CN107076092A - 发动机起动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的发动机起动装置在发动机停止过程中检测发动机的转速和曲柄位置，在判定为曲柄位置位于任意一个气缸的上死点与下一个气缸的上死点中间的中间点时的发动机转速处于规定范围内的情况下，仅在规定期间禁止所述起动机的驱动。

Description

发动机起动装置
技术领域
本发明涉及怠速停止系统所使用的发动机起动装置，该怠速停止系统中，若规定的怠速停止条件成立，则自动停止发动机，之后，若再起动条件成立，则进行发动机的再起动。
背景技术
以往，已知有如下怠速停止系统：为了实现汽车的低燃耗化，若满足规定的条件，则自动停止发动机。并且，提出了如下发动机起动装置：在利用该怠速停止系统停止了发动机的燃烧后立即在发动机的惯性旋转中发生了发动机的再起动请求时，为了尽可能迅速地再起动发动机，即使与发动机的曲柄轴连结的环形齿轮处于旋转中，也使与起动电动机的输出轴相连结的小齿轮与环形齿轮啮合。
在上述以往的发动机起动装置中，提出了如下技术：为了使旋转中的环形齿轮与小齿轮啮合，检测惯性旋转中的发动机的转速，设置使小齿轮与环形齿轮抵接时的环形齿轮的转速处于规定范围内的定时，在环形齿轮的转速处于规定范围内的定时下使小齿轮与环形齿轮啮合，以使发动机再起动。此外，发动机反转时，小齿轮与环形齿轮的啮合的冲击变大，成为引起过大的啮合声、小齿轮与环形齿轮的磨损的原因，因此提出了在规定条件下禁止小齿轮向环形齿轮啮合的动作的技术。
即，国际公开WO2014/054471号公报(专利文献1)中公开了如下发动机起动装置：将发动机的规定负旋转以下的区间作为起动机驱动禁止区间，基于检测发动机的转速的旋转传感器的输出来控制发动机的再起动。
日本专利第5442042号公报(专利文献2)中公开了如下发动机起动装置：在发动机停止过程中，基于特定的规定曲柄位置、例如气缸的上死点(TDC)处的发动机的转速，推测在到达下一个规定曲柄位置前发动机是否会反转，在推测为会反转后，将从起动机驱动禁止定时开始到起动机驱动禁止解除为止规定作为禁止范围，并且将该规定的禁止范围外规定作为许可范围，在发动机停止过程中再起动条件成立的情况下，禁止上述规定的禁止范围内的发送机的再起动，而在上述规定的许可范围内再起动发动机。
并且，日本专利特开2014-77399号公报(专利文献3)中公开了如下发动机起动装置：具备在发动机的旋转下降中预测正转中的发动机转速的第1预测单元、以及在发动机的旋转下降中预测反转中的发动机转速的第2预测单元，根据预测的发动机转速是处于发动机输出轴的正转中还是反转中，来切换是利用上述第1预测单元及第2预测单元的哪一个来实施转速下降期间的发动机转速的预测。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2014/054471号公报
专利文献2：日本专利第5442042号公报
专利文献3：日本专利特开2014-77399号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述以往的发动机起动装置中，基于从曲柄角度信号发生单元输出的脉冲信号来检测发动机转速。然而，曲柄角度信号发生单元由与发动机的曲柄轴相连结并在外周部以规定间隔形成有齿的磁性体圆板、以及与该磁性体圆板的齿进行电磁耦合并发生脉冲信号的电磁拾取器(electromagnetic pickup)构成，在发动机的低转速区域(例如50[rpm]以下)，脉冲的周期变长，因此不能高精度地检测发动机转速。
因此，在如上所述构成的曲柄角度信号发生单元中，无法正确检测发动机停止过程中发动机反转前的基本接近“0”的发动机转速。因此，利用预测单元判断发动机的反转，但具有如下问题：发动机的行为较为复杂，为了精密地预测发动机的反转，需要复杂的计算，发动机控制单元的负担增大。
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，其无需进行伴随复杂的计算的发动机反转的预测，能通过简单的控制，可靠避免小齿轮与环形齿轮在发动机的反转速度较大的区域中发生啮合。
解决技术问题的技术方案
本发明的发动机起动装置具备若满足规定的条件则自动停止具备多个气缸的发动机的燃烧以使所述发动机停止的怠速停止系统，当在利用所述怠速停止系统停止所述发动机的燃烧且所述发动机正在进行惯性旋转时发生了所述发动机的再起动请求时，驱动起动机来使设置于所述起动机的小齿轮与正在进行所述惯性旋转的所述发动机的环形齿轮啮合，以进行所述发动机的再起动，所述发动机起动装置的特征在于，
检测正在进行所述惯性旋转时的发动机转速及曲柄角度位置，
在检测到的所述曲柄角度位置存在于正进行所述惯性旋转时的所述发动机的多个气缸中的任意一个气缸的上死点与所述任意一个气缸的下一个气缸的上死点之间的中间点时，在判定为检测到的所述发动机转速处于规定范围内的情况下，仅在规定期间禁止所述起动机的驱动。
此外，本发明的发动机起动装置具备若满足规定的条件则自动停止具备多个气缸的发动机的燃烧以使所述发动机停止的怠速停止系统，当在利用所述怠速停止系统停止所述发动机的燃烧且所述发动机正在进行惯性旋转时发生了所述发动机的再起动请求时，驱动起动机来使设置于所述起动机的小齿轮与正在进行所述惯性旋转的所述发动机的环形齿轮啮合，以进行所述发动机的再起动，所述发动机起动装置的特征在于，
检测正在进行所述惯性旋转时的发动机转速及曲柄角度位置，
具备第1规定期间及第2规定期间，在检测到的所述曲柄角度位置存在于正在进行所述惯性旋转时的所述发动机的多个气缸中的任意一个气缸的上死点与所述任意一个气缸的下一个气缸的上死点之间的中间点时，在判定为检测到的所述发动机转速处于规定范围内的情况下，分别开始该第1规定期间及第2规定期间，
所述第1规定期间及所述第2规定期间分别基于所述判定的时刻的所述发动机转速来决定，
所述第2规定期间设定得比所述第1规定期间要长，
从所述第1规定期间结束的时刻起到所述第2规定期间结束的时刻为止的期间，禁止所述起动机的驱动。
发明效果
根据本发明的发动机起动装置，在检测到的曲柄角度位置存在于正在进行惯性旋转时的发动机的多个气缸中的任意一个气缸的上死点与所述任意一个气缸的下一个气缸的上死点之间的中间点时，在判定为检测到的所述发动机转速处于规定范围内的情况下，仅在规定期间禁止起动机的驱动，因此能获得如下发动机起动装置：能可靠避免小齿轮与环形齿轮在会产生过大的啮合声、齿轮磨损那样的反方向的旋转速度较大的区域中发生啮合。
根据本发明的发动机起动装置，具备第1规定期间及第2规定期间，在检测到的曲柄角度位置存在于正在进行惯性旋转时的发动机的多个气缸中的任意一个气缸的上死点与所述任意一个气缸的下一个气缸的上死点之间的中间点时，在判定为检测到的所述发动机转速处于规定范围内的情况下，分别开始该第1规定期间及第2规定期间，所述第1规定期间及所述第2规定期间分别基于所述判定的时刻的所述发动机转速来决定，所述第2规定期间设定得比所述第1规定期间要长，从所述第1规定期间结束的时刻起到所述第2规定期间结束的时刻为止的期间，禁止所述起动机的驱动，因此能可靠地避免小齿轮与环形齿轮在会产生过大的啮合声、齿轮磨损那样的反方向的旋转速度较大的区域中发生啮合，并且能缩短禁止起动机的驱动的时间，能抑制伴随再起动的迟缓感。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的发动机起动装置的结构图。
图2是对本发明的实施方式1的发动机起动装置的发动机停止行为和起动机驱动控制进行说明的说明图。
图3是对本发明的实施方式1的发动机起动装置的发动机停止行为和起动机驱动控制进行说明的说明图。
图4是对本发明的实施方式1的发动机起动装置的发动机停止行为和起动机驱动控制进行说明的说明图。
图5是对本发明的实施方式1的发动机起动装置的发动机停止过程中的起动机驱动控制进行说明的说明图。
图6A是对本发明的实施方式2的发动机起动装置的发动机停止过程中的起动机驱动控制进行说明的说明图。
图6B是对本发明的实施方式2的发动机起动装置的发动机停止过程中的起动机驱动控制进行说明的说明图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是本发明的实施方式1的发动机起动装置的结构图。图1中，本发明的实施方式1的发动机起动装置包括：发动机控制单元(以下称为ECU)10；起动机11；电磁开关15；与发动机1的曲柄轴2相连结的环形齿轮12；发生与对发动机1的进气阀和排气阀进行开闭的凸轮轴的旋转角度相对应的凸轮角度信号的凸轮角度信号发生部13；以及发生与发动机1的曲柄轴2的旋转角度及发动机1的转速相对应的曲柄角度信号的曲柄角度信号发生部14。
起动机11包括：电动机16；对电动机16的输出轴的旋转进行减速的减速机构25；起动机输出轴17；杆18；插入到起动机输出轴17与减速机构25之间的单向离合器19；以及与起动机输出轴17花键联结的小齿轮20。
电磁开关15包括：线圈15a；向线圈15a通电时被线圈15a所吸引而被拉入线圈15a的内部空间的活塞15c；在活塞15c被拉入线圈15a的内部空间时被活塞15c按压向图的左方向的可动触点15d；以及通过被活塞15c按压的可动触点15d而短路的一对固定触点15b1、15b2。若通过可动触点15d使一对固定触点15b1、15b2短路，则电池3经由固定触点15b1、可动触点15d、固定触点15b2及电动机16的电刷161向电动机16的电枢线圈提供电枢电流。
杆18的一端与电磁开关15的活塞15c卡合，另一端与单向离合器19卡合，且设置于一端与另一端之间的支承部181以自由转动的方式被起动机11的壳体(未图示)所支承。
ECU10控制对电磁开关15的通电。在基于ECU10的控制对电磁开关15的线圈15a通电时，活塞15c被电磁线圈15a所吸引而被拉入电磁线圈15a的内部空间。此时，一端与活塞15c卡合的杆18以支承部181为中心在图的逆时针方向上转动，另一端与单向离合器19一起向图的右方向按压小齿轮20并使其移动，使小齿轮20与环形齿轮12啮合。
若活塞15c被线圈15a吸引，则如上所述电磁开关15的一对固定触点15b1、15b2通过可动触点15d而短路，从电池3向电动机16的电枢线圈通电，电动机16进行旋转。电动机16的转矩经由减速机构25及单向离合器19传递至起动机输出轴17，并且从与起动机输出轴17花键联结的小齿轮20经由环形齿轮12传递到发动机1。
单向离合器19构成为将从电动机16经由减速机构25输入的转矩经由小齿轮20和环形齿轮12传递至发动机1，但在来自发动机1的转矩经由环形齿轮12和小齿轮20而被输入的情况下进行空转，不会将发动机1的转矩传递至电动机16一侧。
发动机1包括：将活塞的往复运动转换为旋转运动的曲柄轴2；设置有对设置于燃烧室的进气阀(未图示)和排气阀(未图示)进行开闭的凸轮的凸轮轴(未图示)；将曲柄轴2的旋转传递至凸轮轴的传递构件(未图示)；提供燃料的喷射器(未图示)；以及火花塞(未图示)等。另外，凸轮轴通过传递单元以曲柄轴2的角速度的1/2角速度来进行减速，与曲柄轴2同步地进行旋转。
曲柄角度信号发生部14包括：以与曲柄轴2相同的角速度同步地进行旋转的齿轮状的第1旋转体23；以及隔着间隙与第1旋转体23的外周部相对的第1拾取器24。第1旋转体23由磁性材料形成，该第1旋转体23设有在其外周部的基本整个区域等间隔地进行配置的多个齿部23A、欠缺一个齿部的两处第1缺齿部23B、欠缺两个齿部的一处第2缺齿部23C。由电磁拾取器等构成的第1拾取器24在每次第1旋转体23旋转并依次接近各个齿部23A时，输出矩形波状的脉冲成列的脉冲列信号。伴随第1旋转体23的旋转从第1拾取器24输入至ECU10的脉冲列信号形成与第1旋转体23的多个齿部23A、第1缺齿部23B及第2缺齿部23C相对应的曲柄角度信号。
设置于第1旋转体23的外周部的第1缺齿部23B及第2缺齿部23C与曲柄轴2的基准角度位置相对应地进行设置，从第1拾取器24输出的曲柄角度信号中的与第1缺齿部23B及第2缺齿部23C相对应的信号部分相当于表示曲柄轴2的基准角度位置的信息。本发明的实施方式1的发动机起动装置中，将第1旋转体23的外周部36进行等分，设置32个齿部23A、欠缺一个齿部的两处第1缺齿部23B、及欠缺两个齿部的一处第2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(例如为每隔10度的角度。以下，将该角度称为基准步进角)输出接通信号或断开信号，与此相对，在两处第1缺齿部23B，输出接通信号或断开信号的时间为相当于基准步进角的两倍的时间，在一处第2缺齿部23C，输出接通信号或断开信号的时间为相当于基准步进角的三倍的时间。
此外，在第1旋转体23进行旋转的期间，在两处第1缺齿部23B与一处第2缺齿部23C之间所输出的接通信号或断开信号的个数是已知的。因此，ECU10在曲柄角度信号从断开变化为接通的时刻或从接通变化为断开的时刻对来自第1拾取器24的曲柄角度信号进行计数，并且能根据曲柄角度信号的定时的时间间隔(相当于脉冲列间隔)计算曲柄角度信号的周期、即由两处第1缺齿部23B与一处第2缺齿部23C确定的曲柄轴的角度位置的周期。另外，曲柄角度信号发生部14中的上述缺齿部的位置、个数等仅是一个示例，当然可以根据发动机的结构采用与上述不同的结构。
并且，ECU10能基于曲柄角度信号判断发动机1的转速。即，基于曲柄角度信号的周期变化率来计算曲柄角度信号间的发动机转速，从而能更高精度地获得发动机转速。
此外，ECU10可以基于曲柄的角度位置来对根据相当于曲柄角度信号的脉冲列间隔的时间间隔计算发动机转速的情况、以及基于曲柄角度信号的周期变化率来计算曲柄角度信号间的发动机转速的情况进行切换，以求得发动机转速。由此，能减少发动机转速在拐点附近的转速计算误差。
本发明的实施方式1的发动机起动装置中，向发动机1喷射燃料的定时以从压缩冲程转移到爆燃冲程时的活塞上死点为基准来决定。在四冲程方式的发动机中，按进气冲程→压缩冲程→爆燃冲程→排气冲程的顺序，将各冲程换算成曲柄位置的角度以180度为单位来进行反复。因此，仅依靠曲柄的角度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，ECU10将来自凸轮角度信号发生部13的凸轮角度信号用作气缸判别用。凸轮角度信号发生部13包括：以与凸轮轴相同的角速度与凸轮轴的旋转同步地进行旋转的齿轮状的第2旋转体21；以及隔着间隙与第2旋转体21的外周部相对的由电磁拾取器等构成的第2拾取器22。第2旋转体21由磁性材料形成，其外周部设有分别由一个齿部构成的两处第1齿部21A及由两个齿部构成的一处第2齿部21B。
第2拾取器22在每次第2旋转体21旋转并接近两处第1齿部21A和一处第2齿部21B时，输出矩形波状的脉冲成列的脉冲列信号。伴随第2旋转体21的旋转从第2拾取器22输入至ECU10的脉冲列信号形成与第2旋转体21的第1齿部21A及第2齿部21B相对应的凸轮角度信号。
并且，ECU10对从曲柄角度信号发生部14输出的曲柄角度信号和从凸轮角度信号发生部13输出的凸轮角度信号进行读取并进行分析，从而判别哪一个气缸处于压缩冲程时。
接着，在发动机停止过程中，对满足发动机的再起动条件而使发动机再起动时的动作进行说明。
若通过怠速停止系统开始停止对发动机1的燃料喷射，则发动机1一边维持因惯性而产生的惯性旋转，一边逐渐减速。并且，即使在该减速期间中，发动机1的转速也因气缸内的气压的变化反复进行加速和减速。
具体而言，例如四冲程发动机中，两个旋转为一个冲程，最初的一个旋转中气缸内的空气被压缩从而成为押回活塞的力，因此进行减速，若超过活塞的上死点，则利用被压缩的空气的反作用力来进行加速。下一个旋转成为排气→进气，加速度的变化较少，但多气缸的发动机中，每个气缸的相位发生偏离，一边规则地反复进行加速和减速，一边逐渐停止。对于每个气缸的相位偏离，例如3气缸为240度，4气缸为180度。
图2是对本发明的实施方式1的发动机起动装置的发动机停止行为和起动机驱动控制进行说明的说明图。如图2所示，发动机转速N在任意一个气缸位于上死点时，具有极小点X1，反之，在任意一个气缸通过了上死点而下一个相位的气缸位于到达上死点之前的中间点处，具有极大点X2。另外，图2中仅例示出极小点X1、极大点X2、极大点X3，但转速N的波形的波谷部分分别是上死点的极小点，波峰部分分别是下一个相位的气缸到达上死点之前的中间点的极大点。
本发明的实施方式1的发动机起动装置中，ECU10构成为基于从曲柄角度信号发生部14输出的曲柄角度信号和从凸轮角度信号发生部13输出的凸轮角度信号，在任意一个气缸通过了上死点而下一个相位的气缸到达上死点之前的中间点的极大点处，检测发动机转速N。输出上述曲柄角度信号的第1拾取器24由电磁拾取器构成，在低转速区域、例如50[rpm]中无法发生输出，无法正确地检测发动机1的转速，但本发明的实施方式1的发动机起动装置中，构成为在中间点发生的极大点处检测发动机转速，因此在成为该极大点的中间点处，此前发动机转速N必然越过成为极小点的上死点然后进行加速并到达成为极大点的中间点，不会成为由电磁拾取器构成的第一拾取器24无法输出的低转速区域。因此，能利用第1拾取器24正确地检测发动机转速N。
此外，在发动机转速N成为极大点的中间点附近，发动机转速N的变动较少，因此能抑制发动机转速N的检测偏差。并且，若成为由此检测到的成为极大点X2的中间点的发动机转速N处于规定的转速范围NR内，则在后述的规定期间T的期间将起动机驱动禁止模式PM设为开启。从时刻t2到时刻t1为止的时间Ts是起动机11使小齿轮20向环形齿轮12侧移动所需的时间。
上述规定的转速范围NR中，将发动机转速N的上限NeU设定为下一个气缸可靠地到达上死点或其附近的发动机转速，另一方面，将发动机转速范围NR的下限值NeL设定为小齿轮20与环形齿轮12不会发生过大的啮合声、磨损而能安全地进行啮合的反转方向的发动机转速以下。
并且，在通过了成为发动机转速N中成为正转方向的最后的极大点X2的中间点后，发动机转速暂时变为“0”，之后，达到反转方向的极大点X3处的反转方向的最大值。然而，在开始向反转方向旋转而到达到反转方向的极大点X3之前的期间，因活塞的滑动、轴承等的摩擦而损失的能量导致反转方向上极大点X3处的发动机转速N比正转方向的最后的中间点的极大点X2处的发动机转速N要低。因此，能将上述损失能量考虑在内，降低转速范围NR的下限值NeL,由此，能将起动机的驱动禁止范围设定得较小。
图3是对本发明的实施方式1的发动机起动装置的发动机停止行为及起动机驱动控制进行说明的说明图，示出通过极大点X2时的发动机的转速N比规定的转速范围NR的下限值NeL要低的情况的事例。该情况下，不开启起动机驱动禁止模式，若满足再起动的条件，则立即驱动起动机进行再起动。该情况下，反转方向的发动机转速的最大值NeO为小齿轮20能与环形齿轮12安全地啮合的反转方向的最大转速Ner以下，能使小齿轮20安全地与环形齿轮12啮合。
图4是对本发明的实施方式1的发动机起动装置的发动机停止行为及起动机驱动控制进行说明的说明图，示出极大点X2处的发动机转速N进入规定的转速范围内NR、之后在反转前通过了下一个气缸的上死点处的极小点X1的情况的事例。该情况下，在极大点X2处，起动机驱动禁止模式暂时开启，之后，在检测到通过了上死点处的极小点X1的时刻t10，再次关闭起动机禁止模式。因此，在起动机驱动禁止模式成为关闭的时刻t10之后，若满足再起动条件，则立即驱动起动机进行再起动。该情况下，反转方向的发动机转速的最大值NeO为小齿轮20能与环形齿轮12安全地啮合的反转方向的最大转速Ner以下，能使小齿轮20安全地与环形齿轮12啮合。
上述图2中，对如下情况进行了说明：若成为极大点X2的中间点的发动机转速N处于规定的转速范围NR内，则在规定期间T的期间，开启起动机驱动禁止模式，而此处对开启起动机驱动禁止模式的规定期间T进一步进行说明。理论上，起动机驱动禁止模式开启的规定期间T是从发动机1通过了正转方向的最后的极大点X2的时刻t3开始到成为小齿轮20与环形齿轮12能安全地啮合的反转方向的最大转速Ner的时刻t1为止的期间。然而，需要考虑起动机驱动信号从ECU10输入至起动机11开始到小齿轮20在轴方向上开始向环形齿轮12侧移动并与环形齿轮12抵接为止的时间Ts，因此实际上，规定期间T的结束的时刻为从成为小齿轮20与环形齿轮12能安全地啮合的反转方向的最大转速Ner的时刻t1回溯上述时间Ts的时刻t2。此处，时刻t2是发动机转速N刚过反转方向的极大点X3的时刻。
通过如上所述将规定期间T设为从发动机1通过了正转方向的最后的极大点X2的时刻t3到时刻t2，从而起动机在时刻t2后被驱动，在起动机被驱动后的时间Ts后的时刻t1，能使小齿轮20与环形齿轮12安全地啮合。
此时的、从发动机1通过正转方向的最后的极大点X2开始到转速暂时变为“0”然后开始向反转方向旋转并到达反转方向的最大值为止的时间、或者到转速进一步减小并到达小齿轮20与环形齿轮12能安全地啮合的最大转速Ner为止的时间大概由发动机1的气缸数、气缸容积、各部的摩擦等基本规格来决定，因此能预先知晓。因此，本发明的实施方式1中，针对发动机转速N成为正转方向的最后的极大点X2的转速，规定期间如下述“表1”所示那样进行设定。
[表1]
即，将图2所示的规定的转速范围NR的上限NeU与下限值NeL之间分割为下述n个区域。
第1转速区域[Neu～Ne1]
第2转速区域[Ne1～Ne2]
第3转速区域[Ne2～Ne3]
·
·
第(n-1)转速区域[Ne(n-1)～Nen]
第n转速区域[Nen～NeL]
并且，将发动机转速N成为正转方向的最后的极大点X2的转速设为Ne，根据该转速Ne是否包含于从第1转速区域到第n转速区域的任意一个转速区域，来将表1所示的规定期间T设定为T0、T1、T2、…Tn-1、Tn。
此处，与发动机转速Ne相对应的规定期间T0、T1、T2、…Tn-1、Tn如上所述分别被设定为从发动机1通过了正转方向的最后的极大点X2的时刻t3到发动机转速N刚过反转方向的极大点X3的时刻t2为止的期间。
图5是对本发明的实施方式1的发动机起动装置的发动机停止过程中的起动机驱动控制进行说明的说明图，示出发动机再起动时的起动机驱动禁止模式和起动机驱动信号的事例。即，图5中，在迎来了发动机1的正转方向的最后的中间点的时刻t3的极大点X2处的发动机转速NeX2处于规定的转速范围NR内，因此起动机驱动禁止模式开启。此处，若发动机转速Nex2包含于上述“表1”中的第2转速区域[Ne1～Ne2]，则规定期间T成为T1，在该规定期间T1结束前为起动机驱动禁止模式。即使在该起动机驱动禁止模式的规定期间T1的期间内满足发动机的再起动条件并发出再起动请求，也要在等待到规定期间T1结束的时刻t2后起动机驱动信号才成为接通。其结果是，在成为小齿轮20能与环形齿轮12安全地啮合的最大转速Nre的时刻t1，能使小齿轮20与环形齿轮12安全地啮合。
由此，在迎来了发动机1的正转方向的最后的中间点的时刻t3的极大点X2处的发动机转速NeX2处于规定的转速范围NR内的情况下，根据该发动机的转速NeX2包含于“表1”中的第1转速区域[Neu～Ne1]到第n转速区域[Nen～NeL]的哪一个区域中，来选择与其对应的转速区域中的规定期间T0到Tn，将该所选择的规定期间设为起动机禁止模式的期间。
另外，对于表1的起动机驱动禁止模式的参数能通过发动机模型的运动仿真或者测定代表性发动机的实际的停止特性来求出。
此外，实施方式1中的上述规定期间由时间来设定，但利用上死点前曲柄角度位置BTDC[deg]来设定也可获得与上述同样的效果。
根据本发明的实施方式1的发动机起动装置，无需实施用于预测发动机转速的复杂的计算，能降低ECU的负荷。此外，利用位于任意一个气缸的上死点与下一个气缸的上死点的中间的中间点来进行判定，从而不会处于曲柄角传感器无法输出曲柄角脉冲信号的低转速区域，因此能正确地检测转速并进行判定。并且，从判定到反转为止的期间较短，因此不易受到由外部干扰所造成的发动机转速的变化的影响，具有偏差变少等优点。此外，无需用于计算的大量参数，具有控制变得容易的优点。
实施方式2.
接着，对本发明的实施方式2的发动机起动装置进行说明。上述实施方式1中，起动机驱动禁止模式持续的规定期间T构成为从迎来了发动机1的正转方向的最后的中间点处的极大点X2的时刻t3开始，因此在发动机刚通过了正转方向的最后的极大点X2的时刻t3之后，即使存在再起动请求，也不会发生起动机驱动信号，但实施方式2中，在发动机刚通过了正转方向的最后的极大点X2之后能发生起动机驱动信号。
然而，即使在发动机刚通过了正转方向的最后的极大点X2的时刻t3之后发出起动机驱动信号指令，并经过了到小齿轮开始移动而与环形齿轮抵接为止的时间Ts后，仍存在发动机向反转方向旋转而无法达到在不会发生过大的啮合声、齿轮摩擦的情况下使小齿轮与环形齿轮安全地啮合的转速的可能性。
因此，本发明的实施方式2的发动机起动装置中，设定“表2”所示的第1规定期间和第2规定期间以取代实施方式1中的“表1”，若发动机到达正转方向的最后的中间点处的极大点X2的时刻t3的转速处于规定的转速范围NR内，则使第1规定期间和第2规定期间同时开始，在经过了第1规定期间的时刻开启起动机驱动禁止模式，在经过了第2规定期间的时刻关闭起动机驱动禁止模式。另外，将第1规定期间设定得比第2规定期间短。
图6A是对本发明的实施方式2的发动机起动装置的发动机停止过程中的起动机驱动控制进行说明的说明图，示出在经过第1规定期间TX11前发出发动机的再起动请求的情况。图6B是对本发明的实施方式2的发动机起动装置的发动机停止过程中的起动机驱动控制进行说明的说明图，示出在经过第1规定期间TX11后发出发动机的再起动请求的情况。
图6A、图6B中，发动机1的停止过程中的发动机转速N经过正转方向的几个极小点和极大点并暂时成为“0”，之后，在反转方向上旋转并经过其极大点，再次在正转方向上旋转。在发动机转速N达到成为最后的正转方向的极大点X2的时刻t3的发动机转速Nex2时，第1规定期间TX11与第2规定期间TX21同时开始。另外，极大点X2的发动机转速Nex2设为位于规定的转速范围NR中。
第1规定期间TX11在发动机转速N从“0”达到规定的转速范围NR的下限值NeL的时刻t4结束。另一方面，第2规定期间TX21在发动机转速N达到反转方向的极大点的时刻之后的时刻tx2结束。起动机驱动禁止模式在第1规定期间TX11结束的时刻t4开启，在第2规定期间TX21结束的时刻tx2关闭。
此处，如图6A所示，在发动机转速N达到正转方向的最后的极大点X2的时刻t3与第1规定期间TX11结束的时刻t4之间，若发出发动机的再起动请求，则在发出该再起动请求的时刻起动机驱动禁止模式未开启，因此在发出再起动请求的时刻立即使起动机驱动信号接通，起动机11的小齿轮20开始向环形齿轮12的方向移动。并且，从起动机驱动信号成为接通的时刻起经过时间Ts，从发动机转速N由“0”变成反转方向开始，到成为小齿轮20能与环形齿轮12安全地啮合的反转方向的最大转速Ner的时刻t5为止，小齿轮20与环形齿轮12安全地啮合，进行发动机的再起动。
另外，图6A中，表示为从第1规定期间TX11结束的时刻t4起时间Ts开始，在成为小齿轮20能与环形齿轮12安全地啮合的反转方向的最大转速Ner的时刻t5进行小齿轮20与环型齿轮12的啮合，但也示出了在第1规定期间TX11结束的时刻(更正确而言是该时刻前)发生再起动请求的情况。因此，若在比时刻t4要早的时刻(例如图6A所示的再起动请求的发生时刻)发出发动机的再起动请求，则从该时刻起经过时间Ts，在比图6A所示的时刻t5要早的时刻安全地进行小齿轮20与环形齿轮12的啮合。
接着，如图6B所示，在设定有第1规定期间TX11、第2规定期间TX21(与图6A相同)时，在时刻T4与时刻TX2的期间中设定有起动机驱动禁止模式的规定期间(与图6A相同)时，若在该起动机驱动禁止模式的规定期间中发出发动机的再起动请求，则在发出该再起动请求的时刻起动机驱动禁止模式处于开启状态，因此起动机驱动信号在第2规定期间结束的时刻tX2以后成为接通，小齿轮20开始向环形齿轮12的方向移动。并且，从起动机驱动信号成为接通的时刻起经过时间Ts的时刻t1之前，小齿轮20与环形齿轮12安全地啮合，进行发动机的再起动。此处，时刻t1是发动机转速N成为小齿轮20能与环形齿轮12安全地啮合的反转方向的最大转速Ner的时刻。
本发明的实施方式2中，针对发动机转速N成为正转方向的最后的极大点X2的转速，第1规定期间和第2规定期间如下述“表2”所示那样设定。
[表2]
即，将图6A、图6B所示的规定的转速范围NR的上限NeU与下限值NeL之间分割为下述n个区域。
第1转速区域[Neu～Ne1]
第2转速区域[Ne1～Ne2]
第3转速区域[Ne2～Ne3]
·
·
第(n-1)转速区域[Ne(n-1)～Nen]
第n转速区域[Nen～NeL]
并且，将发动机转速N成为正转方向的最后的极大点X2的转速设为Ne，根据该转速Ne包含于从第1转速区域到第n转速区域的哪一个转速区域，如表2所示那样，将第1规定期间T设定为T01、T11、T21、…T(n-1)1、Tn1。此外，根据转速Ne包含于从第1转速区域到第n转速区域的哪一个转速区域，如表2所示那样，将第2规定期间T设定为T02、T12、T22、…T(n-1)2、Tn2。
此处，与发动机转速Ne相对应的第1规定期间T01、T11、T21、…T(n-1)1、Tn1如上所述分别被设定为从发动机1通过了正转方向的最后的极大点X2的时刻t3到时刻t4为止的期间，第2规定期间T02、T12、T22、…T(n-1)2、Tn2分别被设定为从发动机1通过了正转方向的最后的极大点X2的时刻t3到发动机转速N刚过反转方向的极大点的时刻tX2为止的期间。
另外，上述实施方式2中，第1规定期间和第2规定期间由时间来设定，但如下述“表3”所示那样，利用上死点前曲柄角度位置BTDC[deg]来设定也可获得与上述同样的效果。
[表3]
根据本发明的实施方式2的发动机起动装置，无需实施用于预测发动机转速的复杂的计算，能降低ECU的负荷。此外，利用位于任意一个气缸的上死点与下一个气缸的上死点的中间的中间点来进行判定，从而不会处于曲柄角传感器无法输出曲柄角脉冲信号的低转速区域，因此能正确地检测转速并进行判定。并且，从判定到反转的期间较短，因此不易受到由外部干扰所造成的发动机转速的变化的影响，偏差会变少。并且，禁止起动机驱动的时间变短，能抑制伴随再起动的迟缓感。此外，无需用于计算的大量参数，具有控制变得容易的优点。
上述本发明的实施方式1的发动机起动装置在下述(1)至(4)所记载的发明中，对(1)、(2)及(3)进行了具体化。此外，上述本发明的实施方式2的发动机起动装置在下述(1)至(4)所记载的发明中，对(1)及(4)进行了具体化。
(1)本发明的发动机起动装置具备若满足规定的条件则自动停止具备多个气缸的发动机的燃烧以使所述发动机停止的怠速停止系统，当在利用所述怠速停止系统停止所述发动机的燃烧且所述发动机正在进行惯性旋转时发生了所述发动机的再起动请求时，驱动起动机来使设置于所述起动机的小齿轮与正在进行所述惯性旋转的所述发动机的环形齿轮啮合，以进行所述发动机的再起动，所述发动机起动装置的特征在于，
检测正在进行所述惯性旋转时的发动机转速及曲柄角度位置，
在检测到的所述曲柄角度位置存在于正在进行所述惯性旋转时的所述发动机的多个气缸中的任意一个气缸的上死点与所述任意一个气缸的下一个气缸的上死点之间的中间点时，在判定为检测到的所述发动机转速处于规定范围内的情况下，仅在规定期间禁止所述起动机的驱动。
(2)如上述(1)所述的发动机起动装置，其特征在于，
在经过所述规定期间前发生了所述再起动请求时，在所述下一个气缸通过了上死点时解除所述起动机的驱动的禁止。
(3)如上述(1)或(2)所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述规定期间基于所述判定的时刻的所述发动机转速来决定，
从所述判定的时刻起开始所述规定期间。
(4)本发明的发动机起动装置具备若满足规定的条件则自动停止具备多个气缸的发动机的燃烧以使所述发动机停止的怠速停止系统，当在利用所述怠速停止系统停止所述发动机的燃烧且所述发动机正在进行惯性旋转时发生了所述发动机的再起动请求时，驱动起动机来使设置于所述起动机的小齿轮与正在进行所述惯性旋转的所述发动机的环形齿轮啮合，以进行所述发动机的再起动，所述发动机起动装置的特征在于，
检测正在进行所述惯性旋转时的发动机转速及曲柄角度位置，
具备第1规定期间及第2规定期间，在检测到的所述曲柄角度位置存在于正在进行所述惯性旋转时的所述发动机的多个气缸中的任意一个气缸的上死点与所述任意一个气缸的下一个气缸的上死点之间的中间点时，在判定为检测到的所述发动机转速处于规定范围内的情况下，分别开始该第1规定期间及第2规定期间，
所述第1规定期间及所述第2规定期间分别基于所述判定的时刻的所述发动机转速来决定，
所述第2规定期间设定得比所述第1规定期间要长，
从所述第1规定期间结束的时刻起到所述第2规定期间结束的时刻为止的期间，禁止所述起动机的驱动。
工业上的实用性
本发明能利用于搭载于汽车等车辆的发动机起动装置、甚至与汽车等车辆的制造相关的领域。
标号说明
1 发动机
2 曲柄轴
3 电池
10 发动机控制单元(ECU)
11 起动机
12 环形齿轮
13 凸轮角度信号发生部
14 曲柄角度信号发生部
15 电磁开关
15a 线圈
15b1、15b2 固定触点
15c 活塞
15d 可动触点
16 电动机
161 电刷
17 起动机输出轴
18 杆
181 支承部
19 单向离合器
20 小齿轮
21 第2旋转体
21A 第1齿部
21B 第2齿部
22 第2拾取器
23 第1旋转体
23A 齿部
23B 第1缺齿部
23C 第2缺齿部
24 第1拾取器
25 减速机构

Claims (4)

1.一种发动机起动装置，该发动机起动装置具备若满足规定的条件则自动停止具备多个气缸的发动机的燃烧以使所述发动机停止的怠速停止系统，当在利用所述怠速停止系统停止所述发动机的燃烧且所述发动机正在进行惯性旋转时发生了所述发动机的再起动请求时，驱动起动机来使设置于所述起动机的小齿轮与正在进行所述惯性旋转的所述发动机的环形齿轮啮合，以进行所述发动机的再起动，所述发动机起动装置的特征在于，
检测正在进行所述惯性旋转时的发动机转速及曲柄角度位置，
在检测到的所述曲柄角度位置存在于正在进行所述惯性旋转时的所述发动机的多个气缸中的任意一个气缸的上死点与所述任意一个气缸的下一个气缸的上死点之间的中间点时，在判定为检测到的所述发动机转速处于规定范围内的情况下，仅在规定期间禁止所述起动机的驱动。
2.如权利要求1所述的发动机起动装置，其特征在于，
在经过所述规定期间前发生了所述再起动请求时，在所述下一个气缸通过了上死点时解除所述起动机的驱动的禁止。
3.如权利要求1或2所述的发动机起动装置，其特征在于，
所述规定期间基于所述判定的时刻的所述发动机转速来决定，
从所述判定的时刻起开始所述规定期间。
4.一种发动机起动装置，该发动机起动装置具备若满足规定的条件则自动停止具备多个气缸的发动机的燃烧以使所述发动机停止的怠速停止系统，当在利用所述怠速停止系统停止所述发动机的燃烧且所述发动机正在进行惯性旋转时发生了所述发动机的再起动请求时，驱动起动机来使设置于所述起动机的小齿轮与正在进行所述惯性旋转的所述发动机的环形齿轮啮合，以进行所述发动机的再起动，所述发动机起动装置的特征在于，
检测正在进行所述惯性旋转时的发动机转速及曲柄角度位置，
具备第1规定期间及第2规定期间，在检测到的所述曲柄角度位置存在于正在进行所述惯性旋转时的所述发动机的多个气缸中的任意一个气缸的上死点与所述任意一个气缸的下一个气缸的上死点之间的中间点时，在判定为检测到的所述发动机转速处于规定范围内的情况下，分别开始该第1规定期间及第2规定期间，
所述第1规定期间及所述第2规定期间分别基于所述判定的时刻的所述发动机转速来决定，
所述第2规定期间设定得比所述第1规定期间要长，
从所述第1规定期间结束的时刻起到所述第2规定期间结束的时刻为止的期间，禁止所述起动机的驱动。
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