CN102345548A - 通过小齿轮与环形齿轮的接合来启动内燃发动机的系统 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种通过小齿轮与环形齿轮的接合来启动内燃发动机的系统。在该系统中，预测器预测曲轴沿正向旋转方向的旋转速度因发动机的自动停止而下降期间的曲轴的旋转速度的至少一个未来值。接合单元响应于在曲轴的旋转速度的下降期间发动机重起条件被满足的时刻，将小齿轮移位至环形齿轮，以便将小齿轮与环形齿轮接合。接合确定器基于曲轴的旋转速度的未来值，确定小齿轮与环形齿轮是否将会在曲轴的反向旋转期间变换至其间的接合状态。控制器基于由接合确定器确定的确定结果来控制用以通过接合单元将小齿轮向环形齿轮移位的开始正时和用以使马达通电的开始正时中的至少一个。

Description

通过小齿轮与环形齿轮的接合来启动内燃发动机的系统

技术领域

本公开涉及用于通过起动器的小齿轮与联接于内燃发动机的输出轴的环形齿轮的接合来启动该内燃发动机的系统。

背景技术

近来已开发了诸如怠速减少控制系统之类的发动机起停系统。这种发动机起停系统被设计成响应于检测到驾驶员的诸如制动踏板的操作之类的发动机停止操作而自动停止车辆的内燃发动机。这些发动机起停系统还被设计成响应于检测到驾驶员的诸如加速踏板的操作之类的用以起动车辆的操作而重起该内燃发动机。这些发动机起停系统旨在降低燃料成本和废气排放等。

考虑到例如驾驶性能的改进，需要这些发动机起停系统即时响应于发动机重起请求的出现来重起内燃发动机。已提出用以满足这种要求的多种不同技术方法。

日本已审专利公开文献No.4211208公开了一种包括在这些多种不同技术方法中的技术方法。公开在该专利公开文献中的该技术方法被设计成：当发动机重起请求在内燃发动机(称为发动机)的曲轴的旋转速度下降期间出现时，致使起动器在不等待该发动机(曲轴)的旋转完全停止的情况下启动该发动机。

具体来说，该技术方法被设计成：当发动机重起请求在该发动机的曲轴的旋转速度在该发动机自动停止之后降低期间出现时，旋转小齿轮，从而将该小齿轮的旋转速度控制成达到联接于该发动机的输出轴的环形齿轮(发动机)的旋转速度。当该小齿轮的旋转速度与该环形齿轮的旋转速度同步时，该技术方案使旋转中的小齿轮与环形齿轮接合，从而即时响应于发动机重起请求的出现而将该发动机恢复到运转状态。

发明内容

由于无法预测在发动机速度下降期间出现发动机重起请求的正时，因此，发动机重起请求出现在发动机速度的低速范围内。在这种情况下，小齿轮的旋转速度无法与下降中的发动机速度同步。即，如上所述的技术方法无法适当地执行小齿轮与环形齿轮的接合。由此，当发动机重起请求出现在发动机速度下降期间时，替代性方法是首先使起动器的小齿轮与环形齿轮接合，并且驱动起动器的马达以响应于该小齿轮与环形齿轮的接合而旋转小齿轮。当发动机重起请求在发动机速度下降期间出现在发动机速度的诸如100RPM或更低的低速范围内时，该替代性方法是尤其有效的。

注意，当在发动机的自动停止之后下降的发动机速度在一气缸中的活塞沿正向经过最后一个TDC之后达到大致零时，按点火顺序的下一气缸中的活塞并未经过下一TDC，从而使发动机反向旋转。此后，在发动机沿正向和反向交替旋转时，发动机速度会聚于零。

由此，如果发动机重起请求在发动机速度接近零的情况下出现，或者发动机速度在发动机的自动停止之后急剧下降，则小齿轮可能会在发动机的输出轴的反向旋转期间与环形齿轮接合。当小齿轮在发动机的输出轴(环形齿轮)的反向旋转期间与该环形齿轮接合时，如果替代性方法驱动马达以沿正向旋转小齿轮，则小齿轮与环形齿轮之间的旋转方向之间的差异会造成启动发动机的多种不同缺点。

考虑到如上所述的情形，本公开的一个方面试图提供用于启动内燃发动机的系统，这些系统被设计成解决如上所述的缺点中的至少一种。

具体来说，本公开的替代性方面旨在提供这种用于在发动机重起请求在发动机速度下降期间出现时适当地启动内燃发动机的系统。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于使用起动器来启动自动停止的内燃发动机的系统，该内燃发动机具有输出轴，环形齿轮联接于该输出轴，该起动器包括小齿轮和马达，该小齿轮能够移位至环形齿轮并能够与其接合，而该马达在被通电时旋转小齿轮。该系统包括预测器，其预测输出轴沿正向旋转方向的旋转速度因内燃发动机的自动停止而下降期间的输出轴的旋转速度的至少一个未来值。该系统还包括接合单元，其响应于在输出轴的旋转速度因内燃发动机的自动停止而下降期间发动机重起条件被满足的时刻，将小齿轮移位至环形齿轮，以便将小齿轮与环形齿轮接合。该系统包括接合确定器，其基于由预测器预测的输出轴的旋转速度的至少一个未来值，确定小齿轮与环形齿轮是否将会在输出轴的反向旋转期间变换至其间的接合状态。该系统包括控制器，其基于由接合确定器确定的确定结果来控制用以通过接合单元将小齿轮向环形齿轮移位的开始正时和用以使马达通电的开始正时中的至少一个。

本发明的该一个方面被构造成，基于输出轴的旋转速度的至少一个未来值来确定小齿轮与环形齿轮是否将会在输出轴的反向旋转期间变换至其间的接合状态。基于该确定结果，本发明的该一个方面被构造成控制如何对马达进行通电。该构造精确地确定当小齿轮与环形齿轮变换至它们的接合状态时输出轴的旋转方向，并且在根据输出轴的旋转状态的适当正时对马达进行通电以转动小齿轮。

由此，能够减少启动内燃发动机的缺点，例如马达的功耗的过度增大和/或小齿轮的齿部和环形齿轮的齿部因小齿轮的齿部与环形齿轮的齿部之间的碰撞而导致的磨损。

本公开的多个不同方面的上述和/或其它特征、和/或优点将由于以下结合附图而作出的描述而得到进一步理解。本公开的多个不同方面可在适用的情况下包括和/或排除不同的特征、和/或优点。此外，本公开的多个不同方面可在适用的情况下组合其它实施方式的一个或多个特征。对特定实施方式的特征和/或优点的描述不应被解释为对其它实施方式或权利要求的限定。

附图说明

本公开的其它方面将通过下面参照附图对实施方式的描述而变得明显，在所述附图中：

图1是示意性地示出了根据本公开的第一实施方式的发动机控制系统的整体硬件结构的示例的视图；

图2是示意性地示出了根据第一实施方式发动机速度在内燃发动机的自动停止之后的下降期间的发动机速度的变化的正时图；

图3是根据第一实施方式用于描述一种预测发动机的未来瞬时值的方法的视图；

图4是示意性地示出了根据第一实施方式ECU根据存储在存储单元中的小齿轮后旋转控制程序的操作的流程图；和

图5是示意性地示出了根据第二实施方式ECU根据存储在存储单元中的小齿轮后旋转控制程序的操作的流程图。

具体实施方式

下文将参照附图描述本公开的实施方式。在这些实施方式中，省略或简化这些实施方式之间相似的零件的冗长描述，其中相似的附图标记被分配给这些相似的零件。

第一实施方式

在第一实施方式中，本公开包括发动机起动系统，其被设计为安装在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包括作为其主要装置的电子控制单元(ECU)40，并且可操作而控制待被喷洒的燃料的量和点火正时，并且执行自动停止内燃发动机(简单称为发动机)的任务和重起发动机20的任务。发动机控制系统1的整个结构的示例示于图1中。就发动机20而言，在该实施方式中采用四冲程四气缸发动机作为示例。

参照图1，发动机20具有作为其输出轴的曲轴21，曲轴21带有一端，环形齿轮22直接或间接联接于该一端。曲轴21经由各个气缸内的连杆联接于活塞，从而使得活塞在各个气缸中的上下移行允许曲轴21转动。

具体来说，发动机20起作用而在各个气缸内通过活塞压缩空气-燃料混合物或空气，并且在各个气缸内使压缩空气-燃料混合物或压缩空气与燃料的混合物燃烧。这将燃料能变成诸如旋转能之类的机械能，从而使活塞在各个气缸内往复运动，由此旋转曲轴21。曲轴21的旋转通过安装在机动车辆中的动力传动系(未示出)被传递至机动车辆的驱动车轮(未示出)，从而驱动机动车辆。

发动机20安装有例如燃料喷射系统51和点火系统53。

燃料喷射系统51包括诸如燃料喷射器之类的执行器AC，并且使得执行器AC将燃料或直接喷洒到发动机20的各个气缸中或喷洒到正好位于其各个气缸前面的进气歧管(或进气口)中，从而在发动机20的各个气缸中使空气-燃料混合物燃烧。

点火系统53包括诸如点火器之类的执行器AC，并且使得执行器AC提供电流或电火花从而点燃发动机20的各个气缸中的空气-燃料混合物，由此使空气-燃料混合物燃烧。

当将发动机20设计为柴油发动机时，可除去点火系统53。

参照图1，发动机控制系统1包括起动器10、充电电池12、第一驱动继电器24、第二驱动继电器25、第一二极管D1和第二二极管D2。

起动器10包括起动器马达(马达)11、小齿轮轴13、可移动小齿轮构件PM、包括螺线管18的螺线管执行器SL1、和马达开关SL2。

马达11由输出轴和电枢构成，该输出轴联接于小齿轮轴13，该电枢连接于输出轴并电连接于马达开关SL2。马达开关SL2包括螺线管61、一对固定触头63a和63b、和可移动触头65。固定触头63a电连接于电池12的正极端子，该电池12的负极端子接地，并且固定触头63b电连接于马达11的电枢。

可移动小齿轮构件PM包括单向离合器15和小齿轮14。

如图1中所示，单向离合器15被设置成与小齿轮轴13的一端的外周螺旋花键接合。

具体来说，单向离合器15包括离合器外部和离合器内部，该离合器外部联接于小齿轮轴13的一端，并且小齿轮14安装在该离合器内部上；这些离合器内部和离合器外部例如被设置成彼此螺旋花键接合。

单向离合器15的结构允许小齿轮14能够沿小齿轮轴13的轴向方向与单向离合器15的离合器内部一起移位并能够与其一起旋转。

单向离合器15被设计成将从马达11提供的旋转运动传递至离合器内部(小齿轮14)，而不将从离合器内部(小齿轮14)提供的旋转运动传递至离合器外部(马达11)。

具体地说，即使在小齿轮14与环形齿轮22啮合期间发动机10的曲轴21(环形齿轮22)的旋转速度高于小齿轮14的旋转速度，单向离合器15也变得脱离接合，以使小齿轮14和单向离合器15是空转的。这防止将环形齿轮22(小齿轮14)的旋转传递至马达11。

马达11被布置成与发动机20相反，以致小齿轮14在小齿轮轴13的轴向方向上朝发动机20的移位允许小齿轮14的齿区能够抵接在发动机20的环形齿轮22的齿区上并与其啮合。

螺线管执行器SL1包括例如螺线管18、柱塞19、移位杆17和枢轴16。螺线管18缠绕在柱塞19周围。螺线管18的一端经由第一驱动继电器24电连接于电池12的正极端子，并且其另一端接地。移位杆17在其长度方向上具有一端和另一端。移位杆17的一端可枢转地联接于柱塞19的一端，并且移位杆17的另一端联接于小齿轮轴13的另一端。移位杆17围绕在长度方向上位于其大致中央处的枢轴16枢转。

第一驱动继电器24包括例如螺线管24a和开关24b。就第一驱动继电器24而言，可使用半导体继电器。螺线管24a的一端电连接于ECU40的输出端口P1并通过第一二极管D1电连接于点火开关23，并且另一端接地。点火开关23设置在机动车辆中，并且电连接于电池12的正极端子。

当通过驾驶员的操作将点火开关23开启时，电池12可将电力经由第一二极管D1供应至螺线管24a，作为发动机起动信号，从而使螺线管24a通电。

开关24b电连接于电池12的正极端子与螺线管18之间，该螺线管18的另一端接地。通过在使螺线管24a通电时所产生的磁力来开启(闭合)开关24b，从而使螺线管18通电。

当通电时，螺线管18起作用而将柱塞19沿其长度方向移入到螺线管18中，以便克服复位弹簧(未示出)的力将它拉入到该螺线管18中。柱塞19的拉入移位在图1中逆时针地枢转移位杆17，由此，与可移动小齿轮构件PM一起，经由移位杆17，将小齿轮轴13移位至环形齿轮22。这允许可移动小齿轮构件PM的小齿轮14与环形齿轮22啮合，以用于启动发动机21。

在另一方面，在点火开关23断开期间，螺线管24a断电，以使开关24b断开，从而导致螺线管18断电。

当螺线管18断电时，复位弹簧使柱塞19和移位杆返回至它们在图1中所示的原始位置，从而可移动小齿轮构件PM的小齿轮14被拉出而不与环形齿轮22啮合。

第二驱动继电器25包括例如螺线管25a和开关25b。就第一驱动继电器25而言，可使用半导体继电器。

螺线管25a的一端电连接于ECU40的输出端口P2并通过第二二极管D2电连接于点火开关23，并且另一端接地。

当通过驾驶员的操作将点火开关23开启时，电池12可将电力经由第二二极管D2供应至螺线管25a，从而导致螺线管25a通电。

开关25b电连接于电池12的正极端子与螺线管61的一端之间，该螺线管61的另一端接地。通过在使螺线管25a通电时所产生的磁力来开启(闭合)开关25b，从而使螺线管61通电。

当螺线管61通电时，可移动触头65抵接至固定触头对63a和63b上，从而通过电池12使马达11的电枢通电。这使得马达11旋转输出轴连同小齿轮轴13，由此旋转小齿轮14(可移动小齿轮构件PM)。

在另一方面，在点火开关23断开期间，螺线管25a断电，以使开关25b断开，从而导致螺线管61断电。在点火开关23断开或未定位于起动器开启位置处之时，第二驱动继电器25处于断开状态中。

当断电时，可移动触头65与固定触头对63a和63b分离，从而使马达11的电枢断电。这使得马达11停止输出轴和小齿轮轴13的旋转，由此停止小齿轮14(可移动小齿轮构件PM)的旋转。

此外，在机动车辆中，为了使车辆减速或停止，为包括驱动车轮在内的各个车轮安装制动执行器(未示出)。

在ECU40经由液压回路的控制下，响应于驾驶员压下制动踏板BP，制动执行器被设计成将制动力液压地施加于对应车轮，从而使对应车轮的旋转减速或停止。

此外，发动机控制系统1包括作为用于测量发动机20的运转状况和机动车辆的驾驶状况的装置的不同类型的传感器。具体来说，发动机控制系统1包括曲柄角传感器22、冷却剂温度传感器32、加速器传感器33和制动传感器34。

曲柄角传感器31可操作而每次当曲轴21旋转过诸如30度(30度曲柄角)之类的预设角度时，就将矩形的NE信号(曲轴脉冲)输出至ECU40。

冷却剂温度传感器可操作而测量发动机20内的发动机冷却剂的温度，并将表示测量温度的信号输出至ECU40。

加速器传感器33可操作而：

测量机动车辆的驾驶员可操作的加速踏板AP的驾驶员操作(下压)行程，其中该加速踏板AP联结于用于控制进入进气歧管的空气的量的节气门；以及

将表示加速踏板AP的测量到的驾驶员操作行程的信号输出至ECU40。

制动传感器34可操作而：

测量制动踏板BP的驾驶员操作(下压)行程；以及

将表示制动踏板BP的测量到的驾驶员操作行程的信号输出至ECU40。

在机动车辆中安装有包括用于控制机动车辆的驾驶室内的温度和/或湿度的空调和用于对电池12进行充电的交流发电机在内的辅助设备36。辅助设备36电连接于ECU40，从而使ECU40可监控辅助设备36的运转状况。

ECU40被设计为例如常规微机电路，该常规微机电路包括例如：CPU，存储介质40a---包括诸如可重写ROM(只读存储器)之类的ROM、和RAM(随机存取存储器)等，IO(输入输出)接口，等等。常规微机电路在该实施方式中被限定成包括至少CPU和用于其的主存储器。

存储介质40a预先在其中存储多种不同发动机控制程序。

ECU40可操作而：

接收从传感器31至35输出的信号；以及

基于发动机20的由从传感器接收到的信号中的至少一些信号确定的运转状况，控制安装在发动机20中的多个不同执行器AC，从而调节发动机20的多个不同受控变量。

ECU40被设计成执行多个不同发动机控制任务。

例如，就多个不同发动机控制任务而言，ECU40被编程为：

调节进入到各个气缸中的进气的量；

运算用于各个气缸的燃料喷射器AC的适当燃料喷射正时和适当喷射量以及用于各个气缸的点火器AC的适当点火正时；

指令用于各个气缸的燃料喷射器AC以对应的运算出的适当喷射正时将对应的运算出的适当燃料量喷洒到各个气缸中；以及

指令用于各个气缸的点火器AC以对应的运算出的适当点火正时点燃各个气缸中的压缩空气-燃料混合物或压缩空气与燃料的混合物。

此外，ECU40被设计成执行多个不同起动器控制任务。

如上所述，ECU40具有用于将开启/断开信号输出至第一驱动继电器24的输出端口P1、和用于将开启/断开信号输出至第二驱动继电器25的输出端口P2。

具体来说，当从ECU40经由输出端口P1发送开启信号时，使螺线管24a通电，从而开启开关24b。这在将开启信号输入到那里期间，在与起动器开关(未示出)的选定状态无关的情况下，自动在电池12与螺线管18之间建立电传导。类似地，当从ECU40经由输出端口P2发送开启信号时，使螺线管25a通电，从而开启开关25b。这在将开启信号输入到那里期间，在与起动器开关的选定状态无关的情况下，自动在电池12与马达11的电枢之间建立电传导。

换言之，ECU40选择待被输出至输出端口P1和P2中的任一个的开启信号，由此单独切换螺线管18的通电状态(模式)和断电状态(模式)，并且单独切换马达11的通电状态(模式)和断电状态(模式)。

更为具体地说，当从ECU40将诸如脉冲宽度(脉冲持续时间)对应于第二驱动继电器25的通电持续时间(开启时期)的脉冲电流之类的电信号发送至第二驱动继电器25时，第二驱动继电器25开启，从而基于电池12的电池电压而使马达11通电。

在脉冲电流的断开时期期间，断开第二驱动继电器25，从而马达11断电。马达11的占空度表示为脉冲电流的开启时期(脉冲宽度)与其重复间隔(开启和断开时期的总和)之间的比率。即，ECU40可调节脉冲电流的开启时期(脉冲宽度)以调节马达11的占空度，从而控制马达11的旋转速度，即，小齿轮14的旋转速度。

ECU40被编程为：除了主发动机控制之外，还执行发动机自动停止控制和发动机重起控制。

具体来说，就发动机自动停止控制而言，ECU40基于从传感器输出的信号反复地确定是否满足预定发动机自动停止条件中的至少一种，换言之，是否出现发动机自动停止请求(怠速减少请求)。

一旦确定没有预定发动机自动停止条件被满足，ECU40就退出发动机自动停止控制。

否则，一旦确定满足预定发动机自动停止条件中的至少一种，即，出现自动停止请求，ECU40就执行发动机自动停止任务。具体来说，ECU40控制燃料喷射系统51从而停止将燃料供应至各个气缸中(切断燃料)，和/或控制点火系统53从而停止点燃各个气缸中的空气-燃料混合物，由此停止各个气缸中的空气-燃料混合物的燃烧。发动机20的各个气缸中的空气-燃料混合物的燃烧的停止意味着发动机20的自动停止(发动机停机)。例如，根据该实施方式的ECU40切断至各个气缸中的燃料，从而自动停止发动机20。

预定发动机自动停止条件例如包括如下条件：

加速踏板AP的驾驶员操作行程是零(驾驶员完全松开加速踏板AP)，从而节气门定位于其怠速位置中；

驾驶员压下制动踏板BP；以及

发动机20的曲轴21的简单称为“发动机速度”的旋转速度等于或低于预设速度(怠速减少执行速度)。

发动机20的自动停止使得曲轴21惯性滑行，换言之，正向发动机速度下降。

在发动机20的自动停止之后，ECU40响应于当基于从传感器输出的信号而确定满足预定发动机重起条件中的至少一种---即，出现发动机重起请求---时，执行发动机重起控制。预定发动机重起条件例如包括如下条件：

驾驶员压下加速踏板AP(打开节气门)；以及

制动踏板BP的驾驶员操作行程是零(驾驶员完全松开制动踏板BP)。

具体来说，当在发动机20的自动停止之后、在发动机20的旋转速度下降期间、满足发动机重起条件中的至少一种时，ECU40被编程为驱动起动器10，以在不等待曲轴21的旋转的停止的情况下启动发动机20。

例如，ECU40被编程为当发动机20的在满足发动机重起条件中的至少一种时的旋转速度的值相对较低、例如接近或约为100RPM(转/分)时，执行“马达后驱动模式(小齿轮后旋转模式)”。在小齿轮后旋转模式中，ECU40驱动螺线管18以使小齿轮40移位至环形齿轮22，从而使小齿轮14与环形齿轮22接合，并在此后，使马达11通电以使小齿轮14与环形齿轮22一起旋转，由此启动发动机20。

图2是用于描述ECU40在小齿轮后旋转模式中的操作的正时图。图2示意性地示出了在发动机20的自动停止之后、在发动机旋转速度下降期间、发动机速度的变化。

就发动机速度下降期间的起动器控制而言，ECU40基本上仅当满足发动机重起条件的正时允许小齿轮14与环形齿轮22之间的接合---更为具体地说，在发动机速度超过预设抵接允许速度Ne1之前，小齿轮14的外缘抵接至环形齿轮22的外缘上---时，才执行小齿轮后旋转控制。抵接允许速度Ne1是发动机速度的范围的上限，在该发动机速度的范围内，允许小齿轮14的外缘抵接至环形齿轮22的外缘上。在该第一实施方式中，抵接允许速度Ne1被设定为100RPM或约为100RPM。

在发动机速度下降期间，ECU40在目前时刻预测发动机速度Ne的未来值，并且基于发动机速度的未来下降轨迹的预测数据计算发动机速度Ne达到抵接允许速度Ne1的正时ta。然后，ECU40确定比正时ta早抵接所需时间Tp的后旋转基准点tb；抵接所需时间Tp是自小齿轮14向环形齿轮22开始移位起，使小齿轮14的外缘已与环形齿轮22的外缘相抵接所需要的时间。由此，ECU40仅当在后旋转基准点tb后满足发动机重起条件时，才执行小齿轮后旋转控制。

注意，小齿轮14的外缘与环形齿轮22的外缘相抵接这一事实意指小齿轮14中的至少一个齿轮不与环形齿轮22的齿隙接合，而是与环形齿轮22的齿相抵接。在这种情况下，使小齿轮14旋转过一角度，该角度对应于小齿轮14中的至少一个齿轮与环形齿轮22的齿隙之间的偏移量；该齿隙在小齿轮14的旋转方向上最接近于小齿轮14中的至少一个齿。在小齿轮14完成旋转过对应于偏移量的角度时，小齿轮14的因螺线管18而产生的、向环形齿轮22的移位力允许小齿轮14中的至少一个齿与环形齿轮22的齿隙接合，从而使小齿轮14与环形齿轮22完全接合。在第一实施方式中，抵接所需时间Tp对应于“接合所需时间”。

在第一实施方式中，ECU40使用发动机20的损失扭矩(损失能量)T、发动机速度Ne的先前瞬时值、以及发动机20的惯量(惯性矩)作为参数，在目前时刻预测发动机速度Ne的未来瞬时值。该预测可对发动机速度的因气缸容积的增大和减小而导致的波动进行预测。

具体来说，在第一实施方式中，发动机速度的因气缸容积的增大和减小而导致的波动的一个周期称为速度波动周期。由于根据第一实施方式的发动机20是四冲程四气缸发动机、从而使发动机20在曲轴21的旋转的每180度具有一处于做功行程的气缸，因此速度波动周期对应于180度的曲柄角(CAD)。例如，每次当气缸中的活塞位于其上止点(TDC)处时，相对于参考位置，曲轴21的曲柄角是0度(0度曲柄角)。

即，ECU40基于发动机速度在先前速度波动周期期间的瞬时值来预测发动机速度在先前速度波动周期后的速度波动周期期间的瞬时值。

图3是用于描述一种预测发动机速度的未来瞬时值的方法的视图。注意，在图3中，S[i]是表示曲轴22的从气缸的当前TDC至气缸的下一TDC的旋转的180度曲柄角(CAD)的目前时期的参数。此外，曲轴21的当前曲柄角是当前TDC过30CAD，即，30ATDC。

在发动机速度在发动机20的自动停止(燃料切断)之后的下降期间，每当将一个曲轴脉冲(NE信号)从曲柄角传感器31当前地输入至ECU40时，ECU40就根据下列等式(1)计算曲轴21的角速度ω作为发动机20的瞬时值：

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

式中，tp表示NE信号的脉冲间隔[秒(sec)]。

具体来说，在第一实施方式中，在发动机速度下降期间曲轴21每旋转30CAD，ECU40就运算曲轴21的角速度ω的值。

基于在前一180CAD时期S[i-1]内、在角度θ_nCAD处的角速度ω[θ_n，i-1]相对于前一TDC的改变，ECU40根据下列等式(2)为每个角度θ_n计算在前一180CAD时期S[i-1]内从θ_n+1CAD至θ_nCAD的损失扭矩T[θ_n-θ_n+1，i-1]：

T[θ_n-θ_n+1，i-1]＝-J·(ω[θ_n+1，i-1]²-ω[θ_n，i-1]²)/2(2)

式中，J表示发动机20的惯量(惯性矩)。惯量J是在先基于发动机20的设计数据计算的，并且已被存储在ECU40的存储介质40中。

注意，损失扭矩T(损失能量)意指曲轴21的旋转动能从由ECU40计算的角速度ω的值至由ECU40计算的角速度ω的下一个值的改变(减少)。即，损失扭矩T(损失能量E)意指在发动机20在发动机20的自动停止之后的惯性滑行期间，发动机20的扭矩(能量)损失。损失扭矩T(损失能量)包括例如发动机20的泵送损失扭矩(能量)和摩擦损失扭矩(能量)，以及变速箱和经由皮带等联接于曲轴21的交流发电机和/或压缩机的液压损失扭矩(能量)。

接下来，ECU40根据等式(1)计算角速度ω的当前值ω[30，i]，并且使用角速度ω的当前值ω[30，i]和前一值ω[0，i]、根据等式(2)计算损失扭矩T的值T[0-30，i]。

此后，为了计算在当前180CAD时期S[i]内、在下一曲轴脉冲的上升正时---即，当前TDC过60CAD---时的角速度ω的预测值，ECU40在前一180CAD时期S[i-1]内的损失扭矩T的值T[θ_n-θ_n+1，i-1]中提取损失扭矩T的值T[30-60，i-1]。然后，ECU40基于损失扭矩T的提取值T[30-60，i-1]和角速度ω的当前值ω[30，i]、根据下列等式(3)计算角速度ω的预测值ω’[60，i]：

${\mathrm{\ω}}^{\′2}[60,i]={\mathrm{\ω}}^2[30,i]-\frac{2}{J}T[30-60,i-1]---\left(3\right)$

此外，基于角速度ω的预测值ω’[60，i]，ECU20根据下列等式[4]计算到达时刻的预测值t[30-60，i]，在该到达时刻，曲轴22将相对于30CAD到达60CAD：

$t[30-60,i]=\frac{2\mathrm{\π}\·30}{360\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[60,i]}=\frac{\mathrm{\π}}{6\·{\mathrm{\ω}}^{\′}[60,i]}---\left[4\right]$

接下来，为了计算在当前180CAD时期S[i]内、在下一曲轴脉冲的上升正时---即，当前TDC过90CAD---时的角速度ω的预测值，ECU40在前一180CAD时期S[i-1]内的损失扭矩T的值T[θ_n-θ_n+1，i-1]中提取损失扭矩T的值T[60-90，i-1]。然后，ECU40基于损失扭矩T的提取值T[60-90，i-1]和角速度ω的预测值ω’[60，i]、根据下列等式(5)计算角速度ω的预测值ω’[90，i]：

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

$={\mathrm{\ω}}^2[30,i]-\frac{2}{J}\left(T\right[30-60,i-1]+T[60-90,i-1\left]\right)---\left(5\right)$

此外，基于角速度ω的预测值ω’[90，i]，ECU40根据下列等式[6]计算到达时刻的预测值t[60-90，i]，在该到达时刻，曲轴21将相对于60CAD到达90CAD：

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

即，在当前时刻(图3中所示的CT)，如上所述地，ECU40反复地计算角速度ω的下一预测值并计算曲轴21的下一到达时刻。这预测了角速度ω在曲轴21的旋转的30CAD间隔处将是多少，并且到达时刻在曲轴21的旋转的30CAD间隔处将是多少，由此预测发动机速度在发动机速度下降期间的未来瞬时值(图3中的黑色圆点)。即，预测曲轴21的角速度的下降的未来轨迹---换言之，发动机速度的下降的未来轨迹(参见图3中的连接黑色圆点的虚线)---是可能的。表示发动机速度的下降的预测轨迹的数据将称为发动机速度的下降的未来轨迹的预测数据，并且将预测数据存储在存储介质40a中。

具体来说，ECU40被编程为每次当将曲轴脉冲从曲柄角传感器31输入至ECU40时，就如上所述地执行角速度ω和到达时刻的预测，从而将发动机速度的下降的未来轨迹的先前预测数据更新为曲轴脉冲与将从曲柄角传感器31输入至ECU40的下一曲轴脉冲之间的时间间隔内的其当前获得的预测数据。注意，ECU40可容易地将曲轴21(发动机20)的角速度ω的瞬时值转换成发动机速度的对应瞬时值，并可在替代角速度ω的瞬时值的情况下执行发动机速度的瞬时值和到达时刻的预测。

注意，ECU40可将曲轴21的到达时刻的每个值转换成对应的自预设的基本时刻点起的经历时间。例如，就基本时刻点而言，根据第一实施方式的发动机控制系统1已确定了例如下列时刻中的任一个：表示开始切断至发动机20(各个气缸)中的燃料的第一时刻点；当发动机速度下降达到预设速度时的第二时刻点；表示开始预测发动机速度的下降的未来轨迹的第三时刻点；和表示出现发动机重起请求的第四时刻点。

ECU40基于在发动机20的自动停止之后发动机速度的下降的未来轨迹，计算后旋转基准点tb。具体来说，ECU40从发动机速度的下降的未来轨迹的预测数据中提取发动机速度Ne的紧位于抵接允许速度Ne1之前的预测值(瞬时值)N1和发动机速度Ne的紧位于抵接允许速度Ne1之后的预测值(瞬时值)N2。然后，ECU40例如在预测值N1与N2之间执行线性内插，并且基于发动机速度Ne的线性内插的未来下降轨迹，计算发动机速度Ne的对应预测值与抵接允许速度Ne1相一致的正时ta。注意，如果存在其发动机速度Ne的预测值各自与抵接允许速度Ne1相一致的多个正时，则ECU40可确定这些多个正时中的在这些多个正时中最早的一个作为正时ta。

此后，ECU40从正时ta的时间减去抵接所需时间Tp，从而计算出后旋转基准点tb。

注意，当在发动机20的自动停止之后下降的发动机速度在一气缸中的活塞沿正向经过最后一个TDC之后达到大致零时，按点火顺序的下一气缸中的活塞并未经过下一TDC，从而使发动机20的曲轴21的旋转方向从正向切换至反向。此后，在发动机20的曲轴21沿正向和反向交替旋转之后，发动机速度会聚于零。

由于ECU40无法预测何时出现发动机重起请求，因此如果在发动机速度接近零的情况下出现发动机重起请求，则小齿轮14可能会在发动机20的曲轴21的反向旋转期间与环形齿轮22接合。此外，发动机速度的下降率对于发动机20的各单个自动停止而变化，从而对于发动机20的各单个自动停止而言，曲轴21的旋转方向从正向切换至反向的正时根据发动机速度的下降率的变化而变化。

出于这些如上所述的原因，小齿轮后旋转控制可能会使得处于脱离接合状态中的小齿轮14和环形齿轮22因发动机重起请求的出现的正时和/或发动机速度的下降率而变换至在发动机20的曲轴21的反向旋转期间处于接合状态中。为了对它进行确切地描述，根据第一实施方式的小齿轮后旋转控制可能会使得处于非抵接状态中的小齿轮14和环形齿轮22因发动机重起请求的出现的正时和/或发动机速度的下降率而变换至在发动机20的曲轴21的反向旋转期间处于抵接状态中。

如果在曲轴21的反向旋转期间驱动马达11、从而将因马达11而产生的沿正向的扭矩施加于发动机20的曲轴21，则可能会存在缺点，例如马达11的功耗的过度增大和/或小齿轮14的齿部和环形齿轮22的齿部因小齿轮14的齿部与环形齿轮22的齿部之间的碰撞而导致的磨损。

特别地，在第一实施方式中，单向离合器15设置在小齿轮轴13与小齿轮14之间，从而在环形齿轮22(曲轴21)的反向旋转期间，接合单向离合器15以将反向旋转的负荷施加于马达11，从而导致马达11的功耗增大。

由此，当在发动机20的旋转速度在发动机20的自动停止之后下降期间、满足发动机重起条件从而小齿轮14开始向环形齿轮22移位时，根据第一实施方式的ECU40被设计成确定马达11的通电开始正时是否出现在发动机20的曲轴21的反向旋转期间，并且基于确定的结果控制如何对马达20进行通电。

注意，在第一实施方式中，由于相继执行小齿轮14与环形齿轮22的接合以及马达11的旋转的开始，因此，在曲轴21的反向旋转期间出现小齿轮14与环形齿轮22从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态这一事实大致等同于在发动机20的曲轴21的反向旋转期间出现马达11的通电开始正时这一事实。

根据第一实施方式的ECU40被设计成基于发动机速度的未来下降轨迹的未来值来确定马达11的通电开始正时是否出现在发动机20的曲轴21的反向旋转期间。

具体来说，参照图2，ECU40基于发动机速度的未来下降轨迹的预测数据来计算发动机速度Ne首次变为零的正时tm。具体来说，ECU40从发动机速度的未来下降轨迹的预测数据中提取发动机速度Ne的紧位于到达零的发动机速度Ne之前的预测值(瞬时值)N3和发动机速度Ne的紧位于降到零以下的发动机速度Ne之后的预测值(瞬时值)N4。然后，ECU40例如在预测值N3与N4之间执行线性内插，并且基于发动机速度Ne的线性内插的未来下降轨迹，计算发动机速度Ne的对应预测值为零的正时tm。

接下来，ECU40确定比正时tm早抵接所需时间Tp的确定参考点tn。即，当在后旋转基准点tb之后和在确定参考点tn之前，例如在图2中所示的时刻点tA，满足发动机重起条件(出现小齿轮移位开始正时)时，ECU40确定马达11的通电开始正时将出现在曲轴21的正向旋转期间。根据该确定，在自小齿轮14在出现小齿轮移位开始正时时开始移位(将开启信号输出至第一驱动继电器24的输出正时)起经历了抵接所需时间Tp之后，ECU40在小齿轮14与环形齿轮22抵接(接合)之后，开始对马达11进行通电，由此启动发动机20。

相比之下，当在确定参考点tn之后，例如在图2中所示的时刻点tB，满足发动机重起条件(出现小齿轮移位开始正时)时，ECU40确定马达11的通电开始正时将出现在曲轴21的反向旋转期间。根据该确定，在自小齿轮14在出现小齿轮移位开始正时时开始移位起经历了比抵接所需时间Tp长的预设时间之后，即，在经历了抵接所需时间Tp和时间α的总和的预设时间之后，ECU40开始对马达11进行通电，由此启动发动机20。注意，时间α被设定成比首次反转时期长，在该首次反转时期期间，曲轴21的首次从正向反转至反向的旋转方向保持在反向。换言之，首次反转时期是从曲轴21的首次反向旋转的开始至曲轴21返回至正向旋转的时期。就时间α而言，可确定预设时期。时间α也可通过基于发动机速度的未来下降轨迹来计算首次反转时期的长度---换言之，从曲轴21的首次反向旋转的开始至返回至正向旋转所用的时间，并且基于首次反转时期的计算长度变化地设定时间α来确定。

具体来说，一旦确定马达11的通电开始正时将出现在曲轴21的反向旋转期间，ECU40就延迟马达11的通电开始正时，并使马达11在延迟的通电开始正时通电，从而防止小齿轮14在曲轴21的反向旋转期间旋转。这防止马达11的功耗的过度增大，并减少小齿轮14的齿部和环形齿轮22的齿部因小齿轮14的齿部与环形齿轮22的齿部之间的碰撞而导致的磨损。

图4是示意性地示出了根据第一实施方式ECU40根据存储在存储单元40a中的小齿轮后旋转控制程序R1的操作。ECU40以预设周期反复地运行小齿轮后旋转控制程序R1。

当开始运行小齿轮后旋转控制程序R1时，ECU40在步骤S11中确定在发动机速度在发动机20的自动停止之后下降期间是否满足发动机重起条件。一旦确定在发动机速度在发动机20的自动停止之后下降期间并未满足发动机重起条件(步骤S11中的否)，ECU40就终止小齿轮后旋转控制程序R1。

相反，一旦确定在发动机速度在发动机20的自动停止之后下降期间满足发动机重起条件(步骤S11中的是)，ECU40就前进至步骤S12。在步骤S12中，ECU40确定起动器10是否正在启动发动机20。一旦确定起动器10并未正在启动发动机20(步骤S12中的否)，ECU40就前进至步骤S13。在步骤S13中，ECU40确定发动机重起条件被满足的正时是否在后旋转基准点tb之后。如上所述，后旋转基准点tb是用于确定是否执行小齿轮后旋转控制的阈值，并且基于发动机速度在发动机20的自动停止之后的未来下降轨迹以及抵接所需时间Tp计算出。

一旦确定发动机重起条件被满足的正时在后旋转基准点tb之前(步骤S13中的否)，ECU40就终止小齿轮后旋转控制程序R1。在这种情况下，ECU40执行存储在存储介质40a中的小齿轮预先旋转控制程序R2，从而：响应于发动机重起条件的满足，使马达11通电以旋转小齿轮14，并且将小齿轮14移位至环形齿轮22，以在环形齿轮22的齿区的旋转速度与小齿轮14的齿区的旋转速度之间的差异变得等于或低于预设阈值时，使小齿轮14与环形齿轮22接合。

相反，一旦确定发动机重起条件被满足的正时在后旋转基准点tb之后(步骤S13中的是)，ECU40就在步骤S14中将开启信号发送至第一驱动继电器24，从而使螺线管18通电。通电后的螺线管18克服复位弹簧的力将柱塞19拉入到其中，并且柱塞19的拉入移位在图1中逆时针地枢转移位杆17，由此开始将小齿轮14向环形齿轮22移位。

在步骤S14中的操作完成之后，ECU40在步骤S15中确定发动机重起条件被满足的正时是否在确定参考点tn之后。如上所述，确定参考点tn是用于确定小齿轮14与环形齿轮22是否将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态，即，马达11的通电开始正时是否将出现在曲轴21的反向旋转期间。确定参考点tn基于发动机速度在发动机20的自动停止之后的未来下降轨迹以及抵接所需时间Tp计算出。

一旦确定发动机重起条件被满足的正时将在确定参考点tn之前(步骤S15中的否)，即，小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的正向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态，ECU40就前进至步骤S16。在步骤S16中，ECU40将抵接所需时间Tp确定为马达等待时间Tm；马达等待时间Tm是从将开启信号输出至第一驱动继电器24的输出正时至马达11开始通电所用的时间。

相反，一旦确定发动机重起条件被满足的正时将在确定参考点tn之后(步骤S15中的是)，即，小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态，ECU40就前进至步骤S17。在步骤S17中，ECU40将比抵接所需时间Tp长的时间确定为马达等待时间Tm，即，将抵接所需时间Tp和预设时间α的总和(Tp+α)确定为马达等待时间Tm。

接下来，ECU40在步骤S18中确定自将开启信号输出至第一驱动继电器24的输出正时起是否已经历了马达等待时间Tm。只要自将开启信号输出至第一驱动继电器24的输出正时起已经历了马达等待时间Tm(步骤S18中的是)，ECU40就前进至步骤S19，并在步骤S19中将开启信号输出至第二驱动继电器25，从而对马达11进行通电。马达11的通电在小齿轮14与环形齿轮22彼此接合的情况下转动小齿轮14，由此启动发动机20。

接下来，ECU40在步骤S20中确定发动机速度Ne是否等于或高于预设发动机起动速度Nef，例如在400至500RPM的范围内的值；预设发动机起动速度Nef被预先设定成高于为马达11的旋转速度提前确定的启动旋转速度范围的上限。即，在马达11的旋转速度在启动旋转速度范围内之时，在启动发动机20时，将来自小齿轮14的扭矩传递至环形齿轮22是可能的。

只要发动机速度Ne等于或高于预设发动机起动速度Nef(步骤S20中的是)，ECU40就前进至步骤S21，并且在步骤S21中，将断开信号输出至第一驱动继电器24和第二驱动继电器25中的每个，由此断开第一驱动继电器24和第二驱动继电器25。第一驱动继电器24和第二驱动继电器25的断开使小齿轮14通过复位弹簧而与环形齿轮22脱离接合，并停止旋转中的马达11。这终止启动发动机20。

如上所述，根据第一实施方式的发动机控制系统1被构造成，当小齿轮14响应于发动机速度在发动机20的自动停止之后下降期间满足发动机重起条件而开始向环形齿轮22移位时，基于发动机速度的未来下降轨迹，确定小齿轮14与环形齿轮22是否将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态，即，马达11的通电开始正时是否将出现在曲轴21的反向旋转期间。基于确定的结果，ECU40被构造成控制如何使马达11通电。该构造精确地确定曲轴21在小齿轮14与环形齿轮22从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态时的旋转方向，并且在根据曲轴21的旋转状态的适当正时使马达11通电，以转动小齿轮14。

由此，能够减少启动发动机20的缺点，例如马达11的功耗的过度增大和/或小齿轮14的齿部和环形齿轮22的齿部因小齿轮14的齿部与环形齿轮22的齿部之间的碰撞而导致的磨损。

根据第一实施方式的发动机控制系统1被构造成，当确定小齿轮14与环形齿轮22将在马达11的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态时，等待经历了发动机速度的下降期间的首次反转时期，并在此后，使该马达11通电。该构造防止在首次反转时期期间驱动马达11，在该首次反转时期中，曲轴21的反向旋转速率在所有反转时期中是最大的，由此在减少这些诸如马达11的功耗的过度增大之类的缺点的同时，尽可能早地重起发动机20。

根据第一实施方式的发动机控制系统1被构造成：

在确定小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的正向旋转期间从其脱离接合状态变换至其接合状态的情况下，相继执行小齿轮14与环形齿轮22的接合以及小齿轮14的旋转；以及

在确定小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从其脱离接合状态变换至其接合状态的情况下，非相继地执行小齿轮14与环形齿轮22的接合以及小齿轮14的旋转。

该构造在及早重起发动机20与马达11的功耗的减少之间维持适当的平衡。

第二实施方式

下文将参照图5描述根据本发明的第二实施方式的发动机控制系统。

根据第二实施方式的发动机控制系统的结构和/或功能在以下几点不同于发动机控制系统1。由此，下文将主要对这些不同点进行描述。

根据第一实施方式的发动机控制系统1被构造成，在确定小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从其脱离接合状态变换至其接合状态的情况下，非相继地执行小齿轮14与环形齿轮22的接合以及小齿轮14的旋转，由此防止在曲轴21的反向旋转期间驱动马达11。

相比之下，根据第二实施方式的发动机控制系统被构造成，即使确定小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从其脱离接合状态变换至其接合状态，也在防止马达11在曲轴21的反向旋转期间旋转的同时，在确定小齿轮14与环形齿轮22将从其脱离接合状态变换至其接合状态的情况下，相续执行小齿轮14与环形齿轮22的接合以及小齿轮14的旋转。

图5示意性地示出了根据第二实施方式ECU40根据存储在存储单元40a中的小齿轮后旋转控制程序R1A的操作。ECU40以预设周期反复地运行小齿轮后旋转控制程序R1A。在小齿轮后旋转控制程序R1和R1A中，省略或简化程序R1与R1A之间的被分配给相似的步骤号的相似操作的在冗长描述。

当开始运行小齿轮后旋转控制程序R1A时，ECU40执行步骤S31至S33中的操作，其等同于步骤S11至S13中的那些操作。一旦确定发动机重起条件被满足的正时在后旋转基准点tb之后(步骤S13中的是)，ECU40就前进至步骤S34，并且在步骤S34中确定发动机重起条件被满足的正时是否在确定参考点tn之后，这等同于步骤S15中的确定。

一旦确定发动机重起条件被满足的正时将在确定参考点tn之前(步骤S34中的否)，即，小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的正向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态，ECU40就前进至步骤S35。在步骤S35中，ECU40将移位延迟时间Tn设定为零，该移位延迟时间Tn为从发动机重起条件被满足的正时至小齿轮14开始移位所用的时间。

相反，一旦确定发动机重起条件被满足的正时将在确定参考点tn之后(步骤S34中的是)，即，小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态，ECU40就前进至步骤S36。

在步骤S36中，ECU40计算曲轴21的反向旋转速率ΔNE，并且确定曲轴21的反向旋转速率ΔNE是否等于或高于例如200RPM的预设阈值ΔTH1。注意，曲轴21的反向旋转速率ΔNE是发动机速度在发动机速度的下降期间的首次反转时期内的峰值(绝对值)。例如，在步骤S36中，ECU40可基于发动机速度的未来下降轨迹、发动机速度的下降率、和/或发动机20的旋转能计算曲轴21的反向旋转速率ΔNE。

一旦确定曲轴21的反向旋转速率ΔNE低于预设阈值ΔTH1(步骤S36中的否)，ECU40就前进至步骤S35，并且在步骤S35中将移位延迟时间Tn设定为零。

相反，一旦确定曲轴21的反向旋转速率ΔNE等于或高于预设阈值ΔTH1(步骤S36中的是)，ECU40就前进至步骤S37，并且在步骤S37中将移位延迟时间Tn设定为预设正时间β。在第二实施方式中，时间β被确定为比首次反转时期的长度短抵接所需时间Tp，该首次反转时期的长度即从曲轴21的首次反向旋转的开始至返回至正向旋转所用的时间。就时间β而言，可确定预设时期。时间β也可通过基于发动机速度的未来下降轨迹来计算首次反转时期的长度，换言之，从曲轴21开始首次反向旋转至返回至正向旋转所用的时间，并且基于首次反转时期的计算长度变化地设定时间β来确定。

为何基于首次反转时期的计算长度变化地设定时间β的原因如下。

具体来说，在所有反转时期中，在存在至少一个其中发动机速度变得等于或低于-200RPM的反转时期的情况下，小齿轮14与环形齿轮22之间的旋转速度的差异在发动机速度处于该至少一个反转时期内的情况下是大的。由此，小齿轮14与环形齿轮22在发动机速度处于该至少一个反转时期内的情况下的接合会增大因接合而导致的噪音。但是，在所有反转时期中，在存在至少一个其中发动机速度接近零的反转时期的情况下，小齿轮14与环形齿轮22之间的旋转速度的差异在发动机速度处于该至少一个反转时期内的情况下是小的。由此，小齿轮14与环形齿轮22在发动机速度处于该至少一个反转时期内的情况下的接合会维持于低级别的因接合而导致的噪音，并且因此而可减少因小齿轮14与环形齿轮22的接合而导致的缺点。

由此，根据第二实施方式的ECU4被编程为即使小齿轮14与环形齿轮22在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态，只要曲轴21的反向旋转速率低于预设阈值ΔTH1，就仍将满足发动机重起条件的正时确定为小齿轮移位开始正时。这使得更高地响应于发动机重起请求满足的正时而重起发动机20成为可能。

相比之下，如果小齿轮14与环形齿轮22在曲轴21的反向旋转期间、在曲轴21的反向旋转速率ΔNE等于或高于预设阈值ΔTH1的情况下从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态，则ECU4被编程为相对于发动机重起条件被满足的正时延迟小齿轮移位开始正时，由此将小齿轮14与环形齿轮22的接合正时变换到经历了发动机速度的下降期间的首次反转时期之后。

在完成步骤S35和S37中的各个操作后，ECU40前进至步骤S38，并且在步骤S38中确定自发动机重起请求被满足的正时起是否已经历了移位延迟时间Tn。只要自发动机重起请求被满足的正时起已经历了移位延迟时间Tn(步骤S38中的是)，ECU40前进至步骤S39，并且在步骤S39中将开启信号发送至第一驱动继电器24，从而使螺线管18通电。通电后的螺线管18克服复位弹簧的力将柱塞19拉入到其中，并且柱塞19的拉入移位在图1中逆时针地枢转移位杆17，由此开始将小齿轮14向环形齿轮22移位。

接下来，ECU40在步骤S40中确定自将开启信号输出至第一驱动继电器24的输出正时起是否已经历了抵接所需时间Tp。只要自将开启信号输出至第一驱动继电器24的输出正时起已经历了抵接所需时间Tp(步骤S40中的是)，ECU40就前进至步骤S41，并且在步骤S41中将开启信号输出至第二驱动继电器25，从而对马达11进行通电。马达11的通电在小齿轮14与环形齿轮22彼此接合的情况下转动小齿轮14，由此启动发动机20。

此后，ECU40执行步骤S42和S43中的操作，其等同于步骤S20和S21中的操作，并在此后，终止小齿轮后旋转控制程序R1A。

如上所述，先前被设计成在自开始移位小齿轮14起经历了抵接所需时间Tp之后开始马达11的旋转的根据第二实施方式的发动机控制系统1被构造成，当确定小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态时，控制将小齿轮14向环形齿轮22移位的正时，从而使得适当地调节马达11的旋转开始正时。即，该构造在根据曲轴21的旋转状态的适当正时转动小齿轮。由此，能够减少启动发动机20的缺点，例如马达11的功耗的过度增大和/或小齿轮14的齿部和环形齿轮22的齿部因小齿轮14的齿部与环形齿轮22的齿部之间的碰撞而导致的磨损。

注意，在第一实施方式和第二实施方式中的每个中，“小齿轮14与环形齿轮22之间处于接合状态中”除了初始状态之外，还包括中间状态并包括最终状态，在初始状态中，小齿轮14的齿部的至少一部分与环形齿轮22的齿部的至少一部分相抵接，在中间状态中，小齿轮14的齿部的至少一部分与环形齿轮22的齿部的至少一部分接合，在最终状态中，小齿轮14的齿部与环形齿轮22的齿部完全接合。

本公开并不限于对第一实施方式和第二实施方式的描述，并且它可作如下修改。

根据第一实施方式和第二实施方式中的每个的发动机控制系统可被构造成：

在图4中所示的步骤S14a中，在发动机速度在发动机20的自动停止之后下降期间，确定当前TDC是否对应于曲轴21的正向旋转期间的最后一个TDC；以及

如果确定当前TDC对应于曲轴21的正向旋转期间的最后一个TDC，则在步骤S15中，基于确定参考点tn来确定小齿轮14与环形齿轮22是否将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态。

具体来说，在一气缸中的活塞沿正向经过最后一个TDC之后，按点火顺序的下一气缸中的活塞并未经过下一TDC，曲轴21沿反向旋转。

由此，此变型可在曲轴21有可能从正向旋转反转至反向旋转的情形下，确定小齿轮14与环形齿轮22是否将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态。

在该变型中，ECU40基于发动机速度的未来下降轨迹确定当前TDC是否对应于曲轴21的正向旋转期间的最后一个TDC。具体来说，当确定发动机速度(角速度ω)在下一TDC的正时的值是负值时，ECU40可确定对应于当前TDC的当前正时是曲轴21的正向旋转期间的最后一个TDC。

在第一实施方式中，当确定小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态(步骤S15中的是)时，在步骤S17a中，只要发动机速度已超过负峰值，ECU40就可在首次反转时期内开始马达11的通电。该变型可防止在发动机20的旋转能增大期间驱动马达11，并因此而可在防止马达11的功耗的过度增大的同时尽可能早地开始启动发动机20。

在第一实施方式以及第二实施方式中，ECU40可计算曲轴21的反向旋转速率ΔNE(参见步骤S36)，并且基于曲轴21的反向旋转速率ΔNE确定马达11的通电开始正时，在该通电开始正时，小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态(步骤S16或步骤S17)。

在该变型中，在曲轴21的反向旋转速率ΔNE等于或低于例如阈值ΔTH1的预设阈值(步骤S36中的是)的情况下，即使确定小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态(步骤S15中的是)，只要曲轴21的反向旋转速率ΔNE等于或低于预设阈值(参见S16)，ECU40就仍可将自开启第一驱动继电器24起经历了抵接所需时间Tp之后的正时确定为马达20的通电开始正时。这是由于，即使确定小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态，只要曲轴21的反向旋转速率ΔNE等于或低于预设阈值，也仍会存在马达11的功耗的过度增大的低影响。由此，该改型在及早重起发动机20与马达11的功耗的减少之间维持适当的平衡。

在第一实施方式和第二实施方式中的每个中，ECU40可基于曲轴21的反向旋转速率ΔNE(参见步骤S36)确定马达等待时间Tm(参见步骤S17或S16)或移位延迟时间Tn(参见步骤S35或步骤S37)，该马达等待时间Tm是从将开启信号输出至第一驱动继电器24的输出正时至马达11开始通电所用的时间，该移位延迟时间Tn为从发动机重起条件被满足的正时至小齿轮14开始移位所用的时间。例如，ECU40可在曲轴21的反向旋转速率ΔNE增大的情况下增大马达等待时间Tm或移位延迟时间Tn。

在第二实施方式中，一旦确定小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态(步骤S34中的是)，无论曲轴21的反向旋转速率ΔNE是否等于或高于预设阈值ΔTH1，ECU40均可相对于发动机重起条件被满足的正时延迟小齿轮移位开始正时(参见步骤S37)。该变型防止小齿轮14与环形齿轮22在曲轴21的反向旋转期间接合，由此防止小齿轮14与环形齿轮22在曲轴21的反向旋转速率NE高的情况下接合。

在第一实施方式和第二实施方式中的每个中，一旦确定小齿轮14与环形齿轮22将在曲轴21的反向旋转期间从它们的脱离接合状态变换至它们的接合状态(步骤S14或S34中的是)，ECU40可等待曲轴21的旋转的完全停止，并在此后将小齿轮14移位至环形齿轮22，从而将小齿轮14与环形齿轮22接合(图4中所示的步骤S13a)。在小齿轮14与环形齿轮22接合之后，ECU40可驱动马达11以在小齿轮14与环形齿轮22接合的情况下旋转小齿轮14(图4中所示的步骤S13a)。该变型不仅防止在发动机速度的下降期间的首次反转时期期间驱动马达11，还防止在随后的反转时期期间驱动马达11。

根据第一实施方式和第二实施方式中的每个的ECU4可执行另一预测发动机速度的未来下降轨迹的方法。例如，ECU40可基于发动机速度的测量值来预测发动机速度的未来下降轨迹。例如，ECU40可将一组角速度ω的连续值计算为其瞬时值，并且使用这组角速度ω的连续值预测不具有波动的单调减小的轨迹，由此预测发动机速度的未来下降轨迹。例如，建立一经过这组角速度ω的连续值的函数可预测发动机速度的未来下降轨迹。

ECU40可根据如下参数来计算后旋转基准点tb和确定参考点tn中的每个：抵接所需时间Tp、和从小齿轮14与环形齿轮22的抵接至完成小齿轮14与环形齿轮22的接合所用的时间γ。在该变型中，抵接所需时间Tp和时间γ的总和对应于接合所需时间。由此，在程序R1和R1A中的每个中，抵接所需时间Tp可被接合所需时间替代。在该变型中，处于它们接合状态中的小齿轮14与环形齿轮22是小齿轮14的齿部与环形齿轮22的齿部接合。

在第一实施方式和第二实施方式中的每个中，本发明应用于下述对应的发动机控制系统1，该对应的发动机控制系统1装配有包括第一驱动继电器24和第二驱动继电器25的起动器10并被设计成单独驱动小齿轮执行器18和马达11，但本发明并不限于该应用。

具体来说，本发明可应用于装配有下述起动器的发动机控制系统，该起动器被设计成用于独立执行小齿轮14与环形齿轮22的脱离接合、和马达11的旋转的停止。例如，带有用于控制马达的通电和断电的马达控制继电器的常规起动器可用作本发明的起动器。即，在该变型中，替代图1中所示的起动器10的马达开关SL2，触头设置在柱塞19的与联接于杆17的一端相反的另一端处；该触头用于使马达11通电。此外，在该变型中，马达控制继电器可设置在马达11与电池12之间；该继电器可根据从ECU40供应的控制信号而开启和断开。该变型的构造可单独控制第一驱动继电器和马达控制继电器，由此单独控制齿轮14与环形齿轮22的接合和马达11的旋转。

本发明可应用于各自带有柴油发动机的机动车辆。

尽管在此已描述了本公开的说明性实施方式，但是本发明并不限于在此描述的实施方式，而是包括具有如将由本领域技术人员基于本公开而明白的变型、省略、(例如所有多个不同实施方式中的方面的)组合、改编和/或变更的任何及所有实施方式。权利要求中的限定应该基于在权利要求中采用的语言而被宽泛地理解，并且不限于在说明书中或在本申请的辩护期间所描述的示例，这些示例应被解释为非排它性。

Claims (5)

1.一种用于使用起动器来启动自动停止的内燃发动机的系统，所述内燃发动机具有输出轴，所述输出轴联接有环形齿轮，所述起动器包括小齿轮和马达，所述小齿轮能够移位至所述环形齿轮并能够与所述环形齿轮接合，而所述马达在被通电时旋转所述小齿轮，所述系统包括：

预测器，所述预测器预测所述输出轴沿正向旋转方向的旋转速度因所述内燃发动机的自动停止而下降期间的所述输出轴的旋转速度的至少一个未来值；

接合单元，所述接合单元响应于在所述输出轴的旋转速度因所述内燃发动机的自动停止而下降期间发动机重起条件被满足的时刻，将所述小齿轮移位至所述环形齿轮，以便将所述小齿轮与所述环形齿轮接合；

接合确定器，所述接合确定器基于由所述预测器预测的所述输出轴的旋转速度的至少一个未来值，确定所述小齿轮与所述环形齿轮是否将会在所述输出轴的反向旋转期间变换至所述小齿轮与所述环形齿轮之间的接合状态；以及

控制器，所述控制器基于由所述接合确定器确定的确定结果来控制用以通过所述接合单元将所述小齿轮向所述环形齿轮移位的开始正时和用以使所述马达通电的开始正时中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述输出轴的旋转速度达到大致零之后，所述内燃发动机的输出轴在首次反转时期期间首次沿反向旋转方向旋转，然后沿正向旋转方向和反向旋转方向交替旋转，并且所述控制器被构造成，当确定所述小齿轮与所述环形齿轮将会在所述输出轴的反向旋转期间变换至所述小齿轮与所述环形齿轮之间的接合状态时，只要所述输出轴的旋转速度已超过所述首次反转时期期间的负峰值，就开始对所述马达进行通电。

3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

计算器，所述计算器基于由所述预测器预测的所述输出轴的旋转速度的至少一个未来值，计算所述输出轴的旋转速度为零和接近零的值中的至少一个的正时，

其中，所述接合确定器被构造成，基于计算出的所述正时和接合所需时间来计算确定基准点，并且基于所述确定基准点与发动机重起条件被满足的正时之间的比较结果来确定所述小齿轮与所述环形齿轮是否将会在所述输出轴的反向旋转期间变换至所述小齿轮与所述环形齿轮之间的接合状态，所述接合所需时间是从用以将所述小齿轮向所述环形齿轮移位的开始正时起至将所述小齿轮与所述环形齿轮变换至所述小齿轮与所述环形齿轮之间的接合状态所用的时间。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述输出轴的旋转速度达到大致零之后，所述内燃发动机的输出轴在首次反转时期期间首次沿反向旋转方向旋转，然后沿正向旋转方向和反向旋转方向交替旋转，并且所述控制器被构造成：

当确定所述小齿轮与所述环形齿轮将会在所述输出轴的正向旋转期间变换至所述小齿轮与所述环形齿轮之间的接合状态时，在自用以将所述小齿轮向所述环形齿轮移位的开始正时起经历了接合所需时间之后，开始对所述马达进行通电，所述接合所需时间是从用以将所述小齿轮向所述环形齿轮移位的开始正时起至将所述小齿轮与所述环形齿轮变换至所述小齿轮与所述环形齿轮之间的接合状态所用的时间；

当确定所述小齿轮与所述环形齿轮将会在所述输出轴的反向旋转期间变换至所述小齿轮与所述环形齿轮之间的接合状态时，只要所述输出轴的旋转速度已超过所述首次反转时期期间的负峰值，就在自用以将所述小齿轮向所述环形齿轮移位的开始正时起经历了所述接合所需时间之后，开始对所述马达进行通电。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述输出轴的旋转速度达到大致零之后，所述内燃发动机的输出轴在首次反转时期期间首次沿反向旋转方向旋转，然后沿正向旋转方向和反向旋转方向交替旋转，并且所述控制器被构造成：

在自用以将所述小齿轮向所述环形齿轮移位的开始正时起经历了接合所需时间之后，开始对所述马达进行通电，所述接合所需时间是从用以将所述小齿轮向所述环形齿轮移位的开始正时起至将所述小齿轮与所述环形齿轮变换至所述小齿轮与所述环形齿轮之间的接合状态所用的时间；并且

当确定所述小齿轮与所述环形齿轮将会在所述输出轴的反向旋转期间变换至所述小齿轮与所述环形齿轮之间的接合状态时，经由所述接合单元，在下述正时处开始将所述小齿轮向所述环形齿轮移位，在该正时处，通过基于所述小齿轮向所述环形齿轮的移位而通电的所述马达，允许所述输出轴的旋转速度已超过所述首次反转时期期间的负峰值。

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