CN104583581B - 发动机自动停止重启装置 - Google Patents

Abstract

在发动机停止的途中，使小齿轮啮合而重启的系统中，防止小齿轮的啮合失败而产生噪声，并且迅速使发动机重启。一种发动机自动停止重启装置，在发动机的运转中，自动地进行上述发动机的停止和重启，在上述重启时，进行下述控制：推出起动机的小齿轮，使上述小齿轮啮合到与上述发动机的曲柄轴直接连结的齿圈，通过上述起动机使上述发动机重启，其中，判断上述发动机的转速，当上述转速在阈值以上时，进行对上述起动机的电动机通电的控制，当上述转速为阈值以下时，仅在上述小齿轮啮合到上述齿圈的情况下，进行对上述电动机通电的控制。

Description

发动机自动停止重启装置

技术领域

本发明涉及发动机自动停止重启装置。

背景技术

在怠速熄火系统中，当使发动机自动停止时，不依赖于驾驶者的直接的操作，而基于系统侧的判断开始发动机的停止动作。因此，在自动停止中，驾驶者的状况发生变化，可能产生需要立即使发动机工作的需要。对于该驾驶者的重启请求，在怠速熄火系统中要求以感觉不到延迟的方式使发动机重启。在满足该条件方面最严格的条件是，在开始自动停止动作之后即刻，产生发动机的重启请求的情况。现有的使用小齿轮接合式起动机进行重启的系统中，为了使起动机的小齿轮啮合到发动机的齿圈，发动机需要暂时等待完全静止。这是因为，在完全静止前使起动机接合、对电动机通电时，啮合失败时，产生非常大的杂音，并且，损害起动机和齿圈。但是，当发动机等待完全静止时，消耗相应量的重启时间，驾驶者感觉不满。因此，近年来，开发出了利用各种各样的方法，在发动机完全静止之前通过起动机使发动机重启的技术。

作为近年来开发出的技术的一个例子，有日本特开2011-144799号公报(专利文献1)。在该公报中记载有这样一种技术：在自动地开始进行使发动机停止的动作之后即刻的发动机旋转下降期间中产生重启请求时，推出起动机的小齿轮，使其啮合到与发动机的曲柄轴直接连结的齿圈，通过起动机使发动机重启。另外，在专利文献1中记载有：作为此时的动作，相对于推出小齿轮的单元的动作时刻(timing)，使令起动机的电动机的触点导通(ON)的时刻延迟一定时间。由此，在发动机的旋转还未完全静止中的、转速变化的状况下，可靠地实现起动机的小齿轮和发动机的齿圈的啮合。

另外，日本特开2012-41859号公报(专利文献2)中记载有这样一种技术：测量推出起动机的小齿轮后的发动机的旋转行为，基于发动机旋转的逆旋转量判断小齿轮和齿圈是否啮合。由此，在小齿轮的啮合失败时，能够识别该情况，能够以适用于各自的状态的动作步骤使发动机重启

并且，日本特开2012-62760号公报(专利文献3)中记载有这样一种技术：具有预测发动机的转速的降低轨迹的装置，基于其预测轨迹，选择是先驱动起动机的电动机之后推出小齿轮，还是在推出小齿轮后驱动电动机。由此，能够进一步提高小齿轮和齿圈的啮合成功的概率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2011-144799号公报

专利文献2:日本特开2012-41859号公报

专利文献3:日本特开2012-62760号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

在发动机完全静止前，使用起动机使发动机重启时，如专利文献1的方法那样，从推出小齿轮至电动机通电为止的时间隔开一定的间隔的情况下，其时间间隔必须迎合(应对)小齿轮和齿圈的啮合需要时间的情况来设定，在能够覆盖最差情况的时间设定下，允许其间的噪声的产生，不能够实现足够的静音化。

上述的问题，因为系统侧无法把握起动机的小齿轮(pinion)和齿圈(ring gear)是否已啮合，所以必须要迎合(应对)最差情况。因此，利用专利文献2的方案，判断小齿轮和齿圈的啮合是否成功的方案也可以说是有效的装置之一。但是，在专利文献2的方案中，在发动机旋转的逆旋转动作终止的时间点(时刻)可知啮合是否成功，在其之前的时间点无法判断，无法用于在逆旋转动作终止之前要进行重启的情况。

另一方面，利用专利文献3的方案，预测发动机旋转的轨迹，据此区分使用两种动作步骤的方案，小齿轮和齿圈的啮合成功的概率提高，因此，对于在啮合时产生的噪声的降低也起作用。但是，难以准确预测发动机的旋转轨迹，因为此时的发动机的状态等旋转行为产生偏差，所以会发生与预测轨迹相比实际的发动机的旋转下降的问题。此时，根据预测使起动机的电动机启动(ON)，先使起动机旋转使小齿轮进行啮合动作时，可能产生与起动机的转速相比实际的发动机的转速下降的问题。在该情况下，起动机的电动机启动，所以，转速继续提高，发动机旋转成为与预测的轨迹相比转速减小的状况。如果这样，起动机的小齿轮的转速和齿圈的转速就会背离(抵触)，因此，两者啮合成为比较困难的状况。小齿轮和齿圈具有相对的转速差，在没有啮合的状态下持续按压两者时会产生杂音，所以，必须要避免这样的状况。由此，需要一种方案：即使在发动机的旋转没有完全静止的状态下，也能够使小齿轮和齿圈更加可靠地啮合，降低噪声产生。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述技术问题，例如采用权利要求书记载的结构。本申请包含多个解决上述技术问题的方案，但是，作为其一个例子，采用如下的方案。即，一种发动机自动停止重启装置，其在发动机的运转中，自动地进行上述发动机的停止和重启，在上述重启时，执行如下控制：推出起动机的小齿轮，使上述小齿轮啮合到与上述发动机的曲柄轴直接连结的齿圈，通过上述起动机使上述发动机重启，其中，判断上述发动机的转速，当上述转速在阈值以上时，进行对上述起动机的电动机通电的控制，在上述转速为阈值以下时，仅在上述小齿轮啮合到所述齿圈时，进行对上述电动机通电的控制。

发明效果

通过利用本发明，在预测发动机的转速的基础上，推出小齿轮使其啮合到齿圈时，即使发动机的转速低于预测的转速，也只要其在设定的阈值以下，那么，仅在小齿轮啮合时对起动机的电动机通电，在小齿轮没有啮合的状态下对电动机通电，能够避免小齿轮和齿圈的转速背离导致小齿轮无法啮合的情况。由此，确保能够降低在使小齿轮啮合时产生的噪声，并且，在需要发动机的重启时，能够立即使发动机重启。由此，即使频繁进行怠速熄火动作也不产生问题，因此，能够提高怠速熄火的频率，在发动机停止的时间增加时，能够进一步减少发动机的燃料消耗。

附图说明

图1是本发明中的第一实施例中的发动机自动停止重启装置的结构图。

图2是本发明中的第二实施例中的发动机自动停止重启装置的结构图。

图3是本发明中的第三实施例中的发动机自动停止重启装置的结构图。

图4是本发明中的第一实施例的结构中的重启动作的第一例。

图5是本发明中的第一实施例的结构中的重启动作的第二例。

图6是本发明中的第一实施例的结构中的重启动作的第三例。

图7是本发明中的第一实施例的结构中的重启动作的第四例。

图8是本发明中的第一实施例的结构中的重启动作的第五例。

图9是本发明中的第二实施例的结构中的重启动作的例。

图10是本发明中的第三实施例的结构中的重启动作的例。

图11是预测本发明中的发动机的转速时使用的曲柄角的基准。

图12是预测本发明中的发动机的转速时使用的函数的例。

具体实施方式

以下，参照附图对实施例进行说明。

图1是表示本发明中的第一实施例中的发动机自动停止重启装置的结构的图。起动机1安装于发动机的缸体(cylinder block)(未图示)，通过配线与电池3连接。当对电动机4通电时，旋转力经由输出轴5传递，使与单向离合器(one-way clutch)6一体构成的小齿轮7旋转。齿圈8与发动机的曲柄轴(未图示)直接连结，当该齿圈8和小齿轮7啮合时，电动机4的动力被传递。在使小齿轮7啮合时，对位于电磁开关11中的电磁线圈17、18中任一者或者两者进行通电而产生磁吸引力，由此，吸引柱塞(plunger)15，经由变速杆(shift lever)9使其动作传递至小齿轮，向前推出。当使小齿轮7和齿圈8的啮合解除时，切断对电磁线圈17、18的通电，通过位于电磁开关11内的弹簧(未图示)使柱塞15返回到原来的位置(原位)，经由变速杆9将其动作传递至小齿轮，返回到原来的位置。本实施例中，使小齿轮7与单向离合器6一体构成，但是也能够采用另外的结构。另外，也可以在电动机4和输出轴5之间设置用于将转矩放大的减速器。

当将位于电磁开关11中的柱塞15的动作经由变速杆9传递至小齿轮7时，以驱动弹簧10为支点，利用杠杆的动作。即，在驱动弹簧10的支点不动的情况下，当柱塞15被向左拉动时，齿轮7被向右推出，当向右推出柱塞15时，小齿轮7被向左拉动。当将小齿轮7向右推出、与齿圈8啮合时，小齿轮7在右方向上进行全冲程(full stroke)的移动，柱塞15在左方向上进行全冲程的移动。柱塞15的左侧具有可动触点14，当柱塞在左方向上进行全冲程的移动时，可动触点14也被压向左方，固定触点12、13被连接，对电动机通电。可动触点14被弹簧(未图示)施加右方向的力，仅在被柱塞15按压时，连接固定触点12、13，当柱塞15返回到原来的位置时，触点的连接被解除。

当使小齿轮和齿圈啮合时，作为啮合失败的情形，小齿轮7和齿圈8的端面发生碰撞，齿轮的齿无法收纳于彼此的齿之间的情况下，小齿轮7无法再向右移动，由此，柱塞15也无法再向左移动。此时，驱动弹簧10产生弯曲，支点的位置向左偏移时，即使小齿轮7不移动，柱塞15也能够向左移动。驱动弹簧10的弯曲因要使柱塞15向左移动的力恢复到原来状态而产生，因此，驱动弹簧10的弯曲量能够利用对柱塞15的磁吸引力进行调整。由此，在对电磁线圈17、18两者通电的情况下，对柱塞15的磁吸引力增强，驱动弹簧10弯曲得较多，相应地，柱塞15的向右侧的移动量也变大。在仅对电磁线圈17、18中任一者通电的情况下，磁吸引力相应地变弱，因此，因驱动弹簧10的弯曲导致的柱塞15的移动量也变小。

当仅在对电磁线圈17、18两者通电的情况下，通过柱塞15的移动使可动触点14移动，触点能够通电，而在仅对电磁线圈17、18中的一者通电的情况下，柱塞15的移动变少，不进行触点的通电时，在小齿轮对齿圈的啮合失败的情况下，能够选择在该状态下对电动机4通电还是不通电。即，在仅对电磁线圈17、18中的一者通电的状态下，如果啮合成功，则对电动机4通电，如果啮合失败，则不对电动机4通电。另一方面，在对电磁线圈17、18两者进行通电时，无论啮合成功还是失败，都进行对电动机4的通电。

上述那样的动作通过对电磁开关11的磁吸引力和驱动弹簧10的弹性常数、可动触点14的冲程进行设计而更加成为可能。

对电磁线圈17的通电的切换通过继电器开关19进行，同样，对电磁线圈18的通电的切换通过继电器开关20进行。在从对电磁线圈进行通电的状态起，通过继电器开关19、20切断通电的情况下，电流被切断，由此产生浪涌电压，有时也会损害继电器开关，因此，也能够设置二极管23、24，应对这种情况。即，当电磁线圈17、18通电时，在线圈的周围形成磁场，当通电被遮断，流过线圈的电流降低时，磁场也降低，磁场发生变化时，在抵消其变化的方向上产生感应电动势。由此，电流的降低越急剧，感应电动势越大，所以，在切断通电时，产生浪涌电压。当设置与大地连接的二极管21时，即使对电磁线圈17的通电被切断，利用产生的感应电动势在二极管23中流过电流，电磁线圈17的电流的变化变小，能够防止浪涌电压的产生。同样，当设置二极管24时，也能够防止电磁线圈18的浪涌电压产生。

控制装置34直接控制继电器开关19、20，由此控制起动机1的全部的动作。另外，当进行控制时，接收发动机的转速检测器42的信号、曲柄角的信息、重启请求的信息进行判断，决定动作。

图2是表示本发明中的第二实施例中的发动机自动停止重启装置的结构的图。仅对与第一实施例的不同之处进行说明，那就是：利用半导体开关22控制对电磁线圈17、18的通电。另外，该半导体开关22也控制对电动机4的通电。半导体开关与机械开关不同，能够仅利用半导体的作用切换通电的导通/断开(导通/截止)，所以切换导通/断开所需要的时间非常短，能够频繁地切换。由此，能够进行PWM控制，通过改变导通/断开的时间比例(＝占空比)，能够控制流过电磁线圈17、18的电流。另外，通过在半导体开关22的内部设置二极管25，在半导体开关断开的瞬间也能够在电磁线圈、电动机侧继续流过因感应电动势产生的电流，能够防止浪涌电压的产生。

半导体开关利用电特性绝缘或通电，因此，可能在特性受到损坏时成为保持通电的状态。为了即使产生这样的故障也不产生重大的问题，而将机械的继电器开关21与半导体开关22串联地设置，仅在正常动作时，使继电器开关21导通，除此以外的情况下，使继电器开关21断开，来确保系统的安全性。

控制装置34仅控制半导体开关22和继电器开关21，当提高电磁开关11的磁吸引力时，提高半导体开关19的占空比，当降低磁吸引力时，降低半导体开关19的占空比。即，当增加半导体开关19的占空比时，导通的时间比例增加，电流增加，由此磁吸引力增加，当减少占空比时，导通的时间比例减少，电流降低，由此磁吸引力降低。

由此，当即使小齿轮7不与齿圈8啮合也以对电动机4通电的方式进行动作时，提高半导体开关22的占空比，而在小齿轮7不与齿圈8啮合时以不对电动机4通电的方式进行动作时，降低半导体开关22的占空比。

另外，在对电动机4通电时，其电流通过半导体开关22流过，所以，通过调整半导体开关22的占空比，也能够控制流过电动机4的电流。利用电动机4的动力使发动机重启，需要较大的转矩，因此，流过电动机4的电流也较大。电池3在流过较大的电流时，引起电压下降。与电池3相连的设备(未图示)中，有的是当电压降低时无法进行正常的动作的设备，即使电池的电压下降为暂时性的，有时也产生问题。当能够通过半导体开关22抑制流过电动机4的电流时，能够抑制电池的电压下降。作为抑制流过电动机4的电流的手段，也有追加电阻的方案，但是，在电阻体中流过电流时，产生能量损失，也产生发热，所以不优选。当通过半导体开关22进行PWM控制时，不产生能量的损失，所以能够抑制电流，能量效率提高，能够进一步减小发动机的燃料消耗。

图3是表示本发明中的第三实施例中的发动机自动停止重启装置的结构的图。仅对与第一、第二实施例的不同点进行说明，那就是：利用电流控制电路26进行对电磁线圈17、18的通电的控制。图的下侧表示电流控制电路26的原理的电路图。该电路中，利用运算放大器29检测根据流过分流(shunt)电阻27的电流而产生的电压。在此检测出的电压成为与控制对象的电流对应的信息，利用运算放大器30取得该信息与目标电流之差，并将其发送至晶体管28，由此，形成自动地达到目标电流的电路结构。此时的目标电流由控制装置34决定，利用电压信号传递至电路控制电路26。在通过晶体管进行通电的控制这一点上与实施例2相同，但是如实施例2那样进行PWM控制时，通过开路(open)控制进行的情况下，如果产生负载侧的电阻值的变化、电源电压的变化，则无法进行与该变化相应的修正。另一方面，在使用电流控制电路时，电磁线圈的阻值因温度而变化，或者电池电压发生变化的情况下，也会检测此时流过的电流并加以反馈，因此，被自动控制到目标值的电流。流过电磁线圈17、18的电流被控制到目标值时，能够减少由该电流产生的磁吸引力的偏差，能够使由磁吸引力和驱动弹簧10的弹力的平衡决定的动作稳定。

图4表示利用本发明中的第一实施例的结构使发动机重启的第一例。图的上侧为各种动作的时序(timing)，下侧为表示发动机转速的时间变化的曲线图。上下的图表示相同的时刻。作为状况，表示发动机系统进行怠速熄火的决定后的动作。在因怠速熄火而燃料喷射停止后，发动机转速发生脉动并逐渐降低。时序图的最上段所示的重启请求的状态表示：在时刻t1从断开切换为导通，在时刻t1产生重启请求。在产生重启请求的时刻t1以后，在燃烧控制侧，喷射燃料，准备重新开始燃烧。但是，发动机能够进行燃料喷射和燃烧的时刻(timing、定时)是确定的，因此，至该时刻为止发动机转速继续降低。其间，在控制起动机的系统侧，控制装置34继续预测发动机转速的之后的变化，在时刻t2的时间点，使继电器开关19导通。利用该开关操作对电磁开关11进行一半的通电，产生磁吸引力，小齿轮7被推出。预先预测通过小齿轮7的推出而小齿轮和齿圈接触的时间点的发动机转速，以该转速成为目标值的方式，控制装置34取得定时(timing)，决定使继电器开关19导通的时刻(timing)。发动机转速在小齿轮和齿圈接触后也比预先确定的值高时，使继电器开关20导通，对电磁开关11进行全(full)通电。由此，即使小齿轮没有与齿圈啮合，也使驱动弹簧10弯曲，柱塞15按压可动触点14，使电动机4通电。将起动机的小齿轮的转速换算为同步的发动机的转速进行标记的为“起动机转速”，在时刻t3之后，电动机的触点导通，起动机开始转动，转速逐渐上升。在起动机的小齿轮的转速和发动机的齿圈的转速接近的时刻t4，齿轮彼此能够自然啮合，在小齿轮的啮合实现的同时，利用起动机进行的发动机的驱动(＝曲柄起动(cranking))开始进行，发动机的转速转为上升。然后，开始发动机的燃烧时，发动机转速进一步上升，变得比起动机的转速高，发动机的重启完成。此外，发动机转速的曲线图中以虚线表示的是，作为参考表示的不进行小齿轮的啮合时的发动机的行为。

在该情况下，在开始进行时刻t2的小齿轮的推出之后，在发动机转速脉动的行为中，再次转为上升，因此，处于与起动机的小齿轮的转速脱离的状况。但是，感测到这个情况，立即使继电器开关20导通，由此，起动机开始旋转，无需等待发动机的转速降低，就能够使小齿轮和齿圈啮合，有助于缩短重启所需的时间。

为了实现该动作，重要的是适当地进行使继电器开关20导通的判断，因此，在控制装置34取入检测用于此的发动机的转速的传感器的信息的同时，也使用关于发动机的曲柄角的信息，始终根据最新的信息预测发动机转速，将其与预先决定的阈值进行比较来判断继电器开关20的动作。此外，除了本实施例之外，也能够替换继电器开关19和20的动作而进行动作。

图5表示利用本发明中的第一实施例的结构使发动机重启的第二例。本实施例中，在与之前的例子相比较晚的时刻(timing)产生重启请求。因此，在产生重启请求的时刻t1，发动机转速在0附近。因此，控制装置34在重启请求的同时，使继电器开关19导通。由此，小齿轮被推出，但是在该情况下，发动机旋转较低(为负)，因此继电器开关20始终为断开的状态。即使继电器开关20为断开，发动机转速的绝对值也较低，由此，相对于小齿轮的转速较小，所以，小齿轮能够与齿圈自然啮合。由此，当小齿轮啮合并向前移动时，利用连杆(link)机构动作的电磁开关的柱塞向里进入，即使驱动弹簧10不发生弯曲，电动机的触点也自然导通。在时刻t2小齿轮的啮合和电动机触点的通电同时进行，由此，对发动机的曲柄起动(cranking)开始，发动机和起动机的旋转同步地升高。然后，开始燃烧，发动机转速上升至起动机的转速以上，重启完成。本图中，以虚线表示的发动机转速是，作为参考表示的小齿轮没有与齿圈啮合的情况下的发动机的行为。

本动作中，为了保持继电器开关20为断开的状态，在小齿轮与齿圈啮合之前，不对电动机通电。假如在本情况那样的状况下，在小齿轮与齿圈啮合之前，对电动机通电，则小齿轮的转速上升，另一方面，发动机旋转成为逆旋转的相(phase)，因此，在负方向上加速。这样一来，小齿轮和齿圈的相对的转速差扩大，无法使小齿轮啮合。在小齿轮和齿圈相对具有速度差的状态下，继续按压齿轮的端面彼此时，产生杂音，齿轮的磨损也进行，所以，这是应该要避免的动作。为了避免该情况，通过使继电器开关20保持断开而实现。同时，继电器开关19处于导通，因此，通过齿轮彼此的自然的啮合，能够迅速重启。

图6表示利用本发明中的第一实施例的结构使发动机重启的第三例。本实施例中，对发动机转速的重启要求(重启请求)和使继电器开关19导通的时刻(timing)与图5所示的例相同。不过，表示小齿轮和齿圈的啮合没有立刻成功的情况。在此啮合花费时间的原因是因为发动机转速为较大的负值(minus)，当相对的转速差较大时，具有齿轮彼此难以啮合的性质。即使发动机转速暂时成为较大的负值，也都返回至0，因此，在负旋转的绝对值变小的时间点的时刻t2，小齿轮自然地啮合到齿圈。由此，电动机的触点导通，开始曲柄起动(cranking)，再次进行起动。

图7表示利用本发明中的第一实施例的结构使发动机重启的第四例。本实施例表示在与图5、图6的实施例相同的时刻(timing)发起重启请求的情况，作为不同点，表示小齿轮没有自然地啮合到齿圈的情况。为了使小齿轮啮合到齿圈，不仅仅是按压，还需要使两者相对旋转。因此，进行编程(programming)，使得在发动机转速成为一定值以下之后经过了一定时间后，继电器开关20导通。由此，发动机旋转静止，起动机也不旋转，由此，能够避免彼此不啮合。

图8表示利用本发明中的第一实施例的结构使发动机重启的第五例。本动作例，在发动机转速还在较高阶段时产生重启请求这一点上，与图4的实施例相同。控制装置34在时刻t1产生了重启请求以后，继续进行发动机的转速预测，在作为适当的时刻(timing)的时刻t2使继电器开关19导通。此时，同时也使继电器开关20导通，在短时间后，使继电器开关20断开。由继电器开关19、20通电的电磁开关11需要产生能够推出小齿轮7程度的磁吸引力，所以产生的磁通较多。在产生磁通时产生反电动势，因此，不能立刻成为全(full)电流，为了达达到稳恒的磁吸引力需要一定时间。因此，仅在短时间期间，使继电器开关19、20两者导通时，磁吸引力的上升变快，能够提早开始小齿轮的动作。继电器开关20仅以提早开始小齿轮的动作为目的进行通电，所以，在小齿轮开始动作的时刻(timing)断开。另外，当小齿轮的移动速度过快时，与齿圈的端面碰撞后的反弹变大，变得难以啮合，因此，在与齿圈碰撞前，使继电器开关19断开短时间。由此，防止小齿轮的移动速度变得过大，将小齿轮按压到齿圈。在小齿轮与齿圈接触的时间点，成为适当的发动机转速，能够迅速啮合，利用小齿轮的啮合，在时刻t3的时间点对电动机通电。由此，进行曲柄起动(cranking)，发动机重启。

图9表示利用本发明中的第二实施例的结构使发动机重启的例。发动机的行为和重启请求的时刻(timing)与图8的例相同，所以，在作为开始对电磁开关通电的时刻(timing)的时刻t2也相同。不过，硬件结构从继电器开关更换为半导体开关，因此，时刻t2的动作是，使半导体开关的占空比从0提升至100％。半导体开关在占空比为0％时，被完全切断通电，在占空比为100％时，成为全(full)通电。在时刻t2后立刻进行全通电，努力使得小齿轮的动作开始提前，但是，然后，暂时使占空比降低，防止小齿轮的移动速度过度上升。进行编程，使得在小齿轮与齿圈接触的时候，成为中间的占空比。然后，在时刻t3，当小齿轮啮合时，开始电动机的通电。此时，流过电动机的电流也以设定于半导体开关的占空比被限制。起动机所使用的直流电动机，在电动机的转速低时，流过较大的电流，产生较大的转矩。产生较大的转矩在加快重启时间这一点上是有利的，但是当消耗的电流较大时，由它导致的电池的电压下降(压降)也较大，共用电池的其它的设备受到影响。因此，在使起动机重启时，一定程度地限制流过的电流较好，通过半导体开关限制电流是较好的情况。然后，在发动机的旋转开始上升时，起动机的旋转也提高，因此，流过起动机的电流开始降低，因此，在之后，使半导体开关的占空比逐渐提高，设为适当的电流，由此提高起动机的转矩，努力缩短重启时间。

图10表示利用本发明中的第三实施例的结构使发动机重启的例。发动机的行为和重启请求的时刻(timing)与图8、图9的例相同，所以，开始对电磁开关通电的时刻(timing)t2也相同。本实施例的结构中，将流过电磁开关的电流的目标值指示给电流控制电路，因此，在时刻t2发出全(full)通电的指示。然后，为了抑制小齿轮的移动速度过度上升，使电流的目标值暂时下降，进行编程(programming)使得在小齿轮与齿圈接触的时候成为中间的目标值。然后，在时刻t3，当小齿轮啮合时，开始电动机的通电，进行发动机的重启。

利用图11、图12，说明为了决定开始对电磁开关通电的时刻(timing)而预测发动机旋转的行为的方法。在预测时，使用正在测量的发动机转速的信息和曲柄角的信息。基于两者的信息，利用图12所示的函数进行预测，不过，此时使用的曲柄角的基准如图11所示。本说明中，以3气缸发动机为例进行说明，但是想法在其它的气缸数的情况下也相同。

图11中，第一气缸从压缩工序开始时，之后，继续进行膨胀工序、排气工序、吸气工序，转一圈，从原来的状态起反复进行。压缩工序结束，膨胀工序开始的瞬间，发动机的活塞到达上止点，将其作为TDC在图中示出。在四循环发动机(four cycle engine)中，曲柄角以2旋转形成1个循环(cycle)，因此，按曲柄角计720°成为一个循环。在3气缸发动机中，相位以将上述角度三等分而成的角度，即以240°度错开。由此，第一气缸的TDC和第二气缸的TDC、以及第三气缸的TDC的相位各错开240°。各气缸中，除了在图中所示的TDC的时刻(timing)之外，在排气工序结束的瞬间，活塞也到达上止点，但是，在此，着眼于压缩工序结束时的TDC。在没有进行燃烧的情况下，气缸内的压力在压缩工序结束时的TDC的瞬间最高，而在其前后，气缸内的压力成为推活塞的力，支配发动机的旋转行为。由此，采用压缩工序结束时的TDC作为曲柄角的基准，使TDC的曲柄角为0°，以前后各120°表达曲柄角。由此，第一气缸规定曲柄角的表达的状态过去之后，以第二气缸的TDC为基准规定曲柄角，之后，以第三气缸进行规定，以如此方式循环。

使用图11中规定的曲柄角预测发动机旋转的行为的函数如图12所示。图12的最上部所示的曲线图中，横轴为曲柄角，纵轴为发动机加速度(＝转速的变化率)。在发动机没有燃烧的状态下，认为发动机进行按照在此所示的加速度的行为，预测发动机的旋转行为。即，在发动机停止中途的行为，考虑采用按照式(1)的函数的行为。式(2)表示式(1)的具体的内容，设发动机的加速度主要由曲柄角规定，将其用曲线图表示成如图的最上段。在3气缸发动机中，曲柄角按每240°反复相同的状态，因此，使用以240°为一个周期的傅立叶级数描述函数。函数的形式可以使用傅里叶级数以外的形式。系数a1～a4、b1～b4为常数，作为常数分量的系数a0如式(3)所示，根据发动机转速而变化。式(3)中，系数c、k为正数的常数。即，表示在发动机旋转为正转时，加速度的常数分量为负，在发动机逆旋转时加速度的常数分量为正。式(3)中，在正转和反转之间利用线性的函数连接，但是除此之外，也能够利用具有迟滞性(hysteresis)的函数来规定。另外，也能够采用式(2)的系数a1～a4、b1～b4也根据发动机转速而变化的形式。发动机转速Ne[rpm]和曲柄角θ[°]以式(4)的关系相联系。

通过输入到控制装置的信息，在知道时刻t的发动机转速Ne和曲柄角θ的情况下，求出Δt时间后的发动机转速和曲柄角的方法为式(5)(6)的函数。式(5)是对式(1)进行时间积分而得到的，式(6)是对式(4)进行时间积分而得到的。预先测量发动机的停止行为，决定式(2)(3)的系数，式(5)(6)就能够在数值上进行积分，通过该积分计算，能够预测发动机行为。在实时的控制中进行该积分计算时，计算负载较高，需要昂贵的计算机，所以，积分计算预先进行，将其结果记录在表中，在实时的控制中参照该表，能够利用表的插值计算得到与上述的积分计算同等的计算结果。本计算只要赋予初始条件就能够解出发动机转速Ne和曲柄角θ，所以只要控制装置预先进行以发动机转速Ne、曲柄角θ、预测的时间Δt为参数的计算，将对于它们的计算结果作为表而保存，就能够容易地预测发动机的转速行为。

附图标记说明

1 起动机

3 电池

4 电动机

5 输出轴

6 单向离合器

7 小齿轮

8 齿圈

9 变速杆

10 驱动弹簧

11 电磁开关

12、13 固定触点

14 可动触点

15 柱塞

17、18 电磁线圈

19、20、21 继电器开关

22 半导体开关

23、24、25 二极管

26 电流控制电路

27 分流电阻

28 电流控制用晶体管

29、30 运算放大器

34 控制装置

42 发动机的转速检测器

Claims (3)

1.一种发动机自动停止重启装置，其特征在于：

在发动机的运转中，自动地进行所述发动机的停止和重启，

在所述重启时，进行下述控制：推出起动机的小齿轮，使所述小齿轮啮合到与所述发动机的曲柄轴直接连结的齿圈，通过所述起动机使所述发动机重启，其中，

判断所述发动机的转速，

当所述转速在阈值以上时，进行对所述起动机的电动机通电的控制，

在所述转速为阈值以下时，仅在所述小齿轮啮合到所述齿圈的情况下，进行对所述电动机通电的控制，

所述起动机是兼用作推出所述小齿轮的机构和控制所述电动机的通电的机构的结构，

所述机构能够进行下述两种控制：当所述小齿轮没有啮合到所述齿圈时对所述电动机通电的控制；和直至所述小齿轮啮合到所述齿圈为止，不对电动机通电的控制，

所述机构通过利用电磁线圈的磁吸引力使可动铁心移动而动作，

在所述磁吸引力被控制得比规定值弱时，不对所述电动机通电直至所述小齿轮被推出规定距离为止，

在所述磁吸引力被控制得比规定值强时，在所述小齿轮被推出所述规定距离前对电动机通电。

2.如权利要求1所述的发动机自动停止重启装置，其特征在于：

所述电磁线圈由多个线圈构成，

通过改变所述多个线圈中的通电的线圈的数量使磁吸引力变化。

3.如权利要求1所述的发动机自动停止重启装置，其特征在于：

在判断所述转速时，使用与发动机的曲柄角有关的信息和与发动机的转速有关的信息，

组合所述与发动机的转速有关的信息和所述与发动机的曲柄角有关的信息，推算被推出的所述小齿轮与所述齿圈接触的时刻的发动机转速，基于所述发动机转速控制所述起动机。