CN102785662B - 发动机自动停止再起动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明获得能利用起动装置可靠地进行再起动、缩短再起动时间的发动机自动停止再起动装置。采用如下结构：在停止了的发动机的再起动条件成立时，使燃料重新开始喷射，在使所述燃料重新开始喷射之后，若发动机未完成起动，则对起动电动机进行通电，在发动机处于仅通过提供燃料而不能自主旋转的状态、变速器的输入轴的转速在发动机转速以上且输入轴的转速小于规定值时，控制前进离合器的结合度，以控制发动机的转速，若发动机转速与所述小齿轮的转速之间的转速差的绝对值、小于能使小齿轮与环形齿轮相啮合的转速差阈值，则对螺线管通电，在小齿轮与环形齿轮相啮合之后，松开前进离合器。

Description

发动机自动停止再起动装置
技术领域
本发明涉及发动机自动停止再起动装置，若自动停止条件成立，则使发动机自动停止，之后，若再起动条件成立，则使发动机再起动。
背景技术
近来，以改善汽车等车辆的燃料消耗效率和降低环境污染等为目的，开发出如下发动机自动停止再起动装置：若因驾驶员的操作而满足用于停止发动机的规定条件，例如，当车辆在规定车速以下时，进行踩下刹车踏板的操作，则自动切断燃料，使发动机自动停止，之后，若因驾驶员的操作而满足用于将发动机再起动的规定条件，例如刹车踏板的解除操作、及加速踏板的踩下操作等，则重新开始燃料喷射，使发动机自动地再起动。
以往，作为这种发动机自动停止再起动装置，提出了如下装置：在怠速停止后产生发动机的再起动要求时，对起动电动机开始调速通电，在起动电动机转速接近发动机的预测转速的时刻，开始小齿轮与环形齿轮的连接，在电动机转速(此处的意义与小齿轮转速相同。以下同样)与发动机转速同步的时刻，完成小齿轮与环形齿轮的连接，在该连接完成后，对起动电动机全力进行通电，利用起动电动机来驱动发动机，使发动机完成再起动(例如，参照专利文献1)。
对于专利文献1所揭示的现有装置的情况，由于不等到发动机完全停止旋转的状态，就实现小齿轮与环形齿轮的啮合状态，因此，能将发动机迅速再起动。
此外，以往，作为这种发动机自动停止再起动装置，提出了如下装置：利用闭锁离合器将发动机的曲柄轴和车轴进行连接，以维持发动机的转速，在产生再起动要求时的转速在规定转速以下的情况下，对起动电动机进行通电，利用起动电动机来驱动发动机，使发动机完成再起动(例如，参照专利文献2)。
对于专利文献2所揭示的现有装置的情况，即使在发动机仅通过燃料喷射而无法再起动的情况下，由于通过利用闭锁离合器将发动机的曲柄轴和车轴进行连接，来维持发动机的转速，因此，也能将发动机迅速再起动。
专利文献1：日本专利第4214401号公报
专利文献2：日本专利特开2009-63001号公报
发明内容
在专利文献1所揭示的现有装置中，虽然对小齿轮与环形齿轮进行抵接时的发动机转速进行预测，使小齿轮与环形齿轮开始同步，但为了要正确预测发动机转速，由于需要利用对发动机进行控制的发动机控制装置将发动机的负荷状态、时效变化等考虑在内以对预测值进行运算，从而存在承受较大运算负荷的问题。此外，还存在如下问题：若预测的发动机转速与实际转速相偏离，则在小齿轮与环形齿轮进行抵接时会产生较大噪音，或啮合失败，从而无法进行再起动。因此，虽然也提出了使小齿轮在与环形齿轮相啮合之前进行待机的方法，但为了要使小齿轮在与环形齿轮相啮合之前待机，需要对推压小齿轮的螺线管能预先以占空比驱动的方式进行通电，还存在不得不使用高价的元器件和电子电路的问题。
另一方面，在专利文献2所揭示的现有装置中，为了在发动机自动停止后也维持发动机转速，使闭锁离合器和前进离合器处于结合状态，以成为与车轴直接连接的状态。之后，基于发动机再起动要求，将发动机停止要求清空，若发动机开始再起动，则为了使发动机再起动，将闭锁离合器和前进离合器松开，释放车轮与发动机的直接连接状态，从而对于发动机转速急剧下降的发动机的情况，在由重新开始的燃料喷射所产生的燃料点火并燃烧之前，发动机有时会停止。为了防备这种情况，虽然也驱动起动机，但在小齿轮转速与环形齿轮转速同步之后、使小齿轮与环形齿轮相啮合以进行再起动的这种起动装置的情况下，若预测的发动机转速与实际转速相偏离，则啮合失败，无法进行再起动。因此，需要使起动电动机暂时停止，在发动机转速和起动机转速均停止之后，再次使小齿轮与环形齿轮相啮合，从而将起动电动机驱动，以重新起动，存在起动时间变长的问题。
本发明是为了解决上述那样的现有装置中的问题而完成的，其目的在于获得一种发动机自动停止再起动装置，该发动机自动停止再起动装置在车辆减速时发动机自动停止后将发动机再起动的情况下，能利用起动装置可靠地进行再起动，缩短再起动时间。
本发明所涉及的发动机自动停止再起动装置中，若自动停止条件在车辆行驶时成立，则使发动机自动停止，之后，若再起动条件成立，则使所述发动机再起动，其特征在于，包括：利用通电而旋转的起动电动机；设置于所述起动电动机的转轴的小齿轮；设置于所述发动机的曲柄轴的环形齿轮；利用通电而激励的螺线管；当所述螺线管被激励时、将所述小齿轮沿其轴向推压以使其与所述环形齿轮相啮合的活塞；检测所述发动机的曲柄角以输出曲柄角信号的曲柄角传感器；向所述发动机喷射燃料的燃料喷射装置；将所述发动机产生的转矩传递给变速器的前进离合器；第1控制装置，该第1控制装置利用第1驱动信号，将电源与所述起动电动机进行连接，以对所述起动电动机进行通电，利用第2驱动信号，将所述电源与所述螺线管进行连接，以对所述螺线管进行通电；第2控制装置，该第2控制装置在将自动停止的所述发动机再起动时，控制所述燃料喷射装置，使其向所述发动机喷射燃料，在所述发动机的转速小于规定值时，向所述第1控制装置输出所述第1驱动信号，若基于所述检测出的曲柄角信号的周期而运算出的发动机转速与所述小齿轮的转速之间的转速差的绝对值、小于能使所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合的转速差阈值，则向所述第1控制装置输出所述第2驱动信号，以使所述螺线管通电；及第3控制装置，该第3控制装置采用如下结构：在将处于仅通过提供燃料而不能自主旋转的状态的所述发动机再起动时、且所述变速器的输入轴的转速在所述发动机转速以上的期间内，控制所述前进离合器的结合度，以能控制所述发动机的转速，在所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合之后，松开所述前进离合器。
此外，本发明所涉及的发动机自动停止再起动装置包括控制装置，若自动停止条件在车辆行驶时成立，则该控制装置使发动机自动停止，若在所述发动机自动停止之后再起动条件成立，则该控制装置使所述发动机再起动，其特征在于，包括：利用通电而旋转的起动电动机；设置于所述起动电动机的转轴的小齿轮；设置于所述发动机的曲柄轴的环形齿轮；利用通电而激励的螺线管；当所述螺线管被激励时、将所述小齿轮沿其轴向推压以使其与所述环形齿轮相啮合的活塞；检测所述发动机的曲柄角以输出曲柄角信号的曲柄角传感器；向所述发动机喷射燃料的燃料喷射装置；及将所述发动机产生的转矩传递给变速器的前进离合器，所述控制装置在所述发动机的自动停止条件成立时，使所述燃料喷射装置停止喷射所述燃料，以使所述发动机停止，在所述停止了的所述发动机的再起动条件成立时，使所述燃料喷射装置重新开始喷射所述燃料，在使所述燃料重新开始喷射之后，若所述发动机未完成起动，则对所述起动电动机进行通电，在所述发动机处于仅通过提供燃料而不能自主旋转的状态、所述变速器的输入轴的转速在所述发动机转速以上且所述输入轴的转速小于规定值时，控制所述前进离合器的结合度，以控制所述发动机的转速，若基于所述检测出的曲柄角信号的周期而运算出的发动机转速与所述小齿轮的转速之间的转速差的绝对值、小于能使所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合的转速差阈值，则对所述螺线管通电，在所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合之后，松开所述前进离合器。
根据本发明所涉及的发动机自动停止再起动装置，由于包括：第1控制装置，该第1控制装置利用第1驱动信号，将电源与起动电动机进行连接，以对所述起动电动机进行通电，利用第2驱动信号，将所述电源与螺线管进行连接，以对所述螺线管进行通电；第2控制装置，该第2控制装置在将自动停止的发动机再起动时，控制燃料喷射装置，使其向所述发动机喷射燃料，在所述发动机的转速小于规定值时，向所述第1控制装置输出所述第1驱动信号，若基于所述检测出的曲柄角信号的周期而运算出的发动机转速与所述小齿轮的转速之间的转速差的绝对值、小于能使所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合的转速差阈值，则向所述第1控制装置输出所述第2驱动信号，以使所述螺线管通电；及第3控制装置，该第3控制装置采用如下结构：在将处于仅通过提供燃料而不能自主旋转的状态的所述发动机再起动时、且所述变速器的输入轴的转速在所述发动机转速以上的期间内，控制所述前进离合器的结合度，以能控制所述发动机的转速，在所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合之后，松开所述前进离合器，因此，在车辆减速时发动机自动停止后、而车辆停止前将发动机再起动的情况下，能利用起动装置可靠地进行再起动，还缩短起动时间。
此外，根据本发明所涉及的发动机自动停止再起动装置，由于控制装置采用如下结构：在发动机的自动停止条件成立时，使燃料喷射装置停止喷射燃料，以使所述发动机停止，在所述停止了的所述发动机的再起动条件成立时，使所述燃料喷射装置重新开始喷射所述燃料，在使所述燃料重新开始喷射之后，若所述发动机未完成起动，则对所述起动电动机进行通电，在所述发动机处于仅通过提供燃料而不能自主旋转的状态、所述变速器的输入轴的转速在所述发动机转速以上且所述输入轴的转速小于规定值时，控制所述前进离合器的结合度，以控制所述发动机的转速，若基于所述检测出的曲柄角信号的周期而运算出的发动机转速与所述小齿轮的转速之间的转速差的绝对值、小于能使所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合的转速差阈值，则对所述螺线管通电，在所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合之后，松开所述前进离合器，因此，在车辆减速时发动机自动停止后、而车辆停止前将发动机再起动的情况下，能利用起动装置可靠地进行再起动，还缩短起动时间。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置的结构的框图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置的起动装置的详细结构的框图。
图3是本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置的控制框图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、发动机自动停止程序的流程图。
图5是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、发动机再起动控制程序的流程图。
图6是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、发动机转速控制实施判定程序的流程图。
图7是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、自动停止中离合器控制程序的流程图。
图8是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置的动作的框图。
图9是对本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、发动机再起动时的燃料喷射进行说明的图。
图10是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、再起动后的发动机的动作的时序图。
图11是表示现有的发动机自动停止再起动装置的动作的时序图。
图12是表示现有的发动机自动停止再起动装置的动作的时序图。
具体实施方式
实施方式1.
下面，利用附图，对本发明的发动机自动停止再起动装置的优选实施方式进行说明。图1是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置的结构的框图，图2是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置的起动装置的详细结构的框图。在图1及图2中，本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置包括发动机10、起动装置20、自动变速器30、及设置在ECU(Electric Control Unit：电子控制单元)内的发动机自动变速器控制装置50。设置于发动机10的燃料喷射装置11向发动机10提供燃料。与发动机10相连接的起动装置20包括螺线管21、活塞22、起动电动机23、小齿轮24、及小齿轮转速传感器7。
发动机自动变速器控制装置50对喷射燃料的燃料提供装置11进行控制，并且，判定自动停止条件或再起动条件，将车载电池等电源(未图示)与起动电动机23进行连接，以对起动电动机23进行通电，或者，将电源与螺线管21进行连接，以对螺线管21进行通电。
与发动机自动变速器控制装置50连接有发动机转速传感器1、涡轮转速传感器2、输入轴转速传感器3、车速传感器4、刹车踏板5、油门开度传感器6、及小齿轮转速传感器7，该发动机转速传感器1检测出发动机10的转速，以输出发动机旋转信号，该蜗轮转速传感器2检测出转矩变换器31的涡轮转速，以输出涡轮转速，该输入轴转速传感器3检测出给变速机构部35的输入轴转速，以将输入轴转速输出，该车速传感器4检测出车辆的速度，以输出车速信号，该刹车踏板5输出表示踏板的动作状态的刹车信号，该油门开度传感器6检测出油门开度，以输出油门开度信号。
发动机10的旋转输出通过设置在自动变速器30内的转矩变换器31或作为直接连接传动单元的闭锁离合器32、前进离合器33、输入轴34而输入到变速机构部35。设置于自动变速器30的机械式油泵37由发动机10进行旋转驱动，向油压控制电路36提供油压。油压控制电路36对转矩变换器31、前进离合器33、及变速机构部35的油压进行控制。
对发动机自动变速器控制装置50输入来自车速传感器4的车速信号、来自刹车踏板5的刹车信号、及来自油门开度传感器6的油门开度信号，并基于这些信号来对燃料提供装置11进行控制。此外，对发动机自动变速器控制装置50输入来自发动机转速传感器1的发动机旋转信号、来自涡轮转速传感器2的涡轮转速信号、及来自输入轴转速传感器3的输入轴转速信号，并基于这些信号来对自动变速器30进行控制。
发动机自动变速器控制装置50包括各种I/F电路(未图示)和微型计算机(未图示)。此外，微型计算机包括：将上述各种传感器的检测信号等的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器(未图示)；执行发动机自动停止再起动控制程序等各种控制程序的CPU(未图示)；将发动机自动停止再起动控制程序、各种控制程序或控制常数、各种表格等进行存储的ROM(未图示)；及将执行各种控制程序时的变量等进行存储的RAM(未图示)等。
此外，如图2所示，起动装置20设置有利用通电而旋转的起动电动机23、设置于起动电动机23的转子轴的小齿轮24、用于将小齿轮24沿其轴心方向推压以使其与设置于发动机的曲柄轴的环形齿轮12相啮合的活塞22、及利用通电而使活塞22移动以使小齿轮24沿其轴心方向推压的螺线管21。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置的控制框图，表示各处理程序的构成。在图3中，关于设置于发动机自动变速器控制装置50的发动机自动停止程序51，首先利用来自车速传感器4(参照图1)、刹车踏板5、油门开度传感器6等的信息来判定发动机的自动停止，将燃料提供装置11停止。发动机自动停止程序51将基于发动机的自动停止判定的有无自动停止要求作为自动停止要求标记F1提供给发动机转速控制实施判定程序53及发动机自动停止中离合器控制程序54。
接下来，发动机自动停止程序51若利用来自刹车踏板5、油门开度传感器6等的信息，判定出发动机的再起动条件成立，则由发动机再起动控制程序52对起动装置20的螺线管21和起动电动机23进行通电和控制，以使发动机再起动。发动机自动停止程序51对应于本发明的第1控制装置和第2控制装置。
接下来，发动机转速控制实施判定程序53根据来自发动机转速传感器1和输入轴转速传感器3的信息、由发动机自动停止程序51输出的发动机自动停止中标记的信息、由发动机再起动控制程序52通电的螺线管21的螺线管通电时间的信息，判定可否实施发动机转速控制。此外，发动机转速控制实施判定程序53使设置在油压控制电路36内的闭锁离合器油压控制电路361进行动作，以控制闭锁离合器32的油压。
此外，发动机自动停止中离合器控制程序54利用与发动机转速控制实施判定程序53所进行的可否实施发动机转速控制的判定相对应的发动机转速控制标记F3的信息、以及发动机转速传感器1和输入轴转速传感器3的信息，由发动机转速反馈控制程序55使设置在油压控制电路36内的前进离合器油压控制电路362进行动作，以对前进离合器33的油压进行反馈控制。发动机自动停止中离合器控制程序54对应于本发明的第3控制装置。
接下来，参照图4至图7，对本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置的动作进行说明。这些图所示的处理例如以5[msec]的固定周期来执行。在图4至图7中，步骤S101～S108、步骤S201～S208、步骤S301～S308、及步骤S401～S404的处理由存放在发动机控制装置50的ROM内的发动机自动停止再起动控制程序来执行。
若将车辆的点火开关接通，则发动机自动变速器控制装置50从车载电池提供电源而开始动作，由设置在发动机自动变速器控制装置50内的微型计算机所构成的CPU像以下那样执行存放在ROM内的发动机自动停止再起动控制程序。
首先，对发动机自动停止程序进行说明。图4是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、发动机自动停止程序的流程图，表示图3所示的发动机自动停止程序51的细节。在图4中，在步骤S 101，发动机自动变速器控制装置50的微型计算机(以下简称为发动机自动变速器控制装置50)判定自动停止条件是否成立。
该自动停止条件例如在处于车速为10[km/h]以下、且驾驶员踩下刹车踏板5的动作状态时成立。车速是基于从车速传感器4输出的车速信号来检测的，踩下刹车踏板5的状态是通过来自刹车踏板5的刹车信号处于接通状态来检测的。若基于这些信号、自动停止条件成立，则将发动机自动停止要求标记F1设置为“1”。因而，在步骤S101中，判定发动机自动停止要求标记F1是否为“1”。
若步骤S101中的判定结果是发动机自动停止要求标记F1为“1”，发动机的自动停止条件成立(是)，则前进至步骤S102，另一方面，若发动机自动停止要求标记F1不为“1”，发动机的自动停止条件不成立(否)，则前进至步骤S107。
若前进至步骤S102，则发动机自动变速器控制装置50对燃料喷射装置11进行控制，使其停止对发动机10的燃料提供。
接下来，在步骤S103中，发动机自动变速器控制装置50将自动停止中标记F2设置为“1”。
接下来，在步骤S104中，发动机自动变速器控制装置50判定发动机的再起动条件是否成立。该再起动条件例如在处于驾驶员松开刹车踏板的动作状态、且驾驶员踩下加速踏板的动作状态时成立。松开刹车踏板5的动作状态是基于从刹车踏板5输出的刹车信号的关断状态的，此外，踩下加速踏板的动作状态是基于从油门开度传感器6输出的油门开度信号的。若再起动条件成立，则将发动机自动停止要求标记F1清空为“0”。因而，在步骤S104中，判定发动机自动停止要求标记F1是否清空为“0”。
若步骤S104中的判定结果是判定为发动机自动停止要求标记F1为“0”、再起动条件成立(是)，则前进至下一步骤S105，在判定为发动机自动停止要求标记F1不为“0”、再起动条件不成立的情况下(否)，结束发动机自动停止程序。
若前进至步骤S105，则发动机自动变速器控制装置50判定发动机10是否正在旋转。在发动机10正在旋转的情况下(是)，前进至下一步骤S106，在发动机20没有旋转、即完全停止的情况下(否)，结束发动机自动停止程序的处理。
接下来，在步骤S106中，发动机自动变速器控制装置50执行后述的图5所示的再起动控制程序。
在上述步骤S101中的判定结果是判定为发动机自动停止要求标记F1不是“1”、发动机的自动停止条件不成立(否)而前进到步骤S107的情况下，发动机自动变速器控制装置50判定自动停止中标记F2是否为“1”。在自动停止中标记F2为“1”的情况下(是)，判断为发动机10处于自动停止中，前进至要判定再起动条件的成立的步骤S104。另一方面，在自动停止中标记F1为“0”的情况下(否)，判断为发动机10不处于自动停止中，结束执行发动机自动停止程序。
接下来，对在步骤S106中执行的发动机再起动控制程序的执行进行说明。图5是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、发动机再起动控制程序的流程图，表示图3所示的发动机再起动控制程序52的细节。即，在图5中，在步骤S201，发动机自动变速器控制装置50对燃料喷射装置11进行控制，使其对发动机20喷射起动用燃料。
此处，对发动机20再起动时的燃料喷射进行说明。图9是对本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、发动机再起动时的燃料喷射进行说明的图。图9表示发动机10为四气缸的情况，图中的箭头表示点火时刻。在自动停止时，中断点火，再起动开始后，在规定的时刻(此处为每隔压缩行程气缸的曲柄角BTDC5°)重新开始点火。此外，图中的斜线标记部表示燃料喷射时刻。虽然在自动停止时中断了燃料喷射，但在有再起动要求的时刻t1，几乎同时对规定的多个气缸(图9中为处于吸气行程的#1气缸和处于排气行程的#3气缸)重新开始燃料喷射，之后，在规定的时刻(每隔燃烧行程气缸的曲柄角BTDC5°)重新开始燃料喷射。再起动开始后，几乎同时喷射到#1气缸和#3气缸中的燃料因在图9的时刻t2重新开始的点火而在#1气缸中开始燃烧。
返回至图5，在步骤S202中，发动机自动变速器控制装置50根据发动机转速，判定发动机10是否已起动。在发动机10未起动的情况、即发动机转速小于规定值的情况下(是)，前进至下一步骤S203。另一方面，在发动机10已起动的情况、即发动机转速在规定值以上的情况下(否)，判断为发动机10已通过燃烧而起动，前进至步骤S206。此处，判定发动机起动的发动机转速的规定值例如为600[rpm]。
接下来，在步骤S203中，发动机自动变速器控制装置50对起动电动机12进行通电，使小齿轮24旋转。
接下来，在步骤S204中，发动机自动变速器控制装置50判定发动机转速Nr与小齿轮转速Nst之间的转速差的绝对值Ndiff是否小于转速差阈值Ndiffth。在该绝对值Ndiff小于转速差阈值Ndiffth的情况下(是)，前进至下一步骤S205，在绝对值Ndiff为转速差阈值Ndiffth以上的情况下(否)，前进至步骤S208。此处，转速差阈值Ndiffth是能使小齿轮24和环形齿轮12相啮合的值，例如为50[rpm]。
另外，通常，小齿轮24的齿数比环形齿轮12要少，为了避免混乱，发动机转速Nr和小齿轮转速Nst利用考虑了小齿轮24与环形齿轮12的齿数比而换算成环形齿轮12中的转速的值。
接下来，在步骤S205中，发动机自动变速器控制装置50使螺线管21通电。此外，开始测量螺线管21的通电时间T1，结束执行发动机再起动控制程序。
另一方面，在由步骤S202判定为发动机完成起动(否)而前进至步骤S206的情况下，在步骤S206中，由于发动机完成再起动，因此，发动机自动变速器控制装置50将自动停止中标记F2复位为“0”。
接下来，在步骤S207中，发动机自动变速器控制装置50使起动装置20的起动电动机23断电。
接下来，在步骤S208中，发动机自动变速器控制装置50使起动装置20的螺线管21断电。此外，结束螺线管21的通电时间T1的测量并复位。在此情况下，由于在螺线管21与活塞22之间未产生吸引力，因此，活塞22不会沿起动电动机23的转轴的轴向移动，从而不会将小齿轮24沿其轴向推压，小齿轮24和环形齿轮12处于不相啮合的状态。
接下来，对发动机转速控制实施判定程序的执行进行说明。图6是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、发动机转速控制实施判定程序的流程图，表示图3所示的发动机转速控制实施判定程序的细节。在图6中，在步骤S301，发动机自动变速器控制装置50判定自动停止中标记F2是否为“1”。在自动停止中标记F2为“1”的情况下(是)，判断为发动机10处于自动停止中，前进至要判定是否处于再起动中的步骤S302。另一方面，在自动停止中标记F2为“0”的情况下(否)，判断为发动机10不处于自动停止中，前进至步骤S307。
接下来，在步骤S302中，为了判定发动机再起动条件是否成立，发动机自动变速器控制装置50判定发动机自动停止要求标记F1是否为“0”。在发动机自动停止要求标记F1为“0”的情况下(是)，判断为处于再起动中，前进至步骤S303。在发动机自动停止要求标记F1为“1”的情况下(否)，判断为不处于再起动中，前进至步骤S307。
接下来，在步骤S303中，发动机自动变速器控制装置50判定输入轴转速Nis是否小于预先设定的规定转速Nss。在输入轴转速Nis小于规定转速Nss的情况下(是)，判断为在再起动时需要利用起动装置进行再起动，并前进至步骤S304。在输入轴转速Nis为规定转速Nss以上的情况下(否)，判断为在再起动时仅通过燃料喷射就可自主旋转以进行再起动，并前进至步骤S307。此处，预先设定的规定转速Nss为发动机仅通过燃料喷射就可自主旋转以进行再起动的转速，例如为600[rpm]。
接下来，在步骤S304中，发动机自动变速器控制装置50判定输入轴转速Nis是否在预先设定的规定转速Nsm以上。在输入轴转速Nis为规定转速Nsm以上的情况下(是)，判断为能通过控制前进离合器33来将发动机转速维持在规定转速Nsm以上，并前进至步骤S305。在输入轴转速Nis小于规定转速Nsm的情况下(否)，判断为不可能通过控制前进离合器33来将发动机转速维持在规定转速Nsm以上，并前进至步骤S307。此处，预先设定的规定转速Nsm为起动电动机Nst的最大转速，例如为300[rpm]。
接下来，在步骤S305中，发动机自动变速器控制装置50判定螺线管通电时间T1是否小于预先设定的规定值。在螺线管通电时间T1小于预先设定的设定值的情况下(是)，判断为小齿轮24未与环形齿轮12相啮合，并前进至步骤S306。另一方面，在螺线管通电时间T1为预先设定的设定值以上的情况下(否)，判断为小齿轮24与环形齿轮12相啮合，并前进至步骤S307。此处，预先设定的规定值为从螺线管开始通电到小齿轮24啮合所需的时间，例如为50[ms]。
接下来，在步骤S306中，发动机自动变速器控制装置50将发动机转速控制标记F3设置为“1”，并结束执行发动机转速控制实施判定程序。
在前进至上述步骤S307的情况下，发动机自动变速器控制装置50将发动机转速控制标记F3设置为“0”，并结束执行发动机转速控制实施判定程序。
接下来，对自动停止中离合器控制程序进行说明。图7是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、自动停止中离合器控制程序的流程图，表示图3所示的发动机自动停止中离合器控制程序的细节。在图7中，在步骤S401，发动机自动变速器控制装置50判定自动停止要求标记F1是否为“1”。在自动停止要求标记F1为“1”的情况下(是)，即，在发动机自动停止中的情况下，前进至步骤S402。在自动停止要求标记F 1为“0”的情况下(否)，即，在发动机再起动的情况下，前进至步骤S405。
接下来，在步骤S402中，发动机自动变速器控制装置50判定输入轴转速Nis是否在规定转速Nmm以上。在输入轴转速Nis为规定转速Nmm以上的情况下(是)，前进至步骤S403。在输入轴转速Nis小于规定转速Nmm的情况下(否)，前进至步骤S405。此处，规定转速Nmm是即使将车轴和发动机直接连接也不会因共振等而产生不愉快的振动的转速，例如为200[rpm]。
接下来，在步骤S403中，发动机自动变速器控制装置50与闭锁离合器32进行结合，并前进至步骤S404。
接下来，在步骤S404中，发动机自动变速器控制装置50与前进离合器34进行结合，并结束执行自动停止中离合器控制程序。
在从上述步骤S401或步骤S402前进至步骤S405的情况下，在步骤S405中，发动机自动变速器控制装置50判定发动机转速控制标记F3是否为“1”。在发动机转速控制标记F3为“1”的情况下(是)，即，在实施发动机转速控制的情况下，前进至步骤S406。在发动机转速控制标记F3为“0”的情况下(否)，即，在不实施发动机转速控制的情况下，前进至步骤S408。
接下来，在步骤S406中，发动机自动变速器控制装置50与闭锁离合器32进行结合，并前进至步骤S407。
接下来，在步骤S407中，发动机自动变速器控制装置50利用发动机转速Nr和作为目标的发动机转速的规定转速Nsm，通过图8的框图所示的发动机转速反馈程序，对由油压控制电路36中的前进离合器油压控制电路362来控制前进离合器33的油压控制指示值进行运算，以使得发动机转速Nr成为预先设定的规定转速Nsm。图8的发动机转速反馈程序的细节将在后面阐述。
接下来，在从步骤S405前进到步骤S408的情况下，发动机自动变速器控制装置50松开闭锁离合器32，并前进至步骤S409。
在步骤S409中，发动机自动变速器控制装置50松开前进离合器34，将自动变速器的控制转移至正常控制，并结束执行自动停止中离合器控制程序。
接下来，对上述步骤S407所进行的发动机转速反馈程序进行说明。图8是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置的动作的框图，表示步骤S407中的发动机转速反馈控制。对于图8的框图，也由发动机控制装置50的ROM内的发动机自动停止再起动控制程序来执行程序。
发动机转速反馈程序包括：利用发动机转速Nr与规定转速Nsm之间偏差、通过PID控制器来对控制输出值进行运算的反馈控制部801；及对规定转速Nsm乘以增益以对控制输出值进行运算的前馈控制部802。给油压控制电路36的前进离合器油压控制电路362的最终指示值通过反馈控制部801的输出与前馈控制部802的输出之和来求出，其中，该前进离合器油压控制电路362对前进离合器33进行控制。
此处，对反馈控制部801进行详细说明。反馈控制部801计算出对总和a0乘以增益CKp后的值A，并将其输出，其中，该总和a0是发动机转速Nr与第2规定转速Nsm之间的偏差a1、对该偏差a1的积分值乘以增益CKi后的值a2、及对偏差a1的微分值乘以增益CKd后的值a3的总和。增益CKi、增益CKd、增益CKp是预先通过车辆实验等求出的值。
接下来，对前馈控制部802进行详细说明。前馈控制部802输出对规定转速Nsm乘以增益CKff后的值B。增益CKff是预先通过车辆实验等求出的值。作为反馈控制部801的输出A与前馈控制部802的输出B之和来计算出给控制前进离合器33的前进离合器油压控制电路362的指示值C。
接下来，按照时序图的时刻，对发动机自动停止再起动装置的动作进行说明。图10是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中的、再起动后的发动机的动作的时序图，表示从车辆行驶状态实施发动机自动停止、在发动机旋转时使小齿轮24和环形齿轮12进行啮合、利用起动电动机23的转动动力输出轴来进行发动机再起动的情况下的动作。
在图10中，图10(a)表示发动机转速Nr、起动电动机转速即小齿轮转速Nst、变速器的输入轴转速Nis的随时间的变化。图10(b)表示自动停止要求标记F 1的状态，在自动停止条件成立的情况下设置为“1”，在再起动条件成立的情况下复位为“0”。图10(c)表示自动停止中标记F2的状态，在发动机10处于自动停止中的情况下设置为“1”，在发动机10完成起动的情况下复位为“0”。
图10(d)表示发动机转速控制标记F3的随时间的变化，图10(e)表示自动变速器的闭锁离合器的结合、松开状态的随时间的变化。图10(f)表示自动变速器的前进离合器的结合转矩的随时间的变化。图10(g)表示燃料喷射的喷射、停止状态的随时间的变化。图10(h)表示起动电动机23的通电状态的随时间的变化。图10(i)表示螺线管21的通电状态即小齿轮的驱动状态的随时间的变化。
图10中，最开始，若在车辆行驶时，设自动停止条件在时刻t1成立，则对图10(b)所示的自动停止要求标记F1设置“1”，在燃料喷射停止后，将图10(c)所示的自动停止中标记F2设置为“1”(图4的步骤S101～S103)。此时，为了维持发动机转速Nr，闭锁离合器32和前进离合器33成为结合状态，以成为与车轴直接连接的状态(图7的步骤S401～S404)。
接下来，在转速低于发动机仅通过燃料喷射就能自主旋转的规定转速Nss(600[rpm])的时刻t2，再起动条件成立，从而图10(c)所示的自动停止要求标记F 1成为“0”，重新开始燃料喷射，与此同时，由于发动机10还未完成起动，因此，对起动电动机41通电而开始旋转(图5的步骤S201-S203)。此外，在时刻t2，再起动条件成立时，由于输入轴转速Nis为规定转速Nsm(300[rpm])以上，因此，对发动机转速控制标记F3设置“1”，通过自动停止中离合器控制程序，对前进离合器的结合转矩进行调整，以使发动机转速达到规定转速Nsm(图7的步骤S401、步骤S405～S407)。
接下来，在发动机转速Nr与小齿轮转速Nst之间的转速差的绝对值Ndiff小于能使小齿轮24与环形齿轮12相啮合的转速差阈值Ndiffth的时刻t3，对螺线管21通电，推压小齿轮24，使得小齿轮24与环形齿轮12开始啮合(图5的步骤S205)。
接下来，在时刻t4，发动机转速Nr与起动电动机转速即小齿轮转速Nst同步，小齿轮24与环形齿轮12完全啮合。此处可清楚，从在时刻t3为了小齿轮24与环形齿轮12开始啮合而使得小齿轮24沿轴向开始移动起、到小齿轮24与环形齿轮12完全啮合而使得小齿轮24完成移动为止，产生从时刻t3到时刻t4的时间间隔。此外，若小齿轮24和环形齿轮12完全啮合，则为了使得来自车轴的反向转矩不会传递到发动机，发动机转速控制标记F3成为“0”(图6的步骤S305-S307)，松开闭锁离合器32和前进离合器33，转移至正常控制(图7的步骤S408～S409)。
接下来，在时刻t5，发动机转速因燃料的燃烧而达到发动机起动完成判定转速600[rpm]以上，发动机完成再起动，将起动电动机23及螺线管21去激励(de-energized)。
图11是表示现有的发动机自动停止再起动装置的动作的时序图，表示上述专利文献1所揭示的现有装置的情况。对于专利文献1所示的现有装置的情况，如图11所示，虽然对小齿轮与环形齿轮进行抵接时的发动机转速进行预测，使小齿轮与环形齿轮开始同步，但为了要正确预测发动机转速，由于需要利用对发动机进行控制的发动机控制装置将发动机的负荷状态、时效变化等考虑在内以对预测值进行运算，从而存在承受较大运算负荷的问题。此外，还存在如下问题：若预测的发动机转速与实际转速相偏离(图11的时刻t4)，则在小齿轮与环形齿轮进行抵接时会产生较大噪音，或啮合失败，从而无法进行再起动。因此，虽然也提出了使小齿轮在啮合之前进行待机的方法，但为了要使其待机，需要对推压小齿轮的螺线管能预先以占空比驱动的方式进行通电，还存在不得不使用高价的元器件和电子电路的问题。与此不同的是，根据本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置，可解决这种现有装置的问题。
图12是表示现有的发动机自动停止再起动装置的动作的时序图，表示上述专利文献2所揭示的现有装置的情况。对于专利文献2所示的现有装置的情况，如图12所示，为了在发动机自动停止后也维持发动机转速，使闭锁离合器和前进离合器处于结合状态，以成为与车轴直接连接的状态。之后，基于发动机再起动要求，将发动机停止要求清空，若发动机开始再起动，则为了使发动机再起动，将闭锁离合器和前进离合器松开，释放车轮与发动机的直接连接状态，从而对于发动机转速急剧下降的发动机的情况，在由重新开始的燃料喷射所产生的燃料点火并燃烧之前，发动机有时会停止。为了防备这种情况，虽然也驱动起动机，但在小齿轮转速与环形齿轮转速同步之后、使小齿轮与环形齿轮相啮合以进行再起动的这种起动装置的情况下，若与图11一样，预测的发动机转速与实际转速相偏离(图12的时刻t4)，则啮合失败，无法进行再起动。因此，需要使起动电动机停止一次(图12的时刻t5)，在发动机转速和起动机转速均停止之后(图12的时刻t6)，再次使小齿轮与环形齿轮相啮合，从而将起动电动机驱动，以重新起动，存在起动时间变长的问题。与此不同的是，根据本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置，可解决这种现有装置的问题。
如上所述，在本发明的实施方式1所涉及的发动机自动停止再起动装置中，由于在车辆减速时将发动机自动停止，在进行再起动的情况下，通过控制前进离合器33的连接力，来进行控制使得发动机转速达到规定转速，因此，环形齿轮12的转速变动较小，能可靠地实施啮合，从而能缩短再起动时间。
标号说明
1发动机转速传感器
2涡轮转速传感器
3输入轴转速传感器
4车速传感器
5刹车踏板
6油门开度传感器
10发动机
11燃料喷射装置
12环形齿轮
20起动装置
21螺线管
22活塞
23起动电动机
24小齿轮
50发动机自动变速器控制装置
36油压控制电路

Claims (3)

1.一种发动机自动停止再起动装置，该发动机自动停止再起动装置中，若自动停止条件在车辆行驶时成立，则使发动机自动停止，之后，若再起动条件成立，则使所述发动机再起动，其特征在于，包括：
利用通电而旋转的起动电动机；
设置于所述起动电动机的转轴的小齿轮；
设置于所述发动机的曲柄轴的环形齿轮；
利用通电而激励的螺线管；
当所述螺线管被激励时，将所述小齿轮沿其轴向推压以使其与所述环形齿轮相啮合的活塞；
检测所述发动机的曲柄角以输出曲柄角信号的曲柄角传感器；
向所述发动机喷射燃料的燃料喷射装置；
将所述发动机产生的转矩传递给变速器的前进离合器；
第1控制装置，该第1控制装置利用第1驱动信号，将电源与所述起动电动机进行连接，以对所述起动电动机进行通电，利用第2驱动信号，将所述电源与所述螺线管进行连接，以对所述螺线管进行通电；
第2控制装置，该第2控制装置在将自动停止的所述发动机再起动时，控制所述燃料喷射装置，使其向所述发动机喷射燃料，在所述发动机的转速小于规定值时，向所述第1控制装置输出所述第1驱动信号，若基于检测出的所述曲柄角信号的周期而运算出的发动机转速与所述小齿轮的转速之间的转速差的绝对值小于能使所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合的转速差阈值，则向所述第1控制装置输出所述第2驱动信号，以使所述螺线管通电；及
第3控制装置，该第3控制装置采用如下结构：在将处于仅通过提供燃料而不能自主旋转的状态的所述发动机再起动时，且所述变速器的输入轴的转速在所述发动机转速以上的期间内，控制所述前进离合器的结合度，以能控制所述发动机的转速，在所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合之后，松开所述前进离合器。
2.如权利要求1所述的发动机自动停止再起动装置，其特征在于，
在所述变速器的输入轴的转速在所述发动机转速以上，且所述输入轴的转速小于规定值时，所述第3控制装置使所述前进离合器进行结合，将来自车轮的反向转矩传递给所述发动机，以控制所述发动机的转速。
3.一种发动机自动停止再起动装置，该发动机自动停止再起动装置包括控制装置，若自动停止条件在车辆行驶时成立，则该控制装置使发动机自动停止，若在所述发动机自动停止之后再起动条件成立，则该控制装置使所述发动机再起动，其特征在于，包括：
利用通电而旋转的起动电动机；
设置于所述起动电动机的转轴的小齿轮；
设置于所述发动机的曲柄轴的环形齿轮；
利用通电而激励的螺线管；
当所述螺线管被激励时，将所述小齿轮沿其轴向推压以使其与所述环形齿轮相啮合的活塞；
检测所述发动机的曲柄角以输出曲柄角信号的曲柄角传感器；
向所述发动机喷射燃料的燃料喷射装置；及
将所述发动机产生的转矩传递给变速器的前进离合器，
所述控制装置在所述发动机的自动停止条件成立时，使所述燃料喷射装置停止喷射所述燃料，以使所述发动机停止，
在所述停止了的所述发动机的再起动条件成立时，使所述燃料喷射装置重新开始喷射所述燃料，
在使所述燃料重新开始喷射之后，若所述发动机未完成起动，则对所述起动电动机进行通电，
在所述发动机处于仅通过提供燃料而不能自主旋转的状态、所述变速器的输入轴的转速在所述发动机转速以上且所述输入轴的转速小于规定值时，控制所述前进离合器的结合度，以控制所述发动机的转速，若基于检测出的所述曲柄角信号的周期而运算出的发动机转速与所述小齿轮的转速之间的转速差的绝对值小于能使所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合的转速差阈值，则对所述螺线管通电，在所述小齿轮与所述环形齿轮相啮合之后，松开所述前进离合器。
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