专利名称：自动发动机停止和起动的控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制自动的发动机停止和起动的控制设备。该控制设备能够在接收到 自动的发动机停止请求时自动停止车辆的内燃发动机并且在接收到发动机重新起动请求 时自动重新起动内燃发动机。
背景技术：
近来车辆的趋势是配备有自动发动机控制系统，该控制系统能够自动停止和起动 车辆的内燃发动机，以提高燃料消耗和减少废气排放。这种自动发动机控制系统被称为“发 动机怠速停止控制系统”。发动机怠速停止控制系统可以在驾驶员想要停止车辆时自动停 止发动机，并且在车辆的驾驶员为了重新起动发动机而执行各种操作单元例如车辆的驾驶 员踩下离合器踏板、松开制动器踏板和操作车辆的变速杆时自动重新起动发动机。通常，安装到车辆的内燃发动机的发动机起动机包括电动机，用于推动小齿轮到 固定到内燃发动机的环形齿轮以使小齿轮与环形齿轮接合。这可以通过固定到内燃发动机 的旋转轴的环形齿轮来曲柄起动小齿轮。然而，当小齿轮的旋转速度与环形齿轮的旋转速 度不同时，也就是说，当这些齿轮之间旋转速度不同步时，由于这些齿轮之间的旋转速度的 这种大差异导致的小齿轮不能与环形齿轮平滑地啮合，因此可能在这些齿轮之间产生大的 齿轮啮合噪声和损坏。现有技术的专利文献，例如，公开号为JP 2002-122059的日本专利公开了一种传 统技术，该传统技术当在由于自动发动机停止导致内燃发动机旋转速度下降特别是紧跟在 产生自动发动机停止请求引起自动停止内燃发动机时而产生发动机重新起动请求时，通过 下述步骤(al)和(a2)重新起动车辆的内燃发动机(al)在内燃发动机的旋转速度(或环形齿轮的旋转速度)在完全停止前几乎为零 之后，小齿轮与固定到内燃发动机的曲轴的环形齿轮啮合；以及(a2)在步骤(al)之后，起动机马达使小齿轮旋转以便开始发动(crank)。上述发动机重新起动控制将被称为“预齿轮啮合控制”。然而，由于当发动机重新起动请求在内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停止 而下降时发出时，预齿轮啮合控制在内燃发动机的旋转速度几乎停止之后开始发动，所以 从发出此发动机重新起动请求的时间到内燃发动机实际被重新起动的时间计算为延迟时 间周期。此延迟时间周期给车辆的驾驶员带来不舒适的驾驶。为了解决上述传统缺陷，公开号为JP 2005-330813和JP2002-70699的日本专利 中公开了其他传统技术，该技术当在由于自动发动机停止请求的自动发动机停止导致内燃 发动机旋转速度下降的同时发出发动机重新起动请求时，通过下述步骤(bl)和( )重新 起动车辆的内燃发动机(bl)在小齿轮的旋转速度与环形齿轮的旋转速度被同步以减小这些齿轮之间的 旋转速度的差异之后，小齿轮与固定到内燃发动机的曲轴的环形齿轮啮合；以及(b2)在步骤(bl)之后，起动机马达驱动小齿轮以起动旋转，从而执行发动。
上述发动机重新起动控制将被称为“预齿轮同步控制”。当在由于自动发动机停止导致内燃发动机的旋转速度下降的同时发出发动机重 新起动请求时内燃发动机的旋转速度相对高时，控制设备可以在没有通过起动机执行发动 的情况下重新起动内燃发动机。上述发动机重新起动控制将被称为“发动机自重新起动控 制”。当在由于自动发动机停止导致内燃发动机的旋转速度下降的同时发出发动机重 新起动请求时，在JP 2002-70699中公开的传统技术执行(Xl)当内燃发动机的旋转速度具有高于第一旋转速度的第一旋转速度范围内的 值时，发动机自重新起动控制；(X2)当内燃发动机的旋转速度不超过第一旋转速度且处于高于第二旋转速度的 第二旋转速度范围内时，预齿轮同步控制；以及(X3)当内燃发动机的旋转速度处于不超过第二旋转速度的第三旋转速度范围内 时，预齿轮啮合控制。然而，即使执行发动机自重新起动控制，控制设备也可能使发动机重新起动失败。 例如，当内燃发动机的旋转速度的下降率高时，控制设备使发动机重新起动失败的可能性 高。在JP 2002-70699中公开的传统控制方法中，当在发动机自重新起动控制使发动机重 新起动失败之后内燃发动机的旋转速度减小到第二旋转速度范围内时，执行预齿轮同步控 制。然而，如图6所示，在自动发动机停止之后，内燃发动机的旋转速度向前和向后振 荡。也就是说，在发动机压缩冲程时，大大减小内燃发动机的旋转速度，在除了发动机压缩 冲程之外的周期，稍微增加内燃发动机的旋转速度。因此，在控制设备在发动机自重新起动控制中失败的时间tlO之后，控制设备在 内燃发动机的旋转速度减小到第二旋转速度范围内的时间t20执行预齿轮同步控制时，内 燃发动机的旋转速度可能变为高于第二旋转速度范围的值。在此情况下，因为在环形齿轮的旋转速度大大地大于小齿轮的旋转速度时(也就 是说，在环形齿轮的旋转速度与小齿轮的旋转速度不同步的条件下)，小齿轮被推向环形齿 轮侧，所以很难在小齿轮与环形齿轮之间平滑地执行齿轮啮合操作。这产生了大的齿轮啮 合噪声以及环形齿轮和小齿轮的磨损，且给起动机造成大的影响。当控制设备在执行发动机自重新起动控制、预齿轮同步控制和预齿轮啮合控制之 一失败时，内燃发动机的旋转速度可能变为对应于引起发动机重新起动失败的上述控制的 旋转速度范围内的值。在这种情况下，控制设备再次执行相同的控制，且这很可能弓I起相同 的发动机重新起动失败。另外，即使控制设备执行发动机自重新起动控制，也可能因发动机故障诸如难以 执行期望的发动机燃烧引起发动机重新起动失败。此外，在即使控制设备执行预齿轮同步 控制也没有获得小齿轮与环形齿轮之间的旋转速度的齿轮同步时，将小齿轮推向环形齿轮 可能导致齿轮啮合失败。此外，由于因小齿轮或环形齿轮的老化变质导致的齿轮啮合失败，可能引起发动 机重新起动失败。另外，即使控制设备执行预齿轮啮合控制，也可能由于老化变质导致齿轮啮合失败。例如，当由于发动机自重新起动控制引起的发动机重新起动失败导致内燃发动机 的旋转速度减小到第二旋转速度范围内时，在JP2002-70699中公开的传统技术执行预齿 轮同步控制。然而，在紧跟发动机重新起动失败发生之后，通常很难估计内燃发动机的旋转 速度的运行。此外，因为通过动量起动机马达旋转，所以控制设备很难以高精度检测起动机 马达的旋转速度。因此，在由于发动机重新起动控制的失败导致内燃发动机的旋转速度下 降时，控制设备非常难以检测齿轮同步时间以及在齿轮同步时间执行预齿轮同步控制驱动 以便驱动电磁致动器使小齿轮与环形齿轮啮合。这引起小齿轮与环形齿轮的损坏以及其性 能劣化，因为控制设备和电磁致动器不能使小齿轮与环形齿轮平滑地啮合。另外，在由于预齿轮同步控制引起发动机重新起动失败之后内燃发动机的旋转速 度减小到第三旋转速度范围内时控制设备执行预齿轮啮合控制的情况下，控制设备可能在 内燃发动机的旋转速度处于第二旋转速度范围内时驱动电磁致动器以将小齿轮推向环形 齿轮，因为很难估计紧随在发动机重新起动失败之后内燃发动机的旋转速度。这也引起小 齿轮与环形齿轮的损坏以及其性能劣化，因为控制设备和电磁致动器不能使小齿轮与环形 齿轮平滑地啮合。另外，在由于发动机自重新起动控制引起发动机重新起动失败之后内燃发动机的 旋转速度处于第一旋转速度范围内时控制设备再次执行发动机自重新起动控制的情况下， 控制设备可能在内燃发动机的旋转速度处于第二旋转速度范围内时执行发动机自重新起 动控制，因为很难估计紧随在发动机重新起动失败之后内燃发动机的旋转速度。这将再次 引起发动机重新起动失败。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制自动的发动机停止和起动的控制设备，当在内燃 发动机的旋转速度由于自动的发动机停止下降的情况下产生发动机重新起动请求时，即使 发动机重新起动失败发生，所述控制设备也能够将小齿轮与固定到内燃发动机的曲轴的环 形齿轮平滑地啮合。本发明的其他目的在于提供一种控制自动发动机停止和起动的控制设备，当通过 发动机自重新起动控制、预齿轮同步控制和预齿轮啮合控制之一引起的发动机重新起动失 败发生时，所述控制设备能够避免相同的发动机重新起动失败发生。本发明的其他目的在于提供一种控制自动发动机停止和起动的控制设备，在发动 机重新起动失败发生之后，所述控制设备能够平滑地执行发动机重新起动。根据本发明的第一方面，提供一种控制自动发动机停止和起动的控制设备。所述 控制设备包括起动机、检测装置和从发动机自重新起动控制装置、预齿轮同步控制装置和 预齿轮啮合控制装置中选择的至少两个控制装置。所述起动机包括用于使小齿轮旋转的起 动机马达和能够将小齿轮推向环形齿轮以将小齿轮与环形齿轮啮合的致动器诸如电磁致 动器。所述环形齿轮固定到内燃发动机的曲轴。起动机分别独立地驱动所述起动机马达和 所述致动器。所述控制设备在自动发动机停止请求发出时停止内燃发动机，且在发动机重 新起动请求发出时重新起动内燃发动机。具体地，当在内燃发动机的当前旋转速度处于高于第一旋转速度的第一旋转速度范围内且由于自动发动机停止导致内燃发动机的旋转速度下降的情况下发出发动机重新 起动请求时，所述发动机自重新起动控制装置在不执行起动机发动的情况下通过重新起动 燃料注入执行重新起动内燃发动机的发动机自重新起动控制。当在内燃发动机的当前旋转 速度处于不超过第一旋转速度且高于第二旋转速度的第二旋转速度范围内且内燃发动机 的旋转速度由于自动发动机停止导致下降的情况下发出发动机重新起动请求时，所述预齿 轮同步控制装置在驱动起动机马达使小齿轮的旋转速度与环形齿轮的旋转速度同步并然 后驱动致动器使小齿轮与环形齿轮啮合之后，通过执行通过起动机的发动执行重新起动内 燃发动机的预齿轮同步控制。当在内燃发动机的当前旋转速度处于不超过第二旋转速度的 第三旋转速度范围内且由于自动发动机停止导致内燃发动机的旋转速度下降的情况下发 出发动机重新起动请求时，所述预齿轮啮合控制装置通过执行起动机的发动执行重新起动 内燃发动机的预齿轮啮合控制，其中，预齿轮啮合控制装置在小齿轮与环形齿轮之间的齿 轮啮合之后或期间驱动起动机马达使小齿轮旋转。所述检测装置检测通过所述发动机自重新起动控制装置、所述预齿轮同步控制装 置和所述预齿轮啮合控制装置中的一个控制装置执行的发动机重新起动控制引起的发动 机重新起动失败。当所述检测装置检测到发动机重新起动失败时，所述控制设备驱动引起 发动机重新起动失败的控制装置以禁止或暂停执行其发动机重新起动控制，直到从发动机 重新起动失败的检测时间所计算的预定时间周期逝去。例如，当在执行发动机自重新起动控制的情况下发动机重新起动失败发生时，控 制设备驱动发动机自重新起动控制装置以禁止执行发动机自重新起动控制下的发动机重 新起动控制，直到从失败检测时间所计算的预定时间周期逝去。此外，当在执行预齿轮同步控制的情况下发动机重新起动失败发生时，控制设备 驱动预齿轮同步控制装置以禁止执行预齿轮同步控制下的发动机重新起动控制，直到从失 败检测时间所计算的预定时间周期逝去。另外，当在执行预齿轮啮合控制的情况下发动机重新起动失败发生时，控制设备 驱动预齿轮啮合控制装置以禁止执行预齿轮啮合控制下的发动机重新起动控制，直到从失 败检测时间所计算的预定时间周期逝去。因此可以避免重复地发生发动机重新起动失败。根据本发明的第二方面，提供一种控制自动发动机停止和起动的控制设备。所述 控制装置具有起动机、检测装置和从发动机自重新起动控制装置、预齿轮同步控制装置和 预齿轮啮合控制装置中选择的至少两个控制装置。具体地，当所述检测装置检测到发动机 重新起动失败时，根据本发明的第二方面的控制设备指示引起发动机重新起动失败的控制 装置禁止或暂停执行其发动机重新起动控制，直到内燃发动机的旋转速度减小到小于预定 阈值。例如，当在执行发动机自重新起动控制的情况下发动机重新起动失败发生时，控 制设备指示发动机自重新起动控制装置禁止执行发动机自重新起动控制下的发动机重新 起动，直到内燃发动机的旋转速度减小到小于预定阈值。此外，当在执行预齿轮同步控制的情况下发动机重新起动失败发生时，控制设备 指示预齿轮同步控制装置禁止执行预齿轮同步控制下的发动机重新起动，直到内燃发动机 的旋转速度减小到小于预定阈值。另外，当在执行预齿轮啮合控制的情况下发动机重新起动失败发生时，控制设备指示预齿轮啮合控制装置禁止执行预齿轮啮合控制下的发动机重新起动，直到内燃发动机 的旋转速度减小到小于预定阈值。因此可以避免重复地发生发动机重新起动失败。根据本发明的第三方面，提供一种控制自动发动机停止和起动的控制设备。所述 控制设备包括起动机和检测装置。所述起动机包括用于使小齿轮旋转的起动机马达和能够 将小齿轮推向环形齿轮以将小齿轮与固定到内燃发动机的曲轴的环形齿轮啮合的致动器 诸如电磁致动器。起动机分别独立地驱动所述起动机马达和所述致动器。所述控制设备在 发出自动发动机停止请求时能够停止内燃发动机，且在发出发动机重新起动请求时能够重 新起动内燃发动机。所述检测装置检测发动机重新起动失败。具体地，当所述检测装置检 测到发动机重新起动失败时，在从所述检测装置检测的发动机重新起动失败检测时间到内 燃发动机的旋转速度达到零时的时间所计算的时间周期，所述控制设备禁止或暂停执行内 燃发动机的发动机重新起动控制。根据本发明的第三方面的控制设备在内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停 止导致下降时禁止执行发动机重新起动控制。在此状态期间，在紧随发动机重新起动失败 发生之后，控制设备通常很难以高准确度检测内燃发动机的旋转速度和起动机马达的旋转 速度。在发动机重新起动失败发生之后再次执行发动机重新起动控制时，根据本发明的第 三方面的控制设备的该发动机重新起动控制可以在小齿轮和环形齿轮之间平滑地执行齿 轮接合(即，平滑地啮合小齿轮和环形齿轮)。因此，根据本发明的第三方面的控制设备可 以避免困难地执行齿轮接合，避免发生小齿轮和环形齿轮磨损，且避免损坏小齿轮和环形 齿轮。根据本发明的第三方面的控制设备被应用于第一种情况，其中，在内燃发动机的 旋转速度由于自动发动机停止导致下降的情况下发出发动机重新起动请求，并且还被应用 于第二种情况，其中，在内燃发动机的旋转速度完全停止的情况下发出发动机重新起动请 求。在第二种情况下，在从第一时间到第二时间所计算的时间周期期间，控制设备禁止执行 发动机重新起动控制，其中，在第一时间，通过发动机重新起动控制使在失败中下降的内燃 发动机的旋转速度稍微增加，在第二时间，内燃发动机的旋转速度减小到零。另外，仅当在内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停止导致下降的情况下发出 发动机重新起动请求时，根据本发明的第三方面的控制设备执行发动机自重新起动控制、 预齿轮同步控制和预齿轮啮合控制。另一方面，当在内燃发动机不旋转的情况下(在内燃发动机完全停止的情况下) 发出发动机重新起动请求时，控制设备驱动致动器将小齿轮推向环形齿轮且将这些齿轮啮 合在一起，最终驱动起动机马达使小齿轮旋转，以重新起动内燃发动机，如预齿轮啮合控制 的情况。此控制将被称为“通常的控制”。另外，已知“预设控制”，其中，在内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停止导致 下降的情况下紧在内燃发动机完全停止之前(也就是说，紧在内燃发动机的旋转速度变为 零之前)，内燃发动机的旋转速度减小到预定旋转速度时，控制设备驱动致动器将小齿轮推 向环形齿轮以将这些齿轮啮合在一起。当在执行预设控制之后发出发动机重新起动请求 时，控制设备仅驱动起动机马达使小齿轮旋转以便重新起动内燃发动机。这可以减小重新 起动内燃发动机必要的时间周期，因为其可以消除对于通常的控制来说为执行齿轮啮合必 要的将小齿轮推向环形齿轮的时间周期。
然而，由于小齿轮和环形齿轮的老化劣化以及齿轮啮合失败由控制设备执行的上 述通常的控制有时引起发动机重新起动失败。另外，由于小齿轮和环形齿轮的老化劣化执 行预设控制有时引起齿轮啮合失败。通常，因为紧随在齿轮啮合失败之后很难检测内燃发 动机的旋转速度或起动机马达的旋转速度，所以紧随在齿轮啮合失败之后很难通过通常的 控制或预设控制平滑地啮合小齿轮与环形齿轮。这通常引起对小齿轮或环形齿轮的重大磨 损禾口损坏。为了解决上述问题，本发明的第四方面提供了一种控制自动发动机停止和起动的 控制设备。根据本发明的第四方面的控制设备包括起动机、预设装置和检测装置。所述起动 机包括起动机马达和致动器诸如电磁致动器。在内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停 止导致下降的情况下发出发动机重新起动请求之前，当内燃发动机的旋转速度减小到接近 零的预定值时，所述预设控制装置执行预设控制，其驱动致动器将小齿轮与环形齿轮啮合。 检测装置检测通过预设控制的小齿轮与环形齿轮之间的齿轮接合失败。当检测装置检测到 发动机重新起动失败时，在从发动机重新起动失败的检测时间到内燃发动机的旋转速度达 到零时的时间所计算的时间周期期间，控制装置指示预设控制装置禁止或暂停预设控制。因为在内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停止导致下降时，在预设控制下紧 随齿轮啮合失败发生之后，根据本发明的第四方面的控制设备驱动预设控制装置禁止执行 预设控制，其中，控制设备很难以高准确度检测发动机旋转速度和起动机马达的旋转速度。 因而，根据本发明第四方面的控制设备可以避免在预设控制引起的齿轮啮合失败发生之后 再次执行预设控制时引起的在小齿轮与环形齿轮之间的齿轮啮合失败所造成的小齿轮和 环形齿轮的磨损和损坏。
将参照附图通过示例的方式描述本发明的优选但非限制性实施例，其中图1是示出根据本发明的第一至第六实施例的具有用于执行自动发动机停止和 起动程序的控制设备的发动机起动控制系统的示意性配置的示图；图2是示出根据图1所示的第一实施例的发动机起动控制系统中的控制设备执行 的发动机重新起动控制的时序图；图3是示出根据本发明的第一实施例的控制设备执行的预齿轮同步控制的时序 图；图4是示出根据本发明的第一实施例的控制设备执行的预齿轮啮合控制的时序 图；图5是示出根据本发明的第一实施例的控制设备执行的发动机重新起动控制程 序的流程图；图6是示出在发动机自重新起动控制发生期间发动机重新起动失败发生之后内 燃发动机的旋转速度振荡即增加和减小的内燃发动机的旋转速度的振荡状态的时序图；图7是示出在发动机自重新起动控制期间发动机重新起动失败发生时根据第一 实施例的控制设备执行的发动机重新起动控制程序的流程图；图8是示出在发动机自重新起动控制期间发动机重新起动失败发生时根据第二 实施例的控制设备执行的发动机重新起动控制程序的流程图9是示出根据本发明的第三实施例的控制设备执行的发动机重新起动控制程 序的流程图；图10是示出在发动机自重新起动控制期间发动机重新起动失败发生时根据本发 明的第三实施例的控制设备执行的发动机重新起动控制程序的流程图；图11是示出在发动机自重新起动控制期间发动机重新起动失败发生时根据本发 明的第四实施例的控制设备执行的发动机重新起动控制程序的流程图；图12是示出根据本发明的第五实施例的发动机起动控制系统中的控制设备执行 的发动机重新起动控制的时序图；图13是示出根据本发明的第五实施例的控制设备执行的发动机重新起动控制程 序的流程图；图14是示出在发动机重新起动控制期间发动机重新起动失败发生之后内燃发动 机的旋转速度振荡即增加和减小的状态的时序图；图15是示出在发动机重新起动控制期间发动机重新起动失败发生时根据本发明 的第五实施例的控制设备执行的发动机重新起动控制程序的流程图；图16是示出在预齿轮啮合控制失败发生时根据本发明的第五实施例的控制设备 执行的发动机重新起动控制程序的流程图；以及图17是示出当发动机重新起动控制失败发生时根据本发明的第六实施例的控制 设备执行的发动机重新起动控制程序的流程图。
具体实施例方式以下，将参照附图描述本发明的各种实施例。在下面描述的各种实施例中，在若干 附图中，相同的参考字符或标号指示相同或等同的组件。第一实施例将参照图1至图7描述根据本发明的第一实施例的发动机控制设备。图1是示出根据本发明的第一至第六实施例的具有用于执行自动发动机停止和 起动程序的控制设备的发动机起动控制系统的示意性配置的示图。起动机11具有用于将小齿轮13推向环形齿轮23的机制，从而在起动内燃发动机 21工作时啮合这些齿轮并且开始发动。起动机11具有用于将小齿轮13推向环形齿轮23 的机制，从而在起动和重新起动内燃发动机21时执行这些齿轮之间的齿轮接合。环形齿轮 23固定到内燃发动机21的曲轴22。起动机11包括起动机马达12、小齿轮13和电磁致动 器14。通过起动机马达12驱动小齿轮13。当起动机11起动内燃发动机21时，电磁致动 器14推动小齿轮13以使小齿轮13与环形齿轮23啮合。小齿轮13被布置为沿与内燃发动机21的曲轴22的轴向方向平行的起动机11的 轴向方向移动。电磁致动器14配备有柱塞15和螺线管16。当起动机11起动内燃发动机 21时，通过连杆17等将柱塞15的驱动力传递到小齿轮13。继电器19放置在电池18与电磁致动器14之间。当发动机控制电路(EOT) 20驱 动继电器19通电时，柱塞15沿将小齿轮13推向环形齿轮23的方向移动。小齿轮13从而 与固定到内燃发动机21的曲轴22的环形齿轮23啮合。机械式继电器25和切换部件M放置在电池18与起动机马达12之间。当E⑶20驱动切换部件M通电时，机械式继电器25因此接通，并且电池18向起动机马达12提供电 功率。当接收到电功率时，起动机马达12使小齿轮13旋转。E⑶20包括微型计算机。微型计算机具有内置只读存储器(ROM)，其中存储了各 种类型的发动机控制程序。ECU 20在燃料注入内燃发动机21的气缸时执行这些发动机控 制程序以调整燃料注入量和点火时间周期。ECU 20执行自动发动机停止和起动控制程序(未示出)，从而执行自动发动机停 止和起动控制(也就是说，发动机怠速停止控制)。该自动发动机停止和起动控制在驾驶员停止车辆或者车辆在路上行驶期间通过 下面的驾驶员操作发出减速请求时自动地停止内燃发动机21的燃烧，从而自动停止内燃 发动机21的操作，例如(cl)车辆的驾驶员释放加速踏板；或者(c2)驾驶员踩下制动器踏板。此后，当在车辆行驶期间发出减速请求或者车辆驾驶员执行下面的操作(dl)、 (d2)或(们)时，ECU 20判断发动机重新起动请求的产生(dl)车辆的驾驶员释放制动器踏板；(d2)车辆的驾驶员操作变速杆；或者(d3)车辆的驾驶员踩下加速踏板。图5是示出根据本发明的第一实施例的控制设备中的ECU 20所执行的发动机重 新起动控制程序的流程图。当检测到上述操作(cl)、(c2)、(dl)、(d2)或(d3)时，控制设备中的ECU 20通过 下面的过程执行图5所示的发动机重新起动控制程序。图2是示出根据图1所示的第一实施例的控制设备执行的发动机重新起动控制的 时间图。如图2所示，当发出自动发动机停止请求时，停止燃料燃烧以便自动停止内燃发 动机21工作。<发动机自重新起动控制>虽然内燃发动机21的旋转速度Ne由于内燃发动机21的自动发动机停止下降，但 当在内燃发动机21的旋转速度Ne高于第一旋转速度例如，500rpm)的第一旋转速度范 围中发出发动机重新起动请求时，ECU 20判断可以在没有起动机11执行发动操作的情况 下重新起动内燃发动机21，并且ECU 20执行发动机自重新起动控制。也就是说，在发动机自重新起动控制中，控制设备中的ECU 20驱动注射器将燃烧 燃料注入内燃发动机21的气缸，且点燃燃烧燃料，以重新起动内燃发动机21。这种控制可以在紧随发出发动机重新起动请求时平滑地重新起动内燃发动机21 的燃烧。因为这种控制不需要通过起动机11进行小齿轮13和环形齿轮23的任何发动，所 以起动机11可具有零功耗，并且避免了在小齿轮13和环形齿轮23之间的旋转速度存在大 差异时进行小齿轮13和环形齿轮23之间的接合。从而这种控制防止了产生齿轮啮合噪声。<预齿轮同步控制>虽然内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停止下降，但当在内燃发动机21的 旋转速度Ne低于第一旋转速度m且高于第二旋转速度N2 (例如，250rpm)的第二旋转速度范围内发出发动机重新起动请求时，ECU 20执行预齿轮同步控制，因为ECU 20判断除非小 齿轮13的旋转速度和环形齿轮23的旋转速度同步，否则难以将小齿轮13和环形齿轮23 平滑地啮合。在预齿轮同步控制中，控制设备中的ECU20执行下述控制(el)起动机马达12增加小齿轮13的旋转速度以使小齿轮13的旋转速度和环形 齿轮23的旋转速度同步；以及(e2)在步骤(el)之后，ECU 20驱动电磁致动器14开始发动以将小齿轮13和环 形齿轮23啮合。在该齿轮啮合控制之后，重新起动内燃发动机21。图3是示出根据本发明的第一实施例的控制设备所执行的预齿轮同步控制的时 间图。具体地，如图3所示，E⑶20驱动起动机马达12通电，以便在内燃发动机21的旋 转速度Ne的第二旋转速度范围内发出发动机重新起动请求时的时间tl使小齿轮13旋转。 E⑶20判断在环形齿轮23与小齿轮13之间的旋转速度差处于士200rpm的范围内时的时 间t2处，使小齿轮13的旋转速度和环形齿轮23的旋转速度同步。ECU 20驱动电磁致动器 通电且驱动起动机11开始发动，其中，小齿轮13与环形齿轮23完全啮合以重新起动内燃 发动机21。环形齿轮23与小齿轮13之间的旋转速度差等同于作为曲轴22的减小值的旋 转速度差。上述控制可以在平滑地啮合小齿轮13与环形齿轮23且抑制产生齿轮啮合噪声 的同时减小从发出发动机重新起动请求的时间到重新起动内燃发动机21的时间之间的延迟。此外，当E⑶20判断小齿轮13与环形齿轮23之间的旋转速度同步时，上述发动 机起动控制不需要以高精度检测小齿轮13和环形齿轮23的旋转速度。从而控制设备可以 配备有普通的旋转速度传感器，而不需要具有高准确度的任何昂贵的曲轴角度传感器和旋 转速度传感器。这种特征可以降低制造成本，这是近来的重要技术问题。在详细描述的第一实施例中，环形齿轮直径是300mm(齿尖的外径)，小齿轮13 直径是30mm(齿尖的外径)。例如，当环形齿轮以300rpm的旋转速度旋转，而小齿轮以 IOOOrpm的旋转速度旋转时，小齿轮13与环形齿轮23之间的旋转速度差是200rpm，其中， 旋转速度差是作为曲轴22的旋转速度减小值的差值。因为环形齿轮23的直径是300mm且 以300rpm旋转，所以环形齿轮23的齿节圆(与小齿轮13的齿接触的虚拟环)处的圆周速 度是约4. 7m/sec。此外，因为小齿轮13的直径是30mm且以IOOOrpm旋转，所以小齿轮13的齿节圆 (与环形齿轮23的齿接触的虚拟环)处的圆周速度是约1. 6m/sec0环形齿轮23的齿节圆 与小齿轮13的齿节圆之间的圆周速度差是约3. lm/sec0因此下面的条件(fl)等同于下面 的条件(f2)(fl)环形齿轮23与小齿轮13之间的旋转速度差处于士200rpm的范围内；以及(f2)环形齿轮23的齿节圆与小齿轮13的齿节圆之间的圆周速度差处于士3. Im/ sec的范围内。本发明的发明人进行了检测小齿轮13与环形齿轮23啮合时的齿轮啮合噪声的实验。通过改变被啮合在一起的环形齿轮23和小齿轮13之间的旋转速度差，实验检测
15了在300mm直径的环形齿轮23和30mm直径的小齿轮13之间所产生的齿轮啮合噪声。通 过与环形齿轮23和小齿轮13距离上分开的麦克风检测了齿轮啮合噪声。实验结果清晰地显示当小齿轮13与环形齿轮23在下面的条件下啮合时可以充分 减小齿轮啮合噪声(gl)环形齿轮23和小齿轮13之间的旋转速度差处于士250rpm范围内；以及(g2)更优选地，环形齿轮23和小齿轮13之间的旋转速度差处于士200rpm范围 内(也就是说，环形齿轮23的齿节圆与小齿轮13的齿节圆之间的圆周速度差处于士3. Im/ sec范围内)。沿内燃发动机21的旋转方向将起动机马达12的旋转动力传递到小齿轮13。在单 向离合器放置在小齿轮13与起动机马达12之间的系统中，可以接受的是当在ECU 20执 行预齿轮同步控制的同时环形齿轮23的旋转速度高于小齿轮13的旋转速度且环形齿轮23 和小齿轮13之间的旋转速度差不超过预定值(例如，200rpm)时，ECU20判断使小齿轮13 的旋转速度与环形齿轮23的旋转速度同步。因此下面的条件(fl)等同于下面的条件(f2)(fl)环形齿轮23与小齿轮13之间的旋转速度差处于士200rpm范围内；以及(f2)环形齿轮23的齿节圆与小齿轮13的齿节圆之间的圆周速度差处于士3. Im/ sec范围内。在ECU 20判断小齿轮13的旋转速度与环形齿轮23的旋转速度同步的情况下，在 环形齿轮23的旋转速度高于小齿轮13的旋转速度时使小齿轮13与环形齿轮23啮合。从 而当小齿轮13与环形齿轮23啮合时单向离合器可以快速运行(race)以释放施加到起动 机11的冲击。在此步骤之后，内燃发动机21的旋转速度(或环形齿轮23的旋转速度)通 过摩擦减小，并且起动机马达12的旋转速度(或小齿轮13的旋转速度)增加。在环形齿 轮23与小齿轮13之间的旋转速度差因此为零时，锁定单向离合器且将起动机马达12的旋 转动力传递到小齿轮13。这些步骤能够在不产生齿轮啮合噪声和不抑制对起动机马达组件 的冲击而被降低的情况下平滑地将小齿轮13与环形齿轮23啮合。这可以改善且保持组件 诸如起动机11的小齿轮13和环形齿轮23的耐用性。〈预齿轮啮合控制〉虽然内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停止控制下降，但当在第三旋转速度 范围内发出发动机重新起动请求时，ECU 20执行预齿轮啮合控制，因为环形齿轮23的旋转 速度低，并且ECU 20判断可以在不执行环形齿轮23和小齿轮13之间的任何同步的情况下 将小齿轮13与环形齿轮23平滑地啮合，其中，内燃发动机21的旋转速度Ne低于第三旋转 速度范围，该第三旋转速度范围低于第二旋转速度N2。在预齿轮啮合控制中，控制设备中的ECU 20执行下述控制。在ECU 20驱动电磁 致动器14以将小齿轮13与环形齿轮23啮合之后，或者在通过电磁致动器14进行小齿轮 13与环形齿轮23的齿轮啮合操作期间，E⑶20驱动起动机马达12使小齿轮13旋转以通 过执行发动重新起动内燃发动机21。图4是示出根据第一实施例的控制设备中的ECU 20执行的预齿轮啮合控制的时 序图。具体地，如图4所示，E⑶20驱动电磁致动器14在时间t3通电，以将小齿轮13与 环形齿轮23啮合。在时间t4完成它们之间的齿轮啮合之后，或者在通过电磁致动器14进行小齿轮13与环形齿轮23的齿轮啮合操作期间，将电功率施加到起动机11，以开始发动并 因此重新起动内燃发动机21。上述的第三发动机重新起动控制可以在平滑地将小齿轮13与环形齿轮23啮合且 防止或抑制产生齿轮啮合噪声的同时避免小齿轮13与环形齿轮23之间旋转速度的同步。 这可以通过起动机11快速执行发动并且快速重新起动内燃发动机21，并且减少起动机11 的功耗。当内燃发动机21重新起动时，E⑶20通过参照示出内燃发动机21的旋转速度Ne 与从发出发动机重新起动请求的时间所计算的逝去时间周期之间的关系的映射估计内燃 发动机21的旋转速度Ne。此估计的内燃发动机21的旋转速度Ne与从自动发动机停止请 求(或内燃发动机21的燃烧停止请求)发生的时间所计算的逝去时间周期相对应。此映 射基于实验数据项和统计数据项预先做出且存储在存储设备诸如只读存储器(ROM)中。通常，因为根据从内燃发动机21的燃烧停止的时间所计算的逝去时间周期逐渐 减小内燃发动机21的旋转速度Ne，所以根据从发出自动发动机停止请求的时间所计算的 逝去时间周期可以容易地估计内燃发动机21的旋转速度Ne。另外，通过参照示出诸如向起动机马达12的功率供应时间周期的参数与供应的 电流幅度之间的关系(诸如占空比)的小齿轮13的旋转速度映射，对应于向起动机马达12 供应电功率时间周期与流过起动机马达12的电流的幅度之间的关系估计或计算小齿轮13 的旋转速度。此旋转速度映射根据实验数据项和设计数据项预先做出。将旋转速度映射存 储在ECU 20的ROM中。通常，根据电功率供给到起动机马达12的时间所计算的逝去的时间周期增加起 动机马达12的旋转速度，从而增加小齿轮13的旋转速度。供给到起动机马达12的电流增 加的越多，起动机马达12的旋转速度增加的就越多且因此小齿轮13的旋转速度增加的越 多。因此，可以基于到起动机马达12的电功率供应时间周期和供给电流的幅度估计小齿轮 13的旋转速度。根据第一实施例的控制设备中的ECU 20执行图5所示的发动机重新起动控制程 序以控制内燃发动机21的重新起动。E⑶20在E⑶20接通的预定时间周期周期地执行图5所示的发动机重新起动控 制程序。首先，在步骤S101，ECU 20检测是否执行自动发动机停止控制(例如，在从内燃发 动机21的燃烧停止到发动机重新起动所计算的时间周期期间)。当在步骤SlOl中的检测结果指示内燃发动机21没有处于自动发动机停止控制时 (在步骤SlOl中“否”)，ECU 20在不执行除了步骤SlOl之外的任何步骤的情况下完成图 5所示的发动机重新起动控制程序。当检测结果指示执行自动发动机停止控制时(在步骤SlOl中“是”)，ECU 20开始 执行步骤S102以及下面的其它步骤所示的发动机重新起动控制。首先，在步骤S102，E⑶20检测是否发出发动机重新起动请求。当检测结果指示 发出发动机重新起动请求时(在步骤S102中“是”)，操作流程进行到步骤S103。在步骤 S103，ECU 20检测内燃发动机21的当前发动机速度是否高于第一旋转速度m。也就是说， 步骤S 103中的检测检测内燃发动机21的当前旋转速度Ne是否处于第一旋转速度范围内。例如，第一旋转速度m具有范围300至700rpm内的值。在根据第一实施例的控 制设备中，第一旋转速度W是500rpm。当在内燃发动机的旋转速度下降的情况下内燃发动机21的旋转速度Ne高于第一 旋转速度W时，可以在不执行发动而仅通过重新起动其燃烧(仅通过执行其燃料注入和点 火)的情况下重新起动内燃发动机21。当前旋转速度Ne处于允许仅通过执行燃料注入和 点火而不执行通过起动机11的发动来重新起动内燃发动机21的范围内，因为在将300至 700rpm的旋转速度范围内的值设置为第一旋转速度m时内燃发动机21的当前旋转速度 Ne高于第一旋转速度W。当步骤S103中的判断结果指示内燃发动机的当前旋转速度Ne高于第一旋转速度 W时(也就是说，当在当前旋转速度Ne处于第一旋转速度范围内时发出发动机重新起动请 求时)，E⑶20判断在不执行通过起动机11发动的情况下重新起动内燃发动机21。操作 流程进行到步骤S104(执行发动机自重新起动控制)。在步骤S104，E⑶20执行发动机自重新起动控制，其中，E⑶20执行燃料注入和 点火，以在不执行通过起动机11发动的情况下重新起动内燃发动机21。其后，操作流程进行到步骤S105。在步骤S105，E⑶20基于内燃发动机21的当 前旋转速度Ne检测是否重新起动内燃发动机21。也就是说，ECU 20检测内燃发动机21的 当前旋转速度Ne是否超过发动机重新起动完成判断值Nsc (见图6)。当步骤S105的检测结果指示不重新起动内燃发动机21时，操作流程返回步骤 S103。在步骤S103，E⑶20在内燃发动机21的当前旋转速度Ne处于第一旋转速度范围内 时继续第一发动机重新起动控制(步骤S103和S104)。此后，当E⑶20检测到在步骤S105 已经重新起动内燃发动机21，则ECU 20完成图5所示的内燃发动机重新起动控制程序。另一方面，当步骤S103的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度Ne不超过 第一旋转速度W时，操作流程进行到步骤S106。在步骤S106，E⑶20检测内燃发动机21的当前旋转速度Ne是否高于第二旋转速 度N2。这检测内燃发动机21的当前旋转速度Ne是处于第二旋转速度内还是第三旋转速度 范围内。在第一实施例中，该第二旋转速度N2处于50rpm至450rpm的范围内(在第一实 施例中，第二旋转速度N2是250rpm)。当在内燃发动机21的旋转速度由于自动发动机停止导致下降时内燃发动机21的 当前旋转速度Ne减小到不超过第二旋转速度N2时，可以在小齿轮13的旋转速度与环形 齿轮23的旋转速度没有同步的情况下平滑地啮合小齿轮13和环形齿轮23。也就是说，当 50rpm至450rpm范围内的值被设置为第二旋转速度N2时，可以在小齿轮13的旋转速度与 环形齿轮23的旋转速度没有同步的情况下平滑地啮合小齿轮13和环形齿轮23。在这种情 况下，不超过第二旋转速度N2(50rpm至450rpm的范围内)的第三旋转速度范围是能够在 小齿轮13的旋转速度与环形齿轮23的旋转速度没有同步的情况下平滑地啮合小齿轮13 和环形齿轮23的范围。在步骤S106，当检测到内燃发动机21的当前旋转速度Ne高于第二旋转速度N2时 (当在内燃发动机21的当前旋转速度Ne处于第二旋转速度范围时发出发动机重新起动请求时)，ECU 20判断除非执行小齿轮13和环形齿轮23之间的齿轮同步，否则很难平滑地啮 合小齿轮13和环形齿轮23，因为环形齿轮23的旋转速度相对高。操作流程从而进行到步 骤S107。在步骤S107，E⑶20执行预齿轮同步控制。在预齿轮同步控制中，ECU 20根据关于旋转速度Ne的映射以及关于小齿轮13的 旋转速度的映射计算从自动发动机停止发生时的时间到环形齿轮23的旋转速度与小齿轮 13的旋转速度同步时的时间所计算的逝去的时间周期。当发出自动发动机停止请求时，E⑶20驱动起动机马达12使小齿轮13旋转，且 驱动电磁致动器14将小齿轮13推向环形齿轮23，以便在到达上面计算的逝去的时间周期 时将小齿轮13和环形齿轮M啮合。这使起动机马达12可以使小齿轮13与环形齿轮23的旋转速度同步以减小这些 齿轮13与23之间的旋转速度差。此后，电磁致动器14将小齿轮13与环形齿轮23啮合， 且起动机11开始发动。这重新起动内燃发动机21的操作。此后，在步骤S108，E⑶20检测是否完成发动机起动。当步骤S108的检测结果指 示内燃发动机21已经重新起动时(在步骤S108中“是”)，E⑶20完成图5所示的发动机 重新起动控制。另一方面，当步骤S108的检测结果指示内燃发动机21没有重新起动时(在步骤 S108中“否”)，操作流程进行到步骤S109。在步骤S109，E⑶20执行预齿轮啮合控制。另外，在步骤S106，当步骤S106的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度 Ne不超过第二旋转速度N2时(在步骤S106中“否”，也就是说，当在内燃发动机21的当前 旋转速度Ne处于第三旋转速度范围内时发出发动机重新起动请求时)，ECU 20判断可以在 不执行任何齿轮同步(其中，小齿轮13的旋转速度与环形齿轮23的旋转速度同步)的情 况下平滑地啮合小齿轮13和环形齿轮23，因为环形齿轮23的旋转速度相对低。操作步骤 进行到步骤S109。在步骤S109，ECU 20执行预齿轮啮合控制。在预齿轮啮合控制中，当发出自动发 动机停止请求时，E⑶20驱动电磁致动器14以将小齿轮13和环形齿轮23啮合。也就是 说，电磁致动器14将小齿轮13推向环形齿轮23侧以将它们啮合。ECU 20驱动起动机马 达12以使小齿轮13旋转，从而在齿轮啮合处理之后或在齿轮啮合处理期间执行通过起动 机11的发动。这重新起动内燃发动机21。此后，操作流程进行到步骤S110，E⑶20检测是否完成发动机重新起动操作。当 步骤SllO的检测结果指示还没有完成发动机重新起动操作时(在步骤SllO中“否”)，操 作流返回到步骤S 109。另一方面，当步骤SllO的检测结果指示已经完成发动机重新起动操作时(在步骤 SllO中“是”)，E⑶20完成图5所示的发动机重新起动控制。总之，在图5所示的发动机重新起动控制过程中，E⑶20执行(hi)发动机自重新起动控制，其中，当在内燃发动机的旋转速度Ne处于第一旋转 速度范围内时发出发动机重新起动请求时，在不驱动起动机11执行任何发动的情况下ECU 20执行燃料注入和点火；(h2)预齿轮同步控制，其中，当在内燃发动机的旋转速度Ne处于第二旋转速度范 围内时发出发动机重新起动请求时，ECU 20指示起动机马达12使小齿轮13旋转，从而使小
19齿轮13的旋转速度与环形齿轮23的旋转速度同步，驱动电磁致动器14以将小齿轮13与 环形齿轮23啮合，然后驱动起动机11执行发动以重新起动内燃发动机21 ；以及(h3)预齿轮啮合控制，其中，当在内燃发动机的旋转速度Ne处于第三旋转速度范 围内时发出发动机重新起动请求时，ECU 20驱动起动机马达12使小齿轮13旋转，从而在 电磁致动器14将小齿轮13与环形齿轮23啮合之后或期间起动机11执行发动。当在内燃发动机21的旋转速度由于自动发动机停止控制导致下降的同时发出发 动机重新起动请求时，根据本发明的控制设备中的ECU 20可以基于内燃发动机的旋转速 度Ne执行最佳发动机重新起动控制。这可以在发出发动机重新起动请求时防止发动机重 新起动延迟、防止产生齿轮啮合噪声、并且防止降低增加起动机11的电功率消耗。在图5所示的发动机重新起动控制过程中，当执行发动机重新起动控制时，ECU 20基于从自动发动机停止请求时(或内燃发动机21的燃烧停止时)的时间所计算的逝去 的时间周期估计内燃发动机21的旋转速度。这可使控制设备避免使用在旋转速度Ne由于 自动发动机停止导致下降时能够检测旋转速度Ne的任何昂贵的曲轴角度传感器。此外，因 为ECU 20基于向起动机马达12提供电流的电流提供时间周期以及电流的幅度估计小齿轮 13的旋转速度Ne。从而可以避免能够检测起动机马达12的旋转速度(或小齿轮13的旋 转速度)的任何传感器。这可以减少制造成本，其为待被解决的重要技术问题之一。然而，即使ECU 20执行发动机自重新起动控制，也可能引起发动机重新起动失 败，因为没有实现期望的燃烧。特别地，当内燃发动机21的旋转速度Ne快速下降时，可能 引起发动机重新起动失败。当发动机重新起动失败发生在图5所示的发动机重新起动控制 执行期间时，ECU 20在内燃发动机21的旋转速度Ne下降到第二旋转速度范围内时执行预 齿轮同步控制。然而，也出现下面的问题。图6是示出在发动机自重新起动控制失败之后内燃发 动机21的旋转速度振荡且逐渐减小的状态的时序图。如图6所示，在自动发动机停止之后内燃发动机21的旋转速度Ne因增加和减小 而振荡。在ECU 20执行发动机自重新起动控制然后在内燃发动机21的旋转速度Ne处于 第一旋转速度范围内时此发动机重新起动失败的情况下，当ECU 20在内燃发动机21的旋 转速度Ne处于第二旋转速度范围内的时间t20处执行预齿轮同步控制时，在预齿轮同步控 制期间在电磁致动器14将小齿轮13推向环形齿轮23时的时间，内燃发动机21的旋转速 度Ne可能高于第二旋转速度范围。在这种情况下，因为环形齿轮23的旋转速度高于小齿 轮13的旋转速度(在没有达到任何齿轮同步的状态下)且小齿轮13被推向环形齿轮23 以执行齿轮啮合操作，所以难以在小齿轮13和环形齿轮23之间平滑地执行齿轮啮合操作。 这将引起对小齿轮13和环形齿轮23两者的严重损坏。为了避免上述问题，如图6所示，根据第一实施例的控制设备中的ECU 20禁止或 暂停预齿轮同步控制的执行直到预定时间周期Tb逝去，且在预定时间周期Tb逝去的时间 t50处执行预齿轮啮合控制，其中，预定时间周期Tb是从发动机自重新起动控制下发动机 重新起动失败发生时的时间t40所计算的。图7是示出当在ECU 20执行发动机自重新起动控制时在发动机重新起动控制下 发动机重新起动失败发生时根据第一实施例的控制设备中的ECU 20执行的发动机重新起 动控制程序的流程图。
现将描述当发动机重新起动控制失败发生时ECU 20执行的图7中所示的发动机 重新起动控制程序。当发动机重新起动控制失败发生时，E⑶20在E⑶20的接通状态期间每预定时 间间隔重复执行发动机重新起动控制程序。在图7所示的发动机重新起动控制程序开始时，在步骤S201 (其对应于检测装 置)，E⑶20检测通过发动机自重新起动控制的发动机重新起动失败是否发生。例如，当 在从发动机自重新起动控制的开始时间所计算的预定时间周期Ta期间内燃发动机21的旋 转速度Ne没有超过发动机重新起动完成检测值Nsc时，ECU 20检测到发动机重新起动失 败。图6所示的时间t40指示发动机重新起动失败时间，其中，当检测到发动机重新起动失 败时，时间t40逝去预定时间周期Ta。时间t40将被称为“失败检测时间t40”。当步骤S201的检测结果指示ECU 20检测到没有发动机重新起动失败时(在步骤 S201中“否”)，E⑶20完成图7所示的发动机重新起动控制程序。另一方面，当步骤S201的检测结果指示ECU 20检测到在发动机自重新起动控制 下发动机重新起动失败发生时(在步骤S201中“是”)，E⑶20基于内燃发动机21的温度 (或内燃发动机21的冷却水的温度)以及内燃发动机21的旋转速度Ne计算预定时间周期 Tb(图6所示)。ECU 20将计算出的预定时间周期Tb设置在寄存器或RAM(未示出)中。确定预定时间周期Tb，其间，内燃发动机21的旋转速度Ne减小到允许在不执行小 齿轮13与环形齿轮23之间的齿轮同步(也就是说，小齿轮13的旋转速度与环形齿轮23 的旋转速度同步)的情况下进行小齿轮13与环形齿轮23之间的齿轮啮合的旋转速度(例 如，第二旋转速度N2)。因为发动机油因发动机温度降低导致粘度减小，所以当发动机温度降低时内燃发 动机21的驱动摩擦增加。因此，在发动机自重新起动控制下发动机重新起动失败发生后， 内燃发动机21的旋转速度Ne的下降率增加。对此，ECU 20设置预定时间周期Tb，使得发 动机温度降低得越多，预定时间周期Tb减小得就越多。此外，在发动机重新起动失败发生时的失败检测时间t40处，内燃发动机21的旋 转速度Ne减小得越多，预定时间周期Tb减小得就越多。例如，E⑶20设置预定时间周期Tb，以使在E⑶20检测到发动机重新起动失败 时的失败检测时间t40处，内燃发动机21的旋转速度Ne减小越多，预定时间周期Tb减小 就越多。例如，E⑶20可以通过参照存储发动机温度、内燃发动机21的旋转速度Ne和预 定时间周期Tb之间关系的映射确定预定时间周期Tb。另外，E⑶20可以通过关于发动机温度、内燃发动机21的旋转速度Ne和预定时 间周期Tb之间关系的公式计算预定时间周期Tb。在步骤S203，E⑶20检测在步骤S202计算的预定时间周期Tb是否已经逝去。此 预定时间周期Tb是从失败检测时间t40所计算的时间周期。当步骤S203的检测结果指示预定时间周期Tb还没有逝去时(在步骤S203中 “否”)，操作流进行到步骤S204。在步骤S204，E⑶20禁止执行发动机自重新起动控制(其 相应于图5所示的步骤S104)和预齿轮同步控制(其相应于图5所示的步骤S107)。然后， 操作流返回到步骤S203。
在步骤S203，E⑶20检测预定时间周期Tb是否已经逝去。当步骤S203的检测结 果指示预定时间周期Tb已经逝去时(在步骤S203中“是”)，操作流进行到步骤S205。在 步骤S205，E⑶20执行预齿轮啮合控制，如在图5所示的步骤S109的情况。具体地，在步 骤S205，在预定时间周期Tb逝去时的时间t50处，E⑶20驱动电磁致动器14通电，以将小 齿轮13推向环形齿轮23，且将小齿轮13与环形齿轮23啮合。操作流进行到步骤S206。在步骤S206，E⑶20检测是否完成内燃发动机21的发 动机重新起动。当步骤S206的检测结果指示还没有完成发动机重新起动时(在步骤S206 中“否”)，操作流返回到步骤S205。此后，当步骤S206的检测结果指示已经完成发动机重 新起动时(在步骤S206中“是”)，ECU 20完成图7所示的发动机重新起动控制程序。在从ECU 20执行预齿轮啮合控制的预定时间周期期间，当内燃发动机21的旋转 速度Ne超过发动机重新起动完成判断值N3时，ECU20足以检测已经完成内燃发动机21的 发动机重新起动。如上对根据第一实施例的配备有ECU 20的控制设备执行的各种类型的发动机重 新起动控制的详细描述，当发动机自重新起动控制失败发生时，ECU 20立即禁止执行预齿 轮同步控制。在下述情形下，E⑶20可以避免执行将小齿轮13推向环形齿轮23且将小齿轮13 与环形齿轮23啮合的齿轮啮合，S卩在当内燃发动机21的旋转速度Ne由于通过发动机自 重新起动控制的发动机重新起动失败的发生而导致减小到第二旋转速度范围内之后内燃 发动机21的旋转速度Ne增加到第一旋转速度范围内的值时的时间t30处，小齿轮13的旋 转速度与环形齿轮23的旋转速度不同步。然后，在从失败检测时间t40计算逝去预定时间周期Tb (作为等待时间周期)的 时间t50，E⑶20执行预齿轮啮合控制。这使E⑶20可以在当内燃发动机21的旋转速度 Ne在发动机重新起动失败之后减小到第二旋转速度范围N2内(或者第二旋转速度范围N2 的边界)时的时间处驱动电磁致动器40平滑地将小齿轮13与环形齿轮23啮合。如详细描述，即使在发动机自重新起动控制下发动机重新起动失败发生，配备有 E⑶20的控制设备也能平滑地将小齿轮13与环形齿轮23啮合。这可以避免对小齿轮13 和环形齿轮23两者的严重损坏。另外，根据第一实施例的配备有ECU 20的控制设备设置预定时间周期Tb，该预定 时间周期Tb由于发动机温度降低越多以及内燃发动机21的旋转速度Ne减小越多而减小 越多，其中，在预定时间周期Tb期间，禁止或暂停执行预齿轮同步控制。这使ECU20可以在 发动机自重新起动控制下发生发动机重新起动失败之后尽可能早地执行预齿轮啮合控制 以便正确地执行内燃发动机21的重新起动。第二实施例现将参照图8描述根据本发明的第二实施例的控制设备中的ECU20执行的发动机 重新起动控制。图8是示出当发动机自重新起动失败发生时根据第二实施例的控制设备中的ECU 20执行的发动机重新起动控制程序的流程图。在先前所述的根据第一实施例的发动机重新起动控制中，在从失败检测时间t40 所计算的预定时间周期Tb期间ECU 20禁止或暂停执行预齿轮同步控制。在从失败检测时间t40逝去预定时间周期Tb的时间t50处，ECU 20执行预齿轮啮合控制。另一方面，在第二实施例中，在失败检测时间t40之后，E⑶20禁止执行预齿轮同 步控制，直到内燃发动机21的旋转速度Ne变为低于阈值Nth (图6所示)。当在内燃发动 机21的旋转速度Ne由于自动发动机停止导致下降的同时内燃发动机21的旋转速度Ne达 到阈值Nth时，E⑶20执行预齿轮啮合控制。当发动机重新起动失败发生时，根据第二实施例的控制设备中的ECU 20执行图8 所示的发动机重新起动控制程序。现将参照图8所示的流程图描述发动机重新起动失败发生时的发动机重新起动 控制程序。E⑶20在E⑶20的接通期间在预定时间周期重复执行图8所示的发动机重新起 动控制程序。在图8所示的发动机重新起动控制程序开始时，在步骤S201 (其对应于检测装 置)，E⑶20检测在发动机自重新起动控制下发动机重新起动失败是否发生。当步骤S201的检测结果指示ECU 20检测到没有发动机重新起动失败时(在步骤 S201中“否” )，ECU 20在不执行步骤S203a、S204、S205和S206的情况下完成图8所示的 发动机重新起动控制程序。另一方面，当步骤S201的检测结果指示E⑶20检测到通过发动机自重新起动控 制的发动机重新起动失败发生时(在步骤S201中“是”)，操作流进行到步骤S203a。在步 骤S203a，ECU 20检测内燃发动机21的当前旋转速度Ne是否不超过预定阈值Nth(见图 6)。在第二实施例中，预先将低于第一旋转速度m的值设置为阈值Nth。此外，此预定阈值 Nth稍微高于第二旋转速度N2 (见图6)。当步骤S203a中的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度Ne超过阈值Nth 时(在步骤S203a中“否”)，操作流进行到步骤S204。在步骤S204，E⑶20禁止执行发动 机自重新起动控制(其相应于图5所示的步骤S104)和预齿轮同步控制(其相应于图5所 示的步骤S107)。然后，操作流返回到步骤S203a。另一方面，当步骤S203a中的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度Ne不 超过阈值Nth时(在步骤S203a中“是”)，操作流进行到步骤S205。在步骤S205，如在图 5所示的步骤S 109的情况，ECU 20执行预齿轮啮合控制。也就是说，步骤S205相应于图 5所示的步骤S 109。此后，操作流进行到步骤S206。在步骤S206，E⑶20检测是否已经完成内燃发动机21的重新起动。当步骤S206的检测结果指示还没有完成发动机重新起动时(在步骤S206中 “否”)，操作流返回到步骤S205，以继续执行预齿轮啮合控制。另一方面，当步骤S206的检测结果指示没有完成发动机重新起动时(在步骤S206 中“是”)，即，完成发动机重新起动，E⑶20完成图8所示的发动机重新起动控制。根据上述根据第二实施例的发动机重新起动控制，当在发动机自重新起动控制下 发动机重新起动失败发生时E⑶20立即禁止执行预齿轮同步控制。这使得可以避免在时 间t30处在小齿轮13与环形齿轮23之间没有旋转速度同步的状态下通过将小齿轮13推 向环形齿轮23来执行小齿轮13与环形齿轮23之间的齿轮啮合操作。也就是说，内燃发动 机21的旋转速度Ne在其由于通过发动机自控制引起发动机重新起动失败而导致减小到第二旋转速度范围之后，在时间t30处增加到第一旋转速度范围。因为在检测到通过发动机自重新起动控制引起的发动机重新起动失败之后，ECU 20在内燃发动机21的旋转速度Ne减小且达到预定阈值Nth (Nth < Ni)时的时间处执行预 齿轮啮合控制，所以ECU 20可以在内燃发动机21的旋转速度Ne达到预定阈值Nth时的时 间处驱动电磁致动器14平滑地啮合小齿轮13和环形齿轮23。根据第二实施例的发动机重新起动控制，即使在发动机自重新起动控制下发动机 重新起动失败发生，E⑶20也能在发动机重新起动失败之后执行齿轮接合操作以平滑地啮 合小齿轮13和环形齿轮23。这可以防止产生和增加齿轮啮合噪声，且防止小齿轮13和环 形齿轮23明显地受到磨损和损坏。此外，根据第二实施例中的发动机重新起动控制，因为E⑶20使用稍微高于第二 旋转速度N2的预定阈值Nth，所以当与预定阈值Nth与第二旋转速度N2具有相同值时的发 动机重新起动执行时间相比时，可以在发动机自重新起动控制引起的发动机重新起动失败 之后在更早的时间通过预齿轮啮合控制开始发动机重新起动。第三实施例现将参照图9描述根据本发明的第三实施例的控制设备中的ECU20执行的发动机 重新起动控制。在上述的第一实施例和第二实施例中，E⑶20根据第一旋转速度范围、第二旋转 速度范围和第三旋转速度范围分别执行发动机自重新起动控制、预齿轮同步控制和预齿轮 啮合控制。另一方面，根据第三实施例的E⑶20不执行与图5所示的步骤S105对应的预齿 轮同步控制。在第三实施例中，ECU 20根据第一旋转速度范围和第三旋转速度范围执行发 动机自重新起动控制和预齿轮啮合控制之一。图9是示出根据第三实施例的控制设备中的ECU 20执行的发动机重新起动控制 程序的流程图。图10是示出在发动机自重新起动控制下发动机重新起动失败发生时根据 第三实施例的控制设备执行的发动机重新起动控制程序的流程图。为了简明，将省略图5 和图7所示的第一实施例与图9和图10所示的第三实施例之间的相同步骤的解释。在图9所示的步骤S 106中，当E⑶20检测到内燃发动机21的当前旋转速度Ne 高于第二旋转速度N2时(在步骤S 106中“是”)，也就是说，当在内燃发动机21的当前旋 转速度Ne处于第二旋转速度范围的情况下发出发动机重新起动请求时，操作流进行到步 骤S 107a。在步骤S107a，E⑶20等待内燃发动机21的当前旋转速度Ne不高于第二旋转 速度N2。也就是说，ECU 20等待而不执行任何发动机自重新起动控制和预齿轮啮合控制， 直到内燃发动机21的当前旋转速度Ne处于第三旋转速度范围内。另外，当步骤S106的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度Ne不小于第 二旋转速度N2时(在步骤S 106中“否”)，也就是说，当在内燃发动机21的当前旋转速度 Ne处于第三旋转速度范围内的情况下发出发动机重新起动请求时，或者当在内燃发动机 21的旋转速度Ne处于第二旋转速度范围内时发出发动机重新起动请求之后内燃发动机21 的当前旋转速度Ne减小到第三旋转速度范围内时，操作流进行到步骤S109。在步骤S109， ECU 20执行预齿轮啮合控制。在图10所示的步骤S203，E⑶20检测在步骤S202计算的预定时间周期Tb是否已经逝去。此预定时间周期Tb是从失败检测时间t40所计算的时间周期。当步骤S203的检测结果指示预定时间周期Tb还没有逝去时(在步骤S203中 “否”)，操作流进行到步骤S204a。在步骤S204a，E⑶20禁止执行发动机自重新起动控制 (其相应于图9所示的步骤S104)。然后，操作流返回到步骤S203。另一方面，步骤S203的检测结果指示预定时间周期Tb已经逝去时(在步骤S203 中“是”)，操作流进行到步骤S205。在步骤S205，ECU 20执行预齿轮啮合控制，如图9所示 的步骤S 109的情况。根据第三实施例的发动机重新起动控制，即使在发动机自重新起动控制下发动机 重新起动失败发生，由于ECU 20禁止或暂停了发动机重新起动控制的再执行，所以也可以 避免发动机自重新起动控制的发动机重新起动失败反复发生。第四实施例将参照图11描述根据本发明的第四实施例的控制设备中的ECU20执行的发动机 重新起动控制。图11是示出在发动机自重新起动控制的发动机重新起动失败发生时根据第四实 施例的控制设备中的ECU 20执行的发动机重新起动控制程序的流程图。在第四实施例中，ECU 20不执行预齿轮同步控制，如先前所述的图9所示的第三 实施例的情况，ECU 20根据第一旋转速度范围和第三旋转速度范围执行发动机自重新起动 控制和预齿轮啮合控制。在先前描述的第三实施例中，ECU 20禁止或暂停执行发动机自重新起动控制，直 到预定时间周期Tb逝去，该预定时间周期Tb从失败检测时间t40计算。然后，在预定时间 周期Tb逝去的时间，ECU 20执行预齿轮啮合控制。另一方面，在检测到发动机自重新起动的发动机重新起动失败之后，ECU 20等待 执行发动机自重新起动控制和预齿轮啮合控制，直到内燃发动机21的旋转速度Ne减小到 预定阈值Nth (见图6)以下。ECU 20在内燃机21的旋转速度Ne减小到预定阈值Nth时的 时间处执行预齿轮啮合控制。现将参照图11描述根据第四实施例的发动机重新起动控制。 为了简明，这里将省略对图8所示的流程图与图11所示的流程图之间的相同步骤 的解释。当图11所示的步骤S201中的检测结果指示通过发动机自重新起动的发动机重新 起动失败发生时，操作流进行到步骤S203a。在步骤S203a，ECU 20检测内燃发动机21的 当前旋转速度Ne是否不超过预定阈值Nth (见图6)。在第四实施例中，预定阈值Nth低于 第一旋转速度Ni，但是稍微高于第二旋转速度N2，如图6所示。当步骤S203a中的检测结果指示内燃发动机21的旋转速度Ne超过预定阈值Nth 时(在步骤S203a中“否”)，操作流进行到步骤S204a。在步骤S204a，E⑶20禁止或暂停执行发动机自重新起动控制，直到内燃机21的 旋转速度Ne不超过阈值Nth。操作流返回到步骤S203a。另一方面，当步骤S203a中的检测结果指示内燃发动机21的旋转速度Ne不超过 预定阈值Nth时(在步骤S203a中“是”)，操作流进行到步骤S205。在步骤S205，E⑶20执行预齿轮啮合控制，如图9所示的步骤S 109的情况。
根据第四实施例的发动机重新起动控制，即使在发动机自重新起动控制下发动机 重新起动失败发生，由于ECU 20禁止发动机自重新起动控制的再执行，所以也可以发动机 自重新起动控制的发动机重新起动失败反复发生。因为根据第四实施例的ECU 20在内燃发动机21的旋转速度Ne达到预定阈值 Nth (Nth < N 1)时执行预齿轮啮合控制，所以在发动机自重新起动控制的发动机重新起动 失败发生之后，在内燃发动机21的旋转速度Ne减小到预定阈值Nth时的时间处，可以将小 齿轮13与环形齿轮23平滑地啮合。此外，根据第四实施例，因为预定阈值Nth高于第二旋转速度N2，所以在发动机自 重新起动控制下发动机重新起动失败发生之后，E⑶20可以在较早的时间而不是在预定阈 值Nth等于第二旋转速度N2时获得的时间执行预齿轮啮合控制和重新起动内燃发动机21。(其他变型)在先前所述的第二实施例中，预定阈值Nth高于第二旋转速度N2。然而，本发明的 构思不受第二实施例限制。预定阈值Nth可以具有与第二旋转速度N2相同的值。与第二 实施例的情况相比较，在通过发动机自重新起动控制的发动机重新起动失败之后，在内燃 发动机21的旋转速度Ne减小到第三旋转速度范围内时的时间处，这可以以高准确度执行 预齿轮啮合控制。预定阈值Nth还可以是零或者大于零的值。根据本发明的控制设备还可以应用于各种类型的内燃发动机，诸如，点火式汽油 发动机(汽油发动机)和压缩和自点火型发动机(柴油发动机)。当根据本发明的控制设 备应用于柴油发动机时，因为发动机的旋转速度大幅振荡和减小式下降，如图6所示，所以 传统发动机重新起动控制引起上述各种问题。例如，传统发动机重新起动控制通常引起这 样的问题在发动机旋转速度由于发动机自重新起动控制的发动机重新起动失败导致减小 到第二旋转速度范围内之后，在发动机旋转速度达到第一旋转速度范围时的时间t30处， 发动机旋转速度与环形齿轮的旋转速度不同步的齿轮非接合条件下，控制设备驱动电磁致 动器将小齿轮推向环形齿轮。因此，配备有根据本发明的控制设备的柴油发动机可以避免 上述问题。根据图5所示的第一实施例的控制设备可以执行发动机自重新起动控制、预齿轮 同步控制和预齿轮啮合控制。此外，根据图9所示的第二实施例的控制设备可以执行发动 机自重新起动控制和预齿轮啮合控制。本发明不受上述实施例的限制。控制设备还可以执行发动机自重新起动控制和预 齿轮同步控制，而不执行预齿轮啮合控制。在该变型中，在发动机自重新起动控制下发动机 重新起动失败发生之后，控制设备足以禁止执行发动机自重新起动控制，直到预定时间周 期Tb逝去，或者直到发动机旋转速度减小到预定阈值Nth。此外，控制设备可以执行预齿轮同步控制和预齿轮啮合控制，而不执行发动机自 重新起动控制。在该变型中，在发动机自重新起动控制下发动机重新起动失败发生之后，控 制设备足以禁止执行预齿轮同步控制，直到预定时间周期Tb逝去，或者直到发动机旋转速 度减小到预定阈值Nth。这可以避免预齿轮同步控制下的发动机重新起动失败反复发生。第五实施例将参照图1、图3以及图12至图16描述配备有根据第五实施例的控制设备的系统 的示意性配置。
如先前所述的第一实施例至第四实施例的情况，起动机11具有用于将小齿轮13 推向环形齿轮23的机制，从而当起动内燃发动机21工作时执行小齿轮13和环形齿轮23 之间的齿轮接合且通过起动机11开始发动。环形齿轮23固定到内燃发动机21的曲轴22。 起动机11包括起动机马达12、小齿轮13和电磁致动器14。通过起动机马达12驱动小齿 轮13。电磁致动器14推动小齿轮13以使小齿轮13与环形齿轮23啮合，并且起动机11起 动以使内燃发动机21旋转。小齿轮13被布置为沿与内燃发动机21的曲轴22的轴向方向平行的起动机11的 轴向方向移动。电磁致动器14配备有柱塞15和螺线管16。当起动机11起动内燃发动机 21时，通过连杆17等将柱塞15的驱动力传递到小齿轮13。继电器19放置在电池18与电磁致动器14之间。当E⑶20驱动继电器19通电 时，柱塞15沿将小齿轮13推向环形齿轮23的方向移动。小齿轮13从而与固定到内燃发 动机21的曲轴22的环形齿轮23啮合。机械式继电器25和切换部件M放置在电池18与起动机马达12之间。当E⑶20 驱动切换部件M通电时，机械式继电器25因此接通且电池18的电功率供给起动机马达 12。当接收到电功率时，起动机马达12使小齿轮13旋转。如先前所述的第一实施例至第四实施例的情况，E⑶20包括微型计算机。微型计 算机具有内置只读存储器(ROM)，其中存储了各种类型的发动机控制程序。当燃料注入内燃 发动机21的气缸时，ECU20执行这些发动机控制程序，以调整燃料注入量和点火时间周期。ECU 20执行自动发动机停止和起动控制程序(未示出)，从而执行自动发动机停 止和起动控制(也就是说，发动机怠速停止控制)。当驾驶员停止车辆或者车辆在路上行驶期间通过下面的驾驶员操作发出减速请 求时，自动发动机停止和起动控制自动地停止内燃发动机21的燃烧，从而自动停止内燃发 动机21的操作，例如(Cl)车辆的驾驶员释放加速踏板；或者(c2)驾驶员踩下制动器踏板。此后，当在车辆驾驶员执行下面的操作(dl)、(d2)或(d3)或者车辆行驶期间发出 减速请求时，E⑶20判断产生发动机重新起动请求(dl)车辆的驾驶员释放制动器踏板；(d2)车辆的驾驶员操纵变速杆；或者(d3)车辆的驾驶员踩下加速踏板。图13是示出根据第五实施例的控制设备中的ECU 20执行的发动机重新起动控制 程序的流程图。当检测到上述操作(cl)、(c2)、(dl)、(d2)或(d3)时，控制设备中的ECU 20通过 下面的过程执行图5所示的发动机重新起动控制程序。图12是示出根据本发明第五实施例的控制设备中的ECU 20执行的发动机重新起 动控制的时序图。如图12所示，当发出自动发动机停止请求时，停止内燃发动机21中的燃 料燃烧，以便自动停止内燃发动机21工作。<发动机自重新起动控制>如先前所述的第一实施例至第四实施例的情况，虽然内燃发动机21的旋转速度Ne由于内燃发动机21的自动发动机停止导致下降，但当在内燃发动机21的旋转速度Ne 高于第一旋转速度W (例如，500rpm)的第一旋转速度范围内发出发动机重新起动请求时， ECU 20判断可以在起动机11没有执行发动操作的情况下重新起动内燃发动机21，并且ECU 20执行发动机自重新起动控制。也就是说，在发动机自重新起动控制中，控制设置中的ECU 20驱动注射器将燃烧燃料注入内燃发动机21的气缸，且点燃燃烧燃料，以重新起动内燃发 动机21。这种控制可以在发出发动机重新起动请求时立即平滑地重新起动内燃发动机21 的燃烧。因为这种控制不需要通过起动机11进行小齿轮13和环形齿轮23的任何发动，所 以起动机11具有零功耗，且避免了在小齿轮13和环形齿轮23之间的旋转速度存在大差异 时进行小齿轮13和环形齿轮23之间的接合。从而这种控制防止了产生齿轮啮合噪声。<预齿轮同步控制>虽然内燃发动机21的旋转速度由于自动发动机停止导致下降，但当在内燃发动 机21的旋转速度Ne低于第一旋转速度m且高于第二旋转速度N2 (例如，250rpm)的第二 旋转速度范围内发出发动机重新起动请求时，ECU 20执行预齿轮同步控制，因为判断出很 难平滑地将小齿轮13和环形齿轮23啮合，除非小齿轮13的旋转速度和环形齿轮23的旋 转速度同步。在预齿轮同步控制中，控制设备中的ECU 20执行下述控制(el)起动机马达12增加小齿轮13的旋转速度以使小齿轮13的旋转速度和环形 齿轮23的旋转速度平稳地同步；以及(e2)在步骤(el)之后，ECU 20驱动电磁致动器14开始发动以将小齿轮13和环 形齿轮23啮合。在该齿轮啮合控制之后，重新起动内燃发动机21。具体地，如图3所示，E⑶20驱动起动机马达12通电，以使在内燃发动机21的旋 转速度Ne的第二旋转速度范围内发出发动机重新起动请求时的时间t 1处，使小齿轮13 旋转。E⑶20判断在环形齿轮23与小齿轮13之间的旋转速度差处于士200rpm范围内时 的时间t2处，小齿轮13的旋转速度和环形齿轮23的旋转速度同步。ECU 20驱动电磁致动 器14通电且驱动起动机11开始发动，其中，小齿轮13与环形齿轮23完全啮合以重新起动 内燃发动机21。环形齿轮23与小齿轮13之间的旋转速度差等同于作为曲轴22的减小值 的旋转速度差。上述预齿轮同步控制可以在平滑地啮合小齿轮13与环形齿轮23且抑制产生齿轮 啮合噪声的同时减小从发出发动机重新起动请求时的时间到重新起动内燃发动机21时的 时间所计算的延迟。此外，当E⑶20判断小齿轮13与环形齿轮23之间的旋转速度同步时，上述发动 机起动控制不需要以高准确度检测小齿轮13和环形齿轮23的旋转速度。从而控制设备可 以配备有普通的旋转速度传感器，而不需要任何昂贵的具有高准确度的曲轴角度传感器和 旋转速度传感器。这种特征可以降低制造成本，这些是近来的重要技术问题。在详细描述的第五实施例中，环形齿轮直径是300mm (齿尖的外径)，小齿轮13直 径是30mm(齿尖的外径)。例如，当环形齿轮以300rpm旋转速度旋转，且小齿轮以IOOOrpm 旋转速度旋转时，小齿轮13与环形齿轮23之间的旋转速度差是200rpm，其中，该旋转速度 差是作为曲轴22的旋转速度减小值的差值。因为环形齿轮23直径是300mm且以300rpm 旋转，所以环形齿轮的齿节圆(作为与小齿轮13的齿接触的虚拟环)处的圆周速度是
28约 4. 7m/sec。此外，因为小齿轮13直径是30mm且以IOOOrpm旋转，所以小齿轮13的齿节圆(作 为与环形齿轮23的齿接触的虚拟环)处的圆周速度是约1. 6m/sec0环形齿轮23的齿节圆 与小齿轮13的齿节圆之间的圆周速度差是约3. lm/sec0因此下面的条件(fl)等同于下面 的条件(f2)(fl)环形齿轮23与小齿轮13之间的旋转速度差处于士200rpm范围内；以及(f2)环形齿轮23的齿节圆与小齿轮13的齿节圆之间的圆周速度差处于士3. Im/ sec范围内。如先前在对第一实施例解释所述，本发明的发明人进行了检测小齿轮13与环形 齿轮^啮合时的齿轮啮合噪声的实验。通过改变啮合在一起的环形齿轮23和小齿轮13之间的旋转速度差，实验检测了 在直径300mm的环形齿轮23和直径30mm的小齿轮13之间所产生的齿轮啮合噪声。通过 与环形齿轮23和小齿轮13在距离上分开的麦克风检测了齿轮啮合噪声。实验结果清晰地显示当小齿轮13与环形齿轮23在下面的条件下啮合时可以充分 减小齿轮啮合噪声(gl)环形齿轮23和小齿轮13之间的旋转速度差处于士250rpm范围内；以及(g2)更优选地，环形齿轮23和小齿轮13之间的旋转速度差处于士200rpm范围 内(也就是说，环形齿轮23的齿节圆与小齿轮13的齿节圆之间的圆周速度差处于士3. Im/ sec范围内)。起动机马达12的旋转动力沿内燃发动机21的旋转方向传递到小齿轮13。在单向 离合器放置在小齿轮13与起动机马达12之间的系统中，对于ECU20可以接受的是，在ECU 20执行预齿轮同步控制的情况下，环形齿轮23的旋转速度高于小齿轮13的旋转速度且环 形齿轮23和小齿轮13之间的旋转速度差不超过预定值(例如，200rpm)时，判断小齿轮13 的旋转速度与环形齿轮23的旋转速度同步。因此下面的条件(fl)等同于下面的条件(f2)(fl)环形齿轮23与小齿轮13之间的旋转速度差处于士200rpm范围内；以及(f2)环形齿轮23的齿节圆与小齿轮13的齿节圆之间的圆周速度差处于士3. Im/ sec范围内。在ECU 20判断小齿轮13的旋转速度与环形齿轮23的旋转速度同步的情况下，当 环形齿轮23的旋转速度高于小齿轮13的旋转速度时小齿轮13与环形齿轮23啮合。从而 当小齿轮13与环形齿轮23啮合时单向离合器可以快速运行以释放施加到起动机11的冲 击。在此步骤之后，内燃发动机21的旋转速度(或环形齿轮23的旋转速度)通过摩擦减 小，且起动机马达12的旋转速度(或小齿轮13的旋转速度)增加。在环形齿轮23与小齿 轮13之间的旋转速度差因此为零时，锁定单向离合器且将起动机马达12的旋转动力传递 到小齿轮13。这些步骤能够在不产生齿轮啮合噪声和不抑制对起动机马达组件的冲击而被 降低的情况下平滑地将小齿轮13与环形齿轮23啮合。这可以改善且保持组件诸如起动机 11的环形齿轮23和小齿轮13的耐用性。<预齿轮啮合控制>虽然内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停止控制下降，但当在第三旋转速度范围内发出发动机重新起动请求时，ECU 20执行预齿轮啮合控制，因为环形齿轮23的旋转 速度低，并且ECU 20判断可以在不执行环形齿轮23和小齿轮13之间的任何同步的情况下 将小齿轮13与环形齿轮23平滑地啮合，其中，内燃发动机21的旋转速度Ne低于第三旋转 速度范围，该第三旋转速度范围低于第二旋转速度N2。在预齿轮啮合控制中，控制设备中的ECU 20执行下述控制。在ECU 20驱动电磁 致动器14以将小齿轮13与环形齿轮23啮合之后，或者在通过电磁致动器14进行小齿轮 13与环形齿轮23的齿轮啮合操作期间，E⑶20驱动起动机马达12使小齿轮13旋转以通 过执行发动重新起动内燃发动机21。特别地，如图4所示，E⑶20驱动电磁致动器14在时间t3电接通，以将小齿轮13 与环形齿轮23啮合。在时间t4完成它们之间的齿轮啮合之后，或者在通过电磁致动器14 进行小齿轮13与环形齿轮23的齿轮啮合操作期间，电功率施加到起动机11，以开始发动且 从而重新起动内燃发动机21。上述的第三发动机重新起动控制可以在平滑地将小齿轮13与环形齿轮23啮合且 防止或抑制产生齿轮啮合噪声的同时避免小齿轮13与环形齿轮23之间旋转速度的同步。 这可以通过起动机11快速执行发动且快速重新起动内燃发动机21，并且减少起动机11的 功耗。当内燃发动机21重新起动时，E⑶20通过参照示出内燃发动机21的旋转速度Ne 与从发出发动机重新起动请求时的时间所计算的逝去时间周期之间的关系的映射估计内 燃发动机21的旋转速度Ne。此估计的内燃发动机21的旋转速度Ne与从自动发动机停止 请求(或内燃发动机21的燃烧停止请求)发生时的时间所计算的逝去时间周期相对应。此 映射基于实验数据项和统计数据项预先做出且存储在存储设备诸如只读存储器(ROM)中。通常，因为根据从内燃发动机21的燃烧停止的时间所计算的逝去时间周期逐渐 减小内燃发动机21的旋转速度Ne，所以根据从发出自动发动机停止请求的时间所计算的 逝去时间周期可以容易地估计内燃发动机21的旋转速度Ne。另外，通过参照示出诸如向起动机马达12的功率供应时间周期的参数与供应的 电流幅度之间的关系(诸如占空比)的小齿轮13的旋转速度映射，对应于向起动机马达12 供应电功率时间周期与流过起动机马达12的电流的幅度之间的关系估计或计算小齿轮13 的旋转速度。此旋转速度映射根据实验数据项和设计数据项预先做出。将旋转速度映射存 储在ECU 20的ROM中。通常，根据电功率供给到起动机马达12时的时间所计算的逝去的时间周期增加 起动机马达12的旋转速度，从而增加小齿轮13的旋转速度。供给到起动机马达12的电流 增加的越多，起动机马达12的旋转速度增加的就越多且因此小齿轮13的旋转速度增加的 越多。因此，可以基于到起动机马达12的电功率供应时间周期和供给电流的幅度估计小齿 轮13的旋转速度。<预设控制>在内燃发动机21的旋转速度由于自动发动机停止导致下降时没有发出发动机重 新起动请求的情况下，当内燃发动机的旋转速度Ne减小到第三旋转速度N3时(N3 ( N2)， ECU 20执行预设控制。在预设控制中，当内燃发动机的旋转速度Ne下降到第三旋转速度 N3时，E⑶20驱动电磁致动器14将小齿轮13与环形齿轮23啮合。此后，E⑶20驱动起动机马达12使小齿轮13旋转，且驱动起动机11执行发动以重新起动内燃发动机21。这使得可以仅在发出发动机重新起动请求时使小齿轮13旋转。因此，与在发出发 动机重新起动请求之后ECU 20驱动电磁致动器14推动小齿轮13且驱动起动机马达12使 小齿轮13旋转的情况相比，可以减小为推动小齿轮13所必要的时间周期。这对于ECU 20 来说可以快速重新起动内燃发动机21。图12是示出根据第五实施例的控制设备中的ECU 20执行的发动机重新起动控制 的时序图。预设控制的执行可以使小齿轮13和环形齿轮23在紧在内燃发动机21的旋转速 度完全停止之前的发动机速度振荡周期之前啮合。在发动机速度振荡周期期间，内燃发动 机21的旋转速度Ne振荡，也就是说，内燃发动机21的旋转速度Ne增加和减小(见图12)。这种控制可以避免在发动机速度振荡周期期间执行小齿轮和环形齿轮23之间的 齿轮啮合，从而避免损坏起动机11和避免产生齿轮啮合噪声。当在内燃发动机21的旋转 速度Ne减小到不超过第三旋转速度N3之后发出发动机重新起动请求时，ECU 20驱动起动 机11开始发动，以快速重新起动内燃发动机21。如上所述，ECU 20执行图13所示的重新起动内燃发动机21的发动机重新起动控 制程序。图13是示出根据第五实施例的控制设备中的ECU 20执行的发动机重新起动控制 程序的流程图。现将参照图13描述根据第五实施例的发动机重新起动控制程序。E⑶20在E⑶20的接通周期的预定时间周期周期地执行图13所示的发动机重新 起动控制程序首先，在步骤S101，ECU 20检测内燃发动机21的当前状态是否处于自动发动机停 止控制下(例如，当前是否处于在从发动机燃烧停止时的时间到发动机重新起动时的时间 所计算的时间周期)。当在步骤101的检测结果指示内燃发动机21没有处于自动发动机停止控制下时 (在步骤SlOl中“否”)，ECU 20在不执行除了图13所示的步骤SlOl之外的随后步骤的情 况下完成发动机重新起动控制程序。另一方面，当检测结果指示ECU 20执行自动发动机停止控制时(在步骤SlOl中 “是”)，操作流进行到步骤S111。在步骤S111，ECU 20检测内燃发动机21的当前旋转速度 Ne是否高于第三旋转速度N3 (例如，IOOrpm)。当在步骤Slll的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度Ne高于第三旋转 速度N3时，操作流进行到步骤S102。在步骤S102，E⑶20检测是否发出发动机重新起动请求。当步骤S102的检测结 果指示发出发动机重新起动请求时，操作流进行到步骤S103。在步骤S103，ECU 20检测内 燃发动机21的当前发动机速度是否高于第一旋转速度W。也就是说，在步骤S103，ECU 20 检测内燃发动机21的当前旋转速度Ne是否处于第一旋转速度范围内。例如，第一旋转速度m具有300至700rpm范围内的值。如第一实施例的情况，根 据第五实施例的控制设备中的E⑶20使用500rpm的第一旋转速度W。当在内燃发动机的旋转速度下降时内燃发动机21的旋转速度Ne高于第一旋转速度Ni，可以在不执行发动而仅通过重新起动其燃烧(仅通过执行其燃料注入和点火)的情 况下重新起动内燃发动机21。因为在将300至700rpm范围内的值设置为第一旋转速度附 时内燃发动机21的当前旋转速度Ne高于第一旋转速度m，所以当前旋转速度Ne处于允许 仅通过执行燃料注入和点火而不执行通过起动机11的发动重新起动内燃发动机21的范围 内。当步骤S103中的判断结果指示内燃发动机的当前旋转速度Ne高于第一旋转速度 W时(也就是说，当在当前旋转速度Ne处于第一旋转速度范围内时发出发动机重新起动请 求时)，E⑶20判断在不执行通过起动机11的发动的情况下重新起动内燃发动机21。操 作流进行到步骤S104 (其执行发动机自重新起动控制)。在步骤S104，E⑶20执行发动机自重新起动控制，其中，E⑶20执行燃料注入和 点火，以在不执行通过起动机11的发动的情况下重新起动内燃发动机21。此后，操作流进行到步骤S105。在步骤S105，E⑶20基于内燃发动机21的当前 旋转速度Ne检测是否重新起动内燃发动机21。也就是说，ECU 20检测内燃发动机21的当 前旋转速度Ne是否超过发动机重新起动完成判断值Nsc (见图14)。当步骤S105的检测结果指示不重新起动内燃发动机21时，操作流程返回步骤 S103。在步骤S103，E⑶20在内燃发动机21的当前旋转速度Ne仍然处于第一旋转速度 范围内时继续执行发动机自重新起动控制(步骤S103和S104)。此后，在步骤S105当E⑶ 20检测到已经重新起动内燃发动机21时，ECU 20完成图5所示的内燃发动机重新起动控 制程序。另一方面，当步骤S103的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度Ne不超过 第一旋转速度W时，操作流进行到步骤S106。在步骤S106，E⑶20检测内燃发动机21的当前旋转速度Ne是否高于第二旋转速 度N2。这检测内燃发动机21的当前旋转速度Ne是处于第二旋转速度内还是第三旋转速度 范围内。在第五实施例中，如第一实施例的情况，该第二旋转速度N2处于50rpm至450rpm 的范围内(在第五实施例中，第二旋转速度N2是250rpm)。当在内燃发动机21的旋转速度由于自动发动机停止导致下降的情况下内燃发动 机21的旋转速度Ne减小到不超过第二旋转速度N2时，可以在不将小齿轮13的旋转速度 与环形齿轮23的旋转速度同步的情况下平滑地啮合小齿轮13和环形齿轮23。也就是说， 当50rpm至450rpm范围内的值被设置为第二旋转速度N2时，可以在不将小齿轮13的旋转 速度与环形齿轮23的旋转速度同步的情况下平滑地啮合小齿轮13和环形齿轮23。在这 种情况下，不超过第二旋转速度N2(50rpm至450rpm的范围内)的第三旋转速度范围是能 够在不将小齿轮13的旋转速度与环形齿轮23的旋转速度同步的情况下平滑地啮合小齿轮 13和环形齿轮23的范围。在步骤S106，当检测到内燃发动机21的当前旋转速度Ne高于第二旋转速度N2时 (当在内燃发动机21的当前旋转速度Ne处于第二旋转速度范围的情况下发出发动机重新 起动请求时)，ECU 20判断很难平滑地啮合小齿轮13和环形齿轮23，除非执行小齿轮13 和环形齿轮23之间的齿轮同步，因为环形齿轮23的旋转速度相对高。操作流进行到步骤 S107。在步骤S107，ECU 20执行预齿轮同步控制。
在预齿轮同步控制中，根据关于旋转速度Ne的映射以及关于小齿轮13的旋转速 度的映射ECU 20计算从自动发动机停止发生时的时间到将环形齿轮23的旋转速度与小齿 轮13的旋转速度同步时的时间所计算的逝去的时间周期。E⑶20在发出自动发动机停止请求时驱动起动机马达12使小齿轮13旋转，且驱 动电磁致动器14将小齿轮13推向环形齿轮23，以便在达到上面计算的逝去的时间周期时 的时间处将小齿轮13和环形齿轮M啮合。这使得起动机马达12可以使小齿轮13与环形齿轮23的旋转速度同步以减小这 些齿轮13与23之间的旋转速度差。此后，电磁致动器14将小齿轮13与环形齿轮23啮合， 且起动机11开始发动。这重新起动内燃发动机21的操作。此后，操作流进行到步骤S108。在步骤S108，E⑶20检测是否完成发动机起动。 当步骤S108的检测结果指示已经重新起动内燃发动机21时(在步骤S108中“是”)，E⑶ 20完成图13所示的发动机重新起动控制。另一方面，当步骤S108的检测结果指示没有重新起动内燃发动机21时(在步骤 S108中“否”)，操作流进行到步骤S109。在步骤S109，E⑶20执行预齿轮啮合控制。另外，在步骤S106，当步骤S106的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度 Ne不小于第二旋转速度N2时(也就是说，当在内燃发动机21的当前旋转速度Ne处于第 三旋转速度范围内的情况下发出发动机重新起动请求时)，ECU 20判断可以在不执行任何 齿轮同步(其中，小齿轮13的旋转速度与环形齿轮23的旋转速度同步)的情况下平滑地 啮合小齿轮13和环形齿轮23，因为环形齿轮23的旋转速度相对低。操作步骤进行到步骤 S109。在步骤S109，ECU 20执行预齿轮啮合控制。在预齿轮啮合控制中，当发出自动发动 机停止请求时，E⑶20驱动电池致动器14以将小齿轮和环形齿轮23啮合。也就是说，电 磁致动器14在环形齿轮23侧的方向推动小齿轮13以将它们啮合。ECU 20驱动起动机马 达12以使小齿轮13旋转，从而在齿轮啮合处理之后或在齿轮啮合处理期间执行通过起动 机11的发动。这重新起动内燃发动机21。此后，操作流进行到步骤S110，E⑶20检测是否完成发动机重新起动操作。当步 骤SllO的检测结果指示还没有完成发动机重新起动操作时(在步骤SllO中“否”)，操作 流返回到步骤S109。另一方面，当步骤SllO的检测结果指示已经完成发动机重新起动操作时，(在步 骤SllO中“是”)，E⑶20完成图13所示的发动机重新起动控制程序。当步骤S102的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度Ne不小于第三旋转 速度N3时(也就是说，当在发动机重新起动请求没有发生的情况下内燃发动机21的当前 旋转速度Ne减小到不超过第三旋转速度N3时)，操作流进行到步骤Sl 12 (其对应于预设控 制装置)。在步骤S112，ECU 20执行预设控制。在预设控制中，当内燃发动机21的当前旋转速度Ne减小到第三旋转速度N3时， E⑶20驱动电磁致动器14将小齿轮13与环形齿轮23啮合。此后，当发出发动机重新起动 请求时，E⑶20驱动起动机马达12使小齿轮13旋转，且驱动起动机11执行发动，以重新 起动内燃发动机21。总之，当内燃发动机21的旋转速度Ne由于图13所示的发动机重新起动控制过程 中的自动发动机停止导致下降的情况下发出发动机重新起动请求时，E⑶20执行
(hi)当内燃发动机的旋转速度Ne处于第一旋转速度范围内时，发动机自重新起 动控制；(h2)当内燃发动机的旋转速度Ne处于第二旋转速度范围内时，预齿轮同步控制； 或者(h3)当内燃发动机的旋转速度Ne处于第三旋转速度范围内时，预齿轮啮合控制。此外，当在内燃发动机21的当前旋转速度Ne由于自动发动机停止导致下降时没 有发出发动机重新起动请求时，ECU 20执行(h4)预设控制。从而对于根据本发明的控制设备中的ECU 20，可以当在内燃发动机21的旋转速 度由于自动发动机停止控制导致下降的情况下发出发动机重新起动请求时，根据内燃发动 机的旋转速度Ne执行最佳发动机重新起动控制。这可以防止在发出发动机重新起动请 求时发动机重新起动延迟、防止产生齿轮啮合噪声、且防止降低增加起动机11的电功率消
^^ ο在图13所示的发动机重新起动控制过程中，当执行发动机重新起动控制时，ECU 20基于从自动发动机停止请求时(或内燃发动机21的燃烧停止时)的时间所计算的逝去 的时间周期估计内燃发动机21的旋转速度。这使控制设备可以避免使用在旋转速度Ne由 于自动发动机停止导致下降时能够检测旋转速度Ne的任何昂贵的曲轴角度传感器。此外， 因为ECU 20基于向起动机马达12提供电流的电流提供周期以及该电流的幅值估计小齿轮 13的旋转速度Ne。从而可以避免能够检测起动机马达12的旋转速度(或小齿轮13的旋 转速度)的任何传感器。这可以减少制造成本，其为待被解决的重要技术问题之一。然而，即使ECU 20执行发动机自重新起动控制，也可能引起发动机重新起动失 败，因为没有实现期望的燃烧。特别地，当内燃发动机21的旋转速度Ne快速下降时，可能引 起失败。当在图13所示的发动机重新起动控制执行期间发动机重新起动失败发生时，ECU 20在内燃发动机21的旋转速度Ne下降到第二旋转速度范围内的值时执行预齿轮同步控 制。然而，也出现下面的问题。图14是示出在发动机自重新起动控制下的发动机重新 起动失败发生之后内燃发动机21的旋转速度Ne振荡且逐渐减小的状态的时序图。如图14所示，在自动发动机停止之后通过增加和减小内燃发动机21的旋转速度 Ne振荡。在ECU 20执行发动机自重新起动控制且在内燃发动机21的旋转速度Ne处于第 一旋转速度范围内时此发动机重新起动失败的情况下，当ECU 20在内燃发动机21的旋转 速度Ne处于第二旋转速度范围内时的时间t20执行预齿轮同步控制时，在预齿轮同步控制 期间电磁致动器14将小齿轮13推向环形齿轮23的时间，内燃发动机21的旋转速度Ne可 能高于第二旋转速度范围。在这种情况下，因为环形齿轮23的旋转速度高于小齿轮13的 旋转速度(在没有达到任何齿轮同步的状态下)且小齿轮13被推向环形齿轮23以执行齿 轮啮合操作，所以难以使小齿轮13与环形齿轮23平滑地啮合。这引起对小齿轮13和环形 齿轮23两者的严重损坏。另外，即使ECU 20执行预齿轮同步控制、预齿轮啮合控制和预设控制之一，也可 能引起小齿轮13与环形齿轮23之间的齿轮啮合失败。因为紧随在这些控制失败之后内燃发动机21的旋转速度Ne波动，所以E⑶20很 难估计内燃发动机21的当前旋转速度Ne。另外，因为起动机马达12通过其惯性旋转，所以马达的旋转速度。另外，仅当起动机马达12停止之后开始旋转时，可以基于从开始向起动机马达12 提供电功率所计算的逝去的时间周期容易地检测起动机马达12的旋转速度。因此，在预齿轮同步控制下齿轮啮合失败发生之后，在内燃发动机21的旋转速度 下降或者起动机马达12通过其惯性旋转的情况下，很难通过预齿轮同步控制将小齿轮13 的旋转速度与环形齿轮23的旋转速度同步。此外，当ECU 20执行预齿轮啮合控制时，在内燃发动机21的旋转速度Ne处于第 二旋转速度范围内的情况下，ECU 20可驱动电磁致动器将小齿轮13推向环形齿轮23 (il)在预齿轮同步控制或预齿轮啮合控制下齿轮啮合失败发生之后，内燃发动机 21的旋转速度下降时；或者( 2)在上述齿轮啮合失败发生之后起动机马达12通过其惯性旋转时。另外，当ECU 20执行预设控制时，在小齿轮13与环形齿轮23之间的旋转速度存 在大差异的时间周期期间，ECU 20可驱动电磁致动器将小齿轮13推向环形齿轮23 (jl)在预设控制下齿轮啮合失败发生之后内燃发动机21的旋转速度下降时；或
者(j2)在上述齿轮啮合失败发生之后起动机马达12通过其惯性旋转时。当在发动机自重新起动控制下发动机重新起动失败发生或者在预齿轮同步控制 或预齿轮啮合控制下齿轮啮合失败发生时，在从检测到发动机重新起动失败或者齿轮啮合 失败时的时间到内燃发动机21的旋转速度Ne减小到零时的时间所计算的时间周期期间， 根据第五实施例的控制设备中的ECU 20禁止或暂停执行发动机自重新起动控制、预齿轮 同步控制和预齿轮啮合控制。此后，在内燃发动机21的旋转速度Ne达到零(Ne = O)时的 时间，ECU 20执行预齿轮啮合控制。当在预设控制下齿轮啮合失败发生时，在从齿轮啮合失败发生时的时间到内燃发 动机21的旋转速度Ne达到零(Ne = 0)时的时间所计算的时间周期期间，ECU 20禁止执 行预设控制。E⑶20在上述失败发生时执行图15所示的发动机重新起动控制程序。现将描述在失败发生时的发动机重新起动控制程序。当在发动机自重新起动控制、预齿轮同步控制和预齿轮啮合控制下发生各种类型 的失败时，ECU 20执行图15所示的发动机重新起动控制程序。另一方面，当在预设控制下失败发生时，ECU 20执行其他控制程序，稍后将描述。当在各种类型控制下失败发生时，在E⑶20的接通状态期间，E⑶20在预定时间 间隔重复执行图15所示的发动机重新起动控制程序。图15是在发动机自重新起动控制的发动机重新起动失败发生时根据第五实施例 的控制设备中的ECU 20执行的发动机重新起动控制程序的流程图。当E⑶20开始执行图15所示的发动机重新起动控制程序时，E⑶20在步骤 S1501 (其对应于检测装置)检测在发动机自重新起动控制、预齿轮同步控制或预齿轮啮合 控制下的发动机重新起动失败是否发生。例如，当内燃发动机21的旋转速度Ne不超过发 动机重新起动完成判断值Nsc时，ECU 20检测发动机重新起动失败的发生(kl)直到在E⑶20开始执行发动机自重新起动控制之后逝去预定时间周期；
(k2)直到在ECU 20开始执行预齿轮同步控制之后逝去预定时间周期；或者(k3)直到在ECU 20开始执行预齿轮啮合控制之后逝去预定时间周期。在上述情况下，发动机重新起动失败检测时间相应于当E⑶20检测到失败发生 时逝去预定时间周期的时间。当步骤S1501的检测结果指示ECU 20没有检测到发动机重新起动失败时(在步 骤S1501中“否，，)，ECU 20在不执行步骤S1502、步骤S1503、步骤S1504和步骤S1505的情 况下完成图15所示的发动机重新起动控制程序。另一方面，当步骤S1501的检测结果指示E⑶20检测到发动机重新起动失败发生 时(在步骤S1501中“是”)，操作流进行到步骤S1502。在步骤S1502，E⑶20检测内燃发 动机21的当前旋转速度Ne是否减小且最终达到零(Ne = 0)。在第五实施例中，E⑶20可 以基于从曲轴角度传感器(未示出)传递的检测信号检测内燃发动机21的旋转速度Ne。 曲轴角度传感器能够检测内燃发动机21的曲轴22的曲轴角度。此外，ECU 20还可以基于 逝去从失败检测时间所计算的足够的时间周期(例如，3秒)的时间检测内燃发动机21的 旋转速度Ne。当步骤S1502的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度Ne不等于零时(在 步骤S1502中“否”)，操作流进行到步骤S1503。在步骤1503，E⑶20禁止执行发动机自重 新起动控制(其相应于图13所示的步骤S104)、预齿轮同步控制(其相应于图13所示的步 骤S107)和预齿轮啮合控制(其相应于图13所示的步骤S109)。然后，操作流返回到步骤 S1502。另一方面，步骤S1502的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度Ne等于零 时(Ne = 0，在步骤S1502中“是”)，操作流进行到步骤S1504。在步骤S1504，如图13所示 的步骤S109的情况，E⑶20执行预齿轮啮合控制。也就是说，步骤S1504相应于图13所示 的步骤S109。特别地，在步骤S1504，当内燃发动机21的旋转速度Ne等于零(Ne = 0)时， E⑶20驱动电磁致动器接通，并且将小齿轮13推向环形齿轮23以便在这些齿轮13和23 之间进行齿轮接合。此后，操作流进行到步骤S1505。在步骤S1505，E⑶20检测是否完成内燃发动机 21的重新起动。当步骤S1505的检测结果指示没有完成发动机重新起动时(在步骤S1505中 “否”)，操作流返回到步骤S1504，以继续执行预齿轮啮合控制。另一方面，当步骤S1505的检测结果指示没有完成发动机重新起动时(在步骤 S1505中“是”)，即，完成发动机重新起动，E⑶20完成图15所示的发动机重新起动控制。接下来，将参照图16描述预设控制失败发生时执行的程序。图16是示出当预齿轮啮合控制失败发生时根据第五实施例的控制设备执行的发 动机重新起动控制程序的流程图。E⑶20在E⑶20的接通期间在预定时间周期重复执行图16所示的控制程序。当图16所示的控制程序开始时，ECU 20检测在预设控制下的齿轮啮合失败(或 预设失败)是否发生(步骤S1501a)。例如，位置传感器(未示出)放置在图1所示的系统 中，以检测小齿轮13的位置。ECU 20基于位置传感器的检测值检测是否完成预设控制，其 中，预设的完成指示将小齿轮推到预定位置。
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当步骤S1501a中的检测结果指示预设控制下预设失败没有发生时(在步骤 S1501a中“否”)，ECU 20在不执行步骤S1502、步骤S1503a和步骤S15(Ma的情况下完成图 16所示的控制程序。另一方面，当步骤S1501a中的检测结果指示预设控制下预设失败发生时(在步骤 S1501a中“是”)，操作流进行到步骤S1502。在步骤S1502，在预设失败发生之后，E⑶20检测内燃发动机21的旋转速度Ne减 小到零(Ne = 0)。基于从曲轴角度传感器(未示出)传递的检测信号，ECU 20足以检测内 燃发动机21的旋转速度Ne减小到零(Ne = 0)。当步骤S1502的检测结果指示内燃发动机21的旋转速度Ne不等于零时(在步骤 S1502中“否”)，操作流进行到步骤S1503a。在步骤1503a，E⑶20禁止或暂停执行预设控 制。然后，操作流返回到步骤S1502。另一方面，当步骤S1502的检测结果指示内燃发动机21的旋转速度Ne等于零时 (Ne = 0，在步骤S1502中“是”)，操作流进行到步骤S1504a。在步骤S1504a, ECU 20再次 尝试执行预设控制。步骤S15(Ma相应于图13所示的步骤S112。特别地，E⑶20驱动电磁 致动器14电接通。然后，当检测到内燃发动机21的旋转速度Ne减小到零时(Ne = 0)，电 磁致动器14将小齿轮13推向环形齿轮23，也就是说，将小齿轮13与环形齿轮23啮合。如上所述，根据第五实施例，当在发动机自重新起动控制、预齿轮同步控制和预齿 轮啮合控制下发动机重新起动失败发生时，ECU 20禁止执行这些控制操作。这可以避免当 在发动机失败发生之后ECU 20再次尝试发动机重新起动时产生齿轮啮合问题，其中，该齿 轮啮合问题指示很难平滑地啮合小齿轮13与环形齿轮23，且对小齿轮13与环形齿轮23弓丨 起磨损和损坏。另外，可以避免在紧随发动机自重新起动控制的发动机重新起动失败发生 之后发生发动机自重新起动控制的失败。另外，根据第五实施例，因为在内燃发动机21的旋转速度Ne减小到零之后ECU 20 通过预齿轮啮合控制自动执行发动机重新起动，所以即使发生一次发动机重新起动失败， 也可因发动机重新起动请求执行发动机重新起动。因为在预设控制下紧随齿轮啮合失败发生之后E⑶20禁止执行重试预设控制， 所以可以避免发生齿轮啮合问题，其中，齿轮啮合问题是很难平滑地啮合小齿轮13与环形 齿轮23，对小齿轮13与环形齿轮23引起磨损，并且当重试执行预设控制时对小齿轮13与 环形齿轮23造成损坏。第六实施例现将描述根据本发明的第六实施例的控制设备中的ECU 20执行的图17所示的发 动机重新起动控制程序。在第五实施例中，在出现发动机重新起动失败之后，在内燃发动机21的旋转速度 Ne减小到零(Ne = O)时的时间处，ECU 20自动执行预齿轮啮合控制下的发动机重新起动。另一方面，在第六实施例中，即使发动机重新起动失败发生之后内燃发动机21的 旋转速度Ne减小到零(Ne = 0)，ECU 20也禁止或暂停自动发动机重新起动。在内燃发动 机21的旋转速度Ne减小到零之后，仅当车辆驾驶员执行发动机起动操作时ECU 20才允许 执行发动机重新起动。根据第六实施例的控制设备中的ECU 20在发动机重新起动失败发生之后执行图
3717所示的发动机重新起动控制程序。现将参照图17所示的流程图描述当发动机重新起动失败发生时的发动机重新起 动控制程序。图17是示出当发动机重新起动失败发生时根据第六实施例的控制设备中的ECU 20执行的发动机重新起动控制程序的流程图。E⑶20在E⑶20的接通周期期间在预定时间周期重复执行图17所示的发动机重 新起动控制程序。在图17所示的流程图中，图15所示流程图中的相同步骤将用相同的步 骤标号指定。当开始图17所示的发动机重新起动控制程序时，E⑶20在步骤S1501 (其相应于 检测装置)检测在发动机自重新起动控制、预齿轮同步控制或预齿轮啮合控制发生下发动 机重新起动失败是否发生。当步骤S1501的检测结果指示ECU 20检测到没有发动机重新起动失败时(在步 骤S1501中“否”)，ECU 20在不执行步骤S1502、步骤S1503、步骤S1504、步骤S1505、步骤 S1506和步骤S1507的情况下完成图17所示的发动机重新起动控制程序。另一方面，当步骤S1501的检测结果指示E⑶20检测到发动机重新起动失败发生 时(在步骤S1501中“是”)，操作流进行到步骤S1502。在步骤S1502，E⑶20检测内燃发 动机21的当前旋转速度Ne是否减小并且然后达到零(Ne = 0)。当步骤S1502的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度Ne不等于零时(在 步骤S1502中“否”)，操作流进行到步骤S1503。在步骤1503，E⑶20禁止执行发动机自重 新起动控制、预齿轮同步控制和预齿轮啮合控制。然后，操作流返回到步骤S1502。另一方面，当步骤S1502的检测结果指示内燃发动机21的当前旋转速度Ne等于 零时(Ne = 0，在步骤S1502中“是”)，操作流进行到步骤S1506。在步骤S1506，ECU 20不 执行任何发动机重新起动控制，直到车辆的驾驶员执行发动机重新起动操作。例如，ECU 20足以检测驾驶员的发动机重新起动操作，例如，检测点火开关从断开 到接通的切换操作。操作流进行到步骤S1507。在步骤S1507，E⑶20检测驾驶员是否执行发动机起 动操作以重新起动内燃发动机21。当步骤S1507的检测结果指示没有发生重新起动操作时(在步骤S1507中“否”)， 操作流返回到步骤S1506。另一方面，当步骤S1507的检测结果指示车辆的驾驶员执行发动机起动操作时 (在步骤S1507中“时”)，操作流返回到步骤S1508。在操作S1508，如图13所示的步骤S104的情况，E⑶20执行预齿轮啮合控制。特 别地，在步骤S1504，E⑶20在内燃发动机21的旋转速度Ne等于零时驱动电池致动器14 电接通，并且将小齿轮13推向环形齿轮23以在这些齿轮13和23之间进行齿轮接合。此后，操作流进行到步骤S1505。在步骤S1505，E⑶20检测是否已经完成内燃发 动机21的重新起动。当步骤S1505的检测结果指示没有完成发动机重新起动时(在步骤S1505中 “否”)，操作流返回到步骤S1504，以继续执行预齿轮啮合控制。另一方面，当步骤S1505的检测结果指示没有完成发动机重新起动时(在步骤S1505中“是”)，即，完成发动机重新起动，E⑶20完成图17所示的发动机重新起动控制。如上所述，根据第六实施例，当在发动机自重新起动控制、预齿轮同步控制或预齿 轮啮合控制下发生发动机重新起动失败时，E⑶20禁止执行这些控制处理。如第五实施例 的效果的情况，这可以避免在发生发动机重新起动失败之后E⑶20再次尝试发动机重新 起动时产生齿轮啮合问题，其中，该齿轮啮合问题指示很难平滑地啮合小齿轮13与环形齿 轮23，且对小齿轮13与环形齿轮23引起磨损和损坏。另外，可以避免在紧随发动机自重新 起动控制的发动机重新起动失败发生之后发生发动机自重新起动控制下的发动机重新起 动失败。在根据第五实施例的发动机重新起动控制中，其中，如先前所述，当在发动机重新 起动失败发生之后在内燃发动机21的旋转速度为零时ECU 20执行自动发动机重新起动， 因为从发出发动机重新起动请求时的时间到ECU20执行第二发动机重新起动时的时间所 计算的延迟时间周期变为长值，所以此延迟时间周期给车辆的驾驶员带来不舒适的驾驶。另一方面，根据第六实施例的发动机重新起动控制，ECU 20等待驾驶员执行发动 机重新起动操作。也就是说，ECU 20禁止或暂停执行预齿轮啮合控制下的发动机重新起动， 直到车辆的驾驶员执行发动机重新起动操作。这可以增加驾驶舒适度。(其他变型)本发明的构思不受第五实施例和第六实施例的限制。可以根据各种需求选择地选 择和组合根据第五实施例和第六实施例的控制设备中的组件。当在内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停止导致下降的情况下发出发动机 重新起动请求时，控制设备，即根据第五实施例的ECU执行(hi)当内燃发动机的旋转速度处于第一旋转速度范围内时，发动机自重新起动控 制；(h2)当内燃发动机的旋转速度Ne处于第二旋转速度范围内时，预齿轮同步控制； 和(h3)当内燃发动机的旋转速度Ne处于第三旋转速度范围内时，预齿轮啮合控制。如果在内燃发动机的旋转速度处于第二旋转速度范围内时发出发动机重新起动 请求，则当内燃发动机的旋转速度减小到第三旋转速度范围内时，还可以将控制设备应用 于不执行预齿轮同步控制而执行预齿轮啮合控制的发动机重新起动系统。如果在内燃发动机的旋转速度处于第一旋转速度范围内时发出发动机重新起动 请求，则当内燃发动机的旋转速度减小到第二旋转速度范围内时，还可以将控制设备应用 于不执行发动机自重新起动控制而执行预齿轮同步控制的其他发动机重新起动系统。如果在内燃发动机的旋转速度处于第一旋转速度范围或第二旋转速度范围内时 发出发动机重新起动请求，则当内燃发动机的旋转速度减小到第一旋转速度范围内时，还 可以将控制设备应用于不执行发动机自重新起动控制和预齿轮同步控制而执行预齿轮啮 合控制的其他发动机重新起动系统。如上所述，在图15所示的步骤S1502中，E⑶20可以基于逝去的从失败检测时间 所计算的足够的时间周期(例如，3秒或更多)的时间检测内燃发动机21的旋转速度Ne是 否减小到零(Ne = 0)。另外，因为由于发动机温度的降低导致发动机油粘度增加，所以当发动机温度降低时内燃发动机21的驱动摩擦增加。因此，在发动机重新起动失败发生之后，内燃发动机 21的旋转速度Ne的下降率增加。对此，优选地是，ECU 20设置预定时间周期Tb，以使发 动机温度降低越多，预定时间周期Tb减小越多。这使S1504步骤中的预齿轮啮合控制可以 在这种发动机重新起动失败发生之后快速重新起动内燃发动机21。如上详细所述，当在内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停止导致下降的情况 下发出发动机重新起动请求时，ECU 20执行发动机自重新起动控制、预齿轮同步控制和预 齿轮啮合控制。另一方面，当在内燃发动机21没有旋转即完全停止的情况下发出发动机重新起 动请求时，ECU 20执行通常的控制，其中，ECU 20驱动电磁致动器14将小齿轮13推向环形 齿轮23，以将小齿轮13与环形齿轮23啮合，然后驱动起动机马达12使小齿轮13旋转，以 重新起动内燃发动机21。然而，存在由于点火失败、意外燃料注入失败等引起的燃烧失败导致的发动机重 新起动失败。ECU 20可以根据从发动机重新起动所计算的预定时间周期逝去之后内燃发 动机21的旋转速度Ne是否已经达到预定值的检测结果检测这种发动机重新起动失败。此 外，ECU20可以接受的是，在上述发动机重新起动失败发生之后内燃发动机21的旋转速度 Ne达到零时，禁止执行通常的发动机重新起动控制。在由于自动发动机停止导致内燃发动机的旋转速度下降很难以高准确度检测内 燃发动机21的旋转速度Ne以及起动机马达12的旋转速度的情况下，上述控制使ECU 20 可以在通常的发动机重新起动失败发生之后立即进行通常的发动机重新起动控制。因此， 当在发动机重新起动失败之后再次尝试发动机重新起动时，可以平滑地执行小齿轮13与 环形齿轮23之间的齿轮接合。这还可以避免小齿轮13与环形齿轮23的明显磨损以及这 些齿轮13与23的大大受损。(本发明的其他方面和特征)如先前所述，根据本发明的第一方面的控制设备至少包括发动机自重新起动控制 装置和预齿轮啮合控制装置。当在发动机自重新起动控制装置执行的发动机重新起动控制 下检测到发动机起动失败发生时，控制装置驱动预齿轮啮合控制装置在预定时间周期逝去 时执行预齿轮啮合控制。在发动机重新起动失败发生之后，当内燃发动机的旋转速度减小到第三旋转速度 范围时，当控制装置使用预定时间周期时，这可以平滑地啮合小齿轮和环形齿轮，所述预定 时间周期是通过预齿轮啮合控制装置的预齿轮啮合控制下足以执行发动机重新起动控制 的充足时间周期。此外，如先前所述，根据本发明的第一方面的控制设备包括所有控制装置，也就是 说，发动机自重新起动控制装置、预齿轮同步控制装置和预齿轮啮合控制装置。当检测到发 动机自重新起动控制装置引起的发动机重新起动失败时，控制装置驱动预齿轮同步控制装 置禁止或暂定执行预齿轮同步控制下的发动机重新起动，直到逝去预定时间周期。因为此控制禁止在发动机自重新起动失败发生时立即执行预齿轮同步控制，所 以，在发动机旋转速度由于发动机自重新起动控制引起的发动机重新起动失败而导致降低 到第二旋转速度范围内的值之后在增加到第一旋转速度范围内的值时的时间处，小齿轮的 旋转速度与环形齿轮的旋转速度不同步的情况下，可以避免执行小齿轮与环形齿轮之间的齿轮接合。此外，控制设备驱动预齿轮啮合控制装置执行预齿轮啮合控制，以便在从失败检 测时间所计算的预定时间周期逝去时的时间处执行发动机重新起动控制。因此，当控制设 备将充足的时间周期设置为预定时间周期时，可以平滑地啮合小齿轮与环形齿轮，以使预 齿轮啮合控制装置执行预齿轮啮合控制，从而在例如当在发动机重新起动失败发生之后发 动机旋转速度减小到第三旋转速度范围内时的时间处执行发动机重新起动控制。如上所述，根据本发明的第一方面的控制设备，即使在发动机自重新起动控制下 发生发动机自重新起动失败，控制设备也可以指示预齿轮啮合控制装置平滑地啮合小齿轮 与环形齿轮。这可以避免发生小齿轮和环形齿轮磨损以及避免损坏小齿轮和环形齿轮。在根据本发明的第一方面的控制设备中，当内燃发动机的温度降低越多时，控制 设备将预定时间周期减小越多。通常，内燃发动机的温度降低越多，发动机油粘度增加越多，且发动机驱动摩擦增 加越多。因此，当在发动机自重新起动控制下发动机重新起动失败发生时，内燃发动机的旋 转速度的下降率增加越多，换句话说，其旋转速度的减小率变快。另外，因为在预齿轮同步控制装置下发动机重新起动失败发生之后旋转速度下降 率增加，所以，预齿轮啮合控制装置可以在该发动机重新起动失败发生之后的较早时间执 行预齿轮啮合控制下的发动机重新起动控制。基于此，当发动机温度降低越多时，根据本发 明的第一方面的控制设备将预定时间周期减小得越多。在根据本发明的第二方面的控制设备中，所述控制设备至少包括发动机自重新起 动控制装置和预齿轮啮合控制装置。当在检测装置检测到发动机自重新起动控制装置执行 的发动机重新起动控制失败之后内燃发动机的旋转速度减小到预定阈值时，预齿轮啮合控 制装置执行预齿轮啮合控制以重新起动内燃发动机。因为在发动机自重新起动控制失败发生之后控制设备禁止执行发动机自重新起 动控制且驱动预齿轮啮合控制装置执行预齿轮啮合控制，所以这可以在减少发动机重新起 动失败的发生时执行发动机重新起动控制。根据本发明的第二方面的控制设备包括所有控制装置，诸如，发动机自重新起动 控制装置、预齿轮同步控制装置和预齿轮啮合控制装置。控制设备驱动预齿轮同步控制装 置以禁止执行预齿轮同步控制下的发动机重新起动，直到内燃发动机的旋转速度减小到小 于比第一旋转速度更小的预定阈值。因为在发动机自重新起动控制下的发动机重新起动失败发生之后控制设备立即 禁止执行预齿轮同步控制，所以，在由于发动机自重新起动控制引起的发动机重新起动失 败导致内燃发动机的旋转速度减小到第二旋转速度范围内之后在内燃发动机的旋转速度 增加到第一旋转速度范围内时的时间处，在小齿轮与环形齿轮的旋转速度彼此不同步的较 坏的齿轮同步条件下，控制设备可以避免执行这些齿轮之间的齿轮接合。控制设备驱动预 齿轮啮合控制装置以执行预齿轮啮合控制，以便在内燃发动机的旋转速度减小到低于第一 旋转速度的阈值的情况下执行发动机重新起动。从而，在发动机重新起动失败发生之后控 制设备可以平滑地啮合小齿轮与环形齿轮。如上所述，即使在发动机自重新起动控制下发动机重新起动失败发生，控制设备 也可以在发动机重新起动失败发生之后平滑地啮合小齿轮与环形齿轮。这可以避免发生小齿轮和环形齿轮的磨损以及避免损坏小齿轮和环形齿轮。在根据本发明的第二方面的控制设备中，预定阈值高于第二旋转速度。另外，预定 阈值等于第二旋转速度。根据本发明的第二方面的控制设备，在发动机重新起动失败发生之后可以尽可能 快地执行发动机重新起动控制。另外，在发动机重新起动失败之后，在发动机旋转速度减小 到第三旋转速度范围内时的时间处，控制设备中的预齿轮啮合控制装置可以以高准确度执 行预齿轮啮合控制下的发动机重新起动控制。根据本发明的第三方面的控制设备当在内燃发动机的旋转速度由于自动发动机 停止导致下降的情况下发出发动机重新起动请求时具有如下特征。也就是说，如先前所述，在本发明的第三方面中，控制设备还具有发动机自重新起 动控制装置、预齿轮同步控制装置和预齿轮啮合控制装置。当在内燃发动机的当前旋转速 度处于高于第一旋转速度的第一旋转速度范围内且内燃发动机的旋转速度由于自动发动 机停止导致下降的情况下发出发动机重新起动请求时，发动机自重新起动控制装置在不执 行起动机发动的情况下通过重新起动燃料注入执行重新起动内燃发动机的发动机自重新 起动控制。当在内燃发动机的当前旋转速度处于不超过第一旋转速度且高于第二旋转速度 的第二旋转速度范围内且内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停止导致下降的情况下 发出发动机重新起动请求时，预齿轮同步控制装置在驱动起动机马达使小齿轮的旋转速度 与环形齿轮的旋转速度同步然后驱动致动器以使小齿轮与环形齿轮啮合之后，通过执行通 过起动机的发动执行重新起动内燃发动机的预齿轮同步控制。当在内燃发动机的当前旋转 速度处于不超过第一旋转速度的第三旋转速度范围内且内燃发动机的旋转速度由于自动 发动机停止导致下降的情况下发出发动机重新起动请求时，预齿轮啮合控制装置通过执行 起动机的发动执行重新起动内燃发动机的预齿轮啮合控制，其中，预齿轮啮合控制装置在 小齿轮与环形齿轮之间齿轮啮合之后或期间驱动起动机马达使小齿轮旋转。根据本发明的第三方面的控制设备还具有检测装置，其检测通过发动机自重新起 动控制装置、预齿轮同步控制装置和预齿轮啮合控制装置中的一个控制装置所执行的发动 机重新起动控制的失败。当检测装置检测到通过发动机重新起动控制的发动机重新起动失败发生时，在从 检测装置检测到发动机重新起动失败发生时的时间到内燃发动机的旋转速度达到零时的 时间所计算的时间周期，控制设备禁止执行通过控制装置所执行的引起发动机重新起动失 败的发动机重新起动控制。因此，在紧随发动机重新起动失败之后内燃发动机的旋转速度下降时，根据本发 明的第三方面的控制设备禁止执行通过发动机自重新起动控制、预齿轮同步控制和预齿轮 啮合控制之一的发动机重新起动控制，其中，在紧随发动机重新起动失败后的上述时间周 期期间控制设备通常很难以高准确度检测内燃发动机的旋转速度和起动机马达的旋转速 度。因此，在发动机重新起动失败发生之后再次执行发动机重新起动控制时，可以在小齿轮 和环形齿轮之间执行平滑齿轮接合，即，平滑地啮合小齿轮和环形齿轮。这可以避免发生小 齿轮和环形齿轮磨损，也可以避免损坏小齿轮和环形齿轮。另外，根据本发明的第三方面的控制设备还可以包括检测装置和两个控制装置， 诸如发动机自重新起动控制装置和预齿轮啮合控制装置。检测装置检测通过发动机自重新
42起动控制装置和预齿轮啮合控制装置之一执行的发动机重新起动控制失败的发生。具体 地，当检测装置检测到出现通过发动机重新起动控制引起的发动机重新起动失败时，在从 检测装置检测到发动机重新起动失败时的时间到内燃发动机的旋转速度达到零时的时间 所计算的时间周期，控制装置禁止执行通过发动机自重新起动控制装置和预齿轮啮合控制 装置中的每一个执行的发动机重新起动控制。因此，在紧随通过发动机自重新起动控制和预齿轮啮合控制引起发动机重新起动 失败之后内燃发动机的旋转速度下降的情况下，根据本发明的第三方面的控制设备禁止执 行通过发动机自重新起动控制和预齿轮啮合控制的发动机重新起动控制。在紧随发动机重 新起动失败之后的上述时间周期期间，控制设备很难以高准确度检测内燃发动机的旋转速 度和起动机马达的旋转速度。因此，这种控制可以在发动机重新起动失败之后再次执行发 动机重新起动控制时避免小齿轮与环形齿轮之间的平滑齿轮接合，也就是说，可以平滑地 啮合小齿轮与环形齿轮。此外，这可以避免发生小齿轮和环形齿轮磨损，也可以避免损坏小 齿轮和环形齿轮。另外，根据本发明的第三方面的控制设备还可以包括检测装置和两个控制装置， 诸如预齿轮同步控制装置和预齿轮啮合控制装置。该检测装置检测通过预齿轮同步控制装 置和预齿轮啮合控制装置中的一个控制装置执行的发动机重新起动控制失败的发生。具体 地，检测装置检测到发动机重新起动控制引起的发动机重新起动失败发生，在从检测装置 检测到发动机重新起动失败时的时间到内燃发动机的旋转速度达到零时的时间所计算的 时间周期，控制设备禁止预齿轮同步控制装置和预齿轮啮合控制装置执行的发动机重新起 动控制。因此，在紧随预齿轮同步控制装置和预齿轮啮合控制中的一个引起的发动机重新 起动失败之后内燃发动机的旋转速度下降的情况下，根据本发明的第三方面的控制设备禁 止执行通过预齿轮同步控制装置和预齿轮啮合控制的发动机重新起动控制。在紧随发动机 重新起动失败之后的上述时间周期期间，控制设备通常很难以高准确度检测内燃发动机的 旋转速度和起动机马达的旋转速度。因此，可以在发动机重新起动失败之后再次执行发动 机重新起动控制时避免小齿轮与环形齿轮之间的平滑齿轮接合，也就是说，可以平滑地啮 合小齿轮与环形齿轮。这可以避免发生小齿轮和环形齿轮磨损，也可以避免损坏小齿轮和 环形齿轮。另外，根据本发明的第三方面的控制设备还可以仅包括检测装置和预齿轮啮合控 制装置。检测装置检测预齿轮啮合控制装置引起的发动机重新起动控制失败的发生。具体 地，当检测装置检测到发动机重新起动控制引起的发动机重新起动失败时，在从检测装置 检测到发动机重新起动失败时的时间到内燃发动机的旋转速度达到零时的时间所计算的 时间周期，控制装置禁止通过预齿轮啮合控制装置执行的发动机重新起动控制。因此，在紧随通过预齿轮啮合控制引起发动机重新起动失败之后内燃发动机的旋 转速度下降的情况下，根据本发明的第三方面的控制设备禁止执行通过预齿轮啮合控制的 发动机重新起动控制。在紧随发动机重新起动失败之后的上述时间周期期间，控制设备很 难以高准确度检测内燃发动机的旋转速度和起动机马达的旋转速度。因此，可以在发动机 重新起动失败之后再次执行发动机重新起动控制时避免小齿轮与环形齿轮之间的平滑齿 轮接合，并且平滑地啮合小齿轮与环形齿轮。这可以避免发生小齿轮和环形齿轮磨损，也可以避免损坏小齿轮和环形齿轮。另外，当检测装置检测到发动机重新起动失败发生时，根据本发明的第三方面的 控制设备在内燃发动机的旋转速度达到零之后重试发动机重新起动。此外，当检测装置检 测到发动机重新起动失败发生时，根据本发明的第三方面的控制设备还可以在车辆驾驶员 执行发动机重新起动操作时重试发动机重新起动。也就是说，因为在当发动机重新起动失败发生时在内燃发动机的旋转速度减小且 达到零之后控制设备自动执行发动机重新起动，所以即使发动机重新起动控制失败曾发 生，也可以再次正确地执行发动机重新起动控制。在这种情况下，因为从发动机重新起动失 败到再次执行发动机重新起动时的时间所计算的时间周期为长，所以这有时给车辆驾驶员 带来不舒适的驾驶。为了避免这种不舒适的驾驶，根据本发明的第三方面的控制设备还可 以不执行发动机重新起动控制，除非车辆驾驶员执行发动机起动操作。这可给车辆驾驶员 带来舒适的驾驶。另外，当在内燃发动机的旋转速度由于自动发动机停止导致下降的情况下发动机 重新起动失败发生时，如上所述，根据本发明的第三方面的控制设备及其变型执行发动机 重新起动控制。本发明不限于此。例如，当通常的发动机重新起动失败发生时，根据本发明 的第三方面的控制设备及其变型执行发动机重新起动控制。也就是说，在内燃发动机的旋 转速度由于自动发动机停止导致下降的情况下紧随通常的发动机重新起动失败发生之后， 根据本发明的第四方面的控制设备可以禁止包括通常的发动机重新起动控制的发动机重 新起动控制，其中，通常很难以高准确度检测内燃发动机的旋转速度和起动机马达的旋转 速度。因此，这种发动机重新起动控制可以在发动机重新起动失败之后再次尝试发动机重 新起动时平滑地执行小齿轮与环形齿轮之间的齿轮接合。这还可以避免小齿轮和环形齿轮 的明显磨损以及大大损坏这些齿轮。尽管已经详细描述了本发明的特定实施例，但是本领域的技术人员将理解，根据 本公开的整体教导可以对这些细节进行各种改变和替换。因此，公开的具体布置仅是说明 性的而不限制由所附权利要求及其等同物的丰富外延所给出的本发明范围。
权利要求
1.一种用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，包括起动机、检测装置和至少两 个控制装置，其中，所述起动机包括用于使小齿轮旋转的起动机马达和能够将所述小齿轮与固定到内燃 发动机曲轴的环形齿轮啮合的致动器，所述起动机分别独立地驱动所述起动机马达和所述 致动器，并且所述控制设备能够在发出自动发动机停止请求时停止所述内燃发动机并且在 发出发动机重新起动请求时重新起动所述内燃发动机；所述至少两个控制装置选自发动机自重新起动控制装置、预齿轮同步控制装置和预齿 轮啮合控制装置，当在所述内燃发动机的当前旋转速度处于高于第一旋转速度的第一旋转速度范围内 且所述内燃发动机的所述旋转速度由于所述自动发动机停止下降的情况下发出所述发动 机重新起动请求时，所述发动机自重新起动控制装置在不执行所述起动机发动的情况下通 过重新起动燃料注入执行重新起动所述内燃发动机的发动机自重新起动控制，当在所述内燃发动机的所述当前旋转速度处于不超过所述第一旋转速度且高于第二 旋转速度的第二旋转速度范围内且所述内燃发动机的所述旋转速度由于所述自动发动机 停止下降的情况下发出所述发动机重新起动请求时，所述预齿轮同步控制装置在驱动所述 起动机马达使所述小齿轮的旋转速度与所述环形齿轮的旋转速度同步并然后驱动所述致 动器使所述小齿轮与所述环形齿轮啮合之后，通过执行通过所述起动机的发动执行重新起 动内燃发动机的预齿轮同步控制，当在所述内燃发动机的所述当前旋转速度处于不超过所述第二旋转速度的第三旋转 速度范围内且所述内燃发动机的所述旋转速度由于所述自动发动机停止下降的情况下发 出所述发动机重新起动请求时，所述预齿轮啮合控制装置通过执行所述起动机的发动执行 重新起动所述内燃发动机的预齿轮啮合控制，其中，所述预齿轮啮合控制装置在所述小齿 轮与所述环形齿轮之间的齿轮啮合之后或期间驱动所述起动机马达以使所述小齿轮旋转， 以及所述检测装置检测通过所述发动机自重新起动控制装置、所述预齿轮同步控制装置和 所述预齿轮啮合控制装置中的一个控制装置所执行的发动机重新起动控制的失败，以及当所述检测装置检测到所述发动机重新起动控制失败时，所述控制设备指示所述发动 机重新起动失败的控制装置禁止执行其发动机重新起动控制，直到从所述发动机重新起动 失败的检测时间所计算的预定时间周期逝去。
2.根据权利要求1所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其特征在于， 所述控制设备至少具有所述发动机自重新起动控制装置和所述预齿轮啮合控制装置，以及在所述检测装置检测到通过所述发动机自重新起动控制装置的发动机重新起动控制 失败之后，当所述预定时间周期逝去时，所述预齿轮啮合控制装置执行重新起动所述内燃 发动机的预齿轮啮合控制。
3.根据权利要求2所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其特征在于， 所述控制设备具有所述发动机自重新起动控制装置、所述预齿轮同步控制装置和所述预齿 轮啮合控制装置，以及在所述检测装置检测到通过所述发动机自重新起动控制装置的发动机重新起动控制 失败之后，所述控制设备驱动所述预齿轮啮合控制装置以禁止执行重新起动所述内燃发动机的预齿轮啮合控制，直到所述预定时间周期逝去。
4.根据权利要求1所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其特征在于， 所述内燃发动机的温度降低得越多，所述预定时间周期减小得就越多。
5.一种用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，包括起动机、检测装置和从发动 机自重新起动控制装置、预齿轮同步控制装置、预齿轮啮合控制装置中选择的至少两个控 制装置，其中，所述起动机包括用于使小齿轮旋转的起动机马达和能够将所述小齿轮与固定到 内燃发动机曲轴的环形齿轮啮合的致动器，所述起动机分别独立地驱动所述起动机马达和 所述致动器，并且所述控制设备能够在发出自动发动机停止请求时停止所述内燃发动机并 且在发出发动机重新起动请求时重新起动所述内燃发动机；当在所述内燃发动机的当前旋转速度处于高于第一旋转速度的第一旋转速度范围内 且所述内燃发动机的所述旋转速度由于所述自动发动机停止下降的情况下发出所述发动 机重新起动请求时，所述发动机自重新起动控制装置在不执行所述起动机发动的情况下通 过重新起动燃料注入执行重新起动所述内燃发动机的发动机自重新起动控制，当在所述内燃发动机的所述当前旋转速度处于不超过所述第一旋转速度且高于第二 旋转速度的第二旋转速度范围内且所述内燃发动机的所述旋转速度由于所述自动发动机 停止下降的情况下发出所述发动机重新起动请求时，所述预齿轮同步控制装置在驱动所述 起动机马达使所述小齿轮的旋转速度与所述环形齿轮的旋转速度同步并然后驱动所述致 动器使所述小齿轮与所述环形齿轮啮合之后，通过执行通过所述起动机的发动执行重新起 动内燃发动机的预齿轮同步控制，当在所述内燃发动机的所述当前旋转速度处于不超过所述第二旋转速度的第三旋转 速度范围内且所述内燃发动机的所述旋转速度由于所述自动发动机停止下降的情况下发 出所述发动机重新起动请求时，所述预齿轮啮合控制装置通过执行所述起动机的发动执行 重新起动所述内燃发动机的预齿轮啮合控制，其中，所述预齿轮啮合控制装置在所述小齿 轮与所述环形齿轮之间的齿轮啮合之后或期间驱动所述起动机马达以使所述小齿轮旋转， 以及所述检测装置检测通过所述发动机自重新起动控制装置、所述预齿轮同步控制装置和 所述预齿轮啮合控制装置中的一个执行的发动机重新起动控制的失败，以及当所述检测装置检测到发动机重新起动失败时，所述控制设备指示引起所述发动机重 新起动失败的控制装置以禁止执行其发动机重新起动控制，直到所述内燃发动机的所述旋 转速度在所述发动机重新起动失败的检测时间之后减小到小于预定阈值。
6.根据权利要求1所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其特征在于， 所述控制设备至少具有所述发动机自重新起动控制装置和所述预齿轮啮合控制装置，以及在通过所述发动机自重新起动控制装置执行的发动机重新起动控制期间所述检测装 置检测到所述发动机重新起动失败之后，当所述内燃发动机的所述旋转速度减小到所述预 定阈值时，所述预齿轮啮合控制装置执行重新起动所述内燃发动机的预齿轮啮合控制。
7.根据权利要求6所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其特征在于， 所述控制设备具有所述发动机自重新起动控制装置、所述预齿轮同步控制装置和所述预齿 轮啮合控制装置，以及所述控制设备驱动所述预齿轮同步控制装置以禁止执行重新起动所述内燃发动机的 预齿轮同步控制，直到所述内燃发动机的所述旋转速度减小到低于比所述第一旋转速度更 小的所述预定阈值。
8.根据权利要求7所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其特征在于， 所述预定阈值高于所述第二旋转速度。
9.根据权利要求7所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其特征在于， 所述预定阈值等于所述第二旋转速度。
10.一种用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，包括起动机和检测装置，其中，所述起动机包括用于使小齿轮旋转的起动机马达和能够将所述小齿轮与固定到 内燃发动机曲轴的环形齿轮啮合的致动器，所述起动机分别独立地驱动所述起动机马达和 所述致动器，并且所述控制设备能够在发出自动发动机停止请求时停止所述内燃发动机并 且在发出发动机重新起动请求时重新起动所述内燃发动机；所述检测装置检测发动机重新起动失败，当所述检测装置检测到所述发动机重新起动失败时，在从所述检测装置检测到所述发 动机重新起动失败时的时间到所述内燃发动机的所述旋转速度达到零时的时间所计算的 时间周期，所述控制设备禁止执行所述内燃发动机的发动机重新起动。
11.根据权利要求10所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，还包括发动机自重新起动控制装置，当在所述内燃发动机的当前旋转速度处于高于第一旋转 速度的第一旋转速度范围内且所述内燃发动机的所述旋转速度由于所述自动发动机停止 下降的情况下发出所述发动机重新起动请求时，所述发动机自重新起动控制装置在不执行 所述起动机发动的情况下通过重新起动燃料注入执行重新起动所述内燃发动机的发动机 自重新起动控制；预齿轮同步控制装置，当在所述内燃发动机的所述当前旋转速度处于不超过所述第一 旋转速度且高于第二旋转速度的第二旋转速度范围内且所述内燃发动机的所述旋转速度 由于所述自动发动机停止下降的情况下发出所述发动机重新起动请求时，所述预齿轮同步 控制装置在驱动所述起动机马达使所述小齿轮的旋转速度与所述环形齿轮的旋转速度同 步并然后驱动所述致动器使所述小齿轮与所述环形齿轮啮合之后，通过执行通过所述起动 机的发动执行重新起动内燃发动机的预齿轮同步控制；以及预齿轮啮合控制装置，当在所述内燃发动机的所述当前旋转速度处于不超过所述第一 旋转速度的第三旋转速度范围内且所述内燃发动机的所述旋转速度由于所述自动发动机 停止下降的情况下发出所述发动机重新起动请求时，所述预齿轮啮合控制装置通过执行所 述起动机的发动执行重新起动所述内燃发动机的预齿轮啮合控制，其中，所述预齿轮啮合 控制装置在所述小齿轮与所述环形齿轮之间的齿轮啮合之后或期间驱动所述起动机马达 以使所述小齿轮旋转，其中，所述检测装置检测通过所述发动机自重新起动控制装置、所述预齿轮同步控制 装置和所述预齿轮啮合控制装置中的一个执行的发动机重新起动控制的失败，当所述检测装置在所述发动机重新起动控制期间检测到所述发动机重新起动失败时， 在从所述检测装置检测到所述发动机重新起动失败时的时间到所述内燃发动机的所述旋 转速度达到零时的时间所计算的时间周期，所述控制设备禁止执行通过所述发动机自重新起动控制装置、所述预齿轮同步控制装置和所述预齿轮啮合控制装置中的每一个执行的发 动机重新起动控制。
12.根据权利要求10所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，还包括发动机自重新起动控制装置，当在所述内燃发动机的当前旋转速度处于高于第一旋转 速度的第一旋转速度范围内且所述内燃发动机的所述旋转速度由于自动发动机停止下降 的情况下发出发动机重新起动请求时，所述发动机自重新起动控制装置在不执行所述起动 机发动的情况下通过重新起动燃料注入执行重新起动所述内燃发动机的发动机自重新起 动控制；以及预齿轮啮合控制装置，当在所述内燃发动机的所述旋转速度处于不超过所述第一旋转 速度的第三旋转速度范围内且所述内燃发动机的所述旋转速度由于所述自动发动机停止 下降的情况下发出所述发动机重新起动请求时，所述预齿轮啮合控制装置通过执行所述起 动机的发动执行重新起动所述内燃发动机的预齿轮啮合控制，其中，所述预齿轮啮合控制 装置在所述小齿轮与所述环形齿轮之间的齿轮啮合之后或期间驱动所述起动机马达使所 述小齿轮旋转，其中，所述检测装置检测通过所述发动机自重新起动控制装置和所述预齿轮啮合控制 装置中的一个执行的发动机重新起动控制的失败，当所述检测装置在所述发动机重新起动控制期间检测到所述发动机重新起动控制失 败时，在从所述检测装置检测到所述发动机重新起动失败时的时间到所述内燃发动机的所 述旋转速度达到零时的时间所计算的时间周期，所述控制设备禁止执行通过所述发动机自 重新起动控制装置和所述预齿轮啮合控制装置中的每一个执行的发动机重新起动控制。
13.根据权利要求10所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，还包括预齿轮同步控制装置，当在所述内燃发动机的所述当前旋转速度处于超过第二旋转速 度的第二旋转速度范围内且所述内燃发动机的所述旋转速度由于自动发动机停止下降的 情况下发出发动机重新起动请求时，所述预齿轮同步控制装置在驱动所述起动机马达使所 述小齿轮的旋转速度与所述环形齿轮的旋转速度同步并然后驱动所述致动器使所述小齿 轮与所述环形齿轮啮合之后，通过执行通过所述起动机的发动执行重新起动所述内燃发动 机的预齿轮同步控制；以及预齿轮啮合控制装置，当在所述内燃发动机的所述当前旋转速度处于不超过所述第二 旋转速度的第三旋转速度范围内且所述内燃发动机的所述旋转速度由于自动发动机停止 下降的情况下发出发动机重新起动请求时，所述预齿轮啮合控制装置通过执行所述起动机 的发动执行重新起动所述内燃发动机的预齿轮啮合控制，其中，所述预齿轮啮合控制装置 在所述小齿轮与所述环形齿轮之间的齿轮啮合之后或期间驱动所述起动机马达使所述小 齿轮旋转，其中，所述检测装置检测通过所述预齿轮同步控制装置和所述预齿轮啮合控制装置中 的一个执行的所述发动机重新起动控制的失败，当所述检测装置检测到通过发动机重新起动控制的发动机重新起动失败时，在从所述 检测装置检测到所述发动机重新起动失败时的时间到所述内燃发动机的所述旋转速度达 到零时的时间所计算的时间周期，所述控制设备禁止执行通过所述预齿轮同步控制装置和 所述预齿轮啮合控制装置中的每一个执行的发动机重新起动控制。
14.根据权利要求10所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，还包括预齿轮啮合控制装置，当在所述内燃发动机的所述当前旋转速度处于第三旋转速度范 围内且所述内燃发动机的所述旋转速度由于自动发动机停止下降的情况下发出发动机重 新起动请求时，所述预齿轮啮合控制装置通过执行所述起动机的发动执行重新起动所述内 燃发动机的预齿轮啮合控制，其中，所述预齿轮啮合控制装置在所述小齿轮与所述环形齿 轮之间的齿轮啮合之后或期间驱动所述起动机马达使所述小齿轮旋转，其中，所述检测装置检测通过所述预齿轮啮合控制装置执行的发动机重新起动控制的 失败，当所述检测装置检测到通过发动机重新起动控制的发动机重新起动失败时，在从所述 检测装置检测到所述发动机重新起动失败时的时间到所述内燃发动机的所述旋转速度达 到零时的时间所计算的时间周期，所述控制设备禁止执行通过所述预齿轮啮合控制装置执 行的发动机重新起动控制。
15.根据权利要求10所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其特征在 于，当在所述检测装置检测到发动机重新起动失败之后所述内燃发动机的所述旋转速度达 到零时，所述控制设备重试发动机重新起动。
16.根据权利要求10所述的用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其特征在 于，当在所述检测装置检测到发动机重新起动失败之后车辆驾驶员执行发动机重新起动操 作时，所述控制设备重试发动机重新起动。
17.—种用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，包括起动机、预设控制装置和检 测装置，其中，所述起动机包括用于使小齿轮旋转的起动机马达和能够将所述小齿轮与固定到 内燃发动机曲轴的环形齿轮啮合的致动器，所述起动机分别独立地驱动所述起动机马达和 所述致动器，并且所述控制设备能够在发出自动发动机停止请求时停止所述内燃发动机并 且在发出发动机重新起动请求时重新起动所述内燃发动机，在所述内燃发动机的所述旋转速度由于自动发动机停止下降时发出发动机重新起动 请求之前，当所述内燃发动机的所述旋转速度减小到接近零的预定值时，所述预设控制装 置执行预设控制从而驱动电磁致动器以将所述小齿轮与所述环形齿轮啮合，以及所述检测装置检测通过所述预设控制的所述小齿轮与所述环形齿轮之间的齿轮接合 的失败，其中，当所述检测装置检测到所述发动机重新起动失败时，在从发动机重新起动失败 的检测时间到所述内燃发动机的所述旋转速度达到零时的时间所计算的时间周期，所述控 制装置驱动所述预设控制装置执行所述预设控制。
全文摘要
本发明涉及自动发动机停止和起动的控制设备。在控制设备中，当在发动机旋转速度处于第一旋转速度范围内时发出发动机重新起动请求时，发动机自重新起动装置尝试发动机重新起动。在发动机旋转速度处于第二旋转速度范围内时发出发动机重新起动请求时，预齿轮同步控制装置执行小齿轮与环形齿轮之间的齿轮旋转速度同步，然后重试发动机重新起动。在发动机旋转速度处于第三旋转速度范围内时发出发动机重新起动请求时，预齿轮啮合控制装置执行小齿轮与环形齿轮之间的齿轮啮合，然后重试发动机重新起动。当检测到发动机自重新起动控制的发动机重新起动失败时，控制设备禁止执行预齿轮同步控制，直到从失败检测时间所计算的预定时间逝去，并且在预定时间周期逝去之后执行预齿轮啮合控制。
文档编号F02N11/08GK102128117SQ20111002555
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者奥本和成, 能谷英弥, 藤田达也 申请人:株式会社电装