CN102072061A - 发动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机控制装置。齿圈连接至发动机的曲轴。小齿轮位于面向所述齿圈。当发动机起动时，ECU在齿圈与小齿轮啮合的状态下执行发动机的起动。在完成起动发动机之后，ECU释放啮合齿圈与小齿轮的啮合状态。特别地，当齿圈的旋转根据发动机停止而停止时，ECU执行分散控制，以增大齿圈与小齿轮啮合的啮合部分的位置的分散程度。分散控制防止齿圈的啮合部分和小齿轮的啮合部分的磨损增进，并避免缺损。

Description

发动机控制装置

相关申请的交叉引用

本申请涉及于2009年11月23日提交的日本专利申请No.2009-265802并要求其优先权，其内容通过参考包含于本文。

技术领域

本发明涉及能够控制内燃机被起动器起动的发动机控制装置。

背景技术

通常，当起动器驱动内燃机的曲轴时，即，起动器给内燃机曲轴提供初始旋转动力时，安装在车辆上的内燃机开始旋转。具体地，固定在起动器上的小齿轮被朝着小齿轮的旋转轴的轴向方向推动，以使小齿轮与固定在发动机曲轴上的齿圈啮合或接合。此后，当接收电力时，起动器的起动电机开始旋转。起动电机的旋转传递至齿圈，内燃机的起动操作开始。从而内燃机开始旋转。

日本专利公开No.JP2006-242082中公开了传统的技术。这种传统技术调节内燃机停止时内燃机相应气缸(作为燃烧室)中活塞的停止位置。也就是说，传统技术将相应气缸中活塞的停止位置控制在期望位置。此后，传统技术在接收到重新起动内燃机的请求时指令内燃机重新起动。

但是，上面执行活塞停止位置控制的传统技术包括如下缺点：当内燃机停止时，相应气缸中活塞停止位置具有大致相同的停止位置，齿圈与小齿轮变得在大致相同的位置啮合，磨损发生在齿圈相同的啮合部分，也就是说，磨损集中在齿圈齿的相同啮合部分。磨损的加剧常常导致齿圈与小齿轮之间的不正确啮合状态。这常常会导致内燃机的不平顺起动。

另一方面，在没有执行任何停止位置控制的情况下也会产生上面的常规缺点。也就是说，由于压缩冲程中气缸的压缩载荷的存在，故气缸中的活塞在压缩冲程下无法越过上止点(TDC)，所以在未执行任何停止位置控制而停止内燃机的旋转时，也会出现上面的常规缺点。因此，由于活塞朝着离开压缩冲程中的上止点的方向稍稍返回一点儿，即使未执行停止位置控制，在处于压缩冲程的气缸内，活塞总是停止在大致相同的位置。

因此，当未执行任何停止位置控制而停止内燃机时，也会发生上面的传统缺点，加剧齿圈齿的特定部分的磨损，如同上面执行停止位置控制的情形。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够抑制齿圈齿啮合部分的磨损的加剧，从而通过起动器平顺地和正确地执行内燃机的起动的发动机控制装置。

为了实现上面的目的，本发明提供了一种能够在齿圈与小齿轮的啮合状态执行内燃机起动的发动机控制装置，所述齿圈连接至所述内燃机的输出轴，当所述内燃机开始旋转时，起动器的所述小齿轮驱动所述内燃机。所述齿圈面向所述起动器的小齿轮。所述发动机控制装置在完成所述起动之后松开所述齿圈与所述小齿轮之间的啮合状态。所述发动机控制装置具有分散控制装置，该分散控制装置能够在所述齿圈的旋转根据所述内燃机操作的停止而停止时执行分散控制，以增大所述齿圈与所述小齿轮的啮合部分相啮合的啮合部分的分散程度。

总之，因为内燃机停止时该内燃机的输出轴的旋转停止位置大致具有相同的位置，所以在内燃机重新起动之前，与小齿轮啮合的齿圈在啮合状态下具有大致在特定范围内的相同啮合部分。为了防止齿圈与小齿轮的啮合部分与内燃机停止时相同，根据本发明的发动机控制装置强制增大齿圈面向小齿轮的啮合部分的分散程度。这使得能够增大齿圈齿面向小齿轮的啮合部分的啮合部分的分散程度。因此，能够抑制在齿圈整个齿的特定相同部分局部产生的磨损的加剧。根据本发明的发动机控制装置正确地执行齿圈与小齿轮之间啮合状态的接合，并正确地控制通过起动器起动内燃机。

在作为本发明另一方面的发动机控制装置中，所述分散控制装置执行所述分散控制，以便与不执行所述分散控制时获得的所述齿圈的啮合部分相比，通过扩大所述齿圈的啮合部分的分布，从而增大所述齿圈面向所述小齿轮的啮合部分的分散程度。

另外，作为本发明另一方面的发动机控制装置还具有目标设定装置，该目标设定装置能够基于最后一次发动机停止之前的前一次发动机停止所获得的所述齿圈的前一次啮合部分设定所述齿圈面对所述小齿轮啮合部分的目标啮合部分。所述分散控制装置通过将所述目标啮合部分设定为所述齿圈面向所述小齿轮的啮合部分来执行所述分散控制，以增大所述齿圈的啮合部分的分散程度。

如上所述，根据本发明的发动机控制装置能够容易地增加齿圈面向小齿轮的啮合部分的分散程度。

通常，当内燃机停止时，所述发动机控制装置常常控制内燃机气缸中活塞的停止位置。根据本发明的发动机控制装置可将齿圈面向小齿轮的啮合部分(活塞停止位置)调节成不同于内燃机无任何控制就停止时的齿圈啮合部分(或活塞停止位置)。

所述发动机控制装置具有通过选择是否执行活塞的停止位置控制来执行分散控制的结构是可接受的。在这种情况下，基于停止内燃机的请求的类型来确定执行活塞停止位置控制的条件。(例如，一种停止发动机的请求的类型是由系统产生，例如通过关闭IG开关，另一种停止发动机的请求的类型是通过怠速停止控制产生。)

为了扩大面对小齿轮啮合部分的齿圈啮合部分的分布，具有下列优选情形。作为本发明另一方面的分散控制装置在所述内燃机停止时执行所述分散控制，以通过调节压缩冲程下气缸的压缩负载而增大所述齿圈的啮合部分的分散程度。特别地，所述内燃机的气缸具有能够调节供给到所述内燃机的所述气缸(作为燃烧室)的燃气量的各种类型气门。

这使得能够减小内燃机停止时气门同时关闭的冲程中气缸的压缩负载。从而能够分散内燃机气缸中活塞的停止位置。这使得能够分散内燃机的输出轴的旋转角位置(或曲轴角位置)，并进一步增大内燃机停止时齿圈面向小齿轮啮合部分的啮合部分的分散。

上面的气门为进气门、排气门和节气门。进气门和排气门分别位于与作为内燃机燃烧室的气缸相连通的进气口和排气口。节气门调节进气通道的横截面积。更详细地，当气门为进气门和排气门时，发动机控制装置在内燃机停止时的压缩冲程中的TDC或TDC附近位置强制打开处于压缩冲程中的气缸的进气门或排气门，以降低压缩冲程中气缸的压缩负载。当内燃机停止时，除了压缩冲程中的气缸的进气门或排气门，发动机控制装置最好打开作功冲程中的进气门或排气门。

另外，因为节气门打开时强制进入气缸(作为燃烧室)的空气与节气门关闭时强制供入气缸(作为燃烧室)的空气之间的量存在差别，并且通过调节进气量来改变压缩冲程中的气缸的压缩负载，所以根据本发明的发动机控制装置指令节气门打开或关闭，以降低压缩冲程中的气缸的压缩负载。

在内燃机停止之后的内燃机惯性旋转期间，交替地发生正向旋转和后向旋转。内燃机的旋转可通过在内燃机惯性旋转期间内燃机反转时将小齿轮与齿圈啮合而立即停止。

作为本发明另一方面的发动机控制装置还具有啮合控制装置和旋转控制装置。所述啮合控制装置能够在所述内燃机停止之后所述内燃机的惯性旋转期间将所述小齿轮与所述齿圈啮合。所述旋转控制装置能够在接受到起动所述内燃机的请求之后通过旋转驱动装置旋转所述小齿轮。所述分散控制装置在所述内燃机惯性旋转中的反转期间通过所述旋转控制装置将小齿轮与所述齿圈啮合来执行所述分散控制，以将所述目标啮合部分设定为所述齿圈的啮合部分。以上结构使得能够高精度地控制内燃机的输出轴(或曲轴)的旋转停止位置。这还使得能够增大齿圈面向小齿轮啮合部分的啮合部分的分散。

齿圈齿部分的磨损加剧导致难以正确啮合齿圈与小齿轮。这延长了完成内燃机起动所必需的时间周期。为了避免该缺点，作为本发明另一方面的发动机控制装置还具有起动能力检测装置。所述起动能力检测装置能够检测起动所述内燃机的能力的降低。当起动能力检测装置检测到起动所述内燃机的能力降低时，所述分散控制装置执行所述分散控制。这使得能够估计齿圈齿的磨损的加剧，并在具有高度可能性时执行所述分散控制，以增大齿圈面向小齿轮啮合部分的啮合部分的分散程度。

在作为本发明另一方面的发动机控制装置中，所述内燃机具有能够在满足预定自动发动机停止条件时自动地停止所述内燃机的操作、和通过所述起动器执行所述内燃机的起动而起动所述内燃机的自动发动机停止和重新起动功能。所述发动机控制装置还包括请求判断装置，该请求判断装置能够判断停止所述内燃机的请求是通过满足所述预定自动发动机停止条件产生的还是由除自动起动和重新起动内燃机功能之外的系统起动产生的。所述分散控制装置基于所述请求判断装置的判断结果执行所述分散控制。

这使得能够基于下列情形(c1)和(c2)正确地选择是否执行分散控制：

(c1)当通过系统起动来停止内燃机时，例如，当车辆驾驶员关闭IG开关时；

(c2)当通过怠速停止控制停止内燃机时。

在配备有所述发动机控制装置和怠速停止控制的发动机控制系统中，所述发动机控制装置必须根据发动机停止后的重新起动内燃机的请求尽可能快地起动内燃机。

当系统起动操作(例如关闭IG开关)产生停止内燃机的请求时，根据本发明的发动机控制装置执行所述分散控制。另一方面，当怠速停止控制产生停止所述内燃机的请求时，根据本发明的发动机控制装置不执行所述分散控制。这使得能够抑制齿圈齿的啮合部分的磨损加剧，同时保持内燃机停止之后的发动机起动能力。

附图说明

参考附图，通过例子描述本发明的优选非限制性实施例，其中：

图1为示出发动机控制系统的示例性总体结构的视图，所述发动机控制系统配备有根据本发明第一实施例的用于内燃机的发动机控制装置；

图2为示出内燃机系统中压缩冲程下的气缸中活塞停止位置的分布的视图，所述内燃机系统配备有根据本发明第一实施例的发动机控制装置；

图3为示出发动机控制系统中齿圈与小齿轮之间两个啮合部分R1和R2的视图，所述发动机控制系统配备有根据本发明第一实施例的发动机控制装置；

图4A为示出根据本发明第一实施例的增加发动机气缸中活塞停止位置的分布的分散控制的视图；

图4B为示出发动机控制系统中齿圈与小齿轮之间啮合部分的可允许范围的视图，所述发动机控制系统配备有根据本发明第一实施例的发动机控制装置；

图5为示出执行停止位置控制时在压缩冲程下气缸中活塞的停止位置分布的视图；

图6为示出分散气缸中活塞停止位置的分散控制的流程图；

图7为示出改变气缸中活塞停止的目标位置时活塞停止位置与停止位置频数之间关系的视图；以及

图8为示出发动机控制系统的示例性总体结构的视图，所述发动机控制系统配备有根据本发明第二实施例的发动机控制装置。

具体实施方式

下面，参考附图描述本发明的各实施例。在下面各实施例的描述中，贯穿几个附图，同样的参考标记或附图标记指代相同或赞同的组成部分。

第一实施例

下面参考图1至图7描述根据本发明第一实施例的发动机控制装置。

例如，发动机控制系统具有能够控制发动机停止和起动操作的发动机控制装置。发动机控制系统具有能够控制燃料喷射中的燃料量、点火正时、怠速停止操作等的电子控制单元(ECU)。根据第一实施例的发动机控制装置通过ECU实现。图1为示出发动机控制系统的示意性总体结构的视图，所述发动机控制系统配备有根据本发明第一实施例的用于内燃机的发动机控制装置。

如图1中所示，进气管11和排气管12连接至内燃机10(下文中，称为发动机10)。节气门13安装至进气管11，以调节进入气缸的进气量。节气门13用作通过由电机等组成的节气门致动器14驱动的调节空气量的装置。节气门13通过节气门致动器14打开和关闭。节气门致动器14配备有检测打开节气门13的程度的节气门传感器。

发动机10配备有喷射器15和点火器(未示出)。每个喷射器15都用作向相应气缸供给燃料的燃料喷射装置。每个点火器在安装至气缸的火花塞16处产生火花。

发动机10的进气口具有进气门17。发动机10的排气口具有排气门18。进气门17和排气门18被根据曲轴21的旋转机械地驱动，打开和关闭。曲轴21用作发动机10的输出轴。具体地，凸轮轴(图中省略了)通过曲轴21的旋转而旋转，然后固定至凸轮轴的凸轮旋转。进气门17和排气门18根据该凸轮的旋转而打开和关闭。

进气门17上安装有气门驱动机构19。排气门18上也安装有气门驱动机构20。这些气门驱动机构19和20用作能够调节打开和关闭进气门17与排气门18的正时的气门正时调节装置。用于进气门17的气门驱动机构19将打开和关闭进气门17的正时调节在提前角一侧或延迟角一侧。用于排气门18的气门驱动机构20将打开和关闭排气门18的正时调节在提前角一侧或延迟角一侧。

发动机10的起动器30具有用作驱动发动机10的旋转驱动装置的起动电机31。起动电机31的旋转轴具有小齿轮轴32。当向起动电机31供电时，小齿轮轴32旋转。小齿轮33固定至小齿轮轴32的前端。连接至发动机10的曲轴21的齿圈22位于与固定小齿轮33的位置相对的位置。

当发动机10的活塞在相应气缸中进行往复运动时，曲轴21旋转，从而齿圈22旋转。

起动器30具有位于电池23与电机31之间的电磁开关单元MS。电磁开关单元MS包括线圈34和开关35。线圈34环绕小齿轮轴32布置。开关35位于小齿轮轴21上与设置小齿轮33的一端相对的另一端。点火(IG)开关24和SL(电磁)驱动继电器25位于线圈34与电池23之间。

当不向起动器30的线圈34供电时，小齿轮33不与齿圈22啮合。

例如，当车辆驾驶员把IG开关从关闭状态转到开始状态以起动发动机10时，SL驱动继电器25基于从ECU 40传递的控制信号从关闭转到打开。因为线圈34被供电，所以在电磁开关单元MS的线圈34中产生磁力。小齿轮轴32被线圈34中产生的磁力推向齿圈22。小齿轮33移向齿圈22，直到小齿轮33与齿圈22完全接合为止。

当移动时，小齿轮轴32推动电磁开关MS单元的开关35，从而开关34被打开。当开关打开时，电力通过开关35供应到起动电机31。当通过开关35从电池23接收电力时，起动电机31开始旋转。从而开始发动机10的起动。

在发动机起动中，当发动机10的旋转速度，即齿圈22的旋转速度超过小齿轮33的旋转速度，并且小齿轮33被齿圈22驱动时，小齿轮32朝着与齿圈22一侧相对的方向移动，小齿轮33从齿圈22完全脱离。这防止了小齿轮33被发动机10的旋转动力驱动。

具有根据第一实施例的发动机控制装置的发动机控制系统还具有多种类型的传感器，例如曲轴角度传感器26。曲轴角度传感器26在发动机10曲轴的每个预定曲轴角度(例如，每30°CA周期)检测曲轴的曲轴角度，并发送矩形波形的曲轴角度信号。

ECU 40配备有身为公知装置且可在商业市场容易获得的微型计算机。ECU 40执行各种类型的发动机控制程序，例如调节进气量和燃料喷射量的程序、怠速停止控制程序、驱动起动器的控制程序。ECU 40具有输出端口P1，开/关信号通过该输出端口P1控制SL驱动继电器25。ECU 40基于通过输出端口P1发送的控制信号转换给起动器30的起动电机31和线圈34供电的状态。

现在描述由配备有具有上面结构的发动机控制装置的发动机控制系统执行的怠速停止控制。

当发动机10怠速期间满足停止发动机10的怠速的预定条件时，ECU 40指令发动机10自动停止。此后，当满足重新起动发动机10的预定条件时，ECU 40指令发动机重新起动。例如，停止发动机10的操作的条件包括至少一种或多种情况：

(a1)当车辆驾驶员踩下加速踏板的行程为零时(当发动机进入怠速时)；

(b1)当车辆驾驶员踩下车辆制动踏板时；以及

(c1)当车辆速度降低至不超过预定值时。

重新起动发动机10的条件包括至少一种或多种情况：

(a2)当车辆驾驶员踩下车辆的加速踏板时；

(b2)当车辆驾驶员踩下制动踏板的行程变为零时；以及

(c2)当车辆电池23的电量状态降低至预定值时。

当完成发动机10的停止之后满足重新起动发动机10的操作的条件时，起动器30开始起动发动机10。具体地，在接收到重新起动发动机10的请求之后，ECU 40发送控制信号至SL驱动继电器25，以开启SL驱动继电器25。当接收到从ECU 40发送的控制信号时，通过SL驱动继电器25向线圈34供电。从而线圈产生磁力，小齿轮33被推向齿圈22。最后，小齿轮33与齿圈22啮合。此后，当向起动电机31供电时，小齿轮33开始旋转，齿圈22根据小齿轮33的旋转而旋转。从而开始起动，以重新起动发动机10的操作。

顺便说说，当发动机10停止时，活塞在气缸中的停止位置变为大致相同的曲轴角度位置。这意味着，当齿圈22根据发动机停止而停止时，齿圈22的齿的特定部分与小齿轮33的齿的特定部分啮合在一起。

图2为示出内燃机系统中压缩冲程下的气缸中活塞停止位置的分布的视图，所述内燃机系统配备有根据本发明第一实施例的发动机控制装置。

图2中，横轴表示活塞在气缸中的停止位置(或曲轴角度的位置)，纵轴表示活塞在气缸中的停止位置的频数。特别地，图2示出了发动机10停止时未执行任何调节活塞在气缸中停止位置的停止位置控制的情况。

如图2中所示，除了不常规的情形之外，发动机停止时压缩冲程下气缸中活塞的停止位置在压缩冲程下气缸TDC(上止点)和BDC(下止点)之间的中间点附近的位置处具有最大频数值。活塞的停止位置具有在压缩冲程中TDC和BDC之间的中间点附近大致40°CA范围内的分布，即，压缩冲程下气缸中活塞的停止位置具有在压缩冲程中在TDC和BDC之间的中间点算起±20°CA的分布范围。这表明，因为在发动机10刚要停止之前气缸处于压缩冲程时，气缸压缩负载变大，所以活塞难以越过TDC。结果，活塞在朝着离开压缩冲程TDC的方向返回后停止在压缩冲程中的TDC和BDC之间的中间点附近的位置处。即，当发动机10停止时，活塞的往复循环根据发动机10的旋转能量与气缸的压缩负载之间的平衡而停止。

例如，在直列四缸发动机中，第一至第四气缸内的第一至第四活塞中，每个活塞的停止位置都具有180°CA的间隔。具体地，当第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸按顺序点火时，第一至第四活塞的停止位置分别具有0°CA、180°CA、360°CA(＝°CA)和540°CA(＝180°CA)。即，第一气缸的第一活塞和第三气缸的第三活塞具有直观上相同的停止位置。另外，第二气缸的第二活塞和第四气缸的第四活塞具有直观上相同的停止位置。

因此，当发动机基于发动机10的旋转能量与气缸的压缩负载之间的平衡而停止时，直列四缸发动机具有两个活塞停止位置。

另外，因为直列四缸发动机在发动机停止时具有两个活塞停止位置，所以齿圈22与小齿轮33啮合在一起的部分限制在两个位置。

图3为示出发动机控制系统中齿圈22与小齿轮33之间两个啮合部分R1和R2的视图，所述发动机控制系统配备有根据本发明第一实施例的发动机控制装置。

如图3中所示，在齿圈22的齿的整个范围RG中，齿圈22与小齿轮33之间的啮合部分限制在彼此相对的窄范围R1和R2内。

当齿圈22与小齿轮33之间的啮合部分限制在齿圈22的窄范围R1和R2内时，存在齿圈22中特定范围R1及R2内的齿的磨损加剧和齿缺损的问题。即，当小齿轮33被推向齿圈22以将小齿轮33与齿圈22接合在一起时，小齿轮33的齿的末端部分可能会与齿圈22的齿的末端部分碰撞。这会引起小齿轮33和齿圈22的齿的磨损或缺损。特别地，当与齿圈22的材料相比，小齿轮33由硬质材料制成时。在这种情况下，当齿圈22与小齿轮33碰撞时，齿圈22的齿容易出现缺损。

另外，在完成小齿轮33与齿圈22之间的接合之后，小齿轮33开始被起动电机31旋转。当小齿轮33开始被起动电机31旋转时，具有由于小齿轮33与齿圈22的齿的碰撞而加剧小齿轮33和齿圈22的齿的磨损的可能。

当在齿圈22的有限范围内发生这种磨损时，其磨损和缺损在齿轮22的齿的该有限范围内被进一步加剧。在这种情况下，存在无法将齿圈22与小齿轮33正确接合的可能。当齿圈22与小齿轮33之间的接合无法正确执行时，存在无法正确执行发动机10的起动的可能。

为了避免上面的缺点，根据第一实施例的发动机控制装置执行分散控制，以扩大齿圈22与小齿轮33的齿之间啮合部分的分散程度。当齿圈22根据发动机停止而停止时，作为根据第一实施例的发动机控制装置的ECU 40执行分散控制。

即，当齿圈22的旋转停止时，ECU 40强制扩大齿圈22的齿与小齿轮33的齿的啮合部分的分散程度。具体地，当接收到停止发动机10的请求时，恰好在发动机停止之前的时刻，ECU 40执行分散控制，使得进气门17在压缩冲程下气缸中的TDC处或TDC附近强制打开。该控制减小了压缩冲程中气缸的压缩负载，从而可扩大齿圈22的齿与小齿轮33的齿的啮合部分的分散程度。即，在发动机10停止时的压缩冲程内的气缸中，气缸内活塞的停止位置朝着压缩冲程中TDC和BDC之间的中间点附近的提前角一侧或延迟角一侧扩大。

分散气缸中活塞停止位置的分散控制可强制扩大齿圈22的齿与小齿轮33的齿啮合在一起的啮合部分的分布范围。

为了在气缸压缩冲程中的TDC处打开进气门17，当气门驱动机构19和20为相位自适应类型时，可改变打开正时以朝着延迟角一侧打开进气门17。另一方面，当气门驱动机构19和20为凸轮转换类型时，可转换凸轮。

图4A为示出根据本发明第一实施例的扩张发动机10气缸中活塞停止位置的分散控制的视图。图4B为示出发动机控制系统中齿圈22与小齿轮33的可允许啮合部分R3和R4的视图，所述发动机控制系统配备有根据本发明第一实施例的发动机控制装置。图4A中，横线表示气缸中活塞的停止位置，纵线表示气缸中活塞停止位置的频数。

图4A示出了刚好在停止发动机10的旋转之前于压缩冲程中的TDC处未打开进气门17的情形(作为前者情形)。在这种情形下，发动机10停止时在压缩冲程下气缸中活塞的停止位置在由图4A中虚线所示的压缩冲程中TDC和BDC之间中间点附近位置处具有最大的频数，除了不规则的情形之外，该气缸中活塞的停止位置分布在压缩冲程中TDC和BDC之间中间点附近的范围PS1(例如，大致40°CA)内。

另一方面，恰好在停止发动机10的旋转之前压缩冲程中的TDC处打开气缸中的进气门17的情况下，发动机10停止时压缩冲程中气缸内活塞的停止位置在图4A中由实线表示的压缩冲程TDC和BDC之间中间点附近位置处具有最大的频数，但是当与图4A中虚线所示的前述情形相比，压缩冲程中气缸内活塞的停止位置在压缩冲程TDC和BDC之间中间点附近位置处具有低频数。

在后者情形下，如图4A所示，气缸中活塞的停止位置在压缩冲程TDC和BDC之间中间点附近具有分布PS2(例如，80°CA)，该分布PS2比分布范围PS1宽。

由于扩大了气缸中活塞停止位置的分散，如图4B中所示，所以齿圈22与小齿轮33之间的接合范围具有从范围(啮合部分)R1和R2扩大的范围(啮合部分)R3和R4。

特别地，根据第一实施例，当接收到停止发动机10的请求时，ECU40检测该请求是由车辆驾驶员通过关闭IG开关24产生还是该请求是因满足怠速停止控制中自动发动机停止条件而产生。ECU 40基于检测结果判断是否执行分散控制。

更详细地，当所述请求是因关闭IG开关24而引起时，ECU 40并不执行扩大气缸中活塞停止位置的分散程度的分散控制。在这种情况下，ECU 40并不执行调节气缸中活塞停止位置的控制，以将发动机10的旋转(活塞的往复运动)停止在自然情形下。

另外，当发动机10停止时，ECU 40控制进气门17在压缩冲程中气缸的TDC处打开，以便不扩大气缸中活塞停止位置的分布范围。

另一方面，当通过怠速停止控制产生停止发动机10的旋转的请求时，ECU 40执行在压缩冲程下控制气缸中活塞停止位置的程序，使得活塞的停止位置变成预定位置PT1，该预定位置PT1不同于发动机10停止时压缩冲程中的TDC和BDC之间中间点附近的位置。

当发动机10在怠速停止控制下停止时，该控制程序改变气缸中活塞的停止位置，该位置不同于通过关闭IG开关24而停止发动机10时气缸中活塞的停止位置。因此，当发动机10停止时，ECU 40可能扩大在怠速停止控制下气缸中活塞停止位置的分布程度。

现在描述由ECU 40执行的气缸中活塞的停止位置控制程序，所述ECU 40用作根据第一实施例的发动机控制装置。

在发动机10停止时的压缩冲程期间，根据第一实施例的ECU 40基于多种类型的控制程序，例如交流电机(未示出)的负荷控制、进气门17和排气门18的打开/关闭控制、以及节气门13的打开控制，控制活塞停止在气缸中的预定位置PT1。特别地，活塞的预定位置PT1不同于压缩冲程下气缸中活塞的TDC和BDC之间中间点附近的位置。也就是说，根据第一实施例，气缸中活塞的预定位置PT1为下一次发动机重新起动时可在气缸中执行第一次点火的活塞位置(例如，TDC之前60°CA的角度)。也就是说，ECU 40控制气缸中的活塞，使得当发动机在怠速停止控制和IG开关关闭控制下停止发动机时改变活塞的停止位置，同时保持在下一次发动机重新起动时重新起动发动机10的能力。

图5为示出ECU 40执行停止位置控制时在压缩冲程下气缸中活塞的停止位置分布的视图。图5中，当ECU 40执行停止位置控制时获得实曲线，没有停止位置控制时(当未执行任何控制而停止发动机10时)获得虚线。以与图2相同的方式，图5中的横轴表示气缸中活塞的停止位置，图5中的纵轴表示气缸中活塞停止位置的频数。

如图5中实曲线所示，与未执行任何停止位置控制时虚曲线表示的活塞停止位置相比，ECU 40执行停止位置控制时气缸中活塞的停止位置具有不同的分布。更详细地，实曲线表示预定位置PT1具有最大的频数，并且除了不规则的情形这外，其频数的分布设定在预定位置PT1附近大致40°CA角度内。

图6为示出ECU 40执行停止位置控制时分散压缩冲程下气缸中活塞停止位置的分散控制的流程图。ECU 40每预定时期周期执行图6中所示的程序。

在图6所示的流程图中，ECU 40检测是否产生停止发动机10的请求(步骤S11)。

当步骤S11中的检测结果表示存在停止发动机10的请求时(步骤S11中为“是”)，那么操作流程进行至步骤S12。

在步骤S12中，ECU 40判断停止发动机10的请示是否是通过将IG开关24从打开状态转换到关闭状态产生的。当步骤S12中的结果表示请示是通过转换IG开关24的状态产生的时(步骤S12中为“是”)，那么操作流程进行至步骤S13。

在步骤S13中，ECU 40控制进气门17侧的气门驱动机构19，使得在压缩冲程中的气缸的进气门17于发动机10停止之前的压缩冲程中的TDC处打开。也就是说，ECU 40减小压缩冲程中气缸的压缩负载，以将气缸中活塞的停止位置分散在压缩冲程中TDC和BDC之间的中间点附近。在完成步骤S13之后，ECU 40结束图6中所示的程序。

另一方面，当步骤S12中的判断结果表示所述请求是通过满足怠速停止控制下自动停止发动机10的条件而产生时(步骤S 12中为“否”)，那么操作流程进行至步骤S14。在步骤S14中，ECU 40执行停止发动机10时的活塞停止位置控制。

在第一实施例中，在发动机10停止时的压缩冲程期间，ECU 40基于至少一个控制程序(例如，交流电机(未示出)的负载控制、进气门17和排气门18的打开/关闭控制、及节气门13的打开程度)控制活塞停止在气缸中的预定位置PT1。从而能够提高下一次重新起动发动机10的响应。

作为根据第一实施例的发动机控制装置的ECU 40具有下面的优异效果。

因为当通过发动机停止而停止齿圈22的旋转时，ECU 40强制扩大齿圈22的部分到小齿轮33的部分的分散程度，因此能够增大齿圈22停止旋转时齿圈22与小齿轮33的齿部分啮合的齿部分的分散。该控制使得能够抑制齿圈22的相同齿部分的磨损或产生缺损。这还能够长期地正确执行齿圈22与小齿轮33之间的接合，同时减小磨损和避免缺损。因此，作为根据本发明第一实施例的发动机控制装置的ECU 40可正确地控制通过使用起动器30来起动发动机10。

再进一步，因为作为根据第一实施例的发动机控制装置的ECU通过扩大齿圈22与小齿轮33的齿部分接合的齿部分的分布，而增大了压缩冲程中气缸内活塞停止位置的分散程度，所以能够相对容易地扩大齿圈22与小齿轮33的齿部分接合的接合齿部分的分散。

当发动机10停止时，作为根据第一实施例的发动机控制装置的ECU 40调节进入压缩冲程的气缸的压缩负载，以便扩大齿圈22的齿与小齿轮的齿处于啮合状态的部分的分布。更详细地，当发动机10停止时，ECU 40指令进入压缩冲程的气缸的进气门17在发动机10停止时在压缩冲程的TDC处打开。这使得能够容易地扩大齿圈22的齿与小齿轮的齿处于啮合在一起的状态的啮合部分的分布。

另外，在基于由关闭IG开关24而系统产生的停止发动机10的请求的发动机关闭中，ECU 40调节压缩冲程中气缸的压缩负载。这可扩大齿圈22的齿与小齿轮的齿处于啮合状态的部分的分布。

另一方面，在通过怠速停止控制产生的发动机停止中，ECU 40不扩大齿圈22的齿与小齿轮的齿处于啮合状态的啮合部分的分布。

如上所述，因此作为根据第一实施例的发动机控制装置的ECU 40能够抑制齿圈22的磨损的加剧，同时保持发动机停止之后容易的发动机重新起动。

另外，当停止发动机10的请示是通过关闭IG开关24产生时，并不执行任何调节压缩冲程下气缸中活塞停止位置的停止位置控制就停止发动机10的旋转(如前者情形)。另一方面，当在怠速停止控制下停止发动机10时，ECU 40执行进入压缩冲程的气缸中的活塞的停止位置控制(后者情形)。这使得在前者情形和后者情形之间能够具有不同的气缸活塞停止位置。这还使得能够扩大齿圈22的齿与小齿轮33的齿处于啮合状态的啮合部分的分布。

第二实施例

下面描述配备有根据本发明第二实施例的发动机控制装置的发动机控制系统，其具有下列结构。

发动机控制系统还具有用于检测起动发动机10的起动能力的降低的起动检测装置。当起动检测装置检测到起动发动机10的起动能力的降低时，作为发动机控制装置的ECU 40执行分散控制。

具体地，当齿圈22的齿的磨损加剧时，齿圈22的齿难以与小齿轮33的齿正确接合。因此，执行起动发动机10所需的时间变长。

在第二实施例中，ECU 40检测从起动发动机10的时刻到首次点燃气缸中燃料的时刻的时间周期。当检测到检测的时间周期长于预定判断值时，ECU 40判断起动发动机10的起动能力降低了。ECU 40执行分散控制。从而当非常需要扩大齿圈22旋转的停止位置的分散程度时，ECU 40能够执行分散控制。

另外，发动机控制系统还具有检测发动机10的起动次数的装置。ECU 40基于检测发动机10起动次数的装置的检测结果执行分散控制。例如，当上述检测次数大于预定判断值时，ECU 40执行分散控制。发动机10的起动次数增长越多，齿圈22的齿与小齿轮33的齿的磨损加剧就越深。

ECU 40还能够每起动发动机10的预定次数就执行分散控制。

另外，在前述第一实施例中，ECU 40通过恰在发动机10停止之前打开或关闭气门来执行分散控制，以扩大气缸中活塞的停止位置。

在接收到由满足自动停止发动机10的条件而产生的请求时，也就是说，当通过怠速停止控制产生停止发动机10的请求时，ECU 40能够在发动机10停止之前控制打开和关闭气门，以增大活塞停止位置的分散。

因为在怠速停止控制下重新起动发动机10的频数比较高，因此可认为在具有怠速停止控制的发动机控制系统中，加剧了处于与小齿轮33的啮合状态的齿圈22的磨损。

因此，当通过怠速停止控制停止发动机时，ECU 40能够通过扩大气缸中活塞停止位置的分散程度而有效地抑制齿圈22的磨损的加剧。

当通过满足自动发动机停止条件而产生停止发动机10的请求时，ECU 40未执行任何气缸中活塞的停止位置控制就停止了发动机10的旋转是可能的。

另外，当通过转换到IG开关24的关闭状态而产生停止发动机10的请求时，ECU 40也能够执行气缸中活塞的停止位置控制。这样，能够通过在发动机10停止之前执行气门打开和关闭的控制而增大活塞停止位置的分散。

ECU 40还能够基于电池23的电量状态执行分散控制。ECU 40优选执行气缸中活塞的停止位置控制以正确地重新起动发动机10。也就是说，在第二实施例中，当电池23的电压超过预定判断值时，ECU 40执行活塞停止位置的分散控制。也就是说，当电池23被足够地充电时，ECU 40允许增加起动发动机10的时间周期，即，缓慢地起动发动机10，以抑制齿圈22的磨损加剧。

另一方面，当电池23的电量低于预定判断值时，ECU 40不执行任何活塞停止位置的分散控制。也就是说，当电池23的SOC低时，起动发动机10的时间周期变长时可能进一步降低电池的SOC。这样，ECU 40执行起动发动机10的起动能力，而不是活塞停止位置的分散控制。

当基于以下至少一项执行活塞停止位置的控制时：(x1)通过转换到IG开关24的关闭状态而产生停止发动机10的请求；和(x2)通过满足自动发动机停止的条件而产生停止发动机10的请求，ECU 40通过将活塞的当前目标停止位置从前一次发动机停止之前的活塞停止位置分散开而增大活塞停止位置的分散程度。这使得能够增大活塞停止位置(齿圈22的旋转停止时停止齿圈22的齿部分的位置)的分散。

具体地，例如，ECU 40设定气缸中活塞的目标停止位置，使得活塞的停止位置平均在ECU 40不执行分散控制时所获得的活塞停止位置的分布范围中。然后ECU 40将该活塞的停止位置设定为目标停止位置。

当齿圈22的旋转停止时，ECU 40执行将齿圈22的停止位置分散在未执行分散控制时的停止位置的分布范围内的控制。这使得能够将活塞的停止位置设置在通常控制范围内。这可抑制活塞的停止位置扩大至降低在下一次重新起动发动机10时起动发动机10的起动能力的范围。这还可增大气缸中活塞停止位置(齿圈22的旋转停止时齿圈22的停止位置)的分散。

在第二实施例中，例如，当活塞的目标停止位置为预定位置PT1，并且当ECU 40未执行活塞停止位置的分散控制时，ECU 40将目标位置PT1设定在预定位置PT1附近的预定范围内。此时，每次发动机重新起动或者每天或者每月能够将不同值设定为活塞的目标停止位置。

图7为示出改变气缸中活塞目标停止位置时活塞停止位置与停止位置频数之间关系的一个例子的视图。图7中，实曲线表示分散目标停止位置时活塞的停止位置，虚曲线表示未执行活塞停止位置的分散控制时的活塞停止位置。

如图7中所示，根据第二实施例的ECU能够将活塞的停止位置分散在靠近预定位置PT1的该曲轴角度位置附近，而不将活塞停止位置集中到预定位置PT1。

另外，在前述第一实施例中，发动机控制系统配备有具有将小齿轮33与齿圈22接合并通过转换SL驱动继电器25的开/关而旋转小齿轮33的结构的起动器30。本发明的概念不限于该结构。例如，发动机控制系统可具有能够独立控制齿圈与小齿轮之间的接合过程、和控制小齿轮的旋转的起动器。也就是说，配备有作为发动机控制装置的ECU 40的发动机控制系统还具有接合控制装置和旋转控制装置。接合控制装置在发动机10起动之后的发动机10的惯性旋转期间将小齿轮与齿圈接合。旋转控制装置在请求重新起动发动机之后通过作为旋转驱动装置的电机旋转小齿轮。

图8为示出发动机控制系统的示例性总体结构的视图，所述发动机控制系统配备有根据本发明第二实施例的发动机控制装置。

具体地，如图8中所示，起动电机300具有电机开关单元SL1。电力通过电机开关单元SL1供给到电机31。电机开关单元SL1电连接至SL1驱动继电器310以基于从ECU 40发送的控制信号开/关电机开关单元SL1。环绕小齿轮轴32设置的线圈34电连接至SL2驱动继电器311以基于从ECU 40发送的控制信号开/关供给到线圈34的电力。

当接收到从ECU 40发送的打开控制信号时，SL2驱动继电器311接通。从而电力从电池23供给到线圈34。当小齿轮轴32被推向齿圈22时，小齿轮33和齿圈22变成啮合状态。

此后，当接收到从ECU 40发送的打开控制信号时，SL1驱动继电器310接通，电力从电池23供给到电机31，小齿轮33开始旋转。这开始了发动机10的起动。

当在产生重新起动发动机10的请求之后ECU 40执行将小齿轮33与齿圈22接合的程序时，ECU 40能够：

(y1)当发动机10停止之后发动机10的惯性旋转期间发动机10反转时，通过将小齿轮33与齿圈22接合将活塞停止位置控制为目标停止位置；和

(y2)通过以适当的分散设定目标停止位置而增大活塞停止位置的分散。

在发动机10停止后的发动机10的惯性旋转期间，在正转与反转之间交替地改变发动机10的旋转方向。

通过在发动机10的惯性旋转期间将小齿轮33与齿圈22接合能够快速地停止发动机10的旋转。因此，例如，ECU 40基于曲轴角度传感器26的输出值检测发动机10是否正转或反转。当检测结果表示发动机10反转时，ECU 40在活塞位置达到目标停止位置时执行小齿轮33与齿圈22之间的接合。这使得能够高精度地执行气缸中活塞的停止位置控制，并进一步有效地执行活塞停止位置的分散控制(作为齿圈22的齿的停止位置的分散控制)。

根据本发明的第二实施例，能够抑制当小齿轮33开始被电机31旋转时由于小齿轮33的齿与齿圈22齿的碰撞引起的齿圈22的齿磨损的加剧。

当ECU 40基于小齿轮33与齿圈22的接合的正时执行活塞的停止位置控制时，能够通过调节发动机10的反转量来调节活塞的停止位置。当发动机10的反转量大时，能够通过设定将小齿轮33与齿圈22接合的多种正时来相对增大活塞停止位置的分散。发动机控制系统的该结构可扩大活塞的停止位置(即，齿圈22在齿圈22齿停止旋转处的停止位置)的分散。

发动机10的反转量根据发动机10惯性旋转停止期间发动机10的转速降低程度、以及发动机10的惯性力而变化。例如，发动机10的惯性旋转期间发动机的转速降低程度越大，发动机的反转量增大越多。因此，能够增大发动机10惯性旋转期间发动机10的转速的降低程度，以便增大发动机10的反转量。

惯性旋转期间发动机10的转速的降低程度通过调节气缸的压缩负载或发动机10的输出轴的旋转负载来控制。具体地，例如，在发动机10惯性旋转期间，ECU 40指令节气门13以预定程度打开。当ECU 40指令节气门13打开时，发动机10的瞬时转速的变化由于活塞的往复运动变大。结果，这增大了发动机10的反转。

此外，在配备有作为根据前述第一实施例的发动机控制装置的ECU40的发动机控制系统的结构中，进气门17和排气门18根据由于发动机10的旋转而旋转的凸轮的旋转来机械地打开和关闭。本发明的概念不限于此。例如，还可使用通过电磁线圈打开和关闭的电磁式进气门和排气门。

当使用电磁式进气门和排气门时，能够独立地控制安装至各气缸的进气门和排气门的操作。每个气缸上都安装有电磁体，在发动机停止之前打开各气缸的进气门和排气门的至少一个。可打开所有气缸的进气门和排气门中的部分气门。优先打开发动机10中所有气缸的进气门和排气门。这使得能够更加增大活塞停止位置的分散。结果，能够有效抑制齿圈22上局部产生磨损和磨损的加剧。

在配备有作为根据前述第一实施例的发动机控制装置的ECU 40的发动机控制系统的结构中，ECU 40通过在压缩冲程的TDC处打开气缸的进气门17而调节发动机10停止时压缩冲程中气缸的压缩负载。ECU40还可指令排气门18打开以替代进气门17，或者，除了进气门17之外，ECU 40还可指令排气门18打开。

另外，ECU 40还可通过执行节气门13的开/关控制来调节发动机10停止时压缩冲程中气缸的压缩负载。具体地，在关闭节气门13的状态下，因为与打开节气门13的情形相比，吸入燃烧室的进气量低，所以压缩冲程中气缸的压缩负载更小。

另外，当气缸的压缩负载变小时，发动机10停止时能够在TDC和BDC之间的中间点附近分散气缸中活塞的停止位置。因此，在发动机10停止时通过关闭节气门13能够增大活塞停止位置的分散程度。

除了通过控制打开和关闭气门(进气门17、排气门18和节气门13)来增大面向小齿轮齿的齿圈齿的分散程度的控制之外，或者取代该控制，还可具有通过控制交流电机的负载来增大活塞停止位置的分散程度的结构。

尽管已经详细描述了本发明的具体实施例，但是本领域的技术人员应当清楚，根据本公开的整体教导可发展对那些细节的各种修改和变形。因此，公开的特定布置意味着仅是示意性的，而不是限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求及其等效物的全部范围给出。

Claims (9)

1.一种能够在齿圈与小齿轮的啮合状态执行内燃机的起动的发动机控制装置，所述齿圈连接至所述内燃机的输出轴，当所述内燃机开始旋转时，起动器的所述小齿轮驱动所述内燃机，其中所述齿圈面向所述起动器的小齿轮，并且所述发动机控制装置能够在完成所述起动之后松开所述齿圈与所述小齿轮之间的啮合状态，

所述发动机控制装置包括分散控制装置，该分散控制装置能够在所述齿圈的旋转根据所述内燃机操作的停止而停止时执行分散控制，以增大所述齿圈与所述小齿轮的啮合部分相啮合的啮合部分的分散程度。

2.根据权利要求1的发动机控制装置，其中所述分散控制装置执行所述分散控制，以便与不执行所述分散控制时所述齿圈的啮合部分相比，通过扩大所述齿圈的啮合部分的分布，从而增大所述齿圈面向所述小齿轮的啮合部分的分散程度。

3.根据权利要求2的发动机控制装置，其中当所述内燃机停止时，所述分散控制装置执行所述分散控制，以通过调节压缩冲程下气缸的压缩负载而增大所述齿圈的啮合部分的分散程度。

4.根据权利要求3的发动机控制装置，其中所述内燃机的气缸具有能够调节供给到作为所述内燃机的燃烧室的所述气缸的燃气量的进气门和排气门。

5.根据权利要求1的发动机控制装置，还包括目标设定装置，该目标设定装置能够基于最后一次发动机停止之前的前一次发动机停止所获得的所述齿圈的前一次啮合部分设定所述齿圈面对所述小齿轮的目标啮合部分，并且

所述分散控制装置通过将所述目标啮合部分设定为所述齿圈面向所述小齿轮的啮合部分来执行所述分散控制，以增大所述齿圈的啮合部分的分散程度。

6.根据权利要求5的发动机控制装置，还包括：

啮合控制装置，该啮合控制装置能够在所述内燃机停止之后所述内燃机的惯性旋转期间将所述小齿轮与所述齿圈啮合；以及

旋转控制装置，该旋转控制装置能够在接收起动所述内燃机的请求之后通过旋转驱动装置旋转所述小齿轮；

其中所述分散控制装置在所述内燃机惯性旋转中的所述内燃机的反转期间通过所述旋转控制装置将小齿轮与所述齿圈啮合来执行所述分散控制，以将所述目标啮合部分设定为所述齿圈的啮合部分。

7.根据权利要求1的发动机控制装置，还包括起动能力检测装置，该起动能力检测装置能够检测起动所述内燃机的能力的降低，

其中当所述起动能力检测装置检测到起动所述内燃机的能力降低时，所述分散控制装置执行所述分散控制。

8.根据权利要求1的发动机控制装置，其中所述内燃机具有能够在满足预定自动发动机停止条件时自动地停止所述内燃机的操作、和通过所述起动器执行所述内燃机的起动而自动地起动所述内燃机的自动发动机停止和重新起动功能，并且

所述发动机控制装置还包括请求判断装置，该请求判断装置能够判断停止所述内燃机的请求是通过满足所述预定自动发动机停止条件产生的还是除所述自动发动机停止和重新起动功能之外的系统起动产生的，

其中所述分散控制装置基于所述请求判断装置的判断结果执行所述分散控制。

9.根据权利要求8的发动机控制装置，其中当所述请求判断装置的判断结果表示停止所述内燃机的请求是由满足所述预定自动发动机停止条件产生时，所述发动机控制装置执行停止位置控制，以停止在压缩冲程下气缸中的活塞。

Images