控制自动发动机停止和起动的控制设备的制作方法

专利名称：控制自动发动机停止和起动的控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制自动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起请求 时自动重起(重起)内燃发动机。
背景技术：
为了改善燃料消耗并减少尾气排放，近来的趋势是在车辆上安装能够自动停止和 起动车辆的内燃发动机的自动发动机控制系统。这样的自动发动机控制系统被称作“发动 机怠速停止控制系统”。当驾驶员想要停车时，该发动机怠速停止控制系统能够自动停止发 动机，当车辆驾驶员操作各种部件以重起发动机时，例如，当车辆驾驶员踩下离合器踏板， 松开制动器踏板或者操作变速杆时，该发动机怠速停止控制系统能够自动重起(重起)发 动机。通常，固定在车辆内燃发动机上的发动机起动器包括电动机，该电动机用于推动 和旋转小齿轮以便与固定在内燃发动机曲轴上的环形齿轮相啮合。这使得小齿轮可以与固 定在车辆内燃发动机旋转轴上的环形齿轮一起发动。然而，因为两者之间存在巨大的转速 差引起小齿轮与环形齿轮不能平滑地啮合，所以在小齿轮与环形齿轮存在巨大的转速差的 情况下，当小齿轮与固定在曲轴上的环形齿轮相啮合时，因接合会产生巨大的齿轮啮合噪 音和冲击。常见的专利文献，例如公开号为JP2002-122059的日本专利公布公开了一种常规 的技术，其当在内燃发动机的转速紧在由自动发动机停止请求产生引起的内燃发动机的自 动发动机停止之后下降时出现发动机重起请求时，通过下述步骤(al)和(^)重起车辆的 内燃发动机。(al)当内燃发动机的转速(或环形齿轮的转速)几乎为零，也就是，当发动机几乎 停止时，小齿轮与固定在内燃发动机曲轴上的环形齿轮相啮合；并且(a2)在步骤(al)之后，起动器马达旋转小齿轮以便开始发动(曲轴转动)。然而，如果发动机重起请求发生在内燃发动机的转速由于自动发动机停止而降低 时，上面在JP2002-122059公开的常规技术会增加从发出发动机重起请求时的时间到内燃 发动机实际重起时的时间所计算的延迟时间段，因为在内燃发动机的转速几乎为零，即发 动机几乎停止之后，必须通过起动器马达来执行发动以便重起内燃发动机。该延迟时间段 会给车辆驾驶员带来不适的驾驶。为了解决以上常见的缺陷，在JP2005-330813和JP2002-70699的日本专利公布中 公开了其他常规的技术，其当在自动发动机停止请求发生和内燃发动机燃烧停止引起内燃 发动机的转速下降的时段时发动机重起请求发生时，通过下述步骤(bl)和( )重起车辆 内燃发动机。(bl)在小齿轮的转速与环形齿轮的转速同步之后，小齿轮与固定在内燃发动机曲 轴上的环形齿轮相啮合，以便降低小齿轮与环形齿轮之间的转速差；并且
(b2)在步骤(bl)之后，为了执行发动，起动器马达开始转动小齿轮。然而，在JP2005-330813和JP2002-70699中公开的常规技术仅仅给出了当小齿轮 和环形齿轮彼此同步时它们之间的啮合，但是并未公开和建议任何技术来检测和确定使得 小齿轮与环形齿轮平滑且准确地啮合的最佳时间。也就是说，传统的技术没有公开和建议 任何技术来检测和确定小齿轮与环形齿轮啮合时的最佳时间。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，即使发动 机重起请求发生在内燃发动机的转速因出现自动发动机停止请求和内燃发动机的燃料燃 烧停止而下降时，该控制设备也能够平滑地重起车辆的内燃发动机。为了实现以上目的，本发明提供了如本发明第一方面的控制设备。该控制设备执 行自动发动机停止和起动。本发明第一方面的控制设备具有起动器，第一发动机重起控制 装置，第二发动机重起控制装置，发动机重起预备控制装置，和第三发动机重起控制装置。起动器包括起动器马达。起动器马达转动小齿轮和致动器能够将小齿轮与固定在 内燃发动机曲轴上的环形齿轮啮合。起动器分别独立地驱动起动器马达和致动器。控制设 备能够在自动发动机停止请求发生时停止所述内燃发动机以及在发动机重起请求发生时 重起所述内燃发动机。第一发动机重起控制装置当在所述内燃发动机的转速因所述自动发 动机停止下降的情况下所述发动机重起请求发生时并且当所述内燃发动机的当前转速处 于高于第一转速的第一转速范围内时，执行重起燃料喷射以便在不通过所述起动器执行发 动的情况下重起所述内燃发动机的第一发动机重起控制。第二发动机重起控制装置在所述 内燃发动机的转速因所述自动发动机停止下降时并且当在所述内燃发动机的当前转速处 于不超过所述第一转速但高于第二转速的第二转速范围内时所述发动机重起请求发生时， 执行驱动所述起动器马达以便使所述小齿轮的转速与所述环形齿轮的转速同步，并且驱动 所述致动器以将所述小齿轮与所述环形齿轮啮合以便执行所述发动并重起所述内燃发动 机的第二发动机重起控制。发动机重起预备控制装置当在所述内燃发动机的转速因所述自 动发动机停止下降时所述发动机重起请求发生时并且当内燃发动机的当前转速处于转速 预备范围时，执行不驱动所述起动器来进行发动的发动机重起预备控制。转速预备范围不 超过所述第二转速但高于第三转速。并且在这种控制操作之后，当所述内燃发动机的当前 转速处于不超过所述第三转速的第三转速范围时，所述发动机重起预备控制装置驱动所述 致动器以将所述小齿轮与所述环形齿轮啮合，并且在上述啮合操作之后或期间，所述发动 机重起预备控制装置驱动所述起动器以通过所述起动器马达进行发动。另外，第三发动机 重起控制装置当在所述内燃发动机的转速因所述自动发动机停止下降时所述发动机重起 请求发生时并且当所述内燃发动机的当前转速处于不超过所述第三转速的所述第三转速 范围内时，执行驱动所述致动器以将所述小齿轮与所述环形齿轮啮合的第三发动机重起控 制，并且在上述齿轮啮合操作之后或期间，发动机重起预备控制装置驱动所述起动器来通 过起动器马达进行发动以便重起所述内燃发动机。当在所述内燃发动机的转速因所述自动发动机停止而下降的情况下所述发动机 重起请求发生时并且当所述内燃发动机的转速处于为高的转速范围的第一转速范围内时， 在控制设备中的具有上述构造的第一发动机重起控制装置确定无需起动器执行任何发动。在这种情况下，为了重起内燃发动机，控制装置在不执行任何发动的情况下重起燃料喷射。 这使控制设备可立即重起燃烧以便在紧在发动机重起请求出现时重起内燃发动机。另外， 因为控制设备没有驱动起动器来执行发动，起动器可以具有零功耗，并且因为控制设备在 小齿轮和环形齿轮具有大的转速差的情况下没有驱动起动器马达来使小齿轮与环形齿轮 啮合，所以可避免产生齿轮啮合噪音。另外，在自动发动机停止导致内燃发动机转速下降时出现发动机重起请求时，且 当内燃发动机转速处于第二转速范围内时，在控制设备中的具有上述构造的第二发动机重 起控制装置判定小齿轮与环形齿轮不可能平滑地啮合，除非小齿轮的转速与环形齿轮的 转速同步，因为环形齿轮的转速比小齿轮的转速高。因此，第二发动机重起控制装置执行第 二发动机重起控制，其驱动起动器马达，以便使小齿轮转速与环形齿轮转速同步并减少它 们之间的转速差。在该控制之后，为了执行发动，第二发动机起动控制装置驱动致动器将小 齿轮和环形齿轮啮合。因此，在防止齿轮啮合噪音产生并减少从产生发动机重起请求时的 时间到内燃发动机被重起时的时间所计算的延时段的情况下，可以平滑地将小齿轮与环形 齿轮啮合并由此重起内燃发动机。此外，当在自动发动机停止导致内燃发动机转速下降时出现发动机重起请求时， 且当内燃发动机转速处于低的转速范围的第三转速范围内时，在控制设备中的具有上述构 造的第三发动机重起控制装置判定可以在不执行小齿轮和环形齿轮之间转速的同步情况 下平滑地将小齿轮与环形齿轮啮合，因为环形齿轮的当前转速比小齿轮的转速更低。当出 现发动机重起请求时，第三发动机重起控制装置驱动致动器使得小齿轮与环形齿轮啮合， 在该齿轮啮合操作之后或期间，为了重起内燃发动机，第三发动机重起控制装置驱动起动 器执行发动。这使得可以在防止齿轮啮合噪音产生的情况下消除小齿轮和环形齿轮之间的转 速同步操作，并因此起动器可以立即开始发动，并获得快速的发动机重起且减少起动器的 功耗。如果第二转速范围和第三转速范围是连续的，并且在第二转速范围和第三转速范 围之间没有转速预备范围，会引起以下的问题，因为在自动发动机停止导致内燃发动机转 速下降时，内燃发动机的转速是振荡且逐渐减小的。图9是示出由发动机重起控制所引发的上述问题的时序图。如图9所示，因为在 自动发动机停止导致内燃发动机转速下降时，内燃发动机的转速是振荡且逐渐减小的，因 此当第二转速范围和第三转速范围是彼此相邻时，转速在第二转速范围和第三转速范围的 边界周围振荡时，转速逐渐降低。由此，当出现发动机重起请求时，即使当前转速在当内燃 发动机的当前转速在第二转速范围和第三转速范围之间的边界周围时处于第二转速范围， 当前转速也可能立即进入第三转速范围。另一方面，当出现发动机重起请求时，即使当前转 速在当内燃发动机的当前转速在第二转速范围和第三转速范围之间的边界周围时处于第 三转速范围，当前转速也可能立即进入第二转速范围。这种现象需要高精度地估计内燃发 动机转速的复杂控制，而且控制设备不能执行平滑的发动机重起控制。为了解决上述问题，根据本发明的控制设备具有发动机重起预备控制装置，该装 置利用了第二转速范围和第三转速范围之间的转速预备范围。当发动机重起请求出现在转速预备范围时，发动机重起预备控制装置不驱动起动器来执行发动。这之后，当内燃发动机转速在转速预备范围时，发动机重起预备控制装置驱 动起动器马达来转动小齿轮以便在驱动致动器将小齿轮和环形齿轮啮合之后或在齿轮啮 合的过程中执行发动。这使控制设备可以在不执行任何复杂的发动机重起控制来精确地估 计当前转速的情况下平滑地重起内燃发动机，即使转速预备范围在第二转速范围和第三转 速范围边界期间出现发动机重起请求。在发动机重起预备控制装置的这种控制过程中，即 使在内燃发动机转速处于转速预备范围时出现发动机重起请求，起动器也重起发动，并且 在内燃发动机转速在第三转速范围之后内燃发动机也由此得到重起。因为内燃发动机转速 穿过转速预备范围的时间段为短，因此可以设置延迟时间段为可允许的延迟时间段，其中 延迟时间段是从发动机重起请求出现时的时间到内燃发动机重起时的时间所计算的时间 段。按照本发明的第二方面，提供一种控制设备，其包括与如在先所述的本发明第一 方面的控制设备中相同的部件和装置，除了执行第一发动机重起控制的第一发动机重起控 制装置之外，在第一发动机重起控制中，重起燃料喷射以便在不通过起动器执行发动的情 况下重起内燃发动机，。根据本发明的第三个方面，提供一种用于执行自动发动机停止和重起的控制设 备，其具有起动器，第一发动机重起控制装置，和发动机重起预备控制装置。起动器包括转 动小齿轮的起动器马达和能够将小齿轮与环形齿轮啮合的致动器。环形齿轮被固定在内燃 发动机曲轴上。起动器分别独立地驱动起动器马达和致动器。该控制设备能够在发出自动 发动机停止请求时停止内燃发动机，并且在发出发动机重起请求时重起内燃发动机。当在 内燃发动机的转速因自动发动机停止下降的情况下发动机重起请求发生时并且当内燃发 动机的当前转速处于高于第一转速的第一转速范围内时，第一发动机重起控制装置执行重 起燃料喷射以便在不通过起动器执行发动的情况下重起内燃发动机的第一发动机重起控 制。当在内燃发动机的转速因自动发动机停止下降时发动机重起请求发生时并且当内燃发 动机的当前转速处于转速预备范围时，发动机重起预备控制装置执行不驱动起动器来进行 发动的发动机重起预备控制。所述转速预备范围不超过第一转速但高于第二转速。在这种 控制操作之后，当内燃发动机的当前转速处于不超过第二转速但高于第三转速的第二转速 范围时，发动机重起预备控制装置驱动起动器马达以将小齿轮的转速与环形齿轮的转速同 步。并且在这种转速同步操作之后，发动机重起预备控制装置驱动致动器以将小齿轮与环 形齿轮啮合，并然后驱动起动器以通过起动器马达进行发动以便重起内燃发动机。根据本发明，即使发动机重起请求发生在第一转速范围和第二转速范围之间的转 速预备范围，控制设备可以在不执行用于精确地估计当前转速的任何复杂的发动机重起控 制的情况下平滑地重起内燃发动机，即时发动机重起请求发生在处于第一转速范围和第二 转速范围的边界处的转速预备范围期间。在发动机重起预备控制装置的这种控制过程中， 即使在内燃发动机转速处于转速预备范围出现发动机重起请求，起动器也重起发动，并从 而在内燃发动机的转速处于第二转速范围之后重起内燃发动机。因为内燃发动机的转速穿 过转速预备范围的时间段，因此可以将延迟时间段设置为可允许的延迟时间段，其中延迟 时间段是从发动机重起请求出现时的时间到内燃发动机重起时的时间所计算的时段。根据本发明的第四个方面，提供一种用于执行自动发动机停止和重起的控制设 备，其具有起动器，第一发动机重起控制装置，和发动机重起预备控制装置。起动器包括转动小齿轮的起动器马达和能够将小齿轮与固定在内燃发动机曲轴上的环形齿轮啮合的致 动器，并且起动器分别独立地驱动起动器马达和致动器，并且控制设备能够在自动发动机 停止请求发生时停止内燃发动机以及在发动机重起请求发生时重起内燃发动机。当在内燃 发动机的转速因自动发动机停止下降的情况下发动机重起请求发生时并且当内燃发动机 的当前转速处于高于第一转速的第一转速范围内时，第一发动机重起控制装置执行重起燃 料喷射以便在不通过起动器执行发动的情况下重起内燃发动机的第一发动机重起控制。当 在内燃发动机的转速因自动发动机停止下降时发动机重起请求发生时并且当内燃发动机 的当前转速处于不超过第一转速但高于第三转速的转速预备范围时，发动机重起预备控制 装置执行不驱动起动器来进行发动的发动机重起预备控制。并且在这种控制操作之后，当 内燃发动机的当前转速处于不超过第三转速的第三转速范围时，发动机重起预备控制装置 驱动致动器以将所述小齿轮与所述环形齿轮啮合，并且在这种齿轮啮合操作之后或期间， 发动机重起预备控制装置驱动起动器以通过起动器马达执行发动以便重起所述内燃发动 机。根据本发明，即使发动机重起请求发生在设定在第一转速范围和第三转速范围之 间的转速预备范围中，控制设备也可以在不执行用于以高精度估计当前转速的任何复杂的 发动机重起控制的情况下平滑地重起内燃发动机，即时发动机重起请求发生在处于第一转 速范围和第二转速范围的边界处的转速预备范围期间。在发动机重起预备控制装置的这种 控制过程中，即使发动机重起请求发生在内燃发动机的转速处于转速预备范围时，起动器 也重起发动，并因此在内燃发动机的转速处于第二转速范围中之后重起内燃发动机。因为 内燃发动机的转速穿过转速预备范围所需要的时间段为短，因此可以将延迟时间段设定为 可允许的延迟时间段，其中延迟时间段计算自从发动机重起请求出现时的时间到内燃发动 机重起时的时间。


参照附图，对本发明优选的、非限制性的实施例以示例的方式进行说明，其中图1是示出根据本发明第一实施例的用于执行自动发动机停止和起动程序的控 制装置的示意构造。图2是示出根据图1所示第一实施例的控制装置执行的发动机重起控制的时序 图；图3是示出根据图1所示第一实施例的控制装置的第二发动机重起控制的时序 图；图4A和图4B是示出当小齿轮和环形齿轮啮合时的声压水平与小齿轮和环形齿轮 之间转速差之间关系的视图；图5是示出根据图1所示第一实施例的控制装置的第三发动机重起控制的时序 图；图6是示出根据图1所示第一实施例的控制装置执行的发动机重起控制程序的流 程图；图7是示出根据本发明第二实施例的控制装置的发动机重起控制的时序图；图8是示出根据本发明第二实施例的控制装置的发动机重起控制程序的流程10
图9是示出发动机重起控制所引发的问题的时序图；图10是示出根据本发明第三实施例的控制装置执行的发动机重起控制的时序 图；图11是示出根据本发明第三实施例的控制装置执行的发动机重起控制程序的流 程图；图12是示出根据本发明第四实施例的控制装置执行的发动机重起控制的时序 图；图13是示出根据第四实施例的控制装置执行的发动机重起控制程序的流程图；图14是根据本发明第五实施例的控制装置所获得的当在自动发动机停止之后内 燃发动机的转速减小时估计轨迹曲线的视图；图15是示出当在自动发动机停止之后内燃发动机的转速减小时估计轨迹曲线的 方法的视图；以及图16是示出根据本发明第五实施例的控制装置执行的轨迹曲线估计程序的流程 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。第一实施例参照图1到图6，对根据本发明第一实施例的发动机控制装置进行描述。图1是根据本发明第一实施例的能够执行自动发动机停止和起动程序的控制装 置10的示意构造。现在参照图1对发动机起动控制系统的示意构造进行描述。起动器11具有在内燃发动机21起动时推动小齿轮到环形齿轮的机构。环形齿轮 固定在内燃发动机21的曲轴上。起动器11包括起动器马达12，小齿轮13和电磁致动器 14。小齿轮13由起动器马达12驱动。当起动器11起动内燃发动机21时，电磁致动器14 推动小齿轮13，从而使得小齿轮13与环形齿轮23相啮合。小齿轮13设置成在与内燃发动机21的曲轴22的轴向方向平行的起动器11的轴 向方向移动。电磁致动器14设置有柱塞15和螺线管16。当起动器11起动内燃发动机21 时，柱塞15的驱动力经操作杆17等传递至小齿轮13。继电器19布置在电池18和电磁致动器14之间。当发动机控制电路(EOT) 20驱 动继电器19电动地开启时，柱塞15在推动小齿轮13至环形齿轮23的方向上运动。由此 小齿轮与固定在内燃发动机21的曲轴22上的环形齿轮23啮合。机械式继电器25和开关元件M布置在电池18和起动器马达12之间。当E⑶20 驱动开关元件M电动地开启时，机械式继电器25随之开启，并且电池18的电功率供给起 动器马达12。小齿轮13由此被起动器马达12转动。E⑶20包括微型计算机。微型计算机具有内置的只读存储器(ROM)，其中存有各种 类型的发动机控制程序。当燃料喷射到内燃发动机21的气缸时，ECU20执行这些发动机控 制程序以调整燃料喷射量和点火时间段。
ECU20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，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)时，E⑶20判断发动机重起请求的产生(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。当检测到以上操作(cl)，(c2), (dl), (d2)或(d3)时，控制装置中的E⑶20通过 如下的程序执行发动机重起控制程序。图2是根据图1所示第一实施例的控制装置执行的发动机重起控制的时序图；如图2所示，当出现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。(1)在自动发动机停止控制下，内燃发动机21的转速Ne下降过程中，当发动机重 起请求出现在第一转速范围(Ne>Nl)时，该范围下，内燃发动机21的转速Ne高于第一转 速m (例如，500rpm)，ECU20判定在无需起动器11执行发动的情况下，可以重起内燃发动机 21，并且ECU20执行第一发动机重起控制。也就是说，在第一发动机重起控制中，控制装置 驱动喷射器向内燃发动机21的气缸喷射燃烧燃料并该点燃燃料以便重起内燃发动机21。这种控制可以在紧随发出发动机重起请求时平滑地重起内燃发动机21的燃烧。 因为这种控制不需要通过起动器11进行小齿轮13和环形齿轮23的任何发动，所以起动器 11可具有零功耗，并且避免了在小齿轮13和环形齿轮23之间的转速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。。(2)在内燃发动机的转速由于自动发动机停止而下降的情况下，当发动机重起请 求出现在第二转速范围(Ni彡Ne > N2)时，该范围下，内燃发动机21的转速Ne低于第一 转速附，而高于第二转速N2 (例如，350rpm)，E⑶20执行第二发动机重起控制，因为判断除 非小齿轮13的转速和环形齿轮23的转速同步，否则难以将小齿轮13和环形齿轮23平滑 地啮合。在该第二发动机重起控制中，控制设备中的E⑶20执行下述控制(el)起动器马达12增加小齿轮13的转速以使小齿轮13的转速和环形齿轮23的 转速同步；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。在这种齿轮啮合控制之后，重起内燃发动机21。图3是示出根据图1所示第一实施例的控制装置执行的第二发动机重起控制的时 序图；具体地，如图3所示，E⑶20驱动起动器马达12电开启，以便在内燃发动机21的 转速Ne的第二转速范围内发出发动机重起请求时的时间tl处使小齿轮13旋转。ECU 20判断在环形齿轮23与小齿轮13之间的转速差处于士200rpm的范围内时的时间t2处，小 齿轮13的转速和环形齿轮23的转速同步。ECU 20驱动电磁致动器14电开启且驱动起动 器11开始发动，其中，小齿轮13与环形齿轮23完全啮合以重起内燃发动机21。环形齿轮 23与小齿轮13之间的转速差等同于作为曲轴22的减小值的转速差。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起请求的时间到重起内燃发动机21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之间的转速同步时，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的转速。从而控制设备可以配备有普 通的转速传感器，而不需要具有高精度的任何昂贵的曲轴角度传感器和转速传感器。这种 特征可以降低制造成本，这是近来的重要技术问题。在以上详细描述的第一实施例中，环形齿轮的直径为300mm(齿尖的外径)，小齿 轮13的直径为30mm(齿尖的外径)。例如，当环形齿轮在300rpm的转速旋转时，小齿轮以 IOOOrpm的转速旋转，环形齿轮23和小齿轮13之间的转速差是200rpm，其中转速差是作为 曲轴22的转速减小值的差值。因为环形齿轮23的直径是300mm，且以300rpm旋转，所以在 环形齿轮23的节距圆(与小齿轮13的齿接触的虚拟圆)处的周向速度大约是4. 7m/sec0另外，因为小齿轮13的直径是30mm，且以IOOOrpm旋转，所以在小齿轮13的节距 圆(与环形齿轮23的齿接触的虚拟圆)处的周向速度大约是1.6m/sec。环形齿轮23的节 距圆与小齿轮13的节距圆之间的周向速度之差大约是3. lm/sec0因此，下列条件(fl)相 当于下列条件(f2)。(fl)环形齿轮23与小齿轮13之间的转速差在士 200rpm范围之内；和(f2)环形齿轮13的节距圆与小齿轮13的节距圆之间的周向速度之差在士3. Im/ sec范围之内。本发明的发明者进行了检测小齿轮13与环形齿轮23啮合时的齿轮啮合噪声的实 验。图4A和图4B示出了试验的结果，其示出当小齿轮13和环形齿轮23啮合时的声压水 平与小齿轮23和环形齿轮23之间转速差之间的关系。通过改变被啮合在一起的环形齿轮23和小齿轮13之间的转速差，实验检测了在 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。图4A和图4B示出的试验结果清楚地表明当小齿轮13和环形齿轮23在下列条件 啮合时，可充分地降低啮合噪音(gl)环形齿轮23与小齿轮13之间的转速差在士250rpm的范围之内；和(g2)更优选地，环形齿轮23与小齿轮13之间的转速差在士200rpm的范围之内 (也即是，小齿轮13的节距圆与环形齿轮23的节距圆之间的周向速度之差在士3. lm/sec 的范围之内)。沿内燃发动机21的旋转方向将起动器马达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与起动器马达12之间的系统中，可以接受的是当环形齿轮23 的转速高于小齿轮13的转速且环形齿轮23和小齿轮13之间的转速差不超过预定值(例 如，200rpm)时，判断小齿轮13的转速与环形齿轮23的转速同步。因此下面的条件(fl)等同于下面的条件(f2)
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(fl)环形齿轮23与小齿轮13之间的转速差在士 200rpm范围之内；和(f2)环形齿轮23的节距圆与小齿轮13的节距圆之间的圆周切向速度之差在 士3. lm/sec范围之内。在ECU 20判断小齿轮13的转速与环形齿轮23的转速同步的情况下，在环形齿轮 23的转速高于小齿轮13的转速时使小齿轮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)以释放施加到起动器11的冲击。在此 步骤之后，内燃发动机21的转速(或环形齿轮23的转速)通过摩擦减小，并且起动器马达 12的转速(或小齿轮13的转速)增加。在环形齿轮23与小齿轮13之间的转速差因此为 零时，锁定单向离合器，且将起动器马达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器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器11的小齿轮13和环形齿轮 23的耐用性。(3)在内燃发动机的转速由于自动发动机停止控制下降的情况下，当在第三转速 范围(N3>Ne)内发出发动机重起请求时，E⑶20执行第三发动机重起控制，因为环形齿 轮23的转速低，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，在第三转速范围中，内燃发动机21的旋 转速度Ne低于比第二转速N2低的第三转速N3 (例如250rpm)。在第三发动机重起控制中，控制装置中的ECU20执行以下控制。在ECU20驱动电 磁致动器14使得小齿轮13与环形齿轮23啮合之后或在由电磁致动器14使得小齿轮13 与环形齿轮23的齿轮啮合操作的过程中，ECU20驱动起动器马达12来旋转小齿轮13以便 通过进行发动来重起内燃发动机21。图5是示出根据图1所示第一实施例的控制装置执行的第三发动机重起控制的时 序图；特别地，如图5所示，为了将小齿轮13和环形齿轮23啮合，在时刻t3，E⑶20驱动 电磁致动器14电开启。在时刻t4它们之间的齿轮啮合完成之后或通过电磁致动器14将 小齿轮13和环形齿轮23的齿轮啮合操作的过程中，电功率供给起动器11以便开始发动且 由此重起内燃发动机21。上述的第三发动机重起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。这使 得可以通过起动器11快速执行发动并且快速重起内燃发动机21，并且减少起动器11的功
^^ ο(4)在内燃发动机的转速由于自动发动机停止控制而下降的情况下，当发动机重 起请求出现在转速预备范围(N2>Ne>N;3)时，在该范围中，内燃发动机21的转速Ne低 于第二转速N2但高于第三转速N3，E⑶20执行发动机重起预备控制。在发动机重起预备控 制中，当内燃发动机21的转速Ne处于第三转速范围内，其不高于第三转速N3，ECU20驱动 起动器11执行发动并且正如之前所述的第三发动机重起控制，在ECU20驱动电磁致动器14 将小齿轮13与环形齿轮23啮合之后或在由电磁致动器14使得小齿轮13与环形齿轮23 的齿轮啮合过程中重起内燃发动机21。在精确估计内燃发动机21转速Ne的基础上，即时发动机重起请求发生在设定在第二转速范围和第三转速范围之间的转速预备范围期间，也可在不执行任何复杂的发动机 重起动控制的情况下平滑地重起内燃发动机21。在该情况下，当在发动机重起请求发生在 内燃发动机21的转速Ne处于转速预备范围之后，内燃发动机21的转速处于第三转速范围 之后，通过起动器11进行的发动来重起内燃发动机21。然而，因为内燃发动机21的转速 Ne经过转速预备范围的时间段为短，因此，可设置一延迟周期直到内燃发动机21被重起在 可允许的延迟范围。当重起内燃发动机21时，E⑶20通过参照示出内燃发动机21的转速Ne与从发出 发动机重起请求的时间所计算的逝去时间周期之间关系的映射估计内燃发动机21的转速 Ne。此估计的内燃发动机21的转速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来逐 渐减小内燃发动机21的转速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的转速Ne。另外，通过参照示出诸如向起动器马达13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的转速映射，对应于向起动器马达12供 应电功率的时间周期与流过起动器马达12的电流的幅度之间的关系估计或计算小齿轮13 的转速。此转速映射根据实验数据项和设计数据项预先做出。将转速映射存储在ECU 20 的ROM中。通常，根据电功率供给到起动器马达12的时间所计算的逝去的时间周期来增加 起动器马达12的转速，从而增加小齿轮13的转速。供给到起动器马达12的电流增加得越 多，起动器马达12的转速增加得就越多且因此小齿轮23的转速增加得越多。因此，可以基 于到起动器马达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的转速。为了控制内燃发动机21的重起，根据第一实施例的控制装置中的ECU20执行图6 中示出的发动机重起控制程序。图6是示出根据图1所示第一实施例的控制装置执行的发动机重起控制程序的流 程图。现在将给出图6所示发动机重起控制程序的说明。在E⑶20通电期间，E⑶20周期性地执行图6所示的发动机重起控制程序一预定 时间周期。首先，在步骤S101，ECU20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(例如，在从内燃发动机21的燃烧停止到发动机重起所计算的时间周期期间)。当检测结果表明内燃发动机21未处于自动发动机停止控制时，ECU20在不执行除 了图6中所示步骤SlOl和S102之外的任何步骤的情况下完成发动机重起控制程序。在步骤S101，当检测结果表明执行自动发动机停止控制时，E⑶20通过步骤S102 和以下步骤执行发动机重起控制。首先，在步骤S102，E⑶20检测发动机重起请求是否发生。当步骤S102的检测结 果表明发生了发动机重起请求时，操作流程行进到步骤S103。在步骤S103，ECU20检测内 燃发动机21的当前转速是否高于第一转速W。也就是说，在步骤S103中的检测检测内燃 发动机21当前转速Ne是否在第一转速范围内(Ne>m)。
例如，第一转速m具有在300到700rpm内的值。在根据第一实施例中的控制装 置中，第一转速Nl为500rpm。当在内燃发动机的转速下降时内燃发动机21的转速Ne高于第一转速m时，可以 在不执行发动并仅通过重起内燃发动机21的燃烧(仅通过执行其燃料喷射和点火)就可 以重起内燃发动机21。在所述范围内的当前转速Ne允许仅通过执行燃料喷射和点火而无 需执行起动器11的发动来重起内燃发动机21，因为在处于300至700rpm的转速范围内的 值被设置为第一转速W时内燃发动机21的当前转速Ne高于第一转速W。在步骤S103，在当检测结果显示在发动机重起请求发出时当前转速Ne高于第一 转速m (也就是，当发动机重起请求发生在当前转速Ne处在第一转速范围内时)的情况 下，ECU20判定无需执行通过起动器11的发动而重起内燃发动机21。操作流程进行到步骤 S104。在步骤S104，E⑶20执行第一发动机重起控制，其中，E⑶20执行燃料喷射和点火 以便在不执行通过起动器11的发动的情况下重起内燃发动机21。在步骤S 104的过程对应于第一发动机重起控制装置。程序流然后进行到步骤S105。在步骤S105，E⑶20基于内燃发动机21的当前转 速Ne来检测内燃发动机21是否被重起。也就是说，ECU20检测内燃发动机21的当前转速 Ne是否超过了发动机起动完成检测值。当步骤S105的检测结果表明内燃发动机21未被重起时，操作流程就返回至步骤 S103。在步骤S103，当内燃发动机21的当前转速Ne在第一转速范围内时，E⑶20继续第一 发动机重起控制(步骤S103和步骤S104)。此后，当E⑶20检测到内燃发动机21在步骤 S105已经重起时，E⑶20完成图6所示的发动机重起控制程序。另一方面，当步骤S103的检测结果表明内燃发动机21的当前转速Ne不高于第一 转速m时，那么操作流程行进到步骤sloe。在步骤S106，E⑶20检测内燃发动机21的当前转速是否高于第二转速N2。这检 测内燃发动机21当前转速Ne是否在第二转速范围(Ni彡Ne>N2)的范围内。在第一实 施例中，例如这个第二转速N2的值为350rpm，其比第三转速N3高50至150rpm的范围。在步骤S106当检测结果表示在发动机重起请求出现时的时间处内燃发动机21的 当前转速Ne高于第二转速N2 (也就是，当发动机重起请求发生在内燃发动机21的当前转 速Ne处在第二转速范围内)时，因为环形齿轮23的转速高，所以ECU20判断除非小齿轮13 的转速与环形齿轮23的转速同步否则不可能将小齿轮13平滑地啮合至环形齿轮23。之后 操作流程进行到步骤S107。在步骤S107，E⑶20执行第二发动机重起控制。E⑶20通过以下步骤进行第二发动机重起控制(il)为了使小齿轮13的转速接近环形齿轮23的转速，并降低小齿轮13和环形齿 轮23之间的转速差，通过起动器马达12使得小齿轮13的转速与环形齿轮23的转速同步； 且( 2)在步骤(il)之后，E⑶20驱动电磁致动器14将小齿轮13啮合至环形齿轮 23，以便执行它们之间的发动，并重起内燃发动机21。步骤S107的过程对应于第二发动机 重起控制装置。操作流程进行至步骤S108。在步骤S108，E⑶20检测内燃发动机21是否被重起。
16当步骤S108的检测结果表明内燃发动机21被重起时，ECU20完成图6所示的发动机重起 控制程序。另一方面，当步骤S108的检测结果表明内燃发动机21未被重起时，操作流程行进 到步骤Sl 10。另一方面，当步骤S106的检测结果表明内燃发动机21的当前转速Ne不高于第二 转速N2，操作流程行进到步骤S109。在步骤S109，E⑶20检测内燃发动机21的当前转速是否不高于第三转速N3。该 检测判断内燃发动机21当前转速Ne是在第三转速范围(N3 或在转速预备范围内 (N2 ^ Ne > N3)。例如，可以将在50rpm至450rpm范围内的值设定到第三转速N3。在根据第一实施 例的控制装置中，第一转速N3是250rpm。在内燃发动机的转速下降的情况下，当内燃发动机21的转速Ne不高于第三转速 N3时，可以在不使小齿轮13的转速与环形齿轮23的转速同步的情况下将小齿轮13与环形 齿轮23啮合。也就是说，当第三转速N3设置为50rpm至450rpm的转速范围内的值时，因 为内燃发动机21的转速Ne不高于第三转速N3，所以可以在不使小齿轮13的转速与环形齿 轮23的转速同步的情况下将小齿轮13与环形齿轮23平滑地啮合。当在步骤S109的检测结果表明当前转速Ne不高于第三转速N3 (也就是，当发动 机重起请求发生在内燃发动机21的当前转速Ne处于第三转速范围内)时，ECU20判断可 以在无需执行任何发动的情况下平滑地啮合小齿轮13与环形齿轮23，因为环形齿轮23的 转速低并足以执行齿轮接合。操作流程由此进行至步骤S110。在步骤S110，E⑶20执行第三发动机重起控制。在第三发动机重起控制中，在 E⑶20驱动电磁致动器14啮合小齿轮13至环形齿轮23之后，或在小齿轮13和环形齿轮 23由电磁致动器14进行齿轮啮合操作的过程中，ECU20驱动起动器11来执行发动并重起 内燃发动机21。步骤SllO的过程对应于第三发动机重起控制装置。另一方面，当在步骤S109中的检测结果表明内燃机21的当前转速Ne高于第三转 速N3 (也就是，当内燃发动机21的当前转速Ne在转速预备范围内时，发动机重起请求发 生)时，E⑶20驱动起动器11不执行发动过程。此后，在步骤S103，当在步骤S109中的检 测结果表明内燃机21的当前转速Ne不高于第三转速N3 (也就是，当内燃发动机21的当前 转速Ne降低为第三转速范围内的一个值时)时，操作流程进行至步骤S110。在步骤S110， ECU20执行发动机重起预备控制。在发动机重起预备控制中，和第三发动机重起控制的情况 一样，E⑶20驱动起动器11进行发动，以便在E⑶20驱动电磁驱动器14将小齿轮13啮合 至环形齿轮23之后或在小齿轮13和环形齿轮23由电磁致动器14进行齿轮啮合操作的过 程中重起内燃发动机21。步骤SllO的过程还对应于发动机重起预备控制装置。此后，操作流程进行至步骤Sl 11。在步骤Sl 11，E⑶20检测内燃发动机21是否被 重起。当步骤Slll的检测结果表明内燃发动机21未被重起时，操作流程就返回至步骤SlOO 并连续不断地执行第三发动机重起控制或发动机重起预备控制。此后，当步骤Slll的检测结果表明内燃发动机21已被重起时，E⑶20完成图6所示的该发动机重起控制程序。根据之前详细说明的第一实施例的控制装置，控制装置中的ECU20执行以下控制 (jl)，(j2)，(j3)和(j4)(jl)当发动机重起请求发生在内燃机的转速因自动发动机停止而下降时和内燃 发动机21的当前转速Ne为第一转速范围内的值时，ECU20执行第一发动机重起控制。在 第一发动机重起控制中，ECU20在不通过起动器11发动的情况下通过重起燃烧喷射和点火 来重起内燃发动机21。(P)在发动机重起请求发生在内燃发动机21的当前转速Ne为第二转速范围内的 值时，ECU20执行第二发动机重起控制。在第二发动机重起控制中，使小齿轮13的转速与 环形齿轮23的转速同步，以便通过起动器11发动并以便重起内燃发动机21。在发动机重起请求发生在内燃发动机21的当前转速Ne为第三转速范围内的 值时，E⑶20执行第三发动机重起控制。在第三发动机重起控制中，在小齿轮13啮合至环 形齿轮23之后，或在小齿轮13和环形齿轮23由电磁致动器14进行齿轮啮合操作的过程 中，ECU20驱动起动器11来进行发动并重起内燃发动机21。(j4)在发动机重起请求发生在内燃机21的当前转速Ne为被设定在第二转速范围 和第三转速范围之间的转速预备范围内的值时，ECU20执行发动机重起预备控制。在发动 机重起预备控制中，ECU20首先驱动起动器11不执行任何发动。此后，当内燃发动机21当 前转速Ne是第三转速范围内的值，ECU20驱动起动器11以进行发动从而重起内燃发动机 21。上述控制(jl)至(j4)使得可以基于当在发动机重起请求发生在内燃机的转速因 自动发动机停止而下降时的内燃发动机21的当前转速Ne来正确地、平滑地和最佳地执行 发动机重起控制。该发动机重起控制使得可以防止发动机重起操作延迟、防止齿轮啮合噪 音增大并且可以降低起动器11的功耗。另外，根据第一实施例的具有ECU20的控制装置，在自动发动机重起控制期间根 据当自动发动机停止请求发生时(或当内燃发动机21的燃烧停止时)的时刻所计算的逝 去时间，估计内燃发动机21的转速。由此，控制装置不必具有能够以高精度检测内燃发动 机21的转速的昂贵的曲轴角传感器。另外，根据第一实施例的具有ECU20的控制装置，基于起动器马达12内的流动电 流周期和电功率时间周期来估计小齿轮13的转速，由此，可以消除检测起动器马达12的转 速(即小齿轮13的转速)的传感器。这使得可以满足近来降低生产成本的趋势。根据第一实施例的控制装置具有执行第一发动机重起控制、第二发动机重起控 制、第三发动机重起控制和发动机重起预备控制的结构。本发明不受该控制装置的结构的 限制。可以去除第一发动机重起控制，也就是说，具有控制装置仅可执行第二发动机重起控 制、第三发动机重起控制和发动机重起预备控制的结构。第二实施例参照图7-8，对根据本发明第二实施例的控制装置进行描述。以下将就第二实施例和第一实施例之间的不同进行说明。图7是示出根据本发明第二实施例的控制装置中的ECU20执行的发动机重起控制 的时序图。图8是示出根据第二实施例的控制装置中的ECU20执行发动机重起控制程序的流程图。ECU20执行图8所示的发动机重起控制程序。当未出现发动机重起请求且内燃发 动机21的当前转速Ne朝第四转速N4下降并最后达到第四转速N4时，根据第二实施例的 控制装置中的ECU20执行第四发动机重起控制。该第四转速N4是紧在发动机停止完成(Ne =0)之前的值(例如，IOOrpm)。在第四发动机重起控制中，当内燃发动机21的当前转速Ne朝第四转速N4下降并 最后达到第四转速N4(例如，IOOrpm)时，ECU20驱动电磁致动器14来执行将小齿轮13啮 合到环形齿轮23的齿轮啮合操作。之后，当出现发动机重起请求时，ECU20随后驱动起动 器11以通过起动器马达12来旋转小齿轮13从而进行发动并重起内燃发动机21。特别地，在时间t5，当内燃发动机21的当前转速Ne朝第四转速N4下降并最后达 到第四转速N4(例如，IOOrpm)时，ECU20驱动电磁致动器14电开启以便将小齿轮13啮合 至环形齿轮23。在时间t6处，E⑶20判断小齿轮13与环形齿轮23恰当地啮合，即使电磁致动器 14被电关闭，因为时间t6是预定周期，该预定周期是恰当地完成齿轮啮合操作使小齿轮13 与环形齿轮M啮合所必须的时间周期。该齿轮啮合操作所必须的时间周期是从电磁致动 器14电开启时的时间算起。在时间t6，ECU20驱动电磁致动器14电关闭。此后，在出现发 动机重起请求时，ECU20驱动电磁致动器14电开启，并驱动起动器11中的起动器马达12 电开启以便转动小齿轮13并以便进行通过起动器11的发动。这使得可以重起内燃发动机 21。根据第二实施例的由控制装置执行的上述发动机重起控制使得可以在内燃发动 机21的振荡动作开始之前将小齿轮13和环形齿轮23啮合。也就是说，在振荡动作期间， 在紧在发动机停止完成之前，内燃发动机21向前和向后转动。在内燃发动机21的振荡运 动期间，控制装置能够避免在小齿轮13和环形齿轮23之间的齿轮啮合操作得到执行。这 使得可以阻止齿轮啮合噪音产生和增大，并防止起动器11受到损坏。ECU20当在内燃发动机21的转速Ne下降到不高于第四转速N4(例如，IOOrpm) 的值之后出现发动机重起请求时的时刻驱动起动器11来开始发动。因此，控制装置中的 E⑶20可以在紧在发动机重起请求发生前执行内燃发动机21的快速发动机重起。现在将描述根据第二实施例的控制装置中的ECU20执行的在图8所示的发动机重 起控制程序。在图8所示的发动机重起控制程序的步骤SlOl中，E⑶20检测内燃发动机21当 前是否受到自动发动机停止控制的控制。当步骤SlOl的检测结果表明内燃发动机21当前 受到自动发动机停止控制的控制时。操作流程行进至步骤SlOla。在步骤S101a，E⑶20检测内燃发动机21的当前转速Ne是否高于第四转速N4。这 个第四转速是IOOrpm的转速，该转速是紧在发动机完全停止(Ne = 0)之前的值。根据第 二实施例的控制装置使用IOOrpm作为第四转速N4。当步骤SlOla的检测结果表明内燃发动机21的当前转速Ne高于第四转速N4时。 操作流程行进至步骤S102。在步骤S102，E⑶20检测发动机重起请求是否出现。之后，当ECU20检测到在发动机重起请求出现时的时刻处内燃发动机21的当前转 速Ne高于第一转速m时(也就是，当发动机重起请求出现在内燃发动机21的当前转速Ne处于第一转速范围内的情形时)，ECU20执行第一发动机重起控制来重起内燃发动机21 (步 骤S104和步骤S105)。另外，当ECU20在步骤S106检测到在发动机重起请求发生时的时刻处内燃发动机 21的当前转速Ne高于第二转速N2时(也就是，当发动机重起请求发生在内燃发动机21的 当前转速Ne处于第二转速范围的值时)，ECU20执行第二发动机重起控制来重起内燃发动 机21 (步骤S107和步骤S108)。此外，当E⑶20在步骤S109检测到在发动机重起请求发生时的时刻处内燃发动机 21的当前转速Ne不高于第三转速N3时(也即是，当发动机重起请求发生在内燃发动机21 的当前转速Ne处于第三转速范围内的值时)，ECU20执行第三发动机重起控制来重起内燃 发动机21 (步骤SllO和步骤S111)。更进一步，当E⑶20在步骤S109检测到在发动机重起请求发生时的时刻处内燃发 动机21的当前转速Ne高于第三转速N3时(也即是，当发动机重起请求发生在内燃发动机 21的当前转速Ne是处于转速预备范围内时)，ECU20不命令起动器11来执行发动，且此后， 当步骤S109的检测结果表明内燃发动机21的当前转速Ne进一步下降并最终达到不高于 第三转速N3的值时，E⑶20执行发动机重起预备控制以重起内燃发动机21 (步骤SllO和 步骤Sl 11)。另一方面，当步骤SlOla中的检测结果表明内燃发动机21的当前转速Ne不高于 第四转速N4时(也就是，当在不发生任何发动机重起请求的情况下内燃发动机21的当前 转速Ne是不高于第四转速N4的值时)，操作流程进行到步骤Sl 12。在步骤S112，ECU20执 行第四发动机重起控制。在第四发动机重起控制中，当内燃发动机21的当前转速Ne朝第四转速N逐浙下 降并最后达到第四转速N4(例如，图7所示时间t5处的IOOrpm)时，ECU20驱动电磁致动 器14电开启以便执行将小齿轮13啮合至环形齿轮23的齿轮啮合操作。此后，ECU20驱动 起动器11中的起动器马达12电开启以便转动小齿轮13并以便执行发动。这使得可以重 起内燃发动机21。根据上述的第二实施例，当内燃发动机21的当前转速Ne逐渐下降至并最后达到 第四转速N4时，如果未出现发动机重起请求，则控制装置中的ECU20驱动电磁致动器14以 便执行将小齿轮13与环形齿轮23啮合的齿轮啮合操作。根据第二实施例的上述发动机重起控制，可以在紧发动机停止完成之前在内燃发 动机21旋转的的振荡运动(其中内燃发动机21向前和向后地转动)之前，使得小齿轮13 与环形齿轮23的啮合，并且可以避免在内燃发动机21的振荡运动期间小齿轮13和环形齿 轮23啮合在一起。这使得可以阻止齿轮啮合噪音产生和增大，并防止起动器11受到损坏。E⑶20在当发动机重起请求发生在内燃发动机21的转速Ne下降至不高于第四转 速N4的值之后时的时刻驱动起动器11以开始发动。因此ECU20可以在发动机重起请求出 现时快速地重起内燃发动机21。另外，在根据第二实施例的由控制装置执行的第四发动机重起控制中，控制装置 中的ECU20在当内燃发动机21的当前转速Ne下降并达到第四转速N4时的时刻处，驱动电 磁致动器14电开启。随后，ECU20在当电磁致动器14的开启后逝去预定时间周期时的时 间处，驱动电磁致动器14电关闭。这使得可以保持电磁致动器14的关闭状态，直到出现发动机重起请求以及起动器11及时地执行发动，并且由此可以降低起动器11的电功率消耗。在根据第二实施例的由控制装置中的E⑶20执行的发动机重起控制中，当E⑶20 开始第四发动机重起控制时，电磁致动器14被电开启。之后，当逝去预定的时间周期后，电 磁致动器14被电关闭。然而，本发明不受此限制。控制装置可具有能够直接地检测小齿轮 13和环形齿轮23之间齿轮啮合情形的传感器，并且可基于这些传感器的检测结果电关闭 电磁致动器14。另外，根据第二实施例的控制装置中的ECU20执行全部的第一发动机重起控制、 第二发动机重起控制、第三发动机重起控制、第四发动机重起控制以及发动机重起预备控 制。然而，本发明不受此限制。例如，控制装置中的ECU20能够执行除了第一发动机重起控 制之外的第二发动机重起控制、第三发动机重起控制、第四发动机重起控制以及发动机重 起预备控制。第三实施例将参照图10和图11对根据本发明第三实施例的控制装置进行描述。以下将就第 三实施例和第一实施例之间的差别进行说明。图10是示出根据本发明第三实施例的控制装置中的ECU20执行的发动机重起控 制的时序图。图11是示出根据第三实施例的控制装置中的ECU20执行的发动机重起控制 程序的流程图。如图10的时序图所示，当内燃发动机21的当前转速Ne在转速预备范围(m > Ne >N2)时，并且在发动机重起请求发生在内燃发动机的转速因内燃机21的自动发动机停止 而下降时，根据第三实施例的控制装置中的ECU20执行发动机重起预备控制。如图10所 示，用于第三实施例的转速预备范围(Ni ^Ne> N2)不高于第一转速m而高于第二转速 N2 (例如 400rpm)。在第三实施例使用的转速预备范围(Ni彡Ne > N2)中，E⑶20驱动起动器11不 执行发动。随后，当内燃发动机21的转速Ne处在不高于第二转速N2而高于第三转速N3 的预定情形(N2 ^Ne > N3)下时，E⑶20驱动起动器马达12，如同第二发动机重起控制的 情况一样，以使小齿轮13的转速和环形齿轮23的转速同步以便降低小齿轮12和环形齿轮 23之间的转速差。随后，ECU20驱动电磁致动器14来执行小齿轮13与环形齿轮23啮合的 齿轮啮合操作以便进行发动并重起内燃发动机21。现在将参照图11来说明根据第三实施例的控制装置中的ECU20所执行的发动机 重起控制程序。在发动机重起控制程序的步骤S201中，ECU20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。当步骤S201中的检测结果表明内燃发动机21处于自动发动机停止控制时，操作 流程进行至步骤S202。在步骤S202，ECU20检测是否出现发动机重起请求。当检测结果表 明出现发动机重起请求(在步骤S202 “是”)时，操作流程进行至步骤S203。在步骤S203，E⑶20检测内燃发动机21的转速Ne是否高于第一转速附。当步骤S203的检测结果表明在发动机重起请求发生时的时刻内燃发动机21的当 前转速Ne高于第一转速m时(也就是，当发动机重起请求发生在内燃发动机21的转速Ne 处于第一转速范围时)，ECU20执行第一发动机重起控制，以便在不进行任何发动的情况下，也即是在不驱动起动器11来执行发动的情况下，重起燃料喷射和发动机燃烧。该控制 重起内燃发动机21 (步骤S204，步骤S205)。另一方面，当步骤S203的检测结果表明内燃发动机21转速Ne不高于第一转速m 时，操作流程进行到步骤S206。在步骤S206，E⑶20检测内燃发动机21的当前转速Ne是否不高于第二转速N2。 当步骤S206的检测结果表明内燃发动机21的当前转速Ne不高于第二转速N2时，操作流 程进行到步骤S207。在步骤S207，E⑶20检测内燃发动机21的当前转速Ne是否高于第三转速N3。当步骤S206的检测结果表明内燃发动机21的转速Ne高于第三转速N3并且出现 发动机重起请求时(也就是，当内燃发动机21的当前转速Ne处于第二转速范围时出现发 动机重起请求时)，ECU20执行第二发动机重起控制。在该第二发动机重起控制中，ECU20 驱动起动器马达12以使得小齿轮13的转速和环形齿轮23转速同步以便减小小齿轮13与 环形齿轮23之间的转速差。E⑶20然后驱动电磁致动器14以执行将小齿轮13与环形齿轮 23啮合的齿轮啮合操作以便重起发动并因此重起内燃发动机21 (步骤S208，步骤S209)。另一方面，当步骤S206的检测结果表明内燃发动机21的转速Ne高于第二转速N2 并且出现发动机重起请求时(也就是，当内燃发动机21的当前转速Ne处于用于第三实施 例的转速预备范围时出现发动机重起请求时)，ECU20不进行任何发动，也就是不命令起动 器11执行发动。之后，当步骤S206的检测结果表明内燃发动机21的转速Ne不高于第二 转速N2时，E⑶20执行发动机重起预备控制。如同第二发动机重起控制的情况，E⑶20还驱 动起动器马达11以使小齿轮13的转速和环形齿轮23的转速同步以便减小小齿轮12与环 形齿轮23之间的转速差。E⑶20然后驱动电磁致动器14以将小齿轮13与环形齿轮23啮 合以便重起发动并因此重起内燃发动机21 (步骤S208，步骤S209)，。另一方面，当步骤S207的检测结果表明内燃发动机21的转速Ne不高于第三转速 N3并且出现发动机重起请求时(也就是，当内燃发动机21的当前转速Ne处于第三转速范 围时出现发动机重起请求时)，E⑶20执行第三发动机重起控制。在第三发动机重起控制 中，ECU20然后驱动电磁致动器14以使得小齿轮13与环形齿轮23啮合。在这个齿轮啮合 操作完成之后或在这个齿轮啮合操作期间，ECU20重起发动并因此重起内燃发动机21 (步 骤 S210，步骤 S211)。如以上详述的那样，根据第三实施例的控制装置使用被设定在第一转速范围和第 二转速范围之间的转速预备范围。当发动机重起请求出现在第三实施例所使用的转速预备范围时，ECU20不命令起 动器11来执行发动。此后，当内燃发动机21的转速Ne处于第二转速范围时，如同第二发 动机重起控制的情况，ECU20驱动起动器马达12以使得小齿轮13的转速和环形齿轮23的 转速同步以便减小小齿轮12与环形齿轮23之间的转速差。ECU20然后驱动电磁致动器14 以将小齿轮13与环形齿轮23啮合以便重起发动并因此重起内燃发动机21。因此，即使发动机重起请求发生在用于第三实施例的被设定在第一转速范围和第 二转速范围之间的转速预备范围内，ECU20可以在不执行需要估计内燃发动机21的转速Ne 的任何复杂的发动机重起控制的情况下，平滑地重起内燃发动机21。在这种情况下，即使发 动机重起请求发生在内燃发动机21的转速Ne处于转速预备范围时，ECU20在内燃发动机21的转速Ne处在第二转速范围之后驱动起动器11进行发动。因为内燃发动机21的转速 Ne经过转速预备范围的时间段为短，所以可使从发动机重起请求发生时的时间到内燃发动 机21被重起时的时间所计算的延迟时间周期最小化，并且可将延迟时间周期设置成可允 许的延迟时间周期内的最优值。根据第三实施例中的控制装置中的ECU20执行第一发动机重起控制、第二发动机 重起控制、第三发动机重起控制和发动机重起预备控制。本发明不受第三实施例的限制。除 了第一发动机重起控制、第二发动机重起控制、第三发动机重起控制和发动机重起预备控 制之外，控制装置中的ECU20可以执行第四发动机重起控制。第四实施例将参照图12和图13对根据本发明第四实施例的控制装置进行描述。以下将就第 四实施例和第一实施例之间的差别进行说明。图12是示出根据本发明第四实施例的控制装置中的ECU20执行的发动机重起控 制的时序图。图13是示出根据第四实施例的控制装置中的ECU20执行的发动机重起控制 程序的流程图。在当发动机重起请求发生在内燃机的转速因内燃发动机21的自动发动机停止而 下降时，在内燃发动机21的当前转速Ne处于转速预备范围(Nl>Ne>N3)时，根据第四 实施例的控制装置的ECU执行图13所示的发动机重起控制程序。第四实施例中的这个转 速预备范围(Ni彡Ne > N3)设置成不高于第一转速m并且高于第三转速N3的范围。在第四实施例的转速预备范围(m彡Ne > N3)中，E⑶20驱动起动器11不进行 发动。此后，当内燃发动机21的转速Ne在不高于第三转速N3的预定情形(N2 > Ne > N3) 时，如同第三发动机重起控制的情况，ECU20驱动起动器马达12以使得小齿轮13的转速和 环形齿轮23转速同步以便减小小齿轮12与环形齿轮23之间的转速差。ECU20然后驱动电 磁致动器14以执行将小齿轮13与环形齿轮23啮合的齿轮啮合操作。在齿轮啮合操作完 成之后或齿轮啮合操作的过程中，ECU20驱动起动器11来执行发动并重起内燃发动机21。现在参照图13来说明根据第四实施例的控制装置中的E⑶20执行的发动机重起 控制程序。在发动机重起控制程序的步骤S301中，ECU20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。当步骤S301的检测结果表明内燃发动机21处于自动发动机停止控制时，操作流 程进行至步骤S302。在步骤S302，E⑶20检测是否出现发动机重起请求。当检测结果表明 出现发动机重起请求(在步骤S302 “是”)，操作流程进行至步骤S303。在步骤S303，E⑶20检测内燃发动机21的转速Ne是否高于第一转速附。当步骤S303的检测结果表明在发动机重起请求发生时的时间处内燃发动机21的 当前转速Ne高于第一转速m (步骤S303 “是”)时(也就是，当发动机重起请求发生在内 燃发动机21的转速Ne处于第一转速范围时)，操作流程进行至步骤S304。在步骤S304， ECU20执行第一发动机重起控制以便在不进行任何发动的情况下，也就是说，在不驱动起 动器11来进行发动的情况下，重起燃料喷射和发动机燃烧。该控制重起内燃发动机21 (步 骤 S304，步骤 S305)。另一方面，当步骤S303的检测结果表明内燃发动机21的转速Ne不高于第一转速Nl (步骤S303 “否”)时，操作流程进行到步骤S306。在步骤S306，E⑶20检测内燃发动机21的当前转速Ne是否不高于第三转速 N3。当步骤S306的检测结果表明内燃发动机21的当前转速Ne不高于第三转速N3 (步骤 S306 “是”)时，操作流程进行到步骤S307。在步骤S307，当步骤S306的检测结果表明内燃发动机21的转速Ne不高于第三转 速N3并且出现发动机重起请求时(也就是，当内燃发动机21的当前转速Ne处于第三转速 范围期间出现发动机重起请求时)，E⑶20执行第三发动机重起控制。在执行第三发动机重 起控制中，ECU20驱动起动器马达12以使小齿轮13的转速和环形齿轮23转速同步以便减 小小齿轮13与环形齿轮23之间的转速差。之后，ECU20然后驱动电磁致动器14以进行将 小齿轮13与环形齿轮23啮合的齿轮啮合操作。在齿轮啮合操作完成之后或齿轮啮合操作 的过程中，E⑶20驱动起动器11来重起内燃发动机21 (步骤S307，步骤S308)。另一方面，当步骤S306的检测结果表明在发动机重起请求发生时的时间处内燃 发动机21的转速Ne高于第三转速N3 (步骤S306 “否”)时(也就是，当发动机重起请求发 生在内燃发动机21的当前转速Ne处于第四实施例中所使用的转速预备范围时)，ECU20不 进行任何发动，也就是不命令起动器11执行发动。之后，ECU20继续步骤S306的检测，直到步骤S306的检测结果表明内燃发动机21 的转速Ne是不高于第三转速N3的值。当步骤S306的检测结果表明内燃发动机21的转速 Ne是不高于第三转速N3的值时(也就是，内燃发动机21的当前转速Ne降低并达到第三转 速N3内的值)，E⑶20执行发动机重起预备控制，并驱动起动器马达12，如同第三发动机重 起控制的情况，以使小齿轮13的转速和环形齿轮23的转速同步，从而减小小齿轮12与环 形齿轮23之间的转速差。ECU20然后驱动电磁致动器14以执行将小齿轮13与环形齿轮 23啮合的齿轮啮合操作以便重起发动并因此重起内燃发动机21 (步骤S307，步骤S308)。如以上详述，根据第四实施例的控制装置使用被设置在第一转速范围和第三转速 范围之间的转速预备范围。当发动机重起请求出现在用于第四实施例的转速预备范围时，ECU20不命令起动 器11来执行发动。此后，当内燃发动机21的转速Ne处于第三转速范围时，如同第三发动 机重起控制的情况，ECU20驱动起动器马达12以使得小齿轮13的转速和环形齿轮23转速 同步以便减小小齿轮12与环形齿轮23之间的转速差。ECU20然后驱动电磁致动器14以 执行将小齿轮13与环形齿轮23啮合的齿轮啮合操作以便重起发动并由此重起内燃发动机 21。因此，即使发动机重起请求发生在被设置在第一转速范围和第三转速范围之间的 转速预备范围内，ECU20也能在不进行需要估计内燃发动机21的转速Ne的任何复杂的发 动机重起控制的情况下，平滑地重起内燃发动机21。在这种情况下，即使发动机重起请求发 生在内燃发动机21的转速Ne在转速预备范围内，在内燃发动机21的转速Ne处于第二转 速范围之后，ECU20也驱动起动器11进行发动。因为内燃发动机21的转速Ne经过第四实 施例使用的转速预备范围的时间周期为短，所以可将从发动机重起请求发生时到内燃发动 机21被重起时所计算的延迟时间周期最小化在可允许的延迟时间周期内。根据第四实施例的控制装置中的ECU20执行第一发动机重起控制、第三发动机重 起控制和发动机重起预备控制。本发明不受第四实施例的限制。除了第一发动机重起控制、第三发动机重起控制和发动机重起预备控制之外，控制装置中的E⑶20可以执行第四发动 机重起控制。另外，根据第一至第四实施例的控制装置估计(或计算)，基于从自动发动机停止 请求时的时间(或当内燃发动机21的燃烧停止时的时间)所计算的逝去时间周期来估算 内燃发动机21的当前转速Ne，并且还基于向起动器马达12提供电功率电力的供应时间周 期以及供应电流幅值来估计(或计算)小齿轮的转速。本发明不受此限制。例如，ECU20可 基于由曲轴角度传感器检测并传送的曲轴转角信号来检测内燃发动机21的当前转速Ne， 并基于接收到的曲轴角度信号来检测小齿轮13的转速以便检测起动器马达12的转速(或 小齿轮13的转速)。第五实施例参照图14和图15，对根据本发明第五实施例的控制装置进行描述。图14是示出根据本发明第五实施例的控制装置当在自动发动机停止之后内燃发 动机的转速逐渐减小时所获得的估计的轨迹曲线图。图15是示出在自动发动机停止之后 当内燃发动机的转速减小时估计轨迹曲线的方法的视图。图16是示出根据第五实施例的 控制装置的ECU20所执行的轨迹曲线估计程序的流程图。在装备有执行第一到第四发动机重起控制中的一个的控制装置的系统中，E⑶20 与能够估计内燃发动机21的转速下降的轨迹曲线的轨迹曲线估计装置相对应。ECU20还基于与内燃发动机21转速下降过程的轨迹曲线相关的估计数据来估计 第一转速范围、第二转速范围、第三转速范围、第四转速范围以及转速预备范围。ECU20还与 控制装置对应以确定小齿轮13被驱动的时间以及起动器马达12被驱动的时间。现在将对根据第五实施例的控制装置执行的内燃发动机21的转速下降的轨迹曲 线估计方法进行说明。根据第五实施例的方法，使用每30°C A输出曲轴脉冲的曲轴角度传感器(在附图 中省略)。当内燃发动机的转速由于自动发动机停止而下降时，ECU20收到传送自曲轴角度 传感器的每30°C A的曲轴脉冲，并通过以下公式计算角速度ω [rad/sec]角速度ω = 30X2n/(360Xtp)其中tp表示曲轴脉冲的间隔[sec]。ECU20 计算在前一个180°C A周期[i-Ι]期间，TDC(上止点)后0°C A曲轴角的角速度ω
；30°C A曲轴角的角速度ω [30，i_l]；60°C A曲轴角的角速度ω [60，i_l]；90°C A曲轴角的角速度ω [90，i_l]；120°C A 曲轴角的角速度 ω [120，i_l]；150°C A曲轴角的角速度ω [150，i_l]；禾口在当前180°C A周期[i]期间，TDC后0°C A曲轴角的角速度ω
。另外，ECU20计算在前一个180°C A周期[i-Ι]期间，TDC后从0°C A曲轴角到30°C A曲轴角的扭矩损失 0-30，i-1]；从300C A曲轴角到600C A曲轴角的扭矩损失T[30-60，i-1]；从60°C A曲轴角到90°C A曲轴角的扭矩损失T[60_90，i-1]；从900C A曲轴角到1200C A曲轴角的扭矩损失T[90-120，i-1]；从1200C A曲轴角到1500C A曲轴角的扭矩损失T[120-150，i-1]；和在当前180°C A周期[i-Ι]期间，TDC后从150°C A曲轴角到180°C A曲轴角的扭 矩损失 T [150-0，i-Ι]；T
= -J · (ω [30， -1]2-ω [30，i-1]2)/2 ；T[30-60, i-1] = -J · (ω [60， -1]2-ω [30，i-1]2)/2 ；T[60-90, i-1] = -J · (ω [90， -1]2-ω [60，i-1]2)/2 ；Τ[90-120, i-1] = -J · (ω [120， -1]2-ω [90，i-1]2)/2 ；Τ[120-150, i-1] = -J · (ω [150， -1]2-ω [120，i-1]2)/2 ；禾口Τ[150-0, i-1] = -J · (ω
2-ω [150，i-1]2)/2,其中，J表示惯量。ECU20将上述计算出的扭矩损失T
到T[150_0，i-1]存储在图15所 示的寄存器中。E⑶20计算在当前180°C A周期[i]期间上止点后30°C A曲轴角的角速度 ω [30，i]，并且还计算扭矩损失T W-30，i]，以及将所计算的扭矩损失T
重写到寄 存器以便存储该所计算的扭矩损失 0-30，i]。此后，如图15所示，E⑶20周期性地计算以下值当前180°C A周期[i]期间TDC后60°C A曲轴角的估计角速度ω ‘ [60, i]和在 前一个180°C A周期[i-Ι]期间TDC后基于从30°C A曲轴角到60°C A曲轴角的扭矩损失 t [30-60，i-Ι]的，从30°C A曲轴角到60°C A曲轴角的估计到来的时间周期t [30-60，i]；当前180°C A周期[i]期间TDC后90°C A曲轴角处的估计角速度ω ‘ [90，i]和在 前一个180°C A周期[i-Ι]期间基于从60°C A曲轴角到90°C A曲轴角的扭矩损失t [60-90， i-Ι]的从60°CA曲轴角到90°CA曲轴角的估计的到来的时间周期t[60-90，i]以及估计 的角速度ω ‘ [60, i]；和当前180°C A周期[i]期间TDC后120°C A曲轴角处的估计角速度ω ‘ [120，i] 和在前一个180°C A周期[i-Ι]期间基于从90°C A曲轴角到120°C A曲轴角的扭矩损失 T[90-120，i-Ι]的从900C A曲轴角到120°C A曲轴角的估计的到来时间周期t [90-120，i] 以及估计的角速度ω' [90，i]。为了估计内燃发动机21的转速下降的轨迹曲线，E⑶20周期性地运行以上估算。在直到下一次到来的新的曲轴脉冲的时间周期期间，ECU20在每次到达的曲轴脉 冲(每30°C Α)执行上述估算。每次估算，ECU20都更新与内燃发动机21的转速下降的轨 迹曲线相关的估计数据项。当存在直到下一次到来的新的曲轴脉冲的估算时间周期的余量时，ECU20估计内 燃发动机21的转速下降的轨迹曲线，直到内燃发动机21的转动完全停止。如果不存在估 算余量，则ECU20中断估算，且利用下一曲轴角的实际角速度进行估算。还可以将角速度转 换成内燃发动机的转速，并利用转速的降低值来进行估算。为了估计内燃发动机21的转速下降的轨迹曲线，E⑶20执行如图16所示的轨迹曲线估计程序。该轨迹曲线估计程序估计内燃发动机21的转速下降的轨迹曲线。E⑶20在预定的周期内，重复执行如图16所示的估计转速下降的轨迹曲线的轨迹 曲线估计程序。ECU20与用于估计内燃发动机的转速下降的轨迹曲线的估计装置对应。在 执行轨迹曲线估计程序时，ECU20在步骤S401检测是否出现自动发动机停止请求(或燃 料喷射停止请求)。当步骤S401的检测结果表明未发生自动发动机停止请求时(在步骤 S401 “否”)，E⑶20完成该轨迹曲线估计程序。另一方面，当步骤S401的检测结果表明自动发动机停止请求发生时(在步骤 S401 “是”)，操作流程进行到步骤S402。在步骤S402，E⑶20检测是否收到传送自曲轴角 传感器的曲轴脉冲。在步骤S402，ECU20等待曲轴脉冲的到来。当接收到传送自曲轴角传 感器的曲轴脉冲时，操作流程进行到步骤S403。在步骤S403，ECU20通过以下公式计算曲 轴脉冲到来时间处的角速度ω。ω = 30X2n/(360Xtp)，其中，tp表示到来曲轴脉冲的间隔。此后，操作流程进行到步骤S404，在步骤S404，ECU20读取存在寄存器中的内燃发 动机21的扭矩损失的数据项。ECU20使用之前150°C A曲轴脉冲时所计算的存储在寄存器 中的扭矩损失。此后，操作流程进行到步骤S405。在步骤S405，ECU20计算当下一个曲轴脉 冲到来时的估计角速度ω'。ECU20还计算接收到下一个曲轴脉冲时的估计到来时间t。操作流程然后进行到步骤S406。在步骤S406，根据下一个曲轴脉冲将到来时的时 间处的估计角速度ω ’是否不超过零的条件，ECU20检测是否已经估计出内燃发动机21的 转速下降的轨迹曲线直到内燃发动机21的旋转停止。当步骤S406的检测结果表明当下一次曲轴脉冲将到来时的时间处的估计角速度 ω ‘大于零时(在步骤S406 “否”)，操作程序进行到步骤S407。在步骤S407，E⑶20计算 内燃发动机21的扭矩损失并将计算出的扭矩损失存入寄存器中。为了计算在ECU20接收 到下一次曲轴脉冲时的时间处的估计角速度ω ‘和估计到达时间t，ECU20重复执行步骤 S404和步骤S405。另一方面，当步骤S406的检测结果表明当下一次曲轴脉冲将到来时的时间处的 估计角速度ω'不大于零时(在步骤S406 “是”)，操作流程进行到步骤S402。E⑶20每 30°C A重复执行上述计算估计角速度ω ’和估计到达时间t的步骤。当估计角速度ω ’ 为零时(在步骤S406 “是”)，ECU20检测到内燃发动机21的转速下降的轨迹曲线估计的完 成，直到内燃发动机21停止转动。操作流程由此返回步骤S402。在步骤S402，E⑶20等待 下一到达的曲轴脉冲。通过上述步骤每接收到曲轴脉冲时，ECU20估计内燃发动机21的转速下降轨迹曲 线，直到内燃发动机21停止转动。另外，当直到下一到来曲轴脉冲的计算时间周期比为估计直到内燃发动机21转 速停止时内燃发动机21的转速下降的轨迹曲线所需的时间周期更短时，EUC20中断上述估 计和计算，并基于随新到来的曲轴角的实际角速度ω'，开始计算轨迹曲线的下一估计。根据第五实施例，E⑶20估计内燃发动机21转速下降轨迹曲线，该转速振荡并逐 渐降低，直至内燃发动机21的转动完全停止。当小齿轮13与环形齿轮23相啮合时，即使 内燃发动机21的转速在内燃发动机的转速由于自动发动机停止而逐渐降低并振荡，具有 E⑶20的控制装置也可控制小齿轮13的驱动时间(以推动小齿轮1 和起动起动器马达12的驱动时间。本发明不受第五实施例公开的估计过程的限制。根据应用类型，可使用其他过程 来估计内燃发动机21的转速下降的轨迹曲线。所述的控制装置还可以用于各种类型的发动机重起系统。(本发明的其他方面和特征)在如本发明的第一或第二方面的控制装置中，第二发动机重起控制装置具有检测 同步运行完成的装置，其中，当环形齿轮与小齿轮的转速差在士200rpm的范围内时，使小 齿轮与环形齿轮运行速度同步。这使得可以检测小齿轮的转速与环形齿轮的转速同步的时 间，并阻止小齿轮与环形齿轮啮合时产生齿轮啮合噪音。环形齿轮与小齿轮之间的转速差 表示了曲轴速度减小值的转速差。在如本发明的第一或第二方面中的控制装置中，第二发动机重起控制装置具有检 测同步运行完成的装置，其中，当环形齿轮的节圆与小齿轮的节圆的周向速度差在士3. Im/ sec范围内时，使小齿轮与环形齿轮运行速度同步。这使得可以通过上述控制装置取得同样 的效果。在如本发明第一或第二方面的控制装置中，起动器包括单向离合器，该离合器在 内燃发动机的旋转方向不将旋转功率从小齿轮传递到起动器马达。第二发动机重起控制装 置具有检测同步运转完成的装置，其中，当环形齿轮的转速高于小齿轮的转速并且小齿轮 与环形齿轮之间的转速差不大于预定转速时，使小齿轮的转速与环形齿轮的转速同步。当 根据第二发动机重起控制装置的检测结果小齿轮与环形齿轮相啮合时，可以释放所施加到 起动器的冲击，因为单向离合器快速运行，即便环形齿轮的转速高于小齿轮的转速。此后， 伴随内燃发动机转速(如环形齿轮的转速)的降低和起动器马达转速(如小齿轮的转速) 的增加，当环形齿轮与小齿轮之间的转速差是零时，单向离合器锁闭，并且起动器马达的转 动功率随后传递至小齿轮。这使得可以在对起动器的零部件施加更小的冲击的情况下使小 齿轮与环形齿轮平滑地啮合，并且增加起动器的寿命。在如本发明第一或第二方面的控制装置中，当小齿轮与环形齿轮之间的转速差是 不高于300rpm的预定转速时，第二发动机重起控制装置中的装置检测同步运行的完成。特 别地，当小齿轮与环形齿轮之间的转速差是200rpm的预定转速时，第二发动机重起控制装 置中的装置可检测同步运行的完成。这使得允许驱动装置使用具有低检测精度的用于在环 形齿轮与小齿轮同步时检测转速的转速传感器，并且避免使用昂贵的曲轴角度传感器和昂 贵的转速传感器。这还使得可以满足是重要问题的作为近来技术趋势的生产成本降低。在如本发明第一或第二方面的控制装置中，起动器包括单向离合器，该离合器在 内燃发动机的旋转方向不将旋转功率从小齿轮传递到起动器马达。第二发动机重起控制装 置具有检测同步运转完成的装置，其中，当环形齿轮的周向速度高于小齿轮的周向速度并 且小齿轮的节圆与环形齿轮的节圆之间的周向速度差在3. lm/sec的范围内时，使小齿轮 的转速与环形齿轮的转速同步。这使得该控制装置可以具有此前描述的同样效果。在如本发明第三方面的控制装置中，第一转速在300rpm至700rpm的范围内。也 就是说，当内燃发动机的转速在内燃发动机转速由于自动发动机停止而降低时高于300rpm 至700rpm的第一转速范围时，控制装置可在不执行通过起动器的任何发动的情况下重起 内燃发动机。因此，当第一转速范围内的值被设置为第一转速时，第一转速范围高于该第一转速，其中控制装置可在不执行通过起动器的任何发动的情况下重起内燃发动机。在如本发明第三方面的控制装置中，第三转速在50rpm至450rpm的范围内。也就 是说，当内燃发动机的转速降低且不超过第三转速(50rpm至450rpm的范围内)时，可以在 小齿轮转速与环形齿轮转速未同步的情况下将小齿轮和环形齿轮平滑地啮合。因此，当将 50rpm至450rpm的范围内的值设置为第三转速时，比(50rpm至450rpm的)第三转速范围 更低的第三转速范围是在不执行小齿轮和环形齿轮之间的任何转速同步的情况下使小齿 轮平滑地与环形齿轮啮合的范围。在如本发明第三方面的控制装置中，第二转速是比第三转速高50rpm至150rpm的 范围的值。这使得可以适当地设置不高于第二转速但高于第三转速(或者不高于第一转速 但高于第二转速)的转速预备范围。在如本发明第四方面的控制装置中，第一转速是在300rpm至700rpm的范围内，或 第三转速是在50rpm至450rpm的范围内。另外，在内燃发动机的转速停止即时，内燃发动机可以替换地向前和向后旋转，因 为在紧在TDC(上止点)前内燃发动机的转速反转。当在内燃发动机向前和向后转动的振 荡周期过程中小齿轮与环形齿轮啮合时，小齿轮在内燃发动机向后转动时冲击或挤压小齿 轮。这在小齿轮上施加了大的应力，并常常破坏起动器并产生大的齿轮啮合噪音。为了避免这种问题，当内燃发动机完全停止即时或之前出现内燃发动机重起请求 时，控制装置，即ECU，在发动机停止完成时驱动致动器将小齿轮啮合至环形齿轮，并在内燃 发动机旋转的振荡周期之后内燃发动机转动几乎停止后驱动起动器来执行发动。然而，在 发动机重起请求产生之后，该控制增加直到发动机重起的延迟时间周期。如本发明的另一方面的控制装置中还具有第四发动机重起控制装置，当内燃发 动机的转速因自动发动机停止降低并且内燃发动机的当前转速还在降低并紧在零rpm之 前达到预定转速时，该第四发动机重起控制装置用来驱动电磁致动器以将小齿轮与环形齿 轮。此后，第四发动机重起控制装置驱动起动器马达以转动小齿轮以便通过起动器执行发 动并重起内燃发动机。该控制使得可以在内燃发动机的旋转振荡周期期间避开小齿轮和环形齿轮之间 的啮合操作，因为该控制可紧在内燃发动机停止前的内燃发动机的转动振荡周期之前将小 齿轮啮合至环形齿轮。该控制可避免损坏起动器和产生齿轮啮合噪声，并能够在通过起动 器发动之后平滑地重起内燃发动机。在上述情况中，当内燃发动机的转速因自动发动机停止降低并且内燃发动机的当 前转速然后降低并紧在零rpm之前达到预定转速时，控制装置中的第四发动机重起控制装 置可以指令致动器电开启以便将小齿轮与环形齿轮啮合。当从致动器电开启时的时间或当 检测到小齿轮与环形齿轮之间的啮合所计算预定时间周期逝去时，第四发动机控制装置驱 动致动器电关闭。当在致动器电开启后的预定时间周期逝去时或当传感器实际检测到环形齿轮与 小齿轮之间的啮合时，该控制使得控制装置可以电关闭致动器，因为可以保持小齿轮和环 形齿轮之间的啮合，即时控制装置停止向致动器供电。此后，可以保持致动器的关闭状态， 直到在发动机重起请求发生时起动器开始发动，由此减少了起动器的电功率消耗。另外，基于内燃发动机重起控制期间传送自安装在内燃发动机上的曲轴角度传感
29器的输出信号，可以检测内燃发动机的转速。然而，因为商业市场得到的常见曲轴角度传感 器不能高精度地检测内燃发动机的转速(也就是说，在发动机怠速期间不能高精度地检测 低于转速的转速)，因此，当控制装置利用曲轴角度传感器来执行内燃发动机重起控制时， 必须使用能够检测在内燃机的转速因自动发动机停止而下降时的发动机转速的昂贵的曲 轴角度传感器。为了避免这种问题，控制装置还可以具有用于根据从当自动发动机停止请求发生 时的时间和当内燃发动机燃烧停止(停止燃烧喷射和点火)时的时间中的一个所计算的逝 去时间周期来估计内燃机转速的装置。通常，可以根据从当发动机重起请求发生时的时间或当内燃发动机的燃烧停止时 的时间所计算的逝去时间周期来估计内燃发动机的转速，因为根据从当发动机重起请求发 生时的时间或当内燃发动机的燃烧停止时的时间所计算的逝去时间周期内燃发动机的转 速逐渐降低。这就使得可以在不使用能够以高精度检测在内燃机的转速下降时的转速的昂 贵曲轴转角传感器的情况下满足降低生产成本的近来趋势。另外，可以根据在发动机重起控制期间从用于检测起动器马达(或小齿轮)的转 速的传感器传送的输出信号来检测内燃发动机的转速。控制装置还可以具有用于根据给起 动器马达供给电流和给起动器马达供给电功率的时间周期中的至少一个来估计小齿轮转 速的装置。通常，根据在电功率供给到起动器马达后的逝去时间周期，马达转速增加因此小 齿轮的转速增加。供给起动器马达的电流(或空占率)增加得越大，起动器马达(或小齿 轮)的转速增加得就越多。由此，可基于对起动器马达的电流供给周期或起动器马达(或 小齿轮)的转速来估计小齿轮的转速。这使得可以满足近来降低生产成本的趋势。如本发明的另一方面的控制装置还具有估计装置和控制装置。估计装置估计由自 动发动机停止引起的内燃发动机转速降低的轨迹曲线。控制装置根据与内燃发动机转速降 低的轨迹曲线有关的估计数据(内燃发动机转速的估计数据项)检测转速预备范围。控制 装置判定小齿轮被驱动时的驱动时间以及起动器马达被驱动时的驱动时间。该控制使得可 以估计内燃发动机的转速下降的轨迹曲线，其中在自动发动机停止过程中，该转速是振荡 并逐渐降低的。因此，可以高精度地控制小齿轮与环形齿轮啮合时小齿轮的驱动时间(或 将小齿轮推入环形齿轮的推动时间)以及驱动起动器马达的驱动时间。尽管详细描述了本发明特定的实施例，但本领域技术人员应当明了，根据公开内 容的整体教导，能够做出对这些细节的各种改型和替代。因此，所公开的具体布置旨在仅是 说明性的而并非对给出随附权利要求及其全部等同方案的完整广度的本发明范围的限制。
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，其包括起动器，其由用于转动小齿轮的起动器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组成，并且所述起动器分别独立地驱动所述起动器马达和所 述致动器，并且所述控制设备能够在自动发动机停止请求发生时停止所述内燃发动机以及 在发动机重起请求发生时重起所述内燃发动机；第一发动机重起控制装置，当所述发动机重起请求发生在所述内燃发动机的转速因所 述自动发动机停止下降时并且当所述内燃发动机的当前转速处于高于第一转速的第一转 速范围内时，所述第一发动机重起控制装置执行重起燃料喷射以便在不通过所述起动器执 行发动的情况下重起所述内燃发动机的第一发动机重起控制；第二发动机重起控制装置，在所述内燃发动机的转速因所述自动发动机停止下降时并 且当所述发动机重起请求发生在所述内燃发动机的当前转速处于不超过所述第一转速但 高于第二转速的第二转速范围内时，所述第二发动机重起控制装置执行驱动所述起动器马 达以便使所述小齿轮的转速与所述环形齿轮的转速同步、并且驱动所述致动器以将所述小 齿轮与所述环形齿轮啮合以便执行所述发动并重起所述内燃发动机的第二发动机重起控 制；发动机重起预备控制装置，当所述发动机重起请求发生在所述内燃发动机的转速因所 述自动发动机停止下降时并且当内燃发动机的当前转速处于不超过所述第二转速但高于 第三转速的转速预备范围时，所述发动机重起预备控制装置执行不驱动所述起动器来进行 发动的发动机重起预备控制，并且在这种控制操作之后，当所述内燃发动机的当前转速处 于不超过所述第三转速的第三转速范围时，所述发动机重起预备控制装置驱动所述致动器 以将所述小齿轮与所述环形齿轮啮合，并且在这种齿轮啮合操作之后或期间，所述发动机 重起预备控制装置驱动所述起动器以通过所述起动器马达进行发动；以及第三发动机重起控制装置，当所述发动机重起请求发生在所述内燃发动机的转速因所 述自动发动机停止下降时并且当所述内燃发动机的当前转速处于不超过所述第三转速的 所述第三转速范围内时，所述第三发动机重起控制装置执行驱动所述致动器以将所述小齿 轮与所述环形齿轮啮合的第三发动机重起控制，并且在这种齿轮啮合操作之后或期间，所 述第三发动机重起控制装置驱动所述起动器来进行发动以便重起所述内燃发动机。
2.一种用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其包括起动器，其由用于转动小齿轮的起动器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组成，并且所述起动器分别独立地驱动所述起动器马达和所 述致动器，并且所述控制设备能够在自动发动机停止请求发生时停止所述内燃发动机以及 在发动机重起请求发生时重起所述内燃发动机；第二发动机重起控制装置，在所述内燃发动机的转速因所述自动发动机停止下降时 并且当在所述内燃发动机的当前转速处于不超过第一转速但高于第二转速的第二转速范 围内时所述发动机重起请求发生时，所述第二发动机重起控制装置执行驱动所述起动器马 达以便使所述小齿轮的转速与所述环形齿轮的转速同步，并且驱动所述致动器以将所述小 齿轮与所述环形齿轮啮合以便执行所述发动并重起所述内燃发动机的第二发动机重起控 制；发动机重起预备控制装置，当在所述内燃发动机的转速因所述自动发动机停止下降时所述发动机重起请求发生时并且当内燃发动机的当前转速处于不超过所述第二转速但高 于第三转速的转速预备范围时，所述发动机重起预备控制装置执行不驱动所述起动器来进 行发动的发动机重起预备控制，并且在这种控制操作之后，当所述内燃发动机的当前转速 处于不超过所述第三转速的第三转速范围时，所述发动机重起预备控制装置驱动所述致动 器以将所述小齿轮与所述环形齿轮啮合，并且在这种齿轮啮合操作之后或期间，所述发动 机重起预备控制装置驱动所述起动器以通过所述起动器马达进行发动；以及第三发动机重起控制装置，当在所述内燃发动机的转速因所述自动发动机停止下降时 所述发动机重起请求发生时并且当所述内燃发动机的当前转速处于不超过所述第三转速 的所述第三转速范围内时，所述第三发动机重起控制装置执行驱动所述致动器以将所述小 齿轮与所述环形齿轮啮合的第三发动机重起控制，并且在这种齿轮啮合操作之后或期间， 所述发动机重起控制装置驱动所述起动器来通过所述起动器马达进行发动以便重起所述 内燃发动机。
3.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述第二发动机重起控制装置包括用于检 测同步操作完成的装置，其中，当所述环形齿轮与所述小齿轮之间的转速差在士200rpm范 围内时，所述小齿轮的转速与所述环形齿轮的转速同步。
4.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述第二发动机重起控制装置包括用于检 测同步操作完成的装置，其中，当所述环形齿轮的节距圆与所述小齿轮的节距圆之间的周 向速度差在士3. lm/sec范围内时，所述小齿轮的转速与所述环形齿轮的转速同步。
5.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述起动器包括单向离合器，所述单向离合 器在所述内燃发动机的旋转方向上不将旋转功率从所述小齿轮传递到所述起动器马达；并 且所述第二发动机重起控制装置具有检测同步操作完成的装置，其中，当所述环形齿轮 的转速高于所述小齿轮的转速并且所述环形齿轮与所述小齿轮之间的转速差不大于预定 转速时，所述小齿轮的转速与所述环形齿轮的转速同步。
6.根据权利要求5所述的控制设备，其中，所述预定转速是不超过300rpm的预定转速。
7.根据权利要求6所述的控制设备，其中，所述预定转速是不超过200rpm的预定转速。
8.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述起动器包括单向离合器，所述单向离合 器在所述内燃发动机的旋转方向上不将旋转功率从所述小齿轮传递到所述起动器马达传 递非旋转功率；并且所述第二发动机重起控制装置具有检测同步操作完成的装置，其中，当所述环形齿轮 的周向速度高于所述小齿轮的周向速度并且所述小齿轮的节距圆与所述环形齿轮的节距 圆之间的周向速度差在3. lm/sec范围内时，所述小齿轮的转速与所述环形齿轮的转速同步。
9.一种用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其包括起动器，其由用于转动小齿轮的起动器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组成，并且所述起动器分别独立地驱动所述起动器马达和所 述致动器，并且所述控制设备能够在自动发动机停止请求发生时停止所述内燃发动机以及 在发动机重起请求发生时重起所述内燃发动机；第一发动机重起控制装置，当在所述内燃发动机的转速因所述自动发动机停止下降的情况下所述发动机重起请求发生时并且当所述内燃发动机的当前转速处于高于第一转速 的第一转速范围内时，所述第一发动机重起控制装置执行重起燃料喷射以便在不通过所述 起动器执行发动的情况下重起所述内燃发动机的第一发动机重起控制；和发动机重起预备控制装置，当在所述内燃发动机的转速因所述自动发动机停止下降时 所述发动机重起请求发生时并且当内燃发动机的当前转速处于不超过所述第一转速但高 于第二转速的转速预备范围时，所述发动机重起预备控制装置执行不驱动所述起动器来进 行发动的发动机重起预备控制，并且在这种控制操作之后，当所述内燃发动机的当前转速 处于不超过所述第二转速且高于第三转速的第二转速范围时，所述发动机重起预备控制装 置驱动所述起动器马达以使所述小齿轮的转速与所述环形齿轮的转速同步，并且在这种同 步操作之后，所述发动机重起预备控制装置驱动所述致动器以将所述小齿轮与所述环形齿 轮啮合，随后驱动所述起动器以通过所述起动器马达执行发动以便重起所述内燃发动机。
10.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述第一转速在300rpm到700rpm的范围内。
11.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述第三转速在50rpm到450rpm的范围内。
12.根据权利要求9所述的控制设备，其中，所述第二转速高于所述第三转速50rpm到 150rpm的范围。
13.一种用于控制自动发动机停止和起动的控制设备，其包括起动器，其由用于转动小齿轮的起动器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组成，并且所述起动器分别独立地驱动所述起动器马达和所 述致动器，并且所述控制设备能够在自动发动机停止请求发生时停止所述内燃发动机以及 在发动机重起请求发生时重起所述内燃发动机；第一发动机重起控制装置，当在所述内燃发动机的转速因所述自动发动机停止下降的 情况下所述发动机重起请求发生时并且当所述内燃发动机的当前转速处于高于第一转速 的第一转速范围内时，所述第一发动机重起控制装置执行重起燃料喷射以便在不通过所述 起动器执行发动的情况下重起所述内燃发动机的第一发动机重起控制；以及发动机重起预备控制装置，当在所述内燃发动机的转速因所述自动发动机停止下降时 所述发动机重起请求发生时并且当内燃发动机的当前转速处于不超过所述第一转速但高 于第三转速的转速预备范围时，所述发动机重起预备控制装置执行不驱动所述起动器来进 行发动的发动机重起预备控制，并且在这种控制操作之后，当所述内燃发动机的当前转速 处于不超过所述第三转速的第三转速范围时，所述发动机重起预备控制装置驱动所述致动 器以将所述小齿轮与所述环形齿轮啮合，并且在这种齿轮啮合操作之后或期间，所述发动 机重起预备控制装置驱动所述起动器以通过所述起动器马达进行发动以便重起所述内燃 发动机。
14.根据权利要求13所述的控制设备，其中，所述第一转速在300rpm到700rpm的范围内。
15.根据权利要求13所述的控制设备，其中，所述第三转速在50rpm到450rpm的范围内。
16.根据权利要求1所述的控制设备，其还包括第四发动机重起控制装置，在所述内燃发动机的转速因所述自动发动机停止降低且在所述内燃发动机的当前转速还在降低并且 在零rpm之前达预定转速时，所述第四发动机重起控制装置驱动电磁致动器以将所述小齿 轮与所述环形齿轮啮合，并且所述第四发动机重起控制装置驱动所述起动器马达以转动所 述小齿轮以便通过所述起动器执行发动并重起所述内燃发动机。
17.根据权利要求16所述的控制设备，其中，在所述内燃发动机的转速因所述自动发 动机停止降低且在所述内燃发动机的当前转速在降低并且在零rpm之前达预定转速时，所 述第四发动机重起控制装置驱动所述致动器以电开启以便使所述小齿轮与所述环形齿轮 啮合，并且当从所述致动器开启时的时间或从检测到所述小齿轮与所述环形齿轮之间的啮 合状态时的时间所计算的预定时间段逝去时，所述第四发动机控制装置驱动所述致动器电 关闭。
18.根据权利要求1所述的控制设备，其还包括根据从所述自动发动机停止请求发生 时的时间和所述内燃发动机的燃烧停止时的时间中的一个所计算的逝去时间段来估计所 述内燃发动机转速的装置。
19.根据权利要求1所述的控制设备，其还包括根据给所述起动器马达供应电功率和 给所述起动器马达供应电流的时间段中的至少一个来估计所述小齿轮转速的装置。
20.根据权利要求1所述的控制设备，其还包括用于估计由自动发动机停止导致的内 燃发动机转速降低的轨迹曲线的估计装置；和控制装置，其用于根据与内燃发动机转速降低的轨迹曲线有关的估计数据检测转速预 备范围，并确定所述小齿轮受到驱动时的驱动时间和所述起动器马达受到驱动时的驱动时 间。
全文摘要
本发明涉及控制自动发动机停止和起动的控制设备，具体地，当发动机速度Ne在第一范围(Ne＞N1)且发动机重起请求发生时，控制设备在不发动时执行燃料喷射。当发动机转速Ne在第二范围(N1≥Ne＞N2)且发动机重起请求发生时，该设备在小齿轮和环形齿轮之间转速同步后执行发动和它们之间的齿轮啮合操作。当发动机转速Ne在第三范围(N3≥Ne)且上述请求发生时，该设备在齿轮啮合操作之后执行发动并驱动起动器来转动小齿轮。当上述请求发生在发动机重起预备范围(N2≥Ne＞N3)时，该控制设备在发动机速度Ne降低至第三范围(N3≥Ne)内的值且齿轮啮合操作完成之后执行发动。
文档编号F01N11/00GK102135027SQ20111004177
公开日2011年7月27日 申请日期2011年1月11日 优先权日2010年1月11日
发明者奥本和成, 山口芳范, 能谷英弥, 藤田达也 申请人:株式会社电装