发动机的启动装置以及搭载该启动装置的车辆的制作方法

专利名称：发动机的启动装置以及搭载该启动装置的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机的启动装置以及搭载启动装置的车辆，尤其涉及能够独立地控制致动器和马达的启动装置的控制，其中，所述致动器使小齿轮移动到与齿圈接合的位置，该齿圈与发动机的曲轴连结，所述马达用于使小齿轮旋转。
背景技术：
近年来，在具有发动机等内燃机的汽车中，以削减燃费、减少废气排放等为目的，具有搭载了所谓怠速停止(idling-stop)功能车辆，即车辆停止且在由驾驶员操作了制动踏板的状态下使发动机自动停止，并且例如通过制动踏板的操作量减小到零等由驾驶员进行的再起步动作使发动机自动再次启动。在该怠速停止中，有时会在发动机的转速较高的状态下进行发动机的再启动。在这样的情况下，在用于使发动机旋转的小齿轮的接合与小齿轮的旋转根据一个驱动指令来进行的以往的启动器中，等待发动机的转速充分降低后驱动启动器，以使得小齿轮与发动机的齿圈的接合变得容易。于是，有可能从发动机的再启动请求到发动机实际起转为止发生时间延迟、对驾驶员带来不适感。在日本特开2005-330813号公报(专利文献I)中公开了如下技术为了解决这样的问题，使用具有能够独立地控制小齿轮的接合动作和小齿轮的旋转动作的构造的启动器，在刚产生停止请求之后的发动机旋转下降期间中产生了再启动请求的情况下，在小齿轮的接合动作之前进行小齿轮的旋转动作，并且在小齿轮的转速与发动机转速同步时，通过进行小齿轮的接合动作来进行发动机的再启动。在先技术文献专利文献1:日本特开2005-330813号公报专利文献2 :日本特开2009-529114号公报专利文献3 :日本特开2010-31851号公报专利文献4 :日本特开2000-97139号公报专利文献5 :日本特开2009-191843号公报

发明内容
发明要解决的问题根据日本特开2005-330813号公报(专利文献I)所记载的技术，在产生停止请求不久之后的发动机旋转下降期间中产生了再启动请求的情况下，也能够不等待发动机转速下降而使发动机起转。在发动机的启动刚完成之后的燃烧状态稳定之前等状态下，例如，有时会由于使离合器骤然接合等驾驶员的操作而使发动机停止。在这样的情况下，在再次启动发动机时，当再次进行第二齿轮的接合动作以及由马达实现的第二齿轮的旋转动作时，到再启动为止的时间有可能变长。
本发明是为了解决这样的问题而完成的，目的在于在具有能够独立地控制第二齿轮的接合动作和第二齿轮的旋转动作的启动器的发动机的启动装置中，迅速地进行发动机启动不久之后就停止的情况下的发动机的再启动。用于解决问题的手段本发明的发动机的启动装直具备使发动机启动的启动器和控制启动器控制装直。启动器包括第二齿轮，其能够与第一齿轮接合，该第一齿轮与发动机的曲轴连结；致动器，其在驱动状态下使第二齿轮移动到与第一齿轮接合的位置；以及马达，其使第二齿轮旋转。控制装置能够分别独立地控制致动器和马达，在发动机的启动完成后、直到基准条件成立为止的待机期间，保持使马达停止且驱动致动器的状态。根据这样的启动装置，能够分别独立地控制致动器和马达，在发动机的启动完成之后的待机期间中，保持马达停止、但致动器驱动的状态，即保持通过启动器不使发动机旋转但第一齿轮和第二齿轮保持接合的状态。因此，在发动机刚启动不久之后停止的情况下，不需要再次使第一齿轮与第二齿轮接合，能够只是驱动马达就迅速地再次启动发动机。优选控制装置在待机期间中、发动机的转速低于了基准转速的情况下，除了致动器以外还驱动马达而使发动机启动。通过设为这样的构造，在发动机的启动完成之后发动机的转速低于了基准转速的情况下、即发动机停止的情况下，除了致动器以外还驱动马达。由此，能够判断发动机的启动完成后的发动机停止而进行发动机的再启动。优选控制装置在发动机的转速不低于基准转速而基准条件成立时，进一步停止致动器。通过设为这样的构造，在发动机的转速不低于基准转速而基准条件成立时、即在发动机的运行正常持续时，能够停止致动器而解除第一齿轮与第二齿轮的接合状态。由此，能够抑制使致动器持续驱动必要以上的时间，能够防止无用的电力消耗。优选基准条件包括在发动机的启动完成后、经过了第一基准时间。通过设为这样的构造，根据发动机的启动完成后、经过了第一基准时间这一情况，能够对发动机的运行正常持续的情况进行判断。优选启动装置被搭载于车辆。并且，基准条件包括在发动机的启动完成后、车速超过了基准车速。通过设为这样的构造，在发动机的启动装置被搭载于车辆的情况下，根据车速超过了基准车速这一情况、即车辆行驶这一情况，能够对发动机的运行正常持续的情况进行判断。优选控制装置使用第一模式和第二模式控制启动器，第一模式是在驱动致动器之前驱动马达的模式，第二模式是在驱动马达之前通过致动器使第一齿轮和第二齿轮接合的模式。在需要启动发动机的情况下，控制装置在发动机的转速低于第一基准值时选择第二模式，在发动机的转速处于第一基准值与比第一基准值大的第二基准值之间时选择第一模式。通过设为这样的构造，在发动机的转速低于第一基准值的情况下、即低旋转的情况下，在使第二齿轮停止的状态下与第一齿轮接合(第二模式)、发动机的转速处于第一基准值与比第一基准值大的第二基准值之间的情况下、即转速高的情况下，能够一边使第二齿轮旋转、一边使之与第一齿轮接合(第一模式)。由此，在转速较高的情况下，能够使第一齿轮与第二齿轮的转速的差变小，即使在转速较高的情况下，也能够顺利(平顺)地使第一齿轮与第二齿轮接合。优选在选择了第一模式的情况下，控制装置在判断为致动器的接合动作预定完成时的发动机的转速和马达的转速的同步成立时，驱动致动器使第一齿轮和第二齿轮接合。在致动器的接合动作预定完成时的发动机的转速与马达的转速之差处于预先确定的范围内时，控制装置判断为同步成立。通过设为这样的构造，在第一模式的情况下，能够在致动器的接合动作预定完成时的发动机的转速与马达的转速之差处于预先确定的范围内时、即第一齿轮与第二齿轮的转速差变小时使第一齿轮与第二齿轮接合。优选控制装置在从同步成立的时刻减去致动器的动作时间而得到的时刻开始驱动致动器。通过设为这样的构造，能够考虑致动器的动作时间来决定致动器的驱动开始。因此，能够使第一齿轮与第二齿轮的转速之差尽可能小。优选在选择了第二模式的情况下，控制装置根据第一齿轮与第二齿轮的接合已完成这一情况来开始驱动马达。通过设为这样的构造，在第二模式的情况下，能够在第一齿轮与第二齿轮接合的状态下开始启动发动机。优选在选择了第一模式的情况下，控制装置在开始驱动致动器的定时为经过了第二基准时间之后时使马达停止。通过设为这样的构造，即使选择了第一模式，在致动器的动作完成时同步已经不成立的情况下，也能够停止马达而在使第二齿轮停止的状态下启动发动机。优选致动器包括电磁线圈。当电磁线圈励磁时，致动器使第二齿轮从待机位置移动到与第一齿轮接合的接合位置，当电磁线圈非励磁时，致动器使第二齿轮返回待机位置。通过设为这样的构造，能够通过电磁线圈励磁来使第一齿轮与第二齿轮接合，通过电磁线圈非励磁来解除接合状态。本发明的车辆具备生成用于使车辆行驶的驱动力的发动机、使发动机启动的启动器以及控制启动器的控制装置。启动器包括第二齿轮，其能够与第一齿轮接合，该第一齿轮与发动机的曲轴连结；致动器，其在驱动状态下使第二齿轮移动到与第一齿轮接合的位置；以及马达，其使第二齿轮旋转。控制装置能够分别独立地控制致动器和马达，在发动机的启动完成后、直到基准条件成立为止的待机期间，保持使马达停止且驱动致动器的状态。根据这样的车辆，具有能够分别独立地控制致动器和马达的启动器，在发动机的启动完成之后的待机期间中，保持马达停止但驱动致动器的状态、即通过启动器不使发动机旋转但第一齿轮与第二齿轮保持接合的状态。因此，在发动机刚启动不久之后停止的情况下，不需要再次使第一齿轮与第二齿轮接合，只是驱动马达就能够迅速地使发动机再次启动。发明的效果根据本发明，在具有能够独立地控制小齿轮的接合动作和小齿轮的旋转动作的启动器的发动机的启动装置中，能够迅速地进行发动机刚启动不久之后就停止的情况下的发动机的再启动。


图1是表示本实施方式的搭载发动机的启动装置的车辆的整体框图。
图2是用于说明本实施方式的启动器的动作模式的转变的图。
图3是用于说明本实施方式的发动机启动动作时的驱动模式的图。
图4是用于详细说明旋转模式的图。
图5是用于详细说明本实施方式中通过ECU执行的动作模式设定控制处理的流程 图。
标号说明
10 :车辆；100 :发动机；110 :齿圈；111 :曲轴；115 :转速传感器;120 :电池;125、 130 :电压传感器；140 :加速器踏板；150 :制动踏板；160 :传动装置；170 :驱动轮；200 :启 动器；210 :柱塞；220 :马达；230 :电磁线圈；232 :致动器；240 :连结部；245 :支点；250 :输 出部件；260 :小齿轮；300 =ECU ；410 :待机模式；420 :接合模式；430 :旋转模式；440 :全驱 动模式;450 :保持模式；RY1、RY2 :继电器。
具体实施方式
下面，参照

本发明的实施方式。在以下说明中，对相同的部件标记相同的 标号。它们的名称和功能也相同。因而，不重复有关它们的详细说明。
[发动机启动装置的构造]
图1是本实施方式的搭载发动机的启动装置的车辆10的整体框图。
参照图1，车辆10具备发动机100、电池120、启动器200、控制装置(以下也称为 “ECU (Electronic Control Unit :电子控制装置)”)300以及继电器RY1、RY2。另外，启动 器200包括柱塞(plunger)210、马达220、电磁线圈(solenoid,螺线管)230、连结部240、输 出部件250以及小齿轮260。
发动机100产生用于使车辆10行驶的驱动力。发动机100的曲轴111通过传动 装置160与驱动轮170连接，该传动装置160构成为包括离合器、减速器等。
在发动机100设置有转速传感器115。转速传感器115检测发动机100的转速Ne， 将其检测结果输出到ECU300。
电池120是构成为能够充放电的电力储存元件。电池120构成为包括锂离子电池、 镍氢电池或者铅蓄电等二次电池。另外，电池120也可以由双电层电容器等蓄电元件构成。
电池120经由由E⑶300控制的继电器RY1、RY2与启动器200连接。并且，通过继 电器RY1、RY2闭合，电池120对启动器200提供驱动用的电源电压。此外，电池120的负极 与车辆10的车身接地连接。
在电池120设置有电压传感器125。电压传感器125检测电池120的输出电压VB， 将其检测值输出到ECU300。
继电器RYl的一端与电池120的正极连接，继电器RYl的另一端与启动器200内的 电磁线圈230的一端连接。继电器RYl被来自E⑶300的控制信号SEl控制，对从电池120 提供给电磁线圈230的电源电压的提供和切断进行切换。
继电器RY2的一端与电池120的正极连接，继电器RY2的另一端与启动器200内的马达(motor) 220连接。继电器RY2被来自E⑶300的控制信号SE2控制，对从电池120 提供给马达220的电源电压的提供与切断进行切换。另外，在对继电器RY2与马达220进行连结的电力线上设置有电压传感器130。电压传感器130检测马达电压VM，将其检测值输出至Ij ECU300。
如上所述，能够通过继电器RY1、RY2分别独立地控制对启动器200内的马达220 和电磁线圈230的电源电压的提供。
输出部件250例如通过直花键(straight spline)等与马达内部的转子(未图示) 的旋转轴结合。另外，在输出部件250的与马达220相反侧的端部设置有小齿轮260。当通过继电器RY2闭合而从电池120提供电源电压来使马达220旋转时，输出部件250将转子的旋转动作传递到小齿轮260，使小齿轮260旋转。
如上所述，电磁线圈230的一端与继电器RYl连接，电磁线圈230的另一端与车身接地连接。当继电器RYl闭合而电磁线圈230励磁时，电磁线圈230向箭头方向吸引柱塞 210。S卩，通过电磁线圈230和 柱塞210构成致动器232。
柱塞210通过连结部240与输出部件250结合。电磁线圈230被励磁而柱塞210 被向箭头的方向吸引。由此，通过固定有支点245的连结部240，输出部件250从图1示出的待机位置向与柱塞210的动作方向相反的方向、即小齿轮260远离马达220的主体的方向移动到与发动机100的曲轴所连结的齿圈110的接合位置。另外，通过未图示的弹簧机构，对柱塞210施加与图1中的箭头相反朝向的力，当电磁线圈230变为非励磁时，则柱塞 210返回到待机位置。
这样，当电磁线圈230被励磁而输出部件250在轴方向上进行动作时，小齿轮260 与齿圈Iio接合，该齿圈110与发动机100的曲轴111连结。并且，在小齿轮260与齿圈110 接合的状态下，通过小齿轮260进行旋转动作，使发动机100起转，从而启动发动机100。齿圈110例如被设置于发动机的飞轮(flywheel)的外周。
这样，在本实施方式中，能独立地控制致动器232和马达220，其中，该致动器232 使小齿轮260移动以使得与设置于发动机100的飞轮外周的齿圈110接合，该马达220使小齿轮260旋转。
此外，虽然在图1中未图示，但也可以在输出部件250与马达220的转子轴之间设置单向离合器，以使得马达220的转子不由于齿圈110的旋转动作而旋转。
另外，只要是对能够将小齿轮260的旋转传递到齿圈110、且能够对小齿轮260与齿圈110接合的状态以及两者非接合的状态进行切换的机构，则图1中的致动器232不限于如上所述的机构，例如，也可以是通过使输出部件250的轴在小齿轮260的径方向上移动到来使小齿轮260与齿圈110接合的机构。
虽然均未图不,但ECU300包括CPU (Central Processing Unit :中央处理器)、存储装置、输入输出缓冲器，ECU300进行各传感器的输入、对各设备的控制指令的输出。此外， 关于这些控制，不限于使用软件进行的处理，也可以使用专用的硬件(电子电路)来构建一部分而进行处理。
E⑶300接收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接收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的操作的信号BRK。另外，ECU300接收由驾驶员进行的点火操作等的启动操作信号 IG-0N。进一步，ECU300接收来自未图示的车速传感器的表示车辆的速度的车速信号SPD。 E⑶300根据这些信息，生成发动机100的启动请求信号和停止请求信号，相应地输出控制信号SEl、SE2来控制启动器200的动作。
[启动器的动作模式的说明]
图2是用于说明本实施方式的启动器200的动作模式的转变的图。参照图1和图 2，本实施方式的启动器200的动作模式包括待机模式410、接合模式420、旋转模式430、全驱动模式440以及保持模式450。
待机模式410是启动器200的致动器232和马达220这两者不被驱动的模式、即不对启动器200输出发动机启动请求的模式。待机模式410相当于启动器200的初始状态， 在发动机100的启动动作前、发动机100启动完成之后以及发动机100的启动失败时等不需要驱动启动器200的情况下选择该待机模式410。
全驱动模式440是启动器200的致动器232和马达220这两者被驱动的模式。在该全驱动模式440下，在小齿轮260与齿圈110接合的状态下，通过马达220使小齿轮260 进行旋转动作。由此，实际使发动机100起转而开始启动动作。
如上所述，本实施方式的启动器200能够分别独立地驱动致动器232和马达220。 因此，在从待机模·式410转变为全驱动模式440的过程中，存在驱动马达220之前驱动致动器232的情况(S卩，相当于接合模式420)以及驱动致动器232之前驱动马达220的情况(即， 相当于旋转模式430)。
接合模式420是仅驱动(ON)致动器232而不驱动(OFF)马达220的模式。在即使小齿轮260停止的状态下、小齿轮260与齿圈110也能够接合的情况下选择该模式。具体而言，在发动机100停止的状态或者发动机100的转速Ne充分下降的状态(Ne <第一基准值α I)的情况下，选择该接合模式420。
并且，与小齿轮260和齿圈110的接合完成这一情况相应地，动作模式从接合模式 420转变为全驱动模式440。
此外，也可以设置对输出部件250的位置进行检测的传感器(未图示)而根据其检测信号来判断小齿轮260与齿圈110的接合是否完成。然而，由于发动机100旋转或者小齿轮260旋转，在某期间接合的可能性高，因此即使不使用传感器也能够根据从开始驱动致动器232起经过了预先确定的时间这一情况来判断为小齿轮260与齿圈110的接合已完成。通过这样进行判断，能够省略对输出部件250的位置进行检测的传感器的配置，能够降低系统的复杂度以及成本。
另一方面，旋转模式430是仅驱动马达220而不驱动致动器232的模式。例如，在如在发动机100的停止请求不久之后输出了发动机100的再启动请求的情况下，在发动机 100的转速Ne相对高时(a KNe <第二基准值α 2)选择该模式。
这样，在发动机100的转速Ne高时，在使小齿轮260保持停止的状态下，存在小齿轮260与齿圈110之间的速度差变大、小齿轮260与齿圈110的接合变困难的可能性。因此，在旋转模式430下，在驱动致动器232之前仅驱动马达220，使齿圈110的转速与小齿轮260的转速同步。并且，与齿圈110的转速与小齿轮260的转速之差成为足够小这一情况相应地驱动致动器232，进行齿圈110与小齿轮260的接合。然后，动作模式从旋转模式430向全驱动模式440转变。
此外，在齿圈110的转速与小齿轮260的转速无法同步的情况下，在马达驱动时间经过预定时间(Tl)之后，动作模式返回到待机模式410。之后，根据此时的发动机100的转速Ne,选择接合模式420或者旋转模式430,再次执行启动动作。
另外，在全驱动模式440的情况下，与发动机100启动完成而发动机100开始了自持运行这一情况相应地，运行模式从全驱动模式440转变为保持模式450。
在该保持模式450下,在发动机100的启动完成后，马达220的驱动停止,但在到经过一定时间为止的期间，致动器232保持驱动，维持小齿轮260与齿圈110接合的状态。 下面，说明这种保持模式的必要性。
通常，当发动机启动完成时，用于启动发动机的启动器一般处于非驱动状态。
然而，在发动机刚启动之后，特别是在如车辆开始运行时那样发动机还处于低温状态等情况下，有时发动机的燃烧状态不够稳定。另外，在发动机刚启动之后，还考虑会由驾驶员而使得离合器急剧接合或者变速器被设定于不合适的变速位置，在这样的情况下， 在发动机刚启动不久之后，有可能发动机会再次停止。
这样，在发动机刚启动不久之后发动机停止的情况下，当再次使用如上所述的旋转模式和接合模式中的某一模式而再次启动发动机时，需要分别进行通过致动器进行的小齿轮的接合动作和通过马达进行的小齿轮的旋转动作，有可能导致发动机的再启动费时。因此，如本实施方式这样，通过在发动机启动完成后将小齿轮与齿圈的接合状态维持一定时间的期间，由此能够对于发动机刚启动不久之后的不期望的发动机停止迅速地进行发动机的再启动。
在选择了该保持模式450的情况下，由于如上所述的理由而发动机100停止、发动机转速Ne成为了阈值δ以下时，动作模式再次转变为全驱动模式440。此时，小齿轮260 已经与齿圈110接合，因此通过驱动马达220，能够立即使发动机100起转。
此外，作为从保持模式450向全驱动模式440的转变条件，除了发动机转速Ne的条件以外，例如也可以包括档位和/或离合器的接合状态等条件。
另一方面，在发动机启动之后，在发动机没有停止的情况下，当电磁线圈230持续励磁时会成为不必要的电力消耗。因此，在发动机100不停止而经过了预定时间(Τ2)的情况下，电磁线圈230励磁停止而动作模式返回到待机模式410。由此，成为非接合状态，柱塞 210返回到待机位置。
另外，在尽管未经过上述预定时间Τ2、但正常开始了车辆10的行驶的情况下，发动机停止的可能性低。因此，也可以根据来自车速传感器(未图示)的车速信号sro大于预定值Vl这一情况，使动作模式转变为待机模式410。
图3是用于说明本实施方式中发动机启动动作时的驱动模式(接合模式、旋转模式、保持模式)的图。
图3的横轴表示时间，纵轴表示发动机100的转速Ne、使用接合模式时和使用旋转模式时的致动器232和马达220的驱动状态。
参照图1和图3，在时刻t0，例如考虑以下情况由于满足了车辆停止且由驾驶员操作了制动踏板150这一条件，因此生成了发动机100的停止请求、发动机100的燃烧停止。在该情况下，如果不再次启动发动机100,则如实线曲线WO所示,发动机100的转速Ne逐渐下降，最终发动机100的旋转停止。
接着，对以下情况进行考虑在发动机100的转速Ne降低的过程中，例如，由于由驾驶员操作的制动踏板150的操作量变为了零，因此生成了发动机100的再启动请求。在该情况下，根据发动机100的转速Ne分类为三个区域。
第一区域(区域I)是发动机100的转速Ne高于第二基准值α 2的情况，例如是如在图3中的点PO生成了再启动请求的状态。
该区域I是能够自持恢复的区域、S卩如下区域由于发动机100的转速Ne足够高， 因此通过燃料喷射和点火动作，即使不使用启动器200，发动机100也能够启动。因而，在区域I中，禁止启动器200的驱动。此外，对于上述第二基准值α 2，有时也可以根据马达220 的最高转速来加以限制。
第二区域(区域2)是发动机100的转速Ne处于第一基准值α I与第二基准值α2 之间的情况，是如在图3中的点Pl生成了再启动请求的状态。
该区域2是发动机100无法自持恢复、但发动机100的转速Ne较高的状态的区域。 在该区域中，如图2中说明的那样，选择旋转模式。
在此，使用图4详细说明旋转模式。图4的横轴表示时间，纵轴表示发动机100的转速Ne以及曲轴换算的马达220的转速Nml。
参照图1和图4,考虑如下状态在时刻til有发动机100的启动请求,根据发动机100的转速Ne选择了旋转模式。此时，在没有再启动请求的情况下，发动机100的转速 Ne例如如图4中的曲线Wll所示那样随着时间而降低。
另外，通过选择了旋转模式，启动器200的马达220在时刻til开始驱动。并且， 马达220的转速随着时间而上升。此外，在图4中，图4中的曲线WlO表示根据小齿轮260 与齿圈110的齿轮比将输出部件250的转速换算为发动机100的曲轴111的转速而得到的转速Nml。
然后，在时刻tl3的点P10，发动机100的转速Ne与曲轴换算的马达的转速Nml同步。考虑从对电磁线圈230施加电压起的柱塞210的动作时间，致动器232被驱动为在时刻tl3使小齿轮260到达与齿圈110接合的接合位置。例如，在从时刻tl3减去柱塞210 的动作时间而得到的时刻tl2开始驱动致动器232。
S卩，考虑柱塞210的动作时间，在判断为在小齿轮260的接合予定完成时发动机 100的转速Ne与曲轴换算的马达 的转速Nml同步的时刻(时刻tl2)，开始驱动致动器232。
再次参照图3，在时刻t2，当生成发动机100的再启动请求时，首先驱动马达220。 由此，小齿轮260开始旋转。然后，在判断为在接合予定完成时发动机100的转速Ne与换算为曲轴111的小齿轮260的转速同步的时刻t3，驱动致动器232。然后，当齿圈110与小齿轮260接合时(时刻t3 *)，通过马达220使发动机100起转，如虚线的曲线Wl所示，发动机100的转速Ne增加。
之后，当发动机100再次开始自持运转时，马达220的驱动停止，但维持驱动致动器232的状态。即，动作模式成为保持模式。如上所述，在经过了预定时间T2的情况下或者检测出车速的情况下解除该状态。
第三区域(区域3)是发动机100的转速Ne低于第一基准值α I的情况，例如是如在图3中的点Ρ2生成了再启动请求的状态。
该区域3是发动机100的转速Ne低、即使不使小齿轮260同步也能够使小齿轮 260与齿圈110接合的区域。在该区域中，如图2中说明的那样，选择接合模式。
当在时刻t4生成发动机100的再启动请求时，首先驱动致动器232。由此，小齿轮260被推向齿圈110侧。之后，与小齿轮260和齿圈110的接合完成、或者经过了预定时间这一情况相应地，驱动马达220 (图3中的时刻t5)。由此使发动机100起转，发动机100 的转速Ne增加。
之后，在发动机100再次开始自持运行时，与旋转模式下的说明同样地，动作模式转变为保持模式。
在此，考虑以下情况例如在发动机100自持运行之后，由于由驾驶员进行的急剧的离合器操作等，发动机100的运行会再次停止，如曲线W2所示发动机转速Ne下降。在本实施方式中，在这样的情况下，当在保持模式持续期间发动机转速Ne低于预定转速δ时 (图3中的时刻t6)，动作模式转变为全驱动模式而驱动马达220。如上所述，在保持模式下小齿轮260与齿圈110接合的状态被维持一定期间，因此只要驱动马达220，就能立即使发动机100起转而使发动机转速Ne增加。
这样，通过使用能够独立地驱动致动器232和马达220的启动器200来进行发动机100的再启动控制，与在以往的启动器中从发动机100不能自持恢复的转速(图3中的时刻tl)起到发动机100停止为止(图3中的时刻t7)的期间(Tinh)中发动机100的再启动动作被禁止的情况相比，能够以更短的时间再次启动发动机100。并且，在发动机100的启动完成后，通过在一定期间的期间采用小齿轮260与齿圈110的接合被维持的保持模式，由此在发动机刚启动不久之后的发动机100停止时,能够迅速地再次启动发动机100。
[动作模式设定控制的说明]
图5是用于详细说明在本实施方式中通过ECU300执行的动作模式设定控制处理的流程图。通过以预定周期 执行预先存储在ECU300中的程序来实现图5示出的流程图。或者，也可以构建专用的硬件(电子电路)来实现一部分步骤的处理。
参照图1和图5，E⑶300在步骤(以下将步骤简称为“S”)100中判断是否存在发动机100的启动请求。S卩，判断是否启动发动机100。
在不存在发动机100的启动请求的情况下(S100 否”)，不需要发动机100的启动动作，因此处理进入到S210，E⑶300选择待机模式。
在存在发动机100的启动请求的情况下(S100 是”)，处理进入到S110，E⑶300 接着判断发动机100的转速Ne是否为第二基准值α 2以下。
在发动机100的转速Ne大于第二基准值α 2的情况下(S110 否”)，与发动机100 能够自持恢复的图3的区域I对应，因此E⑶300使处理进入到S210而选择待机模式。
在发动机100的转速Ne为第二基准值α2以下的情况下(S110 是”)，Ε⑶300进一步判断发动机100的转速Ne是否为第一基准值α I以下。
在发动机100的转速Ne为第一基准值α I以下的情况下(S120 是”)，与图3的区域I对应，因此处理进入到S135，E⑶300选择接合模式。并且，E⑶300输出控制信号SEl 而使继电器RYl闭合，由此驱动致动器232。此时，不驱动马达220。
然后，E⑶300在S145中判断小齿轮260与齿圈110的接合是否完成。如上所述， 可以根据使用了传感器的位置检测来进行该判断，也可以根据预定时间的经过来进行该判断。
在小齿轮260与齿圈110的完成未接合的情况下(S145 否”)，处理返回到S145， E⑶300等待小齿轮260与齿圈110的接合完成。
另一方面，在小齿轮260与齿圈110的接合完成了的情况下(S145:“是”)，处理进入到S160，E⑶300选择全驱动模式。
另一方面，在发动机100的转速Ne大于第一基准值α I的情况下(S120 否”)，与图3的区域2对应，因此处理进入到S130，E⑶300选择旋转模式。并且，E⑶300输出控制信号SE2而使继电器RY2闭合，由此驱动马达220。此时，不驱动致动器232。
然后，E⑶300在S140中判断马达220的驱动持续时间是否经过了预定时间Tl。
在马达220的驱动持续时间经过了预定时间Tl的情况下(S140 是”)，Ε⑶300判断为小齿轮260与齿圈110的同步未成立而发动机100无法启动，使处理进入到S210，暂时选择待机模式。之后，再次执行从SlOO起的处理，执行发动机启动处理。
在马达220的驱动持续时间没有经过预定时间Tl的情况下(S140 否”)，使处理进入到S150，ECU300判断致动器232的动作予定完成时的发动机100的转速Nel与曲轴换算的马达220的转速Nml的同步是否成立。具体而言，作为同步成立的判断，通过发动机100 的转速Nel与曲轴换算的马达220的转速Nml的相对转速Ndiff (Nel-Nml)是否处于预定的阈值范围内(O彡β I ^ Ndiff < β 2)来进行判断。此外，也可以通过相对转速Ndiff的绝对值是否小于阈值β ( INdiff |〈β)来判断同步是否成立，但更优选在发动机100的转速Nel高于马达220的转速Nml的状态下进行接合。
在判断为同步不成立的情况下(S150 否”)，处理返回到S140，E⑶300等待同步成立。
在判断为同步成立的情况下(S150 是”)，E⑶300判断为同步成立，使处理进入到S160，选择全驱动模式。
在S160中，E⑶300驱动致动器232和马达220这两者来开始发动机100的起转。
接着，E⑶300在S170中判断发动机100的启动是否完成。例如，可以通过在从开始驱动马达220起经过了预定时间之后根据发动机转速是否大于表示自持运行的阈值Y 来判断发动机100的启动是否完成。
在发动机100的启动未完成的情况下(S170 否”)，处理返回到S160，使发动机 100继续起转。
在发动机100的启动完成的情况下(S170 是”)，处理进入到S180，E⑶300选择保持模式，一边使小齿轮260维持接合状态，一边使马达220停止。
并且，E⑶300在S190中判断发动机转速Ne是否为预定的阈值δ以下、即在发动机100启动完成之后发动机100的自持运行是否停止。
在发动机转速Ne为预定的阈值δ以下的情况下(S190:“是”)，处理返回到S160， E⑶300选择全驱动模式，通过在保持将小齿轮260与齿圈110接合的状态下驱动马达220， 由此再次启动发动机100。
另一方面，在发动机转速Ne大于预定的阈值δ的情况下(S190 否”)，Ε⑶300判断为发动机100的自持运行持续期间中，使处理进入到S200。
在S200中，E⑶300判断发动机100的自持运行是否经过了预先确定的一定时间或者是否车辆10行驶而产生了车速。
在未经过一定时间且也无法确认产生了车速的情况下(S200 否”)，处理返回到 S190,反复进行S190以及/或者S200的处理。
在经过了一定时间或者确认到产生了车速的情况下(S200 是”)，处理进入到 S210, E⑶300选择待机模式，使致动器232和马达220这两者停止。
此外，在图5中虽未图示，但在S160中在执行发动机的起转的期间中，例如在燃料 不足、点火装置不良等即使经过了预定时间、发动机也不开始自持运行的情况下，也可以作 为存在异常的可能性而使动作模式返回到待机模式。
通过按照如上所述的处理来进行控制，在发动机的启动完成后，在一定时间的期 间中，马达被停止，但小齿轮与齿圈保持接合的状态得到维持。由此，在发动机启动刚完成 不久之后由于驾驶员的操作等而发动机停止的情况下，能够不进行小齿轮的接合动作而使 发动机起转，因此能够迅速地再次启动发动机。
此外，本实施方式中的“齿圈110”和“小齿轮260”分别是本发明中的“第一齿轮” 和“第二齿轮”的一个例子。另外，本实施方式中的“旋转模式”和“接合模式”分别是本发 明中的“第一模式”和“第二模式”的一个例子。
应该认为本次公开的实施方式都是例示而不是限定性的内容。本发明的范围由权 利要求书来表示而不是由上述的说明来表示，本发明包括与权利要求均等的含义和范围内 的所有变更。
权利要求
1.一种发动机(100)的启动装置，具备 启动器(200)，其使上述发动机(100)启动；和 控制装置(300)，其控制上述启动器(200)， 上述启动器(200)包括 第二齿轮(260)，其能够与第一齿轮(110)接合，该第一齿轮(110)与上述发动机(100)的曲轴连结； 致动器(232 )，其在驱动状态下使上述第二齿轮(260 )移动到与上述第一齿轮(110 )接合的位置；以及 马达(220)，其使上述第二齿轮(260)旋转， 上述控制装置(300)能够分别独立地控制上述致动器(232)和上述马达(220)，在上述发动机(100)的启动完成后、直到基准条件成立为止的待机期间，保持使上述马达(220)停止且驱动上述致动器(232)的状态。
2.根据权利要求1所述的发动机的启动装置，其中， 上述控制装置(300)在上述待机期间中、上述发动机(100)的转速低于了基准转速的情况下，除了上述致动器(232)以外还驱动上述马达(220)而使上述发动机(100)启动。
3.根据权利要求2所述的发动机的启动装置，其中， 上述控制装置(300)在上述发动机(100)的转速不低于上述基准转速而上述基准条件成立时，进一步停止上述致动器(232 )。
4.根据权利要求1所述的发动机的启动装置，其中， 上述基准条件包括在上述发动机(100)的启动完成后、经过了第一基准时间。
5.根据权利要求1所述的发动机的启动装置，其中， 上述启动装置被搭载于车辆， 上述基准条件包括在上述发动机(100)的启动完成后、车速超过了基准车速。
6.根据权利要求1 5中的任一项所述的发动机的启动装置，其中， 上述控制装置(300)使用第一模式和第二模式控制上述启动器(200)，上述第一模式是在驱动上述致动器(232)之前驱动上述马达(220)的模式，上述第二模式是在驱动上述马达(220)之前通过上述致动器(232)使上述第一齿轮(110)和上述第二齿轮(260)接合的模式， 在需要启动上述发动机(100)的情况下，上述控制装置(300)在上述发动机(100)的转速低于第一基准值时选择上述第二模式，在上述发动机(100)的转速处于上述第一基准值与大于上述第一基准值的第二基准值之间时选择上述第一模式。
7.根据权利要求6所述的发动机的启动装置，其中， 在选择了上述第一模式的情况下，上述控制装置(300)在判断为上述致动器(232)的接合动作预计完成时的上述发动机(100)的转速和上述马达(220)的转速的同步成立时，驱动上述致动器(232)使上述第一齿轮(110)和上述第二齿轮(260)接合，在上述致动器(232)的接合动作预计完成时的上述发动机(100)的转速与上述马达(220)的转速之差处于预先确定的范围内时，判断为上述同步成立。
8.根据权利要求7所述的发动机的启动装置，其中， 上述控制装置(300)在从上述同步成立的时刻减去上述致动器(232)的动作时间而得到的时刻，开始驱动上述致动器(232 )。
9.根据权利要求6所述的发动机的启动装置，其中， 在选择了上述第二模式的情况下，上述控制装置(300)根据上述第一齿轮(110)与上述第二齿轮(260)的接合已完成这一情况，开始驱动上述马达(220)。
10.根据权利要求6所述的发动机的启动装置，其中， 在选择了上述第一模式的情况下，上述控制装置(300)在开始驱动上述致动器(232)的定时为经过了第二基准时间之后时，使上述马达(220)停止。
11.根据权利要求1所述的发动机的启动装置，其中， 上述致动器(232 )包括电磁线圈(230 )， 当上述电磁线圈(230 )励磁时，上述致动器(232 )使上述第二齿轮(260 )从待机位置移动到与上述第一齿轮(110)接合的接合位置，当上述电磁线圈(230)非励磁时，上述致动器(232)使上述第二齿轮(260)返回上述待机位置。
12.—种车辆，具备 发动机(100)，其生成用于使上述车辆行驶的驱动力； 启动器(200)，其使上述发动机(100)启动；以及 控制装置(300)，其控制上述启动器(200)， 上述启动器(200)包括 第二齿轮(260)，其能够与第一齿轮(110)接合，该第一齿轮(110)与上述发动机(100)的曲轴连结； 致动器(232 )，其在驱动状态下使上述第二齿轮(260 )移动到与上述第一齿轮(110 )接合的位置；以及 马达(220)，其使上述第二齿轮(260)旋转， 上述控制装置(300)能够分别独立地控制上述致动器(232)和上述马达(220)，在上述发动机(100)的启动完成后、直到基准条件成立为止的待机期间，保持使上述马达(220)停止且驱动上述致动器(232)的状态。
全文摘要
本发明提供一种发动机的启动装置以及搭载该启动装置的车辆。发动机(100)的启动装置具备使发动机(100)启动的启动器(200)和控制启动器(200)的控制装置。启动器(200)包括小齿轮(260)，其构成为与齿圈(110)接合，该齿圈(110)与发动机(100)的曲轴连结；致动器(232)，其使小齿轮(260)移动到与齿圈(110)接合的位置；以及马达(220)，其使小齿轮(260)旋转。ECU(300)能够分别独立地控制致动器(232)和马达(220)。在发动机(100)的启动完成后、直到基准条件成立为止的待机期间，ECU保持使马达(220)停止且驱动致动器(232)的状态。由此，能够在发动机刚启动不久之后就停止的情况下迅速地进行发动机的再启动。
文档编号F02N15/00GK103003562SQ20108006808
公开日2013年3月27日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者守屋孝纪, 笕淳平, H·S·本哈希姆 申请人:丰田自动车株式会社