CN102086830B - 通过小齿轮与环形齿轮的啮合起动内燃机的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过小齿轮与环形齿轮的啮合起动内燃机的系统。在用于驱动带有小齿轮的起动机的系统中，在通过内燃机的自动停止控制的曲轴转速下降期间，起动机转动一个连接于内燃机的环形齿轮以转动该内燃机的曲柄，预测器根据与该曲轴转速降低有关的信息预测曲轴转速降低的未来轨迹。确定器根据内燃机转速降低的未来轨迹确定起动机的驱动正时。

Description

通过小齿轮与环形齿轮的啮合起动内燃机的系统

技术领域

本发明涉及到系统，用于在根据内燃机的自动停机控制内燃机的曲轴转速下降期间，将起动机的小齿轮移动到连接于内燃机的曲轴的环形齿轮从而使小齿轮与环形齿轮相啮合。

背景技术

公开号为2005-330813的日本专利申请公报公开了一种发动机停止和起动系统，例如减少怠速控制系统作为这类系统的一个类型。

特别地，发动机停止和起动系统设计成在内燃机(这里简单地称为发动机)的曲轴转速根据该发动机的自动停机控制下降期间，当发出发动机重新启动请求时开始激励起动机的电机以转动起动机的小齿轮。

发动机停止和起动系统设计成在考虑到小齿轮到达与环形齿轮可啮合的位置所需要的时间的情况下，预测曲轴(环形齿轮)的转速将与小齿轮的转速同步的正时。发动机停止和起动系统同样设计成根据当环形齿轮的转速将与小齿轮的转速同步时的预测的正时，确定开始将小齿轮移动到环形齿轮的时间。

发明内容

发明人已经发现上述的发动机停止和起动系统中应该需要改进的几点。

特别地，所述发动机的曲轴转速不是线性地下降而是波动下降，从而环形齿轮的转速也波动下降。即使发动机停止和起动系统预测到曲轴(环形齿轮)转速与小齿轮转速同步的正时，这种波动仍然可能降低估算的准确度。这可能会导致小齿轮转速与环形齿轮的转速的差值在小齿轮与环形齿轮的啮合时增大。小齿轮与环形齿轮之间的转速差的增大，换句话说，该两者间的相对转速的增大，可能会导致小齿轮与环形齿轮的啮合时噪声水平的增大(后文参见图7描述)。

考虑到上述的提到的情况，本发明的多方面的中的一方面旨在提供用于起动内燃机的系统；本发明多方面的中的这个方面设计成改进上述的几点中的至少一点。

特别地，本发明多方面的中的另一个方面致力于提供用于起动内燃机的系统；本发明的多方面的所述该方面设计成高精度的确定驱动用于所述内燃机重新启动的起动机的正时。

根据本发明的一个方面，提供一种系统，其用于驱动具有小齿轮的起动机以使所述起动机在所述曲轴的转速通过内燃机的自动的停止控制而降低期间来转动连接于内燃机的曲轴的环形齿轮以转动所述内燃机的曲柄。所述系统包括预测器，其根据与所述曲轴的转速降低有关的信息预测所述曲轴转速的降低的未来轨迹，还包括确定器，其根据内燃机的转速的降低的未来轨迹确定起动机的驱动正时。

本发明的一个方面是在内燃机自动停机控制之后预测具有波动的所述曲轴的转速降低的未来轨迹。这样，即使在下降期间所述曲轴转速发生波动，本发明的一个方面也能根据曲轴转速的降低的未来轨迹高精度的预测驱动起动机以移动所述小齿轮到环形齿轮以使小齿轮与环形齿轮相啮合的正时。

本发明的一个方面能应用于普通的起动机，其设计成同时驱动小齿轮致动器和电动机，或者驱动小齿轮致动器和电动机中的一个，且在给定的延迟时间之后驱动另一个。当本发明的该方面应用于这种普通的起动机时，当曲轴转速在非常低速范围区域之内时确定器能根据内燃机转速的降低的未来轨迹确定起动机的驱动正时。在曲轴转速保持在极低速范围之内时，啮合处小齿轮和环形齿轮之间的噪声水平能维持在容许范围之内。

本发明的一个方面能应用于起动机上，该起动机具有用于将小齿轮移动到环形齿轮的小齿轮致动器以及用于独立于小齿轮致动器转动小齿轮的电动机。在该申请中，确定器配置为当驱动起动机时，根据内燃机转速的下降未来轨迹确定驱动小齿轮致动器将小齿轮移动至环形齿轮的第一正时和驱动电动机转动小齿轮的第二正时。例如，当发动机重新启动条件满足在曲轴转速的比较高的转速范围内时，确定器可确定第二正时早于第一正时。例如，当发动机重新启动条件满足在曲轴转速的比较低的转速范围内时，确定器可确定第一正时早于第二正时。

根据本发明的另一个方面，提供一种系统，其用于驱动具有小齿轮的起动机，从而在所述曲轴的转速通过内燃机的自动的停止控制降低期间，使起动机移动小齿轮到连接于内燃机的曲轴的环形齿轮以重新启动内燃机。内燃机运行以使活塞在气缸中往复运动通过气缸的上死点(TDC)以转动曲轴。该系统包括前次上死点确定器，其根据与曲轴转速降低有关的信息确定活塞在曲轴转速降低期间在曲轴正向转动过程中到达前次上死点的正时。该系统包括驱动正时确定器，其根据在曲轴转速降低期间在曲轴的正向转动过程中的前次上死点的正时确定该起动机的驱动正时。

本发明的另一个方面能确定在曲轴转速降低期间该曲轴正向转动中的前次上死点，从而使确定相对于该前次上死点正时的驱动小齿轮以重新启动内燃机的正时成为可能。

本发明的多方面的上述和/或其他的特点和/或优点将结合以下说明书与附图得到进一步的理解。本发明的各个方面可以根据适用情况包括和/或排除不同的特点，和/或优点。此外，本发明的各个方面能在使用的情况下与其他的实施例的一个或多个特点结合。本说明书的具体实施例的特点和/或优点将不会构成其他的实施例或者权利要求的限制。

附图说明

本发明的其他的目的和方面将从以下实施例的描述并参考其中附图说明清楚：

图1示出了根据本发明的第一实施例的发动机控制系统的整体硬件结构的一个示例的示意图；

图2示出了作为一个例子的通过根据第一实施例的发动机控制系统获得的发动机转速降低的预测的未来轨迹的正时示意图；

图3示出了计算出图1中示出的内燃机的损耗转矩值的方法的示例，以根据第一实施例预测内燃机曲轴的角速度值和曲轴的到达时间值；

图4示出了一个图表图，其示意地示出了发动机转速降低的预测未来轨迹和图1中示出的起动机的小齿轮转速增大的预测未来轨迹之间的关系；

图5A示出了一个流程图，其示意地示出了根据第一实施例通过图1中示出的电子控制单元执行的轨迹预测程序；

图5B示出了一个流程图，其示意地示出了根据第一实施例的修改通过图1中示出的电子控制单元执行的另一种轨迹预测程序的一部分；

图6示出了一个流程图，其示意地示出了根据第一实施例通过电子控制单元执行的起动机控制程序；

图7示出了一个图表，该图描绘了根据第一实施例的当小齿轮的转速设置为零时发动机转速相对小齿轮转速的相对速度的测量值与由于环形齿轮和小齿轮啮合的噪声水平在所述相对速度的测量值处的对应值之间的关系。

图8示出了一个时间图，其示意地示出了根据本发明的第二实施例的实际发动机转速的下降轨迹与预测发动机转速的下降轨迹之间在修正两者之间的延迟之前的关系。

图9示出了一个时间图，其示意地示出了在修正之后根据本发明的第二实施例的实际发动机转速的下降轨迹与预测发动机转速的下降轨迹之间的关系。

图10示出了一个时间图，其示意地示出了根据第二实施例在预测发动机转速的下降的修正轨迹上的电动机预驱动停用正时、电动机后驱动启动正时、小齿轮预置控制开始正时以及预置延时增加正时；

图11示出了一个时间图，其示意地示出了根据第二实施例的各个电动机预驱动停用时间、电动机后驱动启动时间、小齿轮预置控制开始时间以及预置延时增加时间与电子控制单元的第一到第四种操作方式中的每一个操作方式之间的关系；

图12示出了一个流程图，其示意地示出了根据第二实施例通过电子控制单元执行的运行模式判断程序；

图13示出了一个流程图，其示意地示出了根据本发明的第三实施例通过电子控制单元执行的啮合禁止的判定程序；

图14示出了一个流程图，其示意地示出了根据第三实施例通过电子控制单元执行的电动机预驱动模式控制程序；

图15示出了一个流程图，其示意地示出了根据本发明的第四实施例的通过电子控制单元执行的损失转矩计算程序；

图16示出了一个流程图，其示意地示出了根据第四实施例通过电子控制单元执行的前次上死点判定程序；

图17示出了一个正时图，根据本发明的第五实施例，其示意地示出了相对于对应于当前上死点的当前时间的第一到达时间，曲轴在该时间达到下一个上死点正时，以及相对于当前时间的第二到达时间，在该时间发动机转速将达到0[RPM]；

图18示出了一个流程图，其示意地示出了根据第五实施例通过电子控制单元执行的前次上死点判定程序；

图19示出了一个图表图，作为一个例子，其示意地示出了根据本发明的第六实施例通过发动机控制系统得到的发动机转速降低的预测的未来轨迹；

图20示出了一个流程图，其示意地示出了根据第六实施例通过电子控制单元执行的前次上死点判断循环。

具体实施方式

本发明的实施例将在下文中参考附图进行说明。

在这些实施例中，实施例之间的同样的元件被赋予同样的附图标记，在重复的说明中进行从略或简化。

第一实施例

第一实施例中，本发明应用于一个发动机起动系统，其设计为安装于机动车辆中的发动机控制系统1的一部分。发动机控制系统1由作为中心装置的电子控制单元(ECU)20组成，其运作以控制喷射的燃料量以及点火正时并且执行自动地停止内燃机(简称为发动机)21的任务以及重新启动该发动机21的任务。图1示出了发动机控制系统1的整体结构一个示例。对于发动机21，作为示例，第一实施例中采用四冲程四缸发动机。

参看图1，发动机21具有一个曲轴22，其作为发动机的输出轴，并且在其一端直接地或者间接地连接有一个环形齿轮23。曲轴22通过位于各个气缸内的连接杆连接于活塞，以使活塞在各个气缸中上下移动以允许曲轴22被转动。

特别地，发动机21运行以通过各个气缸内的活塞压缩空气燃料混合物或空气并且燃烧各个气缸内的压缩空气燃料混合物或压缩空气和燃料的混合物。这将使各个气缸内的燃料能转变到机械能，例如旋转能，以使活塞在各个气缸的上死点(TDC)到下死点(BDC)之间往复运动，从而转动曲轴22。曲轴22的转动通过安装于机动车辆上的动力传动系传递到驱动车轮，由此驱动机动车辆。在各个气缸内的油(机油)用于润滑置于发动机21中彼此接触的任何两个元件，例如移动的活塞和各个气缸。

作为示例，发动机21安装有燃料喷射系统51和点火系统53。

燃料喷射系统51包括多个致动器，例如燃料喷射器AC并使致动器AC向发动机21的各个气缸直接地喷射燃料或者向恰好在各个气缸前面的进气歧管(或者进气口)喷射燃料，由此燃烧发动机21的各个气缸中的空气燃料混合气。

点火系统53包括多个例如点火器AC的致动器并且致使致动器AC提供电流或者火花用于点燃在发动机21的各个气缸中的空气燃料混合气，从而燃烧空气燃料混合气。

当发动机21设计为柴油机时，可以去掉点火系统53。

此外，在机动车辆中，为了减速或者停车，安装有制动系统55。

制动系统55包括，作为示例，在机动车辆的各个车轮处的盘式或者鼓式制动器作为制动器AC。制动系统55运行以响应于通过驾驶员压下机动车辆的刹车踏板，向各个制动器发出减速信号，该减速信号表示从各个制动器施加到对应的一个车轮上的制动力。根据该发出的减速信号这致使各个制动器对机动车辆的对应的一个车轮实施减速或者停止转动。

参考标记57表示手动操作变速杆(选择杆)。如果该机动车辆是手动变速器车辆，驾驶员可以改变变速杆57的位置以转换(改变)动力传动系的变速器传动比，由此控制驱动轮的转数和发动机21产生的施加到驱动轮上的转矩。如果机动车辆是自动变速器车辆，驾驶员可以改变变速杆57的位置以选择一个对应于动力传动系的变速器传动比的驱动范围，例如倒车范围、空档范围、驱动范围等等。

参看图1，发动机控制系统1包括起动机11、可充电电池18、继电器19和开关元件24。

起动机11由起动电动机(电动机)12、小齿轮13和小齿轮致动器14组成。

该电动机12由输出轴12a和连接于该输出轴12a的电枢组成，并且当电枢通电时运行以转动所述输出轴12a。

小齿轮13安装在输出轴12a的一端的外表面上以便在输出轴12a轴向上可移动。

电动机12布置为与发动机21相对以使小齿轮13在输出轴12a轴向上朝着发动机21的方向移动，从而允许小齿轮13邻接发动机21的环形齿轮23。

小齿轮致动器14简称为″致动器″，由柱塞15、螺线管16以及拨叉17组成。柱塞15布置为平行于电动机12的输出轴12a的轴线方向以便在它的平行于输出轴12a的轴线方向上的长度方向上可移动。

螺线管16，作为示例，配置为环绕所述柱塞15。螺线管16的一端通过继电器19电气连接到电池18的正极接线柱，另一端接地。拨叉17在它的长度方向上具有一端和另一端。拨叉17的一端枢轴地连接于柱塞15的一端，拨叉17的另一端连接于输出轴12a。拨叉17围绕位于在长度方向上基本上中间的位置处的枢轴旋转。

螺线管16运行以在其长度方向上移动柱塞15从而在接通时拉动柱塞15克服复位弹簧(未示出)的力。柱塞15的接通转换使拨叉17在图1中的顺时针方向上转动，借此小齿轮13通过拨叉17移动到发动机21的环形齿轮23。这允许了小齿轮13啮合于环形齿轮23以转动发动机21的曲柄。当螺线管16断电时，如图1所示复位弹簧使柱塞15和拨叉17回到它们的原始位置，以使小齿轮13脱开与环形齿轮23的啮合。

继电器19设计为机械继电器或者半导体继电器。继电器19具有分别电连接于电池18的正极接线柱和螺线管16一端的第一和第二端子(触点)，以及电连接于电子控制单元20的控制端子。

举例来说，当电子控制单元20发出指示继电器19接通的电信号时，继电器19在继电器19的第一和第二端子之间确立导电以接通所述继电器19。这允许了电池18通过继电器19提供DC(直流电)电池电压到螺线管16，由此接通螺线管16。

当接通时，螺线管16拉动柱塞15克服复位弹簧的力。将柱塞15拉入到螺线管16致使小齿轮13通过拨叉17移动到环形齿轮23。这允许了小齿轮16啮合于环形齿轮23以转动发动机21的曲柄。

另外，当电子控制单元20没有发出电信号到继电器19时，继电器19断开，引起螺线管16断电。

当螺线管16断电时，如图1所示致动器14的复位弹簧使柱塞15回到它的原始位置，以使小齿轮13脱开与环形齿轮23初始状态下的啮合。

开关元件24具有分别电连接于电池18的正极接线柱和电动机12的电枢的第一和第二端子，以及电连接于电子控制单元20的控制端子。

举例来说，当例如一个对应于开关元件24的通电持续时间(接通时间)的带有脉冲宽度(脉冲持续时间)的脉冲电流这样的电信号由电子控制单元20发出到开关元件24时，开关元件24在所述脉冲电流的接通时间期间确立第一和第二端子之间的导电由此打开开关元件24。这允许了电池18供给电池电压到所述电动机12的电枢以接通它。

在脉冲电流断开期间，开关元件24也断开第一和第二端子之间的导电以确立电池18和电动机12的电枢之间断电。当没有脉冲电流从电子控制单元20发送到开关元件24时，开关元件24断开以使电动机12停用。电动机12的占空比由它的脉冲电流的接通时间(脉冲宽度)与重复周期(接通和断开时期的总和)的比率表示。也就是说，电子控制单元20配置为调整脉冲电流的接通时间(脉冲宽度)来调整电动机12的占空比，由此控制电动机12的转速，即小齿轮13的转速。

此外，发动机控制系统1包括用于测量发动机21的运转工况和机动车辆行驶条件的传感器59。

各个传感器59运行以测量与发动机21和/或机动车辆的运转工况有关的相应的一个参数的瞬间值并且输出表示相应的一个参数的测量值的信号到电子控制单元20。

特别地，传感器59包括，举例来说，曲柄转角传感器(曲轴传感器)25、加速器传感器(油门位置传感器)以及制动传感器；这些传感器电连接于电子控制单元20。

每当曲轴22转动一个预定角时，曲柄转角传感器25运行以输出一个曲柄脉冲到电子控制单元20。作为示例，后文将对曲柄转角传感器25的具体结构进行说明。

凸轮角度传感器运行以测量作为发动机21的输出轴的凸轮轴(未示出)的转动位置并且输出表示凸轮轴的测量的转动位置的信号到电子控制单元20。凸轮轴通过齿轮、皮带或者来自曲轴22的链条驱动，并且设计成以曲轴22的一半转速转动。凸轮轴运行以使发动机21中的各个气门开启和关闭。

加速传感器运行以：

测量机动车辆驾驶员操作的加速踏板的实际位置或行程，加速踏板与节气门相连用于控制进入进气歧管的空气量；并且输出表示测得的加速踏板的实际行程或位置的信号到电子控制单元20。

制动器传感器运行以测量通过驾驶员操作的车辆刹车踏板的实际位置或行程并且输出表示测得的刹车踏板实际行程或位置的信号。

作为曲柄转角传感器25，本实施例采用标准的磁拾取型角传感器。特别地，该曲柄转角传感器25包括一个连接于曲轴22的磁阻器盘(脉冲发生器)25a以随曲轴整体地转动。曲柄转角传感器25还包括一个电磁感应器(简称为″感应器″)25b，其布置为接近磁阻器盘25a。

磁阻器盘25a具有齿25c，其围绕其外圆周表面以预置的曲柄角间隔，例如30°间隔(π/6弧度间隔)间隔开。矩形盘25a还具有，作为示例，一个缺齿部分MP，在该处去掉了例如一或几个的预置数目的齿。该预置曲柄角间隔确定了曲柄转角传感器25的曲柄角度的测量分辨率。作为示例，如果齿25c以30度间隔隔开，该曲柄角度分辨率设置为30度。

感应器25b设计成拾取依照磁阻器盘25a的齿25c的转动在先成形的磁场的变化值，由此产生一个曲柄脉冲，该脉冲是基信号水平到预置信号水平的跃迁。

特别地，每当转动磁阻器盘25a的一个齿25c经过感应器25b的前面时感应器25b运行以输出一个曲柄脉冲。

从感应器25b输出的一系列曲柄脉冲，被称为″曲柄信号″，被发送给电子控制单元20；该曲柄信号被电子控制单元20用于计算发动机21的转速和/或曲轴22(发动机21)的角速度ω。

电子控制单元20设计为，作为示例，标准的微型计算机电路，其由下面几部分组成，例如，中央处理器，包括ROM(只读存储器)、例如可再写ROM、RAM(随机存取存储器)等的存储介质20a以及IO(输入和输出)接口设备，等等。该标准的微型计算机电路在第一实施例中限定为包括至少一个中央处理器和主存储器。

存储介质20a在其中预先储存各个发动机控制程序。

电子控制单元20运行以：

接收来自传感器59的输出信号；并且

根据通过来自传感器59的至少一些接收信号确定的发动机21的运转工况，控制安装于发动机21中的各个致动器AC，由此调整发动机21的各个控制变量。

电子控制单元20运行以根据来自曲柄转角传感器25输出的曲柄信号确定曲轴22相对于基准位置的转动位置(曲柄转角)以及发动机21的转速NE，并且根据该相对于基准位置的曲轴22的曲柄转角确定致动器AC的不同运行正时。基准位置可以根据缺齿部分MP的位置和/或来自凸轮轴传感器的输出信号确定。

特别地，电子控制单元20被编程以：

调整进入到各个气缸之内的进气量；

计算对于各个气缸的燃料喷射器AC的适当的燃料喷射正时以及适当的喷射量，以及各个气缸点火器AC的适当的点火正时；

向各个气缸的燃料喷射器AC发出指令以在相应计算得出的适当的喷射正时向各个气缸内喷射相应计算得出的适当的燃料量；

向各个气缸的点火器AC发出指令以在相应的计算得出的适当的点火正时在各气缸中点燃压缩空气燃料混合物或压缩空气和燃料的混合物。

此外，存储于存储介质20a中的发动机控制程序包括发动机停止和启动控制循环(程序)。作为示例，在电子控制单元20运行主发动机控制循环期间，电子控制单元20重复地运行发动机停止和启动控制循环；在电子控制单元20开启期间，电子控制单元20连续地运行主发动机控制循环。

特别地，按照发动机停止和起动控制循环，电子控制单元20根据来自传感器59的输出信号反复地确定是否满足至少一个预先决定的发动机自动停机工况，换言之，判定是否发出发动机自动停机请求(怠速减少请求)。

当确定不满足预先决定的发动机自动停机工况时，电子控制单元20退出发动机停止和起动控制循环R。

反之，当确定满足至少一个预先决定发动机自动停机工况时，即，发生自动停机请求时，电子控制单元20执行发动机停止和启动任务T。特别地，电子控制单元20控制燃料喷射系统51停止进入到各个气缸之内的燃料供应(切断燃料)，和/或控制点火系统53停止各个气缸中的空气-燃料混合物点火，从而停止各个气缸中的空气燃料混合物燃烧。发动机21各个气缸中空气燃料混合气的停止燃烧表示发动机21的自动停机。例如，依照第一实施例的电子控制单元20切断进入到各个气缸之内的燃料由此自动地停止发动机21。

预先决定发动机自动停机工况包括，作为示例，以下工况：

当驾驶员的加速踏板的行程为零(该驾驶员完全地释放了加速踏板)以使节气门位于它的怠速速度位置或者驾驶员压下刹车踏板时，发动机转速等于或低于预定转速(怠速减少执行转速)；和

在刹车踏板被压下期间机动车辆停下来。

在发动机21自动停机之后，发动机21转速下降期间，换言之，曲轴22惯性转动期间，当根据来自传感器59的信号输出，确定满足至少一个预先决定的发动机重新启动工况时，即发出发动机重新启动请求时，电子控制单元20执行小齿轮预转动子程序以转动小齿轮13作为响应。预先决定发动机重新启动工况包括，作为示例，以下工况：

由驾驶员执行至少一次操作以起动机动车辆；

压下加速踏板(打开节气门)以起动机动车辆。

作为用于起动机动车辆的至少一次操作，驾驶员完全地释放刹车踏板或改变变速杆57的位置到驱动范围(如果该机动车辆为自动换挡车辆)。

此外，当来自安装于机动车辆中的至少一个附件61输入发动机重启请求到电子控制单元20时，电子控制单元20确定满足相应的一个发动机重新启动工况。附件61包括，作为示例，用于控制电池18或其它电池的SOC(充电状态)的电池充电控制系统以及用于控制机动车辆驾驶室内温度和/或湿度的空气调节器。

在小齿轮13预转动之后，如果确定小齿轮13的转速和环形齿轮23的转速之间的差值小，电子控制单元20移动预转动的小齿轮13到环形齿轮23以使预转动的小齿轮13平稳地啮合于环形齿轮23，从而转动发动机21的曲柄。这引起曲轴22以起始速度(怠速速度)转动。

从而，电子控制单元20向各个气缸的喷射器AC发出指令向相应气缸中重新启动喷射燃料，并且向各个气缸的点火器AC发出指令重新启动点燃相应气缸中的空气燃料混合气。

注意，在发动机21自动停机后，发动机21转速下降期间，换言之，曲轴22惯性转动期间，电子控制单元20可以在发生发动机重新启动请求之前执行小齿轮预置子程序以移动小齿轮13到环形齿轮23，以使小齿轮13啮合于环形齿轮23以发出发动机重新启动请求，并且保持小齿轮13与环形齿轮23啮合。注意当至少一个发动机自动停机工况满足时电子控制单元20可以执行小齿轮预置子程序。也就是说，电子控制单元20可以与执行发动机自动停机控制并行执行小齿轮预置子程序。

其后，电子控制单元20根据传感器59输出的信号确定是否满足至少一个预先决定发动机重新启动工况，即确定是否有发动机重新启动请求发出。

当根据传感器59输出的信号确定满足至少一个预先决定发动机重新启动工况时，电子控制单元20执行发动机重新启动任务。发动机重新启动任务是：

给起动机11的电动机12通电以转动小齿轮13从而转动发动机21的曲柄，以在电动机12占空比的控制下使曲轴22转动达到预定的起始速度(怠速速度)(在小齿轮预置子程序的例子中)；

向各个气缸的喷射器AC发出指令向相应气缸中重新启动喷射燃料；并且

向各个气缸的点火器AC发出指令重新启动点燃相应气缸中的空气燃料混合气。

在执行发动机停止和起动控制循环期间，电子控制单元20监控发动机21的曲轴22的转速；发动机21的曲轴22的转速也简称为发动机转速。

在发动机重新启动任务之后，当发动机转速超过预置门限值时判断机动车辆的启动是否完成。当发动机转速超过预置门限值时，电子控制单元20确定机动车辆的启动完成，从而通过开关元件24断电起动机11的电动机12并且通过继电器19断电小齿轮致动器14。这允许了如图1所示复位弹簧使柱塞15和拨叉17回到它们的原始位置，以使小齿轮13脱开与环形齿轮23的啮合回到它的图1示出的原始位置。

特别地，电子控制单元20设计成执行按照图5A示出的作为发动机停止和起动控制循环的一部分的流程图的轨迹预报循环R1，由此作为预测发动机转速降低未来轨迹的手段。电子控制单元20还设计成执行按照图6示出的作为发动机停止和起动控制循环的一部分的流程图的起动机控制循环R2，由此根据由轨迹预测循环得到的发动机转速降低的未来轨迹的预测数据来确定驱动小齿轮13以重新启动发动机21的正时的手段。

下一步，依照第一实施例怎样预测发动机转速降低的未来轨迹将在下文中通过使用作为曲柄转角传感器25的曲柄转角传感器进行说明，该曲柄转角传感器设计成每当曲轴22转动30度(30曲柄转角度)时输出一个曲柄脉冲到电子控制单元20。

在发动机转速下降期间每当一个曲柄信号的曲柄脉冲当前地输入到电子控制单元20时，按照以下公式(1)电子控制单元20求解出(计算出)曲轴22(发动机21)的角速度ω：

$\mathrm{\ω}[\mathrm{rad}/\sec ]=\frac{320\×2\mathrm{\π}}{360\×\mathrm{tp}}---\left(1\right)$

其中tp表示曲柄信号中的脉冲间隔[秒]。

因为发动机21是四冲程的四缸发动机，所以发动机21的气缸当曲轴22每转动180度时完成一个动力冲程。作为示例，每当气缸中的活塞位于上死点时，曲轴22的曲柄转角相对于基准位置是0度(0曲柄转角度)。

注意″i″是表示曲轴22转动180度曲柄角度数(CAD)的当前周期的参数。

特别地，在发动机转速下降期间曲轴22每转动30CAD时电子控制单元20计算出曲轴22的角速度ω的值，并且在曲轴22转动每30CAD期间计算出损耗转矩T。电子控制单元20在寄存器RE(中央处理器的寄存器)和/或存储介质20a中储存损失转矩T的计算值，作为示例，每180CAD周期更新一次。

举例来说，在曲轴22转动180CAD周期期间在当前时间CT(参见图2)，当在通过当前上死点后的30CAD处，即30ATDC处曲柄脉冲被当前地输入到电子控制单元20时，电子控制单元20已经计算出：

在曲轴22转动的前一个180CAD周期内按照点火顺序经过前一个气缸的TDC(在前上死点)后0CAD时的角速度值ω[0，i-1]；

在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后30CAD时的角速度值ω[30，i-1]；

在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后60CAD时的角速度值ω[60，i-1]；

在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后90CAD时的角速度值ω[90，i-1]；

在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后120CAD时的角速度值ω[120，i-1]；

在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后150CAD时的角速度值ω[150，i-1]；

在曲轴22转动的当前180CAD周期内经过当前上死点后0CAD时的角速度值ω[0，i]。

图2示出了由计算得出的(测量得出的)角速度构成的角速度ω的变化轨迹以及实际角速度的变化轨迹。

电子控制单元20根据下列公式(2)到(7)已经计算得出损失转矩值T：

在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后0CAD到30CAD期间的损失转矩T的值T[0-30，i-1]；

在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后30CAD到60CAD期间的损失转矩T的值T[30-60，i-1]；

在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后60CAD到90CAD期间的损失转矩T的值T[60-90，i-1]；

在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后90CAD到120CAD期间的损失转矩T的值T[90-120，i-1]；

在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后120CAD到150CAD期间的损失转矩T的值T[120-150，i-1]；

从曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后150CAD到曲轴22转动的当前180CAD周期内经过当前上死点0CAD期间的损失转矩T的值T[150-0，i-1]。

T[0-30，i-1]＝-J·(ω[30，i-1]²-ω[0，i-1]²)/2              (2)

T[30-60，i-1]＝-J·(ω[60，i-1]²-ω[30，i-1]²)/2            (3)

T[60-90，i-1]＝-J·(ω[90，i-1]²-ω[60，i-1]²)/2            (4)

T[90-120，i-1]＝-J·(ω[120，i-1]²-ω[90，i-1]²)/2          (5)

T[120-150，i-1]＝-J·(ω[150，i-1]²-ω[120，i-1]²)/2        (6)

T[150-0，i-1]＝-J·(ω[0，i]²-ω[150，i-1]²)/2              (7)

其中J表示发动机21的惯量(转动惯量)。

注意损失转矩T(损失能量E)意味着由电子控制单元20计算出的角速度值ω到由电子控制单元20计算出的下一个角速度值ω的曲轴22转动动能的改变(减少)。也就是说，损失转矩T(损失能量E)意味着处于怠速时发动机21的转矩(能量)的损失。损失转矩T(损失能量E)由泵送损失转矩(能量)和发动机21的摩擦损失转矩(能量)，以及传动系和通过皮带或类似部件连接于曲轴22的交流发电机和/或压缩机的流体损失转矩(能量)组成。注意损失能量E可以由损失转矩T除以J/2表示出。举例来说，在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后0CAD到30CAD期间的损失能量E的值E[0-30，i-1]可以由下列公式(8)计算出：

E[0-30，i-1]＝-(ω[30，i-1]²-ω[0，i-1]²)                (8)

电子控制单元20已经在它的寄存器RE(中央处理器的寄存器)和/或存储介质20a(参见图2)中存储了对应于曲轴22转动的前一个180CAD周期的损失转矩T的值：T[0-30，i-1]，T[30-60，i-1]，T[60-90，i-1]，T[90-120，i-1]，T[120-150，i-1]以及T[150-0，i-1]，从而更新对应于曲轴22转动的前一个180CAD周期的损失转矩T的值：T[0-30，i-2]，T[30-60，i-2]，T[60-90，i-2]，T[90-120，i-2]，T[120-150，i-2]以及T[150-0，i-2]。

响应于曲轴22转动的当前180CAD周期内经过当前上死点后30CAD处的当前输入曲轴脉冲，电子控制单元20计算出曲轴22转动的当前180CAD周期内经过当前上死点后30CAD处的角速度ω的值ω[30，i]，并计算损失转矩T的值T[0-30，i]＝-J·(ω[30，i]²-ω[0，i]²)/2。随后，电子控制单元20将损失转矩T的值T[0-30，i]存储在它的寄存器RE中，同时更新损失转矩T的值T[0-30，i-1]。

随后，根据在曲轴22转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后30CAD到60CAD期间的损失转矩T的值T[30-60，i-1]，电子控制单元20根据下列公式(9)计算出在曲轴转动的当前180CAD周期内经过当前上死点后60CAD时的角速度ω的预测值ω’[60，i](参见图3)：

${\mathrm{\ω}}^{\′2}[60,i]={\mathrm{\ω}}^2[30,i]-\frac{2}{J}T[30-60,i-1]---\left[9\right]$

基于角速度ω的预测值ω’[60，i]，电子控制单元20根据下列公式(10)计算得出曲轴22相对于30CAD将到达60CAD的到达时间的预测值t[30-60，i]：

$t[30-60,i]=\frac{2\mathrm{\π}\·30}{360\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[60,i]}=\frac{\mathrm{\π}}{6\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[60,i]}---\left[10\right]$

然后，基于在曲轴转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后60CAD到90CAD期间的损失转矩值T[60-90，i-1]，电子控制单元20根据下列公式[11]计算出在曲轴转动的当前180CAD周期内经过当前上死点后90CAD时的角速度ω的预测值ω’[90，i](参见图3)：

${\mathrm{\ω}}^{\′2}[90,i]={\mathrm{\ω}}^{\′2}[60,i]-\frac{2}{J}T[60-90,i-1]$

$={\mathrm{\ω}}^2[30,i]-\frac{2}{J}\left(T\right[30-60,i-1]+T[60-90,i-1\left]\right)---\left[11\right]$

特别地，角速度ω的预测值ω’[90，i]由从当前角速度ω[30，i]减去预测正时(90CAD)和当前正时(30CAD)之间损失转矩值的和得到。

基于角速度ω的预测值ω’[90，i]，电子控制单元20根据下列公式(12)计算得出曲轴22相对于60CAD将到达90CAD的到达时间的预测值t[60-90，i]：

$t[60-90,i]=\frac{2\mathrm{\π}\·30}{360\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[90,i]}=\frac{\mathrm{\π}}{6\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[90,i]}---\left[12\right]$

类似地，基于在曲轴转动的前一个180CAD周期内经过在前上死点后90CAD到120CAD期间的损失转矩值T[90-120，i-1]，电子控制单元20根据下列公式[13]计算出在曲轴转动的当前180CAD周期内经过当前上死点后120CAD时的角速度ω的预测值ω’[120，i](参见图3)：

${\mathrm{\ω}}^{\′2}[120,i]={\mathrm{\ω}}^{\′2}[90,i]-\frac{2}{J}T[90-120,i-1]$

$={\mathrm{\ω}}^2[30,i]-\frac{2}{J}\left(T\right[30-60,i-1]+T[60-90,i-1]+T[90-120,i-1\left]\right)---\left(13\right)$

基于角速度ω的预测值ω’[120，i]，电子控制单元20根据下列公式[14]计算得出曲轴22相对于90CAD将到达120CAD的到达时间的预测值t[90-120，i]：

$t[90-120,i]=\frac{2\mathrm{\π}\·30}{360\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[120,i]}=\frac{\mathrm{\π}}{6\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[120,i]}---\left[14\right]$

也就是说，在当前时间CT，电子控制单元20每隔曲轴22转动30CAD预测一次角速度ω，以及每隔曲轴22转动30CAD预测到达时间，从而预测该曲轴22角速度降低的未来轨迹，即发动机转速降低的未来轨迹(参见图2)。表示发动机转速降低的预测轨迹的数据被称为发动机转速降低未来轨迹的预测数据。

特别地，每当一个曲柄脉冲从曲柄转角传感器25输入到电子控制单元20，电子控制单元20被编程来在从曲柄转角传感器25输入到电子控制单元20的曲柄脉冲和下一个曲柄脉冲之间的时间间隔内，执行角速度ω和到达时间的预测，由此将发动机转速降低的未来轨迹的在前预测数据更新为当前获取的预测数据。

在可行的情况下，在角速度ω的前次预计值等于或小于零之前，电子控制单元20预测发动机转速降低的未来轨迹。如果在角速度的前次预计值ω到达零之前，来自曲柄转角传感器25的下一个曲柄脉冲被输入到电子控制单元20，那么电子控制单元20在角速度ω的前次预计值到达零之前中断角速度ω和到达时间的预测，并且执行响应于收到的下一个曲柄脉冲的角速度ω和到达时间的预测。注意电子控制单元20可以容易地将曲轴22(发动机21)的角速度ω转换为发动机转速，并且可以执行发动机转速和到达时间的预测以代替角速度ω。

如上所述，依照第一实施例的电子控制单元20设计成通过开关元件24给起动机11的电动机12通电，同时调节提供给开关元件24的脉冲电流的接通时间(脉冲宽度)，以对满足至少一个预先决定的发动机重新启动工况时作出响应，从而致使小齿轮13(电动机12)预先地转动到预先决定的最大转速(预置怠速速度)。

在此时，电子控制单元20设计成从小齿轮13转动启动开始预测小齿轮13的转速值由此预测自从小齿轮13转动启动后小齿轮13的转速增加的未来轨迹，所述小齿轮13的转动响应于，举例来说，来自曲柄转角传感器25的曲柄脉冲的输入；表示小齿轮13转速增加的预测轨迹的数据被称为小齿轮13转速增加的未来轨迹的预测数据。然后，电子控制单元20设计成当发动机转速降低的未来轨迹的预测数据值与小齿轮13转速增加的未来轨迹的预测数据的对应值之间的差值在一个预置值K1范围内时，预测移动小齿轮13向环形齿轮23的正时。预设值K1例如设置为当差值在预设值K1范围内时小齿轮13啮合于环形齿轮23时，由于啮合引起的噪音保持在低水平。

举例来说，依照第一实施例的电子控制单元20从小齿轮13开始转动起通过使用下述方法预测小齿轮13转速增加的未来轨迹。特别地，电子控制单元20通过使用下列模型方程[15]预测从小齿轮13启动转动以来小齿轮13转速增加的未来轨迹；该方程通过建立具有带有预定时间常数τ的一次滞后模型的小齿轮13转速增加轨迹模型预先获取的：

N_p＝N_pmax{1-exp(-ta/τ)}                        [15]

其中N_p表示小齿轮13的转速，N_pmax表示对应于，举例来说，怠速速度的小齿轮13的在先确定的最大转速，ta表示从小齿轮13转动启动开始经过的时间。

注意从小齿轮13开始向环形齿轮23移动直到小齿轮13已经接触环形齿轮23需要花费时间，所述时间简称为″小齿轮移动时间″是独立于发动机转速的常数。如此，电子控制单元20可以比在发动机转速降低未来轨迹的预测数据的对应值与小齿轮13转速增加的未来轨迹的预测数据的对应值之间的差值在预置值K2范围内时的正时更早所述小齿轮移动时间地预测小齿轮13移动向环形齿轮23的正时。该预置值K2例如设置为，当差值在预置值K2范围内时小齿轮13啮合于环形齿轮23，由于啮合的噪音保持在低水平。

然后，通过电子控制单元20执行的轨迹预测循环R1将在下文中参考图5A进行说明。在执行所述主发动机控制程序期间电子控制单元20在预置循环中重复地运行轨迹预测循环R1以作为预测发动机转速降低的未来轨迹的装置。

当启动轨迹预测循环R1时，电子控制单元20确定是否满足至少一个预先决定的发动机自动停机工况，换言之，根据步骤101中来自传感器59的输出信号确定是否发出发动机自动停机请求(燃料喷射停止请求)。

在根据从传感器59输出的信号确定不满足发动机自动停机工况时(步骤101中NO)，电子控制单元20退出轨迹预测循环R1并且回到主发动机控制程序。

反之，在确定满足至少一个发动机自动停机工况时(步骤101中YES)，电子控制单元20执行步骤101A中发动机21的自动停机控制。

特别地，步骤101A中电子控制单元20控制燃料喷射系统51和/或点火系统53以停止空气燃料混合气在各个气缸中的燃烧。发动机21各个气缸中空气燃料混合气的停止燃烧表示发动机21的自动停机。由于发动机21的自动停机，作为示例，发动机21的曲轴22根据它的惯量惯性转动。

除执行步骤101A之外，步骤102中电子控制单元20确定是否有曲柄脉冲从所述曲柄转角传感器25输入。电子控制单元20在确定没有曲柄脉冲输入时(步骤102中NO)重复步骤102的判断程序。也就是说，每当输入一个曲柄脉冲电子控制单元20继续到步骤103。

步骤103中，电子控制单元20根据上述提到的方程(1)计算出对应于当前输入的曲柄脉冲的曲轴22的角速度值ω：

$\mathrm{\ω}[\mathrm{rad}/\sec ]=\frac{30\×2\mathrm{\π}}{360\×\mathrm{tp}}---\left(1\right)$

注意在曲轴22转动的当前180CAD周期i内对应于hCAD的曲轴22的角速度ω的值将表示为ω[h，i]。例如，在曲轴22转动的当前180CAD周期i内经过当前上死点后0CAD时的角速度ω的值表示为ω[0，i]。

其后，步骤104中电子控制单元20读取存储于寄存器RE中的损失转矩T的值T[h-(h+30)，i-1]；该损失转矩T的值T[h-(h+30)，i-1]已经在后文描述的步骤107中被计算出以存储于寄存器RE中，并且对应于在当前输入曲柄脉冲ω[h，i]之前的150CAD已经被输入到电子控制单元20中的曲柄脉冲ω[h+30，i-1]。

例如，当当前输入曲柄脉冲对应于在曲轴22转动的当前180CAD周期(i)内经过当前上死点后60CAD时，电子控制单元20读取损失转矩值T[60-90，i-1]，该值T[60-90，i-1]已经被计算出以存储于寄存器RE中，并且对应于已经被输入到电子控制单元20的曲柄脉冲ω[90，i-1]，所述曲柄脉冲ω[90，i-1]在对应于60CAD的当前输入曲柄脉冲ω[60，i]之前150CAD被输入(参见图3)。

注意，当当前输入曲柄脉冲对应于在曲轴22转动的第一个180CAD周期(i＝1)内经过当前上死点60CAD以使没有损失转矩值T存储于所述寄存器RE时，一个在先准备作为从曲轴22的60CAD到90CAD的损失转矩T的值并且存储于寄存器RE或存储介质20a的缺省值能被使用作为损失转矩T的值T[60-90，i-1]。

随后，在步骤105中在对应于(h+30)CAD的曲轴脉冲的下一次输入时间，电子控制单元20根据从寄存器RE中读取的损失转矩值T[h-(h+30)，i-1]按照前述公式[9]或[11]计算出角速度ω的预测值ω′[h+30，i]。例如，至少在步骤105中的运行和至少在步骤105中的所述运行的等效部件对应于依照本发明第一实施例的预测器。

例如，在步骤105中，电子控制单元20计算出在曲轴22转动的当前180CAD周期i内在曲轴22的相应曲柄转角(h+30)的角速度ω的预测值ω′[h+30，i]。

在步骤105中，电子控制单元20将角速度ω的预测值ω′[h+30，i]储存在寄存器RE或存储介质20a中。注意，h+30＝180时，h+30设置为0并且i每次增加″1″。

例如，当当前输入曲柄脉冲对应于60CAD时，即参数h等于60时，电子控制单元20根据公式[11]计算出对应于90CAD的曲柄脉冲的下次输入正时的角速度ω的预测值ω′[90，i]：

${\mathrm{\ω}}^{\′2}[90,i]={\mathrm{\ω}}^{\′2}[60,i]-\frac{2}{J}T[60-90,i-1]$

$={\mathrm{\ω}}^2[30,i]-\frac{2}{J}\left(T\right[30-60,i-1]+T[60-90,i-1\left]\right)---\left[11\right]$

步骤105中，电子控制单元20根据上文提到的公式[10]计算出到达时间t[h-(h+30)，i]的预测值，在该到达时间曲轴22将到达曲柄脉冲的下次输入正时，电子控制单元20还将到达时间t的预测值储存在寄存器RE或存储介质20a中，该预测值与角速度ω的预测值ω′[h+30，i]相关。

例如，当当前输入曲柄脉冲对应于60CAD时，电子控制单元20根据公式[12]计算出到达时间的预测值t[60-90，i]，在该到达时间曲轴22将到达曲柄脉冲的下次输入正时：

$t[60-90,i]=\frac{2\mathrm{\π}\·30}{360\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[90,i]}=\frac{\mathrm{\π}}{6\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[90,i]}---\left[12\right]$

其后，电子控制单元20判断在对应于(h+30)CAD的曲柄脉冲的下次输入正时的角速度ω的预测值ω′[h+30，i]是否等于或小于零，由此在步骤106中判断发动机转速降低的未来轨迹的预测是否完成，直到曲轴22转动完全停止。例如，至少在步骤106中的运行和至少在步骤106中的运行的等效部件对应于依照本发明的第一实施例的确定器。

在确定曲柄脉冲的下次输入正时的角速度ω的预测值ω′[h+30，i]大于零(步骤106为NO)时，在步骤107中电子控制单元20计算出对应于当前输入曲柄脉冲(h＝30CAD)的损失转矩T的值T[(h-30)-h，i]，并且将损失转矩T的值T[(h-30)-h，i]储存在寄存器RE中。

例如，当当前输入曲柄脉冲与在曲轴22转动的当前180CAD周期(i)内经过当前上死点60CAD相对应时，电子控制单元20按照下列公式[16]计算出对应于当前输入曲柄脉冲的损失转矩值T[30-60，i]：

T[30-60，i]＝-J·(ω[60，i]²-ω[30，i]²)/2            [16]

在完成步骤107中的运行后，在步骤107A中，电子控制单元20将参数h增加30，并且，当增加值变成180时，重置该增加值到零并且将参数i增加1。其后，电子控制单元20回到步骤104并且重复步骤104到107A的运行直到步骤106得到肯定判断。重复运行步骤104到107A允许了计算出许多预测值ω′和许多到达时间t的预测值并且将它们存储于寄存器RE或存储介质20a中。

在重复运行步骤104到107A期间，当角速度ω的当前预测值ω′等于或小于零时，步骤106的判断为肯定。然后，在步骤106中，电子控制单元20确定存储于寄存器RE或存储介质20a中的大量角速度ω的预测值ω′的数据集显示发动机转速降低的未来轨迹直到曲轴22完全停止转动。例如，电子控制单元20将大量角速度ω的预测值ω′转换成大量发动机转速的预测值并且根据发动机转速的预测值产生发动机转速降低的未来轨迹直到曲轴22完全停止转动。

继步骤106运行后，电子控制单元20回到步骤102，并且等待来自曲柄转角传感器25的曲柄脉冲的下次输入。

也就是说，电子控制单元20获取发动机转速降低的未来轨迹直到曲轴22完全停止转动，同时每当曲柄脉冲从曲柄转角传感器25输入时对其进行更新。

注意，如上所述，如果到电子控制单元20的当前输入曲柄脉冲和下次输入曲柄脉冲之间的间隔长度短于电子控制单元20完成预测发动机转速降低未来轨迹直到曲轴22完全停止转动的所需时间，电子控制单元20就被编程来在所述当前输入曲柄脉冲中断发动机转速降低的未来轨迹的预测，并且执行下次输入曲柄脉冲处的发动机转速降低的未来轨迹的下一次预测。

然后，通过电子控制单元20执行的起动机控制循环R2将在下文中参考图6进行说明。在执行所述主发动机控制程序期间电子控制单元20在一个预置循环中重复地运行起动机控制循环R2以作为确定驱动小齿轮13以重新启动发动机21的正时的装置。

当启动起动机控制循环R2时，电子控制单元20确定是否满足至少一个预先决定的发动机重新启动工况，换言之，步骤201中根据传感器59和附件61输出的信号确定是否发出至少一个发动机重新启动请求。

在根据来自传感器59和附件61输出的信号确定不满足预先决定发动机重新启动工况的情况下(步骤201中NO)，电子控制单元20退出起动机控制循环R2并且回到主发动机控制程序。

反之，在确定满足至少一个发动机重新启动工况的情况下(步骤201中YES)，步骤202中电子控制单元20判断发动机转速是否下降。

在确定发动机转速没有下降的情况下，即发动机21的曲轴22转动完全地停止的情况下(步骤202中NO)，电子控制单元20继续到步骤208。步骤208中，电子控制单元20激励小齿轮致动器14以移动小齿轮13到环形齿轮23以使小齿轮13啮合于环形齿轮23。那时，因为环形齿轮23没有转动，小齿轮13和环形齿轮23之间的啮合以较小噪音进行。在小齿轮13与环形齿轮23啮合后，即在从激励小齿轮致动器14经过一个给定的延迟时间之后，电子控制单元20根据电动机12的占空比的控制激励电动机12以转动小齿轮13以转动发动机21曲柄，例如，直到预置怠速速度。

反之，在确定发动机转速下降的情况下(步骤202中YES)，电子控制单元20继续步骤203。步骤203中，电子控制单元20通过，例如，判断发动机转速是否等于或低于一个预置速度临界值来判断是否允许激励电动机12。在确定发动机转速高于预置速度临界值从而不允许激励电动机12的情况下(步骤203中为“否”)，电子控制单元20重复步骤203中的判断直到发动机转速等于或低于预置速度临界值。

反之，在确定发动机转速等于或低于预置速度临界值以致允许激励电动机12的情况下(步骤203中YES)，电子控制单元20继续步骤204，并且在步骤204中开始激励电动机12以转动小齿轮13到预置怠速速度。

其后，在步骤205中电子控制单元20通过使用模型方程[15]预测从启动小齿轮13的转动以来小齿轮13转速的增加的未来轨迹，所述模型方程通过上文提到的用一次滞后模型对小齿轮13转速增加的轨迹建模得到。

步骤205中，电子控制单元20将发动机转速降低的未来轨迹的预测数据与小齿轮13转速增加的未来轨迹的预测数据同步，以使在曲轴22的一个180CAD行程内在一个曲柄转角下发动机转速降低的未来轨迹的预测数据项与在曲轴22的相同180CAD行程内相同曲柄转角下小齿轮13转速增加的未来轨迹的预测数据项对齐。

然后，步骤206中，当发动机转速降低的未来轨迹的预测数据的值与小齿轮13转速增加的未来轨迹的预测数据对应值之间的差值在预置值K1范围内时，电子控制单元20预测移动小齿轮13到环形齿轮23的正时。例如，作为移动小齿轮13到环形齿轮23的预测正时，电子控制单元20预测在曲轴22的预测180CAD行程范围内的曲轴22的预测曲柄转角。

其后，在步骤206中，电子控制单元20判断在曲轴22的当前180CAD行程范围内对应于来自曲柄转角传感器25的当前输入曲柄脉冲的曲轴22的当前曲柄转角是否达到预测正时(在曲轴22的预测180CAD行程范围内曲轴22的预测曲柄转角)。在确定在曲轴22当前180CAD行程范围内对应于来自曲柄转角传感器25的当前输入曲柄脉冲的曲轴22的当前曲柄转角没有达到预测正时的情况下(步骤206中NO)，电子控制单元20重复步骤206的判断。

反之，在确定在曲轴22当前180CAD行程范围内对应于来自曲柄转角传感器25的当前输入曲柄脉冲的曲轴22的当前曲柄转角达到预测正时的情况下(步骤206中YES)，在步骤207中电子控制单元20激励小齿轮致动器14以移动小齿轮13到环形齿轮23以使小齿轮13啮合于环形齿轮23。这转动发动机21曲柄以重新启动发动机。在运行步骤207后，电子控制单元20退出起动机控制循环R2，然后回到主发动机控制程序。

注意，步骤206中，当通过发动机转速降低的未来轨迹的预测数据的值与小齿轮13转速增加的未来轨迹的预测数据的对应值之间的差值在预置值K2范围内时，电子控制单元20可以预测比一个正时早该小齿轮移动时间的使小齿轮13向环形齿轮23移动的正时。例如，电子控制单元20可以依照当前发动机转速将小齿轮移动时间转换为曲轴22转动的角宽度，然后就可以预测比曲轴22转动的角宽度早的移动小齿轮13向环形齿轮23的正时。在考虑到例如小齿轮移动时间的情况下，预置值K1可以设置为大于预置值K2。

另一方面，在确定在发动机转速下降期间不满足预先决定发动机重新启动工况的情况下，电子控制单元20可以判断在极低转速范围内，例如，300RPM或更小范围内，更具体地说，50到100RPM范围内，发动机转速是否下降，并且在确定该极低转速范围内发动机转速下降的情况下，电子控制单元20可以激励小齿轮致动器14以移动小齿轮13到环形齿轮23。在发动机转速保持在极低速范围之内时，小齿轮13和环形齿轮23之间啮合处噪声水平和该两者间的磨耗能维持在容许范围之内。

如上所述，依照第一实施例的发动机控制系统1配置为在发动机21自动停机之后预测带有波动的发动机转速降低的未来轨迹。该构造允许即使发动机转速波动下降也能高精度地确定移动小齿轮13到环形齿轮23的正时。

此外，根据第一实施例的发动机控制系统1安装有起动机11，其分别地激励小齿轮致动器14以移动小齿轮13向环形齿轮23和电动机12以转动小齿轮13。发动机控制系统1还配置为在发动机转速下降期间发出发动机停止请求时启动电动机12的激励以预先地转动小齿轮13，预测小齿轮13转速增加的未来轨迹，并且当发动机转速降低的未来轨迹的预测数据值与小齿轮13转速增加未来轨迹的预测数据对应值之间的差值在优选为接近零的预置值范围内时预测移动小齿轮13到环形齿轮23的移动正时。图7示出了一个图表，该图表示出了当小齿轮13的转速设置为零时发动机转速相对小齿轮13转速的相对速度的测量值与在所述相对速度的测量值处小齿轮13与环形齿轮23的啮合引起的噪声水平的对应值之间的关系。

该配置预测小齿轮13转速基本上与发动机转速(环形齿轮23转速)同步的正时，以使即使发动机转速波动下降，相对速度也等于或接近于零。这样，电子控制单元20确定预测正时作为移动小齿轮13到环形齿轮23的正时，这使增加确定将小齿轮移动至环形齿轮23的正时的准确度成为可能，由此减少由于小齿轮13与环形齿轮23之间的啮合产生的噪音(参见图7)。

注意根据第一实施例的电子控制单元20配置为曲轴22每转动30CAD执行发动机转速(曲轴22的角速度)降低的未来轨迹的预测，但是根据第一实施例的电子控制单元20不局限于该配置。

特别地，电子控制单元20可以配置为每当气缸中的活塞达到上死点，即每当曲轴22转动到对应于在曲轴22的当前180CAD行程范围内的气缸上死点的预置CAD时，预测发动机转速(曲轴22的角速度)降低的未来轨迹，从而步骤105中当按照点火次序的下一个气缸中的活塞达到下次上死点时预测出未来正时的发动机转速。该配置允许了当在下一个上死点正时的发动机转速值是负数(虚数)时，电子控制单元20确定对应于当前上死点的当前正时是发动机21曲轴22正向转动期间的前次上死点。这是因为，如果在气缸中的活塞在正向方向上经过前次上死点时发动机转速接近于零，按照点火次序的下一个气缸中的活塞没有经过下一个上死点，发动机21在反向方向上转动。也就是说，电子控制单元20可以确定发动机转速将是负数，即发动机21在曲轴22的下一个180CAD行程期间将反向转动。

注意发动机转速降低轨迹中出现的波动循环与活塞经过相应上死点的循环一致；活塞经过相应上死点的循环称为“上死点循环”。这是因为每当活塞达到上死点时发动机转速暂时地增速(参见，例如，图4)。如此，这对于电子控制单元20预测每个上死点循环发动机转速降低的未来轨迹是有效的。

如此，根据上文提到的损失转矩T的轨迹，电子控制单元20可以预测每个上死点循环发动机转速降低的未来轨迹。特别地，步骤105中电子控制单元20从当前上死点正时到下一次上死点正时可以预测发动机转速降低的未来轨迹。步骤105中，根据表示从在前上死点正时到当前上死点正时的发动机转速降低轨迹的历史数据，电子控制单元20可以预测从当前上死点正时到下一个上死点正时的发动机转速降低的未来轨迹。不是在每个上死点循环，每当曲轴22位于相同CAD时，电子控制单元20可以预测发动机转速降低的未来轨迹。

根据第一实施例的电子控制单元20根据角速度ω的未来值预测发动机转速降低的未来轨迹；这些未来值对应于曲柄脉冲输入的间隔具有30CAD的间隔，但是根据第一实施例的电子控制单元20不受此限制。特别地，以30CAD间隔设置的角速度ω的未来值可以严格来说地不同于发动机转速降低的实际轨迹。如此，电子控制单元20可以在对应于曲柄脉冲输入的各个间隔的各个30CAD间隔期间插入角速度ω的另外的未来值。这允许了包含所述插入未来值的发动机转速降低的预测未来轨迹更接近发动机转速降低的实际轨迹。

第二实施例

在下文中将参考图8到12对本发明第二实施例的发动机控制系统进行说明。

根据第二实施例的发动机控制系统的结构和/或功能与发动机控制系统1的不同在于下列几点。因此，不同的几点将主要在下文中进行说明。

根据第一实施例的发动机控制系统1例如设计成，在曲轴22转动的当前180CAD周期i范围内预测在曲轴22的相应曲柄转角(h+30)的曲轴22角速度(发动机转速)值。

另一方面，根据第二实施例的发动机控制系统配置为图5B的步骤105A中在从预先决定的时间参考点起经过的相应时间的角速度ω的预测值ω′[h+30，i]。

特别地，步骤105A中，电子控制单元20计算出在自从预先决定时间参考点以来相应经过的时间的角速度ω的预测值ω′[h+30，i]是基于以下数据：对应于预测值ω′[h+30，i]的预测到达时间t[h-(h+30)，i]，以及对应于在前预测到达时间t[(h-30)-h，i]的在前经过时间，并确定(预测)移动小齿轮13到环形齿轮23的正时作为从时间参考点以后的经过时间以更加简化图6步骤206中发动机转速降低的预测轨迹的未来过程。

作为时间参考点，根据第二实施例的发动机控制系统已经确定，作为示例，下列参数中的任何一个：

表示切断燃料到发动机21(各个气缸)的开始的第一个时间点；

发动机转速下降到预定转速的第二时间点；

表示开始发动机转速降低未来轨迹的预测的第三时间点；以及

表示发出发动机重新启动请求的第四时间点。

图8是正时表图，其示意地示出了实际发动机转速变化的特性和预测发动机转速变化的特性之间的关系。如上所述，由于发动机转速(发动机21的曲轴22的角速度)的值采样于每个曲轴22的转动的预置CAD，如30CAD，即，发动机转速值采样于每次来自曲柄转角传感器25的曲柄脉冲输入，每隔曲轴22转动的预置CAD执行发动机转速预测值的计算。为此，预测发动机转速的变化的特性相对于实际发动机转速的变化特性被推迟(参见图8)。

如此，根据第二实施例的发动机控制系统配置为加快从时间参考点以来发动机转速预测值的经过时间以补偿由于所述采样过程造成的延迟。特别地，电子控制单元20以预测到达时间的一半t[(h-30)-h，i]加速从时间参考点以来角速度ω的预测值ω′[h+30，i](发动机转速的预测值)的经过时间；该预测到达时间t[(h-30)-h，i]对应于图5B步骤105B中的发动机转速预测值的计算的间隔(周期)Δt(参见图8)。该Δt/2表示采样过程的延迟时间。

也就是说，根据第二实施例的发动机控制系统配置为使从时间参考点以来发动机转速未来轨迹预测数据的经过时间往前变化一个相应的采样过程的延迟时间。

在步骤105B运行完成后，根据第二实施例的发动机控制系统的电子控制单元20配置为在发动机转速的预测数据(预测值)的各项之间进行线性地或曲线地插值，该发动机转速的经过时间在步骤105B已经被修正以在图5B的步骤105C中产生一个连续的未来轨迹作为发动机转速下降的未来轨迹(参见图9)。

此外，根据第二实施例的发动机控制系统配置为根据发动机转速未来轨迹的预测数据判断下列运行模式中的任何一个：

第一运行模式表示一种电动机预驱动模式，在该模式中启用小齿轮预置控制(参见图11的(1))

第二运行模式表示一种电动机预驱动模式，其中停用小齿轮预置控制(参见图11的(2))

第三运行模式表示一种电动机后驱动模式，其中启用小齿轮预置控制(参见图11的(3))

第四运行模式表示一种电动机后驱动模式，其中停用小齿轮预置控制(参见图11的(4))。

电动机预驱动模式是这样一种运行模式，其中电子控制单元20在小齿轮13响应于通过发动机21的自动停机的发动机转速下降期间发出的发动机重新启动请求邻接于环形齿轮23之前预先地驱动电动机12以转动小齿轮13。

也就是说，如果在发动机转速的相对低速范围内小齿轮13根据电动机12的驱动而转动的同时将小齿轮13移动向环形齿轮23，小齿轮13的转速将比环形齿轮23的转速(发动机转速)高出非常多。这将引起小齿轮13与环形齿轮23啮合处噪声水平的增加，和/或小齿轮13和环形齿轮23之间的磨损的增加从而减少小齿轮13和环形齿轮23的耐久性。

为了可靠地避免这种情况，在根据第二实施例的发动机控制系统中，预先设置电动机预驱动停用时间A用于在电动机预驱动模式中禁止发动机21的重新启动。

特别地，如图10所示，在根据上文提到的轨迹预测循环R1由电子控制单元20产生的发动机转速降低的连续未来轨迹上预先限定一个从Ne4[RPM]的下限到例如零[RPM]的上限的第一发动机转速范围SR1，在该范围内允许在电动机预驱动模式中的发动机21重新启动。

当从时间参考点起的经过时间t(Ne4)对应于第一发动机转速范围SR1的下限值Ne4时，在从时间参考点开始的下限值Ne4的经过时间t(Ne4)之前以预置时间t4设置电动机预驱动停用时间A。预置时间t4对应于从移动小齿轮13到环形齿轮23的启动到小齿轮13邻接于环形齿轮23所用的小齿轮移动时间。注意所述从移动小齿轮13到环形齿轮23的启动到小齿轮13邻接于环形齿轮23实际所用的时间是独立于发动机转速的常数，但是随着它的制造工艺、随时间的变化以及根据第二实施例的发动机控制系统的工作环境，例如电池电压波动而变化。为此，预置时间t4可以优选地设置为在从移动小齿轮13到环形齿轮23的启动到小齿轮13邻接于环形齿轮23的小齿轮所用的实际时间的变化范围的上限(最大值)。

特别地，当发动机转速低于第一发动机转速范围SR1的下限Ne4时，根据第二实施例的电子控制单元20能够可靠地避免电动机预驱动模式中发动机21的重新启动(参见图11的(1)以及(2)中的″预驱动″)。

电动机后驱动模式是禁止在电动机预驱动模式中发动机21重新启动期间的运行模式。特别地，在电动机后驱动模式中，电子控制单元20驱动电动机12以在小齿轮13邻接于环形齿轮23之后转动小齿轮13。

也就是说，如果在小齿轮13在发动机转速的比较高的转速范围内移动到环形齿轮23之后驱动电动机12，环形齿轮23的转速(发动机转速)将远高于小齿轮13的转速。这将引起小齿轮13与环形齿轮23啮合处噪声水平的增加，和/或小齿轮13与环形齿轮23之间的磨损的增加从而减少小齿轮13和环形齿轮23各自的耐久性。

为了可靠地避免这种情况，在根据第二实施例的发动机控制系统中，预先设置一个电动机后驱动启用时间B用于启用电动机后驱动模式中发动机21的重新启动。

特别地，如图10所示，根据上文提到的轨迹预测循环R1由电子控制单元20产生的发动机转速降低的连续未来轨迹上预先限定一个从Ne3[RPM]的上限到预定下限的第二发动机转速范围SR2，在该范围内允许电动机后驱动模式中的发动机21重新启动。

当从时间参考点开始的经过时间t(Ne3)对应于第二发动机转速范围SR2的上限值Ne3时，在从时间参考点开始的上限值Ne3的经过时间t(Ne3)之前通过预置时间t3设置电动机后驱动启用时间B，所述预置时间t3先于。预置时间t3对应于从启动小齿轮13到环形齿轮23的移动到小齿轮13邻接于环形齿轮23所用的小齿轮移动时间。预置时间t3可以设置为预置时间t4。

特别地，当发动机转速高于第二发动机转速范围SR2的上限Ne3时，根据第二实施例的电子控制单元20可以可靠地避免电动机后驱动模式中发动机21的重新启动(参见图11的(3)以及(4)中的″等待″)。

注意图10示出的第二发动机转速范围SR2的上限Ne3设置为低于图10中示出的第一发动机转速范围SR1的下限Ne4，但是这仅是示例，因此第二发动机转速范围SR2的上限Ne3可以设置为与第一发动机转速范围SR1的下限Ne4相同。

小齿轮预置控制是移动小齿轮13到环形齿轮23，以使小齿轮13邻接于环形齿轮23从而在根据发动机21自动停机的发动机转速降低期间的发动机重新启动请求发出之前重新启动发动机21。

特别地，在根据第二实施例的发动机控制系统中，预先设置一个预置控制起动时间C用于在小齿轮预置控制启用的情况下执行小齿轮预置控制。特别地，如图10所示，发动机转速在小齿轮预置控制启用时的值Ne2[RPM]是预先确定的。

当从时间参考点开始的经过时间t(Ne2)对应于发动机转速降低的连续未来轨迹上的发动机转速值Ne2时，其中所述发动机转速降低的连续未来轨迹根据上文提到的轨迹预测循环R1通过电子控制单元20产生，在从时间参考点开始的值Ne2的经过时间t(Ne2)之前以预置时间t2设置预置控制起动时间C；预置时间t2对应于从移动小齿轮13到环形齿轮23的启动到小齿轮13邻接于环形齿轮23所用的小齿轮移动时间。例如，可以优选地设置启用小齿轮预置控制的发动机转速的值Ne2，使得小齿轮13和环形齿轮23之间啮合处噪声水平和该两者间的磨损能维持在容许范围之内。

特别地，根据第二实施例的电子控制单元20可以可靠地以等于或接近于作为小齿轮预置控制的目标发动机转速的值Ne2的发动机转速值来促使小齿轮13邻接于环形齿轮23(参见图11的(1)和(3)中的″运行预置控制″)。

反之，如果停用小齿轮预置控制，根据第二实施例的电子控制单元20配置为只要在发动机转速下降期间发出发动机重新启动请求就执行电动机后驱动模式下的发动机21的重新启动。

注意，如上所述，随着发动机转速在发动机21自动停机之后逐渐地下降，发动机21的曲轴22正向转动。当发动机21的曲轴22的转动因为气缸中的活塞没有经过下一个上死点而临时地停止时，发动机21的曲轴22反向转动。在反向转动之后，发动机21的曲轴22完全地停止。也就是说，这样在发动机21曲轴22转动前后发动机21的曲轴22转动轨迹中出现的不稳定的波动被临时地停止。为此，当在发动机21的曲轴22被临时地停止前后启动小齿轮13移动到环形齿轮23时，小齿轮13可能会与反向转动的环形齿轮23相邻接。在该情况下，因为小齿轮13可能难以啮合于反向转动的环形齿轮23，从启动小齿轮13移动到环形齿轮23开始的使小齿轮13完全地啮合于环形齿轮23所需要的时间(延迟时间)可能会变长。

考虑到上文提到的几点，在根据第二实施例的发动机控制系统中，预先设置一个预置延迟时间增加时间D，用于增加在小齿轮预置控制被停用的情况下从启动小齿轮13到环形齿轮23移动开始使小齿轮13完全地啮合需要的延迟时间。

特别地，如图10所示，当从时间参考点开始的经过时间t(Ne1)对应于发动机转速降低的连续未来轨迹上的发动机转速预置值Ne1时，其中所述发动机转速降低连续未来轨迹通过根据上文提到的轨迹预测循环R1的电子控制单元20产生，在从时间参考点开始的预置值Ne1的经过时间t(Ne1)之前以预置时间t1设置预置延迟时间增加时间D。该预置时间t1对应于从移动小齿轮13到环形齿轮23的启动到小齿轮13邻接于环形齿轮23所用的小齿轮移动时间。例如，发动机转速降低的连续未来轨迹上的发动机转速值Ne 1可以优选地设置为零[RPM]或略高于零[RPM]的值。同预置时间t4一样，预置时间t1可以优选地设置为在从移动小齿轮13到环形齿轮23的启动到小齿轮13邻接于环形齿轮23所用的实际时间的变化范围的上限(最大值)。

特别地，即使从移动小齿轮13到环形齿轮23的启动到小齿轮13邻接于环形齿轮23所用的实际时间发生变化，根据第二实施例的电子控制单元20也可以在发动机转速预测值低于预置值Ne 1的范围内可靠地增加延迟时间。这样，即使在发动机21完全停止转动之前发动机21反向转动期间，也可以可靠地将小齿轮13啮合于环形齿轮23(参见图11的(2)和(4))。

注意预置时间t4、t3、t2和t1各自对应于从移动小齿轮13到环形齿轮23的启动到小齿轮13邻接于环形齿轮23所用的小齿轮移动时间，它们分别被用来计算出经过时间A、B、C和D，它们可以设置为彼此相等。在该情况下，被用来确定第一到第四运行模式中的任何一个的值Ne1、Ne2、Ne3和Ne4可以随着从移动小齿轮13到环形齿轮23的启动到小齿轮13邻接于环形齿轮23的实际时间的变化范围以及相对应的第一到第四运行模式的规格进行调节。

根据图12所示的作为发动机停止和起动控制循环的一部分的流程图，根据第二实施例的电子控制单元20设计成运行模式判断循环R3。电子空制单元20在主发动机控制期间以预置循环重复地运行该运行模式判断循环R3以作为用于确定驱动小齿轮13以重新启动发动机21的正时的装置。

当启动该运行模式判断循环R3时，电子控制单元20判断是否在根据步骤301中轨迹预测循环R1预测发动机转速降低的未来轨迹。在确定电子控制单元20不预测发动机转速降低的未来轨迹的情况下(步骤301中NO)，电子控制单元20退出运行模式判断循环R3并且回到主发动机控制程序。

反之，在判断出电子控制单元20正在预测发动机转速降低的未来轨迹的情况下(步骤301中YES)，电子控制单元20在步骤302中根据来自传感器59和附件61的输出信号确定是否满足至少一个预先决定的发动机重新启动工况，换言之，确定是否发出发动机重新启动请求。

在判断出满足至少一个发动机重新启动工况的情况下(步骤302中YES)，电子控制单元20判断出从时间参考点开始的当前经过时间是否早于步骤303中的电动机预驱动停用时间A从而判断从时间参考点开始的当前经过时间是否在执行区域范围之内，所述执行区域中电子控制单元20在电动机预驱动模式下运行。

在判断出从时间参考点开始的当前经过时间早于电动机预驱动停用时间A的情况下(步骤303中的YES)，电子控制单元20判断出从时间参考点开始的当前经过时间在执行区域范围之内，所述执行区域中电子控制单元20在电动机预驱动模式下运行。然后，电子控制单元20在电动机预驱动模式下运行以在步骤304中执行该电动机预驱动模式下的发动机重新启动任务。

特别地，步骤304中，电子控制单元20驱动电动机12以在小齿轮13邻接于环形齿轮23之前预先地转动小齿轮13。其后，步骤304中，当从时间参考点开始的当前经过时间到达一个预测正时时，电子控制单元20移动小齿轮13到环形齿轮23从而使小齿轮13啮合于环形齿轮23，使得发动机21的曲柄转动，其中所述预测正时是当发动机转速降低的连续未来轨迹的预测数据值与小齿轮13转速增加的未来轨迹的预测数据的对应值之间的差值在预置值K1范围内时(参见步骤206)。在步骤304的运行后，电子控制单元20退出运行模式判断循环R3并且回到主发动机控制程序。

反之，在判断从时间参考点开始的当前经过时间等于电动机预驱动停用时间A或在电动机预驱动停用时间A之后(步骤303中NO)，电子控制单元20判断出从时间参考点开始的当前经过时间不在执行区域范围内，所述执行区域中电子控制单元20运行在电动机预驱动模式下。然后，步骤305中电子控制单元20判断出从时间参考点开始的当前经过时间是否到达电动机后驱动启用时间B从而判断从时间参考点开始的当前经过时间是否在一个执行区域范围之内，所述执行区域中电子控制单元20在电动机后驱动模式下运行。

在判断出从时间参考点的当前经过时间没有到达电动机后驱动启用时间B的情况下(步骤305中的NO)，电子控制单元20等待直到从时间参考点开始的当前经过时间到达电动机后驱动启用时间B为止。其后，在判断出从时间参考点开始的当前经过时间到达电动机后驱动启用时间B的情况下(步骤305中的YES)，电子控制单元20判断出从时间参考点开始的当前经过时间在一个执行区域范围之内，所述执行区域中电子控制单元20在电动机后驱动模式下运行。然后，电子控制单元20在电动机后驱动模式下运行以在步骤306中执行前述电动机后驱动模式下的发动机重新启动任务。

特别地，当启用小齿轮预置控制时，电子控制单元20移动小齿轮13到环形齿轮23以在环形齿轮23正向转动期间步骤306中使小齿轮13啮合于环形齿轮23。其后，步骤306中电子控制单元20驱动电动机12以转动小齿轮13从而转动发动机21的曲柄。在步骤306的运行后，电子控制单元20退出运行模式判断循环R3并且回到主发动机控制程序。

反之，在判断出不满足发动机重新启动工况的情况下(步骤302中NO)，步骤307中电子控制单元20判断是否启用小齿轮预置控制。在判断出小齿轮预置控制被启用的情况下(步骤307中的YES)，步骤308中电子控制单元20判断从时间参考点开始的当前经过时间是否到达预置控制起动时间C。

在判断从时间参考点开始的当前经过时间没有到达预置控制起动时间C(308步骤中的NO)的情况下，电子控制单元20退出运行模式判断循环R3，并且回到主发动机控制程序，然后每个预置循环重复地执行运行模式判断循环R3。

反之，在执行第k次(k是等于或大于1的整数)运行模式判断循环R3时，在判定从时间参考点开始的当前经过时间到达预置控制起动时间C的情况下(步骤308中的YES)，电子控制单元20在步骤309中执行上文提到的小齿轮预置控制。

特别地，步骤309中电子控制单元20移动小齿轮13到环形齿轮23从而使小齿轮啮合于环形齿轮23。其后，当在预置延迟时间增加时间D之前发出发动机重新启动请求时，步骤309中电子控制单元20驱动电动机12以转动小齿轮13从而转动发动机21曲柄。在步骤309的运行后，电子控制单元20退出运行模式判断循环R3并且回到主发动机控制程序。

反之，在判断出小齿轮预置控制停用的情况下(步骤307中的NO)，步骤310中电子控制单元20判断出从时间参考点开始的当前经过时间是否到达预置延迟时间增加时间D。

在判断从时间参考点开始的当前经过时间没有到达预置延迟时间增加时间D(步骤310中的NO)的情况下，电子控制单元20退出运行模式判断循环R3，并且回到主发动机控制程序，然后在每个预置延迟循环重复地执行运行模式判断循环R3。

反之，在执行第m次(m是等于或大于1的整数)运行模式判断循环R3时，在判断从时间参考点开始的当前经过时间到达预置延迟时间增加时间D的情况下(步骤310中的YES)，当步骤311中执行上文提到的电动机后驱动模型下的发动机重新启动任务时电子控制单元20增加延迟时间。在步骤311的运行后，电子控制单元20退出运行模式判断循环R3并且回到主发动机控制程序。

如上所述，根据第二实施例的发动机控制系统配置为预测发动机转速降低的未来轨迹，所述预测轨迹是随着从时间参考点的经过时间变化的函数，然后对应于从时间参考点开始的经过时间来判断(预测)移动小齿轮13到环形齿轮23的正时以及转动小齿轮13的正时(驱动电动机12的正时)。如此，就有可能高精度的简化小齿轮13到环形齿轮23的移动正时和转动小齿轮13的正时。

此外，根据第二实施例的发动机控制系统配置为使从时间参考点开始的发动机转速未来轨迹的预测数据的经过时间加速一个采样过程的延迟时间。这补偿了由于所述采样过程的延迟造成的发动机转速未来轨迹的延迟，因而改进了发动机转速降低的未来轨迹的预测准确度。

第三实施例

在下文中将参考图13和14对本发明第三实施例的发动机控制系统进行说明。

根据第二实施例的发动机控制系统的结构和/或功能与发动机控制系统1的不同在于下列几点。因此，不同的几点将主要在下文中进行说明。

根据第三实施例的发动机控制系统具有用于当发动机转速降低的预测期间发动机转速迅速地改变时产生啮合禁止请求的装置，以使它不具有移动小齿轮13以重新启动发动机21的正时的所需的预测精度水平。啮合禁止请求是一种停用小齿轮13和环形齿轮23之间的请求。所产生的啮合禁止请求致使电子控制单元20停止或防止发动机转速降低期间发动机21的重新启动。

也就是说，当发动机转速在发动机转速降低的预测期间迅速地改变以使它不具有移动小齿轮13以重新启动发动机21的正时所需的水平的预测准确度时，如果预测到移动小齿轮13以重新启动发动机21的正时以使发动机21在该预测正时通过移动小齿轮13来起动发动机21，那么小齿轮13与环形齿轮23啮合处的噪声水平将增加和/或小齿轮13和环形齿轮23之间的磨损将增加从而减少小齿轮13和环形齿轮23各自的耐久性。

为了可靠地避免这种情况，根据第三实施例的发动机控制系统配置为发动机转速降低期间当产生啮合禁止请求时取消或阻止发动机21的重新启动。这种配置防止了小齿轮13和环形齿轮23之间啮合处噪声水平的增加和小齿轮13和环形齿轮23的耐久性的减少。

注意让我们考虑一种实例，其中当电子控制单元20运行在电动机预驱动模式下执行发动机重新启动任务期间，产生了啮合禁止请求。在该情况下，如果电子控制单元20停止电动机12的驱动，小齿轮13可能与环形齿轮23半啮合从而使得小齿轮13和环形齿轮23可能会在相互摩擦的情况下空转。这可能会引起小齿轮13和环形齿轮23之间的磨损加剧。

为了可靠地避免这种情况，电动机预驱动模式下的电子控制单元20配置为：

当在启动小齿轮13移动到环形齿轮23之前产生啮合禁止请求时，取消小齿轮13到环形齿轮23移动并且停止电动机12；并且

当在启动小齿轮13移动到环形齿轮23之后产生啮合禁止请求时，忽略啮合禁止请求以继续电动机预驱动模式下的发动机重新启动任务。

当在启动小齿轮13移动到环形齿轮23之前产生啮合禁止请求时取消小齿轮13到环形齿轮23的移动防止了小齿轮13和环形齿轮23在它们之间发生摩擦的情况下空转。这防止了小齿轮13和环形齿轮23的磨损的加剧，从而在充分的水平上保持了小齿轮13和环形齿轮23各自的耐久性。

此外，独立于在启动小齿轮13到环形齿轮23的移动之后发出的啮合禁止请求而继续电动机预驱动模式下的发动机重新启动任务的原因是，在小齿轮13向环形齿轮23移动之后，在小齿轮13邻接于环形齿轮23之前难以可靠地停止小齿轮13到环形齿轮23的移动。此外，因为在紧接着发出啮合禁止请求之后小齿轮13和环形齿轮23之间的转速差值相对较小，所以在啮合禁止请求发出之后立即相对便于使小齿轮13与环形齿轮23啮合。

根据图13所示的作为发动机停止和起动控制循环的一部分的流程图，根据第三实施例的电子控制单元20设计成执行啮合禁止的判断循环R4。电子控制单元20在执行主发动机控制程序期间的预置循环中重复地运行该判断程序R4。

当启动该判断循环R4时，电子控制单元20在步骤401中判断是否正在根据轨迹预测循环R1预测发动机转速降低的未来轨迹。在判断出电子控制单元20没有预测发动机转速降低的未来轨迹的情况下(步骤401中的NO)，电子控制单元20将表示为ON的且保持在啮合禁止标志中的第一值重置为表示为OFF的第二值、然后退出判断循环R4并且回到主发动机控制程序。啮合禁止标记是采用例如二进制数的形式并且每当启动判断循环R4时通过电子控制单元20中的软件设置。将存储于啮合禁止标记的第一值表示小齿轮13和环形齿轮23之间的啮合禁止，将存储于啮合禁止标记的第二值表示小齿轮13和环形齿轮23之间的啮合的启用。表示为OFF的第二值设置为啮合禁止标记的缺省信息。

反之，在判断出电子控制单元20正在预测发动机转速降低的未来轨迹的情况下(步骤401中YES)，电子控制单元20在步骤402中判断发动机转速的变化量是否超过一个预置阈值从而判断是否能确保移动小齿轮13以重新启动发动机21的正时的预测准确度具有需要的水平。象发动机转速的变化量一样，也能使用单位时间的实际发动机转速(测得的发动机转速)中的波动量或单位时间的预测发动机转速的波动量。

在判断出发动机转速变化量超过预置阈值的情况下(步骤402中YES)，电子控制单元20判断出不能确保移动小齿轮13以重新启动发动机21的正时所需的预测准确度水平。然后，步骤403中电子控制单元20将表示OFF的并且保持在啮合禁止标记中的第二值改变为表示ON的第一值。其后，电子控制单元20退出判断循环R4并且回到主发动机控制程序。

反之，在判断出发动机转速变化量不超过预置阈值的情况下(步骤402中NO)，电子控制单元20判断出可以确保移动小齿轮13以重新启动发动机21的正时的预测准确度所需的水平。然后，电子控制单元20重置保持在啮合禁止标记中的第一值为第二值，或维持保持于啮合禁止标记的第二值，其后，回到主发动机控制程序。

根据图14示出的作为起动机控制任务R2的一部分的流程图，根据第三实施例的电子控制单元20设计成执行电动机预驱动模式控制循环R5。电子控制单元20在执行主发动机控制程序期间的预置循环中重复地运行该电动机预驱动模式控制循环R5。

当启动该电动机预驱动模式控制循环R5时，步骤501中电子控制单元20判断是否在根据轨迹预测循环R1预测发动机转速降低的未来轨迹。在确定电子控制单元20不在预测发动机转速降低的未来轨迹的情况下(步骤501中NO)，电子控制单元20退出电动机预驱动模式控制循环R5并且回到主发动机控制程序。

反之，在判断出电子控制单元20正在预测发动机转速降低的未来轨迹的情况下(步骤501中YES)，步骤502中电子控制单元20根据来自传感器59和附件61的输出信号确定是否满足至少一个预先决定的发动机重新启动工况，换言之，判断是否发出发动机重新启动请求。

在根据来自传感器59和附件61的信号输出确定不满足发动机重新启动工况时(步骤502中NO)，电子控制单元20退出电动机预驱动模式控制循环R5并且回到主发动机控制程序。

反之，在判断出满足至少一个预先决定发动机重新启动工况的情况下(步骤502中YES)，步骤503中电子控制单元20判断其当前运行模式是否电动机预驱动模式。在判断出其当前运行模式不是电动机预驱动模式的情况下(步骤503中NO)，电子控制单元20退出电动机预驱动模式控制循环R5并且回到主发动机控制程序。反之，在判断出其当前运行模式是电动机预驱动模式的情况下(步骤503中YES)，电子控制单元20继续步骤504。

步骤504中，电子控制单元20判断电动机12是否起动(ON)。在判断出电动机12未启动的情况下(OFF)(步骤504中的NO)，步骤505中电子控制单元20判断第一值(啮合禁止)是否保持在啮合禁止标记中。在判断第二值(启用啮合)保持在啮合禁止标记中(步骤505中)，电子控制单元20回到步骤504并且重复步骤504中的判断。

反之，在判断第一值(禁止啮合)保持在啮合禁止标记中的情况下(步骤505中YES)，步骤506中电子控制单元20取消电动机预驱动模式下的发动机重新启动任务并且随后退出电动机预驱动模式控制循环R5，回到主发动机控制程序。

另一方面，在判断电动机12起动(ON)的情况下(步骤504中的YES)，电子控制单元20继续步骤507并且步骤507中判断当前时间是否早于小齿轮13到环形齿轮23的移动启动。在判断出当前时间早于小齿轮13到环形齿轮23的移动启动(步骤507中的YES)，步骤508中电子控制单元20判断第一值(禁止啮合)是否保持在啮合禁止标记中。在判断出第一值(禁止啮合)保持在啮合禁止标记中的情况下(步骤508中YES)，电子控制单元20判断出啮合禁止请求是在启动小齿轮13到环形齿轮23的移动之前产生。然后，步骤509中电子控制单元20关掉电动机12并且取消小齿轮13到环形齿轮23的移动以停止电动机预驱动模式步骤下的发动机重新启动任务。其后，电子控制单元20退出电动机预驱动模式控制循环R5，回到主发动机控制程序。

反之，在判断出第二值(启用啮合)保持在啮合禁止标记中的情况下(步骤508中NO)，步骤511中电子控制单元20继续步骤511，并且在一个给定的正时开始移动小齿轮13向环形齿轮23从而执行电动机预驱动模式下的发动机重新启动任务。在完成发动机重新启动任务后，电子控制单元20退出电动机预驱动模式控制循环R5回到主发动机控制程序。

另一方面，在判断出当前时间在小齿轮13到环形齿轮23的移动启动之后的情况下(步骤507中的YES)，步骤510a中电子控制单元20判断啮合禁止标记是否从第二值(启用啮合)变化到第一值(禁止啮合)。在判断出啮合禁止标记从第二值(启用啮合)变化到第一值(禁止啮合)的情况下(步骤510a中YES)，步骤510a中电子控制单元20忽略带有第一值的啮合禁止标记，并且在步骤511中在给定正时开始移动小齿轮13向环形齿轮从而执行电动机预驱动模式下的发动机重新启动任务，这与步骤510a中的“否”的情况相同。在完成发动机重新启动任务后，电子控制单元20退出电动机预驱动模式控制循环R5，回到主发动机控制程序。

如上所述，根据第三实施例的发动机控制系统配置为发动机转速降低期间当产生啮合禁止请求时取消或阻止发动机21的重新启动。这种配置防止了小齿轮13和环形齿轮23之间啮合处噪声水平的加剧和小齿轮13和环形齿轮23的耐久性的减少。

所述发动机转速降低期间当产生啮合禁止请求时取消或阻止发动机21的重新启动的配置可以应用于电动机后驱动模式。

第四实施例

在下文中将参考图15和16对本发明第四实施例的发动机控制系统进行说明。

根据第四实施例的发动机控制系统的结构和/或功能与发动机控制系统1不同在于下列几点。因此，不同的几点将主要在下文中进行说明。

如上所述，在曲轴22正向转动以使气缸中的活塞在曲轴22正向转动的发动机转速降低期间经过前次上死点之后，因为按照点火次序的下一个气缸中的活塞不经过下一个上死点，所以发动机转速将在曲轴22转动到对应于下一个上死点时间的CAD之前变为零[RPM]或更小。

这样，根据第四实施例的电子控制单元20配置为根据直到零[RPM]的发动机转速的预测未来轨迹确定下述正时，简称为″前次上死点正时″，即在曲轴22正向转动中发动机转速到达零[RPM]之前气缸中的活塞到达前次上死点的正时。根据第四实施例的电子控制单元20配置为相对于前次上死点正时确定激励(驱动)所述电动机12的正时和/或驱动小齿轮13以移动它到环形齿轮23的正时。

根据第四实施例的电子控制单元20还可以配置为每个上死点循环或每180CAD循环预测发动机转速(曲轴22的角速度)降低的未来轨迹，并且判断在预测的下一个上死点正时发动机转速是否是零[RPM]或更小，从而根据上述预测的在下一个上死点正时发动机转速是否是零[RPM]或更小的判断结果来判断当前上死点是否对应于前次上死点。

例如，响应于例如在曲轴22转动的当前180CAD周期内经过当前上死点后30CAD的当前输入曲柄脉冲，电子控制单元20计算出曲轴22转动的当前180CAD周期内经过当前上死点后30CAD时的角速度ω的值ω[30，i]，并且计算出损失转矩T的值T[0-30，i]＝-J·(ω[30，i]²-ω[0，i]²)/2。然后，电子控制单元20将损失转矩T的值T[0-30，i]储存在它的存储器RE中同时更新损失转矩T的值T[0-30，i-1]。

随后，电子控制单元20根据曲轴旋转的在前180CAD周期内经过在前上死点后30CAD到60CAD时的损失转矩T的值T[30-60，i-1]，根据前述的公式[9]计算出曲轴旋转的当前180CAD周期内经过当前上死点后60CAD的角速度ω的预测值ω′[60，i](参见图3)：

${\mathrm{\ω}}^{\′2}[60,i]={\mathrm{\ω}}^2[30,i]-\frac{2}{J}T[30-60,i-1]---\left[9\right]$

根据角速度ω的预测值ω′[60，i]，ECU 20根据前述的公式[10]计算出到达时间的预测值t[30-60，i]，在该达到时间曲轴22将相对于30CAD到达60CAD：

$t[30-60,i]=\frac{2\mathrm{\π}\·30}{360\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[60,i]}=\frac{\mathrm{\π}}{6\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[60,i]}---\left[10\right]$

随后，电子控制单元20根据曲轴旋转的在前180CAD周期内经过在前上死点后60CAD到90CAD时的损失转矩T的值T[60-90，i-1]以及角速度ω的预测值ω′[60，i]，根据前述的公式[11]计算出曲轴旋转当前180CAD周期内经过当前上死点后90CAD的角速度ω的预测值ω′[90，i](参见图3)：

${\mathrm{\ω}}^{\′2}[90,i]={\mathrm{\ω}}^{\′2}[60,i]-\frac{2}{J}T[60-90,i-1]---\left[11\right]$

根据角速度ω的预测值ω′[90，i]，电子控制单元20根据前述的公式[12]计算出到达时间的预测值t[60-90，i]，在到达该时间曲轴22将相对于60CAD到达90CAD：

$t[60-90,i]=\frac{2\mathrm{\π}\·30}{360\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[90,i]}=\frac{\mathrm{\π}}{6\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[90,i]}---\left[12\right]$

也就是说，在对应于曲轴旋转当前180CAD周期内30ATDC的当前时间，电子控制单元20根据以下数值预测在下次预测正时(当前时刻之后30CAD)的角速度ω的值和到达时间值：存储于寄存器RE中的损失转矩T的对应值、当前发动机转速(曲轴22的当前角速度)和发动机21的惯量J。随后，电子控制单元20根据以下数值每180CAD周期重复预测角速度ω的值和到达时间值：角速度的在前预测值、存储于寄存器RE中的损失转矩T的对应值和发动机21的惯量J(参见图3)。

根据图15所示的作为发动机停止和起动控制循环的一部分的流程图，根据第四实施例的电子控制单元20设计成执行损失转矩计算循环R6。电子控制单元20在执行主发动机控制程序期间的预置循环中重复地运行损失转矩计算循环R6。每当从曲柄转角传感器25输入一个曲柄脉冲，电子控制单元20就计算损失转矩T的值并且将损失转矩值T储存在寄存器RE和/或存储介质20a中，同时例如每180CAD周期更新数据。

特别地，当启动损失转矩计算循环R6时，步骤701中电子控制单元20判断在发动机21自动停机后发动机转速是否下降。在判断出发动机转速在发动机21自动停机之后没有下降或发动机转速随着发动机21起动而下降的情况下(步骤701中NO)，由于不需要计算用来预测发动机转速降低的未来轨迹的损失转矩T，电子控制单元20退出损失转矩计算循环R6，回到主发动机控制程序。

反之，在判断出发动机转速在发动机21自动停机之后下降(步骤701中YES)的情况下，步骤702中电子控制单元20判断是否有曲柄脉冲从曲柄转角传感器25输入。电子控制单元20在判断没有曲柄脉冲输入的情况下重复步骤702的判断。也就是说，每当输入一个曲柄脉冲，电子控制单元20继续步骤703。

步骤703中，电子控制单元20根据下列上文提到的公式(1)计算出对应于当前输入曲柄脉冲的曲轴22的角速度ω的值：

$\mathrm{\ω}[\mathrm{rad}/\sec ]=\frac{30\×2\mathrm{\π}}{360\×\mathrm{tp}}---\left(1\right)$

与第一实施例一样，注意对应于曲轴22转动的当前180CAD周期i内的hCAD的曲轴22的角速度ω的值表示为ω[h，i]。例如，在曲轴22转动的当前180CAD周期i内经过当前上死点后0CAD的角速度ω值表示为ω[0，i]。

步骤704中，电子控制单元20计算出对应于当前输入曲柄脉冲的损失转矩T的值T[(h-30)-h，i]，并且将损失转矩T的值T[(h-30)-h，i]储存在寄存器RE或存储介质20a中同时用和步骤107运行一样的方法每180CAD周期更新数据。

根据图16所示的作为发动机停止和起动控制循环的一部分的流程图，根据第四实施例的电子控制单元20还设计成执行前次上死点判断循环R7。电子控制单元20在执行主发动机控制程序期间的预置循环中重复地运行前次上死点判断程序R7。

特别地，当启动前次上死点判断循环R7时，步骤801中电子控制单元20判断在发动机21自动停机后发动机转速是否下降。在判断出发动机转速在发动机21自动停机之后没有下降或发动机转速随着发动机21起动而下降的情况下(步骤801中NO)，由于不需要判断曲轴22的正向转动的前次上死点，电子控制单元20退出前次上死点判断循环R7，回到主发动机控制程序。

反之，在判断发动机转速在发动机21自动停机之后下降的情况下(步骤801中YES)，步骤802中电子控制单元20判断相对于基准位置的曲轴22的当前曲柄转角是否对应于TAD正时，在该正时气缸中的活塞到达所述TAD。在判断曲轴22的当前曲柄转角不对应于所述TAD正时的情况下(步骤802中的NO)，电子控制单元20重复步骤802中的判断。

当曲轴22的当前曲柄转角对应于曲轴22转动的当前180CAD周期i内TAD正时时(步骤802中为“是”)，如步骤104一样在步骤803中电子控制单元20读取存储于寄存器RE的损失转矩T值T[h-(h+30)，i-1]；稍后进行说明的步骤807中计算出损失转矩T的该值T[h-(h+30)，i-1]以存储于寄存器RE中，并且对应于一个曲柄脉冲ω[h+30，i-1]，所述曲柄脉冲ω[h+30，i-1]在当前输入曲柄脉冲ω[h，i]之前150CAD已经被输入电子控制单元20中。步骤807中的运行对应于步骤704中的运行。

例如，当当前输入曲柄脉冲对应于在曲轴22转动的当前180CAD周期(i)内经过当前上死点后0CAD时(h＝0对应于上死点正时)，电子控制单元20读取损失转矩T的值T[0-30，i-1]，该值T[0-30，i-1]已经被计算出存储于寄存器RE中，并且对应于曲柄脉冲ω[30，i-1]，所述曲柄脉冲ω[30，i-1]在对应于0CAD的当前输入曲柄脉冲ω[0，i]之前150CAD已经被输入到电子控制单元20(参见图3)。

注意，当当前输入曲柄脉冲对应于在曲轴22转动的第一个180CAD周期(i＝1)内经过当前气缸上死点后0CAD以使没有损失转矩值T存储于所述寄存器RE时，一个在先准备作为从曲轴22的0CAD到30CAD的损失转矩T值并且存储于寄存器RE或存储介质20a的缺省值能被使用作为损失转矩T的值T[0-30，i-1]。

随后，步骤804中如步骤105中一样，按照上文提到的公式[9]或[11]电子控制单元20根据从寄存器RE中读取的在对应于(h+30)CAD的曲柄脉冲的下次输入正时的损失转矩T的值T[h-(h+30)，i-1]计算出角速度ω的预测值ω’[h+30，i]。

例如、步骤804中，电子控制单元20在曲轴22转动的当前180CAD周期i内曲轴22的相应曲柄转角(h+30)处的角速度ω的预测值ω’[h+30，i]。

步骤804中，电子控制单元20将角速度ω的预测值ω′[h+30，t]储存在寄存器RE或存储介质20a中。注意，当h+30＝180时，h+30设置为0并且i增加为1。

步骤804中，电子控制单元20按照上文提到的公式[10]计算出曲轴22到达曲柄脉冲的下次输入正时的到达时间的预测值t[h-(h+30)，i]，并且将与角速度ω的预测值ω′[h+30，i]相关的到达时间t的预测值储存在寄存器RE或存储介质20a中。

随后，如步骤106的操作一样，在步骤805中电子控制单元20判断在对应于(h+30)CAD的曲柄脉冲下次输入时间的角速度ω的预测值ω′[h+30，i]是否等于或小于零，从而判断当前上死点正时是否对应于曲轴22正向转动的前次上死点。

在判断在曲柄脉冲的下次输入时间的角速度ω预测值ω′[h+30，i]大于零的情况下(步骤805中NO)，电子控制单元20判断出当前上死点正时不对应于曲轴22正向转动的前次上死点，然后进入到步骤806。

然后，步骤806中电子控制单元20判断直到下次上死点的角速度ω的值的预测是否完成。在判断当前曲柄转角不对应于下次180CAD周期i+1内的下次上死点正时时，电子控制单元20判断出直到下次上死点的角速度ω的预测值没有完成(步骤806中NO)。然后，步骤807中电子控制单元20进行步骤807并且计算出对应于当前输入曲柄脉冲(h＝0CAD)的损失转矩T的值T[(h-30)-h，i]，并且将损失转矩T的值T[(h-30)-h，i]储存在寄存器RE中，如同步骤107的操作一样。

在完成步骤807的运行之后，电子控制单元20将807A中的参数h增加30并且回到步骤803重复步骤803到807A的运行直到步骤806中的判断为肯定或步骤805中的判断为肯定。当增加值h变成150时，电子控制单元20判断出直到下次上死点的角速度ω的值的预测，即预测值ω′[180＝0，i+1]完成(步骤806中YES)。然后，电子控制单元20终止前次上死点判断循环R7并且回到主发动机控制程序。

也就是说，每个上死点循环执行该发动机转速(角速度)降低的未来轨迹的预测。

在每个上死点循环中步骤803到807A的重复运行期间，当角速度ω的当前预测值ω′等于或小于零时，步骤805中的判断是肯定的。

然后，步骤808中，电子控制单元20判断出当前上死点时间对应于曲轴22正向转动的前次上死点。

然后，步骤809中，电子控制单元20根据在发动机转速降低期间曲轴22的正向转动过程中的前次上死点的正时确定该起动机11的驱动正时。例如，步骤809中，电子控制单元20激励小齿轮致动器14以相对于当前上死点正时(前次上死点正时)确定的一个正时移动小齿轮13向环形齿轮23以使小齿轮13啮合于环形齿轮23，然后步骤809中驱动电动机12以转动小齿轮13从而转动发动机21的曲柄从而重新启动发动机。在步骤809的运行后，电子控制单元20退出前次上死点判断循环R7并且回到主发动机控制程序。例如，步骤804、805、806、808的运行以及步骤804、805、806以及808运行的等效部件对应于根据本发明第四实施例的前次上死点确定器。例如，至少在步骤809中的运行和至少在步骤809中的运行的等效部件对应于依照本发明的第四实施例的驱动正时确定器。

如上所述，根据第四实施例的发动机控制系统配置为在发动机21自动停机之后预测带有波动的发动机转速降低的未来轨迹，并且根据该发动机21降低的预测未来轨迹确定对应于曲轴22正向转动中前次上死点的正时。从而，发动机控制系统可以确定对应于在发动机转速(曲轴22的角速度)变为零或更小之前的前次上死点的正时，使高精度的确定相对于前次上死点正时的移动小齿轮13到环形齿轮23的正时成为可能。

注意图16示出的前次上死点判断循环设计成每180CAD即每个上死点循环，预测发动机转速降低的未来轨迹，但是所述本发明第四实施例不限制于此。特别地，前次上死点判断循环能够设计成每个给定的循环，例如360CAD预测发动机转速降低的未来轨迹。

此外，图16示出的前次上死点判断循环设计成每当曲柄转角传感器25输入一个曲柄脉冲到电子控制单元20时，重复对角速度ω值和到达时间t进行预测，但是本发明的第四实施例没有限制于此。特别地，图16示出的前次上死点判断循环可以设计成每个给定的循环，例如每180CAD和每个上死点循环，重复对角速度ω的值和到达时间t的值进行预测。

第五实施例

在下文中将参考图17和18对本发明第五实施例的发动机控制系统进行说明。

根据第五实施例的发动机控制系统的结构和/或功能与根据第四实施例的发动机控制系统不同在于下列几点。因此，不同的几点将主要在下文中进行说明。

根据第五实施例的发动机控制系统配置为：

每当从曲柄转角传感器25输入一个曲柄脉冲作为发动机转速的历史数据HD时储存发动机转速(曲轴22的角速度)值(参见图1示出的假想线)；

根据所述发动机转速直到当前时间的历史数据HD在每个给定的循环预测发动机转速(曲轴22的角速度)的未来轨迹；

根据发动机转速的未来轨迹预测曲轴22将到达相对于当前时间的下次上死点时间的第一到达时间t(上死点)；

根据发动机转速的未来轨迹预测发动机转速将到达相对于当前时间的0[RPM]的第二到达时间t(0RPM)；

比较第一到达时间t(上死点)与第二到达时间t(0RPM)从而基于该比较结果判断当前时间是否对应于前次上死点时间。

根据图18所示的作为发动机停止和起动控制循环的一部分的流程图，根据第五实施例的电子控制单元20还设计成执行前次上死点判断循环R8。电子控制单元20在执行主发动机控制程序期间的预置循环例如180CAD循环中重复地运行前次上死点判断程序R8。

特别地，当启动前次上死点判断循环R8时，步骤901中电子控制单元20判断在发动机21自动停机后发动机转速是否下降。在判断出发动机转速在发动机21自动停机之后没有下降或发动机转速随着发动机21起动而下降的情况下(步骤901中NO)，由于不需要判断曲轴22的正向转动的前次上死点，电子控制单元20退出前次上死点判断循环R8，回到主发动机控制程序。

反之，在判断出在发动机21自动停机之后发动机转速下降的情况下(步骤901中为YES)，步骤902中电子控制单元20根据发动机转速变化的过程的历史数据HD预测直到0RPM时发动机转速(曲轴22的角速度)的未来轨迹。

随后，步骤903中电子控制单元20根据发动机转速的预测的未来轨迹计算曲轴22将到达相对于当前时间的下次上死点正时的第一到达时间t(上死点)。在运行步骤903后，根据发动机转速的未来轨迹，步骤904中电子控制单元20预测发动机转速相对于当前时间将到达0[RPM]的第二到达时间t(0RPM)。

随后，步骤905中电子控制单元20比较第一到达时间t(上死点)和第二到达时间t(0RPM)从而判断当前时间是否对应于前次上死点正时。特别地，当第一到达时间t(上死点)小于第二到达时间t(0RPM)(步骤905中NO)时，电子控制单元20判断出当前上死点不对应于曲轴22正向转动的前次上死点，然后终止前次上死点判断循环R8。

反之，当第一到达时间t(上死点)长于第二到达时间t(0RPM)(步骤905中YES)时，步骤906中电子控制单元20判断出当前上死点对应于曲轴22正向转动的前次上死点。

然后，步骤907中，电子控制单元20根据在发动机转速降低期间曲轴22的正向转动过程中的前次上死点的正时确定该起动机11的驱动正时。例如，步骤907中，电子控制单元20在相对于当前上死点正时(前次上死点正时)确定的正时激励小齿轮致动器14以移动小齿轮13到环形齿轮23，以使小齿轮13啮合于环形齿轮23，然后步骤907中驱动电动机12以转动小齿轮13从而转动发动机21的曲柄从而重新启动发动机。在步骤907的运行后，电子控制单元20退出前次上死点判断循环R8并且回到主发动机控制程序。

如上所述，根据第五实施例的发动机控制系统获取的效果相同于第四实施例获取的效果。

此外，因为前次上死点判断循环在每个给定的循环中重复地执行，例如每180CAD循环，就有可能在发动机转速下降期间确定曲轴22正向转动的前次上死点正时。

第六实施例

在下文中将参考图19和20对本发明第六实施例的发动机控制系统进行说明。

根据第六实施例的发动机控制系统的结构和/或功能与根据第四实施例的发动机控制系统不同之处在于下列几点。因此，不同的几点将主要在下文中进行说明。

根据第四实施例的发动机控制系统配置为在一个当前预测正时预测发动机转速值或曲轴22的角速度，预测基于下列数据：存储于寄存器RE中的损失转矩T的值、当前发动机转速(曲轴22的当前角速度)以及发动机21的惯量J(参见步骤804或步骤105的运行)。此外，根据第四实施例的发动机控制系统配置为每给定的循环中重复对发动机转速值和到达时间值进行预测，其依据是：角速度的在前预测值、存储于寄存器RE中的损失转矩T的对应值以及发动机21的惯量J。

相反，根据第六实施例的发动机控制系统配置为在一个当前预测正时根据存储于寄存器RE中的损失转矩T的值、当前发动机转速(曲轴22的当前角速度)以及发动机21的惯量J来预测多个在当前预测正时之后的相对应的n个未来预测正时的角速度ω的未来值ω′1，ω′2，...ω′n；所述n个未来预测正时像第一实施例一样之间具有预置间隔(参见图3中预测未来角速度和未来到达时间)。

根据第六实施例的控制系统也配置为根据多个角速度ω的未来值ω′1，ω′2，...ω′n预测发动机转速降低的未来轨迹，然后根据发动机转速的预测未来轨迹确定当前上死点是否对应于前次上死点。

根据图20所示的作为发动机停止和起动控制循环的一部分的流程图，根据第六实施例的电子控制单元20还设计成执行前次上死点判断循环R9。电子控制单元20在执行主发动机控制程序期间的预置循环中重复地运行前次上死点判断程序R9。

特别地，当启动前次上死点判断循环R9时，步骤1001中电子控制单元20判断在发动机21自动停机后发动机转速是否下降。在判断出发动机转速在发动机21自动停机之后没有下降或发动机转速随着发动机21起动而下降的情况下(步骤1001中NO)，由于不需要判断曲轴22的正向转动的前次上死点，电子控制单元20退出前次上死点判断循环R9回到主发动机控制程序。

反之，在判断出在发动机21自动停机之后发动机转速下降的情况下(步骤1001中YES)，步骤1002中电子控制单元20判断是否有曲柄脉冲从曲柄转角传感器25中输入。电子控制单元20在确定没有曲柄脉冲输入时(步骤1002中NO)重复步骤1002的判断。也就是说，每当输入一个曲柄脉冲电子控制单元20继续到步骤1003。

步骤1003中，电子控制单元20按照前述的公式(1)计算出对应于当前输入曲柄脉冲的曲轴22的角速度ω的值(当前值)ω0。然后，电子控制单元20在对应于当前输入曲柄脉冲的当前预测正时，预测多个在当前预测正时之后的相对应的n个未来预测正时的角速度ω的未来值ω′1，ω′2，...ω′n。

步骤1003中，电子控制单元20能够根据至少一个存储于寄存器RE中的损失转矩T的对应值和发动机21的惯量J，采用和第四实施例中描述的预测运行一样的方法预测在对应于当前输入曲柄脉冲的当前预测正时的多个角速度ω的未来值ω′1，ω′2，...ω′n。步骤1003中，电子控制单元20能够根据直到当前预测正时的发动机转速的历史数据HD，采用和第五实施例中描述的预测运行一样的方法预测在对应于当前输入曲柄脉冲的当前预测正时的多个角速度ω的未来值ω′1，ω′2，...ω′n。所述的n个未来预测正时之间具有例如曲轴22转动的30CAD的预置间隔。

在步骤1003运行后，步骤1004中电子控制单元20判断是否有多个角速度ω的未来值ω′1，ω′2，...ω′n中的任何一个等于或小于0[RPM]。在判定多个角速度ω的未来值ω′1，ω′2，...ω′n当中没有一个大于0[RPM](步骤1004中NO)，电子控制单元20回到步骤1002，然后每当输入一个曲柄脉冲就重复运行步骤1002到1004。也就是说，每当一个曲柄脉冲输入到电子控制单元20，电子控制单元20就在曲柄脉冲输入正时之后预测角速度ω的多个未来值ω′1，ω′2，...ω′n，然后判断所述多个未来值ω′1，ω′2，...ω′n是否有任何一个等于或小于0[RPM]。

在重复运行步骤1002到1004期间，当多个角速度ω的未来值ω′1，ω′2，...ω′n中的任何一个等于或小于0[RPM]时(步骤1004中的YES)，在步骤1005电子控制单元20确定恰好在多个角速度ω的未来值ω′1，ω′2，...ω′n中的任何一个之前的上死点对应于曲轴22的正向转动的前次上死点正时，所述多个角速度ω的未来值中的任何一个都等于或小于零。然后，步骤1006中，电子控制单元20根据在发动机转速降低期间曲轴22的正向转动过程中的前次上死点的正时确定该起动机11的驱动正时。例如，步骤1006中，电子控制单元20在相对于当前上死点正时(前次上死点正时)确定的一个正时激励小齿轮致动器14以移动小齿轮13到环形齿轮23以使小齿轮13啮合于环形齿轮23，然后步骤1006中驱动电动机12以转动小齿轮13从而转动发动机21的曲柄从而重新启动发动机。在步骤1006的运行后，电子控制单元20退出前次上死点判断循环R9并且回到主发动机控制程序。

如上所述，根据第六实施例的发动机控制系统获取的效果相同于第四实施例获取的效果。

根据第六实施例的发动机控制系统配置为每当从曲柄转角传感器25输入一个曲柄脉冲时预测发动机转速降低的未来轨迹，但是本发明的第六实施例不限于此。

特别地，根据第六实施例的发动机控制系统可以配置为每当从曲柄转角传感器25输入预定数目的曲柄脉冲时或每个上死点循环预测发动机转速降低的未来轨迹。

根据第四和第六实施例中的每一个的发动机控制系统配置为通过判断角速度ω的预测值是否等于或小于零[RPM]来判断当前预测正时是否对应于前次上死点，但是第四和第六实施例中的任一个都不限于这种构造。

特别地，根据第四和第六实施例中的任一个的发动机控制系统可以配置为通过判断角速度ω的预测值是否等于或小于一个将包含于角速度ω预测值中的误差容限考虑在内的预置正值[RPM]来判断当前预测正时是否对应于前次上死点。

在第一到第六实施例中的每一个中，发动机控制系统设计为曲柄转角传感器25测量发动机21的曲轴22的转动角速度，但是本发明不限于此。

特别地，设计成直接地测量连接于曲轴22的滑轮的转速的传感器，其被称为滑轮转动传感器，或者设计成直接地测量环形齿轮23的转速的传感器，能代替曲柄转角传感器25或与曲柄转角传感器25一起作为测量发动机21的曲轴22转动角速度的装置。在这些传感器中，被称为环形齿轮转动传感器并且设计成直接地测量环形齿轮23的转速的传感器，，可以优选地用作测量发动机21的转速的工具。这是因为该环形齿轮转动传感器被设计成根据形成在环形齿轮23外圆周上的齿的转动获得预先形成的磁场的变化；形成在环形齿轮23外圆周上的齿的数目大于曲柄转角传感器的磁阻器盘的齿的数目和形成在滑轮外圆周上的齿的数目。

本发明的第一到第六实施例中的每一个的某方面应用于装备起动机11的相应的发动机控制系统，所述起动机11设计成分别地驱动小齿轮致动器14和电动机12以转动小齿轮13，但是本发明的第一到第六实施例的每一个不局限于本申请。

特别地，本发明的第一到第六实施例中的每一个的另一个方面应用于装备一个起动机的发动机控制系统，所述起动机设计成同时驱动小齿轮致动器14和电动机12，或设计成驱动小齿轮致动器14和电动机12中的一个，然后在经过一个给定的延迟时间后驱动另一个。例如，当这种起动机用于根据第一到第三实施例的发动机控制系统时，发动机控制系统可以设计成根据发动机转速的未来轨迹判断发动机转速是否在例如300RPM或更小，更具体地说，50到100RPM的极低速范围之内，然后当确定发动机转速在所述极低速范围内时，控制小齿轮致动器14以移动小齿轮13到环形齿轮23。

在第一到第六实施例中的每一个中，曲柄角测量分辨率可以设置为除30CAD以外的期望角。

表面上，循环R1到R9存储于电子控制单元20的存储介质20a中，但是在根据第一实施例的发动机控制系统1的电子控制单元20中，要求至少循环R1和R2存储于电子控制单元20中。也就是说，在根据第一到第六实施例中的任一个的发动机控制系统的电子控制单元20的存储介质20a中，要求存储相应的R1到R9中的至少一个。

虽然在本申请中描述了本发明的示例性的实施例，本发明不局限于在本申请中描述的各个实施例，而是包括具有修改、省略、组合(例如各个实施例中各方面的组合)、改进和/或更替的任何和所有实施例，这些实施例根据本发明本领域技术人员都能够理解到。权利要求中的限定将根据这些权利要求中使用的语言被广义地解释，而不限制于本申请说明书中或者申请的审查期间描述的示例，这些示例将被理解为非排他性的。

Claims (11)

1.一种系统，其用于驱动具有小齿轮的起动机以在通过内燃机的自动停止控制的曲轴的转速降低期间使所述起动机转动连接于内燃机的曲轴的环形齿轮以转动所述内燃机的曲柄，该系统包括：

预测器，其根据与曲轴转速降低的相关信息预测曲轴转速降低的未来轨迹，其中与曲轴转速降低的相关信息包括内燃机的损失转矩和内燃机的预先确定惯量；以及

确定器，其根据内燃机转速降低的未来轨迹确定起动机的驱动定时；

其中：所述预测器配置为：

在一个当前预测正时根据内燃机的损失转矩和内燃机的预先确定惯量来预测每个预置循环的曲轴转速值，进而预测曲轴转速降低的未来轨迹；和

在曲轴转速的预测值之间进行线性地或曲线地插值从而预测曲轴转速降低的未来轨迹。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述起动机包括：小齿轮，用于移动该小齿轮到环形齿轮的小齿轮致动器，以及用于独立于所述小齿轮致动器而转动小齿轮的电动机，并且所述确定器配置为根据内燃机转速的降低的未来轨迹确定驱动小齿轮致动器将小齿轮移动至环形齿轮的第一正时和驱动电动机转动小齿轮的第二正时，作为起动机的驱动定时。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述预测器配置为预测曲轴转速降低的未来轨迹，所述预测轨迹是从预先决定的时间参考点开始随着经过时间而变化，并且所述确定器配置为根据曲轴转速降低的未来轨迹来确定作为从时间参考点开始的相应经过时间的驱动小齿轮致动器以将小齿轮移动至环形齿轮的第一正时、以及驱动电动机以转动小齿轮的第二正时。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述预测器配置为：

每当曲轴在作为预置循环的预置曲柄转角转动时采样曲轴转速的当前值从而预测在下一个采样正时的曲轴转速值；并且

给曲轴转速预测值的时间加速由于采样造成的延迟。

5.如权利要求3所述的系统，其中所述确定器进一步包括：

第一再启动单元，其在电动机预驱动模式下，当在曲轴转速降低期间满足内燃机重新启动工况时，执行第一重新启动任务以驱动电动机以在将小齿轮移动至环形齿轮之前转动小齿轮，在曲轴转速降低的未来轨迹上预先限定从下限值到上限值的第一内燃机转速范围，在该第一内燃机转速范围内允许电动机预驱动模式下内燃机重新启动；以及

第一设置单元，其设置用于禁止电动机预驱动模式下的内燃机的重新启动的电动机预驱动停用时间，从而将电动机预驱动停用时间设置为在从时间参考点开始的第一内燃机转速范围的下限值的第一经过时间之前一个第一预置时间，在第一内燃机转速范围的下限值的第一经过时间，第一预置时间从启动小齿轮到环形齿轮的移动到小齿轮邻接于环形齿轮之间选取。

6.如权利要求3所述的系统，其中所述确定器进一步包括：

第二再启动单元，其在电动机后驱动模式下，当在曲轴转速降低期间满足内燃机重新启动工况时，执行第二重新启动任务以驱动小齿轮致动器以将小齿轮移动至环形齿轮以使小齿轮邻接于环形齿轮上，随后驱动电动机转动小齿轮，在曲轴转速降低的未来轨迹上预先限定从下限值到上限值之间的第二内燃机转速范围，在该第二内燃机转速范围内允许电动机后驱动模式下内燃机重新启动；以及

第二设置单元，其设置用于启动电动机后驱动模式下的内燃机的重新启动的电动机后驱动启动时间，从而将电动机后驱动启动时间设置为在从时间参考点开始的第二内燃机转速范围的上限值的第二经过时间之前的一个第二预置时间，在从时间参考点开始的第二内燃机转速范围的上限值的第二经过时间，第二预置时间从启动小齿轮到环形齿轮的移动到小齿轮邻接于环形齿轮之间选取。

7.如权利要求5所述的系统，其中所述确定器进一步包括：

启用单元，其在曲轴转速降低期间没有满足内燃机重新启动工况之前在曲轴转速预置值启用执行小齿轮预置控制，所述小齿轮预置控制驱动小齿轮致动器以将小齿轮移动至环形齿轮以使小齿轮邻接于环形齿轮从而为内燃机的重新启动作准备；以及

第三设置单元，配置为设置执行小齿轮预置控制的开始时间，从而将执行小齿轮预置控制的开始时间设置为在从时间参考点开始的曲轴转速预置值的第三经过时间之前的第三预置时间，在从时间参考点开始的曲轴转速预置值的第三经过时间，第三预置时间从启动小齿轮到环形齿轮的移动到小齿轮邻接于环形齿轮之间选取。

8.如权利要求5所述的系统，其中所述确定器进一步包括：

停用单元，其在曲轴转速降低期间没有满足内燃机重新启动工况之前禁止执行小齿轮预置控制，所述小齿轮预置控制将驱动小齿轮致动器以将小齿轮移动至环形齿轮以使小齿轮邻接于环形齿轮从而为内燃机的重新启动作准备；

第二再启动单元，当曲轴转速降低期间满足内燃机重新启动工况时，其在电动机后驱动模式下，在小齿轮邻接于环形齿轮之后执行以驱动电动机转动小齿轮；以及

第四设置单元，其配置为设置用于增加延迟时间的开始时间，以使用于增加延迟时间的开始时间设置为在从时间参考点开始的第四经过时间之前的第四预置时间，所述延迟时间是从启动小齿轮移动到环形齿轮开始小齿轮完全啮合所需要的时间，在从时间参考点开始的第四经过时间，第四预置时间从启动小齿轮到环形齿轮的移动到小齿轮邻接于环形齿轮之间选取，所述曲轴转速是在从时间参考点开始的第四经过时间的一个预置值或是比预置值小的值。

9.如权利要求5所述的系统，其中确定器配置为：

在电动机预驱动模式下在驱动电动机转动小齿轮之后预测小齿轮转速增加的未来轨迹；

根据曲轴转速降低的未来轨迹和小齿轮转速增加的未来轨迹预测从时间参考点开始的第五经过时间，在第五经过时间的曲轴转速降低的未来轨迹值与在第五经过时间的小齿轮转速增加的未来轨迹值之间的差值在预置阈值范围之内；以及

给从时间参考点开始的第五经过时间加速一个第五预置时间，在从时间参考点开始的第五经过时间，第五预置时间从启动小齿轮到环形齿轮的移动到小齿轮邻接于环形齿轮之间选取。

10.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

啮合禁止请求产生单元，其配置为：在通过预测器的曲轴转速降低的未来轨迹的预测期间，当确定不能确保预测的准确度所需要的水平时，产生用于禁止小齿轮与环形齿轮的啮合的啮合禁止请求，

其中确定器配置为曲轴转速降低期间当啮合禁止请求产生单元产生啮合禁止请求时禁止内燃机的重新启动。

11.如权利要求5所述的系统，进一步包括：

啮合禁止请求产生单元，其配置为，在通过预测器的曲轴转速的未来轨迹的预测期间，当确定不能确保预测的准确度所需要的水平时，产生用于禁止小齿轮与环形齿轮的啮合的啮合禁止请求，

其中，通过第一再启动单元在执行电动机预驱动模式下的第一重新启动任务期间，确定器配置为：

当在启动小齿轮移动到环形齿轮之前产生啮合禁止请求时取消小齿轮到环形齿轮的移动；以及

当在启动小齿轮移动到环形齿轮之后产生啮合禁止请求时忽略该啮合禁止请求以继续电动机预驱动模式下的第一重新启动任务。

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