CN103470424B - 用于通过小齿轮与齿圈的啮合来起动内燃机的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于通过小齿轮与齿圈的啮合来起动内燃机的系统。在系统中，发动机再起动模块能够在满足发动机再起动条件的情况下执行发动机再起动任务以起动自动停止的发动机。发动机再起动任务包括激励机构从而移动小齿轮以使其与齿圈啮合、以及激励电动机以转动小齿轮。断电模块能够在执行发动机再起动任务期间生成中断自动停止的发动机的再起动的中断请求的情况下对电动机进行去激励。即使在执行发动机再起动任务期间生成中断自动停止的发动机的再起动的中断请求，保持模块也能够保持对机构的激励以使小齿轮与齿圈啮合。

Description

用于通过小齿轮与齿圈的啮合来起动内燃机的系统

技术领域

本公开涉及用于通过起动器的小齿轮与耦接到自动停止的内燃机的输出轴的齿圈的啮合来起动内燃机的系统。

背景技术

近年来开发了诸如空转减少控制系统的发动机停止和起动系统。这样的发动机停止和起动系统执行发动机停止和再起动任务。发动机停止和再起动任务被设计成响应于检测到驾驶员的发动机停止操作（诸如，制动踏板的操作）来自动停止车辆的内燃机。发动机停止和再起动任务还被设计成响应于检测到驾驶员的起动车辆的操作（诸如，加速踏板的操作）来再起动内燃机（简称为发动机）。发动机停止和再起动任务旨在降低燃料成本、废气排放等。

由改善驾驶员的车辆驾驶能力来看，期望响应于发动机再起动请求的发生而尽可能快地再起动发动机。已提出了用于达成这样的期望的各种技术。

例如，日本专利申请公布第2005-330813号公开了发动机停止和起动系统。发动机停止和起动系统配备有包括小齿轮（pinion gear）和用于转动该小齿轮的电动机的起动器，并且还配备有能够独立驱动的两个螺线管。当被激励时，第一螺线管使得小齿轮移向耦接到发动机的输出轴的齿圈以与其啮合。当被激励时，第二螺线管使得电动机的小齿轮在小齿轮与齿圈啮合时转动，从而再起动发动机。

发明内容

当通过电动机转动与齿圈啮合的小齿轮以使得用于再起动发动机的转动能量传递到发动机时，可生成中断发动机的再起动的请求。例如，当转动能量传递到发动机以再起动发动机时，防抱死刹车系统（ABS）的启动可生成中断发动机的再起动的请求。具体地，如果同时激励ABS和起动器，则ABS和起动器的大电力消耗会导致电力供应不足。因此，当启动ABS时，发动机停止和起动系统切断对起动器的电力供应以中断发动机的再起动。

在基于发动机的再起动的中断来使得小齿轮与齿圈脱离之后，小齿轮和齿圈继续靠惯性运动，即不借助发动机转动。由于对小齿轮转动的阻力小于对齿圈转动的阻力，因此小齿轮靠惯性运动了比齿圈靠惯性运动的时段长的时段。因此，在小齿轮不转动以前，小齿轮与齿圈可能难以重新啮合。这会导致难以在中断发动机的再起动之后再次再起动该发动机，从而不管驾驶员的请求而导致再起动发动机的完成的延迟。

鉴于上述情况，本公开的一个方面试图提供一种用于起动自动停止的内燃机的系统，该系统是为了解决上述问题而设计的。

具体地，本公开的替选方面旨在提供这样的一种系统，其能够在中断再起动自动停止的内燃机之后尽可能快地再次再起动自动停止的内燃机。

根据本公开的示例性方面，提供了一种用于使用起动器来起动具有齿圈所耦接的输出轴的内燃机的系统。该起动器包括当被激励时将小齿轮移向齿圈以能够与齿圈啮合的机构以及当被激励时转动小齿轮的电动机。该系统包括发动机再起动模块，该发动机再起动模块能够在满足发动机再起动条件的情况下执行发动机再起动任务以起动自动停止的内燃机，该发动机再起动任务包括激励该机构从而移动小齿轮以使其与齿圈啮合、以及激励电动机以转动小齿轮。该系统包括去激励模块，该去激励模块能够在执行发动机再起动任务期间生成中断内燃机的再起动的中断请求的情况下对电动机进行去激励。该系统包括保持模块，即使在执行发动机再起动任务期间生成了中断内燃机的再起动的中断请求，该保持模块也能够保持对该机构的激励以使小齿轮与齿圈啮合。

在根据本公开的示例性方面的系统中，即使在执行发动机再起动任务期间生成中断请求，在电动机被去激励时小齿轮与齿圈也能继续啮合。这使得小齿轮的转动速度与齿圈的转动速度保持一致。这导致消除了在小齿轮靠惯性运动停止以前长期等待下一次发动机再起动开始的缺点。因此，可在中断再起动内燃机之后响应于对内燃机的再起动的重新请求而尽可能快地再起动内燃机。

作为中断再起动内燃机的一个因素，存在相比于再起动内燃机应以较高优先级来激活诸如制动致动器的致动器的情形。在这种情形中，对电动机的去激励使得电力优选地供应至致动器，从而使得能够适当地驱动该致动器。

附图说明

从以下参照附图对实施例的描述中，本公开的其他方面将变得明显，在附图中：

图1是示意性地示出了根据本公开的实施例的车辆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实施例的发动机电子控制单元（ECU）执行发动机停止和再起动任务分支（tine）的流程图；以及

图3是示意性地示出了根据实施例的在执行发动机停止和再起动任务期间发动机ECU的操作的时序图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的实施例。

在该实施例中，本公开包括被设计为安装在电动车辆中的车辆控制系统1的一部分的发动机停止和起动系统。

车辆控制系统1可操作用于执行电动车辆的发动机控制和制动控制。发动机控制包括对要喷射的燃料量和点火定时的控制以及对内燃机（简称为发动机）20的停止和再起动控制。图1中示出了车辆控制系统1的整体结构的示例。

参照图1，发动机20具有作为其输出轴的曲柄轴21，其中曲柄轴21的一端与齿圈22直接或间接耦接。曲柄轴21经由每个汽缸内的连接杆耦接到活塞，以使活塞在每个汽缸中的上下行进使得曲柄轴21能够转动。

具体地，发动机20进行工作以在每个汽缸内通过活塞压缩空气-燃料混合物或空气，并且燃烧在每个汽缸内的压缩后的空气-燃料混合物或压缩后的空气和燃料的混合物。这将燃料能量改变为诸如转动能量的机械能以使活塞在每个汽缸内往复运动，从而转动曲柄轴21。通过离合器和手动变速箱（未示出）来将曲柄轴21的转动传递到驱动轮（未示出）所附接的驱动轴（未示出），从而驱动电动车辆。

发动机20安装有例如燃油喷射系统51和点火系统53。

燃油喷射系统51包括诸如燃油喷射器等的致动器，并使得致动器将燃料直接喷射到发动机20的每个汽缸中或者将燃料直接喷射到紧接在每个汽缸之前的进气歧管（进气口）中，从而燃烧在发动机20的每个汽缸内的空气-燃料混合物。

点火系统53包括诸如点火器的致动器，并使得致动器提供电流或火花来点燃发动机20的每个汽缸中的空气-燃料混合物，从而燃烧空气-燃料混合物。

当将发动机20设计为柴油机时，能够除去该点火系统53。

曲柄轴24经由每个汽缸内的连接杆耦接到活塞，以使活塞在每个汽缸中的上下行进使得曲柄轴24能够转动。

参照图1，车辆控制系统1包括起动器10、可充电电池12、第一驱动继电器18、第二驱动继电器13、第一二极管D1以及第二二极管D2。

起动器10包括起动器电动机（电动机）11、小齿轮轴14、小齿轮16、包括螺线管15的螺线管致动器SL1以及电动机开关SL2。

电动机11例如是由耦接到小齿轮轴14的输出轴和耦接到该输出轴的电枢组成的直流（DC）电动机。

电动机11由耦接到小齿轮轴14的输出轴和耦接到该输出轴并电连接到电动机开关SL2的电枢组成。电动机开关SL2包括螺线管61、一对固定触点63a和63b以及可移动触点65。固定触点63_a电连接到电池12的正极端子（该电池12的负极端子接地），并且固定触点63b电连接到电动机11的电枢。

起动器10被设计成使得小齿轮轴14可沿其轴向同小齿轮16一起移动。电动机11与发动机20相对布置，以使小齿轮16沿小齿轮轴14的轴向朝向发动机20的移动使得小齿轮16的齿部能够紧靠发动机20的齿圈22的齿部且与其啮合。

螺线管15缠绕小齿轮轴14。螺线管15的一端经由第一驱动继电器18电连接到电池12的正极端子，并且其另一端接地。

第一驱动继电器18包括例如螺线管18a和开关18b。作为第一驱动继电器18，可以使用半导体继电器。螺线圈18a的第一端电连接到ECU40的输出端口P2并且通过第一二极管D1电连接到点火开关19，并且与第一端相对的第二端接地。点火开关19设置在电动车辆中，并且电连接到电池12的正极端子。

当通过驾驶员的操作，诸如水下缓降器（3J）点火开关19时，电池12将电力经由第一二极管D1供应至螺线管18a作为发动机起动信号，使得螺线管18a被激励。

开关18b电连接在电池12的正极端子与螺线管15之间。通过在激励螺线管18a时所产生的磁力来接通（闭合）开关18b。这激励了螺线管致动器SL1。

当被激励时，螺线管致动器SL1进行工作以将小齿轮16和小齿轮轴14移向齿圈22。这使得小齿轮16与齿圈22相啮合以起动发动机20。

否则，当点火开关19关断时，对螺线管18a进行去激励以使得开关18b关断，从而导致螺线管致动器SL1去激励。

当螺线管致动器SL1被去激励时，回位弹簧（未示出）沿与朝向齿圈22的方向相反的方向使小齿轮16和小齿轮轴14回位，从而小齿轮16与齿圈22脱离。

第二驱动继电器13包括例如螺线管13a和开关13b。作为第二驱动继电器13，可以使用半导体继电器。

螺线管13a的第一端电连接到ECU40的输出端口P1并且通过第二二极管D2电连接到点火开关19，并且与第一端相对的第二端接地。

当通过驾驶员的操作来接通点火开关19时，电池12将电力经由第二二极管D2供应至螺线管13a，从而导致螺线管13a被激励。

开关13b电连接在电池12的正极端子与螺线管61的第一端之间，其中螺线管61的与第一端相对的第二端接地。通过当螺线管13a被激励时所产生的磁力接通（闭合）开关13b。这导致激励螺线管61。

对螺线管61的激励使得可移动触点65紧靠固定触点对63a和63b，以使得电动机开关SL2接通，从而导致通过电池12对电动机11的电枢的激励。这使得电动机11转动输出轴和小齿轮轴14，从而转动小齿轮16。

否则，当点火开关19关断时，对螺线管13进行去激励以使得开关13b关断，从而导致螺线管61去激励。在点火开关19关断或者未被置于起动器-接通位置时，第二驱动继电器13关断。

当在电动机11的输出轴转动期间对螺线管61去激励时，可移动触点65与固定触点对63a和63b分离以使得电动机开关SL2关断，从而导致对电动机11的电枢去激励。这使得电动机11停止输出轴和小齿轮轴14的转动，从而停止小齿轮16的转动。

另外，车辆控制系统1包括发动机ECU30、制动器ECU40、ABS单元50，并且包括各种类型的传感器作为用于测量发动机20的操作条件和电动车辆的驱动条件的装置。具体地，传感器例如包括发动机速度传感器，即，曲柄角度传感器23、冷却液温度传感器24、轮速传感器25、车辆速度传感器26、离合器传感器27以及制动踏板传感器28。

发动机速度传感器23可操作用于将表示发动机20的曲柄轴21的转动速度（称为发动机速度NE）的信号输出到发动机ECU30。

冷却液温度传感器24可操作用于测量发动机20内部的发动机冷却液的温度，并且将表示所测量的温度的信号输出到发动机ECU30。

轮速传感器25中的每一个靠近电动车辆的车轮中的相应的一个车轮来设置。轮速传感器25中的每一个均可操作用于测量相应的一个车轮的转动速度，并且将表示所测量的相应的一个车轮的转动速度的信号输出到制动器ECU40。

车辆速度传感器26可操作用于测量电动车辆的速度，并且将表示所测量的电动车辆的速度的信号输出到制动器ECU40。

离合器传感器27可操作用于测量驾驶员对离合器踏板的操作冲程，并且将表示所测量的驾驶员对离合器踏板的操作冲程的信号输出到发动机ECU30。

制动踏板传感器28可操作用于测量驾驶员的操作（踩踏）位置或制动踏板BP的冲程，并且将表示所测量的驾驶员的操作位置或制动踏板BP的冲程的信号输出到发动机ECU30和制动器ECU40。

具体地，当驾驶员踩踏离合器踏板时，离合器脱离以将发动机20与手动变速箱断开连接。该断开连接切断了基于曲柄轴21的转动的转动动力至手动变速箱的传递；该状态使得电动车辆能够改变手动变速箱的齿轮比（gear ratio）。

相反，当驾驶员松开被踩踏的离合器踏板时，离合器啮合以将发动机20与手动变速箱连接，从而使得基于曲柄轴21的转动的转动动力传递到手动变速箱。

ABS单元50可操作用于根据从制动踏板传感器28提供的信号控制经由制动致动器BAC要施加至每个车轮的液压，从而制动电动车辆同时防止任意车轮抱死。

例如，发动机ECU30被设计为包括例如CPU、包括非易失性存储器的存储介质、IO（输入和输出）接口等的普通微机电路。在这个实施例中，普通微机电路被限定为至少包括CPU和诸如用于CPU的存储介质的主存储器。

该发动机ECU30被编程为：

接收从传感器输出的信号；并且

基于通过从传感器接收到的信号中的至少一些确定的发动机20的操作条件来控制安装在发动机20中的各种致动器，从而执行各种发动机控制任务。

例如，各种发动机控制任务包括燃料喷射控制任务（即，喷射量控制任务和点火定时控制任务）以及包括起动器和发动机控制任务的发动机停止和再起动任务。

燃料喷射控制任务被设计成：

调节进入每个汽缸内的进气量；

计算对于每个汽缸的燃料喷射器的适当燃料喷射定时和适当喷射量以及对于每个汽缸的点火器的适当点火定时；

指示每个汽缸的燃料喷射器在所算出的相应的适当喷射定时将所算出的相应的适当燃料量喷射到每个汽缸内；以及

指示每个汽缸的点火器在所算出的相应的适当点火定时点燃每个汽缸中的压缩后的空气-燃料混合物或压缩后的空气和燃料的混合物。

例如，制动器ECU40被设计为包括例如CPU、包括非易失性存储器的存储介质、IO（输入和输出）接口等的普通微机电路。在这个实施例中，普通微机电路被限定为至少包括CPU和诸如用于CPU的存储介质的主存储器。

制动器ECU40可操作用于：

接收从轮速传感器25和车辆速度传感器26输出的信号；

确定在制动期间每个车轮是否抱死；

指示ABS单元50降低对一个或多个车轮的液压以防止在将存储在存储介质中的再起动禁用标志从关闭（OFF）变为开启（ON）（即，从0变为1）时一个或多个车轮抱死，其中该再起动禁用标志是位0或1；以及

向发动机ECU30通知再起动禁用标志从关闭变为开启的信息。

接下来，下文中将描述包括起动器控制任务的发动机停止和再起动任务。

发动机ECU30执行发动机停止和再起动任务以基于从传感器输出的信号重复确定是否满足预定的发动机自动停止条件中的至少一个，换句话说，是否出现发动机自动停止请求（空转减少请求）。

在确定不满足预定的发动机自动停止条件时，发动机ECU30退出发动机停止和再起动任务。

否则，在确定满足预定的发动机自动停止条件时，发动机ECU30执行发动机自动停止任务。例如，发动机ECU30控制燃料喷射系统51停止将燃料供应到每个汽缸中（消减燃料），从而停止燃烧每个汽缸中的空气-燃料混合物。这导致发动机20自动停止。

预定的发动机自动停止条件例如包括以下条件：

驾驶员对加速踏板（未示出）的操作冲程为零（驾驶员完全释放加速踏板）以使得发动机20处于空转状态；

驾驶员踩踏制动踏板BP；以及

车辆速度等于或小于预置速度。

发动机20的自动停止使得曲柄轴21靠惯性运动，即，不借助于发动机20转动，使得发动机速度NE沿前进方向下降。

在发动机20自动停止之后，发动机ECU30基于从传感器输出的信号确定是否满足预定的发动机再起动条件中的至少一个，即，出现发动机再起动请求。预定的发动机再起动条件例如包括以下条件：

开始释放完全踩踏的离合器踏板；

驾驶员踩踏加速踏板；

驾驶员对制动踏板BP的操作冲程为零，即，驾驶员完全释放制动踏板BP；以及

执行驾驶员的转向操作。

例如，如果在停止发动机20时离合器传感器27测量释放完全踩踏的离合器踏板的开始，则发动机ECU30确定满足相应的发动机再起动条件，从而执行起动器控制任务以再起动发动机20。

具体地，当在发动机20自动停止之后发动机速度NE下降期间满足发动机再起动条件中的至少一个时，发动机ECU30被编程为驱动起动器10来起动发动机20。

接下来，下文中将描述发动机停止和再起动任务中包括的起动器控制任务。

如上所述，发动机ECU30具有用于将接通/关断（on/off）命令信号输出至第二驱动继电器13的输出端口P1和用于将接通/关断命令信号输出至第一驱动继电器18的输出端口P2。

具体地，当经由输出端口P2从发动机ECU30发送接通命令信号时，激励螺线管18a，以使得开关18b接通。在向该开关18b输入接通命令信号期间，这自动地建立了电池12和螺线管15之间的电导而与起动器开关（未示出）的所选状态无关，从而激励螺线管致动器SL1。与之相比，当经由输出端口P2从发动机ECU30发送关命令信号时，螺线管18a保持在关态，以使得开关18b保持在关态。从而，螺线管致动器SL1保持在去激励状态。

类似地，当经由输出端口P1从发动机ECU30发送接通命令信号时，激励螺线管13a，使得开关13b（即，电动机开关SL2）接通。在向该开关13b输入接通命令信号期间，这自动建立了电池12与电动机11的电枢之间的电导而与起动器开关的所选状态无关，从而激活电动机11。相比之下，当经由输出端口P1从发动机ECU30发送关断命令信号时，螺线管13a保持在关态，使得开关13b（即，电动机开关SL2）保持在关态。从而，电动机11保持在去激活状态。

换句话说，发动机ECU30选择从输出端口P1和P2中的每一个输出的接通或关断命令信号，从而在螺线管15的激励状态与去激励状态之间独立地切换，并且在电动机11的激活状态与去激活状态之间独立地切换。

在该实施例中，如果在发动机20自动停止之后发动机速度NE下降期间满足发动机再起动条件，则发动机ECU30具有在无需等待发动机20的曲柄轴21的转动完全停止的情况下指示起动器10起动发动机20的功能。作为该功能的一个示例，如果在满足发动机再起动条件的定时处的发动机速度的值等于或大于预置阈值，则发动机ECU30被编程为执行电动机预驱动模式，即小齿轮预转动模式。电动机预驱动模式被设计为控制对电动机11和螺线管15的激励，以使得通过电动机11正在转动的小齿轮16与齿圈22啮合。

具体地，在电动机预驱动模式下，发动机ECU30基于从发动机速度传感器23获得的发动机速度NE的先前值和当前值来预测在发动机20自动停止之后发动机速度NE下降期间的发动机速度NE的未来值。基于所预测的发动机速度NE的未来值，发动机ECU30控制小齿轮16与齿圈22的啮合定时。

例如，在满足发动机再起动条件之后的适当定时，发动机ECU30开始激励电动机11以提高小齿轮16的转动速度。发动机ECU30还基于所预测的发动机速度NE的未来值来计算齿圈22的齿部的圆周速度与小齿轮16的齿部的圆周速度之差的绝对值等于或小于预置值的第一时间点。

然后，发动机ECU30计算比第一时间点提前了从开始对螺线管15激励到小齿轮16紧靠在齿圈22上所需的时间的第二时间点；该时间将被称为啮合时间。发动机ECU30在所算出的第二时间点经由第一驱动继电器18激励螺线管15以开始将小齿轮16移向齿圈22。该螺线管15的激励导致在齿圈22的齿部的圆周速度与小齿轮16的齿部的圆周速度之差的绝对值等于或小于预置值的情况下小齿轮16与齿圈22啮合。注意，可以将开始激励电动机11的定时设置为满足发动机再起动条件的定时或基于发动机速度NE的未来值而算出的定时。

在完成再起动发动机20之前、在小齿轮16与齿圈22的啮合之后激活ABS单元50可导致通过起动器10对发动机20起动中断。原因如下。

具体地，如果同时激励ABS单元50和起动器10，则ABS单元50和起动器10的大电力消耗可能导致电力供应不足。电力供应不足可能导致ABS单元50和起动器10无法正常工作。因此，如果在完成再起动发动机20之前、在小齿轮16与齿圈22啮合之后请求激活ABS单元50，则为了运行安全性而关闭起动器10以优先激活ABS单元50，从而导致发动机20的再起动中断。

小齿轮16与齿圈22由于中断发动机20的再起动而脱离使得小齿轮16和齿圈22靠惯性运动。由于对小齿轮16转动的阻力小于对齿圈22转动的阻力，所以小齿轮16靠惯性运动了比齿圈22靠惯性运动的时间段长的时间段。因此，在小齿轮16的齿部的圆周速度与齿圈22的齿部的圆周速度之间没有差别（即，小齿轮16不转动）以前小齿轮与齿圈难以重新啮合。这可导致难以在中断再起动发动机20之后再次再起动发动机20，从而导致不管驾驶员的请求而再起动发动机20的完成延迟。

鉴于该情况，根据该实施例的发动机ECU30被配置成当在中断再起动发动机20期间（即，在切断对电动机11的电力供应期间）小齿轮16与齿圈22啮合时，控制第一驱动继电器18激励螺线管15，从而继续使得小齿轮16与齿圈22啮合。此时，在ABS单元50进行操作时，继续激励螺线管15，而对电动机11进行去激励。由于螺线管15的电力消耗相比于电动机11的电力消耗较小，因此即使继续激励螺线管15，ABS单元50也会无任何麻烦地进行操作。

在中断再起动发动机20之后，即在切断对电动机11的电力供应之后，如果确定小齿轮16的转动速度（即，惯性运动速度）和齿圈22的转动速度（即，惯性运动速度）中的一个变为0[rpm]，则发动机ECU30控制第一驱动继电器18从而对螺线管15进行去激励。这是因为在转动速度中的一个（即，小齿轮16的惯性运动速度或齿圈22的惯性运动速度）变为0[rpm]的情况下保持小齿轮16与齿圈22的啮合。另外，如果确定小齿轮16的转动速度（即，惯性运动速度）和齿圈22的转动速度（即，惯性运动速度）中的每一个在中断再起动发动机20之后（即，在切断对电动机11的电力供应之后）变为0[rpm]，则对螺线管15的激励使得小齿轮16与齿圈22能够彼此容易地啮合。从而，在小齿轮16与齿圈22啮合之后，对电动机11的激励能够使得容易地起动发动机20。

接下来，将参考图2详细描述发动机ECU30执行的发动机停止和再起动任务。图2示意性地示出了根据存储在ECU30的存储介质中的相应程序的发动机停止和再起动任务。发动机ECU30被编程为循环地运行空转减少任务。

首先，在步骤S01中，发动机ECU30确定发动机ECU30是否在空转减少模式下进行操作。如果响应于满足发动机自动停止条件来执行发动机20的自动停止，以使得发动机ECU30等待发动机再起动条件被满足，则确定发动机ECU30在空转减少模式下进行操作（在步骤S01中为是）。然后，发动机ECU30执行步骤S04中的操作。

否则，如果确定发动机ECU30没有在空转减少模式下进行操作（在步骤S01中为否），则发动机ECU30在步骤S02中确定是否满足发动机自动停止条件。在确定不满足发动机自动停止条件（在步骤S02中为否）时，发动机ECU30终止发动机停止和再起动任务。否则，在确定满足发动机自动停止条件（在步骤S02中为是）时，发动机ECU30在步骤S03中执行上述发动机自动停止任务。具体地，发动机ECU30控制燃料喷射系统51消减进入每个汽缸的燃料，从而在步骤S02中自动停止发动机20。此后，发动机ECU30终止发动机停止和再起动任务。

另一方面，在步骤S04中，发动机ECU30确定是否满足发动机再起动条件。在确定不满足发动机再起动条件（在步骤S04中为否）时，发动机ECU30终止发动机停止和再起动任务。否则，在确定满足发动机再起动条件（在步骤S04中为是）时，在步骤S05中，发动机ECU30确定啮合标志是否被设置为开启，即设置为1，其中该啮合标志是值为0或1的位并存储在存储介质中。啮合标志被设置为0表示小齿轮16与齿圈22脱离，并且啮合标志被设置为1表示小齿轮16与齿圈22啮合。注意，啮合标志的初始值被设置为0，即设置为关闭。

当确定啮合标志被设置为关闭（在步骤S05中为否）时，在步骤S06至S09中，发动机ECU30执行小齿轮16与齿圈22之间的啮合任务。在该实施例中，发动机ECU30基于发动机20如何转动与小齿轮16如何转动之间的关系来选择上述所设置的电动机预驱动模式或在激励电动机11之前对螺线管15进行激励的电动机后驱动模式，并且在所选择的电动机预驱动模式和电动机后驱动模式中的一种模式下执行啮合任务。

具体地，在步骤S06中，发动机ECU30确定是否在电动机预驱动模式下执行啮合任务。在第一实施例中，基于例如电动机11在起动发动机20时的转动速度以及小齿轮16和齿圈22之间的齿轮比来预先确定小齿轮16能够与齿圈22啮合的参考发动机速度NEref。如果在满足发动机再起动条件的定时处的发动机速度的值等于或大于参考发动机速度NEref（在步骤S06中为是），则发动机ECU30确定在电动机预驱动模式下执行啮合任务，并且因此，发动机ECU30执行步骤S07中的操作。否则，如果在满足发动机再起动条件的定时处的发动机速度的值小于参考发动机速度NEref（在步骤S06中为否），则发动机ECU30确定在电动机后驱动模式下执行啮合任务，并且因此，发动机ECU30执行步骤S08中的操作。

在步骤S07中，发动机ECU30接通第一驱动继电器18以对电动机11进行激励，从而使电动机11转动。在步骤S07中，在对电动机11进行激励之后，发动机ECU30接通第二驱动继电器13以在比第一时间点提前啮合时间的第二时间点对螺线管15进行激励；第一时间点表示齿圈22的齿部的圆周速度与小齿轮16的齿部的圆周速度之差的绝对值等于或小于预置值的时间点。

因此，在步骤S07中，在发动机速度NE下降期间，使小齿轮16与齿圈22啮合。

相比之下，在步骤S08中，在发动机速度NE变为0[rpm]时，发动机ECU30执行小齿轮16与齿圈22的啮合。具体地，在步骤S08中，发动机ECU30接通第二驱动继电器13以对螺线管15进行激励。这将小齿轮16移向齿圈22以与其啮合。此后，发动机ECU30接通第一驱动继电器18以对电动机11进行激励，从而转动电动机11。

在执行步骤S07中的操作或步骤S08中的操作之后，在步骤S09中，发动机ECU30将啮合标志从开启变为关闭，并且此后，终止发动机停止和再起动任务。

如果在满足发动机再起动条件之后将啮合标志设置为开启，即，如果已完成小齿轮16与齿圈22的啮合（在步骤S05中为是），则发动机ECU30在步骤S10中确定是否完成发动机再起动。在确定完成了发动机再起动（在步骤S10中为是）时，在步骤S11中，发动机ECU30关断第一驱动继电器18和第二驱动继电器13中的每一个以对电动机11和螺线管15进行去激励，从而终止起动发动机20的。这导致发动机停止和再起动任务的终止。

否则，在确定未完成发动机再起动（在步骤S10中为否）时，在步骤S12中，发动机ECU30确定从制动器ECU40通知的再起动禁用标志是否被设置为开启。在确定再起动禁用标志被设置为关（在步骤S12中为否）时，在步骤S13中，发动机ECU30接通第一驱动继电器18和第二驱动继电器13中的每一个以对电动机11和螺线管15进行激励，从而终止发动机停止和再起动任务。注意，在步骤S13中，如果已对电动机11和螺线管15进行激励，则发动机ECU30保持电动机11和螺线管15的激励状态。

否则，在确定再起动禁用标志被设置为开启（在步骤S12中为是）时，在步骤S14中，发动机ECU30确定发动机速度NE是否已为0[rpm]。在确定发动机速度NE尚未为0[rpm]（在步骤S14中为否）时，发动机ECU30关断第二驱动继电器13、同时将第一驱动继电器18保持在开态，从而对电动机11进行去激励、同时保持对螺线管15激励，从而终止发动机停止和再起动任务。步骤S15中的操作使得小齿轮16和齿圈22随着小齿轮16和齿圈22之间的啮合而靠惯性运动。

否则，在确定发动机速度NE已为0[rpm]的确定（在步骤S14中为是）时，在步骤S16中，发动机ECU30关断第一驱动继电器18和第二驱动继电器13中的每一个以对电动机11和螺线管15进行去激励，从而终止起动发动机20。即，在步骤S16中，由于在发动机速度NE已为0[rpm]时小齿轮16与齿圈22容易啮合，因此小齿轮16与齿圈22的啮合变得不必要。由于这个原因，在步骤S16中，发动机ECU30对电动机11和螺线管15进行去激励。

在步骤S16中的操作之后，在步骤S17中，发动机ECU30将啮合标志从开启变为关闭，并且此后，终止发动机停止和再起动任务。

图3是示意性地示出了根据该实施例的在执行发动机停止和再起动任务期间车辆控制系统1的操作的时序图。

在图3中，当驾驶员在时间T0踩踏制动踏板BP时，使得从制动踏板传感器28输出的信号在时间T0转变为高电平。基于从制动踏板传感器28输出的信号，确定满足发动机自动停止条件（参见在图2的步骤S02中为是），使得执行发动机自动停止任务（参见步骤S03）。这降低了发动机速度NE。

此后，在时间T1满足与制动踏板BP无关的诸如驾驶员对转向车轮的操作的条件的发动机再起动条件（参见步骤S04中为是）。在时间T1，由于啮合标志被设置为关，并且发动机速度NE的值等于或大于参考发动机速度NEref（在步骤S05中为否，在步骤S06中为是），因此在电动机预驱动模式下执行啮合任务。从而，在时间T1对电动机11进行激励，并且此后，在时间T2对螺线圈15进行激励（参见步骤S07）。电动机11和螺线管15的工作完成了小齿轮16与齿圈22的啮合，从而导致起动器10起动发动机20。

此后，在时间T3，当确定存在一个或多个车轮抱死的风险时，制动器ECU40指示ABS单元50降低对该一个或多个车轮的液压，以防止在将再起动禁用标志从关闭改变为开启时该一个或多个车轮抱死。然后，制动器ECU40向发动机ECU30通知再起动禁用标志被设置为开启的信息。

在时间T3将再起动标志设置为开启之后，在发动机速度NE高于0[rpm]时对电动机11进行去激励（参见在步骤S14中为否）。此时，由于继续对螺线管15进行激励（参见步骤S15），因此继续使小齿轮16与齿圈22啮合（参见从时间T3到时间T4的时间段）。

此后，当发动机速度NE在时间T4变为0[rpm]时，对螺线管15进行去激励（参见在步骤S14和步骤S16中为是）。这使得小齿轮16与齿圈22脱离，从而啮合标志被设置为关。此后，当确定不存在一个或多个车轮抱死的风险时，制动器ECU40指示ABS单元50取消降低对该一个或多个车轮的液压，并且在时间T5将再起动禁用标志从开启变为关闭。然后，制动器ECU40向发动机ECU30通知再起动禁用标志在时间T5被设置为关闭的信息。

此后，在时间T6释放驾驶员对制动踏板BP的踩踏，使得从制动踏板传感器28输出的信号在时间T6转变为低电平。基于从制动踏板传感器28输出的信号，确定在时间T6满足发动机再起动条件（参见在步骤S04中为是）。此时，由于啮合标志被设置为关并且发动机速度NE已为0[rpm]、低于参考发动机速度NEref（参见在步骤S05和S06中的每个步骤中为否），因此在电动机后驱动模式下执行啮合任务（参见步骤S08）。从而，在时间T6对螺线管15进行激励，使得小齿轮16与齿圈22啮合。此后，在时间T7对电动机11进行激励，从而导致起动器10在时间T7起动发动机20。

此后，当发动机速度NE在时间T7已达到确定发动机20能够执行自点火而无需借助起动器10的预定值时，在时间T8对电动机11和螺线管15进行去激励。

在图1中，发动机ECU30包括用来执行例如步骤S04至S09中的操作的发动机再起动模块M1和用来执行例如步骤S12和S13中的操作的去激励模块M2。发动机ECU30还包括用作执行例如步骤S14、S15和S16中的操作的保持模块M3。

如上所述，根据该实施例的车辆控制系统1被配置成在执行发动机20的再起动期间响应于中断请求而对电动机11进行去激励时继续使小齿轮16与齿圈22啮合。这使得小齿轮16的转动速度与齿圈22的转动速度保持一致。这导致克服了长期等待下一次发动机再起动的开始直到小齿轮16的靠惯性运动停止为止的缺点。因此，能够在中断再起动发动机20之后响应于再起动发动机20的再次请求而尽可能快地再起动发动机20。

作为中断再起动发动机20的一个因素，相比于在发生紧急事项（诸如，识别到一个或多个车轮抱死的风险）的情况下再起动发动机20，存在应该以更高优先级激活安装在发动机20中的诸如致动器BAC的致动器的情形。在这种情形下，对电动机11的去激励允许将电力优先供应至致动器，从而能够适当地驱动致动器。

根据该实施例的车辆控制系统1被配置成使得通过齿圈22与小齿轮16的啮合而停止齿圈22的转动导致停止小齿轮16的转动。由于这个原因，停止齿圈22的转动允许小齿轮16尽快与齿圈22啮合。因此，当基于从发动机速度传感器23获得的发动机速度NE确定小齿轮16和齿圈22中的每一个的转动停止时，发动机ECU30使得螺线管15不能将小齿轮16移向齿圈22。这使得能够在车辆控制系统1中有效地实现节能。

如果在自动停止的发动机20的转动速度NE下降期间满足发动机再起动条件，则根据该实施例的车辆控制系统1被配置成在电动机预驱动模式下执行啮合任务。这导致完全再起动发动机20所需的时间减少。

本公开不限于对该实施例的描述，并且其能够进行如下修改。

理想的是在取消再起动发动机20的中断请求之后尽可能快地再起动发动机20。因此，车辆控制系统1可以被配置为在中断再起动发动机20之后响应于再起动禁用标志的关闭而执行发动机20的再起动任务，而与是否满足发动机再起动条件无关。

例如，在步骤S04a中，发动机ECU30确定是否满足发动机再起动条件或者再起动禁用标志是否从开启转变为关闭。在确定满足发动机再起动请求或者再起动禁用标志从开启转变为关闭（在步骤S04a中为是）时，该发动机ECU30执行上述的步骤S05中的操作。

即，在确定再起动禁用标志从开启转变为关闭（在步骤S04a中为是）时，即使未生成发动机再起动请求，发动机ECU30也充当强制曲柄发动模块以执行上述步骤S05中的操作。

否则，既不满足发动机再起动请求，再起动禁用标志也不从开启转变为关闭（在步骤S04a中为否），发动机ECU30终止发动机停止和再起动任务。

在步骤S16中，只要发动机速度NE已为0[rpm]，发动机ECU30就将螺线管15的状态从激励状态改变为去激励状态，但只要发动机速度NE等于或小于预置值，发动机ECU30就可以将螺线管15的状态从激励状态改变为去激励状态。

在步骤S16中，在自从发动机速度NE变为0[rpm]以后经过了预置时间段的定时，发动机ECU30可以将螺线管15的状态从激励状态改变为去激励状态。

在小齿轮16与齿圈22啮合之后，发动机ECU30能够将螺线管15保持在激励状态，直到发动机20的再起动完成为止。该修改消除了在中断再起动发动机20之后在重新再起动发动机20期间将小齿轮16移向齿圈22的需要，从而导致重新再起动发动机20所需的时间减少。

当在小齿轮16与齿圈22啮合的情况下通过电动机11转动小齿轮16时，推动小齿轮16的齿部的一部分紧靠齿圈22的齿部的对应部分，使得在小齿轮16的齿部的一部分与齿圈22的齿部的对应部分之间产生摩擦力。因此，虽然切断对螺线管15的电力供应，但仍能维持小齿轮16与齿圈22的啮合。鉴于该特征，发动机ECU30能够充当如下去激励模块M2：

当在小齿轮16与齿圈22啮合的情况下转动电动机11时，对螺线管15去激励，即切断对螺线管15的电力供应（参见步骤S13）；以及

当生成再起动发动机20的中断请求以使得电动机11被去激励时，重新开始对螺线管15的电力供应（即，对螺线管15进行激励）以防止小齿轮16与齿圈22脱离（参见步骤S15）。

由于在执行发动机20的再起动任务期间并不总是发生再起动发动机20的中断请求，因此该修改还降低了由于发动机再起动而导致的电力消耗。

将小齿轮16与齿圈22啮合所需的电力供应量比保持小齿轮16与齿圈22的啮合所需的电力供应量大。由于这个原因，相比于在小齿轮16与齿圈22脱离的情况下（参见步骤S07或S08中的操作）对螺线管15的电力供应量，可以减少在小齿轮16与齿圈22啮合的情况下（参见步骤S13或S15中的操作）对螺线管15的电力供应量。例如，可以将在小齿轮16与齿圈22啮合的情况下对螺线管15的电力供应量减少到在小齿轮16与齿圈22脱离的情况下对螺旋管15的电力供应量的一半。

虽然本文中已经描述了本公开的说明性实施例，但本公开不限于本文中描述的实施例，而是包括本领域技术人员基于本公开可想到的任何和所有具有（例如，各个实施例的各方面的）修改、省略、组合、改变和/或替换的实施例。权利要求中的限定要基于权利要求中采用的语言来广义地解释，并且不限于本说明书中描述的示例或在执行本申请期间的示例，将这些示例解释为非排他性的。

Claims (5)

1.一种用于使用起动器来起动具有齿圈所耦接的输出轴的内燃机的系统，该起动器包括当被激励时将小齿轮移向齿圈以使其能够与齿圈啮合的机构以及当被激励时转动小齿轮的电动机，该系统包括：

发动机再起动模块，其能够在满足发动机再起动条件的情况下执行发动机再起动任务以起动所述内燃机，所述发动机再起动任务包括激励所述机构从而移动所述小齿轮以使其与所述齿圈啮合、以及激励所述电动机以转动所述小齿轮；

去激励模块，其能够在执行所述发动机再起动任务期间生成中断所述内燃机的再起动的中断请求的情况下对所述电动机进行去激励；

保持模块，即使在执行所述发动机再起动任务期间生成了中断所述内燃机的再起动的中断请求，所述保持模块也能够保持对所述机构的激励以使所述小齿轮与所述齿圈啮合，

其中，所述保持模块能够：

确定在中断所述内燃机的再起动之后所述小齿轮与所述齿圈啮合的情况下所述小齿轮和所述齿圈之一的转动速度是否变为0；以及

在确定在中断所述内燃机的再起动之后所述小齿轮与所述齿圈啮合的情况下所述小齿轮和所述齿圈之一的转动速度为0时，对所述机构进行去激励。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述保持模块能够：

在确定所述小齿轮和所述齿圈之一的转动速度等于或大于0时，保持对所述机构的激励。

3.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述发动机再起动模块能够执行如下所述发动机再起动任务：

如果在所述内燃机的转动下降期间满足所述发动机再起动条件，则开始对所述电动机进行激励以转动所述小齿轮，以及

当所述小齿轮的齿部的圆周速度与所述齿圈的齿部的圆周速度之差等于或小于预置值时，开始对所述机构进行激励以移动所述小齿轮而使其与所述齿圈啮合。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括：

强制执行模块，其能够在生成所述中断请求之后取消所述中断请求时执行对所述电动机的激励和对所述机构的激励中的至少一种，以执行转动所述小齿轮和移动所述小齿轮而使其与所述齿圈啮合中的至少一种，而与是否满足所述发动机再起动条件无关。

5.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述去激励模块能够：

在所述小齿轮与所述齿圈啮合之后对所述机构进行去激励；以及

在生成所述中断请求时激励所述机构。