专利名称：发动机的起动装置以及发动机的起动方法
技术领域：
本发明关于发动机的起动装置以及发动机的起动方法，特别是关于控制起动机的技术，该起动机个别控制移动小齿轮使得和在发动机的飞轮或传动板(drive plate)的外周上设置的齿圈接合的致动器和使小齿轮旋转的马达。
背景技术：
近年，在具有发动机等内燃机的汽车中，以削减燃耗以及排气排放降低等为目的， 存在搭载所谓怠速熄火(idling stop)功能的车辆，该怠速熄火功能是车辆停止、且由驾驶者操作了制动踏板的状态下进行发动机的自动停止，并且，例如，通过制动踏板的操作量减少到零等的驾驶者操作的再发动的动作，进行自动再起动。关于此怠速熄火，存在发动机的旋转速度比较高的状态下进行发动机的再起动的情况。如此的情况下，通过1个驱动指令进行用于旋转发动机的小齿轮的压出和小齿轮旋转的现有的致动器中，为了小齿轮和发动机的齿圈的接合变得容易，等待发动机的旋转速度充分降低再驱动起动机。如此的话，从发动机的再起动要求到实际的发动机的起转会发生时间延迟，就会有给予驾驶者不适感。特开2005-330813号公报(特许文献1)，公开了如下的技术为了解决此问题，使用具有能够独立的实行小齿轮的接合动作和小齿轮的旋转动作的结构的起动器，在紧接着停止要求发生之后发动机旋转下降期间中，再起动要求发生了的情况下，小齿轮的接合动作之前，进行小齿轮的旋转动作，并且在小齿轮的旋转速度和发动机的旋转速度同步时，进行小齿轮的接合动作，由此进行发动机的再起动。在先技术文献特许文献特许文献1 特开2005-330813号公报
发明内容
发明解决的问题但是，按照特开2005-330813号公报记载的技术，小齿轮的旋转速度和发动机的旋转速度同步的时候，进行小齿轮的接合动作的情况下，存在小齿轮的接合动作之前发动机的旋转速度急变动的话，小齿轮的旋转速度和发动机的旋转速度难以同步的问题。因此， 存在发动机的起动性会恶化的情况。本发明是为了解决上述的问题，目的在于提供抑制发动机的起动性的恶化的发动机的起动装置以及发动机的起动方法。 用于解决问题的技术手段 本发明中的一种发动机的起动装置，具备使发动机起动的起动机；和起动机的控制装置。起动机包括能够与连结于发动机的曲轴的第一齿轮接合的第二齿轮；在驱动状态下，使第二齿轮移动到与第一齿轮接合的位置的致动器；和使第二齿轮旋转的马达。控制装置能够分别独立地驱动致动器和马达。控制装置具有旋转模式和接合模式，旋转模式是在致动器的驱动之前使马达驱动，接合模式是在马达的驱动之前驱动致动器，使第二齿轮与第一齿轮接合。控制装置，在旋转模式的执行时，在发动机的负荷变动发生的情况下转变到接合模式。优选的，控制装置，在旋转模式的执行时，在开始了马达的工作之后且在推定时刻之前发生了发动机的负荷变动的情况下驱动致动器，推定时刻是推定出第一齿轮的旋转和第二齿轮的旋转同步的时刻。进一步优选的，控制装置，在旋转模式的执行时，在预测到发动机的旋转速度的变动发生的预测条件在开始了马达的工作之后且在推定时刻之前成立了的情况下驱动致动器，推定时刻是推定出第一齿轮的旋转和第二齿轮的旋转同步的时刻。进一步优选的，通过工作使得发动机的负荷变动的设备连结于发动机的曲轴。预测条件是接收到用于使设备的工作状态变化的指令这一条件。进一步优选的，设备是离合器。预测条件是接收到用于使离合器的工作状态变化的指令这一条件。进一步优选的，预测条件是接受了用于使离合器从分离状态变化到接合状态的操作这一条件。进一步优选的，设备是变速器。预测条件是接收到用于使变速器的变速状态变化的指令这一条件。进一步优选的，预测条件是接受了用于选择变速器的变速档的操作这一条件。进一步优选的，设备是交流发电机。预测条件是接收到用于使交流发电机工作的指令以及用于使交流发电机的工作停止的指令中的任一方的指令这一条件。进一步优选的，设备是空调压缩机。预测条件是接收到用于使空调压缩机工作的指令以及用于使空调压缩机的工作停止的指令中的任一方的指令这一条件。进一步优选的，控制装置，基于发动机的旋转速度选择旋转模式和接合模式中的任一个，控制致动器和马达使得发动机起动。本发明的其他方面的发动机的起动方法，使发动机起动的起动机和起动机的控制装置设置于发动机。起动机包括能够与连结于发动机的曲轴的第一齿轮接合的第二齿轮； 在驱动状态下，使第二齿轮移动到与第一齿轮接合的位置的致动器；和使第二齿轮旋转的马达。致动器和马达分别能够独立地驱动。起动方法包括以在致动器的驱动之前使马达驱动的旋转模式，驱动致动器和马达的步骤；以在马达的驱动之前驱动致动器，使第二齿轮与第一齿轮接合的接合模式，驱动致动器和马达的步骤；以及在旋转模式的执行时，在发动机的负荷变动发生的情况下转变到接合模式的步骤。发明的效果按照本发明，实行旋转模式时，在驱动马达之后，推定出发动机的齿圈的旋转和起动机的小齿轮的旋转同步的推定时刻之前，发动机的负荷变动发生的情况下，通过以第一齿轮和第二齿轮接合的方式驱动致动器，即使发动机的旋转速度Ne急变动了，由于能够很快的起动发动机，能够抑制起动性的恶化。如此，能够提供抑制发动机的起动性的恶化的发动机的起动装置以及发动机的起动方法。
图1是车辆的全体框图；图2是ECU的功能框图；图3是用于说明起动机的动作模式的转变的图；图4是用于说明发动机起动动作时的驱动模式的图；图5是表示第一实施方式中ECU实行的处理的控制结构的流程图；图6是表示第二实施方式中E⑶实行的处理的控制结构的流程图。
具体实施例方式以下，参照附图同时，关于本发明的实施方式进行说明。以下的说明中，同一部件标记同一符号。它们的名称和功能都一样。如此，不再重复关于它们的详细说明。发动机起动装置的结构图1是车辆10的全体框图。参照图1，车辆10包括发动机100、电池120、起动机 200、控制装置(以下也称为ECU) 300、继电器RY1，RY2。并且，起动机200包含马达220、 致动器232、连结部M0、输出部件250、小齿轮沈0。并且，致动器232包含动铁芯210和螺线管线圈230。本实施方式的发动机的启动装置包括起动发动机的起动机200和起动机200的控制装置即E⑶300。发动机100产生用于车辆10行驶的驱动力。作为发动机100的输出轴的曲轴111， 经由包含变速器114或者减速器等构成的动力传递装置，连接于驱动轮。在发动机100设置了向发动机100供给空气的进气通路166。进气通路166中，设置用于调整在进气通路166流通的空气的流量的节气门164。节气门164，通过节气门马达 160动作。节气门马达160，基于来自E⑶300的控制信号THC驱动。节气门164的位置，也就是，节气门开度通过节气门位置传感器162检测出。节气门位置传感器162，向E⑶300输出检测值TH。在发动机100设置用于驱动进气阀以及排气阀的阀门驱动用致动器172也是可以的。阀门驱动用致动器172，例如，可以是通过直接驱动进气阀以及排气阀调整各开阀量的致动器，也可以是用于变更进气阀以及排气阀的关闭定时以及提升量的致动器。阀门驱动用致动器172，基于来自E⑶的控制信号VB驱动。在发动机100设置了旋转速度传感器115。旋转速度传感器115，检测出发动机 100的旋转速度Ne，向E⑶300输出此检测出的结果。电池120是能够充放电的构成的电力贮藏单元。电池120包含锂离子电池、镍氢电池或者铅蓄电池等的二次电池而构成。并且，电池120通过电双层电容等的蓄电元件构成也是可以的。进一步的，在发动机100的曲轴111上，连结有通过动作使发动机100的负荷变动的设备。在本实施方式中，使发动机100的负荷变动的设备，是离合器112、变速器114、交流发电机132和空调压缩机134。使发动机100的负荷变动的设备，可以除了上述离合器 112、交流发电机132、空调压缩机134之外或者代替上述离合器112、交流发电机132、空调压缩机134，包含根据来自ECU300的控制信号使用发动机100的动力动作的用于产生动力转向的油压的泵或者发动机100的节气门164。
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交流发电机132的输入轴上设置滑轮136。并且，空调压缩机134的输入轴上设置滑轮138。发动机100的曲轴111上设置滑轮168。滑轮136，138，168，使用带170连结。 如此，发动机100的曲轴111的旋转力，经由滑轮168和带170传达到滑轮136，138。交流发电机132，基于来自E⑶300的控制信号ALT对内置的电磁线圈励磁使用向滑轮136传达的旋转力发电。交流发电机132，将发电得到的电力经由未图示的变换器和转换器等供给到电池120，从而对电池120充电。并且，交流发电机132，将交流发电机132 中发电得到的电力经由未图示的变换器和DC/DC转换器127向电池120供给而对电池120 充电也是可以的。交流发电机132的发电量由E⑶300控制。空调压缩机134，基于来自E⑶300的控制信号AC动作。在空调压缩机134内置有电磁离合器142。电磁离合器142，基于来自ECU300的控制信号AC处于接合状态或处于释放状态。电磁离合器142的状态处于接合状态的情况下，来自曲轴111经由带170向滑轮 138传达的旋转力，向空调压缩机134的输入轴传达。因此，通过滑轮138和空调压缩机134 的输入轴一体的旋转，空调压缩机134动作。并且，电磁离合器142的状态处于释放状态的情况下，来自曲轴111经由带170向滑轮138传达的旋转力，不向空调压缩机134的输入轴传达。因此，此情况下，滑轮138和空调压缩机134的输入轴之中仅仅滑轮138旋转。连结离合器112和变速器114到发动机100。离合器112设置在发动机100和变速器114之间。离合器112能够从接合状态和释放状态中的任意一方的状态变化到另一方的状态。在离合器112是接合状态的情况下，经由离合器112向变速器114传达发动机100 的动力。另一方面，在离合器112是释放状态的情况下，由于切断发动机100和变速器114 之间的动力的传达，发动机100的动力不传达到变速器114。本实施方式中，离合器112干式离合器，对应于来自驾驶者的离合器踏板180的操作，变化动作状态。对应于离合器踏板180的初始状态(非操作状态)的离合器112的初始状态是接合状态，例如，驾驶者踏下离合器踏板180的情况下，离合器112利用驾驶者的操作力成为释放状态。然后，驾驶者解除了离合器踏板180的踩踏的情况下，使用设置在离合器112内部的弹性部件(例如，膜片弹簧)的弹性力离合器112恢复到初始状态(接合状态)。并且，离合器112，例如，使用致动器从接合状态和释放状态中的任意一方的状态变化到另一方的状态也是可以的。此时，致动器根据从ECU300接受使离合器112的动作状态变化的指令，使离合器112的动作状态变化。在离合器踏板180设置离合器踏板位置传感器(未图示)。离合器踏板位置传感器，对于ECU300输出表示离合器踏板180的操作量的信号CLC。例如，离合器踏板位置传感器，在被踩踏直到离合器踏板180操作量成为预定的操作量以上的情况下，输出开(ON)信号到ECU300，解除踩踏直到离合器踏板180操作量小于预定的操作量的情况下，停止开(ON)信号的输出或者输出关(OFF)信号也是可以的。或者，离合器踏板位置传感器，在被踩踏直到离合器踏板180操作量成为第一操作量以上的情况下，输出开(ON)信号到ECU300，解除踩踏直到成为在第一操作量踩踏解除侧的第二操作量以下的情况下，停止开(ON)信号的输出或者输出关(OFF)信号也是可以的。本实施例中，变速器114，例如，是作为手动变速器进行说明，但是，并不是特别限定为手动变速器。变速器114是使用致动器的选择多个变速档中的任意一个的变速档的自动变速器也是可以的。此时，致动器对应于接受来自ECU300的用于选择变速档的指令选择对应于指令的变速档。变速器114的变速档，通过换挡杆190选择。换挡杆190上设置档位传感器(未图示)。档位传感器对于E⑶300输出表示换挡杆190的位置的信号SP。例如，表示换挡杆190的位置的信号SP，包含表示关于相互垂直的档位方向和选择方向的距离空档的位置(非操作状态的初始位置)的各移动量的信息。电池120，经由由E⑶300控制的继电器RY1，RY2，连接于起动机200。然后，电池 120，通过继电器RY1，RY2的闭合，向起动机200供给驱动用的电源电压。并且，电池120的负极连接到车辆10的车体地线。在电池120设置电压传感器125。电压传感器125，检测出电池120的输出电压 VB,向E⑶300输出此检测出的值。电池120的电压，经由DC/DC转换器127，向E⑶300、以及空调装置的逆变器等等的辅助设备供给。DC/DC转换器127，由ECU300控制，使得维持向ECU300等供给的电压。例如，鉴于由于驱动马达220起转发动机100使得电池120的电压暂时降低，控制为在驱动马达220时升压。如后所述，马达220被控制为在发动机100的起动要求信号输出的情况下驱动， DC/DC转换器127控制为在发动机100的起动要求信号输出的情况下升压。DC/DC转换器 127的控制方法不限定为此。继电器RYl的一端连接到电池120的正极，继电器RYl的另一端连接到起动机200 内的螺线管线圈230的一端。继电器RYl，通过来自E⑶300的控制信号SEl控制，切换来自电池120向螺线管线圈230的电源电压的供给和切断。继电器RY2的一端连接到电池120的正极，继电器RY2的另一端连接到起动机200 内的马达220。继电器RY2，通过来自E⑶300的控制信号SE2控制，切换来自电池120向马达220的电源电压的供给和切断。并且，在连结继电器RY2和马达220的电力线上，设置电压传感器130。电压传感器130，检测马达电压VM，向E⑶300输出此检测出的值。本实施方式中，起动机200包含能够与连结于发动机100的曲轴111的第一齿轮接合的第二齿轮；在驱动状态下，使第二齿轮移动到与第一齿轮接合的位置的致动器232 ； 和使第二齿轮旋转的马达220。本实施方式中的“第一齿轮”是，连接到发动机100的曲轴 111的齿圈110、“第二齿轮”是小齿轮260。如上所述，向起动机200内的马达220以及螺线管线圈230的电源电压的供给，能够由继电器RYl，RY2各自独立的控制。输出部件250，和马达内部的转子(未图示)的旋转轴通过例如直线花键结合。并且，在输出部件250的与马达220的相反侧的端部上，设置小齿轮沈0。通过继电器RY2的闭合，从电池120供给电源电压旋转马达220时，输出部件250向小齿轮沈0传达转子的旋转动作，旋转小齿轮260。螺线管线圈230的一端如上所述的连接到继电器RY1，螺线管线圈230的另一端连接到车体地线。继电器RYl闭合，励磁螺线管线圈230，螺线管线圈230向箭头的方向吸引动铁芯210。
动铁芯210，通过连结部240和输出部件250结合。螺线管线圈230被励磁而向箭头的方向吸引动铁芯210。如此，通过支点245被固定的连结部M0，使得输出部件250，从图1所示的待机位置，向着与动铁芯210的动作方向相反的方向，也就是小齿轮260从马达 220的本体远离的方向运动。并且，动铁芯210，通过未图示的弹簧机构施加与图1中的箭头反向的力，在螺线管线圈230为非励磁时，被返回待机位置。如此，通过对螺线管线圈230励磁，输出部件250在轴向上动作时，小齿轮260与安装在发动机100的曲轴111上的飞轮或者传动板的外周上设置的齿圈110接合。然后， 在小齿轮260和齿圈110接合的状态下，通过小齿轮260旋转动作，起转发动机100，对发动机100进行起动。如此，本实施方式中，分别控制移动小齿轮260使得与发动机100的飞轮或者传动板的外周上设置的齿圈110接合的致动器232，和使小齿轮260旋转的马达220。并且，图1中未图示，可以在输出部件250和马达220的转子轴之间设置单向离合器，使得马达220的转子不由于齿圈110的旋转动作旋转。并且，图1中的致动器232，如果是能够向齿圈110传达小齿轮260的旋转、并且能够切换小齿轮260和齿圈110接合的状态与两者非接合的状态的结构的话，不限于上述的机构，例如，将输出部件250的轴在小齿轮沈0的径向上移动，如此小齿轮260和齿圈110 接合的结构也是可以的。任意图中都未图示，ECU300包含CPU(中央处理单元)(Central Processing Unit)，和存储装置，和输入输出缓存，进行各个传感器的输入和向各设备的控制信号的输出。并且，关于上述的控制，不限于软件处理，使用专用的硬件(电子电路)构建一部分来处理也是可以的。E⑶300，接受来自设置于加速踏板140的传感器(未图示)的表示加速踏板140 的操作量的信号ACC。ECU300，接受来自设置于制动踏板150的传感器(未图示)的表示制动踏板150的操作量的信号BRK。并且，E⑶300，接受通过由于驾驶者进行点火操作等得到的起动操作信号IG-ON。E⑶300，基于上述的信息，生成发动机100的起动要求信号以及停止要求信号，按照此输出控制信号SE1，SE2控制起动机200的动作。E⑶300，能够分别的单独驱动致动器232以及马达220。并且，具有在致动器232 的驱动之前驱动马达220的旋转模式。并且，E⑶300具有在致动器232的驱动之前驱动马达220的旋转模式和在马达220驱动之前驱动致动器232并将小齿轮260与齿圈110接合的接合模式。本实施方式中，ECU300在旋转模式实行时发动机100的负荷变动发生的情况下转变到接合模式。参照图2，关于E⑶300的功能，进行说明。并且，以下说明的E⑶300的功能，通过软件实现也可以，硬件实现也可以，软件和硬件的协同来实现也可以。E⑶300，包括判定部302和控制部304。判定部302，判定是否有起动发动机100 的要求。判定部302，例如，在驾驶者对制动踏板150的操作量减少到零时，判定为存在发动机100的起动要求。更加具体的，判定部302，在发动机100以及车辆10停止了的状态下， 在驾驶者对制动踏板150的操作量减少到零时，判定为存在发动机100的起动要求。判定部302判定是否有起动发动机100的要求的判定方法不限于此。ECU300，在判定为有起动发动机100的要求的情况下，生成发动机100的起动要求信号，据此输出控制信号SE1，SE2。
本实施方式中，控制部304，在发动机100的起动要求信号被生成了的情况下，也就是判定为有发动机100的起动要求的情况下，基于发动机100的旋转速度Ne在多个的控制模式中选择其中任一个，控制致动器232和马达220使得发动机100起动。多个的控制模式包含以在小齿轮沈0向齿圈110移动之后开始小齿轮沈0的旋转的方式控制致动器 232以及马达220的第一模式，和以在开始了小齿轮沈0的旋转之后小齿轮沈0向齿圈110 移动的方式控制致动器232以及马达220的第二模式。并且，控制部304，在判定为有发动机100的起动要求的情况下，不在多个的控制模式中选择其中之一，以在开始了小齿轮260的旋转之后小齿轮沈0向齿圈110移动的方式控制致动器232以及马达220也是可以的。控制部304，在选择了第一模式的情况下，在由判定部302判定有发动机100的起动要求的时候，控制致动器232使得小齿轮250向着齿圈110移动，在小齿轮沈0向着齿圈 110移动了之后，控制马达220使得小齿轮260旋转。控制部304，在选择了第二模式的情况下，在由判定部302判定有发动机100的起动要求的时候，控制马达220使得小齿轮260开始旋转，在开始了小齿轮260旋转之后，控制致动器232使得小齿轮250向着齿圈110移动。控制部304，在发动机100的旋转速度Ne为预定的第一基准值α 1以下的情况下， 选择第一模式。控制部304，在发动机100的旋转速度Ne大于预定的第一基准值α 1的情况下，选择第二模式。进一步的，本实施方式中，控制部304，在后述的旋转模式的实行时，开始了马达 220的动作之后并且推定出发动机的齿圈的旋转和起动机的小齿轮的旋转同步的推定时刻之前，作为预测到发动机的负荷变动发生的预测条件成立的情况下，以向着齿圈110移动小齿轮260的方式使致动器232动作，以起动发动机100的方式控制致动器232和马达220。 预测条件是，接收到用于使所述设备的工作状态变化的指令这一条件。并且，如上所述，设备是通过动作变动发动机100的负荷的设备，本实施方式中，是离合器112，和变速器114， 和交流电动机132，和空调压缩机134。本实施方式中，预测条件包含接收到用于使离合器112的工作状态变化的指令这一条件。具体的，预测条件包含接收到用于使离合器112从分离状态变化到接合状态的操作这一条件。控制部304，基于来自离合器踏板位置传感器的检测值判定预测条件是否成立了。例如，控制部304，在使用离合器踏板位置传感器检测到离合器踏板180是从完全踏下的状态向解除踩踏的方向操作了的情况下(例如，停止输出开(ON)信号或者接收到关 (OFF)信号的情况)，判定为接收到离合器112从释放状态变化到接合状态的这一预测条件成立了。或者，预测条件包含接收到用于使变速器114的变速状态变化的指令这一条件。 具体的，预测条件包含接受了用于选择变速器114的变速档的操作这一条件。例如，控制部 304，在使用档位传感器检测到换挡杆190从空挡位置移动到预定的变速档(例如，1档) 对应的位置的情况下，判定为接收到选择变速器114的变速档的操作的这一预测条件成立了。或者，预测条件包含接收到用于使交流发电机132工作(也就是发电)的指令以及用于使交流发电机132的工作停止的指令中的任一方的指令这一条件。例如，控制部
10304，在交流发电机132的非动作中，电池的剩余容量降低到比下限值低的情况下，判定为接收到用于使交流发电机132工作(也就是发电)的指令这一预测条件成立了。或者，控制部304，在交流发电机132的动作中，电池的剩余容量上升到比上限值高的情况下，判定为接收到用于使交流发电机132工作停止的指令这一预测条件成立了。或者，预测条件包含接收到用于使空调压缩机134工作的指令以及用于使空调压缩机134的工作停止的指令中的任一方的指令这一条件。例如，控制部304，接收到了用于使室内的温度自动的成为预定的温度的制冷的动作的指令或者动作停止的指令的情况下， 判定为预测条件成立了也可以，或者，用于进行制冷的操作由驾驶者进行的情况下或者用于停止制冷的操作由驾驶者进行的情况下，判定为预测条件成立了也可以。本实施例中，控制部304，在上述的关于各设备的多个的预测条件中的任意一个的预测条件成立了的情况下，使变动预测标志位为开(ON)，在上述的多个的预测条件中的任意一个的预测条件都没有成立的情况下，使变动预测标志位为关(OFF)。起动器的动作模式的说明图3是，用于说明起动机的动作模式的转变的图。本实施方式中，起动机200的动作模式中，包含待机模式410，接合模式420，旋转模式430，以及全驱动模式440。如前所述的第一模式是经过接合模式420转变到全驱动模式440的模式。如前所述的第二模式是经过旋转模式430移变到全驱动模式440的模式。待机模式410是停止起动机200的致动器232以及马达220的两者的驱动的模式， 是没有发动机100的起动要求的情况下选择的模式。待机模式410，相当于起动机200的初始状态，发动机100的起动动作前，发动机100的起动完成之后，以及发动机100的起动失败的时候等等，不需要起动机200的驱动的情况下选择。全驱动模式440是驱动起动机200的致动器232以及马达220的两者的模式。选择此全驱动模式440的情况下，控制马达220以及致动器232，使得在小齿轮260和齿圈110 接合的状态下，小齿轮260旋转。如此，实际的起转发动机100，开始起动动作。本实施方式中的起动机220，如上所述，能够各自独立的驱动致动器232和起动机 220。因此，在从待机模式410转变到全驱动模式440的过程中，有早于马达220的驱动而驱动致动器232的情况(也就是，相当于接合模式420)，和早于驱动致动器232而驱动马达 220的情况(也就是，相当于旋转模式430)。此接合模式420以及旋转模式430的选择，基本上基于发动机100的再起动要求发生时的发动机100的旋转速度Ne进行。接合模式420是仅仅驱动致动器232和起动机220中的致动器232，不驱动马达 220的状态。此模式是，在即使是停止了小齿轮沈0的状态也能够接合小齿轮260和齿圈 110的情况下选择。具体的，发动机100停止的状态，或者发动机100的旋转速度Ne充分低的状态(Ne <第一基准值α 1)的情况下，选择此接合模式420。生成发动机100的起动要求之后，致动器232和起动机220选择接合模式420。然后，作为动作模式选择接合模式420之后，从接合模式420向全驱动模式440转变动作模式。也就是说，选择全驱动模式440控制致动器232和起动机220。也就是说，本实施方式中，基于致动器232的驱动开始经过了预定的时间，判定为小齿轮260和齿圈110 的接合完成了。
另一方面，旋转模式430是仅仅驱动致动器232和起动机220中的马达220，不驱动致动器232的状态。此模式是，例如，在紧接着发动机100的停止要求之后，输出发动机 100的再起动要求的情况下，发动机100的旋转速度Ne相对的高(α 1 < Ne <第二基准值 α 2)的时候选择。生成了发动机100的起动要求信号的情况下，以旋转模式430控制致动器232和起动机220。如此，在发动机100的旋转速度Ne高的时候，停止了小齿轮260的状态下，小齿轮 260和齿圈110之间的速度差大，存在小齿轮260和齿圈110的接合困难的可能性。因此， 旋转模式430中，在驱动致动器232之前仅仅驱动马达220，同步齿圈110的旋转速度Ne和小齿轮沈0的旋转速度。然后，对应于齿圈110的旋转速度Ne和小齿轮沈0的旋转速度的差变得充分小，判定为同步已经成立了时驱动致动器232，进行齿圈110和小齿轮沈0的接合。然后，将动作模式从旋转模式430向全驱动模式440转变。本实施方式中，作为同步的成立的判定，具体的，通过发动机100的旋转速度Ne和小齿轮沈0的旋转速度(曲轴换算的马达220的旋转速度Nm)的相对旋转速度NdifT (= Ne-Nm)是否到了预定的阈值的范围内，进行判定(0彡β 1 ^ Ndiff < β 2)。并且，虽然能够通过相对旋转速度Ndiff的绝对值是否小于阈值β (I Ndiff < β)判定同步的成立的判定，但是，在发动机的旋转速度Ne比小齿轮沈0的旋转速度更高的状态下接合是更加理
术目的
> LH、U J ο并且，旋转模式430中，推定出发动机的齿圈110的旋转和小齿轮260的旋转同步的推定时刻之前，上述预测条件成立，预测变动标志为开(ON)的情况下，即使在推定时点之前，也驱动致动器232，进行齿圈110和小齿轮沈0的接合。然后，动作模式从旋转模式 430转变到全驱动模式440。全驱动模式440的情况下，对应于完成发动机100的起动，发动机100开始了独立运转，运转模式从全驱动模式440返回待机模式410。如此，在输出了发动机100的起动要求信号的情况下，也就是说，判定为起动发动机100的情况下，在经过接合模式420移到全驱动模式440的第一模式和经过旋转模式430 移到全驱动模式440的第二模式中的任意一方的模式下，控制致动器232以及马达220。图4是说明本实施方式中，通过在发动机的起动动作时选择的2个驱动模式(第一模式、第二模式)进行发动机的起动控制和变动预测标志的变化的图。图4的横轴表示时间，纵轴表示发动机100的旋转速度Ne，第一模式时以及第二模式时的致动器232以及马达220的驱动状态。时刻t0中，预想为例如车辆10停止，并且，满足作为由驾驶者操作制动踏板150 的条件，由此，生成发动机100的停止要求，停止发动机100的燃烧的情况。此情况下，如果不再起动发动机100的话，如实线的曲线W0，慢慢的降低发动机100的旋转速度Ne，最终停止发动机100的旋转。接着，在发动机100的旋转速度Ne的降低中，例如，考虑由于驾驶者对制动踏板 150的操作量变为零，生成了发动机100的再起动要求的情况。此情况下，按照发动机100 的旋转速度Ne分类为3个区域。第一区域(区域1)是，发动机100的旋转速度Ne比第二基准值α 2高的情况，例如，在图4中的点PO中，生成再起动要求那样的状态。此区域1，由于发动机100的旋转速度Ne充分高，通过燃料喷射以及点火动作，不使用起动机200也能够起动发动机100的区域。也就是说，区域1是发动机100能够独立恢复的区域。如此，区域1中，禁止起动机200的驱动。并且，关于上述的第二基准值α 2， 也有由马达220的最高旋转速度限制的情况。第二区域(区域2、是，发动机100的旋转速度Ne在第一基准值α 1和第二基准值α 2之间的情况，是在图4中的点Pl中生成再起动要求那样的状态。此区域2是，发动机100不能独立恢复，但发动机100的旋转速度Ne比较高的状态的区域。此区域中，如图3中说明的，选择旋转模式(第二模式)。时刻t2中，生成发动机100的再起动要求时，控制部304首先驱动马达220。如此，开始小齿轮260旋转。如图4中的虚线所示，当变动预测标志为开(ON)的状态，时刻t4中，成为推定出同步发动机的齿圈110的旋转和小齿轮沈0的旋转的推定时刻的情况下，驱动致动器232。 时刻t4中，通过驱动致动器232完成了齿圈110和小齿轮沈0的接合时，对发动机100起转，如虚线的曲线Wl那样发动机100的旋转速度增加。之后，再开始发动机100的独立运转时，停止致动器232和马达220的驱动。另一方面，在比时刻t4早的时刻t3，例如，解除了离合器踏板180的踩踏等等，使得变动预测标志为开(ON)的情况下，在变动预测标志为开(ON)的同时，驱动致动器232。 时刻t3中，通过驱动致动器232完成了齿圈110和小齿轮沈0的接合时，对发动机100起转，如虚线的曲线W3那样发动机100的旋转速度增加。之后，再开始发动机100的独立运转时，停止致动器232和马达220的驱动。第三区域(区域幻是发动机100的旋转速度Ne低于第一基准值α 1的情况，例如，是在图4中的点Ρ2中生成再起动要求那样的状态。此区域3是，发动机100的旋转速度Ne低，即使不同步小齿轮沈0，也能够接合齿圈110和小齿轮沈0的区域。此区域中，如图3所说明的，选择接合模式。时刻t5中，生成发动机100的再起动要求时，控制部304，首先驱动致动器232。如此，向齿圈110侧压出小齿轮沈0。时刻t6中，在驱动致动器232之后完成了齿圈110和小齿轮260的接合时，驱动马达220。如此，对发动机100起转，如虚线的曲线W2那样发动机 100的旋转速度增加。之后，再开始发动机100的独立运转时，停止致动器232和马达220 的驱动。如此，使用能够独立的驱动致动器232和马达220的起动机200，进行发动机100 的再起动控制，如此，相比于现有的起动机中在从发动机100的独立恢复不可能的旋转速度(图4中的时刻tl)到发动机100停止(图4中的时刻t7)的期间(Tinh)中禁止发动机100的再起动动作的情况，变得能够更短时间的再起动发动机100。如此，对于驾驶者，能够减低由于发动机再起动延迟产生的不适感。动作模式设定控制的说明图5是用于说明本实施方式中E⑶300的控制部304实行的动作模式设定控制处理的详细的流程图。如图5所示的流程图通过以预定周期实行ECU300的存储器预先存储的程序实现。或者关于一部分的步骤，构建专用的硬件(电子电路)实现处理也是可以的。
参照图1和图5，步骤(以下，步骤省略为S) 100中，控制部304，判定是否有发动机100的起动要求。没有发动机100的起动要求的情况下(S100为否)，控制部304，因为不需要发动机100的起动动作，向S190进行处理，选择待机模式。有发动机100的起动要求的情况下(S100为是)，向SllO进行处理，控制部304，
接着判定发动机100的旋转速度Ne是否在第二基准值α 2以下。发动机100的旋转速度Ne大于第二基准值α 2的情况(S110为否)，因为对应着发动机100能够独立恢复的图4中的区域1，控制部304向S190进行处理，选择待机模式。发动机100的旋转速度Ne在第二基准值α 2以下的情况(S110为是)，控制部 304，进一步判定发动机100的旋转速度Ne是否在第一基准值α 1以下。发动机100的旋转速度Ne在第一基准值α 1以下的情况(S120为是)，因为对应着图4中的区域1，所以向S145进行处理，控制部304，选择接合模式。然后，控制部304，通过输出控制信号SEl闭合继电器RY1，驱动致动器232。此时，不驱动马达220。然后，向S170进入处理，控制部304选择全驱动模式。然后，通过起动机200，开始发动机100的起转。接着，控制部304，在S180中，判定是否完成了发动机100的起动。关于发动机100 的起动完成的判定，例如，可以从马达220的驱动开始经过预定时间Tl之后，通过发动机的旋转速度是否大于表示独立运转的阈值Y判定。发动机100的起动没有完成的情况下(S180为否)，返回处理到S170，继续发动机 100的起转。发动机100的起动完成了的情况下(S180为是)，进行处理到S190，控制部304选择待机模式。另一方面，发动机100的旋转速度Ne比第一基准值α 1大的情况下(S120为否)， 进行处理到S140，E⑶300，选择旋转模式。然后，控制部304输出控制信号SE2，闭合继电器 RY2，如此驱动马达220。此时，不驱动致动器232。然后，处理进入到S150，控制部304，判定是否发动机100的旋转速度Ne和曲轴换算的马达220的旋转速度Nm(小齿轮沈0的旋转速度)的差Ndiff ( = Ne-Nm)是否到了预定值β 1以上，并且，小于预定值β 2。Ndiff到了预定值β 1以上，并且小于预定值β2的情况下(S150中是)，处理进入到S170。不是这样的情况下(S150中否)，处理移动到S160。S160中，控制部304，判定是否有变动预测。具体的，有上述的关于各设备的多个的预测条件中的任意一个的预测条件成立了的情况下判定为存在变动预测。此时，控制部 304，设置变动预测判定标志为开(ON)。另一方面，上述的关于各设备的多个的预测条件中的任意一个的预测条件都不成立的情况下判定为不存在变动预测。判定为存在变动预测的情况下(S160为是)，处理移动到S170。不是这样的情况下(S160中否)，处理移动到S150。然后，E⑶300，在S170，选择全驱动模式。如此，驱动致动器232，小齿轮260和齿圈110接合，起转发动机100。如上所述，本实施例中，对应于发动机100的起动要求选择旋转模式的情况，在推定出齿圈110的旋转和小齿轮沈0的旋转同步的推定时刻之前，预测到发动机的负荷变动发生的条件成立的情况下，通过以接合第一齿轮和第二齿轮的方式驱动致动器，由此即使发动机的旋转速度Ne急变动了，由于能够很快的起动发动机100，能够抑制起动性的恶化。 如此，能够提供抑制发动机的起动性的恶化的起动装置以及发动机的起动方法。例如，在旋转模式的实行时，发动机100的旋转速度Ne急减少了的情况下，存在在推定时刻即使驱动致动器232，齿圈110的旋转速度也变得小于小齿轮沈0的旋转速度的情况。此情况下，因为齿圈110的旋转是减少，小齿轮110的旋转速度增加，不能同步齿圈 110的旋转和小齿轮沈0的旋转。此结果是，不能接合齿圈110和小齿轮沈0，不能起动发动机100。另一方面，由于在发动机100的负荷变动发生的预测条件成立了的时刻，驱动致动器232，即使由于负荷变动发动机100的旋转速度Ne急减少了的情况下，也能够在齿圈 110的旋转速度大于小齿轮260的旋转速度的状态(也就是说，能够接合齿圈110和小齿轮 260的状态)下驱动致动器232，所以在接合了齿圈110和小齿轮沈0的情况下，能够很快的起动发动机100。第二实施方式以下，关于第二实施方式中的发动机的起动装置进行说明。本实施方式中的发动机的起动装置，与上述第一实施方式中发动机的起动装置的结构相比，控制部304的动作不同。此外的结构是与上述第一实施方式中发动机的起动装置相同的结构，关于它们给予相同的参照符号。他们的功能也相同，如此，此处不再重复详细的说明。本实施方式中，控制部304，在旋转模式的实行时，开始马达220的动作之后，并且，在推定出齿圈Iio的旋转和小齿轮260的旋转同步的推定时刻之前，发动机100的负荷变动发生了的情况下，以向着齿圈110移动小齿轮沈0的方式动作致动器232，以起动发动机100的方式控制致动器232和马达220。控制部304，基于发动机100的旋转速度Ne，吸入空气量，节气门开度，离合器踏板 180的操作量判定发动机100的负荷变动是否发生了。例如，控制部304，算出发动机100 的旋转速度Ne，吸入空气量以及节气门开度中至少一方的时间变化量，相比于上次算出了的时间变化量，变化了阈值以上的量的情况下，判定为发动机100的负荷变动发生了是可以的，在离合器踏板180的操作量成为离合器112开始接合的操作量的情况下，判定为发动机100的负荷变动发生了也是可以的。并且，关于本实施方式中起动器200的动作模式，与第一实施方式中使用图3说明的起动机的动作模式比较，从旋转模式430转变到全驱动模式440的条件是齿圈110的旋转和小齿轮沈0的旋转同步的条件或者判定为发动机100的负荷变动发生了的条件，这一点上不同。此外的关于起动机200的动作模式，因为是相同的，不再反复进行详细说明。图6是用于说明本实施方式中E⑶300的控制部304实行的动作模式设定控制处理的详细的流程图。并且，在图6中表示的流程图之中，关于与前述的图5所表示的流程图中相同的处理给予了相同的编号。关于他们的处理也相同。如此，不再反复进行关于他们的详细说明。S150中，判定为Ndiff小于预定值β 1，或者，小于预定值3 2的情况(5150中否)， S200中，控制部304判定是否有发动机100的负荷变动。判定有负荷变动的情况下(S200 中是)，处理向S170移动。不是这样的情况下(S200中否)，处理移动到S150。如上所述，本实施例中，对应于发动机100的起动要求选择旋转模式的情况，在推
15定出齿圈110的旋转和小齿轮沈0的旋转同步的推定时刻之前，发生了发动机100的负荷变动的情况下，通过以接合第一齿轮和第二齿轮的方式驱动致动器，即使发动机100的旋转速度Ne急变动了，由于能够很快的起动发动机100，能够抑制起动性的恶化。如此，能够提供抑制发动机的起动性的恶化的起动装置以及发动机的起动方法。此处展示的实施方式，所有的点均为示例，绝对不能认为是对本发明的限制。本发明的范围，不是由上述的说明表示，而是根据权利要求的范围展示，与权利要求的范围均等的意义以及范围内的所有变更均包含其中。符号说明10车辆，100发动机，110齿圈，111曲轴，112离合器，114变速器，115旋转速度传感器，120电池，125，130电压传感器，127DC/DC转换器，132交流发电机，134空调压缩机， 136，138，168滑轮，140加速踏板，142电磁离合器，150制动踏板，160节气门马达，162节气门位置传感器，164节气门，166进气通路，170带，172阀门驱动用致动器，180离合器踏板， 190换挡杆，200起动机，210动铁芯，220马达，230螺线管线圈，232致动器，240连结部，245 支点，250输出部件，260小齿轮，300E⑶，302判定部，304控制部。
权利要求
1.一种发动机的起动装置，具备使所述发动机(100)起动的起动机O00)；和所述起动机O00)的控制装置(300)， 所述起动机(200)包括能够与连结于所述发动机(100)的曲轴(111)的第一齿轮(110)接合的第二齿轮 (260)；在驱动状态下，使所述第二齿轮(260)移动到与所述第一齿轮(110)接合的位置的致动器032)；和使所述第二齿轮(260)旋转的马达020)，所述控制装置(300)能够分别独立地驱动所述致动器(23 和所述马达(220)， 所述控制装置(300)具有旋转模式和接合模式，所述旋转模式是在所述致动器032) 的驱动之前使所述马达(220)驱动，所述接合模式是在所述马达O20)的驱动之前驱动所述致动器032)，使所述第二齿轮Q60)与所述第一齿轮(110)接合，在所述旋转模式的执行时，在所述发动机(100)的负荷变动发生的情况下转变到所述接合模式。
2.根据权利要求1所述的发动机的起动装置，其中，所述控制装置(300)，在所述旋转模式的执行时，在开始了所述马达Q20)的工作之后且在推定时刻之前发生了所述发动机(100)的负荷变动的情况下驱动所述致动器032)， 所述推定时刻是推定出所述第一齿轮(110)的旋转和所述第二齿轮(沈0)的旋转同步的时刻。
3.根据权利要求1所述的发动机的起动装置，其中，所述控制装置(300)，在所述旋转模式的执行时，在预测到所述发动机(100)的旋转速度的变动发生的预测条件在开始了所述马达O20)的工作之后且在推定时刻之前成立了的情况下驱动所述致动器032)，所述推定时刻是推定出所述第一齿轮(110)的旋转和所述第二齿轮O60)的旋转同步的时刻。
4.根据权利要求3所述的发动机的起动装置，其中，通过工作使得所述发动机(100)的负荷变动的设备(112，114，132，134)连结于所述发动机(100)的所述曲轴(111)，所述预测条件是接收到用于使所述设备的工作状态变化的指令这一条件。
5.根据权利要求4所述的发动机的起动装置，其中， 所述设备是离合器(112)，所述预测条件是接收到用于使所述离合器(11 的工作状态变化的指令这一条件。
6.根据权利要求5所述的发动机的起动装置，其中，所述预测条件是接受了用于使所述离合器(112)从分离状态变化到接合状态的操作这一条件。
7.根据权利要求4所述的发动机的起动装置，其中， 所述设备是变速器(114)，所述预测条件是接收到用于使所述变速器(114)的变速状态变化的指令这一条件。
8.根据权利要求7所述的发动机的起动装置，其中，所述预测条件是接受了用于选择所述变速器(114)的变速档的操作这一条件。
9.根据权利要求4所述的发动机的起动装置，其中， 所述设备是交流发电机(132)，所述预测条件是接收到用于使所述交流发电机(13 工作的指令以及用于使所述交流发电机(13 的工作停止的指令中的任一方的指令这一条件。
10.根据权利要求4所述的发动机的起动装置，其中， 所述设备是空调压缩机(134)，所述预测条件是接收到用于使所述空调压缩机(134)工作的指令以及用于使所述空调压缩机(134)的工作停止的指令中的任一方的指令这一条件。
11.根据权利要求1所述的发动机的起动装置，其中，所述控制装置(300)，基于所述发动机(100)的旋转速度选择所述旋转模式和所述接合模式中的任一个，控制所述致动器(23 和所述马达(220)使得所述发动机(100)起动。
12.—种发动机的起动方法，使所述发动机(100)起动的起动机(200)和所述起动机O00)的控制装置(300)设置于所述发动机(100)，所述起动机(200)包括能够与连结于所述发动机(100)的曲轴(111)的第一齿轮(110)接合的第二齿轮 (260)；在驱动状态下，使所述第二齿轮(260)移动到与所述第一齿轮(110)接合的位置的致动器032)；和使所述第二齿轮(260)旋转的马达020)，所述致动器(23 和所述马达(220)分别能够独立地驱动，所述起动方法包括以在所述致动器032)的驱动之前使所述马达(220)驱动的旋转模式，驱动所述致动器(23 和所述马达Q20)的步骤；以在所述马达(220)的驱动之前驱动所述致动器032)，使所述第二齿轮(沈0)与所述第一齿轮(110)接合的接合模式，驱动所述致动器(23 和所述马达Q20)的步骤；以及在所述旋转模式的执行时，在所述发动机(100)的负荷变动发生的情况下转变到所述接合模式的步骤。
全文摘要
ECU实行包含如下步骤的程序有发动机的起动要求的情况下(S100)，在发动机的旋转速度Ne小于α1的情况下(S110中是，S120中是)，选择接合模式的步骤(S145)，和选择全驱动模式的步骤(S170)，和在发动机的起动完成了的情况(S180中是)，选择待机模式的步骤(S190)，和在发动机的旋转速度在α2以下(S110中是)并且大于α1的情况(S120中是)下选择旋转模式的步骤(S140)，和在齿圈的旋转和小齿轮的旋转的差Ndiff大于预定值β2的情况下(S250中否)，存在变动预测的情况(S160中是)，选择全驱动模式的步骤(S170)。
文档编号F02N15/06GK102472229SQ20108003021
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者哈希姆 H·S·本, 守屋孝纪, 笕淳平 申请人:丰田自动车株式会社