CN102162421A

CN102162421A - 发动机起动机控制装置

Info

Publication number: CN102162421A
Application number: CN2011100417478A
Authority: CN
Inventors: 能谷英弥
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2031-02-18
Also published as: DE102011000798A1; JP2011169248A; JP5428931B2; US8671786B2; US20110203410A1; CN102162421B

Abstract

本发明涉及发动机起动机控制装置，具体地，提供一种用于起动机的起动机控制装置，所述起动机配备有与连接到发动机的输出轴的环形齿轮能够接合的小齿轮以及可操作以使小齿轮旋转从而发动发动机的马达。所述起动机控制装置用于确定在通过马达发动之后发动机是否已经被置于继续自动运行。当满足这种条件时，所述起动机控制装置在保持通过马达旋转小齿轮的情况下释放小齿轮与环形齿轮的接合，从而减小环形齿轮施加到小齿轮上的扭矩，以最小化小齿轮的磨损。

Description

发动机起动机控制装置

技术领域

本发明总体涉及一种可以在机动车中使用的发动机起动机的控制器，更具体地，涉及一种这样的控制器：其被设计为在完成发动机发动之后释放起动机的小齿轮与发动机的环形齿轮之间的接合。

背景技术

在典型机动车中，通过使用起动机将初始扭矩应用于发动机的输出轴(即，曲轴)来实现发动机一旦停止之后的起动。具体地，起动机控制器激励起动机以沿小齿轮的轴向推动(推进)小齿轮，并且使小齿轮与机械地连接到发动机的曲轴的环形齿轮形成接合。然后，起动机控制器激励安装在起动机中的电马达，以通过小齿轮使环形齿轮旋转，从而发动发动机。当完成发动机的发动时，起动机控制器对起动机去激励，以使小齿轮的旋转停止。例如，第2002-70699号日本专利首次公布公开了这种起动机控制器。

如上述公布中教导的起动机配备有用于激励或去激励螺线管以推动小齿轮的继电器开关与晶体管的第一组合以及用于激励或去激励电马达的继电器开关与晶体管的第二组合。起动机控制器控制在第一组合和第二组合中的激励或去激励的时间以分立地控制小齿轮的推动和马达的旋转。当通过马达发动发动机且起动发动机时，起动机控制器停止激励马达，并且将起动机从发动机脱开。

在通过关闭马达以使小齿轮停止并然后释放小齿轮与环形齿轮的接合来实现发动机发动完成之后起动机从发动机脱开的情况下，小齿轮将在没有马达驱动的情况下通过环形齿轮来旋转，直到马达停止之后小齿轮实际上从环形齿轮脱开。这导致关于小齿轮的机械磨损的更大问题。

发明内容

因此，目的在于提供一种被设计为最小化起动机部件的磨损的起动机控制装置的改进结构。

根据实施例的一方面，提供一种用于控制起动机的操作的起动机控制装置，所述起动机配备有与连接到发动机的输出轴的环形齿轮接合的小齿轮以及可操作以使小齿轮旋转从而发动发动机的马达。所述起动机控制装置包括：(a)发动机操作条件确定设备，用于确定在通过马达发动之后发动机是否已经被置于继续自动运行；以及(b)接合释放设备，用于在所述发动机操作条件确定设备确定发动机已经被置于继续自动运行时，在保持通过马达旋转小齿轮的同时释放小齿轮与环形齿轮的接合。

具体地，当在发动机开始被发动之后要求起动机从发动机脱开时，起动机控制装置在保持通过马达旋转小齿轮的同时释放小齿轮与环形齿轮的接合。因此，当小齿轮与环形齿轮处于啮合时，继续通过马达旋转小齿轮。

当环形齿轮使小齿轮旋转时(例如，环形齿轮的速度高于马达的速度)，在马达处于产生扭矩的接通状态时环形齿轮施加到小齿轮上的扭矩的幅值被认为小于马达处于关断状态时。这意味着在马达运行将扭矩施加在小齿轮上时小齿轮的因通过环形齿轮的旋转而导致的机械磨损将为小。如上所述，起动机控制装置在小齿轮与环形齿轮处于接合时保持马达旋转，因此导致环形齿轮施加到小齿轮上的扭矩的减小从而最小化小齿轮的磨损。

在此实施例的优选模式下，起动机控制装置还包括小齿轮旋转停止确定设备，用于基于所述接合释放设备指示起动机释放小齿轮与环形齿轮的接合时与实际上完成释放小齿轮与环形齿轮的接合时之间所需的时间段确定小齿轮停止旋转的时间。所述需要的时间段通常随着起动机的个体变化性或老化以及起动机的温度改变而改变。例如，润滑脂从起动机的滑动部件脱离，或者起动机的部件随着起动机的老化磨损，这将导致需要的时间段增加。此外，起动机的温度越低，施加到起动机的滑动部分的润滑脂的粘度越高，这将导致需要的时间段增加。

基于上述事实，起动机控制装置用于基于在所述接合释放设备指示起动机释放小齿轮与环形齿轮的接合时与实际上完成释放小齿轮与环形齿轮的接合时之间消耗的时间段确定小齿轮停止旋转的时间，因此在小齿轮与环形齿轮处于接合时尽可能长地保持通过马达旋转小齿轮。在基于需要的时间段选择的最佳时间停止马达，因此，能够最小化保持马达旋转的时间长度。

起动机控制装置还包括：释放完成确定设备，用于确定在所述接合释放设备指示起动机释放小齿轮与环形齿轮的接合之后是否已经完成释放小齿轮与环形齿轮的接合；以及小齿轮旋转停止确定设备，用于基于是否已经完成释放小齿轮与环形齿轮的接合的确定结果确定小齿轮停止旋转的时间。这种结构可操作以在完成释放小齿轮与环形齿轮的接合之后停止小齿轮通过马达的旋转，因此最小化保持马达旋转的时间长度。

所述起动机可以包括第一螺线管、第一开关、第二螺线管和第二开关。当接通时，第一螺线管使得小齿轮与环形齿轮接合。第一开关选择性地建立第一螺线管的接通状态和关断状态。第二螺线管用于打开或关闭马达激励触点，以建立马达的关断状态或接通状态。第二开关控制第二螺线管的操作。所述接合释放设备基于在第一螺线管通过第一开关从接通状态切换到关断状态时与完成释放小齿轮与环形齿轮的接合时之间所需的时间，通过第二开关将马达从接通状态切换到关断状态，以使小齿轮的旋转停止。

具体地，起动机用于通过第一螺线管和第一开关建立小齿轮与环形齿轮的接合或脱开，并且还通过第二螺线管和第二开关接通或关闭马达。起动机控制装置指示起动机将小齿轮从环形齿轮脱开与实际上完成这种脱开之间所需的时间可不同于起动机控制装置指示起动机停止小齿轮的旋转与实际上停止小齿轮的旋转之间所需的时间。

如上所述，第二螺线管被设计为打开或关闭马达激励触点，以建立马达的关断状态或接通状态，而第一螺线管被设计为朝环形齿轮移动小齿轮，或者将小齿轮从环形齿轮拉开以建立小齿轮与环形齿轮的接合或脱开。因此，小齿轮的移动要求第一螺线管产生的磁引力的程度大于第二螺线管产生的磁引力的程度。因此，只要对第一螺线管和第二螺线管同样供能，第一螺线管就需要具有更大的电感。这使当从接通状态切换到关断状态以释放小齿轮与环形齿轮的接合时第一螺线管中感应的电动势大于当从接通状态切换到关断状态以使马达停止时第二螺线管中感应的电动势，因此拉动小齿轮以使小齿轮从环形齿轮脱开的延迟增加。因此，直到完成释放小齿轮与环形齿轮的接合所需的时间比直到马达停止所需的时间长。基于该事实，起动机控制装置基于完成小齿轮从环形齿轮脱开的延迟使马达停止。

如果由于在小齿轮从环形齿轮脱开之后但是在发动机被点着且仅通过混合物的燃烧开始运行之前空气燃料混合的点火失败导致发动机不能继续自动运行，则起动机控制装置可操作以将小齿轮与环形齿轮接合以再次发动发动机。基于此事实，起动机控制装置可以被设计为具有：发动机点火确定设备，用于确定在发动机开始被发动之后发动机是否已经被点着且被起动以自动运行；以及小齿轮停止禁止设备，用于禁止小齿轮的旋转停止直到所述发动机点火确定设备确定发动机已经被点着且被起动以自动运行。这使小齿轮在小齿轮从环形齿轮脱开时与发动机被点着时之间的时间段保持旋转，从而能够快速重起发动机。

在本申请的讨论中，发动机已经被点着的事实意味着发动机已经被置于继续自动运行。

起动机控制装置还可以包括小齿轮停止时间确定设备，用于确定小齿轮停止时间，小齿轮停止时间是马达被关闭以使小齿轮的旋转停止的时间。接合释放设备可以在达到小齿轮停止时间之间释放小齿轮与环形齿轮的接合。在起动机被设计为在马达被关闭以使小齿轮的旋转停止之后将小齿轮从环形齿轮脱开的情况下，在小齿轮的旋转停止之后小齿轮将保持与环形齿轮的接合，因此增加了小齿轮经受环形齿轮的旋转的时间长度，这导致对关于起动机的旋转部件诸如小齿轮和小齿轮的轴的磨损的更多关注。如上所述，起动机控制装置用于在停止马达之前完成小齿轮从环形齿轮脱开，从而最小化小齿轮经受环形齿轮的旋转的时间长度，即，最小化起动机的旋转部件的磨损。

附图说明

从本发明优选实施例的下面给出的详细描述和附图，将更加全面地理解本发明，然而，这不应该被视为将本发明限制为特定实施例，而是仅为了解释和理解的目的。

在附图中：

图1是根据本发明的实施例示出配备有起动机控制装置的自动发动机停止/重起系统的框图；

图2是待被图1的发动机停止/重起系统执行的起动机停止控制程序的流程图；

图3(a)表示待被图1的发动机停止/重起系统控制的发动机的速度；

图3(b)表示图1的发动机停止/重起系统中安装的第一螺线管的接通/关断状态；

图3(c)表示图1的发动机停止/重起系统中安装的第二螺线管的接通/关断状态；

图4(a)表示待被图1的发动机停止/重起系统的变型控制的发动机的速度；

图4(b)表示图1的发动机停止/重起系统的变型中安装的第一螺线管的接通/关断状态；以及

图4(c)表示图1的发动机停止/重起系统的变型中安装的第二螺线管的接通/关断状态。

具体实施方式

参照附图，其中，在若干附图中，相同的标号是指相同的部件，具体地，对于图1，示出发动机起动机控制器，其将被描述为实施为被设计成自动地控制机动车中安装的内燃发动机20的停止和重起的自动发动机停止/重起系统。发动机停止/重起系统配备有电子控制单元(ECU)30且用于控制待被注入发动机20的燃料量、发动机20中的燃料的点燃正时和发动机20的停止/重起操作。

当需要起动、停止或重起发动机时，发动机停止/重起系统控制起动机10的操作。起动机10配备有电马达11，其依赖来自于机动车中安装的蓄电池12的电功率的供给而旋转。电马达11具有输出轴(未示出)，其上联结小齿轮轴13。小齿轮轴13在其一端处保持小齿轮14和单向离合器15，单向离合器15选择地建立或阻挡小齿轮轴13与小齿轮14之间的扭矩传递。

小齿轮13通过杆7的端部来保持，杆7关于轴16旋转。包括线圈18和柱塞19的第一螺线管SL1联结到杆7的另一端。通过杆17将柱塞19保持在线圈18内。当线圈18处于去激励状态时，小齿轮14远离与发动机20的输出轴21(即，曲轴)机械连接的环形齿轮22。当线圈18通过来自电池12的电功率激励时，其将产生使柱塞19沿其轴向移动的磁引力，从而使杆17围绕轴16旋转。这使小齿轮14被推向环形齿轮22，然后与环形齿轮22接合。

当在小齿轮14与环形齿轮22啮合的条件下线圈18处于去激励时，将通过弹簧(未示出)产生的压力使小齿轮轴13远离环形齿轮22移动，从而小齿轮14从环形齿轮22脱开。

点火(IG)开关23位于电池12与起动机10之间。当机动车操作者手动接通点火开关23时，允许将电功率从电池12提供给起动机10。SL1驱动继电器24放置在线圈18与电池12之间。SL1驱动继电器24响应来自ECU 30的控制信号，以激励或去激励第一螺线管SL1。第二螺线管SL2放置在马达11与电池12之间。第二螺线管SL2具有电连接到马达11的电枢的触点。SL2驱动继电器25也放置在电池12与马达11之间。SL2驱动继电器25响应来自ECU 30的控制信号，以激励或去激励第二螺线管SL2。

具体地，第二螺线管SL2作为马达接通/关闭的开关，以激励或去激励马达11，而第一螺线管SL1作为小齿轮推动驱动器，以控制通过柱塞19运动来推进或推拉小齿轮14。马达11或小齿轮14的致动因此需要第一螺线管SL1来产生比待被第二螺线管SL2产生的磁力幅值更大的磁力幅值。因此，第一螺线管SL1被设计为具有比第二螺线管SL2的电感更大的电感。

发动机停止/重起系统还包括曲轴角传感器26、冷却剂温度传感器27等。曲轴角传感器26按照脉冲形式以固定间隔的给定曲轴角(例如，30°CA的循环)向ECU 30输出曲轴角信号。冷却剂温度传感器27测量发动机20的冷却剂的温度，且向ECU 30输出指示该冷却剂的温度的信号。

下面将描述发动机停止/重起系统进行的怠速停止操作(也被称为发动机停止/重起操作)。

怠速停止操作是在发动机20正在运行的同时遇到给定发动机停止条件时自动停止发动机20，然后在满足给定发动机重起条件时自动重起发动机20。例如，发动机停止条件被确定为当驾驶员对加速踏板的作用力变为零(0)以使发动机20置于怠速模式时、当已经踩下制动器踏板时、和/或当车辆的速度已经降低到低于给定值时出现。发动机重起条件被确定为当已经踩下加速踏板时、当已经释放制动器踏板时、和/或当电池12的荷电状态已经下降到低于给定较低水平时满足。

ECU 30配备有输出端口P1和输出端口P2，通过输出端口P1，向SL 1驱动继电器24输出接通/关断信号，通过输出端口P2向SL2驱动继电器25输出接通/关断信号，从而控制起动机10的驱动。ECU30可操作以向SL1驱动继电器24和SL2驱动继电器25输出接通/关断信号以自动地接通或关闭起动机10，而不考虑起动机开关(未示出)的操作状态，换句话说，以彼此独立地激励和去激励马达11和线圈18。

下面将描述起动机10发动发动机20的操作。

首先，将解释在开始发动时发动机20的操作。下面将参照接通点火开关23起动发动机10的示例。

当接通点火开关23以请求起动机10起动发动机20时，ECU 30首先向SL 1驱动继电器24输出接通信号。激励线圈18以将小齿轮14推向环形齿轮22，直到小齿轮与环形齿轮22啮合。随后，ECU 30向SL2驱动继电器25输出接通信号以激励马达11。马达11产生使小齿轮14旋转的扭矩。小齿轮14的旋转使环形齿轮22旋转，以使发动机20发动。

下面将详细描述当完成使用起动机10使发动机20发动之后起动机10的操作。

当在ECU 30中确定在通过起动机10使发动机20发动之后遇到发动机20被置于继续自动(独立)运行的自运行条件时，例如，当在使发动机20发动之后发动机20的速度NE1被确定为已经达到400rpm至500rpm时，ECU 30停止起动机10来向发动机20提供初始扭矩。

当完成发动机20的发动时，ECU 30在通过马达11使小齿轮14旋转的情况下释放小齿轮14与环形齿轮22的接合。更具体地，ECU30保持通过马达11使小齿轮14旋转，将小齿轮14从环形齿轮22脱开，然后关闭马达11，以在完成小齿轮14从环形齿轮22脱开之后停止小齿轮14的旋转。当小齿轮14被置于与环形齿轮22啮合时，该控制尽可能长地保持通过马达11使小齿轮14旋转。

具体地，当发动机20已经处于自运行条件，从而已经起动自动运行且需要停止发动机20的发动时，小齿轮14被认为经历了环形齿轮22的以比马达11的速度更大的速度旋转以使发动机20发动。在这种条件下，当马达11处于激励状态来产生扭矩时环形齿轮22施加到小齿轮14上的扭矩幅值被认为小于当马达11处于去激励状态时由环形齿轮22施加到小齿轮14上的扭矩幅值。这意味着：小齿轮14由于通过环形齿轮22而旋转引起的的机械磨损在马达11保持运行产生扭矩直到小齿轮14从环形齿轮22脱开的情况下较小。因此，ECU30被设计为：在通过马达11保持小齿轮14旋转时释放小齿轮14与环形齿轮22的接合，换句话说，当小齿轮14与环形齿轮22啮合时通过马达11尽可能长地继续旋转小齿轮14，从而最小化小齿轮14的磨损。

此实施例的起动机10被设计为耗费从指示释放小齿轮14与环形齿轮22的接合直到该释放已经完成的时间。因此，小齿轮14与环形齿轮22的接合的释放将在ECU 30指示起动机10之后的某个时间段完成。这种释放所需时间比在ECU 20指示马达11停止时与在马达11实际停止时之间所需的时间更长。

小齿轮14的运动需要第一螺线管SL1产生的磁引力的程度大于第二螺线管SL2产生的磁引力的程度。因此，第一螺线管SL1被设计为具有更大的电感。这使当从接通状态切换到关断状态时在第一螺线管SL1中感应的电动势大于当从接通状态切换到关断状态时在第二螺线管SL2中感应的电动势，因此导致增加在拉动小齿轮14远离环形齿轮22时的延迟。相反，如上所述，第二螺线管SL2被设计为打开或关闭触点，以激励或去激励马达11，因此不需要第二螺线管SL2像第一螺线管SL1那样产生大程度的磁引力来驱动马达11。因此，与第一螺线管SL1相比，第二螺线管SL2在从接通状态切换到关断状态时感应的电动势的程度更小。在从接通状态切换到关断状态以停止马达11时第二螺线管SL2的操作中的时间延迟不大。因此，释放需要时间TP大于马达停止需要时间，释放需要时间TP是从指示起动机10释放小齿轮14与环形齿轮22的接合(即，ECU 30向SL 1驱动继电器24输出关断信号)直到实际释放小齿轮14与环形齿轮22的接合的时间间隔，马达停止需要时间是指示起动机10使马达11停止(即，ECU 30向SL2驱动继电器25输出关断信号)直到马达11实际停止的时间间隔。

为了在小齿轮14与环形齿轮22处于接合时尽可能长地保持通过马达11旋转小齿轮14，优选地是，在ECU 30指示起动机10释放小齿轮14与环形齿轮22的接合并且实际上完成这种释放之后关闭马达11以停止旋转小齿轮14。

因此，此实施例的发动机停止/重起系统被设计为基于释放需要时间TP确定第二螺线管SL2被关断时的时间。具体地，ECU 30假设马达停止需要时间非常小，且将第一螺线管SL 1关断之后释放需要时间TP到期时的时间确定为将第二螺线管SL2关断的关断时间。这将导致在完成小齿轮14从环形齿轮22脱开之后使马达11关闭以停止旋转小齿轮14。

图2是当完成发动机20的发动之后ECU 30执行的在给定时间间隔关闭起动机10的步骤序列或起动机停止控制程序的流程图。

在进入程序之后，程序进行到步骤11，其中，确定发动机20现在是否处于起动模式，换句话说，确定发动机20是否被发动但还没有点着。如果获得意味着发动机10没有处于起动模式的否定回答，则程序终止。可选地，如果获得意味着发动机10处于起动模式的肯定回答，则程序进行到步骤12，其中，确定第一螺线管SL 1是否已经在起动模式下从接通状态切换到关断状态，换句话说，确定现在正在释放或者已经释放小齿轮14与环形齿轮22的接合。如果发动机20处于起动模式的早期阶段，则在步骤12获得否定回答。然后，程序进行到步骤13。

在步骤13，确定发动机12是否仍然正通过起动机10来发动，也就是说，确定第一螺线管SL 1和第二螺线管SL2是否都处于接通状态。如果获得意味着第一螺线管SL1和第二螺线管SL2都处于接通状态的肯定回答，则程序进行到步骤14，其中，确定由曲轴角传感器26测量得的发动机20的速度NE是否大于或等于起动速度NE1(例如，400rpm至500rpm)。起动速度NE1选择成比马达11发动发动机20的速度高出给定值。如果获得意味着发动机20的速度NE低于起动速度NE 1的否定回答，则程序终止。可选地，如果获得肯定回答，则程序进行到步骤15。

在步骤15，SL1驱动继电器24关闭。具体地，ECU 30向SL1驱动继电器24输出关断信号，以将第一螺线管SL1从接通状态切换到关断状态。这使得柱塞19移动，以将小齿轮轴13从环形齿轮22拉开。换句话说，沿使小齿轮14从环形齿轮22脱开的方向移动小齿轮轴13。

然后，程序进行到步骤16，其中，确定从第一螺线管SL1关断开始是否已经逝去给定时间段TA(例如，释放要求时间TP或TP+a)。如果获得意味着时间段TA还没有逝去的否定回答，则程序终止。可选地，如果获得意味着小齿轮14已经从环形齿轮22脱开的肯定回答，则程序进行到步骤17，其中，ECU 30向SL2驱动继电器25输出关断信号，以将第二螺线管SL2从接通状态切换到关断状态，从而马达11被关闭以停止使小齿轮14旋转。

图3(a)、图3(b)和图3(c)展示了当要求起动发动机20然后停止起动机10时，发动机20的速度NE与第一螺线管SL1和第二螺线管SL2的受控操作之间的关系。具体地，图3(a)表示发动机20的速度NE。图3(b)表示第一螺线管SL1的接通/关断状态。图3(c)表示第二螺线管SL2的接通/关断状态。图3(b)和图3(c)中的每一个中的虚线展示了在马达11被关闭之后小齿轮14从环形齿轮22脱开的情况。

当点火开关23已经从接通状态切换到关断状态，并且在发动机20在时间t10处自动停止之后发动机重起条件已经得到满足时，ECU30向SL1驱动继电器24输出接通信号以激励第一螺线管SL1。然后，小齿轮14推向环形齿轮22。其后，在时间t11处，ECU 30向SL2驱动继电器25输出接通信号以激励第二螺线管SL2。然后，马达11被接通以使小齿轮11旋转，从而向发动机20提供初始扭矩。

通常在小齿轮14被推动且到达环形齿轮22时，或者在小齿轮14到达且碰到环形齿轮22的侧表面然后通过马达11来旋转时的时刻，实现了小齿轮14与环形齿轮22的接合。

当发动机20中出现燃料的首次燃烧，且在时间t12处发动机20的速度NE已经提高到高于起动速度NE1时，ECU 30确定发动机20已经被置于继续自动运行且向SL1驱动继电器24输出关断信号以去激励第一螺线管SL1。这导致小齿轮14被拉离环形齿轮22，从而小齿轮14从环形齿轮22脱开。在从时间t12逝去时间段TA的时间t13处，ECU30向SL2驱动继电器25输出关断信号以去激励第二螺线管SL2，从而停止马达11。

典型发动机起动机被设计为相互配合地电控制小齿轮的推动和旋转。具体地，当激励起动机时，先将小齿轮推向环形齿轮。同时，通过小齿轮的推动闭合马达激励触点以致动马达。当对起动机去激励时，马达激励触点先打开以使马达停止。其后，小齿轮离开环形齿轮。因此，在马达停止之后的所有时间释放小齿轮与环形齿轮的接合。

下面将考虑不同于此实施例的在第二螺线管SL2关断之后第一螺线管SL1关断的情况。例如，在时间t12第二螺线管SL2关断以使马达11停止。随后，第一螺线管SL1关断，使得在时间段TA逝去之后小齿轮14离开与环形齿轮22的接合。因此，与传统起动机中相同，在马达11处于关断状态的时间t12之后的时间段TN，通过环形齿轮22的旋转使小齿轮14旋转。这导致在时间段TN由环形齿轮22在小齿轮14上施加更大程度的扭矩。相反，此实施例的发动机停止/重起系统被设计为：在时间段TN小齿轮14通过马达11旋转，其间，小齿轮14经受环形齿轮22的扭矩，从而最小化小齿轮14的磨损。

下面将描述此实施例的有益效果。

当需要将起动机10从发动机20脱开以终止通过起动机10发动发动机20时，发动机停止/重起系统在小齿轮14通过马达11旋转的同时释放小齿轮14与环形齿轮22的接合。这在小齿轮14被置于与环形齿轮22接合时保持了通过马达11旋转小齿轮14达一长时间段。因此，当在完成发动机20的发动之后环形齿轮22的速度变为高于小齿轮14的速度，且通过环形齿轮22旋转小齿轮14时，与传统起动机的相比，环形齿轮22在小齿轮14上施加的扭矩在幅值上更小，因此使得小齿轮14的磨损减小。

ECU 30被设计为：将马达11待被停止的时间确定为ECU 30指示起动机10将小齿轮14从环形齿轮22脱开时与实际上完成这种脱开时之间的时间延迟的函数，即，指示起动机10将小齿轮14从环形齿轮22脱开，然后在逝去期望的时间之后关闭马达11，在所述期望的时间，保持小齿轮14与环形齿轮22的接合。这保持了小齿轮14在小齿轮14置于与环形齿轮22接合时通过马达11的旋转，因此最小化小齿轮14的磨损。如上所述，马达11基于上述时间延迟关闭，从而使得保持马达11旋转的时间长度能够得到最小化。

具体地，在从ECU 30指示起动机10将小齿轮14从环形齿轮22脱开(即，向SL1驱动继电器24输出关断信号)时的时间开始逝去释放需要时间TP之后，ECU 30向SL2驱动继电器25输出关断信号以使马达11停止，从而在ECU 30指示起动机10将小齿轮14从环形齿轮22脱开时与实际上完成这种脱开时之间的时间段保持小齿轮14通过马达11的旋转。这进一步最小化小齿轮14的磨损。

在被设计为通过第一螺线管SL1和SL1驱动继电器24建立或释放小齿轮14与环形齿轮22的接合且通过第二螺线管SL2和SL2驱动继电器25控制马达11的停止或起动的发动机停止/重起系统中，由于第一螺线管SL1和第二螺线管SL2之间的电感差，在ECU 30指示起动机10将小齿轮14从环形齿轮22脱开时与在实际上完成这种脱开时之间所需的时间比在ECU 30指示起动机10使马达11停止时与在马达11实际上停止时之间所需的时间更长。此实施例的发动机停止/重起系统可操作以在ECU 30指示起动机10释放小齿轮14与环形齿轮22的接合与实际上完成这种释放时之间的时间段保持通过马达11使小齿轮14旋转，从而最小化作用于小齿轮14的直到小齿轮14从环形齿轮22脱开的扭矩，且进一步减小小齿轮14的磨损。

上述实施例的发动机停止/重起系统可如下讨论来修改。

ECU 30基于释放需要时间TP确定小齿轮14的旋转停止的时间，释放需要时间TP是ECU 30指示起动机10将小齿轮14从环形齿轮22脱开与实际上完成这种脱开之间所需的时间，具体地，ECU 30在自第一螺线管SL1被关断开始逝去时间段TA之后关断第二螺线管SL2，并且基于下面讨论的事实改变时间段TA。

通常，起动机10的温度越低，施加到起动机10的滑动部分的润滑脂的粘度越高。润滑脂还脱离起动机10的滑动部件，或者起动机10的部件随着起动机10的老化磨损。这将导致释放需要时间TP的增加，所述释放需要时间TP是ECU 30指示起动机10将小齿轮14从环形齿轮22脱开与实际上完成这种脱开之间所需的时间。因此，ECU 33基于起动机10的老化的程度或温度改变时间段TA或者确定马达11被关闭以使小齿轮14停止的时间。这确保了在小齿轮14置于与环形齿轮22接合时尽可能长保持通过马达11旋转小齿轮14，因此最小化小齿轮14的磨损。

可以将起动机10的温度计算为如由冷却剂温度传感器27所测得的冷却剂温度的函数，或者通过在起动机10上安装温度传感器且从其采样输出直接确定。可以通过计算起动机10起动发动机20的总时间量或者基于自起动机10从工厂运出开始逝去的时间确定起动机10的老化。

发动机停止/重起系统可以被设计为具有用于监控是否已经完成小齿轮14与环形齿轮22接合的释放并基于监控结果确定小齿轮14的旋转停止时间的设备。这种结构增强了确定是否已经完成小齿轮14与环形齿轮22接合的释放中的准确度，并且有效地最小化小齿轮14的磨损。该结构还能够在获得监控结果之后立即停止马达11，因此最小化马达11运行所需的时间。

可以通过在小齿轮14或环形齿轮22附近安装光传感器或磁传感器并监控所述传感器的输出，进行确定是否已经完成小齿轮14与环形齿轮22接合的释放。可选地，小齿轮14与环形齿轮22的组合可以被设计为当其接合时电通过小齿轮14和环形齿轮22。当没有发现通过小齿轮14和环形齿轮22的电时，ECU 30确定已经完成小齿轮14与环形齿轮22接合的释放。可选地，第一螺线圈SL1还可以被设计为线圈18的电感随着柱塞19插入线圈18的量(即，小齿轮14在其轴向的位置)的改变而改变。ECU 33将柱塞19的冲程计算为线圈18的电感改变的函数，并且基于柱塞19的冲程确定是否已经完成小齿轮14与环形齿轮22接合的释放。

马达11具有输出扭矩与施加到其中的电流成比例的电特性。因此，在小齿轮14与环形齿轮22旋转啮合和小齿轮14与环形齿轮22旋转脱开之间，流过马达11的电流值不同。通常，前一种情况的电流值大于后一种情况的电流值。因此，当电流值变小时，ECU 30可以确定已经完成小齿轮14与环形齿轮22接合的释放。

ECU 30可以被设计为在小齿轮14从环形齿轮22脱开时与发动机20被点着且开始自动运行时之间的时间段禁止小齿轮14的旋转停止。这种结构可操作以：在由于在上述时间段空气-燃料混合物的点火失败导致发动机20不能继续自动运行时，在使小齿轮14旋转以再次发动发动机20的情况下将小齿轮14与环形齿轮22形成接合，从而快速重起发动机20。在配备有自动发动机停止/重起系统的车辆中，与响应于点火开关23的接通起动发动机20时相比，在自动停止之后发动机20的重起的点火失败概率通常较高。换句话说，在完成发动机20发动之后发动机20不能继续自动运行的概率高。因此，上述结构在配备有自动发动机停止/重起系统的车辆中是有用的。

图4(a)至图4(c)展示了当需要重起发动机20时上述的修改结构的发动机停止/重起系统的操作。图4(a)表示发动机20的速度NE。图4(b)表示第一螺线管SL1的接通/关断状态。图4(c)表示第二螺线管SL2的接通/关断状态。

当在时间t20发动机20自动停止之后已经满足发动机重起条件时，ECU 30向SL1驱动继电器24输出接通信号，以激励第一螺线管SL1。然后小齿轮14推向环形齿轮22。其后，在时间t21，ECU 30向SL2驱动继电器25输出接通信号，以激励第二螺线管SL2。然后，马达11被接通以使小齿轮14旋转，从而使发动机20发动。

当发动机20中已经发生燃料的首次燃烧，并且在时间t22，发动机20的速度NE已经增加到高于起动速度NE1时，ECU 30向SL1驱动继电器24输出关断信号，以去激励第一螺线管SL1。这使小齿轮14从环形齿轮22脱开。如果发动机20点火失败，从而发动机20的速度NE在发动机20被点着并且通过燃烧燃料继续运行之前且在完成小齿轮14从环形齿轮22脱开之后下降，则ECU 30保持马达11旋转。在发动机20的速度NE降低到发动速度附近时的时间t23处，ECU 30激励第一螺线管SL1，以在小齿轮14的速度与环形齿轮22的速度同步的条件下将小齿轮14与环形齿轮22形成接合，从而再次发动发动机20。当在时间t24处发动机20的速度NE增加到高于起动速度NE1时，ECU 30去激励第一螺线管SL1，以使小齿轮14从环形齿轮22脱开。在发动机20的速度NE达到用于确定发动机20已经点着的速度NE2时的时间t25处，ECU 30停止激励第二螺线管SL2以关闭马达11。

ECU30可以可选地被设计为在指示起动机10释放小齿轮14与环形齿轮33的接合之后但是在实际上完成这种释放之前使马达11停止。与传统起动机相比，这种结构还在小齿轮14经受环形齿轮22的旋转时保持通过马达11旋转小齿轮14达一增加的时间段，因此最小化小齿轮14的磨损。

发动机停止/重起系统可以可选地被设计为测量电池12中剩余的可用电功率量并且确定小齿轮14与环形齿轮22接合的释放与停止马达11的顺序。在减小单向离合器15或小齿轮14的磨损方面，优选地是，在完成小齿轮14与环形齿轮22接合的释放之后关闭马达11。当先释放小齿轮14与环形齿轮22的接合时，将导致马达11保持激励的时间增加，这样造成电池12的电功率的消耗增加。因此，当电池12中剩余的电功率量降低到低于给定值时，ECU 30可以关闭马达11然后释放小齿轮14与环形齿轮22接合或者同时执行这些操作，以确保在使起动机10的破坏的最小化与保留电池12中的可用电功率量之间的平衡。

发动机停止/重起系统可以可选地被设计为具有这样的结构：在不使用激励或去激励线圈18的SL 1驱动继电器24和/或接通或关闭马达11的SL2驱动继电器25的情况下，其可操作以彼此独立地控制马达11的停止和小齿轮14与环形齿轮22接合的释放。例如，发动机停止/重起系统可以具有马达激励触点和马达激励控制继电器来代替第二螺线管SL2。马达激励触点安装在与柱塞19的联结有杆17的一端相反的一端。马达激励控制继电器放置在电池12与马达11之间，并且用于响应于来自ECU 30的接通/关断信号来打开或关闭马达激励触点，以接通或关闭马达11。具体地，ECU 30彼此独立地接通或关闭SL 1驱动继电器24和马达激励继电器，以分别控制小齿轮14与环形齿轮22的接合或脱开以及马达11的停止。

尽管已经根据优选实施例公开了本发明以促进对本发明的更好理解，但是应该理解，在不脱离本发明的原理的情况下，本发明可以体现为各种方式。因此，本发明应该理解成包括在不脱离所附权利要求设定的本发明的原理的情况下可被实施的所有可行实施例以及对所示实施例的修改。

Claims

1.一种用于起动机的起动机控制装置，所述起动机配备有与连接到发动机的输出轴的环形齿轮能够接合的小齿轮以及能够操作以使小齿轮旋转从而发动发动机的马达，所述起动机控制装置包括：

发动机操作条件确定设备，其用于确定在通过马达发动之后发动机是否已经被置于继续自动运行；以及

接合释放设备，其用于在所述发动机操作条件确定设备确定出发动机已经被置于继续自动运行时，在保持通过马达旋转小齿轮的情况下释放小齿轮与环形齿轮的接合。

2.如权利要求1所述的起动机控制装置，其特征在于，其还包括：小齿轮旋转停止确定设备，其用于基于所述接合释放设备指示起动机释放小齿轮与环形齿轮的接合时与实际上完成释放小齿轮与环形齿轮的接合时之间所需的时间段确定小齿轮停止旋转时的时间。

3.如权利要求1所述的起动机控制装置，其特征在于，其还包括：释放完成确定设备，其用于确定在所述接合释放设备指示起动机释放小齿轮与环形齿轮的接合之后是否已经完成释放小齿轮与环形齿轮的接合；以及小齿轮旋转停止确定设备，其用于基于释放小齿轮与环形齿轮的接合是否已经完成的确定结果确定小齿轮停止旋转时的时间。

4.如权利要求1所述的起动机控制装置，其特征在于，所述起动机包括第一螺线管、第一开关、第二螺线管和第二开关，当接通时，第一螺线管使小齿轮与环形齿轮形成接合，第一开关选择性地建立第一螺线管的接通状态和关断状态，第二螺线管用于打开或关闭马达激励触点以建立马达的关断状态或接通状态，第二开关控制第二螺线管的操作，并且其中，所述接合释放设备基于第一螺线管通过第一开关从接通状态切换到关断状态时与完成释放小齿轮与环形齿轮的接合时之间所需的时间，通过第二开关将马达从接通状态切换到关断状态以使小齿轮的旋转停止。

5.如权利要求1所述的起动机控制装置，其特征在于，其还包括：发动机点火确定设备，其用于确定在发动机开始被发动之后发动机是否已经被点着且被起动以自动运行；以及小齿轮停止禁止设备，其用于禁止小齿轮的旋转停止直到所述发动机点火确定设备确定发动机已经被点着且被起动以自动运行。

6.如权利要求1所述的起动机控制装置，其特征在于，其还包括：小齿轮停止时间确定设备，其用于确定小齿轮停止时间，小齿轮停止时间是马达被关闭以使小齿轮的旋转停止时的时间，并且其中，所述接合释放设备在小齿轮停止时间达到之前释放小齿轮与环形齿轮的接合。