CN103354870B - 车辆用发动机起动装置 - Google Patents

Abstract

在发动机停止途中小齿轮对齿圈啮合失败的情况下，也能够实现能够迅速响应其后的发动机再起动请求并自动进行发动机再起动的车辆用发动机起动装置。在发动机的旋转停止过程中，当满足规定条件时，通过来自控制装置的信号，在小齿轮与发动机的转速大致同步的时刻（⑤所示），移动小齿轮，使小齿轮啮合到齿圈。在啮合传感器将啮合失败的信号“H”发送到控制装置的情况下，当发动机需要再起动时（⑨所示），由控制装置使小齿轮移动到齿圈一侧，当小齿轮充分移动到齿圈一侧后（规定时间Δt后，所示），使与齿圈啮合的小齿轮旋转驱动，从而使发动机曲柄转动并进行再起动。

Description

车辆用发动机起动装置

技术领域

本发明涉及车辆用发动机起动装置。

背景技术

一般而言，车辆在市区行驶时等，存在在交叉路口、道口等处停止的情况，此时，在使发动机依然怠速运转的状态下，徒劳地消耗燃料，因此导致燃料消耗量增加。

因此，具有这样一种发动机的自动停止/再起动装置：当具备发动机停止的条件时，即使处于运转过程中，也使车辆的发动机自动停止，减少车辆暂时停止时的燃料消耗，之后，在车辆停止过程中，当具备规定条件时，使发动机再次自动起动。

在使发动机再起动时，为了使发动机曲柄转动而将起动机的动力传递到发动机的小齿轮由螺线管线圈推出，使小齿轮啮合到与发动机曲柄转动轴连结的齿圈，利用起动机的动力使发动机曲柄转动，从而进行再起动。

此处，在发动机自动停止/再起动装置中，当被要求紧急的再起动请求时，应驾驶员的再起动请求，需要迅速地（灵敏地）使发动机再起动。

但是，在如上所述的汽车用发动机自动停止/再起动装置中，一般在发动机旋转处于停止状态后，推出小齿轮并使其啮合到齿圈，在发动机停止途中的发动机旋转减慢过程中，即使发生再起动请求，也无法进行再起动直到发动机旋转处于停止状态，从而直到进行再起动为止产生时间的延迟。

因此，专利文献1记载了一种按如下方式迅速地进行发动机的再起动的技术：在发动机停止途中的发动机旋转减慢过程中，当发生再起动请求时，对起动机通电，使小齿轮空转，并且分别检测小齿轮和齿圈的旋转速度，在各个旋转同步的时刻，推出小齿轮，使其啮合到齿圈。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许4214401号公报

发明内容

发明需要解决的技术问题

在上述现有技术中，当发动机停止途中的发动机旋转减慢过程中发生再起动请求时，对起动机通电，使小齿轮空转，并且分别检测小齿轮和齿圈的旋转速度，在各个旋转同步的时刻，推出小齿轮，使其啮合到齿圈，因此，在发动机起动时想要迅速地进行再起动时，如果小齿轮可靠地啮合到齿圈则没有问题，但也要考虑小齿轮对齿圈啮合失败的情况。

然而，在上述专利文献1所记载的技术中，并没有设想小齿轮对齿圈啮合失败的情形。

因此，在小齿轮对齿圈啮合失败的情况下进行发动机再起动动作时，不仅无法迅速地使发动机再起动，而且小齿轮也只是空转，无法使发动机自动地再起动。在该情况下，发生驾驶员必须以手动方式进行发动机的再起动动作的事态。

另外，还能够设想如下情形：在发动机停止途中的发动机旋转减慢过程中进行对起动机通电推出小齿轮并使其啮合到齿圈的动作后，使车辆和发动机停止，之后发生发动机再起动请求时，小齿轮对齿圈啮合失败。

在该情况下，需要在发动机起动时，首先将小齿轮推出到齿圈一侧，使小齿轮成为啮合到或推压到齿圈的状态后，对起动机通电。在该情况下，驾驶员需要进行与在发动机起动前使小齿轮啮合到齿圈的情况下的操作不同的操作，但是驾驶员难以判断小齿轮处于未与齿圈啮合的状态，从而无法迅速地使发动机起动。

本发明的目的在于实现一种在发动机停止途中小齿轮对齿圈啮合失败的情况下也能够迅速地响应其后的发动机再起动请求，自动地进行发动机再起动的车辆用发动机起动装置。

用于解决课题的技术方案

为了实现上述目的，本发明构成如下。

一种车辆用发动机起动装置，其使安装于起动用电动机的小齿轮与发动机的曲柄轴的齿圈啮合，由上述起动电动机使小齿轮旋转来使发动机起动，该车辆用发动机起动装置的特征在于，具备：小齿轮移动单元，其使小齿轮与所述齿圈接近或分开；啮合检测单元，其检测小齿轮是否啮合到了齿圈；和控制单元，其基于来自啮合检测单元的啮合检测信号，控制所述小齿轮移动单元和所述起动用电动机的动作。

发明效果

根据本发明，能够实现一种在发动机停止途中小齿轮对齿圈啮合失败的情况下也能够迅速地响应其后的发动机再起动请求，自动地进行发动机再起动的车辆用发动机起动装置。

附图说明

图1是应用本发明的车辆用发动机起动装置的整体结构图。

图2是本发明的实施例的小齿轮对齿圈啮合成功时的动作说明图。

图3是本发明的实施例的小齿轮对齿圈啮合失败时的动作说明图。

图4是本发明的实施例的发动机起动动作概略流程图。

图5是本发明的实施例的发动机旋转速度减慢过程中发生发动机再起动指令的情况下的动作说明图。

图6是本发明的实施例的检测小齿轮对齿圈的啮合的方法的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的车辆用发动机起动装置的实施方式进行说明。

实施例

图1是作为本发明的实施方式的车辆用发动机起动装置的概略结构图。图1中，在发动机1的曲柄轴2，安装有齿圈3。另一方面，在产生用于使发动机1起动的旋转驱动力的起动机5的输出轴6，安装有与单向离合器7构成为一体的小齿轮8。

该小齿轮8构成为能够与齿圈3啮合或解除啮合，通过使小齿轮8啮合到齿圈3，能够将作为起动机5的起动电动机（motor）的旋转驱动力传递到发动机1。

另外，在输出轴6和齿圈8，具备分别相对的螺旋花键（helicalspline）（未图示），通过螺旋花键彼此的啮合，起动机5的旋转驱动力经由小齿轮8和齿圈3使发动机1的曲柄轴2旋转，由此发动机1起动。

另外，在起动机5，设置有小齿轮8的旋转速度检测及啮合检测传感器9。另外，为了对发动机旋转速度进行监视，也可以在齿圈3的外周部配置旋转传感器（未图示），或者也可以利用来自发动机1的曲柄角传感器（未图示）的输出。用于对发动机旋转速度进行监视的齿圈3外周部的旋转传感器（未图示）或来自曲柄角传感器的输出，与连接至下述控制装置20的信号线（未图示）连接。

作为本发明的实施方式的车辆用发动机的起动装置包括：发动机1；固定于发动机1的曲柄轴2的齿圈3；具备啮合到该齿圈3的小齿轮8的起动机5；作为起动机5的电源的电池4；继电器4a；旋转速度检测及啮合检测传感器9；和控制装置20。

另外，在使车辆用发动机1暂时自动停止后，使其自动地再起动的情况下，控制装置20具有如下功能：在车辆的运行过程中允许发动机1的暂时停止的条件成立时，使发动机1暂时停止，并且在再起动条件成立时，使起动机5旋转，并使发动机1再起动。

控制装置20与用于传送来自旋转速度检测及啮合检测传感器9的信号的信号线9a连接。另外，连接有用于从控制装置20的驱动部（DRV）将电源供给至继电器4a的电源线10和用于将电源供给至电磁开关21的电源线22。当电磁开关21被驱动时，通过对电磁开关21内部的螺线管通电，单向离合器7向齿圈3的方向移动，伴随着离合器7的移动，小齿轮8也向齿圈3的方向移动。即，电磁开关21作为使小齿轮8向齿圈3方向接近或离开的小齿轮移动单元工作。

另外，旋转速度检测传感器和啮合检测传感器构成为一体作为传感器9，但是也可以构成为：利用不同的检测单元来实现小齿轮8的旋转速度检测和小齿轮8与齿圈3的啮合检测的各种功能。另外，也可以使用半导体开关元件来替换继电器4a。另外，对电磁开关21的电力供给也可以使用半导体开关元件。

图2表示在上述结构中，车辆和发动机1在某期间停止后，当发生发动机再起动请求时，小齿轮8对齿圈3啮合成功的情形的再起动，图3表示啮合失败的情形的再起动。

首先，参照图2，对小齿轮8对齿圈3啮合成功的情形的再起动进行说明。

控制装置20判断发动机工作过程中的车辆的速度和运行状况，当具备使发动机1怠速的条件时，在图2的①所示的时刻，通过切断燃料供给等，开始进行发动机旋转停止动作。在发动机1的旋转停止过程中，满足某规定的条件时，例如发动机旋转速度达到400r/min时，通过来自控制装置20的信号，使继电器4a短期间工作而设为接通，由此从电池4通电至起动机5的电动机的电枢（未图示）（在图2的②所示的时刻），小齿轮8旋转（图2的③所示）。

控制装置20对该小齿轮8的旋转速度和发动机旋转速度进行监视，在两者的旋转速度大致同步的时刻（图2的⑤所示），控制装置20驱动电磁开关21（图2的④所示），使小齿轮8啮合到齿圈3。

通过用于将小齿轮8推出至齿圈3侧的联接杆（未图示），小齿轮8啮合到齿圈3的步骤完成，并等待发动机1的再起动请求。此时的对电磁开关21的通电在发动机1完全停止（图2的⑥所示）后切断（图2的⑦）。这种情况下，小齿轮8与齿圈3的啮合状态持续。

另外，使小齿轮8旋转，对小齿轮8的旋转速度和发动机旋转速度进行监视，并且在两者的旋转速度大致同步的时刻，驱动电磁开关21，但是，也可以不使小齿轮8旋转，而仅对发动机1的旋转速度进行监视，并且在发动机旋转速度即将停止前（例如50r/min），驱动电磁开关21，使小齿轮8啮合到齿圈3。

在此，对电磁开关21的通电被切断后，利用啮合检测传感器9检测小齿轮8对齿圈3的啮合是成功还是失败（图2的⑧所示的期间）。在该期间，如果小齿轮8对齿圈3啮合成功，作为啮合检测传感器9的检测部的与小齿轮8构成为一体的单向离合器7，在该离合器7的轴向上移动，从而与传感器9相对的关系消失，因此传感器9的输出变为零（“L”的状态）。

另一方面，在小齿轮8对齿圈3啮合失败的情形中，与小齿轮8构成为一体的单向离合器7与啮合检测传感器9在离合器7的轴向上处于重叠的状态（维持相对关系的状态），因此啮合检测传感器9的输出设定为维持高水平（“H”的状态）的状态。另外，啮合检测传感器9的输出的状态“H”、“L”也可以设定为与上述关系相反的关系。检测小齿轮8是否啮合到齿圈3的检测方法在后面描述。

当啮合检测传感器9的输出为零的情况（图2的⑧所示）下，控制装置20判断出小齿轮8对齿圈3啮合成功，由于例如信号灯成为绿色等，在发动机1需要再起动时（图2的⑨所示），从控制装置20将信号同时输出到电磁开关21和继电器4a。由此，电磁开关21被再次驱动（图2的所示），使啮合到齿圈3的小齿轮8保持啮合的状态。

接着，通过继电器4a工作，从电池4通电至起动机5的电枢（未图示）（图2的⑩），啮合到齿圈3的小齿轮8使发动机1曲柄转动，使电动机1再起动。

接着，参照图3，对小齿轮8对齿圈3啮合失败的情形的再起动进行说明。

在啮合传感器9将啮合失败的信号（输出不为零的情况，即输出为“H”的情况）发送到控制装置20的情况下，由于例如信号灯成为绿色等，在发动机需要再起动时（图3的⑨），从控制装置20，首先将驱动信号只输出到电磁开关21，由此驱动电磁开关21（图3的⑩），使位于静止位置的小齿轮8向齿圈3一侧移动。

该小齿轮8充分移动到齿圈3侧后（规定时间Δt后，图3的所示），从控制装置20将信号输出到继电器4a，从而驱动继电器4a。由此，从电池4通电至起动机5的电枢（未图示）（图3的），处于对齿圈3啮合或推压到齿圈3一侧的状态下的小齿轮8啮合到了齿圈3，小齿轮8旋转驱动，使发动机1曲柄旋转并再起动。

另外，在小齿轮8对齿圈3啮合成功和失败的情形中，从发动机停止（图2的①、图3的①）到对电磁开关21的通电切断（图2的⑦、图3的⑦）是相同的工序，因此，省略对从啮合失败时的发动机停止（图3的①）到对电磁开关21的通电切断（图3的⑦）的工序的说明。

图4的流程图表示上述工序中对电磁开关21的通电切断（图2的⑦、图3的⑦）后的控制方法。

在图4的步骤S1中，控制装置20在对电磁开关21的通电停止后，对啮合判定传感器9的输出进行监视（与图2、图3的⑧所示的期间对应）。而且，在啮合成功的情况下，即在啮合传感器9的输出信号为零（“L”）的情况下，进入到步骤S2，控制装置20解除车辆的制动（与图2的⑨对应）。接着，在步骤S3中，控制装置20同时进行对起动机5的电动机的通电和对电磁开关21的通电，从而使发动机1起动。

在步骤S1中，在小齿轮8对齿圈3啮合失败的情况下，即啮合传感器9的输出信号为高水平（“H”）的情况下，进入到步骤S4，控制装置20解除车辆的制动（与图3的⑨对应）。接着，在步骤S5中，控制装置20进行对电磁开关21的通电，使小齿轮8向齿圈3方向移动（与图3的⑩对应）。之后，进入到步骤S6，控制装置20在经过规定时间Δt后（与图3的所示的期间对应），同时进行对起动机5的电动机的通电，使发动机1起动（与图3的对应）。

在不进行本发明的实施例的控制方法的情况下，如果小齿轮8对齿圈3啮合成功则没有问题，但是在失败的情况下，若为了迅速使发动机再起动而同时进行电磁开关21的驱动和继电器4a的驱动，则在小齿轮8到达齿圈3之前，小齿轮8就开始旋转。

因此，可以想到：小齿轮8不再容易啮合到齿圈3，在多数情况下都无法啮合，不仅使发动机无法再起动，而且小齿轮8在齿圈3的端面上继续旋转而产生很大的噪声。

在不采用本发明的控制方法的情况下，为了防止发动机无法再起动和产生很大的噪声，无论小齿轮8能否与齿圈3啮合成功，在使发动机再起动时，都需要首先驱动电磁开关21，在规定时间Δt后，驱动继电器4a。这种情况下，也包括小齿轮8对齿圈3啮合成功的情况，通常，发动机再起动会发生规定时间Δt的延迟，无法迅速地使发动机再起动。

接着，利用图5，对在发动机停止途中的发动机旋转减慢过程中发生再起动请求时的情形进行说明。

控制装置20判断车辆的速度或运行状况，在具备使发动机1怠速的条件时，如图5的①所示，通过切断燃料供给等开始进行发动机1的停止动作。在发动机1的停止过程中，满足某规定条件时，例如当发动机旋转达到400r/min时，控制装置使继电器4a短期间工作，从电池4通电至起动机5的电动机的电枢（未图示）（图5的②所示），使小齿轮8旋转（图5的③所示）。

控制装置20对该小齿轮8的转速和发动机1的转速进行监视，在两者的转速大致同步的时刻（图5的⑤所示），驱动电磁开关21（图5的④所示），使小齿轮8对齿圈3啮合。之后，通过用于将小齿轮8推出到齿圈3一侧的联接杆（未图示），完成使小齿轮8啮合到齿圈3的步骤。

在上述一系列过程中，在发动机旋转停止动作途中发生发动机1的再起动请求时，控制装置20对啮合检测传感器9的输出进行监视，通过使小齿轮8啮合到了齿圈3，啮合检测传感器9的输出成为零（图5的⑥）之后，使继电器4a工作。在啮合检测传感器9的输出为高水平“H”的状态的情况下，由于小齿轮8未与齿圈3啮合，因此控制装置20不使继电器4a工作。

由此，从电池4通电至起动机5的电动机的电枢（未图示）（图5的⑦），与齿圈3啮合的小齿轮8使发动机1曲柄旋转，从而使发动机1再起动。

另外，在本说明的实施例中，无论有没有发动机1的再起动请求，当发动机1的转速达到400r/min时，均对起动机5的电动机的电枢通电，从而使小齿轮8旋转，但是，也可以通过其他的方法对上述电动机的电枢通电。

例如，既可以在发动机1的旋转停止途中的发动机旋转减慢过程中发生再起动请求后，对起动机5的电动机的电枢通电，从而使小齿轮8旋转，也可以不使小齿轮8旋转，在其与齿圈3啮合之后，对起动机5的电动机的电枢通电。

通过使用本发明的实施例的发动机起动装置，在车辆和发动机在某期间停止后，发生发动机再起动请求时，利用小齿轮8与齿圈3的啮合检测结果，在啮合成功时，不等待规定时间Δt，因此能够更迅速地使发动机再起动。另外，在啮合失败时，首先使小齿轮8移动至齿圈3一侧，在啮合成功后，对起动机5产生旋转驱动力，因此能够可靠地使发动机1再起动。

另外，即使在发动机停止途中的发动机旋转减慢过程中发生再起动请求的情况下，在小齿轮8啮合到了齿圈3之后，对起动机5的电动机的电枢通电，因此能够可靠且迅速地使发动机再起动。

接着，参照图6，对用于检测小齿轮8是否啮合到了齿圈3的方法的一个例子进行说明。

本发明的实施例的啮合检测传感器9为磁式的传感器，在小齿轮8未与齿圈3啮合的静止状态下，与小齿轮8构成为一体的单向离合器7与啮合检测传感器9彼此相对，并且配置为离合器7的轴向位置大致一致。

在小齿轮8向齿圈3的方向移动并与齿圈3啮合的状态下，啮合检测传感器9处于静止的状态，因此，啮合检测传感器9不与离合器7相对，与单向离合器7的轴向位置成为相互不同的位置。

通过将小齿轮8与啮合检测传感器9的配置关系设为上述配置，在对图2的⑦和图3的⑦所示的电磁开关21的通电切断后，小齿轮8位于与离合器7相对的静止位置的情况下，啮合检测传感器9的输出为“H”。

与此相反，在小齿轮8啮合到了齿圈的状态下，啮合传感器9没有输出，输出状态为“L”。

从而，通过判断啮合检测传感器9的输出为“H”还是“L”，就能够判断小齿轮8是否处于与齿圈3啮合的状态。

如上所述，根据本发明的一个实施例，在发动机停止途中小齿轮对齿圈啮合失败的情况下，也能够实现能够迅速响应其后的发动机再起动请求，自动进行发动机再起动的车辆用发动机起动装置。

另外，在上述的实施例中，作为啮合检测传感器9，使用磁式的传感器，但是也可以使用光反射式传感器、光透射传感器和其他的传感器等。

附图符号

1…发动机、2…曲柄轴、3…齿圈、4…电池、4a…继电器、5…起动机、6…起动机的输出轴、7…单向离合器、8…小齿轮、9…旋转速度检测及啮合检测传感器、10、22…电源线、20…控制装置、21…电磁开关。

Claims (7)

1.一种车辆用发动机起动装置，其使安装于起动用电动机的小齿轮与发动机的曲柄轴的齿圈啮合，由所述起动电动机使小齿轮旋转来使发动机起动，该车辆用发动机起动装置具备：

小齿轮移动单元，使所述小齿轮与所述齿圈接近或分开；

对所述起动电动机的电枢通电而使所述起动电动机旋转的单元；

啮合检测单元，检测所述小齿轮是否啮合到了所述齿圈；和

控制单元，基于来自所述啮合检测单元的啮合检测信号，控制所述小齿轮移动单元和所述起动用电动机的动作，

所述小齿轮移动单元和使所述起动电动机旋转的单元能够独立控制，

所述控制单元在所述发动机的停止动作途中的所述发动机旋转速度下降过程中使所述小齿轮对所述齿圈啮合，直到发生发动机再起动要求为止，由所述啮合检测单元监视小齿轮对齿圈的啮合状态，

所述车辆用发动机起动装置的特征在于：

在发生所述发动机再起动要求的情况下，

在基于来自所述啮合检测单元的啮合检测信号判断出所述小齿轮与所述齿圈啮合的情况下，所述控制单元进行控制，使得所述小齿轮移动单元和使所述起动电动机旋转的单元同时驱动，

在基于来自所述啮合检测单元的啮合检测信号判断出所述小齿轮未与所述齿圈啮合的情况下，所述控制单元进行控制，使得所述小齿轮移动单元驱动之后，使所述起动电动机旋转的单元驱动。

2.如权利要求1所述的车辆用发动机起动装置，其特征在于：

具备所述小齿轮的旋转速度检测单元，

所述控制单元基于由所述小齿轮的旋转速度检测单元检测出的小齿轮的旋转速度和所述发动机的旋转速度，控制所述小齿轮移动单元的动作。

3.如权利要求2所述的车辆用发动机起动装置，其特征在于：

所述啮合检测单元与所述小齿轮的旋转速度检测单元形成为一体。

4.如权利要求1所述的车辆用发动机起动装置，其特征在于：

在所述发动机的停止动作途中的所述发动机旋转速度下降过程中发生发动机再起动请求的情况下，所述控制单元在基于来自所述啮合检测单元的啮合检测信号判断出所述小齿轮未与所述齿圈啮合的情况下，由所述小齿轮移动单元使所述小齿轮移动并啮合到了所述齿圈之后，使所述小齿轮旋转并使所述发动机起动。

5.如权利要求1所述的车辆用发动机起动装置，其特征在于：

所述啮合检测单元检测所述小齿轮移动单元的移动位置，并且检测所述小齿轮是否啮合到了所述齿圈。

6.如权利要求5所述的车辆用发动机起动装置，其特征在于：

所述小齿轮移动单元具有用于使所述小齿轮旋转的单向离合器，所述啮合检测单元配置于在所述小齿轮未与所述齿圈啮合的位置与所述单向离合器相对，在所述小齿轮与所述齿圈啮合的位置不与所述单向离合器相对的位置，根据是否与所述单向离合器相对来检测所述小齿轮是否啮合到了所述齿圈。

7.如权利要求6所述的车辆用发动机起动装置，其特征在于：

所述啮合检测单元与检测所述小齿轮的旋转速度的旋转速度检测单元形成为一体。