专利名称：发动机的起动装置及搭载该起动装置的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机的起动装置及搭载该起动装置的车辆，更具体地说，涉及能够单独控制将小齿轮啮合到发动机的环形齿轮上的促动器和使小齿轮旋转用的马达的起动
>J-U装直。
背景技术：
近年来，在具有发动机等的内燃机的汽车中，以改善油耗及降低废气排放为目的，有的车辆配备有所谓的怠速停止功能，所述怠速停止功能为，在车辆停止、并且由驾驶员操 作了制动踏板的状态下，进行发动机的自动停止，并且，例如，通过制动踏板的操作量被减少到零等的由驾驶员再次发动的动作而自动地再起动。在这种怠速停止中，存在着在发动机的旋转速度比较高的状态下，进行发动机的再起动的情况。在这种情况下，在根据一个驱动指令进行使发动机旋转用的小齿轮的啮合和小齿轮的旋转的现有技术的起动器中，待发动机的旋转速度充分降低时驱动起动器，以便使小齿轮与发动机的环形齿轮的啮合变得容易。这样，从发动机的再起动要求到实际的发动机的起动为止，会产生时间滞后，存在着给予驾驶员不舒适感的担忧。在特开2005 - 330813号公报(专利文献I)中，为了解决这种课题，揭示了一种技术，所述技术利用具有能够独立地控制小齿轮的啮合动作及小齿轮的旋转动作的起动器，在停止要求刚刚发生之后的发动机旋转下降期间中，发生了再起动要求的情况下，通过在小齿轮的啮合动作之前，进行小齿轮的旋转动作，并且，在小齿轮的旋转速度与发动机的旋转速度同步时，进行小齿轮的啮合动作，借此，进行发动机的再起动。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利申请特开2005 - 330813号公报专利文献2 :日本专利申请特开2009 - 529114号公报专利文献3 :日本专利申请特开2010 - 31851号公报专利文献4 :日本专利申请特开2000 - 97139号公报专利文献5 :日本专利申请特开2009 - 191843号公报
发明内容
发明所要解决的课题根据在日本专利申请特开2005 - 330813号公报(专利文献I)中记载的技术，即使在停止要求刚刚发生之后的发动机旋转下降期间中，发生了再起动要求的情况下，也能够不等待发动机旋转速度的降低就起动发动机。但是，例如，在由于紧急制动或空调机的动作等使得发动机的负荷大的状态发动机停止了的情况下，在发动机旋转速度急剧下降的中途发生了再起动要求时，存在着与第二齿轮的啮合动作时间相比，到旋转速度同步为止的时间变短的情况。这样，即使在第二齿轮的啮合动作之前进行第二齿轮的旋转动作，也存在着不能以使第二齿轮的旋转速度与发动机的转速速度同步的状态使第一齿轮和第二齿轮啮合的可能性。本发明是为了解决这样的课题而做出的，其目的是，在具有能够独立地进行第二齿轮的啮合动作及第二齿轮的旋转动作的起动器的发动机的起动装置中，既抑制第一齿轮和第二齿轮的啮合状态的恶化，又无需等待发动机旋转速度的降低而在短时间内进行发动机的再起动。解决课题的手段根据本发明的发动机的起动装置，配备有使发动机起动的起动器、和控制起动器的控制装置。起动器包含有第二齿轮，所述第二齿轮能够与连接到发动机的曲轴上的第一齿轮啮合；促动器，在驱动状态下，所述促动器使第二齿轮移动到与第一齿轮啮合的位置；马达，所述马达使第二齿轮旋转。控制装置能够单独地分别控制促动器和马达。控制装置采用第一模式和第二模式进行控制，所述第一模式为，在促动器的驱动之前，驱动马达，所述第二模式为，在马达的驱动之前，利用促动器使第一齿轮与第二齿轮啮合。并且，在有了 基于操作者的操作的发动机的起动要求的情况下，控制装置根据发动机的旋转速度的减少率，对第一模式及所述第二模式的选择进行切换。根据这种发动机的起动装置，采用在促动器的驱动之前驱动马达的第一模式和在马达的驱动之前利用促动器使第一齿轮及第二齿轮啮合的第二模式，控制能够单独地分别控制促动器及马达的起动器。并且，在有发动机的起动要求的情况下，根据发动机的旋转速度的减少率，切换第一模式及第二模式的选择。在发动机的旋转速度急剧降低的情况下(即，减少率大的情况下)，即使想要采用第一模式起动发动机，在促动器的啮合动作结束时，已经能够引起发动机的旋转速度降低的情况。因此，通过考虑到发动机的旋转速度的减少率，可以恰当地进行第一模式及第二模式的选择。优选地，在有了基于操作者的操作的发动机的起动要求的情况下，控制装置根据发动机的旋转速度及发动机的旋转速度的减少率，对第一模式及第二模式的选择进行切换。通过这样构成，在发动机的旋转速度的减少率的基础上，进一步考虑到发动机的旋转速度，能够更恰当地进行第一模式及第二模式的选择。优选地，在发动机的旋转速度在第一基准值和比第一基准值大的第二基准值之间的情况下，在减少率的大小变得低于阈值时，控制装置选择第一模式。通过这样构成，在发动机的旋转速度比较大，并且发动机的旋转速度缓慢地减小的情况下，在促动器的啮合动作结束时，不会变成发动机旋转速度降低的状态的可能性高。因此，由于通过选择第一模式，可以减小第一齿轮与第二齿轮的旋转速度之差，所以，可以顺畅地进行第一齿轮与第二齿轮的啮合。优选地，在发动机的旋转速度变得低于第一基准值的情况下，无论减少率怎样，控制装置都选择第二模式。通过这样的构成，在发动机的旋转速度小的情况下，可以在使第二齿轮停止的状态下使第一齿轮与第二齿轮啮合。优选地，在发动机的旋转速度在第一基准值与第二基准值之间的情况下，当减少率的大小超过阈值时，控制装置选择第二模式。
通过这样构成，由于即使在发动机的旋转速度比较大的情况下，在发动机的旋转速度急剧减少的情况下，在促动器的啮合动作结束时变成发动机旋转速度降低的状态的可能性也很高，所以，如果采用第一模式，则会引起第一齿轮与第二齿轮的旋转速度差增大。因此，在这种情况下，通过选择第二模式，可以顺畅地使第一齿轮与第二齿轮啮合。优选地，在促动器的啮合动作预定结束时的发动机的旋转速度变得低于促动器的啮合动作预定结束时的马达的换算成发动机的曲轴的旋转速度的情况下，控制装置选择第二模式。通过这样构成，在促动器的啮合动作预定结束时的发动机的旋转速度变得低于促动器的啮合动作预定结束时的马达的换算成发动机的曲轴的旋转速度的情况下，即，在不能减小第一齿轮与第二齿轮的旋转速度差的情况下，通过选择第二模式，可以顺畅地使第一齿轮与第二齿轮哨合。优选地，控制装置，在促动器的啮合动作预定结束时的发动机的旋转速度与促动 器的啮合动作预定结束时的马达的换算成发动机的曲轴的旋转速度之差在预定的阈值范围内的情况下，判定为同步成立，并且，在选择了第一模式的情况下，在判定为同步成立时，驱动促动器，以使第一齿轮与第二齿轮啮合。通过这样构成，在第一模式的情况下，在促动器的啮合动作预定结束时的发动机的旋转速度与马达的旋转速度之差在预定的范围内时，即，通过减小第一齿轮与第二齿轮的旋转速度之差，能够使第一齿轮与第二齿轮啮合。优选地，在选择了第一模式的情况下，在从同步成立的时间点减去促动器的动作时间而得到的时间点，控制装置开始促动器的驱动。通过这样构成，可以考虑到促动器的动作时间来决定促动器的驱动开始。因此，能够尽可能地减小第一齿轮与第二齿轮的旋转速度之差。优选地，在正选择着第一模式的情况下，当开始促动器的驱动的时刻成为经过了基准时间之后时，控制装置使马达停止。通过这样构成，即使第一模式正被选择，在促动器的动作结束时同步已经变得不成立的情况下，也能够将马达停止，在使第二齿轮停止的状态下起动发动机。优选地，在正选择着第二模式的情况下，控制装置基于第一齿轮与第二齿轮的啮合的结束，开始马达的驱动。通过这样构成，在第二模式的情况下，可以在第一齿轮与第二齿轮啮合的状态下，开始发动机的起动。优选地，在发动机的起动结束了的情况下，控制装置停止马达及促动器的驱动。通过这样构成，发动机起动结束后，可以停止马达及促动器的驱动，防止由起动器引起的电力消耗。优选地，促动器包含螺线管。当螺线管被励磁时，促动器使第二齿轮从待机位置移动到与第一齿轮啮合的啮合位置，当螺线管未被励磁时，促动起将第二齿轮返回到待机位置。通过这样构成，能够通过将螺线管励磁，使第一齿轮与第二齿轮啮合，通过不将螺线管励磁，解除啮合状态。本发明的车辆，配备有生成用于使车辆行驶的驱动力的发动机；使发动机起动的起动器；和控制起动器的控制装置。起动器包含有第二齿轮，所述第二齿轮能够与连接到发动机的曲轴上的第一齿轮啮合；促动起，在驱动状态下，所述促动器使第二齿轮移动到与第一齿轮啮合的位置；和马达，所述马达使第二齿轮旋转。控制装置能够单独地分别控制促动器及马达。控制装置采用第一模式和第二模式进行控制，所述第一模式为，在促动器的驱动之前，驱动马达，所述第二模式为，在马达的驱动之前，利用促动器使第一齿轮与第二齿轮啮合。并且，在有了基于操作者的操作的发动机的起动要求的情况下，所述控制装置根据发动机的旋转速度的减少率，对第一模式及第二模式的选择进行切换。根据这样的车辆，采用在促动器的驱动之前驱动马达的第一模式和在马达的驱动之前利用促动器使第一齿轮及第二齿轮啮合的第二模式，控制能够单独地分别控制促动器及马达的起动器。并且，在有了发动机的起动要求的情况下，基于发动机的旋转速度的减少率，切换第一模式及第二模式的选择。在发动机的旋转速度急剧下降的情况下(即，减少率大的情况下)，即使想要采用第一模式起动发动机，在促动器的啮合动作结束时，已经能够 弓丨起发动机的旋转速度降低的情况。因此，通过考虑到发动机的旋转速度的减少率，可以恰当地进行第一模式及第二模式的选择。发明的效果根据本发明，在具有能够单独地分别控制小齿轮的啮合动作及小齿轮的旋转动作的起动器的发动机的起动装置中，能够既抑制小齿轮与环形齿轮的啮合状态的恶化，又无需等待发动机旋转速度的降低就以短时间进行发动机的再起动。
图I是搭载根据本实施方式的发动机的起动装置的车辆的整体框图。图2是用于说明本实施方式中的起动器的动作模式的变动的图示。图3是用于说明在本实施方式中的发动机起动动作时的驱动模式的图示。图4是用于说明发动机急减速中的旋转模式的问题点的图示。图5是用于说明在本实施方式中，由ECU执行的动作模式设定控制处理的详细情况的流程图。图6是用于说明在本实施方式的变形例中，由ECU执行的动作模式设定控制处理的详细情况的流程图。
具体实施例方式下面，参照附图，对于本发明的实施方式进行说明。在下面的说明中，对于相同的部件，赋予相同的附图标记。它们的名称及功能相同。从而，对于这些部件，不再重复地进行详细的说明。[发动机起动装置的结构]图I是搭载根据本实施方式的发动机的起动装置的车辆10的整体框图。参照图1，车辆10配备有发动机100、蓄电池120、起动器200、控制装置(下面也称之为ECU (Electronic Control Unit :电子控制装置)300、继电器RY1、RY2。另外，起动器200包括柱塞210、马达220、螺线管230、连接部240、输出构件250、小齿轮260。发动机100产生使车辆10行驶用的驱动力。发动机100的曲轴111经由通过包含离合器及减速器等而构成的动力传动装置160连接到驱动轮170上。在发动机100上设置旋转速度传感器115。旋转速度传感器115检测发动机100的旋转速度，将检测结果输出给ECU300。蓄电池120是能够充放电地构成的电力贮藏部件。蓄电池120由包括锂离子电池、镍氢电池或铅蓄电池等的二次电池构成。另外，蓄电池120也可以由电偶极子层电容器等蓄电元件构成。蓄电池120经由被E⑶300控制的继电器RY1、RY2连接到起动器200上。并且，蓄电池120，通过继电器RY1、RY2闭合，向起动器200供应驱动用的电源电压。另外，蓄电池120的负极连接到车辆10的车身地线上。在蓄电池120上设置电压传感器125。电压传感器125检测蓄电池120的输出电压VB，将其检测值输出到E⑶300。 继电器RYl的一端连接到蓄电池120的正极上，继电器RYl的另一端连接到起动器200内的螺线管230的一端上。继电器RYl由来自于E⑶300的控制信号SEl控制，切换从蓄电池120向螺线管230的电源电压的供应和切断。继电器RY2的一端连接到蓄电池120的正极上，继电器RY2的另一端连接到起动器200内的马达220上。继电器RY2由来自于E⑶300的控制信号SE2控制，切换从蓄电池120向马达220的电源电压的供应和切断。另外，在连接继电器RY2与马达220的电线上，设置电压传感器130。电压传感器130检测马达电压VM，将该检测值向E⑶300输出。如上所述，向起动器200内的马达220及螺线管230的电源电压的供应，能够分别由继电器RY1、RY2独立地控制。输出构件250例如借助直线花键等与马达内部的转子(图中未示出)的旋转轴结合。另外，在输出构件250的与马达220相反侧的端部，设置小齿轮260。当通过继电器RY2被闭合，从蓄电池120供应电源电压使马达220旋转时，输出构件250将转子的旋转动作传递给小齿轮260，使小齿轮260旋转。如上所述，螺线管230的一端连接到继电器RYl上，螺线管230的另一端连接连接到车身地线上。当继电器RYl被闭合、螺线管230被励磁时，螺线管230将柱塞210向箭头方向吸引。即，由螺线管230和柱塞210构成促动器232。柱塞210经由连接部240与输出构件250结合。螺线管230被励磁，柱塞210被向箭头方向吸引。借此，借助支点245被固定的连接部240，输出构件250从图I所示的待机位置在与柱塞210的动作方向相反的方向上，即，在小齿轮260远离马达220的本体的方向上，被移动到与环形齿轮110啮合的啮合位置。另外，柱塞210被图中未示出的弹簧机构加载与图I中的箭头反向的力，当螺线管230不励磁时，柱塞210被返回到待机位置。这样，当通过柱塞210被励磁，输出构件250在轴向方向上动作时，小齿轮260与安装在发动机100的曲轴111上的环形齿轮110啮合。并且，在小齿轮260和环形齿轮100啮合了的状态下，通过小齿轮260旋转动作，发动机100被发动，发动机被起动。环形齿轮110例如设置在发动机的飞轮的外周。另外，虽然图I中未示出，不过，也可以在输出构件250与马达220的转子轴之间设置单向离合器，以便马达220的转子不由于环形齿轮110的旋转动作而旋转。另外，图I中的促动器232，只要是可以将小齿轮260的旋转传递给环形齿轮110，并且，能够对小齿轮260与环形齿轮110啮合了的状态和两者不啮合的状态进行切换的机构，并不局限于上述机构，例如，也可以是通过将输出构件250的轴沿着小齿轮260的径向方向移动，将小齿轮260与环形齿轮110啮合的机构。ECU300包括在图中均未不出的CPU (Central Processing Unit :中央处理器)、存储装置、输入输出缓冲器，进行各传感器的输入及向各设备的控制指令的输出。另外，对于这些控制，并不局限于由软件进行的处理，也可以利用专用的硬件(电子电路)构筑其一部分进行处理。E⑶300接受表示来自于设于加速踏板140上的传感器(图中未示出)的加速踏板140的操作量的信号ACC。ECU300接受表示来自于设置在制动踏板150上的传感器(图中未示出)的制动踏板150的操作的信号BRK。另外，ECU300接受由驾驶员进行的点火操作等产生的起动操作信号IG - ON。E⑶300基于这些信息生成发动机100的起动要求信号及停止要求信号，根据这些信号，输出控制信号SE1、SE2，控制起动器200的动作。[起动器的动作模式的说明] 图2是用于说明本实施方式中的起动器200的动作模式的变动的图示。参照图I及图2，在本实施方式的起动器200的动作模式中，包括待机模式410、啮合模式420、旋转模式430以及全驱动模式440。待机模式410是起动器200的促动器232及马达220两者不被驱动的模式，即，未向起动器200输出发动机起动要求的模式。待机模式410相当于起动器200的初始状态，在发动机100的起动动作之前，发动机100起动结束之后，以及发动机100的起动失败时等，不要起动器200的驱动的情况下，选择待机模式410。全驱动模式440是起动器200的促动器232及马达220两者被驱动的模式。在该全驱动模式440中，在小齿轮260和环形齿轮110啮合了的状态下，由马达220进行小齿轮260的旋转动作。借此,实际上发动机100被发动,开始起动动作。本实施方式的起动器200，如上所述，可以单独地分别驱动促动器232及马达220。因此，在从待机模式410转变到全驱动模式440的过程中，存在着在马达220的驱动之前驱动促动器232的情况(即，相当于啮合模式)、以及在促动器232的驱动之前驱动马达220的情况(即，相当于旋转模式430 )。该啮合模式420及旋转模式430的选择，基本上，根据在发生了发动机100的再起动要求时的发动机100的旋转速度Ne来进行。啮合模式420是只有促动器232被驱动，马达220不被驱动的模式。在即使在小齿轮260停止的状态下小齿轮260和环形齿轮110也能够啮合的情况下，选择该模式。具体地说，在发动机100停止着的状态，或者发动机100的旋转速度Ne充分降低的状态(Ne (第一基准值a D的情况下，选择该啮合模式420。并且，与小齿轮260和环形齿轮110的啮合结束相应地，动作模式从啮合模式420转变到全驱动模式440。另外，对于小齿轮260与环形齿轮110的啮合是否结束的判定，可以设置检测输出构件250的位置的传感器(图中未示出)，利用其检测信号进行判定。但是，由于发动机100的旋转或者小齿轮260的旋转，在某个期间之间啮合的可能性高，因而，即使不用传感器，根据从促动器232的驱动开始经过了预定的时间来判定小齿轮260与环形齿轮110的啮合结束了也是可能的。通过这样，可以省略检测输出构件250的位置的传感器的配置，降低系统的复杂性及成本。另一方面，旋转模式430是只有马达220被驱动，促动器232不被驱动的模式。例如，在紧接着发动机100的停止要求之后，发动机100的再起动要求被输出的情况下，在发动机100的旋转速度Ne相对高时(a KNe <第二基准值a 2)时，选择该模式。这样，在发动机100的旋转速度Ne高时，在小齿轮260保持停止不变的状态下，小齿轮260与环形齿轮110之间的速度差大，存在着小齿轮260与环形齿轮110的啮合变得困难的可能性。因此，在旋转模式430中，在促动器232的驱动之前，只有马达220被驱动，使环形齿轮110的旋转速度和小齿轮260的旋转速度同步。并且，与环形齿轮110的旋转速度与小齿轮260的旋转速度之差充分变小相应地，促动器232被驱动，进行环形齿轮110与小齿轮260的啮合。并且，动作模式从旋转模式430向全驱动模式440转变。另外，在环形齿轮110的旋转速度与小齿轮260的旋转速度的同步变得不可能的 情况下，在马达驱动时间经过规定时间(Tl)之后，动作模式返回待机模式410。之后，与这时的发动机100的旋转速度Ne相应地选择啮合模式420或旋转模式430，实施再次起动动作。另外，在全驱动模式440的情况下，与发动机100的起动结束、发动机100开始了自主运转相对应，运转模式从全驱动模式440返回到待机模式410。图3是用于说明在本实施方式中发动机起动动作时的两个驱动模式(啮合模式、旋转模式)的图示。在图3的横轴上表示时间，在纵轴上表示发动机100的旋转速度Ne、在使用旋转模式时及使用啮合模式时的促动器232及马达220的驱动状态。参照图I及图3，考虑在时刻t0，例如，通过车辆停止，并且满足了由驾驶员操作制动踏板150的条件，生成发动机100的停止要求，发动机100的燃烧停止的情况。在这种情况下，若发动机100没有被再起动，如实线的曲线WO所示，发动机100的旋转速度Ne逐渐降低，最终发动机100的旋转停止。其次，考虑在发动机100的旋转速度Ne的下降过程中，例如，通过由驾驶员进行的制动踏板150的操作量变成零而生成发动机100的再起动要求的情况。在这种情况下，根据发动机100的旋转速度Ne，分类成3个区域。第一个区域(区域I)是发动机100的旋转速度Ne比第二个基准值a 2高时的情况，例如，是在图3中的点PO处生成再起动要求的状态。该区域I是由于发动机100的旋转速度Ne充分高，所以，借助燃料喷射及点火动作，不用起动器200发动机100也能够起动的区域，即，能够自主恢复的区域。从而，在区域1，禁止起动器200的驱动。另外，对于上述第二基准值a 2，存在受到马达220的最高旋转速度限制的情况。第二区域(区域2)是发动机100的旋转速度Ne位于第一基准值a I及第二基准值a 2之间的情况，是在图3中的点Pl处生成再起动要求的状态。该区域2是发动机100不能自主恢复，但是，发动机100的旋转速度Ne比较高的状态的区域，在该区域，如在图2中说明的那样，选择旋转模式。当在时刻t2生成发动机100的再起动要求时，首先，马达220被驱动。借此，小齿轮260开始旋转。并且，在预定啮合结束时，在判定为发动机100的旋转速度Ne与小齿轮260的换算成曲轴111的旋转速度同步的时刻t3，促动器232被驱动。并且，当环形齿轮110与小齿轮260啮合时(时刻t3*)，发动机100被发动，如虚线的曲线Wl那样，发动机100的旋转速度Ne增加。之后，当发动机100再次开始自主运转时，促动器232及马达220的驱动被停止。第三区域(区域3)是发动机100的旋转速度Ne比第一基准值a I低时的情况，例如，是在图3中的点P2处生成再起动要求的状态。该区域3是发动机100的旋转速度Ne低，即使不使小齿轮260同步，小齿轮260与环形齿轮110也能够啮合的区域。在该区域，如在图2中说明的那样，选择啮合模式。在时刻t4，当生成发动机100的再起动要求时，首先，促动器232被驱动。借此，小齿轮260被向环形齿轮110侧推出。之后，与小齿轮260与环形齿轮110的啮合结束、或者经过了规定的时间相对应，马达220被驱动(图3中的时刻t5)。借此，发动机100被发动，如虚线的曲线W2那样，发动机100的旋转速度Ne增加。之后，当发动机100再次开始自主 运转时，促动器232及马达220的驱动被停止。这样，通过利用能够单独地分别驱动促动器232和马达220的起动器200进行发动机100的再起动控制，与在现有的起动器中从发动机100的自主恢复变得不可能的旋转速度(图3中的时刻tl)起到发动机100停止时为止(图3中的时刻t6)的期间(Tinh)中禁止发动机100的再起动动作的情况相比，能够以更短的时间再起动发动机100。借此，对于驾驶员来说，可以降低由发动机再起动的滞后引起的不舒适感。但是，如上所述，在只根据在生成了发动机100的再起动要求的时间点的发动机100的旋转速度Ne，选择了啮合模式和旋转模式的情况下，例如，若当在发动机100的旋转速度急剧减少时，生成发动机100的再起动要求，则会发生不能很好地取得环形齿轮110与小齿轮260的同步的情况。因此，在本实施方式中啮合模式及旋转模式的选择的判断中，不仅考虑发动机100的旋转速度Ne，也考虑发动机100的旋转速度Ne的时间变化率。下面，利用图4进行详细说明。[发动机急减速时的问题]图4是用于说明发动机急减速时的旋转模式的问题的图示。在图4中，横轴表示时间，纵轴表示发动机100的旋转速度Ne及曲轴换算的马达旋转速度Nml。参照图I及图4，现在考虑在发动机100的旋转速度Ne在时刻t21的点20表示的旋转速度Ne* ( a l<Ne* ( a 2)，发生了发动机再起动要求的情况。在这种情况下，当只基于发动机100的旋转速度判定动作模式时，由于根据a l<Ne*彡a 2对应于图3的区域2，所以，选择旋转模式。另外，在发动机100的旋转速度的减少率比较缓慢的情况下(图4中的曲线W21)，由于在马达220驱动后的时刻t25曲轴换算的马达旋转速度Nml和发动机旋转速度Ne同步(图4中的点P21)，所以，在变成考虑到柱塞210的动作时间TP的时刻t24时，开始促动器232的驱动。通过这样，小齿轮260和环形齿轮110在时刻t25以同步了的状态啮合。但是，在发动机100的旋转速度的减少率急剧的情况下(图4中的曲线W22)，当在时刻t21对于发动机再起动要求而开始马达220的驱动时，在时刻t22 (图4中的点P22)发动机100与马达220同步。这时，例如，在时刻t21，由于即使与马达220的驱动开始同时地开始了促动器232的驱动，从时刻t21到时刻t22的期间也比柱塞210的动作时间TP短，所以，在柱塞210的动作结束的时间点，发动机100的旋转速度Ne与曲轴换算的马达旋转速度Nml的偏离已经会变大。其结果是，在旋转模式，存在着小齿轮260与环形齿轮110的啮合状态会变差的担忧。从而，在本实施方式的动作模式设定控制中，除了发动机的起动要求时的发动机的旋转速度之外，还考虑到发动机的旋转速度的减少率来决定动作模式。具体地说，在发动机的旋转速度的减少率的大小(绝对值)大的情况下，例如，即使起动要求时的发动机旋转速度位于第一基准值a I与第二基准值a 2之间，也不选择旋转模式，而代之以选择啮合模式。通过这样，可以期待的是，在发动机的旋转速度的减少率大的情况下，既防止小齿轮260与环形齿轮110的啮合状态变差，又从发动机的再起动要求起短时间地开始发动机的起动。 [动作模式设定控制的说明]图5是用于说明在本实施方式中利用ECU300执行的动作模式设定控制处理的详细情况的流程图。图5及后面所述的图6所示的流程图，通过以规定的周期执行预先存储在ECU300中的程序而得以实现。或者，对于一部分步骤，也可以构建专用的硬件(电子电路)来实现处理。参照图I及图5，E⑶300在步骤(下面将步骤简略为S) 100中，判定是否有发动机100的起动要求。即，判定是否起动发动机100。在发动机100没有起动要求的情况下(在SlOO中，NO),由于不要发动机100的起动动作，所以，处理进入S190，E⑶300选择待机模式。在发动机100有起动要求的情况下(在SlOO中，YES)，处理进入S110，ECU300接着判定发动机100的旋转速度Ne是否在第二基准值a 2以下。在发动机100的旋转速度Ne比第二基准值a 2大的情况下(在SllO中，NO)，由于与发动机100可能自主恢复的图3所示的区域I相对应，所以，E⑶300使处理进入S190，选择待机模式。在发动机100的旋转速度Ne在第二基准值a 2以下的情况下(在SllO中，YES),E⑶300进一步判定发动机100的旋转速度Ne是否在第一基准值a I以下。在发动机100的旋转速度Ne在第一基准值a I以下的情况下(在S120中，YES),由于对应于图3中的区域1，所以，处理进入S145，E⑶300选择啮合模式。并且，E⑶300输出控制信号SE1，通过闭合继电器RY1，驱动促动器232。这时，马达220不被驱动。另外，E⑶300，在S155，判定小齿轮260与环形齿轮110的啮合是否结束。如上所述，该判定可以通过利用传感器的位置检测进行判定，也可以通过经过规定的时间进行判定。在小齿轮260与环形齿轮110的啮合没有结束的情况下(在S155中，NO)，处理返回S155，E⑶300等待小齿轮260与环形齿轮110的啮合结束。另一方面，在小齿轮260与环形齿轮110的啮合已经结束的情况下(在S155中，YES),处理进入S170，E⑶300选择全驱动模式。并且，借助起动器200，开始发动机100的发动。其次，E⑶300在S180判定发动机100的起动是否结束了。对于发动机100的起动结束的判定，例如，也可以在从马达220的驱动开始起经过规定的时间之后，通过发动机旋转速度是否比表示自主运转的阈值Y大来进行判定。在发动机100的起动没有结束的情况下(在S180中，NO)，处理返回S170，发动机100的发动继续进行。在发动机100的起动结束了的情况下(在S180中，YES)，处理进入S190，ECU300选择待机模式。另一方面，在发动机100的旋转速度Ne比第一基准值a I大的情况下(在S120中，NO)，处理进入S130，E⑶300接着判定发动机旋转速度的减少率ANe/At (ANe/At〈0)的大小(绝对值)是否在阈值5以下。这是因为，如在图4中说明的那样，在发动机100急减速的情况下，即使在图4的区域2中发生了发动机100的再起动要求时，如果发动机100的 旋转速度Ne与曲轴换算的马达旋转速度Nml不能同步,贝U不选择旋转模式。在发动机旋转速度的减少率ANe/At的大小比阈值5大的情况下(在S130中，NO)，处理进入S145，如上所述，借助啮合模式进行发动机100的起动。在发动机旋转速度的减少率ANe/At的大小在阈值5以下的情况下(在S130中，YES)，处理进入S140，E⑶300选择旋转模式。并且，E⑶300通过输出控制信号SE2闭合继电器YR2，驱动马达220。这时，促动器232不被驱动。并且，E⑶300在S150判定马达220的驱动持续时间是否经过了规定时间Tl。在马达220的驱动持续时间经过了预定时间Tl的情况下(在S150中，YES)，ECU300判断为小齿轮260与环形齿轮110的同步不成立，不能进行发动机100的起动，处理进入S190，一度选择待机模式。之后，再次进行从SlOO起的处理，进行发动机起动处理。在马达220的驱动持续时间未经过预定时间Tl的情况下(在S150中，NO)。处理进入S160，E⑶300判定在促动器232的动作结束预定时的发动机100的旋转速度Nel和曲轴换算的马达220的旋转速度Nml的同步是否成立。具体地说，作为同步成立的判定，通过发动机100的旋转速度Nel与曲轴换算的马达220的旋转速度Nml的相对旋转速度Ndiff(Nel — Nml)是否在规定的阈值的范围内来进行(0彡P I彡Ndiff < 3 2)。另外，同步成立的判定，也可以通过相对旋转速度Ndiff的绝对值是否比阈值P小(|Ndiff|〈P )来判定，但是，在发动机100的旋转速度Nel比马达220的旋转速度Nml高的状态下啮合更好。在判断为同步不成立的情况下(在S160中，NO)，处理返回S150，E⑶300等待同步成立。在判断为同步成立的情况下(在S160中，YES)，ECU300使处理进入S170，选择全驱动模式。借此，促动器232被驱动，小齿轮260和环形齿轮110啮合，发动机100被发动。另外，尽管图5中未示出，不过，在S170中进行发动机的发动的过程中，例如，由于燃料不足或点火装置的不恰当等，即使经过规定的时间，发动机也不自主运转的情况下，也可以作为具有异常的可能性，将动作模式返回到待机模式。通过根据上述处理进行控制，除了发动机旋转速度之外还考虑到发动机旋转速度的减少率，能够决定发动机再起动时的动作模式。借此，在发动机旋转速度急剧降低的情况下，即使发动机旋转速度相对地高，也不选择旋转模式，而是优先地选择啮合模式。其结果是，由于发动机的急减速，在促动器的啮合动作结束时，变成发动机旋转速度与马达旋转速度不能同步的状态的情况下，可以防止不恰当地选择旋转模式，既抑制小齿轮和环形齿轮的啮合状态的恶化，又可以在短时间进行发动机的再起动。[变形例]另外，在上述流程图中，对于在S130，通过发动机旋转速度的减少率ANe/At的大小是否变成规定的阈值S以下，判定选择旋转模式及啮合模式中的任一种模式的情况进行了说明，但是，代替这种方式，也可以借助在经过促动器232的动作时间之后的曲轴换算的马达220的预测旋转速度Nml与发动机100的预测旋转速度Nel之差来进行判定。图6是用于说明在图5中说明的动作模式设定控制处理的变形例的流程图。在图6中，将图5的步骤S130置换成S135。在图6中，不重复进行与图5重复的步骤的说明。在S120，在发动机100的旋转速度Ne比第一基准值a I大的情况下(在S120中，NO)，处理进入S135。在S135，E⑶300判定从现在的时刻起在经过柱塞210的基本的动作时 阈值S I ( S 1>0)以下。换句话说，判定是否在促动器232的啮合动作结束时，发动机100的旋转速度Nel已经变得比马达旋转速度Nml足够低，会变成不能同步的状态。另外，借助Nel = Ne + TP ( ANe/At)计算出这时的经过促动器232的动作时间(TP)之后的发动机旋转速度Ne I。并且，在马达旋转速度Nml与发动机旋转速度Nel之差(Nml — Nel)在阈值5 I以下的情况下(在S135中，YES)，处理进入S140，E⑶300选择旋转模式。另一方面,在马达旋转速度Nml与发动机旋转速度Nel之差(Nml — Nel)大于阈值S I的情况下(在S135中，NO)，处理进入S145，E⑶300选择啮合模式。这样，在通过根据在经过促动器的动作时间之后的曲轴换算的马达的预测旋转速度与发动机的预测转速，切换旋转模式及啮合模式的选择，由于发动机旋转速度的急剧减小，在促动器的啮合动作结束时，变成发动机旋转速度与马达旋转速度不能同步的状态的情况下，可以防止不恰当地选择旋转模式。另外，这时的阈值5 I也可以采用与在图5的S130中说明的阈值5相同的值。另外，在本实施方式中的“环形齿轮110”及“小齿轮260”分别是本发明中的“第一齿轮”及“第二齿轮”的例子。另外，在本实施方式中的“旋转模式”及“啮合模式”分别是本发明中的“第一模式”及“第二模式”的例子。这里所揭示的实施方式，其所有方面都是列举的例子，不应当认为是对本发明的限制。本发明的范围，不由上述说明来表示，而是由权利要求的范围所表示，本发明的范围包括与权利要求等价的含意及在其范围内的所有变更。附图标记说明10车辆，100发动机，110环形齿轮，111曲轴，115旋转速度传感器，120蓄电池，125、130电压传感器，140加速踏板，150离合器踏板，160动力传动装置，170驱动轮，200起动器，210柱塞，220马达，230螺线管，232促动器，240连接部，245支点，250输出构件，260小齿轮，300 ECU，410待机模式，420啮合模式，430旋转模式，440全驱动模式，RY1、RY2继电器。
权利要求
1.一种发动机的起动装置，所述发动机(100)的起动装置包括 使所述发动机(100)起动的起动器(200);和 控制所述起动器(200)的控制装置(300)， 所述起动器(200)包含有 第二齿轮(260 )，所述第二齿轮(260 )能够与连接到所述发动机(100 )的曲轴(111)上的第一齿轮(110)卩齿合； 促动器(232)，在驱动状态下，所述促动器(232)使所述第二齿轮(260)移动到与所述第一齿轮(110)哨合的位置；和 马达(220)，所述马达(220)使所述第二齿轮(260)旋转， 所述控制装置能够单独地分别控制所述促动器(232)及所述马达(220)， 所述控制装置(300)采用第一模式和第二模式进行控制，所述第一模式为，在所述促动器(232)的驱动之前，驱动所述马达(220)，所述第二模式为，在所述马达(220)的驱动之前，利用所述促动器(232)使所述第二齿轮(260)与所述第一齿轮(110)啮合， 在有了基于操作者的操作的所述发动机(100)的起动要求的情况下，所述控制装置(300)根据所述发动机(100)的旋转速度的减少率，对所述第一模式及所述第二模式的选择进行切换。
2.如权利要求I所述的发动机的起动装置，其特征在于，在有了基于操作者的操作的所述发动机(100)的起动要求的情况下，所述控制装置(300)根据所述发动机(100)的旋转速度和所述发动机(100)的旋转速度的减少率，对所述第一模式及所述第二模式的选择进行切换。
3.如权利要求2所述的发动机的起动装置，其特征在于，在所述发动机(100)的旋转速度在第一基准值和比所述第一基准值大的第二基准值之间的情况下，在所述减少率的大小变得低于阈值时，所述控制装置(300)选择所述第一模式。
4.如权利要求3所述的发动机的起动装置，其特征在于，在所述发动机(100)的旋转速度变得低于所述第一基准值的情况下，无论所述减少率怎样，所述控制装置(300)都选择所述第二模式。
5.如权利要求3所述的发动机的起动装置，其特征在于，在所述发动机(100)的旋转速度在所述第一基准值与所述第二基准值之间的情况下，当所述减少率的大小超过所述阈值时，所述控制装置(300)选择所述第二模式。
6.如权利要求2所述的发动机的起动装置，其特征在于，在所述促动器(232)的啮合动作预定结束时的所述发动机(100)的旋转速度变得低于所述促动器(232)的啮合动作预定结束时的所述马达(220)的换算成所述发动机(100)的所述曲轴(111)的旋转速度的情况下，所述控制装置(300)选择所述第二模式。
7.如权利要求2所述的发动机的起动装置，其特征在于，所述控制装置(300)，在所述促动器(232)的啮合动作预定结束时的所述发动机(100)的旋转速度与所述促动器(232)的啮合动作预定结束时的所述马达(220)的换算成所述发动机(100)的所述曲轴(111)的旋转速度之差在预定的阈值范围内的情况下，判定为同步成立，并且，在选择了所述第一模式的情况下，当判定为所述同步成立时，驱动所述促动器(232)，以使所述第一齿轮(110)与所述第二齿轮(260)啮合。
8.如权利要求7所述的发动机的起动装置，其特征在于，在选择了所述第一模式的情况下，在从所述同步成立的时间点减去所述促动器(232)的动作时间而得到的时间点，所述控制装置(300)开始所述促动器(232)的驱动。
9.如权利要求8所述的发动机的起动装置，其特征在于，在正选择着所述第一模式的情况下，当开始所述促动器(232)的驱动的时刻成为经过了基准时间之后时，所述控制装置(300)使所述马达(220)停止。
10.如权利要求I所述的发动机的起动装置，其特征在于，在正选择着所述第二模式的情况下，所述控制装置(300)基于所述第一齿轮(110)与所述第二齿轮(260)的啮合的结束，开始所述马达(220)的驱动。
11.如权利要求I所述的发动机的起动装置，其特征在于，在所述发动机(100)的起动结束了的情况下，所述控制装置(300 )停止所述马达(220 )及所述促动器(232 )的驱动。
12.如权利要求I所述的发动机的起动装置，其特征在于， 所述促动器(232)包含螺线管(230)， 当所述螺线管(230)被励磁时，所述促动器(232)使所述第二齿轮(260)从待机位置移动到与所述第一齿轮(110)啮合的啮合位置，当所述螺线管(230)未被励磁时，所述促动器(232)将所述第二齿轮(260)返回到所述待机位置。
13.—种车辆，包括 生成用于使所述车辆行驶的驱动力的发动机(100)； 使所述发动机(100)起动的起动器(200);和 控制所述起动器(200)的控制装置(300)， 所述起动器(200)包含有 第二齿轮(260 )，所述第二齿轮(260 )能够与连接到所述发动机(100 )的曲轴(111)上的第一齿轮(110)卩齿合； 促动器(232)，在驱动状态下，所述促动器(232)使所述第二齿轮(260)移动到与所述第一齿轮(110)哨合的位置；和 马达(220)，所述马达(220)使所述第二齿轮(260)旋转， 所述控制装置能够单独地分别控制所述促动器(232)及所述马达(220)， 所述控制装置(300)采用第一模式和第二模式进行控制，所述第一模式为，在所述促动器(232)的驱动之前，驱动所述马达(220)，所述第二模式为，在所述马达(220)的驱动之前，利用所述促动器(232 )使所述第一齿轮(110)与所述第二齿轮(260 )啮合， 在有了基于操作者的操作的所述发动机(100)的起动要求的情况下，所述控制装置(300)根据所述发动机(100)的旋转速度的减少率，对所述第一模式及所述第二模式的选择进行切换。
全文摘要
发动机(100)的起动装置配备有用于使发动机(100)起动的起动器(200)和ECU(300)。起动器(200)包含有小齿轮(260)，所述小齿轮用于与用于起动发动机(100)的环形齿轮(110)啮合；促动器(232)，所述促动器以使小齿轮(260)与环形齿轮(110)啮合的方式构成；马达(220)，所述马达用于使小齿轮(260)旋转。促动器(232)及马达(220)可以分别独立地控制。ECU(300)具有在促动器(232)的驱动之前驱动马达(220)的旋转模式、和在马达(220)的驱动之前利用促动器(232)使小齿轮(260)和环形齿轮(110)啮合的啮合模式。在有了发动机(100)的起动要求的情况下，ECU(300)基于发动机(100)的旋转速度和发动机(100)的旋转速度的减少率，切换旋转模式和啮合模式的选择。
文档编号F02N11/00GK102753815SQ20108006359
公开日2012年10月24日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者H·S·本哈希姆, 守屋孝纪, 笕淳平 申请人:丰田自动车株式会社