CN103216372B - 发动机起动装置及发动机起动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的发动机起动装置及发动机起动方法不直接检测发动机的反转，能更快地使发动机再起动。包括：曲柄信号产生单元(13)；以及基于曲柄信号来确定曲柄轴的规定曲柄位置、并使发动机起动的发动机控制单元(10)，发动机控制单元在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中，基于所确定的规定曲柄位置的发动机转速，来推定到达下一规定曲柄位置之前发动机是否会反转，在推定为会反转之后，设定以从起动器驱动禁止开始定时起到起动器驱动禁止解除定时为止来规定的禁止范围、以及禁止范围外即允许范围，在发动机旋转过程中发动机的再起动条件成立时，在禁止范围内禁止进行再起动，在允许范围内进行再起动。

Description

发动机起动装置及发动机起动方法
技术领域
本发明涉及用于自动怠速停止系统的发动机起动装置及发动机起动方法，所述自动怠速停止系统在规定的怠速停止条件成立时，进行发动机的怠速停止，之后，在再起动条件成立时，使发动机再起动。
背景技术
一直以来，为了改善汽车的燃料消耗、降低环境负荷等目的，而开发出了在满足规定条件时自动进行怠速停止的自动怠速停止系统。
然而，在发动机反转时产生再起动请求的情况下，若用起动电动机来对发动机进行起动，则起动电动机要使正在反转的发动机正转，从而会对起动电动机施加过大的负载。因此，存在以下技术方案：即，在发动机因某种原因而正在反转的情况下，由对发动机是否正在反转进行检测的反转检测单元检测到反转，就禁止起动电动机的驱动，以防止起动电动机及其传动机构发生损坏(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利特开2005－140030号公报
发明内容
然而，现有技术存在以下问题。
如上所述，专利文献1具有对发动机是否正在反转进行检测的反转检测单元、以及在检测出反转的情况下禁止电动机旋转的单元，在发动机正在反转的情况下，不使电动机旋转。然而，在专利文献1中，由于需要设置对发动机的反转进行检测的反转检测单元，因此，存在装置变复杂、成本提高的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，获得一种不直接检测发动机的反转、能更快地使发动机再起动的发动机起动装置及发动机起动方法。
本发明所涉及的发动机起动装置包括：曲柄信号产生单元，该曲柄信号产生单元输出曲柄信号，所述曲柄信号包含表示发动机曲柄轴的基准位置的信息；以及发动机控制单元，该发动机控制单元基于从曲柄信号产生单元接收到的曲柄信号来判断基准位置，从而确定曲柄轴的规定曲柄位置，并在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止之后，在发动机的再起动条件成立时使发动机起动，发动机控制单元在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中，基于所确定的规定曲柄位置的发动机转速，来推定到达下一规定曲柄位置之前发动机是否会反转，在推定为会反转之后，设定以从起动器驱动禁止开始定时起到起动器驱动禁止解除定时为止来规定的禁止范围、以及禁止范围外即允许范围，在发动机旋转过程中发动机的再起动条件成立时，在禁止范围内禁止进行再起动，在允许范围内进行再起动。
另外，本发明所涉及的发动机起动方法是适用于发动机起动装置的发动机起动方法，所述发动机起动装置包括：曲柄信号产生单元，该曲柄信号产生单元输出曲柄信号，所述曲柄信号包含表示发动机曲柄轴的基准位置的信息；以及发动机控制单元，该发动机控制单元基于从曲柄信号产生单元接收到的曲柄信号来判断基准位置，从而确定曲柄轴的规定曲柄位置，并在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止之后，在发动机的再起动条件成立时使发动机起动，在发动机控制单元中，包括：在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中、基于所确定的规定曲柄位置的发动机转速、来推定到达下一规定曲柄位置之前发动机是否会反转的步骤；在利用进行推定的步骤推定为会反转之后、设定以从起动器驱动禁止开始定时起到起动器驱动禁止解除定时为止来规定的禁止范围、以及禁止范围外即允许范围的步骤；以及在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中、在发动机旋转过程中发动机的再起动条件成立时、在禁止范围内禁止进行再起动、在允许范围内进行再起动的步骤。
根据本发明所涉及的发动机起动装置及发动机起动方法，能实现以下控制：即，基于发动机在规定曲柄位置上的转速来推定到达下一规定曲柄位置之前发动机是否会反转，在发动机反转状态产生之前，禁止起动器的驱动，从而，能获得一种不直接检测发动机的反转、能更快地使发动机再起动的发动机起动装置及发动机起动方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1中的发动机起动装置的简要结构的框图。
图2是本发明的实施方式1中的发动机起动装置的结构要素即起动器的剖视图。
图3是本发明的实施方式1中的曲柄角检测装置的示意图。
图4是表示本发明的实施方式1中的曲柄信号和凸轮信号的定时的图形。
图5是表示在本发明的实施方式1中、发动机停止过程中的曲柄位置与发动机转速之间的关系的时序图。
图6是表示本发明的实施方式1中的发动机停止时的发动机再起动控制的流程图。
图7是表示在本发明的实施方式2中、发动机停止过程中的曲柄位置与发动机转速之间的关系的时序图。
图8是表示在本发明的实施方式2中、发动机停止过程中的曲柄位置与发动机转速之间的关系的时序图。
图9是表示本发明的实施方式2中的发动机停止时的发动机再起动控制的流程图。
具体实施方式
下面，利用附图，对本发明的发动机起动装置及发动机起动方法的优选实施方式进行说明。此外，以下，以将本发明的发动机起动装置运用于三缸发动机的情况为例来进行说明。
实施方式1.
1.术语的说明
首先，对本发明所使用的术语进行说明。
所涉及的发动机起动装置中的“发动机”是指汽油发动机、柴油发动机等使燃料在气缸内的燃烧室中爆燃/燃烧、从而用所产生的力来使活塞等动作的发动机。一般，汽车等的发动机具有以下结构：即，将该活塞的往复运动经由曲柄轴等转换为旋转运动。此外，当然，在对这样的发动机使用本发明所涉及的发动机起动装置的情况下，对燃料的种类、气缸的数量或容积、冲程数等没有限定。
所涉及的发动机起动装置中的“起动器”具有与发动机的环形齿轮啮合的小齿轮，并具有以下结构：即，只在起动时使小齿轮移动而与发动机环形齿轮啮合，以将电动机的旋转力传导至发动机，一旦发动机完成起动，就解除小齿轮与发动机环形齿轮之间的啮合。
在使发动机起动时，例如利用电池的电力等来驱动该起动器，使小齿轮与发动机环形齿轮啮合，并驱动电动机，以将电动机的旋转力从小齿轮经由发动机的环形齿轮传导至发动机的曲柄轴，从而通过机械方式来使发动机起动旋转。
在该旋转过程中，在发动机控制单元中，根据曲柄信号和凸轮信号来判别曲柄位置和气缸，发动机开始执行燃料的吸入、压缩、爆燃、排气的工序，之后，发动机无需起动装置而自发地重复这些工序并进行旋转，直至发出停止指令。
此外，在所涉及的发动机起动装置中，所谓“发动机正在反转的情况”，是指发动机朝与利用本发明所涉及的起动器而获得的旋转方向(正转)相反的方向旋转的情况。通常，在发动机正在进行自发旋转的情况下，不会发生这样的反转，但在发动机停止过程中，特别是在发动机刚停止之后，由于从物理上来说发动机能朝两个方向旋转，因此，会发生这样的反转。
2.本实施方式所涉及的发动机起动装置的整体结构
图1是表示本发明的实施方式1中的发动机起动装置的简要结构的框图。另外，图2是本发明的实施方式1中的发动机起动装置的结构要素即起动器的剖视图。
本实施方式所涉及的发动机起动装置20构成为包括发动机控制单元10(ECU10)、凸轮信号产生单元11、环形齿轮12、曲柄信号产生单元13、电磁开关14、活塞15、单向离合器16、小齿轮17、以及电动机18。
发动机控制单元10控制对电磁开关14的通电。通过对电磁开关14的线圈14a通电，来吸引活塞15，经由卡合于活塞15的杆19，使小齿轮17移动，从而使小齿轮17与环形齿轮12啮合。
另外，活塞15的移动导致构成于电磁开关14内部的触点14b闭合，从而向电动机18进行通电，使小齿轮17旋转，以将电动机18的驱动力传导至发动机。单向离合器16与输出轴9相连结，在由环形齿轮12输入转矩的情况下，所述单向离合器16空转。
3.关于曲柄信号的检测
图3是本发明的实施方式1中的曲柄角检测装置的示意图，示出了凸轮信号产生单元11和曲柄信号产生单元13的具体结构。内燃机(未图示)由将活塞的往复运动转换为旋转运动的曲柄轴(未图示)、设置有凸轮的凸轮轴(未图示)、将曲柄轴的旋转传导至凸轮轴的传导单元(未图示)、提供燃料的喷射器(未图示)、以及火花塞等(未图示)构成，其中，所述凸轮将设置于燃烧室的进气阀(未图示)和排气阀(未图示)进行开闭。此外，利用传导单元，以曲柄轴角速度的1/2角速度使凸轮轴减速，以使凸轮轴与曲柄轴同步地进行旋转。
然后，本实施方式1中的内燃机采用按进气冲程→压缩冲程→爆燃冲程→排气冲程的顺序重复各冲程的四冲程方式。另外，各气缸以换算成曲柄轴旋转角为240度的间隔来等间隔地发生爆燃。
曲柄信号产生单元13由齿轮形的旋转体23、以及拾取器24等构成，所述旋转体23以与曲柄轴(未图示)相同的角速度进行同步旋转，所述拾取器24检测形成于旋转体23外周部的多个齿部23A并输出矩形波等信号。
图4是表示本发明的实施方式1中的曲柄信号和凸轮信号的定时的图形。拾取器24在齿部23A离拾取器24最近时输出ON信号，在齿部23A远离拾取器24时输出OFF信号，从而输出矩形波状的信号(相当于脉冲串信号)，该信号被输入发动机控制单元10。
另外，在旋转体23的外周部上，几乎整个外周部都等间隔地设有齿部23A，但外周部的一部分上也设有未设置齿部的缺齿部23B、23C(以后，将曲柄信号的缺齿部称为曲柄的基准位置，缺齿部23B、23C相当于表示基准位置的信息)。在本实施方式1中，将旋转体23的外周部进行36等分，设置两处32个齿部23A和相当于1个齿的缺齿部23B、以及一处相当于2个齿的缺齿部23C。
因此，在等间隔地设有齿部23A的区域中，每隔规定的旋转角(在本实施方式1中，成为每隔10度的角度。以后，将该角度称为基准步进角)输出ON信号或OFF信号，与此不同的是，在缺齿部23B、23C处，输出ON信号或OFF信号的时间成为相当于基准步进角的2倍或3倍程度的时间。
另外，已知在旋转体23旋转期间的缺齿期间所输出的ON信号或OFF信号的个数。因而，发动机控制单元10能用信号从OFF信号变成ON信号的时刻或从ON信号变成OFF信号的时刻来进行计数，并能根据曲柄信号的定时的时间间隔(相当于脉冲串间隔)来计算曲柄信号的周期(相当于利用缺齿部23B、23C来确定的曲柄轴的位置的周期)，还能判断发动机的转速。
此外，发动机控制单元10基于曲柄信号的周期的变化率，来计算曲柄信号间的发动机转速，从而还能以更高的精度来获得发动机转速。
此外，发动机控制单元10也可以利用曲柄位置，来对根据曲柄信号的时间间隔来计算发动机转速的情况、以及基于曲柄信号的周期的变化率来计算曲柄信号间的发动机转速的情况进行切换，从而求出发动机转速。由此，能减少发动机转速在拐点附近的转速计算误差。
4.关于气缸判别
在本实施方式1的内燃机中，以从压缩冲程转移至爆燃冲程时的活塞上死点为基准来决定喷射燃料的定时。在四冲程方式的内燃机中，按进气冲程→压缩冲程→爆燃冲程→排气冲程的顺序，换算成曲柄位置角度则以180度为单位来重复各冲程。因而，只用曲柄位置无法判别各气缸的活塞是处于压缩冲程时还是处于排气冲程时。
因此，发动机控制单元10将来自凸轮信号产生单元11的信号用于气缸判别。如图3所示，该凸轮信号产生单元11构成为包括齿轮形的第二旋转体21、多个齿部21A、21B、以及拾取器22，所述第二旋转体21以与凸轮轴相同的角速度与凸轮轴旋转同步地进行旋转，所述多个齿部21A、21B形成于第二旋转体21外周部，所述拾取器22对多个齿部21A、21B进行检测并输出矩形波状的信号。
然后，发动机控制单元10读取从曲柄信号产生单元13输出的信号、以及从凸轮信号产生单元11输出的信号并进行分析，从而判别哪个气缸处于压缩冲程时。利用图4的时序图来对具体的判别方法进行说明。
在曲柄信号基准位置即缺1齿与缺1齿之间的区间内检测出两次凸轮信号的情况下，发动机控制单元10能将缺1齿的曲柄位置确定为第一气缸的ATDC(上死点后)165度。另外，在该缺齿间未检测出凸轮信号的情况下，发动机控制单元10能将缺1齿的曲柄位置确定为第一气缸的ATDC(上死点后)525度。
另外，在曲柄信号基准位置即缺1齿与缺2齿之间的区间内未检测出凸轮信号的情况下，发动机控制单元10能将缺2齿的位置确定为第一气缸的ATDC(上死点后)285度。另外，在该缺齿间检测出一次凸轮信号的情况下，发动机控制单元10能将缺2齿的位置确定为第一气缸的ATDC(上死点后)645度。
另外，在曲柄信号基准位置即缺2齿与缺1齿之间的区间内检测出一次凸轮信号的情况下，发动机控制单元10能将缺1齿的位置确定为第一气缸的ATDC(上死点后)405度。此外，在该缺齿区间未检测出凸轮信号的情况下，发动机控制单元10能将缺1齿的位置确定为第一气缸的ATDC(上死点后)45度。
如上所述，发动机控制单元10根据曲柄信号和凸轮信号来判别发动机的气缸，并掌握曲柄位置，基于该信息来提供燃料，对燃料进行点火以使其燃烧，从而使发动机正确运转。
5.怠速停止时的发动机再起动
本实施方式1所涉及的怠速停止机构在要抑制无用的燃料消耗的、等待交通信号等车辆短期停止时，自动使发动机停止，并在发出开始行驶指令时(例如，在踩下加速踏板的情况下，或者在放开刹车的情况下)，自动将发动机再起动。下面，对发动机旋转过程中再起动时的控制的详细情况进行说明。
图5是表示在本发明的实施方式1中、发动机停止过程中的曲柄位置与发动机转速之间的关系的时序图。此外，该图5中所示的“起动器可驱动区域”表示能实现以下动作的区域：即，驱动起动器而将起动器的小齿轮推出，使发动机的环形齿轮与起动器的小齿轮啮合，将起动器的电动机的旋转力传导至发动机，以起动发动机。
图中用A、B来示出表示规定曲柄位置(在本实施方式1中，将ATDC5度的位置设为规定曲柄位置，但只要是旋转变化较少从而能高精度地进行判断的、旋转变化的拐点附近即可)处的发动机转速的点。另外，图中将为了判断规定曲柄位置的转速是否为反转前的位置而预先设定的转速表示为“规定转速”。
由此，由于在规定曲柄位置A点处发动机转速高于规定转速，因此，发动机控制单元10能判别出在下一规定曲柄位置B点处发动机仍不会反转。此外，由于在规定曲柄位置B点处发动机转速低于规定转速，因此，发动机控制单元10能判断为在到达下一规定曲柄位置之前发动机会反转。
这里，发动机控制单元10能根据判断为会反转的规定曲柄位置B点处的发动机转速的高低，来判断接下来所发生的发动机反转的高低。具体而言，在规定曲柄位置B点处的发动机转速较高的情况下(大于规定的判断转速的情况下)，由于发动机的旋转惯性较大，因此，发动机控制单元10能判断为发动机的反转较大。另一方面，在规定的曲柄位置B点处的发动机转速较低的情况下(为规定的判断转速以下的情况下)，发动机控制单元10能判断为发动机的反转较小。
此外，本实施方式1的发动机起动装置中的发动机控制单元10可以具有第一校正功能，所述第一校正功能根据成为发动机的停止动作发生变化的主要原因的、车辆的状态，来对该规定转速进行校正。通过具有这样的第一校正功能，能提高判定能否驱动起动器的判定精度。
该第一校正功能能根据作为车辆状态的一个例子的、与节流开度相对应的转速，来对规定转速进行校正。具体而言，若发动机的节流阀打开，则由于空气会大量进入气缸内，因此，发动机的脉动增大，反转前的规定曲柄位置的转速提高。相反，若节流阀关闭，则由于气缸内的空气较少，因此，发动机的脉动减小，反转前的规定曲柄位置的转速降低。
因此，发动机控制单元10内的第一校正功能能用与节流开度相对应的转速ΔN来对规定转速N进行校正，从而能进行校正而将N±ΔN设为校正后的规定转速。此外，对于发动机控制单元10内的第一校正功能，即使用发动机的进气压力来代替节流开度，并根据发动机的进气压力来进行校正，也同样能根据车辆的状态来适当地对规定转速进行校正。
另外，由于发动机润滑油的粘度会随温度而发生变化，由此导致摩擦发生变化，因此，反转前的规定曲柄位置的转速会随着油温和水温而发生变化。因此，发动机控制单元10内的第一校正功能也能基于作为车辆状态的油温和水温，来对规定转速进行校正。
例如，相对于发动机充分暖机状态下的规定转速N，在发动机的油温和水温较低的情况下，由于发动机润滑油的粘性较高，因此，会成为旋转的阻力，规定转速高于N。因此，发动机控制单元10内的第一校正功能能用与发动机的水温和油温相对应的转速ΔN来对规定转速进行校正，从而能将N±ΔN设为校正后的规定转速。
另外，由于旋转力从车轮轴经由变速器传导至发动机，因此，反转前的规定曲柄位置的转速会随车速而发生变化。因此，发动机控制单元10内的第一校正功能也能基于作为车辆状态的车辆的车速，来对规定转速进行校正。
例如，相对于在无车速的状态下发出发动机停止命令情况下的规定转速N，当在有车速的情况下发出发动机停止命令时，由于来自车轮轴的旋转力被传导至发动机，因此，规定转速低于N。因此，发动机控制单元10内的第一校正功能能用与车速相对应的转速ΔN来对规定转速进行校正，从而能将N－ΔN设为校正后的规定转速。
另外，由于发动机的停止动作会随刹车踩踏量加减而发生变化，因此，反转前的规定曲柄位置的转速会随刹车的踩踏力度而发生变化。因此，发动机控制单元10内的第一校正功能也能基于作为车辆状态的刹车的踩踏力度，来对规定转速进行校正。
例如，在比正常的刹车要深得踩下刹车的紧急刹车的情况下，由于车轮轴快速停止，因此，发动机的转速也快速停止，规定转速N较高。因此，发动机控制单元10内的第一校正功能能用与刹车的踩踏力度、或踏板行程相对应的转速ΔN来对规定转速进行校正，从而能将N±ΔN设为校正后的规定转速。此外，对于发动机控制单元10内的第一校正功能，即使用车辆的加速G来代替刹车的踩踏力度，并根据车辆的加速G来进行校正，也同样能根据车辆的状态来适当地对规定转速进行校正。
另外，由于从车轴侧传导至发动机的旋转力会随发动机停止前的变速器的减速比而发生变化，因此，反转前的规定曲柄位置的转速会随变速器的状态而发生变化。因此，发动机控制单元10内的第一校正功能也能基于作为车辆状态的变速器的状态，来对规定转速进行校正。
例如，在变速段为像增大发动机的转矩那样的低齿轮比的情况下，来自车轮轴侧的力容易被传导至发动机。相反，在高齿轮比的情况下，来自车轮轴侧的力不容易被传导至发动机。因此，发动机控制单元10内的第一校正功能能使来自车轴侧的力的传导程度与变速器的齿轮比相对应来将校正转速校正k·ΔN，从而将N±k·ΔN设为校正后的规定转速。
此外，由于发电机的发电状态会随电负载而发生变化，因此，反转前的规定曲柄位置的转速会随电负载而发生变化。因此，发动机控制单元10内的第一校正功能也能基于作为车辆状态的电负载，来对规定转速进行校正。
例如，在发电量较大的情况下，由于使发动机快速停止，因此，高于无发电量情况下的规定转速N。因此，发动机控制单元10内的第一校正功能能用与发电量相对应的转速ΔN来对规定转速进行校正，从而能将N±ΔN设为校正后的规定转速。此外，对于发动机控制单元10内的第一校正功能，即使用车辆电负载来代替电负载，并根据车辆电负载来进行校正，也同样能根据车辆的状态来适当地对规定转速进行校正。
此外，如上所述，发动机控制单元10内的第一校正功能通过对校正量进行加减运算来对规定转速实施校正，但第一校正功能并不局限于该方式。包括使车辆的状态与校正后的转速相对应而将它们进行映射、并预先进行存储等所有同等的方式。
此外，在图5中，将脱离起动器驱动区域的定时表示为“起动器驱动禁止开始定时”。在本实施方式1中，基于发动机的曲柄位置来决定该起动器驱动禁止开始定时。此外，也可以基于发动机转速来决定该起动器驱动禁止开始定时。另外，也可以根据从规定曲柄位置B时刻起所经过的经过时间来决定该起动器驱动禁止开始定时。
另外，在图5中，将发动机转速返回至起动器驱动禁止开始定时之后的、起动器可驱动区域内的点表示为“起动器驱动允许(禁止解除)定时”。在本实施方式1中，基于曲柄位置来决定该起动器驱动允许(禁止解除)定时。
此外，对于起动器驱动允许(禁止解除)定时，可以决定为从起动器驱动禁止开始定时起经过规定时间后的时刻，也可以用从规定曲柄位置B时刻起所经过的经过时间来决定。另外，也可以基于发动机转速来决定该起动器驱动允许(禁止解除)定时。此外，也可以利用以上方式的组合来决定起动器驱动禁止/允许(禁止解除)的定时。
此外，在本实施方式1中，关于起动器驱动禁止/允许(禁止解除)的定时的设定，基于起动器的可驱动区域，考虑从起动器驱动开始起机构部进行动作的时间延迟来决定。
接着，利用流程图，对再起动时控制进行详细说明。图6是表示本发明的实施方式1中的发动机停止时的发动机再起动控制的流程图。具体而言，示出了在发动机停止过程中、产生再起动请求的情况下的动作。
首先，在步骤S601中，发动机控制单元10基于曲柄信号和凸轮信号，来判断曲柄信号是否为规定曲柄位置。然后，在发动机控制单元10判断为不是规定曲柄位置的情况下(步骤S601：“否”)，返回步骤S601，在判断为是规定曲柄位置的情况下(步骤S601：“是”)，前进至下一步骤S602。
接着，在步骤S602中，发动机控制单元10判断规定曲柄位置处的发动机转速是否低于规定转速。然后，在发动机控制单元10判断为不低于规定转速的情况下(步骤S602：“否”)，返回步骤S601，在判断为低于规定转速的情况下(步骤S602：“是”)，前进至下一步骤S603。
接着，在步骤S603中，发动机控制单元10判断发动机转速是否在起动器的驱动允许范围内。然后，在发动机控制单元10判断为发动机转速在起动器的驱动允许范围内的情况下(步骤S603：“是”)，前进至步骤S604，开始向起动器的电磁开关14进行通电。
通过对电磁开关14的线圈14a通电，来吸引活塞15，经由卡合于活塞15的杆19，来移动小齿轮17，从而使小齿轮17与环形齿轮12啮合。
另外，活塞15的移动导致构成于电磁开关14内部的触点14b闭合，从而向电动机18进行通电，使小齿轮17旋转，以将电动机18的驱动力传导至发动机。
然后，在驱动起动器之后，前进至步骤S605，发动机控制单元10对发动机的完全燃烧进行判断。这里，若发动机控制单元10判断为已完全燃烧(步骤S605：“是”)，则前进至下一步骤S606，停止起动器并结束再起动时控制。
另一方面，在之前的步骤S603中，在判断为发动机转速在驱动允许范围外(步骤S603：“否”)的情况下，发动机控制单元10前进至步骤S607。然后，在步骤S607中，在发动机控制单元10判断发动机是否进入了反转时的起动器驱动禁止区域，在判断为不是发动机反转时的起动器驱动禁止区域的情况下(步骤S607：“否”)，返回步骤S603。另一方面，在判断为是发动机反转时的起动器驱动禁止区域内的情况下(步骤S607：“是”)，发动机控制单元10前进至下一步骤S608。
然后，在步骤S608中，发动机控制单元10判断是否为起动器驱动允许(禁止解除)定时。这里，在发动机控制单元10判断为已允许驱动(禁止解除)的情况下(步骤S608：“是”)，前进至步骤S604，驱动起动器来起动发动机，若发动机完全燃烧(步骤S605)，则停止起动器(步骤S606)来结束再起动控制。
另一方面，在之前的步骤S608中，在判断为不允许驱动(禁止未解除)的情况下(步骤S608：“否”)，发动机控制单元10返回步骤S608，判断是否允许驱动起动器(是否禁止解除)。
此外，以上对利用步骤S601、S602来判断规定曲柄位置的转速是否为规定转速以下的情况进行了说明，但也可以判断在规定转速以下的区域内是否检测出规定曲柄位置，也能获得相同的效果。
如上所述，根据实施方式1，判断发动机的规定曲柄位置(例如，各气缸的TDC位置)处的转速是否为规定转速以下，从而在产生所涉及的发动机反转状态之前，进行禁止起动器的驱动的控制。因而，能不使起动器产生过度的负载，从而预防起动器的损坏。此外，能预防起动器和发动机环形齿轮的传导机构的损坏。
另外，在起动器驱动禁止期间内发出再起动发动机的命令的情况下，对处于发动机的环形齿轮与小齿轮啮合的状态的情况(例如，是从起动器驱动禁止成立起经过规定时间之后的情况)进行判断，从而解除起动器的驱动禁止，进行起动发动机的控制。因而，能在发动机完全停止之前驱动起动器来起动发动机，从而能快速起动发动机。
此外，以上，将处于发动机的环形齿轮与小齿轮啮合的状态的情况判断为是从起动器驱动禁止成立起经过规定时间之后，并对上述情况进行了说明，但也可以判断为是发动机转速在规定转速以内的情况。
实施方式2.
在之前的实施方式1中，对以下情况进行了说明：即，在发动机停止时的发动机再起动控制中，进行将发动机转速与规定转速相比较的处理。与此不同的是，在本实施方式2中，将对以下情况进行说明：即，在发动机停止时的发动机再起动控制中，不是将发动机转速与规定转速相比较，而是进行判断发动机转速是否在规定转速范围内的处理。
图7、图8是表示在本发明的实施方式2中、发动机停止过程中的曲柄位置与发动机转速之间的关系的时序图。更具体而言，图7示出了表示规定曲柄位置处的发动机转速的点B位于规定转速范围内的情况下的时序图。与此不同的是，图8示出了表示规定曲柄位置处的发动机转速的点D不位于规定转速范围内、而是低于规定转速范围的下限的情况下的时序图。
接着，像图7、图8那样，利用流程图来详细说明对规定转速设置范围的情况下的动作。图9是表示本发明的实施方式2中的发动机停止时的发动机再起动控制的流程图。具体而言，示出了在发动机停止过程中、产生再起动请求的情况下的动作。此外，图9中，步骤S601、S603～S608表示与之前的实施方式1中的图6相同的动作，以下，以动作不同的步骤S901、S902为中心来进行说明。
在步骤S901中，发动机控制单元10判断规定曲柄位置处的发动机转速是否进入了规定转速范围内。然后，在发动机控制单元10判断为发动机转速在规定转速范围内(相当于图7中的点B)的情况下(步骤S901：“是”)，前进至步骤S603，之后，进行与之前的图6相同的动作。
另一方面，在步骤S901中，在发动机控制单元10判断为发动机转速在规定转速范围外的情况下(步骤S901：“否”)，前进至步骤S902，判断发动机转速是否低于规定转速范围的下限。然后，在发动机控制单元10判断为发动机转速不低于规定转速范围的下限的情况下(步骤S902：“否”)，判断为发动机转速高于规定转速范围的上限(相当于图7中的点A、图8中的点C)，返回步骤S601。
另一方面，在之前的步骤S902中，在发动机控制单元10判断为发动机转速低于规定转速范围的下限(相当于图8中的点D)的情况下(步骤S902：“是”)，前进至步骤S603，判断是否可驱动起动器。
如图8所示，在通过点D之后，一旦进入起动器驱动允许范围，在该定时以后，无论何时产生再起动请求，都能立即进入起动发动机的动作。此外，对于该起动器的驱动允许判断，可以用曲柄位置来进行判断，也可以用发动机的转速来进行判断，另外，即使从发动机转速低于规定转速范围的下限的时刻起经过一段时间，也同样能进行判断。
如之前的实施方式1中所说明的那样，在根据规定曲柄位置处的发动机转速是否为规定转速以下来判断发动机的反转的情况下，由于考虑到发动机反转的情况，因此，会产生禁止区间(相当于图5中的从起动器驱动禁止定时起到起动器驱动允许(禁止解除)定时为止的区间)。
与此不同的是，像本实施方式2那样，根据规定曲柄位置处的发动机转速是否在规定转速范围内来判断发动机的反转，从而如图8所示，在规定曲柄位置处的发动机转速低于规定转速范围内的下限的情况下，也可以不考虑反转，从而能更快地起动发动机。
此外，以上，对利用步骤S601、S901、S902来判断规定曲柄位置的发动机转速是否在规定转速范围内、进而判断发动机转速是否低于规定转速范围内的下限的情况进行了说明。与此不同的是，也可以判断在规定转速范围的区域中是否检测出规定曲柄位置，然后，判断是否在规定转速范围内未检测出规定曲柄位置、而是在低于规定转速范围下限的区域内检测出规定曲柄位置，也能获得相同的效果。
此外，本实施方式2的发动机起动装置中的发动机控制单元10可以具有第二校正功能，所述第二校正功能利用规定曲柄位置的转速，来对能否驱动起动器的判断条件(起动器驱动允许/禁止定时)进行校正。通过具有这样的第二校正功能，能更高精度地判断能否驱动起动器。
如上所述，对于发动机反转的大小，若规定曲柄位置的发动机转速较高，则发动机转速惯性较大，因此，反转的转速增大，相反，若规定曲柄位置的发动机转速较低，则反转的转速减小。
因此，该第二校正功能能在规定曲柄位置的转速较高的情况下对能否驱动起动器的判断条件进行如下所述的校正。即，在发动机控制单元10内的第二校正功能中，在判断基准为曲柄位置的情况下，由于发动机转速较高导致发动机的旋转变化较大，因此，进行校正，使得禁止定时得以迅速校正而允许定时得以延迟。
另外，在发动机控制单元10内的第二校正功能中，在将经过时间作为判断基准的情况下，校正禁止定时，使得经过时间缩短，校正允许定时，使得从禁止定时起的经过时间缩短。
另外，在发动机控制单元10内的第二校正功能中，在将发动机转速作为判断基准的情况下，由于发动机转速较高导致发动机转速的变化较大，因此，朝转速提高的方向校正禁止定时，朝转速降低的方向校正允许定时。
相反，在规定曲柄位置的转速较低的情况下，发动机控制单元10内的第二校正功能进行与上述校正相反的校正。利用这样的第二校正功能，能更高精度地对能否禁止起动器的驱动进行校正。
此外，以上增减校正量来实施校正，但第二校正功能并不局限于该方式。包括将与规定曲柄位置的转速相对应的校正后的值进行映射、并预先进行存储等所有同等的方式。
如上所述，根据实施方式2，判断发动机的规定曲柄位置(例如，各气缸的TDC位置)处的转速是否在规定转速范围内，从而在产生所涉及的发动机反转状态之前，进行禁止起动器的驱动的控制。因而，能不使起动器产生过度的负载，从而预防起动器的损坏。此外，能预防起动器和发动机环形齿轮的传导机构的损坏。
另外，在起动器驱动禁止期间内发出再起动发动机的命令的情况下，对处于发动机的环形齿轮与小齿轮啮合的状态的情况(例如，是从起动器驱动禁止成立起经过规定时间之后的情况)进行判断，从而解除起动器的驱动禁止，进行起动发动机的控制。因而，能在发动机完全停止之前驱动起动器来起动发动机，从而能快速起动发动机。
此外，在规定曲柄位置处的发动机转速不在规定转速范围内、而是低于规定转速范围内的下限的情况下，也可以不考虑反转，从而能更快地起动发动机。
标号说明
10发动机控制单元(ECU)
11凸轮信号产生单元
13曲柄信号产生单元
21旋转体
21A齿部
21B齿部
22拾取器
23A齿部
23B缺齿部(缺1齿部)
23C缺齿部(缺2齿部)
24拾取器

Claims (20)

1.一种发动机起动装置，包括：
曲柄信号产生单元，该曲柄信号产生单元输出曲柄信号，所述曲柄信号包含表示发动机曲柄轴的基准位置的信息；以及
发动机控制单元，该发动机控制单元基于从所述曲柄信号产生单元接收到的所述曲柄信号来判断所述基准位置，从而确定所述曲柄轴的规定曲柄位置，并在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止之后，在发动机的再起动条件成立时使发动机起动，
所述发动机起动装置的特征在于，
所述发动机控制单元在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中，基于所确定的所述规定曲柄位置的发动机转速，来推定到达下一规定曲柄位置之前发动机是否会反转，在推定为会反转之后，设定以从起动器驱动禁止开始定时起到起动器驱动禁止解除定时为止来规定的禁止范围、以及所述禁止范围外即允许范围，在发动机旋转过程中所述发动机的再起动条件成立时，在所述禁止范围内禁止进行再起动，在所述允许范围内进行再起动，
所述发动机控制单元在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中，在判断为所述规定曲柄位置的发动机转速处于规定转速范围内的情况下，判断为在到达下一规定曲柄位置之前发动机会反转，
所述规定转速范围设定为发动机正转区域，规定转速范围的下限设为从0rpm进行偏移后的转速，
所述发动机控制单元在所述规定曲柄位置的所述发动机转速不在所述规定转速范围内、而是低于所述规定转速范围的下限的情况下，判断为发动机不会反转、或发动机即使反转也是在所述允许范围内反转。
2.一种发动机起动装置，包括：
曲柄信号产生单元，该曲柄信号产生单元输出曲柄信号，所述曲柄信号包含表示发动机曲柄轴的基准位置的信息；以及
发动机控制单元，该发动机控制单元基于从所述曲柄信号产生单元接收到的所述曲柄信号来判断所述基准位置，从而确定所述曲柄轴的规定曲柄位置，并在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止之后，在发动机的再起动条件成立时使发动机起动，
所述发动机起动装置的特征在于，
所述发动机控制单元在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中，基于所确定的所述规定曲柄位置的发动机转速，来推定到达下一规定曲柄位置之前发动机是否会反转，在推定为会反转之后，设定以从起动器驱动禁止开始定时起到起动器驱动禁止解除定时为止来规定的禁止范围、以及所述禁止范围外即允许范围，在发动机旋转过程中所述发动机的再起动条件成立时，在所述禁止范围内禁止进行再起动，在所述允许范围内进行再起动，
所述发动机控制单元在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中，在判断为在所述发动机转速处于规定转速范围内的状态下到达规定曲柄位置的情况下，判断为在到达下一规定曲柄位置之前发动机会反转，
所述规定转速范围设定为发动机正转区域，规定转速范围的下限设为从0rpm进行偏移后的转速，
所述发动机控制单元在所述规定转速范围内未检测出所述规定曲柄位置、而在低于所述规定转速范围的下限的地方检测出规定曲柄位置的情况下，判断为发动机不会反转、或发动机即使反转也是在所述允许范围内反转。
3.如权利要求1或2所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元基于判断为发动机反转时所述规定曲柄位置处的发动机转速，来推定反转时转速的大小，并根据所推定出的所述反转时转速的大小，来对所述允许范围和所述禁止范围进行校正。
4.如权利要求1或2所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述规定曲柄位置是TDC附近的位置。
5.如权利要求1或2所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元基于所确定的所述曲柄轴的位置的周期，来推算发动机转速。
6.如权利要求1或2所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元基于所确定的所述曲柄轴的位置的周期的变化率，来推算发动机转速。
7.如权利要求1或2所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元根据所述曲柄轴的位置，来对基于所确定的所述曲柄轴的位置的周期来推算发动机转速的情况、以及基于所确定的所述曲柄轴的位置的周期的变化率来推算发动机转速的情况进行切换。
8.如权利要求或2所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元在判断为到达所述规定曲柄位置之前发动机会反转后，在规定的定时判断是否可进行再起动。
9.如权利要求8所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元将发动机的曲柄位置成为规定位置的定时作为所述规定的定时，来判断是否可进行所述再起动。
10.如权利要求8所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元将从判断为发动机会反转的时刻起经过规定的经过时间后的定时作为所述规定的定时，来判断是否可进行所述再起动。
11.如权利要求8所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元将发动机转速到达预先决定的值以下的定时作为所述规定的定时，来判断是否可进行所述再起动。
12.如权利要求8所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元基于发动机的曲柄位置成为规定位置的定时、从判断为发动机会反转的时刻起经过规定的经过时间后的定时、以及发动机转速到达预先决定的值以下的定时的组合，来进行判断。
13.如权利要求1或2所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元在判断为所述发动机不会反转、或发动机即使反转也是在所述允许范围内反转之后，在规定的定时判断是否可进行再起动。
14.如权利要求13所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元将发动机的曲柄位置成为规定位置的定时作为所述规定的定时，来判断是否可进行所述再起动。
15.如权利要求13所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元将从判断为所述发动机不会反转、或发动机即使反转也是在所述允许范围内反转的时刻起经过规定的经过时间后的定时作为所述规定的定时，来判断是否可进行所述再起动。
16.如权利要求13所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元将发动机转速到达预先决定的值以下的定时作为所述规定的定时，来判断是否可进行所述再起动。
17.如权利要求8所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述发动机控制单元利用判断为发动机会反转时、或者判定为所述发动机不会反转或发动机即使反转也是在所述允许范围内反转时的、所述规定曲柄位置处的发动机转速，来推定反转时转速的大小，并根据所推定出的所述反转时转速的大小，来对所述规定的定时进行校正。
18.如权利要求1或2所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述起动器是如下种类的起动器：即，在起动时，使小齿轮移动而与发动机环形齿轮啮合，以将起动器的旋转力传导至发动机，从而起动发动机，在起动以外的时间，小齿轮与发动机环形齿轮之间的啮合脱开。
19.一种适用于发动机起动装置的发动机起动方法，所述发动机起动装置包括：
曲柄信号产生单元，该曲柄信号产生单元输出曲柄信号，所述曲柄信号包含表示发动机曲柄轴的基准位置的信息；以及
发动机控制单元，该发动机控制单元基于从所述曲柄信号产生单元接收到的所述曲柄信号来判断所述基准位置，从而确定所述曲柄轴的规定曲柄位置，并在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止之后，在发动机的再起动条件成立时使发动机起动，
所述发动机起动方法的特征在于，
在所述发动机控制单元中，包括：
在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中、基于所确定的所述规定曲柄位置的发动机转速、来推定到达下一规定曲柄位置之前发动机是否会反转的步骤；
在利用所述进行推定的步骤推定为会反转之后、设定以从起动器驱动禁止开始定时起到起动器驱动禁止解除定时为止来规定的禁止范围、以及所述禁止范围外即允许范围的步骤；在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中、在发动机旋转过程中所述发动机的再起动条件成立时、在所述禁止范围内禁止进行再起动、在所述允许范围内进行再起动的步骤，以及
在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中，在判断为所述规定曲柄位置的发动机转速处于规定转速范围内的情况下，判断为在到达下一规定曲柄位置之前发动机会反转的步骤，
所述规定转速范围设定为发动机正转区域，规定转速范围的下限设为从0rpm进行偏移后的转速，
还包括：在所述规定曲柄位置的所述发动机转速不在所述规定转速范围内、而是低于所述规定转速范围的下限的情况下，判断为发动机不会反转、或发动机即使反转也是在所述允许范围内反转的步骤。
20.一种适用于发动机起动装置的发动机起动方法，所述发动机起动装置包括：
曲柄信号产生单元，该曲柄信号产生单元输出曲柄信号，所述曲柄信号包含表示发动机曲柄轴的基准位置的信息；以及
发动机控制单元，该发动机控制单元基于从所述曲柄信号产生单元接收到的所述曲柄信号来判断所述基准位置，从而确定所述曲柄轴的规定曲柄位置，并在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止之后，在发动机的再起动条件成立时使发动机起动，
所述发动机起动方法的特征在于，
在所述发动机控制单元中，包括：
在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中、基于所确定的所述规定曲柄位置的发动机转速、来推定到达下一规定曲柄位置之前发动机是否会反转的步骤；
在利用所述进行推定的步骤推定为会反转之后、设定以从起动器驱动禁止开始定时起到起动器驱动禁止解除定时为止来规定的禁止范围、以及所述禁止范围外即允许范围的步骤；在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中、在发动机旋转过程中所述发动机的再起动条件成立时、在所述禁止范围内禁止进行再起动、在所述允许范围内进行再起动的步骤，以及
在针对发动机的停止条件成立而使发动机停止的过程中，在判断为在所述发动机转速处于规定转速范围内的状态下到达规定曲柄位置的情况下，判断为在到达下一规定曲柄位置之前发动机会反转的步骤，
所述规定转速范围设定为发动机正转区域，规定转速范围的下限设为从0rpm进行偏移后的转速，
还包括：在所述规定转速范围内未检测出所述规定曲柄位置、而在低于所述规定转速范围的下限的地方检测出规定曲柄位置的情况下，判断为发动机不会反转、或发动机即使反转也是在所述允许范围内反转的步骤。
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