±200rpm范围内以使得所监测的小齿轮13的转动速度变得接近环形齿轮23的转动速度之后，ECU 20驱动电磁执行器14以将转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得转动的小齿轮13与环形齿轮23啮合。转动的小齿轮13与环形齿轮23的接合摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
接下来，ECU 20执行步骤108，并且确定在步骤108中是否已经以与步骤105相同的方式完成发动机21的重启。
在确定发动机21的重启已经完成时(在步骤108中“是”)，ECU 20退出发动机重启控制子程序R2并返回到主程序R1。
否则，在确定发动机速度Ne没有超过用于确定重启完成的预置速度(在步骤108中“否”)后，ECU 20确定发动机21的重启还没有完成。然后，ECU 20执行步骤109。
在确定发动机速度Ne等于或低于第二预置速度N2使得在发动机速度Ne处于第三速度范围RA3内的情况下产生发动机重启请求(步骤106中“否”)时，ECU 20确定在不将小齿轮13的转动速度变到接近环形齿轮23的转动速度的情况下允许小齿轮13平滑地与环形齿轮23啮合，因为环形齿轮23的转速相对低。然后，ECU 20执行步骤109。
在步骤109中，ECU 20将其运行模式转换到第三重启控制模式，并且执行步骤109中的第三重启控制任务。
具体地，在步骤109a中，ECU 20驱动电磁执行器14将小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得小齿轮13与环形齿轮23啮合。在步骤109b中，在小齿轮13与环形齿轮23接合之后或期间，ECU20可转动地驱动启动器电动机12以转动小齿轮13。这摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
接下来，ECU 20执行步骤110，并且在步骤110中确定是否已经以与步骤105相同的方式完成发动机21的重启。
在确定发动机21的重启还没有完成时(步骤110中“否”)，ECU 20确定发动机21的重启还没有完成。然后，ECU 20返回到步骤109并且重复地执行步骤109和110中的操作。
否则，在确定发动机21的重启已经完成(步骤110中“是”)时，ECU 20退出发动机重启控制子程序R2并返回到主程序R1。
正如上面所述，根据第一实施例的发动机启动系统1设计成在发动机21自动停止带来的发动机速度下降时段期间，执行：
第一重启控制任务，当在发动机速度Ne位于第一速度范围RA1内的情况下产生发动机重启请求时；
第二重启控制任务，当在发动机速度Ne位于第二速度范围RA2内的情况下产生发动机重启请求时；和
第三重启控制任务，当在发动机速度Ne位于第三速度范围RA3内的情况下产生发动机重启请求时。
第一重启控制任务重启每个汽缸内的点火和/或燃料喷射，而不用通过启动器11摇动曲轴22，因而自动重启发动机21。
在所监测的小齿轮13的转动速度变得接近环形齿轮23的转动速度之后，第二重启控制任务驱动电磁执行器14使小齿轮13与环形齿轮23啮合，从而摇动发动机21的曲轴22，以重启发动机21。
第三重启控制任务驱动电磁执行器14使小齿轮13与环形齿轮23啮合。在小齿轮13与环形齿轮23接合之后或期间，可转动地驱动启动器电动机12用小齿轮13摇动发动机21的曲轴22，因而重启发动机21。
发动机启动系统1的结构使得可以执行在发动机速度下降时段期间发动机重启请求产生的时刻最适合发动机速度Ne的第一到第三发动机重启任务中的任一个。这样的结构获得避免或减少由于小齿轮13与环形齿轮23接合产生的噪音和冲击的优点，以及减少启动器11的功率消耗的优点。
此外，根据第一实施例的发动机启动系统1设计成，基于从发动机自动停止请求产生或空气-燃料混合物燃烧停止起的消逝时间估计发动机速度(环形齿轮23的转动速度)。这免除了设置用于以高精确度地测量发动机速度的具有高成本的曲柄角传感器的需要。类似地，根据第一实施例的发动机启动系统1设计成基于启动器电动机12的通电持续时间和施加到其上的电流量来估计小齿轮13的转动速度。这免除了设置用于测量小齿轮13的转动速度的具有高成本的转动速度传感器的需要。
因而，根据第一实施例的发动机启动系统1满足作为近来重要的技术需求的车辆低成本要求。
第二实施例
下文参照图7介绍根据本发明的第二实施例的一种用于安装在车辆中的内燃机的启动系统。
根据第二实施例的发动机启动系统的硬件和软件结构与根据第一实施例的发动机启动系统1的基本上相同，仅有下面几点差异。所以，根据第一和第二实施例的发动机启动系统之间的用相同的附图标记表示的相同的部件在说明书中的描述被省略或简化。
根据第二实施例的发动机启动系统的ECU 20配置成执行图7中示出的发动机重启控制子程序，该发动机重启控制子程序与发动机重启控制子程序R2不同。
具体地，在确定发动机速度Ne高于第二预置速度的N2使得在发动机速度Ne在第二速度范围RA2内的情况下产生发动机重启请求时，ECU 20将其运行模式转换成第二重启控制模式，并且执行与图6中步骤107中的第二重启控制任务不同的第二重启控制任务。
根据第二实施例的第二重启控制任务设计成，即使产生发动机重启请求，仍然等待通过启动器11摇动曲轴22。随后，当发动机速度Ne落入第三速度范围RA3内，根据第二实施例的第二重启控制任务设计成驱动电磁执行器14使小齿轮13与环形齿轮23啮合，并且在小齿轮13与环形齿轮23接合之后或期间，可转动地驱动启动器电动机12用小齿轮13摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
接下来，下文将介绍根据第二实施例在图7中示出的由ECU 20根据发动机重启控制子程序执行的发动机重启控制任务。在执行发动机自动停止-启动控制程序R1期间，以给定周期重复调用根据第二实施例的发动机重启控制子程序。
当发动机重启控制子程序被调用时，ECU 20确定在发动机21处于步骤101和102的自动停止控制期间是否产生发动机重启请求。
在确定产生发动机重启请求时(步骤102中的“是”)，ECU20执行步骤103并且确定发动机速度Ne是否高于第一预置速度N1，以此确定发动机速度Ne是否在第一速度范围RA1内。
当确定发动机速度Ne高于第一预置速度N1使得在发动机速度Ne位于第一速度范围RA1内的情况下产生发动机重启(步骤103中的“是”)时，在步骤104和105中，ECU 20控制点火系统53和/或燃料喷射系统55重启每个汽缸中的点火和/或燃料-喷射，而不用通过启动器11摇动曲轴22，因而自动重启发动机21。
否则，当确定发动机速度Ne等于或低于第一预置速度N1(步骤103中的“否”)时，ECU 20执行步骤106a。在步骤106a中，ECU 20确定发动机速度Ne是否等于或低于第二预置速度N2。
当确定发动机速度Ne高于第二预置速度N2使得在发动机速度Ne处于第二速度范围RA2内产生发动机重启请求时(步骤106a中的“否”)，ECU 20等待由启动器11摇动曲轴22，同时重复地确定发动机速度Ne是否等于或低于第二预置速度N2。
作为步骤106a中确定操作的一个或更多个指令的结果，当确定发动机速度Ne等于或低于第二预置速度N2使得发动机速度Ne下降到第三速度范围RA3内(步骤106a中“是”)，ECU20执行步骤107A。
在步骤107A中，ECU 20将其运行模式转换到第二重启控制模式，并且执行根据第二实施例的第二重启控制任务。
具体地，在步骤107A中，ECU 20驱动电磁执行器14将小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得小齿轮13与环形齿轮23啮合，与步骤109a中的操作类似。在步骤107A中，在小齿轮13和环形齿轮23接合后或期间，ECU 20可转动地驱动启动器电动机12以转动小齿轮13，与步骤109b中的操作类似。这摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
否则，当确定产生发动机重启请求时发动机速度Ne等于或低于第二预置速度N2时，换句话说，在发动机速度Ne处于第三速度范围RA3的情况下产生发动机重启请求(步骤106a中的“是”)，ECU 20执行步骤107A。
在步骤107A中，ECU 20将其运行模式转换到第三重启控制模式，并执行第三重启控制任务。
具体地，在步骤107A中，ECU 20驱动电磁执行器14将小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得小齿轮13与环形齿轮23啮合，与步骤109a中的操作类似。在步骤107A中，在小齿轮13与环形齿轮23的接合之后或期间，ECU 20可转动地驱动启动器电动机12转动小齿轮13，与步骤109b中的操作类似。这摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
接下来，ECU 20执行步骤108，并且在步骤108中确定发动机21的重启是否已经以与步骤105中相同的方式完成。
在确定发动机速度Ne没有超过用于确定重启完成的预置速度时(步骤108中的“否”)，ECU 20确定发动机21的重启还没有完成。然后，ECU 20返回到步骤107a并且连续地执行相应的第二或第三发动机重启控制任务。
作为对应于第二或第三发动机重启控制任务的一个或多个连续执行的结果，当确定发动机21的重启已经完成时，ECU20退出根据第二实施例的发动机重启控制子程序。
如上所述，根据第二实施例的发动机启动系统设计成，即使在发动机速度Ne处于第二速度范围RA2内的情况下产生发动机重启请求，也等待通过启动器11摇动曲轴22。
随后，当发动机速度Ne落入第三速度范围RA3时，根据第二实施例的发动机启动系统设计成驱动电磁执行器14将小齿轮13与环形齿轮23啮合，并且在小齿轮13与环形齿轮23啮合之后或期间，可转动地驱动启动器电动机12用小齿轮13摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
因而，即使在发动机速度Ne位于第二速度范围RA2内的情况下产生发动机重启请求，也可以省略将小齿轮13的转动速度变成接近环形齿轮23的转动速度的操作，因而简化了发动机重启控制任务，同时减少了启动器11的功率消耗。如上所述，根据第二实施例的发动机启动系统从在发动机速度Ne落入第二速度范围RA2内的情况下产生发动机重启请求起经过给定时间后，通过启动器11摇动曲轴22。因为经验显示，发动机速度Ne通过第二速度范围RA2所需的时间相对短，是可以将从产生发动机重启请求到重启发动机21所消逝的延迟时间保持在允许范围内的。
第三实施例
下文参照图8和图9介绍根据本发明第三实施例的一种用于安装在车辆中的内燃机的启动系统。
根据第三实施例的发动机启动系统的硬件和软件结构与根据第一实施例的发动机启动系统1的基本上相同，仅有下面几点区别。因而，根据第一和第三实施例的发动机启动系统之间的用相同附图标记表示的相同部件在说明书中的描述被省略或简化。
根据第三实施例的发动机启动系统的ECU20配置成执行图9中示出下文介绍的发动机重启控制子程序，该发动机重启控制子程序与发动机重启控制子程序R2不同。
在第三实施例中，ECU20配置成选择除第一到第三重启控制模式之外的第四重启控制模式。
具体地，参照图8，在发动机21自动停止带来的发动机速度下降时段期间，当在没有发动机重启请求产生的情况下发动机速度Ne下降到第三预置速度N3时，ECU20将其运行模式转换到第四重启控制模式，并且执行第四重启控制模式中的第四重启控制任务。
具体地，在第四重启控制模式中，ECU20驱动电磁执行器14将转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得在产生发动机重启请求之前，转动的小齿轮13与环形齿轮23预接合。
在小齿轮13与环形齿轮23预接合之后，ECU20等待产生发动机重启请求。
当产生发动机重启请求时，ECU20驱使开关元件24接通，从而给螺线管25a通电。这可转动地驱动启动器电动机12转动与环形齿轮23预接合的小齿轮13。这摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
接下来，下文将介绍图9中示出的根据第三实施例的由ECU20依照发动机重启控制子程序执行的发动机重启控制任务。在发动机自动停止-启动控制程序R1的执行期间以给定周期重复调用根据第三实施例的发动机重启控制子程序。
当发动机重启控制子程序被调用时，在步骤101中，ECU20确定发动机21是处于每个气缸内的空气-燃料混合物的燃烧停止之后的自动停止控制下。
在确定发动机21不是处于自动停止控制下(步骤101中的“否”)时，ECU20在不执行下面的步骤102到110的情况下，退出发动机重启控制子程序R2，并且返回主程序R1。
否则，在确定发动机21是处于自动停止控制(步骤101中的“是”)下时，在步骤101a中，ECU20确定发动机速度Ne是否高于第三预置速度N3(例如在第三实施例中的100rpm)。
在确定发动机速度Ne高于第三预置速度N3(步骤101a中的“是”)时，在步骤102中ECU20确定是否产生发动机重启请求，并且在确定产生发动机重启请求(步骤102中“是”)时，ECU20执行步骤103。在步骤103中，ECU20确定发动机速度Ne是否高于第一预置速度N1，以因此确定发动机速度Ne是否在第一预置速度范围RA1内。
当确定发动机速度Ne高于第一预置速度N1使得在发动机速度Ne处于第一速度范围RA1内的情况下产生发动机重启请求(步骤103中的“是”)时，在步骤104和105中，ECU20控制点火系统53和/或燃料喷射系统55重启每个气缸的点火和/或燃料-喷射而不通过启动器11摇动曲轴22，因而自动地重启发动机21。
否则，当确定发动机速度Ne等于或低于第一预置速度N1(步骤103中的“否”)时，ECU20执行步骤106。在步骤106中，ECU20确定发动机速度Ne是否高于第二预置速度N2，从而确定发动机速度Ne是否处于第二速度范围RA2内或第三速度范围RA3内。
在确定发动机速度Ne高于第二预置速度N2使得在发动机速度Ne处于第二速度范围RA2内的情况下产生发动机重启请求(步骤106中“是”)时，ECU20执行第二重启控制模式中的第二重启控制任务。
具体地，在第二重启控制模式中，ECU20可转动地驱动启动器电动机12从而转动小齿轮13，并且在所监测的小齿轮13的转动速度变得接近环形齿轮23的转动速度之后，驱动电磁执行器14将转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得转动的小齿轮13与环形齿轮23啮合(在步骤107和108中)。转动的小齿轮13与环形齿轮23的接合摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
否则，在确定发动机速度Ne等于或低于第二预置速度N2使得在发动机速度Ne处于第三速度范围RA3内的情况下产生发动机重启请求(步骤106中“否”)时，ECU20以第三重启控制模式执行第三重启控制任务。
具体地，在第三重启控制模式中，在步骤109和110中，ECU20驱动电磁执行器14将小齿轮13朝向环形齿轮23移动使得小齿轮13与环形齿轮23啮合，并且在小齿轮13与环形齿轮23啮合之后或期间，可转动地驱动启动器电动机12转动小齿轮13。这摇动发动机21的曲轴22从而重启发动机21。
另一方面，当确定发动机速度Ne等于或低于第三预置速度N3(在步骤101a中“否”)时，ECU20确定在没有产生发动机重启请求的情况下发动机速度Ne下降到第三预置速度N3或低于它。然后，ECU20执行步骤111。在步骤111中，ECU20将其运行模式转换到第四重启控制模式，并且执行第四重启控制任务。
具体地，在步骤111a中，ECU20驱动电磁执行器14将转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得在产生发动机重启请求之前，转动的小齿轮13与环形齿轮23预接合。
在步骤111b中，在小齿轮13与环形齿轮23预接合之后，ECU20等待发动机重启请求的产生。
在步骤111c中，当产生发动机重启请求时，ECU20驱动开关元件24接通，因而使螺线管25a通电。在步骤111c中，这可转动地驱动启动器电动机12转动小齿轮13。这摇动发动机21的曲轴22从而重启发动机21。
如上所述，根据第三实施例的发动机启动系统设计成，在发动机21自动停止带来的发动机速度下降时段期间，当在没有产生发动机重启请求的情况下发动机速度Ne下降到第三预置速度N3时，以第四重启控制模式执行第四重启控制任务。
具体地，根据第三实施例的发动机启动系统设计成将转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得在产生发动机重启请求之前，转动的小齿轮13与环形齿轮23预接合。
这种结构允许在发动机速度振荡时段之前小齿轮13与环形齿轮23预接合，因而避免小齿轮13在发动机速度振荡时段内被啮合。这样可以避免在发动机速度振荡时段内由于小齿轮13与环形齿轮23的接合造成的启动器11的损毁。此外，可以避免在发动机速度振荡时段内由于小齿轮13与环形齿轮23的接合造成的噪音和冲击。
在发动机重启请求产生前的小齿轮13与环形齿轮23的预接合之后，当产生发动机重启请求时，ECU20运行以可转动地驱动启动器电动机12用小齿轮13摇动曲轴22，从而重启发动机21，使得可以响应于发动机重启请求的产生立即重启发动机21。
注意的是，根据第三实施例的发动机重启控制子程序设计成，使得ECU20执行根据第一实施例的第一到第三重启控制任务和第四重启控制任务的组合。根据第三实施例的发动机重启控制子程序可以设计成使得ECU20执行根据第二实施例的第一到第三重启控制任务和第四重启控制任务的组合。
第四实施例
下文参照图10和图11介绍根据本发明第四实施例的一种用于安装在车辆中内燃机的启动系统。
根据第四实施例的发动机启动系统的硬件和软件结构与根据第一实施例的发动机启动系统1的基本上相同，仅有下面几点差异。因而，根据第一和第四实施例的发动机启动系统之间的用相同附图标记表示的相同部件在说明书中的描述被省略或简化。
根据第四实施例的发动机启动系统的ECU20配置成执行图11中示出的下文介绍的发动机重启控制子程序，该发动机重启控制子程序与发动机重启控制子程序R2不同。
具体地，参照图10，在发动机21自动停止后带来的发动机速度下降时段期间，即使在发动机速度Ne大于第三预置速度N3的情况下产生发动机重启请求，ECU20也要等待执行发动机重启控制子程序。
此外，在发动机21的自动停止带来的发动机速度下降时段期间，当发动机速度Ne下降到第三预置速度N3时，ECU20将其运行模式转换到第四重启控制模式，并且以第四重启控制模式执行第四重启控制任务。
具体地，在第四重启控制模式中，在发动机21的自动停止带来的发动机速度下降时段期间，当发动机速度Ne在时间t5下降到预置速度N3，ECU20给电磁执行器14通电以将转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得转动的小齿轮13被预置成与环形齿轮23啮合。
当在小齿轮预置之前没有产生发动机重启请求且在时间t6时刻从电磁执行器14通电起已经经历了小齿轮13与环形齿轮23的完全接合完成所需的预定时间时，ECU20确定即使电磁执行器14没有通电仍然会保持小齿轮13与环形齿轮23的接合，因而电磁执行器14断电。随后，当产生发动机重启请求时，ECU20驱动开关元件24接通，从而给螺线管25a通电。这可转动地驱动启动器电动机12转动小齿轮13。于是摇动发动机21的曲轴22从而重启发动机21。
否则，当在小齿轮预置前产生发动机重启请求时，ECU20立即驱动开关元件24接通，从而给螺线管25a通电。这可转动地驱动启动器电动机12转动小齿轮13。于是摇动发动机21的曲轴22从而重启发动机21。
接下来，下文将介绍图11中示出的根据第四实施例的依照发动机重启控制子程序通过ECU20执行的发动机重启控制任务。在执行发动机自动停止-启动控制程序R1期间以给定周期重复地调用根据第四实施例的发动机重启控制子程序。
当发动机重启控制子程序被调用时，在步骤201中，ECU20确定在每个汽缸内的空气-燃料混合物燃烧停止后发动机21是否处于自动停止控制下。
在确定发动机21没有处于自动停止控制(步骤201中“否”)下时，ECU20重复地执行步骤201中的所述确定。
随后，在确定发动机21是处于自动停止控制时(步骤201中“是”)，在步骤202中，ECU20确定发动机速度Ne是否等于或低于第三预置速度N3(在第四实施例中是例如100rpm)。
在确定发动机速度Ne高于第三预置速度N3(步骤202中“否”)时，ECU20重复地执行步骤202中的所述确定。
随后，在确定发动机速度Ne等于或低于第三预置速度N3(在步骤202中“是”)时，ECU20确定发动机速度Ne下降到第三预置速度N3或低于它。然后，ECU20执行步骤203。在步骤203中，ECU20将其运行模式转换到第四重启控制模式，并且执行第四重启控制任务。
具体地，在步骤203a中，ECU20给电磁执行器14通电以将转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动使得转动的小齿轮13与环形齿轮23预接合。
当在小齿轮预置之前还没有产生发动机重启请求且在从电磁执行器14通电起已经经历了小齿轮13与环形齿轮23完成完全接合所需的预定时间时，ECU20确定即使电磁执行器14没有通电仍然会保持小齿轮13与环形齿轮23的接合，因而在步骤203b中使电磁执行器14断电。随后，当产生发动机重启请求时，ECU20驱动开关元件24接通，从而在步骤203c中给螺线管25a通电。在步骤203c中，这可转动地驱动启动器电动机12转动小齿轮13。于是摇动发动机21的曲轴22从而重启发动机21。
否则，当在小齿轮预置前已经产生发动机重启请求时，ECU20立即驱动开关元件24接通，因而在步骤203d中给螺线管25a通电。在步骤203d中，可转动地驱动启动器电动机12转动小齿轮13。于是摇动发动机的曲轴22从而重启发动机21。
如上所述，根据第四实施例的发动机启动系统设计成，当发动机速度Ne减小到第三预置速度N3时，给电磁执行器14通电以将转动的小齿轮朝向环形齿轮23移动，使得转动的小齿轮13与环形齿轮23预接合。
当在小齿轮预置前还没有产生发动机重启请求并且从电磁执行器14通电起已经经历预定时间时，ECU20给电磁执行器14断电。因而，在产生发动机重启请求之前ECU20保持电磁执行器14的断电状态，使得可以减少启动器11的功率消耗。
注意的是，在第三实施例中，发动机启动系统可以编程为：
给电磁执行器14通电以使转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动使得转动的小齿轮13与环形齿轮23预接合；和
当在小齿轮预置前还没有产生发动机重启请求并且从电磁执行器14通电起已经经历预定时间时，给电磁执行器14断电。
根据第三或第四实施例的发动机启动系统可以设置有在图1中用虚线示出的传感器71；该传感器71与ECU20电连接并且布置用以检查小齿轮13是否完全与环形齿轮23接合。也就是说，根据第三或第四实施例的ECU20可以编程为在不测量预定时间的情况下，当指示小齿轮13与环形齿轮23完全接合的数据由传感器71发送时，使电磁执行器14断电。
第五实施例
下文参照图12和图13介绍根据本发明第五实施例的一种用于安装在车辆中内燃机的启动系统。
根据第五实施例的发动机启动系统的硬件和软件结构与根据第一实施例的发动机启动系统1基本上相同，仅有下面几点差异。因而，根据第一和第五实施例的发动机启动系统之间的用相同附图标记表示的相同部件在说明书中的描述被省略或简化。
根据第五实施例的发动机启动系统的ECU20配置成执行图13中示出的下文介绍的发动机重启控制子程序，该发动机重启控制子程序与发动机重启控制子程序R2不同。
具体地，参照图12，在发动机21自动停止带来的的发动机速度下降时段期间，ECU20编程为在没有选择第一重启控制模式的情况下，在发动机21自动停止后，基于发动机速度选择预定的第二和第三重启控制模式中的一个。
接下来，下文将介绍根据图13中示出的第五实施例的依照发动机重启控制子程序通过ECU20执行的发动机重启控制任务。在执行发动机自动停止-启动控制程序R1期间以给定周期重复地调用根据第五实施例的发动机重启控制子程序。
当发动机重启控制子程序被调用时，在发动机21在相当于步骤101和102的步骤301和302中处于自动停止控制下期间，ECU20确定是否产生发动机重启请求。
在确定产生发动机重启请求(步骤302中“是”)时，ECU20执行步骤303并且确定发动机速度Ne是否等于或低于第一预置速度N1，从而在步骤303中，确定发动机速度Ne是否处于第一速度范围RA1内。
当确定发动机速度Ne高于第一预置速度N1使得在发动机速度Ne处于第一速度范围RA1内的情况下产生发动机重启请求(步骤303中“否”)时，在不执行第一重启控制任务的情况下，ECU20重复地执行步骤303中的所述确定。
随后，当确定发动机速度Ne等于或低于第一预置速度N1时(步骤303中“是”)，ECU20执行步骤304。在步骤304中，ECU20确定发动机速度Ne高于第二预置速度N2。
在确定发动机速度Ne高于第二预置速度N2后(步骤304中“是”)，ECU20执行步骤305。
在相当于步骤107和108的步骤305和306中，ECU20将其运行模式转换到第二重启控制模式，并且执行第二重启控制任务。
具体地，在步骤305a中，ECU20驱使电磁执行器14将小齿轮13朝向环形齿轮23移动使得小齿轮13与环形齿轮23啮合。在步骤305b中，在小齿轮13与环形齿轮23接合之后或期间，ECU20可转动地驱动启动器电动机12转动小齿轮13。于是摇动发动机21的曲轴22从而重启发动机21。
否则，在确定发动机速度Ne等于或低于第二预置速度N2使得在发动机速度Ne处于第三速度范围RA3的情况下产生发动机重启请求时(步骤304中“否”)，ECU20执行步骤307。在相当于步骤109和110的步骤307和308中，ECU20将其运行模式转换到第三重启控制模式，并且执行第三重启控制模式中的第三重启控制任务。
具体地，在步骤307a中，ECU20驱使电磁执行器14将小齿轮13朝向环形齿轮23移动，使得小齿轮13与环形齿轮23啮合，并且在步骤307b中，在小齿轮13与环形齿轮23接合之后或期间，可转动地驱动启动器电动机12转动小齿轮13。于是摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21。
如上所述，根据第五实施例的发动机启动系统使得可以执行对于发动机速度下降时段期间产生发动机重启请求的时刻的发动机速度Ne最适合的第二和第三发动机重启任务中的任一个。这实现避免或减小由于小齿轮13和环形齿轮23接合带来的噪音和冲击的优点，以及减小启动器11的功率消耗的优点。
要注意的是，根据第五实施例的发动机重启控制子程序可以设计成使得ECU20执行根据第二实施例的第二和第三重启控制任务的组合。
当在所监测的发动机速度Ne处于发动机速度下降时段或发动机速度振荡时段的情况下产生发动机重启请求时，在所监测的环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差值自然地落入到±250rpm范围内之后，ECU20可以执行步骤109a和109b中的操作，作为第一到第五实施例中每一个的第一修改。
具体地，根据第一修改的ECU20驱使电磁执行器14将小齿轮13朝向环形齿轮23移动使得小齿轮13与环形齿轮23啮合(见步骤109a)。在小齿轮13与环形齿轮23接合之后或期间，根据第一修改的ECU20驱动启动器电动机12转动小齿轮13。于是摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21(见步骤109b)。
当在所监测的发动机速度Ne处于发动机速度下降时段或发动机速度振荡时段的情况下产生发动机重启请求时，在所监测的环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差值通过小齿轮13的可转动的驱动落入到±250rpm范围内之后，ECU20可以编程为执行步骤107b中的操作，作为第一到第五实施例中每一个的第二修改。
具体地，根据第二修改的ECU20驱使电磁执行器14将转动的小齿轮13朝向环形齿轮23移动以使得转动的小齿轮13与环形齿轮23啮合，从重启发动机21(见步骤107b)。
第一和第二修改两者都可以避免或减少由于接合带来的噪音和冲击。此外，小齿轮13和环形齿轮23的转动速度的测量精度要求不高。这消免除了提供具有高成本的用于测量小齿轮13的转动速度的转动速度传感器的需要。
因而，根据第一和第二修改中的每一个的发动机启动系统满足作为近来重要的技术需求的用于车辆的低成本要求。
根据第一到第五实施例中每一个的具有单向离合器51的发动机启动系统可以当在所监测的发动机速度Ne处于发动机速度下降时段或发动机速度振荡时段的条件下产生发动机重启请求时，执行发动机21的重启。
具体地，当环形齿轮23的转动速度高于小齿轮13的转动速度并且环形齿轮23和小齿轮13之间的转动速度差值等于或低于其预置值(例如200rpm)时(见图14中的步骤400)，发动机启动系统可以驱动电磁执行器14将小齿轮13朝向环形齿轮23移动使得小齿轮13与环形齿轮23啮合(见步骤401)。在小齿轮13与环形齿轮23接合之后或期间，发动机启动系统可转动地驱动启动器电动机12转动小齿轮13。于是摇动发动机21的曲轴22，从而重启发动机21(见步骤402)。
根据前述实施例及它们的修改中每一个的发动机启动系统可以设置有包括在传感器59内的曲柄角传感器。曲柄角传感器操作用于测量曲轴22被转动预置角度的每一时刻的曲轴22相对于参考位置的转动角度位置。曲柄角传感器操作用于输出测量数据(所测得的转动角度位置)给ECU20。基于由曲柄角传感器发送的测量数据，ECU20可以获得发动机速度Ne。
根据前述实施例及它们的修改中的每一个的发动机启动系统可以设置有包括在传感器59内的转动速度传感器，并且操作用于测量小齿轮13的转动角度。转动角度传感器操作用于将所测得的转动角度输出到ECU20。基于由曲柄角传感器发送的测量数据，ECU20可以获得小齿轮13的转动角度。
虽然这里已经描述了本发明的实施例及其修改，但是应该理解，可以实施这里没有描述的实施例不同的修改，并且本申请意图在权利要求中覆盖落入本发明的范围的所有这些修改。
Claims (26)
1.一种用于根据内燃机重启请求的产生来重启已经响应于内燃机自动停止请求而被自动地控制停止的内燃机的系统，所述内燃机正常地运行用以燃烧其中的燃料以转动具有连接其上的环形齿轮的曲轴，所述系统包括：
启动器，设置有用于可转动地驱动具有小齿轮的输出轴的电动机和运行用以将小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合的执行器；
监测单元，运行用以监测所述内燃机的转动速度，所述内燃机的所述转动速度通过对所述内燃机的停止的自动控制而下降；和
驱动单元，当在对所述内燃机的停止的所述自动控制所导致的所述内燃机的转动速度下降期间在所述转动速度处于预置范围内的情况下产生内燃机重启请求时，所述驱动单元运行用以：
驱动所述执行器以将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合；和
可转动地驱动具有所述小齿轮的所述电动机至少部分地与所述环形齿轮接合从而摇动所述内燃机的所述曲轴，
其中在小齿轮的转动速度与所述环形齿轮的转动速度不同步的情况下，在环形齿轮的转动速度降低或正负地振荡期间使所述小齿轮和所述环形齿轮啮合。
2.一种用于根据内燃机重启请求的产生来重启已经响应于内燃机自动停止请求而被自动地控制停止的内燃机的系统，所述内燃机正常地运行用以燃烧其中的燃料以转动具有连接其上的环形齿轮的曲轴，所述系统包括：
启动器，设置有用于可转动地驱动具有小齿轮的输出轴的电动机和运行用以将小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合的执行器；
监测单元，运行用以监测所述内燃机的转动速度，所述内燃机的所述转动速度通过对所述内燃机的停止的自动控制而下降；和
驱动单元，运行用以：
基于在所述内燃机重启请求产生的时刻的所述内燃机的转动速度，选择第一重启任务和第二重启任务中的任一个；
当选择所述第一重启任务时，执行所述第一重启任务，从而：
可转动地驱动所述电动机，
确定是否允许所述小齿轮随着所述环形齿轮转动，和
在确定允许所述小齿轮随着所述环形齿轮转动后，驱动所述执行器将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合，从而摇动所述内燃机的所述曲轴；和
当选择所述第二重启任务时，执行所述第二重启任务，从而：
驱动所述执行器将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合，和
可转动地驱动具有至少部分地与所述环形齿轮接合的所述小齿轮的所述电动机，从而摇动所述内燃机的所述曲轴，
其中在小齿轮的转动速度与所述环形齿轮的转动速度不同步的情况下，在环形齿轮的转动速度降低或正负地振荡期间使所述小齿轮和所述环形齿轮啮合。
3.根据权利要求2所述的系统，其中当在所述内燃机重启请求产生的时刻的所述内燃机的转动速度等于或低于第一预置速度而高于第二预置速度时，所述驱动单元运行用以选择所述第一重启任务，而当在所述内燃机重启请求产生的时刻的所述内燃机的转动速度等于或低于第二预置速度时，所述驱动单元运行用以选择所述第二重启任务，所述第二预置速度低于所述第一预置速度。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述驱动单元运行用以基于在所述内燃机重启请求产生的时刻的所述内燃机的转动速度选择所述第一重启任务、所述第二重启任务以及第三重启任务中的任一个，
所述驱动单元运行用以：
当在所述内燃机重启请求产生的时刻的所述内燃机的转动速度高于所述第一预置速度时，选择所述第三重启任务；和
当选择所述第三重启任务时，执行所述第三重启任务，从而：
重启所述内燃机中燃料的燃烧，从而在不摇动所述曲轴的情况下重启所述内燃机。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述驱动单元运行用以监测所述小齿轮的转动速度，并且确定当所述内燃机的转动速度和所述小齿轮的转动速度之间的差值处于±250rpm范围内时允许所述小齿轮随着所述环形齿轮转动。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述驱动单元运行用以确定当所述内燃机的转动速度和所述小齿轮的转动速度之间的差值处于±200rpm范围内时允许所述小齿轮随着所述环形齿轮转动。
7.根据权利要求2所述的系统，其中所述驱动单元运行用以监测所述环形齿轮上的第一节圆上的第一圆周速度与所述小齿轮上的第二节圆上的第二圆周速度之间的差值，并且确定当所述环形齿轮上的所述第一节圆上的所述第一圆周速度与所述小齿轮上的所述第二节圆上的第二圆周速度之间的差值在±3.1米/秒内时允许所述小齿轮随着所述环形齿轮转动。
8.根据权利要求2所述的系统，还包括：
单向离合器，其可旋转地设置在所述电动机的输出轴上并且设计成当所述小齿轮与所述环形齿轮接合时仅将所述环形齿轮的旋转运动传递给所述小齿轮，
所述驱动单元运行用以监测所述小齿轮的转动速度，并且确定当所述内燃机的转动速度高于所述小齿轮的转动速度并且所述内燃机的转动速度与所述小齿轮的转动速度之间的差值等于或低于预置值时，允许小齿轮随着所述环形齿轮转动。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述驱动单元运行用以确定当所述内燃机的转动速度和所述小齿轮的转动速度之间的差值在±250rpm内时，允许所述小齿轮随着所述环形齿轮转动。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述驱动单元运行用以确定当所述内燃机的转动速度和所述小齿轮的转动速度之间的差值在±200rpm内时，允许所述小齿轮随着所述环形齿轮转动。
11.根据权利要求2所述的系统，还包括：
单向离合器，其可旋转地设置在所述电动机的输出轴上并且设计成当所述小齿轮与所述环形齿轮接合时仅将所述环形齿轮的旋转运动传递给所述小齿轮，
所述驱动单元运行用以监测所述环形齿轮上的第一节圆上的第一圆周速度与所述小齿轮上的第二节圆的第二圆周速度之间的差值，并且确定当所述环形齿轮上的所述第一节圆上的所述第一圆周速度与所述小齿轮上的所述第二节圆的所述第二圆周速度之间的差值在±3.1米/秒内时，允许所述小齿轮随着所述环形齿轮转动。
12.根据权利要求2所述的系统，其中所述驱动单元运行用以基于在所述内燃机重启请求的产生时刻的所述内燃机的转动速度选择所述第一重启任务、所述第二重启任务以及第三重启任务中任一个，
当选择所述第三重启任务时，所述驱动单元运行用以执行所述第三重启任务，从而：
重启所述内燃机中的燃料的燃烧，从而在不摇动所述曲轴的情况下重启所述内燃机，
所述驱动单元运行用以：
当在所述内燃机重启请求产生的时刻的所述内燃机的转动速度高于第一预置速度时，选择所述第三重启任务；
当在所述内燃机重启请求产生的时刻的所述内燃机的转动速度等于或低于所述第一预置速度而高于第二预置速度时等待，所述第二预置速度低于所述第一预置速度；
当所述内燃机的转动速度达到等于或低于所述第二预置速度时选择所述第二重启任务；和
在所述内燃机重启请求产生的时刻的所述内燃机的转动速度等于或低于所述第二预置速度时选择所述第二重启任务。
13.根据权利要求3所述的系统，其中在没有产生内燃机重启请求的情况下当所述内燃机的转动速度达到高于零且低于所述第二预置速度的第三预置速度时，所述驱动单元运行用以执行第四任务，从而：
驱动所述执行器将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合；和
当在所述小齿轮与所述环形齿轮接合后产生内燃机重启请求时，可转动地驱动所述电动机，从而摇动所述内燃机的所述曲轴。
14.根据权利要求3所述的系统，其中所述内燃机设计成使得在所述内燃机的转动速度第一次达到零后，所述内燃机的转动速度状况正负地振荡，并且当在没有内燃机重启请求产生的情况下所述内燃机的转动速度达到高于零且低于所述第二预置速度的第三预置速度时所述驱动单元运行用以执行第五任务，从而：
驱动所述执行器将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合；和
当在所述小齿轮与所述环形齿轮接合后产生内燃机重启请求时，可转动地驱动所述电动机从而摇动所述内燃机的所述曲轴。
15.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一预置速度选自300到700rpm的范围。
16.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二预置速度选自50到450rpm的范围。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述监测单元运行用以基于从所述内燃机自动停止请求的产生和所述内燃机内的燃料燃烧停止中任一个起的消逝时间来估计所述内燃机的转动速度。
18.根据权利要求5所述的系统，其中所述启动器运行用以提供电流到所述电动机以给所述电动机通电，被通电的电动机可转动地驱动具有所述小齿轮的所述输出轴，并且所述驱动单元运行用以基于所述电动机的通电持续时间和提供到所述电动机的电流的量估计所述内燃机的转动速度。
19.一种用于根据内燃机重启请求的产生来重启已经响应于内燃机自动停止请求而被自动地控制停止的内燃机的系统，所述内燃机正常地运行用以燃烧其中的燃料以转动具有连接其上的环形齿轮的曲轴，所述系统包括：
启动器，设置有用于可转动地驱动具有小齿轮的输出轴的电动机和运行用以将小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合的执行器；
监测单元，运行用以监测与所述内燃机的转动速度与所述小齿轮的转动速度之间的差值相关的参数，所述内燃机的转动速度由于所述内燃机的用于停止的自动控制而下降，在所述内燃机的转动速度已经第一次到达零之后，所述内燃机的转动速度状况正负地振荡；和
驱动单元，当在所述内燃机的转动速度下降期间和所述内燃机的转动速度状况正负地振荡期间中至少一个期间产生内燃机重启请求时，在所述参数已经在预置范围内后，所述驱动单元运行用以：
驱动所述执行器将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合；和
可转动地驱动具有至少部分地与所述环形齿轮接合的所述小齿轮的所述电动机，从而摇动所述内燃机的曲轴，
其中在小齿轮的转动速度与所述环形齿轮的转动速度不同步的情况下，在环形齿轮的转动速度降低或正负地振荡期间使所述小齿轮和所述环形齿轮啮合。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述参数是所述内燃机的转动速度与所述小齿轮的转动速度之间的差值，且所述预置范围被设定为±250rpm。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述参数是所述环形齿轮上的第一节圆上的第一圆周速度与所述小齿轮上的第二节圆的第二圆周速度之间的差值，且所述预置范围设定为±3.1米/秒。
22.一种用于根据内燃机重启请求的产生来重启已经响应于内燃机自动停止请求而被自动地控制停止的内燃机的系统，所述内燃机正常地运行用以燃烧其中的燃料以转动具有连接其上的环形齿轮的曲轴，所述系统包括：
启动器，设置有用于可转动地驱动具有小齿轮的输出轴的电动机和运行用以将小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合的执行器；
监测单元，运行用以监测与所述内燃机的转动速度与所述小齿轮的转动速度之间的差值相关的参数，所述内燃机的转动速度由于所述内燃机用于停止的自动控制而下降，在所述内燃机的转动速度已经第一次到达零之后，所述内燃机的转动速度状况正负地振荡；和
驱动单元，当在所述内燃机的转动速度下降期间和所述内燃机的转动速度状况正负地振荡期间中至少一个期间产生内燃机重启请求时，所述驱动单元运行用以：
可转动地驱动所述电动机以转动所述小齿轮使得所监测的参数已经在预置范围内；和
驱动所述执行器将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合从而摇动所述内燃机的曲轴，
其中在小齿轮的转动速度与所述环形齿轮的转动速度不同步的情况下，在环形齿轮的转动速度降低或正负地振荡期间使所述小齿轮和所述环形齿轮啮合。
23.根据权利要求22所述系统，其中所述参数是所述内燃机的转动速度和所述小齿轮的转动速度之间的差值，所述系统还包括：
单向离合器，其可旋转地设置在所述电动机的输出轴上并且设计成当所述小齿轮与所述环形齿轮接合时仅将所述环形齿轮的旋转运动传递给所述小齿轮，
所述驱动单元运行用以，当在所述内燃机的转动速度下降期间产生内燃机重启请求时，在所述内燃机的转动速度高于所述小齿轮的转动速度并且在所述内燃机的转动速度与所述小齿轮的转动速度之间的差值等于或低于200rpm之后，驱动所述执行器将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合，从而摇动所述内燃机的曲轴。
24.根据权利要求22所述的系统，其中所述参数是所述环形齿轮上的第一节圆上的第一圆周速度与所述小齿轮上的第二节圆上的第二圆周速度之间的差值，并且所述预置范围被设定为±3.1米/秒。
25.根据权利要求22所述的系统，其中所述参数是所述环形齿轮上的第一节圆上的第一圆周速度与所述小齿轮上的第二节圆上的第二圆周速度之间的差值，所述系统还包括：
单向离合器，其可旋转地设置在所述电动机的输出轴上并且设计成当所述小齿轮与所述环形齿轮接合时仅将所述环形齿轮的旋转运动传递给所述小齿轮，
当在所述内燃机的转动速度下降期间产生内燃机重启请求时，在所述环形齿轮上的第一节圆上的第一圆周速度高于所述小齿轮上的第二节圆的第二圆周速度并且所述环形齿轮上的第一节圆上的第一圆周速度与所述小齿轮上的第二节圆的第二圆周速度之间的差值等于或低于±3.1米/秒之后，所述驱动单元运行用以驱动所述执行器将所述小齿轮朝向所述环形齿轮移动以与所述环形齿轮接合，从而摇动所述内燃机的曲轴。
26.根据权利要求1所述的系统，其中所述启动器设计成独立地驱动所述电动机和所述执行器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |