CN101713362A - 用于在出现引擎重启请求时重启内燃机的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于曲柄转动内燃机的曲轴的系统，其中，启动器，具有电动机和致动器，所述电动机用于在被加电时转动地驱动具有小齿轮的输出轴，所述致动器用于在被加电时将所述小齿轮向所述环形齿轮偏移以与所述环形齿轮啮合。电源电连接至所述电动机，用于输出电能。第一机械继电器电连接在所述电源和电动机之间，用于接通和断开对所述电动机的基于所述电能的电流供给以转动所述小齿轮。切换元件，电连接在所述第一机械继电器两端，用于接通和断开对所述电动机的电流供给以转动所述小齿轮。

Description

用于在出现引擎重启请求时重启内燃机的系统
技术领域
本发明涉及在用于在出现引擎重启请求时重启内燃机的系统。
背景技术
近来，为了减少燃料成本、废弃排放等等，已经开发了安装有引擎自动停止-启动系统(如空转减少控制系统)的一些类型的车辆。这种引擎自动停止-启动系统被设计为控制安装在车辆中的内燃机(简称引擎)，以响应于驾驶员的引擎停止请求来将引擎速度减小至零。在引擎停止之后，这些引擎自动停止-启动系统被设计为响应于驾驶员重启引擎的操作而使启动器曲柄转动(crank)引擎，从而重启引擎。
在通常的启动器中，致动器将小齿轮(pinion)向与引擎的曲轴(crankshaft)耦合的环形齿轮(ring gear)偏移以与该环形齿轮啮合。在与环形齿轮啮合时，小齿轮由电动机转动地驱动，使曲轴转动。这转动了引擎曲柄。
装配有这种启动器的引擎启动系统的一个示例在Kohyo(翻译版本的国家公布)No.2008-510099中公开。Kohyo中公开的引擎启动(重启)系统具有电子第一切换元件(如晶体管)，用于接通或断开对启动器电动机的供电。该引擎启动系统还具有第二切换元件，用于接通或断开对致动器的供电。
紧接在引擎速度到达零之前或引擎速度达到零之后，控制第二切换元件接通。这致使启动器的致动器将小齿轮向引擎的环形齿轮偏移，使得小齿轮与环形齿轮啮合。
在小齿轮与环形齿轮啮合之后，控制第一切换元件在预设时间段期间接通。这致使启动器电动机转动其小齿轮，使得引擎关闭时曲轴相对于参考位置的转动位置(曲柄角)被设置为适于引擎重启的目标位置(目标曲柄角)。将引擎关闭时相对于参考位置的曲柄角称为“引擎停止曲柄角”。
因此，当出现引擎重启请求时，控制第一切换元件接通，从而启动器电动机使与环形齿轮啮合的小齿轮转动。这曲柄转动了引擎曲轴。
Kohyo中公开的技术被设计为，响应于引擎重启请求的出现，接通电子第一切换元件，从而转动引擎曲柄。通常，启动器电动机转动引擎曲柄需要相对较高的电流，例如在500至1500安培的范围内。由于这一原因，需要提供较高容量(电流容量)的功率晶体管(相对较高的电流可以流过该功率晶体管)作为电子第一切换元件。然而，由于这种较高容量的功率晶体管较为昂贵，因此基于kohyo公开的技术的引擎重启系统不能满足作为近来重要技术要求的车辆的低成本要求。
此外，电子切换元件，如功率晶体管，通常操作为以高精度来控制要提供给启动器电动机的电流量。然而，机械继电器(如电磁继电器)不能控制要提供给启动器电动机的电流量，这是由于电子切换元件的操作速度要快于机械继电器的操作速度。
因此，如果提供适于高电流供电的便宜的机械继电器来代替kohyo中公开的引擎重启系统中的第一电子切换元件，机械继电器可能难以以高精度来控制要提供给启动器电动机的电流量。这可能使得难以以高精度来将引擎停止曲柄角设置为适于引擎重启的目标曲柄角；这可能使引擎的可重启性恶化，如减小重启引擎所需的时间。
发明内容
考虑到上述情况，本发明一方面的目的是提供用于重启内燃机的系统；这些系统被设计为提高内燃机的可重启性，同时满足对此的低成本要求。
根据本发明一方面，提供了一种根据引擎重启请求的出现来曲柄转动内燃机的曲轴以重启内燃机的系统，所述内燃机是已经响应于引擎自动停止请求被自动控制停止的，所述曲轴附着有环形齿轮。所述系统包括：启动器，具有电动机和致动器，所述电动机用于在被加电时转动驱动具有小齿轮的输出轴，所述致动器用于在被加电时将所述小齿轮向所述环形齿轮偏移以与所述环形齿轮啮合。所述系统包括：电源，电连接至所述电动机，用于输出电能；以及第一机械继电器，电连接在所述电源和电动机之间，用于接通和断开对所述电动机的基于所述电能的电流供给以转动所述小齿轮。所述系统包括：切换元件，电连接在所述第一机械继电器两端，用于接通和断开对所述电动机的电流供给，以转动所述小齿轮。
根据本发明该方面的系统适于在需要以高精度控制电动机而不需要提供相对较高的电流时，使切换元件使用例如PWM控制来接通和断开对电动机的电流供给。这以高精度来调整要提供给电动机的电流量。
相反，当需要向电动机提供相对较高的电流而不需要对电动机的高精度电流控制时，根据本发明该方面的系统适于使第一机械继电器接通对电动机的电流供给。这可以向电动机提供相对较高的电流以转动小齿轮，从而可靠地曲柄转动曲轴。
如上所述，根据本发明该方面的系统适于对与引擎的重启相关联的启动器进行可靠控制。
这使得可以提高内燃机的可重启性，同时满足作为近来重要技术要求的车辆的低成本要求。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于曲柄转动已经停止的内燃机的曲轴以启动内燃机的系统，所述曲轴附着有环形齿轮。所述系统包括：启动器，具有电动机和致动器，所述电动机用于在被加电时转动驱动具有小齿轮的输出轴，所述致动器用于在被加电时将所述小齿轮向所述环形齿轮偏移以与所述环形齿轮啮合；以及电源，电连接至所述电动机，用于输出电能。所述系统包括：第一机械继电器，电连接在所述电源和电动机之间，用于接通和断开对所述电动机的基于所述电能的电流供给以转动所述小齿轮。所述系统包括：切换元件，电连接在所述第一机械继电器两端，用于接通和断开对所述电动机的电流供给以转动所述小齿轮，所述切换元件具有占空比，所述占空比表示所述切换元件的接通持续时间与所述切换元件的接通和断开持续时间之和的比值。所述系统包括电动机驱动启动单元，被配置为：
在启动对电动机的驱动时，逐渐增大所述切换元件的占空比，同时使所述第一机械继电器断开对所述电动机的电流供给，从而增大基于所述电源电能的电压，所述电压通过所述切换元件施加至所述电动机；
在施加至所述电动机的所述电压增大之后，使所述第一机械继电器接通对所述电动机的电流供给；以及
在所述第一机械继电器接通对所述电动机的电流供给之后，使所述切换元件断开对所述电动机的电流供给。
参照图8，在传统启动系统中，当控制机械继电器接通，使得电流通过该机械继电器提供给电动机以曲柄转动内燃机时，当该机械继电器从断开状态切换至对应触点闭合的接通状态时，要提供给电动机的电流可能突然增大。这可以导致较大的突发电流流入电动机。如果导致较大的突发电流流入电动机，则电池电压可能大幅降低。这可能对其他电组件(如汽车导航系统、音频系统、计算机系统等)产生不利影响。
为了解决这种问题，根据本发明另一方面的系统适于在启动对所述电动机的驱动时，逐渐增大所述切换元件的占空比，同时使所述第一机械继电器断开对所述电动机的电流供给，从而增大基于所述电源电能的电压，其中所述电压通过所述切换元件施加至所述电动机。此后，所述系统适于：使所述第一机械继电器接通对所述电动机的电流供给；以及在所述第一机械继电器接通对所述电动机的电流供给之后，使所述切换元件断开对所述电动机的电流供给。
如上所述，根据本发明另一方面的系统适于逐渐增大切换元件的占空比以启动对电动机的驱动。
这防止了在启动对电动机的电流供给时较大的突发电流流入电动机。这防止了来自电源的电压大幅降低，从而可以防止启动对电动机的电流供给对车辆中安装的其他电组件产生不利影响。
此外，根据本发明另一方面的引擎启动系统适于：在启动对电动机的电流供给时，仅暂时将切换元件向接通状态转变。这不需要过多考虑耐热性，从而可以使用更便宜而紧凑的切换元件。因此，根据本发明另一方面的系统满足了作为近来重要技术要求的车辆的低成本要求。
附图说明
参照附图，通过以下对实施例的描述，本发明的其他目的和方面将变得显而易见，附图中：
图1是示意性示出根据本发明第一实施例的引擎启动系统的总体硬件结构示例的视图；
图2是根据第一实施例的引擎启动系统的示意系统配置图，其中为了简化示意省略了内燃机；
图3A是示意性示出根据第一实施例的启动器控制例程的流程图；
图3B是示意性示出根据第一实施例的小齿轮预设子例程的流程图；
图4A是示意性示出根据第一实施例的引擎停止位置调整子例程的流程图；
图4B是示意性示出根据第一实施例的引擎重启子例程的流程图；
图5是根据本发明第二实施例的引擎启动系统的示意系统配置图；
图6是示意性示出根据第二实施例的小齿轮预设子例程的流程图；
图7是示意性示出根据第三实施例的引擎重启子例程的流程图；
图8是示意性示出在用于电动机的机械继电器处于接通状态的时间期间要提供给传统引擎启动系统的电动机的电流的变化之间的关系的定时图；
图9是示意性示出在用于电动机的机械继电器处于接通状态的时间期间要提供给根据本发明第四实施例的引擎启动系统的电动机的电流的变化之间的关系的定时图；以及
图10是示意性示出根据第四实施例的引擎启动例程的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图来描述本发明的实施例。在附图中，相同的参考字符用于标识相同相应的组件。
第一实施例
以下将参照图1至4B来描述根据本发明第一实施例的用于安装在车辆中的内燃机21的引擎启动系统1。引擎启动系统1包括控制系统5，用于控制车辆的总体操作。
内燃机(以下简称“引擎”)21具有曲轴22，曲轴22的一端上装有环形齿轮23。
引擎21用于燃烧其每个气缸内的燃料，从而将燃料能改变为机械能，如转动能，从而转动曲轴22。曲轴22的转动通过安装在车辆中的传动系传递给驱动轮，从而驱动车辆。
在车辆中，为了控制引擎21，安装有点火系统51和燃料喷射系统53。
点火系统51包括致动器(如点火器)AC，并使致动器AC提供电流或火花来点燃引擎21的每个气缸中的空气-燃料混合物，从而燃烧空气-燃料混合物。
燃料喷射系统53包括致动器(如燃料喷射器)AC，并使致动器AC将燃料直接喷射入引擎21的每个气缸或喷射入正好位于引擎21的每个气缸之前的进气歧管(或进气端口)，从而燃烧引擎21的每个气缸中的空气-燃料混合物。
此外，在车辆中，为了使车辆减慢或停止，安装有制动系统55。
制动系统55包括例如在车辆的每个车轮处的盘式或鼓式制动器作为致动器AC。制动系统55用于：响应于驾驶员踩下车辆的制动踏板，向每个制动器发送减速信号，该减速信号指示要从每个制动器向相应的一个车轮施加的制动力。这使每个制动器基于所发送的减速信号来减慢或停止车辆的相应的一个车轮的转动。
参考标号61表示可手动操作的变速杆(选择杆)。当车辆是手动传动车辆时，驾驶员可以改变变速杆61的位置来变换(改变)传动系的传统齿比，从而控制驱动轮的转数和引擎21对驱动轮产生的扭矩。当车辆是自动传动车辆时，驾驶员可以改变变速杆61的位置来变换与传动系的传动齿比相对应的驱动范围之一，如倒车档范围、空档范围、前进档范围等等。
此外，在车辆中，为了测量引擎21的运行状况和车辆的驱动状况，在车辆中安装了传感器63。
每个传感器63用于测量与引擎21和/或车辆的运行状况相关联的一个相应参数的瞬时值，并向ECU 20输出指示一个相应参数的测量值的数据。
具体地，传感器63包括例如电连接至控制系统5的曲柄角传感器27、加速器传感器(油门位置传感器)和制动传感器。
曲柄角传感器27用于输出由一系列脉冲组成的脉冲信号；该脉冲信号的脉冲在曲轴22每次转动预设角度时出现。
加速器传感器用于：
测量驾驶员可操作的车辆的加速器踏板的实际位置或行程(stroke)，该加速器踏板连接至对进入进气歧管的空气量进行控制的节流阀；以及
输出所测量的加速器踏板的实际行程或位置，作为表示驾驶员对引擎21的启动请求、加速请求或减速请求的数据。
制动传感器用于测量驾驶员可操作的车辆的制动踏板的实际位置或行程，并输出所测量的制动踏板的实际行程或位置，作为表示驾驶员的减速请求的数据。
参照图1和2，引擎启动系统1包括启动器11。控制系统5包括电池(电源)18、继电器19、ECU(电子控制系统)20、机械继电器24和电子切换元件25。
启动器11被设计为小齿轮偏移启动器，并具有启动器电动机12、小齿轮13和电磁致动器14。
启动器电动机12具有输出轴12a和耦合至输出轴12a的电枢12b，并用于在电枢12b被加电时转动输出轴12a。
小齿轮13安装在输出轴12a上，能够沿输出轴12a的轴向偏移。
启动器电动机12被布置为与引擎21相对，使得小齿轮13沿输出轴12a的轴向向引擎21的偏移允许小齿轮13紧靠引擎21的环形齿轮23。
电磁致动器(简称“致动器”)14由活塞(plunger)15、螺线管(solenoid)16和变速杆(shift lever)17组成。活塞15被布置为与启动器电动机12的输出值12a的轴向平行，以能够沿与输出轴12a的轴向平行的其长度方向偏移。
螺线管16被布置为环绕活塞15。螺线管16的一端经由继电器19电连接至电池18的正极端，其另一端接地。变速杆17的一端和另一端在其长度方向上。变速杆17的一端枢轴转动地耦合至活塞15的一端，其另一端耦合至输出轴12a。变速杆17关于枢轴转动，该枢轴位于其长度方向上的实质中心位置。
螺线管16用于在被加电时将活塞15沿其长度方向偏移入其中，以对抗回复弹簧(未示出)的力而将其拉入其中。活塞15的拉入偏移使变速杆17顺时针枢轴转动(如图1)，而小齿轮13经由变速杆17向引擎21的环形齿轮23偏移。这允许小齿轮13与环形齿轮23啮合以曲柄转动引擎21。当螺线管16被下电时，回复弹簧将活塞15和变速杆17回复至其原始位置(如图1所示)，使得将小齿轮13拉出与环形齿轮23的啮合状态以将其回复至图1所示的其原始位置。
继电器19被设计为例如机械继电器。继电器19由例如螺线管19a和开关19b组成。螺线管19a的一端电连接至ECU 20，其另一端接地。
开关19b电连接在电池18的正极端与致动器14的螺线管16之间。当ECU 20将螺线管19a加电时，所产生的磁力将开关19b接通，从而建立了螺线管16与电池18之间的电传导。这允许电池18向螺线管16提供电能，如DC(直流)电池电压。
相反，当ECU 20将螺线管19a下电时，开关19b断开，从而中断了螺线管16与电池18之间的电传导。这使螺线管16下电。
机械继电器24具有预定的第一电流容量，并由例如螺线管24a和开关24b组成。螺线管16的一端电连接至ECU 20，其另一端接地。
开关24b电连接在电池18的正极端与启动器电动机12的电枢12b之间。当ECU 20将螺线管24a加电时，所产生的磁力将开关24b接通，从而建立了电枢12b与电池18之间的电传导。
相反，当ECU 20将螺线管24a下电时，开关24b断开，从而中断了电枢12b与电池18之间的电传导。这停止了电枢12b的转动，并因此停止了小齿轮13的转动。
电子切换元件，如晶体管(N沟道JFET)25具有预定的第二电流容量，该第二电流容量低于机械继电器24的第一电流容量。晶体管25电连接在机械继电器24两端。
具体地，晶体管25的漏极(输入端)电连接至电池18的正极端，其源极(输出端)电连接至电动机12的电枢12b。晶体管25的栅极(控制端)电连接至ECU 20。
例如，当ECU 20发送电信号，如具有与晶体管25的加电持续时间(导通时间段)相对应的脉冲宽度(脉冲持续时间)的脉冲信号时，晶体管25在脉冲信号的导通时间段期间建立漏极与源极之间的电传导，从而允许电池18向电动机12的电枢12b提供电流。
此外，在脉冲信号的断开时间段期间，晶体管25中断漏极与源极之间的电传导，从而中断从电池18至电枢12b的电流。
晶体管25(启动器电动机12)的占空比表示为脉冲信号的导通时间段(脉冲宽度)与其重复间隔(导通和断开时间段之和)的百分比比值。ECU 20被编程为控制启动器电动机12的占空比，从而调整要从电池18提供给电动机12的电流量。
在车辆中提供了点火/启动器开关26，点火/启动器开关26电连接在电池18的正极端与ECU 20之间。例如，当车辆的点火钥匙插入其锁筒而要由驾驶员操作至点火位置时，点火/启动器开关26接通，使得DC电源电压从电池18施加至ECU 20。这激活了ECU 20。
当驾驶员将点火钥匙从点火位置改变为启动位置时，启动器ON信号从电池18传送至ECU 20。换言之，当驾驶员将点火钥匙从点火位置改变为启动位置时，启动器ON命令从关闭变为开启。这使ECU 20接通机械继电器19和机械继电器24，从而分别对螺线管16和电动机20加电。
相反，当驾驶员将点火钥匙从启动位置改变为其他位置时，停止从电池18向ECU 20提供启动器ON信号。换言之，当驾驶员将点火钥匙从启动位置改变为其他位置时，启动器ON命令从开启变为关闭。这使ECU 20断开机械继电器19和机械继电器24，从而使螺线管16和电动机12分别下电。
ECU 20被设计为例如一种通常的微计算机电路，由例如CPU、存储介质20a(包括ROM(只读存储器)，如可写ROM、RAM(随机存取存储器)等)、IO(输入输出)接口等等组成。
存储介质20a中预先存储各种引擎控制程序。
ECU 20用于：
接收由传感器63测量并发送的数据；以及
基于通过所接收的、由传感器63测量的数据中的至少一些而确定的引擎21的运行状况，来控制引擎21中安装的各种致动器AC，从而调整引擎21的各种受控变量。
例如，ECU 20用于：基于从曲柄角传感器27输出的脉冲信号，来控制曲轴22相对于参考位置的转动位置(曲柄角位置)和引擎的速度(简称“引擎速度”)。
具体地，ECU 20被编程为：
计算每个气缸的点火器AC的合适的点火定时、以及每个气缸的燃料喷射器AC的合适的燃料喷射定时和合适的喷射量；
指令每个气缸的点火器AC在相应计算的合适点火定时点燃每个气缸中的空气-燃料混合物；以及
指令每个气缸的燃料喷射器AC在相应计算的合适喷射定时将相应计算的合适量的燃料喷射入每个气缸。
此外，存储介质20a中存储的引擎控制程序包括引擎自动停止-启动例程(程序)R1。ECU 20在加电期间以给定周期重复运行该引擎自动停止-启动例程R1，以执行引擎自动停止-启动控制任务T，即空转减少控制任务T。
具体地，根据引擎自动停止-启动例程R1，ECU 20基于传感器63测量的数据来重复地确定引擎自动停止请求是否出现。
在车辆运行期间，当驾驶员操作加速器踏板以完全关闭节流阀或操作制动踏板从而向ECU 20发送减速请求时，ECU 20基于加速器传感器或制动传感器测量的数据来检测驾驶员的减速请求操作。然后，ECU20确定引擎自动停止请求出现。此外，当车辆停止时，ECU 20确定引擎自动停止请求出现。
然后，ECU 20执行引擎21的自动停止控制。具体地，ECU 20控制点火系统51和/或燃料喷射系统53停止每个气缸中的空气-燃料混合物的燃烧。停止引擎21的每个气缸中的空气-燃料混合物的燃烧意味着引擎21的自动停止。
在引擎21的自动停止之后，根据引擎自动停止-启动例程R1，ECU20基于传感器63测量的数据和从车辆中安装的其他设备输入的数据来确定引擎重启请求是否出现。
在车辆运行期间，当释放引擎自动停止请求时，例如，节流阀偏离完全关闭位置，ECU 20确定引擎重启请求出现。此外，在车辆停止期间，当驾驶员例如松开制动踏板或操作变速杆61准备重启车辆时，ECU 20确定引擎重启请求出现。此外，例如驾驶员踩下加速器踏板以重启车辆，ECU 20确定引擎重启请求出现。
当确定引擎重启请求出现时，ECU 20被编程为确定启动器ON命令从关闭切换为开启，并自动重启引擎21。
在引擎自动停止-启动例程R1降低引擎速度的过程中，为了响应于引擎重启请求的出现而立即平滑地重启引擎21，ECU 20被编程为执行启动器控制例程R2；图1和3A中示意了该启动器控制例程R2。
首先，ECU 20被编程为执行小齿轮预设子例程R2a。在小齿轮预设子例程R2a中，ECU 20监控在引擎自动停止控制期间逐渐降低的引擎速度。当监控到的引擎速度达到0或预设速度时，ECU 20接通机械继电器19，从而使致动器14的螺线管16加电。这将小齿轮13向环形齿轮23偏移以与其啮合。
在完成小齿轮预设子例程R2a之后，ECU 20执行引擎停止位置调整子例程R2b。
在引擎停止位置调整子例程R2b中，ECU 20向晶体管25提供脉冲信号，从而在调制脉冲信号的脉冲宽度(导通时间段)的同时使晶体管25导通和截止，换言之，以PWM控制模式来改变晶体管25的占空比。这调整了要从电池18向电动机12的电枢12b提供的电流，从而将引擎21关闭时曲轴22相对于参考位置的转动位置(曲柄角)调整至适于引擎重启的目标位置(目标曲柄角)。
在完成引擎停止位置调整子例程R2b之后，当引擎重启请求出现时，ECU 20被编程为执行引擎重启子例程R2c。在引擎重启子例程R2c中，ECU 20对机械继电器24的螺线管24a加电，以接通开关24b。这建立了电池18与电动机12之间的电连接，以转动电动机12(小齿轮13)。由于小齿轮13已经与环形齿轮23啮合，因此小齿轮13的转动将曲柄转动引擎21的曲轴22，从而重启引擎21。
接下来，以下参照图3B、4A和4B来描述ECU 20在启动器控制例程R2(子例程R2a、R2b和R2c)中要执行的的具体操作。
如上所述，在引擎自动停止-启动控制的执行期间，以给定周期重复调用启动器控制例程R2。
当调用启动器控制例程R2时，在图3A的步骤100中，ECU 20确定小齿轮预设子例程R2a是否已经完成。
在确定小齿轮预设子例程尚未完成时(步骤100中为否)，ECU 20继续至步骤101并在步骤101中执行小齿轮预设子例程R2a，从而执行小齿轮预设啮合任务。
具体地，在小齿轮预设子例程R2a中，在图3B的步骤111，ECU 20确定基于从曲柄角传感器27输出的脉冲信号而监控的引擎速度是否达到0或预设速度。
在确定所监控的引擎速度未达到0或预设速度时(步骤111中为否)，ECU 20退出小齿轮预设子例程R2a并返回主例程R1。
否则，在确定所监控的引擎速度达到0或预设速度时(步骤111中为是)，在步骤112中，ECU 20接通机械继电器19，从而激活致动器14的螺线管16。这将小齿轮13向环形齿轮23偏移以与其啮合。
此后，ECU 20继续至图3A的步骤101a。
否则，在确定小齿轮预设子例程已经完成时(步骤100中为是)，ECU 20继续至步骤101a。
在步骤101a中，ECU 20确定引擎停止位置调整子例程R2b是否已经完成。
在确定引擎停止位置调整子例程R2b尚未完成时(步骤101a中为否)，ECU 20继续至步骤102并在步骤102中执行引擎停止位置调整子例程R2b，从而执行引擎停止位置调整任务。
具体地，在引擎停止位置调整子例程R2b中，ECU 20向晶体管25提供脉冲信号，从而在调制脉冲信号的脉冲宽度(导通时间段)的同时使晶体管25导通和截止，换言之，在步骤202中以PWM控制模式来改变晶体管25的占空比。这在比第二电流容量更低的范围内调整了要从电池18向电动机12的电枢12b提供的电流量，从而将引擎21关闭时曲轴22相对于参考位置的转动位置(曲柄角)调整至适于引擎重启的目标位置(目标曲柄角)。
此后，在步骤203中，ECU 20确定基于从曲柄角传感器27输出的脉冲信号而监控的曲轴22相对于参考位置的转动位置(曲柄角)是否达到目标位置(目标曲柄角)。
在确定所监控的曲轴22相对于参考位置的转动位置(曲柄角)未达到目标位置(目标曲柄角)时(步骤203中为否)，ECU 20重复执行步骤202中的转动位置(曲柄角)调整操作。
否则，在确定所监控的曲轴22相对于参考位置的转动位置(曲柄角)达到目标位置(目标曲柄角)时(步骤203中为是)，ECU 20在步骤204中停止向晶体管25提供脉冲电流。
此后，ECU 20继续至图3A中的步骤103。
否则，在确定引擎停止位置调整子例程R2b已经完成时(步骤101a中为是)，ECU 20继续至步骤103。
在步骤103中，ECU 20执行图4B的步骤103中的引擎重启子例程R2c，从而执行引擎重启任务。
具体地，在引擎重启子例程R2c中，在步骤211，ECU 20基于传感器63测量的数据和从上述车辆中安装的其他设备输入的数据来确定引擎重启请求是否出现。
在确定引擎重启请求未出现时(步骤211中为否)，ECU 20退出引擎重启子例程R2c并返回主例程R1。
否则，在确定引擎重启请求出现时(步骤211中为是)，在步骤212，ECU 20确定启动器ON命令从关闭切换为开启。然后，ECU 20对机械继电器24的螺线管24a加电，以接通开关24b。这建立了电池18与电动机12之间的电连接，以转动电动机12(小齿轮13)。由于小齿轮13已经与环形齿轮23啮合，因此小齿轮13的转动将曲柄转动引擎21的曲轴22，从而重启引擎21。
此后，在步骤213中，ECU 20确定引擎21的重启是否完成。例如，在步骤213，ECU 20确定所监控的引擎速度是否超过为确定重启完成而预设的速度。在确定引擎速度未超过为确定重启完成而预设的速度时(步骤213中为否)，ECU 20确定引擎21的重启尚未完成。然后，ECU
20重复执行步骤213中的确定。
当基于步骤212中的操作，引擎速度达到或超过为确定重启完成而预设的速度时，步骤213中的确定为是。然后，ECU 20确定引擎21的重启已经完成，换言之，确定启动器ON命令从开启变为关闭。因此，ECU 20在步骤214中断开机械继电器24和19，此后退出引擎重启子例程R2c并返回主例程R1。继电器24和19的断开停止了小齿轮13(电动机12)的转动，并通过回复弹簧的力将小齿轮13返回其原始位置。
如上所述，根据第一实施例的引擎启动系统1具有：机械继电器24，用于切换电动机12的加电和下电；以及电子切换元件(晶体管)25，在机械继电器24的两端提供，用于接通和断开对电动机12的电源供给。机械继电器24的第一电流容量大于晶体管25的第二电流容量。
因此，在执行引擎停止位置调整任务(需要电动机12的电流控制的较高精度，而不需要提供相对较高的电流(如在500至1500安培的范围内))，ECU 20在以PWM控制模式来调制脉冲信号的脉冲宽度(导通时间段)的同时向晶体管25提供脉冲信号(导通和截止)。这以高精度在小于第二电流容量的范围内(如不多于几十安培，优选地，处于20到80安培的范围)调整了要提供给电动机12的电流量，从而以高精度将曲轴22相对于参考位置的曲柄角调整为目标曲柄角。
相反，在执行引擎重启任务时(需要向电动机12提供相对较高的电流(如在500至1500安培的范围内)，而不需要电动机12的电流控制的较高精度)，ECU 20对机械继电器24的螺线管24a加电，以接通开关24b。这可以向电动机12提供相对较高的电流以转动电动机12(小齿轮13)，从而可靠地曲柄转动引擎21的曲轴22。
如上所述，根据第一实施例的引擎启动系统1适于使用这种低电流容量的电子切换元件(晶体管25)可靠地执行引擎停止位置调整任务和引擎重启任务。换言之，根据第一实施例的引擎启动系统1适于在不使用昂贵的高电流容量电子切换元件的情况下，可靠地执行引擎停止位置调整任务和引擎重启任务。
这可以提高引擎21的可重启性，同时满足作为近来重要技术要求的车辆的低成本要求。
第二实施例
以下参考图5和6来描述根据本发明第二实施例的用于引擎21的引擎启动系统。
除了以下几点，根据第二实施例的引擎启动系统的硬件和软件结构与根据第一实施例的引擎启动系统1基本上相同。因此，省略或简化描述在根据第一和第二实施例的引擎启动系统之间相似的部分(被分配以相似的参考字符)。
参照图5，根据第二实施例的引擎启动系统还具有位于晶体管25与启动器11之间的电路选择单元28(电动机12与致动器14中的每一个)。
具体地，电路选择单元28包括可移动的第一触点28a以及固定的第二和第三触点28b和28c。
第一触点28a导电连接至晶体管25的源极，第二触点28b导电连接至机械继电器24的开关24b与电动机12之间的连接线上的一点。第三触点28c导电连接至致动器14的螺线管16与电池18的正极端之间的连接线上的一点。电路选择单元28被配置为使得第一触点28a选择性地连接至第二和第三触点28b和28c中的任一个。
这就是说，当ECU 20控制第一触点28a连接至第一触点28a时，这提供了由互相并联连接的机械继电器24与晶体管25组成的第一并联电路(电动机控制电路)。当ECU 20控制第一触点28a连接至第二触点28b时，这提供了由互相并联连接的晶体管25和机械继电器19组成的第二并联电路(致动器控制电路)。
第一并联电路用于通过导通和截止晶体管25来控制要提供给电动机12的电流。第二并联电路用于通过导通和截止晶体管25来控制要提供给致动器14的螺线管16的电流。
在第二实施例中，当确定小齿轮预设子例程尚未完成时(步骤100中为否)，ECU 20继续至步骤101并在步骤101中执行小齿轮预设子例程，该子例程与图3B所示的小齿轮预设子例程R2a不同，从而执行小齿轮预设啮合任务。
具体地，在图6的步骤301中，当发起根据第二实施例的小齿轮预设子例程时，ECU 20控制电路选择单元28，使得第一触点28a连接至第三触点28c。这提供了由互相并联连接的晶体管25和机械继电器19组成的第二并联电路。
接下来，在步骤302中，ECU 20确定基于从曲柄角传感器27输出的脉冲信号而监控的引擎速度是否达到0或预设速度。
在确定所监控的引擎速度未达到0或预设速度时(步骤302中为否)，ECU 20退出小齿轮预设子例程并返回主例程R1。
否则，在确定所监控的引擎速度达到0或预设速度时(步骤302中为是)，在步骤303中，ECU 20向晶体管25提供脉冲信号，从而在调制脉冲信号的脉冲宽度(导通时间段)的同时使晶体管25导通和截止，换言之，以PWM控制模式来改变晶体管25的占空比。例如，ECU 20将晶体管25的占空比改变为相对较低水平，因此缓慢地将小齿轮13向环形齿轮23偏移，以平滑地与其啮合。
此后，ECU 20继续至步骤304，并在步骤304中确定从开始向致动器14的螺线管16提供电流算起是否已过去了预设时间。
在确定从开始向致动器14的螺线管16提供电流算起尚未过去预设时间时(步骤304中为否)，ECU 20重复步骤304中的确定。
否则，在确定从开始向致动器14的螺线管16提供电流算起已过去了预设时间时(步骤304中为是)，ECU 20确定小齿轮13与环形齿轮23啮合，然后继续至步骤305。在步骤305中，ECU 20接通机械继电器19，从而维持小齿轮13与环形齿轮23啮合。
注意，在步骤304中，ECU 20可以确定小齿轮13是否实际上与环形齿轮23啮合，并且，在确定小齿轮13实际上与环形齿轮23啮合时，ECU 20可以接通机械继电器19，从而维持小齿轮13与环形齿轮23啮合。在这种修改中，优选地，传感器63包括电连接至ECU 20并被布置为检测小齿轮13是否实际上与环形齿轮23啮合的传感器。
这就是说，当从该传感器发送指示小齿轮13与环形齿轮23实际上啮合的数据时，ECU 20可以确定小齿轮13实际上与环形齿轮23啮合。
此后，ECU 20继续至步骤306，并在步骤306中保持晶体管25截止，在步骤307中，ECU 20控制电路选择单元28，使得第一触点28a连接至第二触点28b。这提供了由互相并联连接的机械继电器24与晶体管25组成的第一并联电路。此后，ECU 20继续至图3A的步骤101a。
在步骤101a，ECU 20确定引擎停止位置调整子例程R2b是否已经完成。
在确定引擎停止位置调整子例程R2b尚未完成时(步骤101a中为否)，ECU 20向晶体管25提供脉冲信号，从而在以PWM控制模式调制脉冲信号的脉冲宽度(导通时间段)的同时使晶体管25导通和截止(见图4A)。这调整了要从电池18向电动机12的电枢12b提供的电流量，从而以高精度将引擎21关闭时曲轴22相对于参考位置的转动位置(曲柄角)调整至适于引擎重启的目标位置(目标曲柄角)。
此后，如上所述，ECU 20对机械继电器24的螺线管24a加电，以接通开关24b(见图4B)。这建立了电池18与电动机12之间的电连接，以转动电动机12(小齿轮13)。由于小齿轮13已经与环形齿轮23啮合，因此小齿轮13的转动将曲柄转动引擎21的曲轴22，从而重启引擎21。
如上所述，根据第二实施例的引擎启动系统还被配置为使得电路选择单元28选择以下任一项：
第一并联电路，用于通过导通和截止晶体管25来控制要提供给电动机12的电流；以及
第一并联电路，用于通过导通和截止晶体管25来控制要提供给致动器14的螺线管16的电流。
这允许一个晶体管25控制要提供给电动机12的电流和要提供给致动器14的电流。因此，除了第一实施例所实现的优点之外，与使用不同切换元件来分别控制要提供给电动机12的电流和要提供给致动器14的电流的引擎启动系统的配置相比，根据第二实施例的引擎启动系统的配置降低了成本。
此外，根据第二实施例的引擎启动系统被配置为，在小齿轮预设任务中，将小齿轮13缓慢向环形齿轮23偏移，以与环形齿轮23平滑地啮合。此后，根据第二实施例的引擎启动系统被配置为接通机械继电器19。这允许经由机械继电器19来向致动器14提供相对较高的电流，从而可靠地维持小齿轮13与环形齿轮23啮合。
第三实施例
以下参照图7来描述根据本发明的第三实施例的用于引擎21的引擎启动系统。
除了以下几点，根据第三实施例的引擎启动系统的硬件和软件结构与根据第一实施例的引擎启动系统1实际上相同。因此，省略或简化描述在根据第一和第三实施例的引擎启动系统之间相似的部分(被分配以相似的参考字符)。
为了重启引擎21，开启机械致动器24，使得电流从电池18提供给电动机12。在这种情况下，当电动机12的转速从0(此时，电动机12停止，换言之，施加至电动机12的扭矩负载较高)开始增加时，要提供给电动机12的电流量可以大幅增加。这可能在开始向电动机12提供电流之后立即大幅降低电池电压；这可能对车辆中安装的其他电组件具有不利影响。
为了解决这个问题，取代图4B所示的引擎重启子例程R2c，ECU20在图3A的步骤102中执行图7所示的引擎重启子例程。
当发起图7所示的引擎重启子例程时，在步骤401中，ECU 20基于传感器63测量的数据和从上述车辆中安装的其他设备输入的数据，来确定引擎重启请求是否出现。
在确定引擎重启请求未出现时(步骤401中为否)，ECU 20退出引擎重启子例程并返回主例程R1。
否则，在确定引擎重启请求出现时(步骤401中为是)，在步骤402，ECU 20向晶体管25提供脉冲信号，从而在调制脉冲信号的脉冲宽度(导通时间段)的同时使晶体管25导通和截止，换言之，以PWM控制模式来改变晶体管25的占空比。例如，ECU 20将晶体管25的占空比改变为相对较低水平，以便以低水平减小要提供给电动机12的电流量。这缓慢地转动电动机12，从而可以防止要提供给电动机12的电流量大幅增加。
此后，ECU 20继续至步骤403，并在步骤403中确定从开始向电动机12提供电流算起是否过去了预设时间。
在确定从开始向电动机12提供电流算起尚未过去预设时间时(步骤403中为否)，ECU 20重复步骤403中的确定。
否则，在确定从开始向电动机12提供电流算起过去了预设时间时(步骤403中为是)，ECU 20确定电动机12的转速以与施加至电动机12的扭矩负载相对应的充分低的给定水平而增加。
然后，ECU 20继续至步骤404，并对机械继电器24的螺线管24a加电，以接通开关24b。这建立了电池18与电动机12之间的电连接，以转动电动机12(小齿轮13)。由于小齿轮13已经与环形齿轮23啮合，因此小齿轮13的转动将曲柄转动引擎21的曲轴22，从而重启引擎21。
接下来，ECU 20在步骤405中保持晶体管25截止。
此后，ECU 20执行上述步骤213和214中的操作。
如上所述，根据第三实施例的引擎启动系统被配置为：在重启引擎21时，向晶体管25提供脉冲信号，从而在以PWM控制模式来调制脉冲信号的脉冲宽度(导通时间段)的同时使晶体管25导通和截止。这以低水平减小要提供给电动机12的电流量。
因此，当电动机12的转速从0(此时电动机12停止，换言之，施加至电动机12的扭矩负载较高)开始增加时，可以低水平维持要提供给电动机12的电流。这防止了在开始向电动机12提供电流之后立即大幅降低电池电压。因此这可以防止开始对电动机12提供电流对车辆中安装的其他电组件的不利影响。
在第三实施例中，在步骤401，ECU 20被配置为通过以PWM控制模式来导通和截止晶体管25，来调整要提供给电动机12的电流，直到从开始向电动机12提供电流算起过去了预设时间，但是本发明不限于此。
具体地，在步骤401，ECU 20可以被配置为通过以PWM控制模式来导通和截止晶体管25，来调整要提供给电动机12的电流，直到电动机12的转速或要提供给电动机12的电流的安培数增加至预设值。电动机12的转速可以由传感器63中包括的传感器来测量，或者可以基于晶体管25的占空比来计算。安培数可以基于占空比和电池电压来计算。
第四实施例
以下参照图8至10来描述根据本发明的第四实施例的用于引擎21的引擎启动系统。
除了以下几点，根据第四实施例的引擎启动系统的硬件和软件结构与根据第一实施例的引擎启动系统1实际上相同。因此，省略或简化描述在根据第一和第四实施例的引擎启动系统之间相似的部分(被分配以相似的参考字符)。
图8是示意性示出在用于电动机的机械继电器处于接通状态期间，要提供给传统引擎启动系统的电动机的电流的随时间的变化之间的关系的定时图。
参照图8，在传统启动系统中，当控制机械继电器接通，使得电流通过该机械继电器提供给电动机以曲柄转动引擎时，当该机械继电器从断开状态切换至相应触点闭合的接通状态时，要提供给电动机的电流可能突然增大。这可能导致大的突发电流流入电动机。如果导致大的突发电流流入电动机，则电池电压可能大幅降低。这可能对其他电组件(如汽车导航系统、音频系统、计算机系统等)产生不利影响。
为了解决这个问题，ECU 20执行图10所示的引擎启动例程，以通过启动器11来曲柄转动引擎21。
参照图9，当驾驶员将开关26改变至启动位置，或引擎重启请求出现使得启动器ON命令在时刻t1从关闭变为开启时，ECU 20以PWM控制模式逐渐增加晶体管25的占空比，同时保持机械继电器24断开(相应触点打开)。这逐渐增大了要施加至电动机12的电压。
此后，当在时刻t2满足以下第一至第三条件中的至少一个时，ECU20将机械继电器24接通(相应触点闭合)，并且此后以PWM控制模式逐渐将晶体管25的占空比减小直至百分之零：
第一条件是从占空比开始逐渐增大算起过去了预定时间；
第二条件是电动机21的转速等于或大于预定转速；以及
第三条件是晶体管25的占空比等于或大于预设百分比。
此后，当按照PWM控制模式，晶体管25的占空比达到百分之零时，晶体管25截止。
此后，当驾驶员将开关26从启动位置改变至其他位置，或者所监控的引擎速度达到为确定重启完成而预设的速度，使得启动器ON命令在时刻t3从开启变为关闭时，ECU 20以PWM控制模式逐渐增大晶体管25的占空比，同时保持机械继电器24接通(相应触点打开)。这将晶体管25设置为导通。
此后，ECU 20断开机械继电器24(相应触点打开)，并且此后以PWM控制模式将晶体管25的占空比逐渐减小直至百分之零。这逐渐降低了要施加至电动机12的电压。ECU 20最终以PWM控制模式将晶体管25的占空比设置为百分之零，从而中断对电动机12的电流供给。
接下来，以下参照图10来描述ECU 20在引擎启动例程中要执行的具体操作。
在ECU 20开启期间，ECU 20以给定周期重复执行引擎启动例程。
在发起引擎启动例程时，在步骤501，ECU 20确定这是否是紧接在启动器ON命令从关闭变为开启之后的时刻。
在确定这是紧接在启动器ON命令从关闭变为开启之后的时刻时(步骤501中为是)，ECU 20继续至步骤501a。
在步骤501a中，ECU 20执行相应步骤101和102中的小齿轮预设子例程R2a和引擎停止位置调整子例程R2b，从而将小齿轮13与环形齿轮23啮合，并将曲轴21相对于参考位置的曲柄角设置为目标曲柄角(见图3B和4B)。
接下来，在步骤502中，ECU 20在步骤502中以PWM控制模式逐渐增大晶体管25的占空比，同时保持机械继电器24断开(相应触点打开)。这逐渐增大了要施加至电动机12的电压。
接下来，ECU 20继续至步骤503，并通过确定是否满足以下第一至第三条件中的至少一个来确定机械继电器接通条件是否确立：
第一条件是从占空比开始逐渐增大算起过去了预定时间；
第二条件是电动机21的转速(RPM)等于或大于预定转速(RPM)；以及
第三条件是晶体管25的占空比等于或大于预设百分比。
当满足第一至第三条件中的至少一个时，ECU 20确定机械继电器接通条件确立(步骤502中为是)。注意，当满足第一至第三条件中的至少两个，或者当满足所有第一至第三条件时，ECU 20可以确定机械继电器接通条件确立。
当确定机械继电器接通条件确立时，ECU 20确定，即使机械继电器24接通，也没有高突发电流流入电动机12。然后，ECU 20继续至步骤504，在步骤504中接通机械继电器24(相应触点闭合)。接下来，在步骤505，ECU 20以PWM控制模式将晶体管25的占空比减小直至百分之零。
否则，在确定这不是紧接在启动器ON命令从关闭变为开启之后的时刻时(步骤501中为否)，ECU 20继续至步骤506。在步骤506中，ECU 20在步骤506确定这是否是紧接在启动器ON命令从开启变为关闭之后的时刻。
在确定这不是紧接在启动器ON命令从关闭变为开启之后的时刻时(步骤501中为否)，ECU 20退出引擎启动例程。
否则，在确定这是紧接在启动器ON命令从开启变为关闭之后的时刻时(步骤506中为是)，ECU 20继续至步骤507。在步骤507中，ECU20以PWM控制模式逐渐增大晶体管25的占空比，同时保持机械继电器24接通(相应触点闭合)。这将流过机械继电器24的电流减小至合适的低水平。
此后，在步骤508中，ECU 20断开机械继电器24(相应触点打开)。
接下来，在步骤509中，ECU 20以PWM控制模式将晶体管25的占空比逐渐减小直至百分之零，以逐渐降低要施加至电动机12的电压，并以PWM控制模式最终将晶体管25的占空比设置为百分之零，从而中断对电动机12的电流供给。此后，ECU 20退出引擎启动例程。
如上所述，根据第四实施例的引擎启动系统被配置为以PWM控制模式逐渐增大晶体管25的占空比，以启动对晶体管12的驱动。这防止在开始向电动机12提供电流时，大突发电流流入电动机12。这防止了电池电压大幅降低，从而可以防止开始对电动机12提供电流对车辆中安装的其他电组件产生不利影响。
此外，根据第四实施例的引擎启动系统被配置为在开始向电动机12提供电流时，仅暂时将晶体管25转变至导通状态。这不需要过多考虑耐热性，从而可以使用更便宜和紧凑的切换元件(晶体管)。因此，根据第四实施例的引擎启动系统满足作为近来重要技术要求的车辆的低成本要求。
此外，在开始以PWM控制模式逐渐增大晶体管25的占空比之后，只要满足以下第一至第三条件中的至少一个，根据第四实施例的引擎启动系统就确定，即使机械继电器24接通，也没有高突发电流流入电动机12：
第一条件是从占空比开始逐渐增大算起过去了预定时间；
第二条件是电动机21的转速(RPM)等于或大于预定转速(RPM)；以及
第三条件是晶体管25的占空比等于或大于预设百分比。
因此，可以可靠地防止大突发电流流入电动机12。
此外，为了在机械继电器24已经接通之后将晶体管25截止，根据第四实施例的引擎启动系统以PWM控制模式逐渐减小晶体管25的占空比。这防止了要提供给电动机12的电流快速改变，从而避免电动机12的输出突然改变。注意，在接通机械继电器24从而使晶体管25截止之后，根据本发明的引擎启动系统可以陡峭地或逐步降低晶体管25的占空比直至百分之零。
为了停止电动机12，根据第四实施例的引擎启动系统适于断开机械继电器24，同时导通晶体管25，从而将要提供给电动机12的电流减小至合适的低水平。因此，可以限制机械继电器24的触点之间的电弧，从而改进机械继电器24的耐久寿命。
根据第四实施例的引擎启动系统适于以PWM控制模式逐渐减小晶体管25的占空比，从而逐渐减小要提供给电动机12的电压。这限制了浪涌电压的产生。
根据第四实施例的引擎启动系统适于仅暂时将晶体管25转变为导通状态以停止电动机12。这不需要过多考虑耐热性，从而可以使用更便宜和紧凑的切换元件(晶体管)。因此，根据第四实施例的引擎启动系统满足作为近来重要技术要求的车辆的低成本要求。
根据第四实施例的引擎启动系统适于：
减小热敏晶体管25的导通持续时间，并增大抗热机械继电器24的接通持续时间；以及
使用晶体管25来中断对电动机12的电流供给，该晶体管25的导通/截止次数依赖于其耐久性寿命；晶体管25的导通/截止次数大于机械继电器24的接通/断开次数。
因此，根据第四实施例的引擎启动系统利用了晶体管25和机械继电器24的优点，并因此使晶体管25和机械继电器24紧凑而且寿命更长。
此外，为了在将机械继电器24断开之前使晶体管25截止，根据第四实施例的引擎启动系统以PWM控制模式逐渐增加晶体管25的占空比。这防止了要提供给电动机12的电流快速改变，从而避免电动机12的输出突然改变。注意，在断开机械继电器24从而使晶体管25导通之前，根据本发明的引擎启动系统可以陡峭地或逐步降低晶体管25的占空比直至预设百分比，如100％。
根据上述每一个实施例的引擎启动系统及其修改可以具有被设计为数据表或程序的映射。该映射表示引擎速度的变量和从引擎自动停止请求出现算起过去的时间的变量之间的函数(关系)。可以基于使用引擎21或其计算机模型进行的测试而获得的数据来确定该函数。该函数也可以是基于引擎21的设计数据而已经确定的。通常，该函数表示引擎速度随着从引擎自动停止请求出现算起而过去的时间的增加而降低。
具体地，ECU 20使用例如CPU中安装的至少一个定时器或至少一个计数器来测量从引擎自动停止请求出现算起而过去的时间。ECU 20使用对从引擎自动停止请求出现算起而过去的时间的测量值作为关键字来参考该映射。基于参考的结果，ECU 20检索与对从引擎自动停止请求出现算起而过去的时间的测量值相对应的引擎速度的值，从而监控引擎速度。
这可以在不使用曲柄角传感器的情况下测量引擎速度。
根据上述每一个实施例的引擎启动系统及其修改可以具有被设计为数据表或程序的映射。该映射将小齿轮13的转速的变量表示为以下量的函数：从开始对启动器电动机12加电算起过去的时间(加电持续时间)、以及要施加至启动器电动机12(切换元件)24的电流量，如要施加至切换元件24的PWM信号的占空比。可以基于使用引擎21或其计算机模型进行的测试而获得的数据来确定该函数。该函数也可以是基于引擎启动系统1的设计数据已经确定的。通常，该函数表示启动器电动机12的转速随着从开始对启动器电动机12加电算起而过去的时间的增长以及随着要施加至启动器电动机12电流的增大而增大。
具体地，ECU 20使用例如CPU中安装的至少一个定时器或至少一个计数器，来测量从开始对启动器电动机12加电算起而过去的时间。ECU 20使用对从开始对启动器电动机12加电算起而过去的时间的测量值和启动器电动机12的占空比作为关键字，来参考该映射。基于参考的结果，ECU 20检索与对从开始对启动器电动机12加电算起而过去的时间的测量值和启动器电动机12的占空比相对应的小齿轮13的转速的值，从而监控小齿轮13的转速。
这可以在不使用传感器来测量小齿轮13的转速的情况下测量小齿轮13的转速。
例如，在与输出轴12a的一端的外圆周螺旋形花键啮合(helicalspline engagement)中，可以提供单向离合器(one-way clutch)。该单向离合器用于将从启动器电动机12提供的旋转运动传递至小齿轮13，而不将从小齿轮13提供的旋转运动传递至启动器电动机12。
尽管已经描述了目前认为是本发明的实施例及其修改的内容，但是应理解，其中可以做出未描述的各种修改，在所附权利要求中应当覆盖了所有这种修改并使其落入本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种根据引擎重启请求的出现来曲柄转动内燃机的曲轴以重启内燃机的系统，所述内燃机是已响应于引擎自动停止请求被自动控制停止的，所述曲轴附着有环形齿轮，所述系统包括：
启动器，具有电动机和致动器，所述电动机在被加电时转动地驱动具有小齿轮的输出轴，所述致动器在被加电时将所述小齿轮向所述环形齿轮偏移以与所述环形齿轮啮合；
电源，电连接至所述电动机，用于输出电能；
第一机械继电器，电连接在所述电源和电动机之间，用于接通和断开对所述电动机的基于所述电能的电流供给，以转动所述小齿轮；以及
切换元件，电连接在所述第一机械继电器两端，用于接通和断开对所述电动机的所述电流供给，以转动所述小齿轮。
2.如权利要求1所述的系统，还包括：
小齿轮预设单元，被配置为：在定时处对所述致动器加电，从而将所述小齿轮向所述环形齿轮偏移，使得所述小齿轮与所述环形齿轮啮合，所述定时表示以下任一项：紧接所述内燃机的转速达到零之前的时刻；以及在所述内燃机的转速达到零之后的时刻；
引擎停止位置调整单元，被配置为：在所述小齿轮已与所述环形齿轮啮合之后，通过所述切换元件来控制要提供给所述电动机的电流，从而使所述曲轴的环形齿轮与所述小齿轮一起转动，使得所述曲轴的转动位置被调整至目标转动位置；以及
引擎重启单元，被配置为：在调整了所述曲轴的转动位置之后，使所述机械继电器接通对所述电动机的电流供给，从而转动所述小齿轮。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述引擎重启单元被配置为：
在从通过所述切换元件开始向所述电动机提供电流算起经过了预设时间之前，通过所述切换元件来控制要提供给所述电动机的电流；以及
在从通过所述切换元件开始向所述电动机提供电流算起已过去了预设时间之后，使所述机械继电器接通对所述电动机的电流供给，从而转动所述小齿轮。
4.如权利要求1所述的系统，还包括：
第二机械继电器，电连接在所述电源和所述致动器之间，用于接通和断开对所述致动器的电流供给，以偏移所述小齿轮；
电路选择单元，位于所述切换元件与所述启动器之间，并被配置为选择性地提供以下之一：第一电路，其中所述切换元件与所述第一机械继电器并联电连接；以及第二电路，其中所述切换元件与所述第二机械继电器并联电连接。
5.如权利要求4所述的系统，还包括：
小齿轮预设单元，被配置为：
当所述电路选择单元选择所述第二电路时，在定时处控制对所述致动器的电流供给，从而将所述小齿轮向所述环形齿轮偏移，使得所述小齿轮与所述环形齿轮啮合，所述定时表示以下任一项：紧接在所述内燃机的转速达到零之前的时刻；以及在所述内燃机的转速达到零之后的时刻；以及
接通所述第二机械继电器，以维持所述小齿轮与所述环形齿轮啮合。
6.如权利要求5所述的系统，还包括：
引擎停止位置调整单元，被配置为：在所述小齿轮预设单元已将所述小齿轮与所述环形齿轮啮合并且所述电路选择单元选择了所述第一电路之后，通过所述切换元件来控制要提供给所述电动机的电流，从而使所述曲轴的环形齿轮与所述小齿轮一起转动，使得所述曲轴的转动位置被调整至目标转动位置。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述切换元件具有占空比，所述占空比表示所述切换元件的接通持续时间与所述切换元件的接通和断开持续时间之和的比值，所述系统还包括：
电动机驱动启动单元，被配置为：
在启动对电动机的驱动时，逐渐增大所述切换元件的占空比，同时使所述第一机械继电器断开对所述电动机的电流供给，从而增大基于所述电源电能的电压，其中所述电压通过所述切换元件施加至所述电动机；
在施加至所述电动机的所述电压增大之后，使所述第一机械继电器接通对所述电动机的电流供给；以及
在所述第一机械继电器接通对所述电动机的电流供给之后，使所述切换元件断开对所述电动机的电流供给。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述电动机驱动启动单元被配置为：在开始对所述切换元件的占空比进行控制之后，当满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个时，使所述第一机械继电器接通对所述电动机的电流供给，
第一条件是从开始控制占空比算起已过去了预定时间，
第二条件是所述电动机的转速等于或大于预定转速，
第三条件是所述切换元件的占空比等于或大于预设百分比。
9.如权利要求7所述的系统，其中，所述电动机驱动启动单元被配置为：在使所述切换单元断开对所述电动机的电流供给时，逐渐减小所述切换元件的占空比。
10.如权利要求1所述的系统，其中，所述切换元件具有占空比，所述占空比表示所述切换元件的接通持续时间与所述切换元件的接通和断开持续时间之和的比值，所述系统还包括：
电动机驱动停止单元，被配置为：
在停止对电动机的驱动时，使所述切换元件接通对所述电动机的电流供给，同时使所述第一机械继电器接通对所述电动机的电流供给；
在所述切换单元接通对所述电动机的电流供给之后，使所述第一机械继电器断开对所述电动机的电流供给；以及
在所述第一机械继电器断开对所述电动机的电流供给之后，逐渐减小所述切换元件的占空比，从而减小基于所述电源电能的电压，以中断对所述电动机的电流供给，其中所述电压通过所述切换元件施加至所述电动机。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述电动机驱动停止单元包括：增大单元，被配置为在使所述切换单元接通对所述电动机的电流供给时，逐渐增大所述切换单元的占空比。
12.一种用于曲柄转动已经停止的内燃机的曲轴以启动内燃机的系统，所述曲轴附着有环形齿轮，所述系统包括：
启动器，具有电动机和致动器，所述电动机在被加电时转动地驱动具有小齿轮的输出轴，所述致动器在被加电时将所述小齿轮向所述环形齿轮偏移以与所述环形齿轮啮合；
电源，电连接至所述电动机，用于输出电能；
第一机械继电器，电连接在所述电源和电动机之间，用于接通和断开对所述电动机的基于所述电能的电流供给以转动所述小齿轮；
切换元件，电连接在所述第一机械继电器两端，用于接通和断开对所述电动机的电流供给以转动所述小齿轮，所述切换元件具有占空比，所述占空比表示所述切换元件的接通持续时间与所述切换元件的接通和断开持续时间之和的比值；以及
电动机驱动启动单元，被配置为：
在启动对电动机的驱动时，逐渐增大所述切换元件的占空比，同时使所述第一机械继电器断开对所述电动机的电流供给，从而增大基于所述电源电能的电压，其中所述电压通过所述切换元件施加至所述电动机；
在施加至所述电动机的所述电压增大之后，使所述第一机械继电器接通对所述电动机的电流供给；以及
在所述第一机械继电器接通对所述电动机的电流供给之后，使所述切换元件断开对所述电动机的电流供给。
13.如权利要求12所述的系统，还包括：
电动机驱动停止单元，被配置为：
在停止对电动机的驱动时，使所述切换元件接通对所述电动机的电流供给，同时使所述第一机械继电器接通对所述电动机的电流供给；
在所述切换单元接通对所述电动机的电流供给之后，使所述第一机械继电器断开对所述电动机的电流供给；以及
在所述第一机械继电器断开对所述电动机的电流供给之后，逐渐减小所述切换元件的占空比，从而减小基于所述电源电能的电压，以中断对所述电动机的电流供给，其中所述电压通过所述切换元件施加至所述电动机。
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