CN104350260A - 发动机启动装置和发动机启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明获得能快速且安静地使发动机在惯性旋转中再启动的发动机启动装置和发动机启动方法。发动机启动装置在发动机自动停止条件成立时停止向发动机喷射燃料从而使发动机自动停止，之后当发动机再启动条件成立时使发动机再启动，包括：与发动机的曲柄轴连结的环形齿轮(11)；通过通电进行旋转的启动器电动机(145)；将启动器电动机(145)的旋转传递到环形齿轮(11)的小齿轮(144)；通电后使小齿轮(144)朝环形齿轮(11)方向移动并啮合的小齿轮移动部；以及在发动机再启动条件成立后且通过小齿轮移动部使小齿轮(144)开始移动后、重新开始喷射燃料以使在规定的压缩气缸中发生燃烧的燃料喷射控制部。

Description

发动机启动装置和发动机启动方法

技术领域

本发明涉及用于发动机自动停止再启动系统的发动机启动装置和发动机启动方法，所述发动机自动停止再启动系统在规定的发动机自动停止条件成立时，停止向发动机喷射燃料，使发动机自动停止，之后当发动机再启动条件成立时，使发动机再启动。

背景技术

以往，以改善汽车油耗和减轻环境负担等为目的，开发了一种发动机自动停止再启动系统，该发动机自动停止再启动系统在满足规定条件时，使发动机自动停止。然而，靠摩擦力使发动机旋转完全停止需要花费时间，因此以往的发动机自动停止再启动系统存在这段时间内发动机无法再启动这一问题。

在这里，为了解决该问题，提出了如下发动机的启动控制装置：当判定为发动机转速降低至能使旋转驱动机构与发动机啮合的转速的情况下，使旋转驱动机构与发动机啮合并旋转驱动发动机(例如，参考专利文献1)。

另外，提出了一种发动机自动停止启动控制装置，该发动机自动停止启动控制装置对发动机自动停止时的发动机转速下降的轨道进行预测，基于发动机旋转下降轨道的预测数据，决定推出启动器的小齿轮并使其与发动机的曲柄轴所连结的环形齿轮相啮合的定时(例如，参考专利文献2)。

另外，提出了一种发动机自动停止再启动控制装置，该发动机自动停止再启动控制装置在发动机停止条件成立从而停止向发动机喷射燃料后，在发动机停止前发动机再启动条件成立的情况下，在判定为只靠重新开始喷射燃料就能使发动机再启动即自行恢复可行时，重新开始向发动机喷射燃料使发动机自行恢复，在判定为发动机无法自行恢复时，重新开始向发动机喷射燃料，并基于发动机转速和小齿轮转速，对使小齿轮沿轴方向移动并与环形齿轮啮合的小齿轮驱动单元、以及旋转驱动小齿轮的启动器电动机的动作进行控制(例如，参考专利文献3)。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开2003-65191号公报

【专利文献2】日本专利特开2011-140938号公报

【专利文献3】日本专利特开2011-169225号公报

发明内容

【发明所要解决的技术问题】

然而，现有技术中，存在以下技术问题。

专利文献1示出了在发动机停止前驱动启动器、与此同时重新开始向发动机喷射燃料的情况，但没有示出驱动启动器和重新开始喷射燃料的定时。

另外，专利文献2示出了通过能量变化来预测发动机旋转下降的轨道、基于发动机旋转下降的轨道、来使启动器的小齿轮和环形齿轮啮合并使发动机再启动的情况，但没有示出重新开始喷射燃料的定时。

另外，专利文献3示出了在发动机再启动条件成立的同时重新开始向发动机喷射燃料、在只靠重新开始喷射燃料无法使发动机自行恢复的情况下、控制小齿轮驱动单元和启动器电动机的动作的情况，但未示出小齿轮移动开始后使启动器电动机旋转时的重新开始喷射燃料的定时。

也就是说，专利文献1-3未示出在发动机再启动条件成立且小齿轮开始移动后重新开始喷射燃料的定时，因此，存在如下问题：长时间后发动机才重新开始燃烧，且因齿轮啮合不良而产生噪音。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种发动机启动装置和发动机启动方法，使发动机在惯性旋转中能快速且安静地进行再启动。

【解决技术问题所采用的技术方案】

本发明涉及的发动机启动装置在发动机自动停止条件成立时停止向发动机喷射燃料并使发动机自动停止，之后当发动机再启动条件成立时使发动机再启动，包括：环形齿轮，该环形齿轮与发动机曲柄轴连结；启动器电动机，该启动器电动机通过通电进行旋转；小齿轮，该小齿轮将启动器电动机的旋转传递到环形齿轮；小齿轮移动部，该小齿轮移动部通过通电使小齿轮朝环形齿轮方向移动并啮合；以及燃料喷射控制部，该燃料喷射控制部在发动机再启动条件成立后且通过小齿轮移动部使小齿轮开始移动后，重新开始喷射燃料以使在规定的压缩气缸中发生燃烧。

此外，本发明涉及的发动机启动方法由发动机启动装置执行，该发动机启动装置包括：环形齿轮，该环形齿轮与发动机曲柄轴连结；启动器电动机，该启动器电动机通过通电进行旋转；小齿轮，该小齿轮将启动器电动机的旋转传递到环形齿轮；以及小齿轮移动部，该小齿轮移动部通过通电使小齿轮朝环形齿轮方向移动并啮合，所述发动机启动装置在发动机自动停止条件成立时停止向发动机喷射燃料而使发动机自动停止，之后当发动机的再启动条件成立时使发动机再启动，所述发动机启动方法包括：燃料喷射控制步骤，在该燃料喷射控制步骤中，在发动机再启动条件成立后且通过小齿轮移动部使小齿轮开始移动后，重新开始喷射燃料以使在规定的压缩气缸中发生燃烧。

【发明效果】

本发明涉及的发动机启动装置和发动机启动方法中，燃料喷射控制部(燃料喷射控制步骤)在发动机再启动条件成立后，且在通过小齿轮移动部使小齿轮开始移动后，重新开始喷射燃料以使在规定的压缩气缸中发生燃烧。

因此，能得到一种发动机启动装置和发动机启动方法，能缩短发动机重新开始燃烧所需的时间，使发使动机在惯性旋转中能迅速并安静地进行再启动。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置简要结构的结构框图。

图2是本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置的启动器的局部截面主视图。

图3是表示本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置的一系列处理的流程图。

图4是表示本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置中发动机再启动条件成立时一系列处理的流程图。

图5是表示本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置中发动机转速高于启动器驱动后可燃烧转速的状态下重新开始喷射燃料时的动作的时序图。

图6(a)、(b)是表示将本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置中的燃料喷射控制与现有技术相比较的说明图。

图7是表示本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置的动作的时序图。

图8是表示本发明的实施方式2涉及的发动机启动装置的一系列处理的流程图。

图9是表示本发明的实施方式2涉及的发动机启动装置中的判定燃料喷射许可的一系列处理的流程图。

图10是表示本发明的实施方式2涉及的发动机启动装置中的发动机再启动条件成立时的一系列处理的流程图。

具体实施方式

下面，利用附图，对本发明涉及的发动机启动装置的优选的实施方式进行说明，对各图中相同或者相当的部分，标注相同标号来进行说明。另外，以下的实施方式中，以端口喷射式三缸发动机为例进行说明。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置的简要结构的结构框图。另外，图2是本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置的启动器的局部截面主视图。

图1、2中，发动机启动装置10包括：环形齿轮11、曲柄角传感器12、控制器13、启动器14、喷射器15和点火线圈16。另外，启动器14包括：螺线管141、活塞142、杆143、小齿轮144、启动器电动机145和单向离合器146。

环形齿轮11与发动机的曲柄轴(图中未示出)连结，与小齿轮144啮合，从而将驱动力传递给发动机。曲柄角传感器12检测出用于决定燃料喷射定时和点火定时的发动机的曲柄角，将该检测值所对应的信号输出至控制器13。

控制器13由例如发动机ECU(图中未示出)等构成，基于来自曲柄角传感器12的信号等，控制如下动作：对启动器14的螺线管141的通电、由喷射器15对各气缸进行的燃料喷射、以及对点火线圈16通电来进行的点火。

通过对螺线管141进行通电，活塞142被吸引，小齿轮144通过杆143被移动，从而小齿轮144和环形齿轮11啮合。另外，由于活塞142的移动使触点闭合，对启动器电动机145进行通电，使小齿轮144旋转，在环形齿轮11和小齿轮144啮合的状态下，向发动机传递驱动力。另外，单向离合器146与启动器电动机145的输出轴连结，在从环形齿轮11输入转矩的情况下发生空转。

另外，控制器13基于来自曲柄角传感器12的信号等，算出曲柄角，根据该曲柄角，由喷射器15进行燃料喷射。更进一步地，控制器13根据算出的曲柄角，向点火线圈16进行电压充电，由火花塞(图中未示出)产生火花，对燃料进行点火。

而且，控制器13基于从曲柄角传感器12输出的曲柄轴的旋转脉冲的周期，计算出发动机转速NE。另外，可设置旋转编码器、能检测出基于环形齿轮11齿的脉冲的脉冲发生器等，利用由此得到的信号的FV(频率-电压)转换等来计算出发动机转速NE，由此代替由控制器13计算出发动机转速NE。

并且，启动器电动机145的转速有时由于小齿轮144与环形齿轮11的齿数比或由于行星齿轮(图中未示出)而降低，但为方便起见全部设为在发动机曲柄轴上进行换算的值。而且，该实施方式1中使用了转速，但也可以通过使用齿轮半径以圆周速度来进行控制。

在这里，在汽车行驶过程中，发动机自动停止条件(例如，车速在15km/h以下，且驾驶员踩刹车等的条件)成立的情况下，控制器13停止向发动机喷射燃料，使发动机进行惯性旋转。

以下，参照图3，对本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置的具体运行进行说明。图3是表示本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置的一系列处理的流程图。

首先，控制器13判定发动机自动停止条件是否成立(步骤S101)。

另一方面，步骤S101中，在判定为发动机自动停止条件成立的情况下(即，是)，控制器13开始进行发动机停止控制(步骤S102)。具体地，控制器13停止向发动机喷射燃料，通过惯性旋转使发动机转速NE下降。

接着，控制器13判断为发动机正在自动停止，将发动机自动停止中标志F1设置为“1”(步骤S103)。

接下来，控制器13判定发动机是否在进行惯性旋转(步骤S104)。在这里，例如，通过是否在规定时间(例如，300ms)内检测出曲柄角的脉冲，来判断发动机是否在进行惯性旋转。

步骤S104中，在规定时间内未检测出曲柄角的脉冲、判定为发动机没在进行惯性旋转(即，否)的情况下，控制器13判断为发动机完全停止，图3中的处理结束，进入下一个控制周期。

另一方面，步骤S104中，判定为发动机在进行惯性旋转(即，是)的情况下，控制器13对发动机再启动条件是否成立进行判定(步骤S105)。

步骤S105中，判定为发动机再启动条件成立(即，是)的情况下，控制器13进行发动机再启动控制(步骤S106)。

另一方面，步骤S105中，判定为发动机再启动条件不成立(即，否)的情况下，控制器13结束图3中的处理，进入下一个控制周期。

并且另一方面，步骤S101中，判定为发动机自动停止条件不成立(即，否)的情况下，控制器13判定发动机自动停止中标志F1是否为“1”(步骤S107)。

步骤S107中，判定为发动机自动停止中标志F1为“1”(即，是)的情况下，控制器13判断为发动机正在自动停止，向步骤S106移动并进行(继续进行)发动机再启动控制。

另一方面，步骤S107中，判定为发动机自动停止中标志F1为“0”(即，否)的情况下，控制器13判断为发动机并不处于自动停止过程中，结束图3中的处理，进入下一个控制周期。

接下来，参照图4，对图3中步骤S106示出的发动机再启动控制进行详细说明。图4是表示本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置中发动机再启动条件成立时的关于启动器控制和燃料喷射的一系列处理的流程图。

首先，控制器13对发动机转速NE是否在启动器驱动后可燃烧转速Nr1(例如，400rpm)以下进行判定(步骤S201)。另外，启动器驱动后可燃烧是指，发动机转速NE下降，控制器13通过向螺线管141通电来使小齿轮144和环形齿轮11啮合，之后发生燃烧。

这里，参照图5，对发动机转速NE高于启动器驱动后可燃烧转速Nr1的状态下重新开始喷射燃料时的动作进行说明。图5是表示本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置中发动机转速高于启动器驱动后可燃烧转速的状态下重新开始喷射燃料时的动作的时序图。

图5中，发动机自动停止条件成立且燃料喷射停止后，在时刻t0，发动机再启动条件成立。之后，在发动机转速NE下降到启动器驱动后可燃烧转速Nr1之前的时刻t1，重新开始喷射燃料。接着，发动机转速NE下降，开始向螺线管141通电，小齿轮144开始移动。

然而，自开始向螺线管141通电后到小齿轮144到达环形齿轮11为止会发生时间延迟。因此，开始向螺线管141通电从而使小齿轮144被移动后，在喷射燃料的气缸的压缩冲程中，在小齿轮144和环形齿轮11啮合之前会重新开始燃烧，出现啮合未完成的情况。

这种情况下，小齿轮144被环形齿轮11的齿轮端面弹回，有可能产生噪音和齿轮的磨损，因此不优选。另外，啮合完成后，发动机转速NE和启动器电动机转速之差在可啮合的规定范围内(例如，100rpm)，小齿轮144向比环形齿轮11端面更深处移动，成为相互之间可传送转矩的状态。

在这里，本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置在发动机再启动条件成立时，执行如图4示出的处理。

回到图4，步骤S201中，判定为发动机转速NE比启动器驱动后可燃烧转速Nr1大(即，否)的情况下，控制器13结束图4的处理，进入下一个控制周期。

另一方面，步骤S201中，判定为发动机转速NE在启动器驱动后可燃烧转速Nr1以下(即，是)的情况下，控制器13重新开始喷射燃料(步骤S202)。

接着，控制器13对发动机转速NE是否在启动器驱动许可转速Nr2(例如，200rpm)以下进行判定(步骤S203)。另外，启动器驱动许可是指，通过开始向螺线管141通电，使小齿轮144开始移动。

步骤S203中，判定为发动机转速NE大于启动器驱动许可转速Nr2(即，否)的情况下，控制器13结束图4的处理，进入下一个控制周期。

另一方面，步骤S203中，判定为发动机转速NE在启动器驱动许可转速Nr2以下(即，是)的情况下，控制器13开始向螺线管141通电(步骤S204)。

这时，伴随着向螺线管141的通电，小齿轮144开始移动，小齿轮144和环形齿轮11啮合。另外，由于活塞142的移动，触点闭合，向启动器电动机145进行通电，启动器电动机145开始旋转。

接下来，控制器13判定发动机再启动是否完成(步骤S205)。在这里，能通过例如发动机转速NE是否达到规定转速(例如，700rpm)以上，来判断发动机再启动是否完成。

步骤S205中，判定为发动机再启动未完成(即，否)的情况下，控制器13结束图4中的处理，进入下一个控制周期。

另一方面，步骤S205中，判定为发动机再启动完成(即，是)的情况下，控制器13停止向螺线管141的通电，小齿轮144和环形齿轮11的啮合被解除，并且停止向启动器电动机145的通电(步骤S206)。

接着，控制器13将发动机自动停止中标志F1设为“0”(步骤S207),图3的处理结束，进入下一个控制周期。

下面，参照图6，对伴随燃料喷射的发动机再启动进行详细说明。图6(a)、(b)是将本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置中的燃料喷射控制与现有技术相比较来表示的说明图。图6(a)示出专利文献1中伴随启动器驱动而重新开始喷射燃料，图6(b)示出本发明实施方式1涉及的发动机启动装置重新开始喷射燃料。

并且，图6示出了三缸发动机的情况。图中的箭头示出了点火定时，在发动机正处于自动停止过程中时中断点火，在发动机再启动条件成立后的规定的定时(在这里，压缩冲程中的曲柄角每次成为BTDC05度的定时)重新开始点火。另外，图6中分别以「爆」表示爆燃冲程、「排」表示排气冲程、「进」表示进气冲程、「压」表示压缩冲程。

首先，用图6(a)，对伴随启动器驱动而重新喷射燃料进行说明。若由于发动机再启动条件成立后发动机转速NE降低，达到小齿轮144和环形齿轮11能啮合的转速，则对螺线管141通电，开始驱动启动器14。并且，与此相应地，对规定的多个气缸(例如，处于进气冲程的气缸和排气冲程的气缸)实施燃料喷射(图6(a)中的定时A1)。

这之后，在定时A1所喷射的燃料被吸入气缸内，在定时B1发生首次爆燃。在这里，在定时A1，向进气冲程和排气冲程的气缸喷射燃料，喷射到进气冲程的气缸(图6(a)的3号气缸)的燃料在此之后立刻移向压缩冲程，因此燃料没有充分进入气缸中，而在燃料喷射后的最初的压缩(定时B2)中，有不燃烧的情况。由此，在定时A1、在排气冲程喷射入燃料的气缸(图6(a)的2号气缸)的压缩中，发生最初的燃烧(定时B1)。另外，在定时A1实施了燃料喷射后，实施通常的顺序喷射，例如排气冲程中的曲柄角每次成为BTDC05度时实施燃料喷射(图6(a)网格部示出的定时)，从而能进行发动机再启动。

接下来，用图6(b)，对本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置中的燃料喷射的重新开始进行说明。在发动机再启动条件成立后发动机转速NE下降从而判定为达到启动器驱动后可燃烧转速Nr1以下的情况下，对规定的多个气缸(例如，处于进气冲程的气缸和处于排气冲程的气缸)实施燃料喷射(图6(b)中的定时A2)。

这之后，在定时A2所喷射的燃料被吸入气缸内，在定时B2点燃并发生首次爆燃。另外，在定时A2实施燃料喷射后，向上述顺序喷射转移，从而发动机能进行再启动。

像这样，本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置中的燃料喷射的重新开始与通过伴随启动器驱动而进行的燃料喷射的重新开始所实施的发动机再启动相比，能更早地(与图6(b)示出的T1相应的时间)迎来初次爆燃，其结果是，直至发动机再启动为止所需时间缩短。

接着，参照图7，对本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置的动作进行说明。图7是表示本发明的实施方式1涉及的发动机启动装置的动作的时序图。

图7中，汽车行驶过程中发动机自动停止条件成立，燃料喷射停止。之后，在发动机再启动条件(例如，驾驶员将脚从刹车踏板挪开等)成立的时刻t3，发动机转速NE比启动器驱动后可燃烧转速Nr1要高，因此，不重新开始喷射燃料(图4中步骤S201为否)。

接着，发动机转速NE进一步降低，在达到启动器驱动后可燃烧转速Nr1以下的时刻t4，重新开始喷射燃料(图4中步骤S201为是)。然后，重新开始喷射燃料后，在发动机转速NE达到启动器驱动许可转速Nr2以下的时刻t5，开始对螺线管141通电，从而驱动启动器电动机145。

之后，在时刻t4喷射的燃料在压缩冲程中燃烧，在时刻t6发生首次爆燃。并且，在图7中以虚线示出伴随启动器驱动而重新开始喷射燃料的情况下的发动机的旋转行为，由于不在时刻t4而是在时刻t5或再之后的定时重新开始喷射燃料，因此，燃料赶不上时刻t6的压缩冲程，最快也要在时刻t7才能发生首次爆燃。

像这样，控制器13在惯性旋转中的发动机再启动条件成立后发动机转速NE达到启动器驱动后可燃烧转速Nr1以下后，在小齿轮144开始移动前重新开始喷射燃料，在齿轮啮合后，在最初的压缩气缸中发生燃烧。

由此，能快速且安静地进行发动机再启动，驾驶员不会感到不舒服，并且，由于启动器的通电时间缩短，因此能实现省电并延长零件寿命。

如上述那样，根据实施方式1，发动机启动装置在发动机自动停止条件成立时停止向发动机喷射燃料而使发动机自动停止，之后当发动机再启动条件成立时使发动机再启动，所述发动机启动装置包括：环形齿轮，该环形齿轮与发动机的曲柄轴连结；启动器电动机，该启动器电动机通过通电进行旋转；小齿轮，该小齿轮将启动器电动机的旋转传递到环形齿轮；小齿轮移动部，该小齿轮移动部在通电后使小齿轮朝环形齿轮方向移动并啮合；以及燃料喷射控制部，该燃料喷射控制部在发动机再启动条件成立后且通过小齿轮移动部使小齿轮开始移动后，重新开始喷射燃料以使在规定的压缩气缸中发生燃烧。

另外，规定的压缩气缸为小齿轮和环形齿轮啮合完成后的最初的压缩气缸。

因此，通过喷射燃料使得在启动器电动机驱动后在最初的压缩气缸发生燃烧，从而能将发动机再启动提早。

并且，燃料喷射控制部在发动机再启动条件成立后且由小齿轮移动部使小齿轮开始移动之前，重新开始喷射燃料。

并且，发动机再启动条件在通过停止向发动机喷射燃料而造成的发动机的惯性旋转中成立的情况下，至少基于发动机转速，通过小齿轮移动部使小齿轮开始移动后，开始对启动器电动机通电。

因此，通过喷射燃料使得在启动器电动机驱动后、在最初的点火定时发生燃烧，从而能将发动机再启动提早。

实施方式2.

上述实施方式1中，对通过比较发动机转速NE和启动器驱动后可燃烧转速Nr1来重新开始喷射燃料、在齿轮啮合后在最初的压缩气缸发生燃烧的情形进行了说明。

然而，一般而言，当发动机转速NE极低的情况下，燃烧效率差，并且在到达上死点前(例如，BTDC05度)进行点火的情况下，会发生反转方向的燃烧转矩。因此，可重新开始喷射燃料以使在齿轮啮合后达到燃烧许可发动机转速(例如，200rpm)以上的最初的压缩气缸中发生燃烧。

在这里，该实施方式2中，对控制器13重新开始喷射燃料以使在发动机转速NE达到燃烧许可发动机转速Nr3以上的最初的压缩气缸中发生燃烧的情况进行说明。另外，本发明的实施方式2涉及的发动机启动装置的结构与上述实施方式1相同，因此省略说明。

以下，参照图8，对本发明的实施方式2涉及的发动机启动装置的具体动作进行说明。图8是表示本发明的实施方式2涉及的发动机启动装置的一系列处理的流程图。

图8中进行与图3所示步骤S101-步骤S107基本相同的处理，但在步骤S304中，判定为发动机进行惯性旋转(即，是)的情况下，以及在步骤S308中，判定为发动机自动停止中标志F1为“1”(即，是)的情况下，控制器13进一步实施燃料喷射许可判定(步骤S305或步骤S309)。

接着，参照图9，对图8中的步骤S305或步骤S309的燃料喷射许可判定进行详细说明。图9是表示本发明的实施方式2涉及的发动机启动装置中的燃料喷射许可判定的一系列处理的流程图。

首先，控制器13对本次的处理定时的曲柄角CA是否为进气极限的角度CA1(例如，BTDC90度)进行判定(步骤S401)。

步骤S401中，判定为本次的处理定时的曲柄角CA不是进气极限的角度CA1(即，否)的情况下，控制器13对本次的处理定时的曲柄角CA是否是预先设定的可燃烧判定角度CA2(例如BTDC30度)进行判定(步骤S402)。

在这里，可燃烧判定角度CA2为通过启动器电动机145自压缩气缸的点火定时(BTDC05度)追溯了与发动机转速NE达到燃烧许可发动机转速Nr3以上为止所需的旋转角度相对应的角度的值。例如，在通过启动器电动机145使曲柄轴旋转25度的期间，发动机转速NE达到燃烧许可发动机转速Nr3以上的情况下，可燃烧判定角度CA2成为从BTDC05度追溯了25度的BTDC30度。

步骤S402中，判定为本次的处理定时的曲柄角CA为可燃烧判定角度CA2(即，是)的情况下，控制器13将本次的处理定时的发动机转速NE存放到NECA3(步骤S403)，将本次冲程中可燃烧判定角度CA2的发动机转速进行存储，图9示出的本次的处理定时的燃料喷射许可判定的处理结束。

另一方面，步骤S402中，判定为本次的处理定时的曲柄角CA不是可燃烧判定角度CA2(即，否)的情况下，控制器13直接结束图9示出的本次的处理定时的燃料喷射许可判定的处理。

又另一方面，步骤S401中，判定为本次的处理定时的曲柄角CA为达到进气极限的角度CA1(即，是)的情况下，控制器13将NECA1存放到NECA2(步骤S404)，对上一冲程中的进气极限的角度CA1下的发动机转速进行存储。

接着，控制器13将本次的处理定时的发动机转速NE存放到NECA1(步骤S405)，对本次冲程中的进气极限的角度CA1下的发动机转速进行存储。

接下来，控制器13对齿轮啮合后最初的压缩气缸的燃烧定时的发动机转速NEb是否达到燃烧许可发动机转速Nr3以上进行判定，即对是否能许可燃烧喷射进行判定(步骤S406)。

步骤S406中，判定为发动机转速NEb在燃烧许可发动机转速Nr3以上(即，是)的情况下，控制器13将燃料喷射许可标志F2设置为“1”(步骤S407)，移动到步骤S402。

另一方面，步骤S406中，判定为发动机转速NEb小于燃烧许可发动机转速Nr3(即，否)的情况下，控制器13直接移动到步骤S402。

在这里，步骤S406中，具体而言，基于下式(1)进行判定。

【数学式1】

$2{\left(\mathrm{NECA}1\frac{2\mathrm{\&pi;}}{60}\right)}^2+{\left(\mathrm{NECA}3\frac{2\mathrm{\&pi;}}{60}\right)}^2-2{\left(\mathrm{NECA}2\frac{2\mathrm{\&pi;}}{60}\right)}^2<0---\left(1\right)$

发动机正进行惯性旋转时，在空转转速(例如，700rpm)以下时，可将依赖于转速的粘性阻力视作大致为零，可认为从各角度间看时，能量损失彼此相等。

即，达到进气极限的角度CA1的1冲程间的旋转能量变化ELoss1能以下式(2)表示，其中设发动机的旋转惯性为J。

【数学式2】

$\mathrm{ELoss}1=\frac{1}{2}J{\left(\mathrm{NECA}2\frac{2\mathrm{\&pi;}}{60}\right)}^2-\frac{1}{2}J{\left(\mathrm{NECA}1\frac{2\mathrm{\&pi;}}{60}\right)}^2---\left(2\right)$

同样地，利用上一次冲程的发动机转速，能以下式(3)表示进气极限的角度CA1和可燃烧判定角度CA2之间的旋转能量变化ELoss2。

【数学式3】

$\mathrm{ELoss}2=\frac{1}{2}J{\left(\mathrm{NECA}2\frac{2\mathrm{\&pi;}}{60}\right)}^2-\frac{1}{2}J{\left(\mathrm{NECA}3\frac{2\mathrm{\&pi;}}{60}\right)}^2---\left(3\right)$

另外，用式(2)、(3)，能以下式(4)表示进气极限的角度CA1的、下次冲程的可燃烧判定角度CA2下的旋转能量。

【数学式4】

$\frac{1}{2}J{\left(\mathrm{NECA}1\frac{2\mathrm{\&pi;}}{60}\right)}^2-\mathrm{ELoss}1-\mathrm{ELoss}2---\left(4\right)$

另外，式(1)的左边为式(4)除以J乘以2。当式(1)的左边比0小、即下一次冲程的可燃烧判定角度CA2的旋转能量比0小的情况下，只靠发动机惯性旋转无法旋转到该角度，意味着在小齿轮144和环形齿轮11啮合后，在启动器电动机145所进行的旋转中达到该角度。

在这里，关于可燃烧判定角度CA2，由启动器电动机145进行旋转的期间，发动机转速NE达到燃烧许可发动机转速Nr3以上后，达到压缩气缸的燃烧定时，因此，能进行效率高的燃烧，能平稳的进行发动机再启动。

另外反之，式(1)的左边为0以上、即下一次冲程的可燃烧判定角度CA2的旋转能量在0以上的情况下，在齿轮啮合之前存在1个以上的冲程并且到达可燃烧判定角度CA2后，在燃烧定时前，发动机转速NE成为0。

由此，下一次冲程的可燃烧判定角度CA2中在旋转能量为0以上的情况下重新开始喷射燃料时，在齿轮啮合前重新开始燃烧，或者由启动器电动机145所进行的旋转没有充分进行(25度以下)，在发动机转速NE在较低水平下成为压缩气缸的燃烧定时，恐怕无法平稳地进行发动机的再启动。为此，基于式(1)的真假，设定燃料喷射许可标志F2，从而可平稳地使发动机再启动。

接下来，参照图10，对图8中步骤S307示出的发动机再启动控制进行详细说明。图10是示出了本发明的实施方式2涉及的发动机启动装置中关于发动机再启动条件时的启动器控制和燃料喷射的一系列处理的流程图。

首先，控制器13对燃料喷射许可标志F2是否为“1”进行判定(步骤S501)。

步骤S501中，判定为燃料喷射许可标志F2为“1”(即，是)的情况下，向步骤S502移动，重新开始喷射燃料。另外，步骤S502以下的处理与图4示出的步骤S202-步骤S207相同，省略说明。

另一方面，步骤S501中，判定为燃料喷射许可标志F2为“0”(即，否)的情况下，控制器13对本次的处理定时的发动机转速NE是否在启动器驱动许可转速Nr2以上进行判定(步骤S508)。

步骤S508中，判定为本次的处理定时的发动机转速NE在启动器驱动许可转速Nr2以上(即，是)的情况下，控制器13重新开始喷射燃料(步骤S509)，向步骤S504移动，开始对螺线管141通电。

另一方面，步骤S508中，判定为本次的处理定时的发动机转速NE小于启动器驱动许可转速Nr2(即，否)的情况下，控制器13结束图10示出的本次的处理定时的发动机再启动控制的处理，进入下一个控制周期。

像这样，控制器13根据可燃烧判定角度CA2中发动机旋转能量是否比0小，来判定在压缩气缸的燃烧定时的发动机转速NEb是否在燃烧许可发动机转速Nr3以上。另外，控制器13基于该判定，在小齿轮144开始移动前重新开始喷射燃料，在达到燃料许可发动机转速Nr3以上的最初的压缩气缸中发生燃烧。

由此，能快速且安静地进行发动机再启动，使驾驶员不会感到不舒服，并且，由于启动器的通电时间缩短，能实现省电和延长零件寿命。

另外，在进气极限的角度CA1的定时进行燃料喷射许可判定，从而发动机再启动条件在比此更晚的定时成立的情况下，较早重新开始喷射燃料的可能性也变高。

如上述那样，根据实施方式2，发动机启动装置在发动机自动停止条件成立时停止向发动机喷射燃料而使发动机自动停止，之后当发动机再启动条件成立时使发动机再启动，所述发动机启动装置包括：环形齿轮，该环形齿轮与发动机的曲柄轴连结；启动器电动机，该启动器电动机通过通电进行旋转；小齿轮，该小齿轮将启动器电动机的旋转传递到环形齿轮；小齿轮移动部，该小齿轮移动部通过通电使小齿轮朝环形齿轮方向移动并啮合；以及燃料喷射控制部，该燃料喷射控制部在发动机再启动条件成立后且通过小齿轮移动部使小齿轮开始移动后，重新开始喷射燃料使得在规定的压缩气缸中发生燃烧。

另外，还具有转速预测部，该转速预测部对规定的压缩气缸的发动机转速进行预测，规定的压缩气缸是由转速预测部预测出的发动机转速达到规定的转速以上的最初的压缩气缸。

因此，进行燃料喷射使得在启动器电动机驱动后在最初的压缩气缸发生燃烧，从而能使发动机再启动提早。

另外，转速预测部在发动机各气缸的进气极限之前，预测发动机转速。

因此，进行燃料喷射使得在启动器电动机驱动后的最初的点火定时发生燃烧，从而能使发动机再启动提早。

实施方式3.

上述实施方式2中，以燃烧定时为BTDC05度进行说明，但可在上死点后(例如ATDC05度)开始对点火线圈16进行电压充电，来进行点火。

像这样，若在上死点后进行点火，则即便在低旋转下发生燃烧的情况下，由于不会产生反转方向的转矩，因此也能增加可重新开始喷射燃料的区域。具体的是，能将可燃烧判定角度CA2设定为更接近上死点的角度。

另外，在上死点前开始对点火线圈16进行电压充电，由于某种理由小齿轮144和环形齿轮11啮合失败的情况下，为防止点火线圈16烧损，需要开放电压充电，使点火火花产生。

这时，若重新开始喷射燃料，则由于点火在上死点前发生燃烧，有可能因发动机振动等使驾驶员感到不舒服。为此，在上死点后开始对点火线圈16进行电压充电，从而即使在假设小齿轮144和环形齿轮11啮合失败、开放电压充电的情况下，也不会产生反转方向的转矩，能抑制发动机的振动等。

像前文那样，根据实施方式3，还包括：点火线圈；以及点火定时控制部，该点火定时控制部能控制点火线圈的点火定时，点火定时控制部在上死点后对规定的压缩气缸进行点火。

另外，还包括：点火线圈；以及点火准备部，该点火准备部向点火线圈进行电压充电，点火准备部在上死点后对点火线圈进行电压充电。

因此，进行燃料喷射使得在启动器电动机驱动后的最初的点火定时发生燃烧，从而能使发动机再启动提早。

标号说明

10  发动机启动装置

11  环形齿轮

12  曲柄角传感器

13  控制器(小齿轮移动部、燃料喷射控制部、转速预测部、点火定时控制部、点火准备部)

14  启动器

15  喷射器

16  点火线圈

141 螺线管

142 活塞

143 杆

144 小齿轮

145 启动器电动机

146 单向离合器

Claims (9)

1.一种发动机启动装置，该发动机启动装置在发动机自动停止条件成立时停止向发动机喷射燃料而使所述发动机自动停止，之后当发动机再启动条件成立时使所述发动机再启动，其特征在于，包括：

环形齿轮，该环形齿轮与所述发动机的曲柄轴连结；

启动器电动机，该启动器电动机通过通电进行旋转；

小齿轮，该小齿轮将所述启动器电动机的旋转传递到所述环形齿轮；

小齿轮移动部，该小齿轮移动部通过通电使所述小齿轮朝所述环形齿轮方向移动并啮合；以及

燃料喷射控制部，该燃料喷射控制部在所述发动机再启动条件成立后且通过所述小齿轮移动部使所述小齿轮开始移动后，重新开始喷射燃料以使在规定的压缩气缸中发生燃烧。

2.如权利要求1所述的发动机启动装置，其特征在于，

所述规定的压缩气缸为所述小齿轮和所述环形齿轮啮合完成后的最初的压缩气缸。

3.如权利要求1所述的发动机启动装置，其特征在于，

还包括转速预测部，该转速预测部预测所述规定的压缩气缸中的发动机转速，

所述规定的压缩气缸是所述转速预测部预测的发动机转速在规定转速以上的最初的压缩气缸。

4.如权利要求3所述的发动机启动装置，其特征在于，

所述转速预测部在所述发动机各气缸的进气极限之前，预测发动机转速。

5.如权利要求1至4的任一项所述的发动机启动装置，其特征在于，

所述燃料喷射控制部在所述发动机再启动条件成立后且由所述小齿轮移动部使所述小齿轮开始移动之前，重新开始喷射燃料。

6.如权利要求1至5的任一项所述的发动机启动装置，其特征在于，还包括：

点火线圈；以及

点火定时控制部，该点火定时控制部控制所述点火线圈的点火定时，

所述点火定时控制部将对所述规定的压缩气缸的点火设定在上死点后。

7.如权利要求1至6的任一项所述的发动机启动装置，其特征在于，还包括：

点火线圈；以及

点火准备部，该点火准备部对所述点火线圈进行电压充电，

所述点火准备部在上死点后对所述点火线圈进行电压充电。

8.如权利要求1至7的任一项所述的发动机启动装置，其特征在于，

在因停止向所述发动机喷射燃料而造成的发动机的惯性旋转中，所述发动机再启动条件成立，在上述情况下，至少基于发动机转速，通过所述小齿轮移动部使所述小齿轮开始移动，之后，向所述启动器电动机开始通电。

9.一种发动机启动方法，该发动机启动方法由发动机启动装置执行，所述发动机启动装置包括：环形齿轮，该环形齿轮与发动机的曲柄轴连结；启动器电动机，该启动器电动机通过通电进行旋转；小齿轮，该小齿轮将所述启动器电动机的旋转传递到环形齿轮；以及小齿轮移动部，该小齿轮移动部通过通电使所述小齿轮朝所述环形齿轮方向移动并啮合，所述发动机启动装置在发动机自动停止条件成立时停止向所述发动机喷射燃料而使所述使发动机自动停止，之后当发动机再启动条件成立时使所述发动机再启动，所述发动机启动方法的特征在于，包括：

燃料喷射控制步骤，在该燃料喷射控制步骤中，在所述发动机再启动条件成立后且通过所述小齿轮移动部使所述小齿轮开始移动后，重新开始喷射燃料，以使在规定的压缩气缸中发生燃烧。