專利名稱：用于在出現(xiàn)引擎重啟請求時重啟內(nèi)燃機的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在用于在出現(xiàn)引擎重啟請求時重啟內(nèi)燃機的系統(tǒng)。
背景技術：
近來，為了減少燃料成本、廢棄排放等等，已經(jīng)開發(fā)了安裝有引擎自動停止_啟動系統(tǒng)(如空轉減少控制系統(tǒng))的一些類型的車輛。這種引擎自動停止-啟動系統(tǒng)被設計為控制安裝在車輛中的內(nèi)燃機(簡稱引擎)，以響應于駕駛員的引擎停止請求來將引擎速度減小至零。在引擎停止之后，這些引擎自動停止-啟動系統(tǒng)被設計為響應于駕駛員重啟引擎的操作而使啟動器曲柄轉動(crank)引擎，從而重啟引擎。 在通常的啟動器中，致動器將小齒輪(pinion)向與引擎的曲軸(crankshaft)耦合的環(huán)形齒輪(ring gear)偏移以與該環(huán)形齒輪嚙合。在與環(huán)形齒輪嚙合時，小齒輪由電動機轉動地驅動，使曲軸轉動。這轉動了引擎曲柄。 裝配有這種啟動器的引擎啟動系統(tǒng)的一個示例在Kohyo(翻譯版本的國家公布)No. 2008-510099中公開。Kohyo中公開的引擎啟動(重啟)系統(tǒng)具有電子第一切換元件(如晶體管)，用于接通或斷開對啟動器電動機的供電。該引擎啟動系統(tǒng)還具有第二切換元件，用于接通或斷開對致動器的供電。 緊接在引擎速度到達零之前或引擎速度達到零之后，控制第二切換元件接通。這致使啟動器的致動器將小齒輪向引擎的環(huán)形齒輪偏移，使得小齒輪與環(huán)形齒輪嚙合。
在小齒輪與環(huán)形齒輪嚙合之后，控制第一切換元件在預設時間段期間接通。這致使啟動器電動機轉動其小齒輪，使得引擎關閉時曲軸相對于參考位置的轉動位置(曲柄角)被設置為適于引擎重啟的目標位置(目標曲柄角)。將引擎關閉時相對于參考位置的曲柄角稱為"引擎停止曲柄角"。 因此，當出現(xiàn)引擎重啟請求時，控制第一切換元件接通，從而啟動器電動機使與環(huán)形齒輪嚙合的小齒輪轉動。這曲柄轉動了引擎曲軸。 Kohyo中公開的技術被設計為，響應于引擎重啟請求的出現(xiàn)，接通電子第一切換元件，從而轉動引擎曲柄。通常，啟動器電動機轉動引擎曲柄需要相對較高的電流，例如在500至1500安培的范圍內(nèi)。由于這一原因，需要提供較高容量(電流容量)的功率晶體管(相對較高的電流可以流過該功率晶體管)作為電子第一切換元件。然而，由于這種較高容量的功率晶體管較為昂貴，因此基于kohyo公開的技術的引擎重啟系統(tǒng)不能滿足作為近來重要技術要求的車輛的低成本要求。 此外，電子切換元件，如功率晶體管，通常操作為以高精度來控制要提供給啟動器
電動機的電流量。然而，機械繼電器(如電磁繼電器)不能控制要提供給啟動器電動機的
電流量，這是由于電子切換元件的操作速度要快于機械繼電器的操作速度。 因此，如果提供適于高電流供電的便宜的機械繼電器來代替kohyo中公開的引擎
重啟系統(tǒng)中的第一電子切換元件，機械繼電器可能難以以高精度來控制要提供給啟動器電
動機的電流量。這可能使得難以以高精度來將引擎停止曲柄角設置為適于引擎重啟的目標
5曲柄角；這可能使引擎的可重啟性惡化，如減小重啟引擎所需的時間。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況，本發(fā)明一方面的目的是提供用于重啟內(nèi)燃機的系統(tǒng)；這些系統(tǒng)被設計為提高內(nèi)燃機的可重啟性，同時滿足對此的低成本要求。 根據(jù)本發(fā)明一方面，提供了一種根據(jù)引擎重啟請求的出現(xiàn)來曲柄轉動內(nèi)燃機的曲軸以重啟內(nèi)燃機的系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機是已經(jīng)響應于引擎自動停止請求被自動控制停止的，所述曲軸附著有環(huán)形齒輪。所述系統(tǒng)包括啟動器，具有電動機和致動器，所述電動機用于在被加電時轉動驅動具有小齒輪的輸出軸，所述致動器用于在被加電時將所述小齒輪向所述環(huán)形齒輪偏移以與所述環(huán)形齒輪嚙合。所述系統(tǒng)包括電源，電連接至所述電動機，用于輸出電能；以及第一機械繼電器，電連接在所述電源和電動機之間，用于接通和斷開對所述電動機的基于所述電能的電流供給以轉動所述小齒輪。所述系統(tǒng)包括切換元件，電連接在所述第一機械繼電器兩端，用于接通和斷開對所述電動機的電流供給，以轉動所述小齒輪。
根據(jù)本發(fā)明該方面的系統(tǒng)適于在需要以高精度控制電動機而不需要提供相對較高的電流時，使切換元件使用例如P麗控制來接通和斷開對電動機的電流供給。這以高精度來調(diào)整要提供給電動機的電流量。 相反，當需要向電動機提供相對較高的電流而不需要對電動機的高精度電流控制時，根據(jù)本發(fā)明該方面的系統(tǒng)適于使第一機械繼電器接通對電動機的電流供給。這可以向電動機提供相對較高的電流以轉動小齒輪，從而可靠地曲柄轉動曲軸。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明該方面的系統(tǒng)適于對與引擎的重啟相關聯(lián)的啟動器進行可靠控制。 這使得可以提高內(nèi)燃機的可重啟性，同時滿足作為近來重要技術要求的車輛的低成本要求。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于曲柄轉動已經(jīng)停止的內(nèi)燃機的曲軸以啟動內(nèi)燃機的系統(tǒng)，所述曲軸附著有環(huán)形齒輪。所述系統(tǒng)包括啟動器，具有電動機和致動器，所述電動機用于在被加電時轉動驅動具有小齒輪的輸出軸，所述致動器用于在被加電時將所述小齒輪向所述環(huán)形齒輪偏移以與所述環(huán)形齒輪嚙合；以及電源，電連接至所述電動機，用于輸出電能。所述系統(tǒng)包括第一機械繼電器，電連接在所述電源和電動機之間，用于接通和斷開對所述電動機的基于所述電能的電流供給以轉動所述小齒輪。所述系統(tǒng)包括切換元件，電連接在所述第一機械繼電器兩端，用于接通和斷開對所述電動機的電流供給以轉動所述小齒輪，所述切換元件具有占空比，所述占空比表示所述切換元件的接通持續(xù)時間與所述切換元件的接通和斷開持續(xù)時間之和的比值。所述系統(tǒng)包括電動機驅動啟動單元，被配置為 在啟動對電動機的驅動時，逐漸增大所述切換元件的占空比，同時使所述第一機械繼電器斷開對所述電動機的電流供給，從而增大基于所述電源電能的電壓，所述電壓通過所述切換元件施加至所述電動機； 在施加至所述電動機的所述電壓增大之后，使所述第一機械繼電器接通對所述電動機的電流供給；以及 在所述第一機械繼電器接通對所述電動機的電流供給之后，使所述切換元件斷開對所述電動機的電流供給。 參照圖8，在傳統(tǒng)啟動系統(tǒng)中，當控制機械繼電器接通，使得電流通過該機械繼電器提供給電動機以曲柄轉動內(nèi)燃機時，當該機械繼電器從斷開狀態(tài)切換至對應觸點閉合的接通狀態(tài)時，要提供給電動機的電流可能突然增大。這可以導致較大的突發(fā)電流流入電動機。如果導致較大的突發(fā)電流流入電動機，則電池電壓可能大幅降低。這可能對其他電組件(如汽車導航系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等)產(chǎn)生不利影響。 為了解決這種問題，根據(jù)本發(fā)明另一方面的系統(tǒng)適于在啟動對所述電動機的驅動時，逐漸增大所述切換元件的占空比，同時使所述第一機械繼電器斷開對所述電動機的電流供給，從而增大基于所述電源電能的電壓，其中所述電壓通過所述切換元件施加至所述電動機。此后，所述系統(tǒng)適于使所述第一機械繼電器接通對所述電動機的電流供給；以及在所述第一機械繼電器接通對所述電動機的電流供給之后，使所述切換元件斷開對所述電動機的電流供給。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明另一方面的系統(tǒng)適于逐漸增大切換元件的占空比以啟動對電動機的驅動。 這防止了在啟動對電動機的電流供給時較大的突發(fā)電流流入電動機。這防止了來自電源的電壓大幅降低，從而可以防止啟動對電動機的電流供給對車輛中安裝的其他電組件產(chǎn)生不利影響。 此外，根據(jù)本發(fā)明另一方面的引擎啟動系統(tǒng)適于在啟動對電動機的電流供給時，僅暫時將切換元件向接通狀態(tài)轉變。這不需要過多考慮耐熱性，從而可以使用更便宜而緊湊的切換元件。因此，根據(jù)本發(fā)明另一方面的系統(tǒng)滿足了作為近來重要技術要求的車輛的低成本要求。


參照附圖，通過以下對實施例的描述，本發(fā)明的其他目的和方面將變得顯而易見，附圖中 圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的引擎啟動系統(tǒng)的總體硬件結構示例的視圖； 圖2是根據(jù)第一實施例的引擎啟動系統(tǒng)的示意系統(tǒng)配置圖，其中為了簡化示意省略了內(nèi)燃機； 圖3A是示意性示出根據(jù)第一實施例的啟動器控制例程的流程圖； 圖3B是示意性示出根據(jù)第一實施例的小齒輪預設子例程的流程圖； 圖4A是示意性示出根據(jù)第一實施例的引擎停止位置調(diào)整子例程的流程圖； 圖4B是示意性示出根據(jù)第一實施例的引擎重啟子例程的流程圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的引擎啟動系統(tǒng)的示意系統(tǒng)配置圖； 圖6是示意性示出根據(jù)第二實施例的小齒輪預設子例程的流程圖； 圖7是示意性示出根據(jù)第三實施例的引擎重啟子例程的流程圖； 圖8是示意性示出在用于電動機的機械繼電器處于接通狀態(tài)的時間期間要提供
給傳統(tǒng)引擎啟動系統(tǒng)的電動機的電流的變化之間的關系的定時圖； 圖9是示意性示出在用于電動機的機械繼電器處于接通狀態(tài)的時間期間要提供給根據(jù)本發(fā)明第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)的電動機的電流的變化之間的關系的定時圖；以及 圖10是示意性示出根據(jù)第四實施例的引擎啟動例程的流程圖。
具體實施例方式以下將參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。在附圖中，相同的參考字符用于標識相
同相應的組件。 第一實施例 以下將參照圖1至4B來描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的用于安裝在車輛中的內(nèi)燃機21的引擎啟動系統(tǒng)l。引擎啟動系統(tǒng)1包括控制系統(tǒng)5，用于控制車輛的總體操作。
內(nèi)燃機(以下簡稱"引擎")21具有曲軸22，曲軸22的一端上裝有環(huán)形齒輪23。
引擎21用于燃燒其每個氣缸內(nèi)的燃料，從而將燃料能改變?yōu)闄C械能，如轉動能，從而轉動曲軸22。曲軸22的轉動通過安裝在車輛中的傳動系傳遞給驅動輪，從而驅動車輛。 在車輛中，為了控制引擎21，安裝有點火系統(tǒng)51和燃料噴射系統(tǒng)53。 點火系統(tǒng)51包括致動器(如點火器)AC，并使致動器AC提供電流或火花來點燃弓|
擎21的每個氣缸中的空氣_燃料混合物，從而燃燒空氣_燃料混合物。 燃料噴射系統(tǒng)53包括致動器(如燃料噴射器)AC，并使致動器AC將燃料直接噴
射入引擎21的每個氣缸或噴射入正好位于引擎21的每個氣缸之前的進氣歧管(或進氣端
口 )，從而燃燒引擎21的每個氣缸中的空氣-燃料混合物。 此外，在車輛中，為了使車輛減慢或停止，安裝有制動系統(tǒng)55。 制動系統(tǒng)55包括例如在車輛的每個車輪處的盤式或鼓式制動器作為致動器AC。
制動系統(tǒng)55用于響應于駕駛員踩下車輛的制動踏板，向每個制動器發(fā)送減速信號，該減
速信號指示要從每個制動器向相應的一個車輪施加的制動力。這使每個制動器基于所發(fā)送
的減速信號來減慢或停止車輛的相應的一個車輪的轉動。 參考標號61表示可手動操作的變速桿(選擇桿)。當車輛是手動傳動車輛時，駕駛員可以改變變速桿61的位置來變換(改變)傳動系的傳統(tǒng)齒比，從而控制驅動輪的轉數(shù)和引擎21對驅動輪產(chǎn)生的扭矩。當車輛是自動傳動車輛時，駕駛員可以改變變速桿61的位置來變換與傳動系的傳動齒比相對應的驅動范圍之一，如倒車檔范圍、空檔范圍、前進檔范圍等等。 此外，在車輛中，為了測量引擎21的運行狀況和車輛的驅動狀況，在車輛中安裝了傳感器63。 每個傳感器63用于測量與引擎21和/或車輛的運行狀況相關聯(lián)的一個相應參數(shù)的瞬時值，并向ECU 20輸出指示一個相應參數(shù)的測量值的數(shù)據(jù)。 具體地，傳感器63包括例如電連接至控制系統(tǒng)5的曲柄角傳感器27、加速器傳感器(油門位置傳感器)和制動傳感器。 曲柄角傳感器27用于輸出由一系列脈沖組成的脈沖信號；該脈沖信號的脈沖在曲軸22每次轉動預設角度時出現(xiàn)。
加速器傳感器用于
測量駕駛員可操作的車輛的加速器踏板的實際位置或行程(stroke)，該加速器踏板連接至對進入進氣歧管的空氣量進行控制的節(jié)流閥；以及 輸出所測量的加速器踏板的實際行程或位置，作為表示駕駛員對引擎21的啟動請求、加速請求或減速請求的數(shù)據(jù)。 制動傳感器用于測量駕駛員可操作的車輛的制動踏板的實際位置或行程，并輸出
所測量的制動踏板的實際行程或位置，作為表示駕駛員的減速請求的數(shù)據(jù)。 參照圖1和2，引擎啟動系統(tǒng)1包括啟動器11。控制系統(tǒng)5包括電池(電源)18、
繼電器19、 ECU (電子控制系統(tǒng))20、機械繼電器24和電子切換元件25。 啟動器11被設計為小齒輪偏移啟動器，并具有啟動器電動機12、小齒輪13和電磁
致動器14。 啟動器電動機12具有輸出軸12a和耦合至輸出軸12a的電樞12b，并用于在電樞12b被加電時轉動輸出軸12a。 小齒輪13安裝在輸出軸12a上，能夠沿輸出軸12a的軸向偏移。 啟動器電動機12被布置為與引擎21相對，使得小齒輪13沿輸出軸12a的軸向向
引擎21的偏移允許小齒輪13緊靠引擎21的環(huán)形齒輪23。 電磁致動器(簡稱"致動器")14由活塞(plunger) 15、螺線管(solenoid) 16和變速桿(shift lever) 17組成。活塞15被布置為與啟動器電動機12的輸出值12a的軸向平行，以能夠沿與輸出軸12a的軸向平行的其長度方向偏移。 螺線管16被布置為環(huán)繞活塞15。螺線管16的一端經(jīng)由繼電器19電連接至電池18的正極端，其另一端接地。變速桿17的一端和另一端在其長度方向上。變速桿17的一端樞軸轉動地耦合至活塞15的一端，其另一端耦合至輸出軸12a。變速桿17關于樞軸轉動，該樞軸位于其長度方向上的實質(zhì)中心位置。 螺線管16用于在被加電時將活塞15沿其長度方向偏移入其中，以對抗回復彈簧(未示出)的力而將其拉入其中。活塞15的拉入偏移使變速桿17順時針樞軸轉動(如圖1)，而小齒輪13經(jīng)由變速桿17向引擎21的環(huán)形齒輪23偏移。這允許小齒輪13與環(huán)形齒輪23嚙合以曲柄轉動引擎21。當螺線管16被下電時，回復彈簧將活塞15和變速桿17回復至其原始位置(如圖1所示)，使得將小齒輪13拉出與環(huán)形齒輪23的嚙合狀態(tài)以將其回復至圖l所示的其原始位置。 繼電器19被設計為例如機械繼電器。繼電器19由例如螺線管19a和開關19b組成。螺線管19a的一端電連接至ECU 20，其另一端接地。 開關19b電連接在電池18的正極端與致動器14的螺線管16之間。當ECU 20將螺線管19a加電時，所產(chǎn)生的磁力將開關19b接通，從而建立了螺線管16與電池18之間的電傳導。這允許電池18向螺線管16提供電能，如DC(直流)電池電壓。
相反，當ECU 20將螺線管19a下電時，開關19b斷開，從而中斷了螺線管16與電池18之間的電傳導。這使螺線管16下電。 機械繼電器24具有預定的第一電流容量，并由例如螺線管24a和開關24b組成。螺線管16的一端電連接至ECU 20，其另一端接地。 開關24b電連接在電池18的正極端與啟動器電動機12的電樞12b之間。當ECU20將螺線管24a加電時，所產(chǎn)生的磁力將開關24b接通，從而建立了電樞12b與電池18之
9間的電傳導。 相反，當ECU 20將螺線管24a下電時，開關24b斷開，從而中斷了電樞12b與電池18之間的電傳導。這停止了電樞12b的轉動，并因此停止了小齒輪13的轉動。
電子切換元件，如晶體管(N溝道JFET)25具有預定的第二電流容量，該第二電流容量低于機械繼電器24的第一電流容量。晶體管25電連接在機械繼電器24兩端。
具體地，晶體管25的漏極(輸入端)電連接至電池18的正極端，其源極(輸出端)電連接至電動機12的電樞12b。晶體管25的柵極(控制端)電連接至ECU 20。
例如，當ECU 20發(fā)送電信號，如具有與晶體管25的加電持續(xù)時間(導通時間段)相對應的脈沖寬度(脈沖持續(xù)時間)的脈沖信號時，晶體管25在脈沖信號的導通時間段期間建立漏極與源極之間的電傳導，從而允許電池18向電動機12的電樞12b提供電流。
此外，在脈沖信號的斷開時間段期間，晶體管25中斷漏極與源極之間的電傳導，從而中斷從電池18至電樞12b的電流。 晶體管25(啟動器電動機12)的占空比表示為脈沖信號的導通時間段(脈沖寬
度)與其重復間隔(導通和斷開時間段之和)的百分比比值。ECU 20被編程為控制啟動器
電動機12的占空比，從而調(diào)整要從電池18提供給電動機12的電流量。 在車輛中提供了點火/啟動器開關26，點火/啟動器開關26電連接在電池18的
正極端與ECU 20之間。例如，當車輛的點火鑰匙插入其鎖筒而要由駕駛員操作至點火位置
時，點火/啟動器開關26接通，使得DC電源電壓從電池18施加至ECU 20。這激活了 ECU20。 當駕駛員將點火鑰匙從點火位置改變?yōu)閱游恢脮r，啟動器0N信號從電池18傳送至ECU 20。換言之，當駕駛員將點火鑰匙從點火位置改變?yōu)閱游恢脮r，啟動器ON命令從關閉變?yōu)殚_啟。這使ECU 20接通機械繼電器19和機械繼電器24，從而分別對螺線管16和電動機20加電。 相反，當駕駛員將點火鑰匙從啟動位置改變?yōu)槠渌恢脮r，停止從電池18向ECU20提供啟動器ON信號。換言之，當駕駛員將點火鑰匙從啟動位置改變?yōu)槠渌恢脮r，啟動器ON命令從開啟變?yōu)殛P閉。這使ECU 20斷開機械繼電器19和機械繼電器24，從而使螺線管16和電動機12分別下電。 ECU 20被設計為例如一種通常的微計算機電路，由例如CPU、存儲介質(zhì)20a (包括ROM(只讀存儲器)，如可寫ROM、RAM(隨機存取存儲器)等)、IO(輸入輸出)接口等等組成。 存儲介質(zhì)20a中預先存儲各種引擎控制程序。
ECU 20用于 接收由傳感器63測量并發(fā)送的數(shù)據(jù)；以及 基于通過所接收的、由傳感器63測量的數(shù)據(jù)中的至少一些而確定的引擎21的運行狀況，來控制引擎21中安裝的各種致動器AC，從而調(diào)整引擎21的各種受控變量。
例如，ECU 20用于基于從曲柄角傳感器27輸出的脈沖信號，來控制曲軸22相對于參考位置的轉動位置(曲柄角位置)和引擎的速度(簡稱"引擎速度")。
具體地，ECU 20被編程為 計算每個氣缸的點火器AC的合適的點火定時、以及每個氣缸的燃料噴射器AC的合適的燃料噴射定時和合適的噴射量； 指令每個氣缸的點火器AC在相應計算的合適點火定時點燃每個氣缸中的空氣-燃料混合物；以及 指令每個氣缸的燃料噴射器AC在相應計算的合適噴射定時將相應計算的合適量的燃料噴射入每個氣缸。 此外，存儲介質(zhì)20a中存儲的引擎控制程序包括引擎自動停止_啟動例程(程序)Rl。 ECU 20在加電期間以給定周期重復運行該引擎自動停止-啟動例程Rl，以執(zhí)行引擎自動停止_啟動控制任務T，即空轉減少控制任務T。 具體地，根據(jù)引擎自動停止_啟動例程Rl，ECU 20基于傳感器63測量的數(shù)據(jù)來重復地確定引擎自動停止請求是否出現(xiàn)。 在車輛運行期間，當駕駛員操作加速器踏板以完全關閉節(jié)流閥或操作制動踏板從而向ECU 20發(fā)送減速請求時，ECU 20基于加速器傳感器或制動傳感器測量的數(shù)據(jù)來檢測駕駛員的減速請求操作。然后，ECU20確定引擎自動停止請求出現(xiàn)。此外，當車輛停止時，ECU 20確定引擎自動停止請求出現(xiàn)。 然后，ECU 20執(zhí)行引擎21的自動停止控制。具體地，ECU 20控制點火系統(tǒng)51和/或燃料噴射系統(tǒng)53停止每個氣缸中的空氣-燃料混合物的燃燒。停止引擎21的每個氣缸中的空氣_燃料混合物的燃燒意味著引擎21的自動停止。 在引擎21的自動停止之后，根據(jù)引擎自動停止-啟動例程Rl， ECU20基于傳感器63測量的數(shù)據(jù)和從車輛中安裝的其他設備輸入的數(shù)據(jù)來確定引擎重啟請求是否出現(xiàn)。
在車輛運行期間，當釋放引擎自動停止請求時，例如，節(jié)流閥偏離完全關閉位置，ECU 20確定引擎重啟請求出現(xiàn)。此外，在車輛停止期間，當駕駛員例如松開制動踏板或操作變速桿61準備重啟車輛時，ECU 20確定引擎重啟請求出現(xiàn)。此外，例如駕駛員踩下加速器踏板以重啟車輛，ECU 20確定引擎重啟請求出現(xiàn)。 當確定引擎重啟請求出現(xiàn)時，ECU 20被編程為確定啟動器0N命令從關閉切換為開啟，并自動重啟引擎21。 在引擎自動停止-啟動例程Rl降低引擎速度的過程中，為了響應于引擎重啟請求的出現(xiàn)而立即平滑地重啟引擎21， ECU 20被編程為執(zhí)行啟動器控制例程R2 ;圖1和3A中示意了該啟動器控制例程R2 。 首先，ECU 20被編程為執(zhí)行小齒輪預設子例程R2a。在小齒輪預設子例程R2a中，ECU 20監(jiān)控在引擎自動停止控制期間逐漸降低的引擎速度。當監(jiān)控到的引擎速度達到O或預設速度時，ECU 20接通機械繼電器19，從而使致動器14的螺線管16加電。這將小齒輪13向環(huán)形齒輪23偏移以與其嚙合。 在完成小齒輪預設子例程R2a之后，ECU 20執(zhí)行引擎停止位置調(diào)整子例程R2b。
在引擎停止位置調(diào)整子例程R2b中，ECU 20向晶體管25提供脈沖信號，從而在調(diào)制脈沖信號的脈沖寬度(導通時間段)的同時使晶體管25導通和截止，換言之，以P麗控制模式來改變晶體管25的占空比。這調(diào)整了要從電池18向電動機12的電樞12b提供的電流，從而將引擎21關閉時曲軸22相對于參考位置的轉動位置(曲柄角)調(diào)整至適于引擎重啟的目標位置(目標曲柄角)。在完成引擎停止位置調(diào)整子例程R2b之后，當引擎重啟請求出現(xiàn)時，ECU 20被編程為執(zhí)行引擎重啟子例程R2c。在引擎重啟子例程R2c中，ECU 20對機械繼電器24的螺線管24a加電，以接通開關24b。這建立了電池18與電動機12之間的電連接，以轉動電動機12(小齒輪13)。由于小齒輪13已經(jīng)與環(huán)形齒輪23嚙合，因此小齒輪13的轉動將曲柄轉動引擎21的曲軸22，從而重啟引擎21。 接下來，以下參照圖3B、4A和4B來描述ECU 20在啟動器控制例程R2 (子例程R2a、R2b和R2c)中要執(zhí)行的的具體操作。 如上所述，在引擎自動停止-啟動控制的執(zhí)行期間，以給定周期重復調(diào)用啟動器控制例程R2。 當調(diào)用啟動器控制例程R2時，在圖3A的步驟100中，ECU 20確定小齒輪預設子例程R2a是否已經(jīng)完成。 在確定小齒輪預設子例程尚未完成時(步驟100中為否)，ECU 20繼續(xù)至步驟101
并在步驟101中執(zhí)行小齒輪預設子例程R2a，從而執(zhí)行小齒輪預設嚙合任務。 具體地，在小齒輪預設子例程R2a中，在圖3B的步驟111，ECU 20確定基于從曲柄
角傳感器27輸出的脈沖信號而監(jiān)控的引擎速度是否達到0或預設速度。 在確定所監(jiān)控的引擎速度未達到0或預設速度時(步驟111中為否)，ECU 20退
出小齒輪預設子例程R2a并返回主例程Rl。 否則，在確定所監(jiān)控的引擎速度達到O或預設速度時(步驟lll中為是)，在步驟112中，ECU 20接通機械繼電器19，從而激活致動器14的螺線管16。這將小齒輪13向環(huán)形齒輪23偏移以與其嚙合。 此后，ECU 20繼續(xù)至圖3A的步驟101a。 否則，在確定小齒輪預設子例程已經(jīng)完成時(步驟100中為是)，ECU 20繼續(xù)至步驟101a。在步驟101a中，ECU 20確定引擎停止位置調(diào)整子例程R2b是否已經(jīng)完成。
在確定引擎停止位置調(diào)整子例程R2b尚未完成時(步驟101a中為否)，ECU 20繼續(xù)至步驟102并在步驟102中執(zhí)行引擎停止位置調(diào)整子例程R2b，從而執(zhí)行引擎停止位置調(diào)整任務。 具體地，在引擎停止位置調(diào)整子例程R2b中，ECU 20向晶體管25提供脈沖信號，從而在調(diào)制脈沖信號的脈沖寬度(導通時間段)的同時使晶體管25導通和截止，換言之，在步驟202中以P麗控制模式來改變晶體管25的占空比。這在比第二電流容量更低的范圍內(nèi)調(diào)整了要從電池18向電動機12的電樞12b提供的電流量，從而將引擎21關閉時曲軸22相對于參考位置的轉動位置(曲柄角)調(diào)整至適于引擎重啟的目標位置(目標曲柄角)。
此后，在步驟203中，ECU 20確定基于從曲柄角傳感器27輸出的脈沖信號而監(jiān)控的曲軸22相對于參考位置的轉動位置(曲柄角)是否達到目標位置(目標曲柄角)。
在確定所監(jiān)控的曲軸22相對于參考位置的轉動位置(曲柄角)未達到目標位置(目標曲柄角)時(步驟203中為否)，ECU 20重復執(zhí)行步驟202中的轉動位置(曲柄角)調(diào)整操作。 否則，在確定所監(jiān)控的曲軸22相對于參考位置的轉動位置(曲柄角)達到目標位置(目標曲柄角)時(步驟203中為是)，ECU 20在步驟204中停止向晶體管25提供脈沖電流。
此后，ECU 20繼續(xù)至圖3A中的步驟103。 否則，在確定引擎停止位置調(diào)整子例程R2b已經(jīng)完成時(步驟101a中為是)，ECU20繼續(xù)至步驟103。 在步驟103中，ECU 20執(zhí)行圖4B的步驟103中的引擎重啟子例程R2c，從而執(zhí)行引擎重啟任務。 具體地，在引擎重啟子例程R2c中，在步驟211，ECU 20基于傳感器63測量的數(shù)據(jù)
和從上述車輛中安裝的其他設備輸入的數(shù)據(jù)來確定引擎重啟請求是否出現(xiàn)。 在確定引擎重啟請求未出現(xiàn)時(步驟211中為否)，ECU 20退出引擎重啟子例程
R2c并返回主例程R1。 否則，在確定引擎重啟請求出現(xiàn)時(步驟211中為是)，在步驟212，ECU 20確定啟動器ON命令從關閉切換為開啟。然后，ECU 20對機械繼電器24的螺線管24a加電，以接通開關24b。這建立了電池18與電動機12之間的電連接，以轉動電動機12(小齒輪13)。由于小齒輪13已經(jīng)與環(huán)形齒輪23嚙合，因此小齒輪13的轉動將曲柄轉動引擎21的曲軸22，從而重啟引擎21。 此后，在步驟213中，ECU 20確定引擎21的重啟是否完成。例如，在步驟213，ECU20確定所監(jiān)控的引擎速度是否超過為確定重啟完成而預設的速度。在確定引擎速度未超過為確定重啟完成而預設的速度時(步驟213中為否)，ECU 20確定引擎21的重啟尚未完成。然后，ECU 20重復執(zhí)行步驟213中的確定。 當基于步驟212中的操作，引擎速度達到或超過為確定重啟完成而預設的速度時，步驟213中的確定為是。然后，ECU 20確定引擎21的重啟已經(jīng)完成，換言之，確定啟動器ON命令從開啟變?yōu)殛P閉。因此，ECU 20在步驟214中斷開機械繼電器24和19，此后退出引擎重啟子例程R2c并返回主例程Rl。繼電器24和19的斷開停止了小齒輪13(電動機12)的轉動，并通過回復彈簧的力將小齒輪13返回其原始位置。 如上所述，根據(jù)第一實施例的引擎啟動系統(tǒng)1具有機械繼電器24，用于切換電動機12的加電和下電；以及電子切換元件(晶體管)25，在機械繼電器24的兩端提供，用于接通和斷開對電動機12的電源供給。機械繼電器24的第一電流容量大于晶體管25的第二電流容量。 因此，在執(zhí)行引擎停止位置調(diào)整任務(需要電動機12的電流控制的較高精度，而不需要提供相對較高的電流(如在500至1500安培的范圍內(nèi)))，ECU 20在以P麗控制模式來調(diào)制脈沖信號的脈沖寬度(導通時間段)的同時向晶體管25提供脈沖信號(導通和截止)。這以高精度在小于第二電流容量的范圍內(nèi)(如不多于幾十安培，優(yōu)選地，處于20到80安培的范圍)調(diào)整了要提供給電動機12的電流量，從而以高精度將曲軸22相對于參考位置的曲柄角調(diào)整為目標曲柄角。 相反，在執(zhí)行引擎重啟任務時(需要向電動機12提供相對較高的電流(如在500至1500安培的范圍內(nèi))，而不需要電動機12的電流控制的較高精度)，ECU 20對機械繼電器24的螺線管24a加電，以接通開關24b。這可以向電動機12提供相對較高的電流以轉動電動機12(小齒輪13)，從而可靠地曲柄轉動引擎21的曲軸22。 如上所述，根據(jù)第一實施例的引擎啟動系統(tǒng)1適于使用這種低電流容量的電子切換元件(晶體管25)可靠地執(zhí)行引擎停止位置調(diào)整任務和引擎重啟任務。換言之，根據(jù)第 一實施例的引擎啟動系統(tǒng)1適于在不使用昂貴的高電流容量電子切換元件的情況下，可靠 地執(zhí)行弓I擎停止位置調(diào)整任務和引擎重啟任務。 這可以提高引擎21的可重啟性，同時滿足作為近來重要技術要求的車輛的低成 本要求。 第二實施例 以下參考圖5和6來描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的用于引擎21的引擎啟動系統(tǒng)。
除了以下幾點，根據(jù)第二實施例的引擎啟動系統(tǒng)的硬件和軟件結構與根據(jù)第一實 施例的引擎啟動系統(tǒng)1基本上相同。因此，省略或簡化描述在根據(jù)第一和第二實施例的引 擎啟動系統(tǒng)之間相似的部分(被分配以相似的參考字符)。 參照圖5，根據(jù)第二實施例的引擎啟動系統(tǒng)還具有位于晶體管25與啟動器11之間 的電路選擇單元28 (電動機12與致動器14中的每一個)。 具體地，電路選擇單元28包括可移動的第一觸點28a以及固定的第二和第三觸點 28b和28c。 第一觸點28a導電連接至晶體管25的源極，第二觸點28b導電連接至機械繼電器 24的開關24b與電動機12之間的連接線上的一點。第三觸點28c導電連接至致動器14的 螺線管16與電池18的正極端之間的連接線上的一點。電路選擇單元28被配置為使得第 一觸點28a選擇性地連接至第二和第三觸點28b和28c中的任一個。 這就是說，當ECU 20控制第一觸點28a連接至第一觸點28a時，這提供了由互相 并聯(lián)連接的機械繼電器24與晶體管25組成的第一并聯(lián)電路(電動機控制電路)。當ECU 20控制第一觸點28a連接至第二觸點28b時，這提供了由互相并聯(lián)連接的晶體管25和機械 繼電器19組成的第二并聯(lián)電路(致動器控制電路)。 第一并聯(lián)電路用于通過導通和截止晶體管25來控制要提供給電動機12的電流。 第二并聯(lián)電路用于通過導通和截止晶體管25來控制要提供給致動器14的螺線管16的電 流。 在第二實施例中，當確定小齒輪預設子例程尚未完成時(步驟100中為否)，ECU 20繼續(xù)至步驟101并在步驟101中執(zhí)行小齒輪預設子例程，該子例程與圖3B所示的小齒輪 預設子例程R2a不同，從而執(zhí)行小齒輪預設嚙合任務。 具體地，在圖6的步驟301中，當發(fā)起根據(jù)第二實施例的小齒輪預設子例程時，ECU 20控制電路選擇單元28，使得第一觸點28a連接至第三觸點28c。這提供了由互相并聯(lián)連 接的晶體管25和機械繼電器19組成的第二并聯(lián)電路。 接下來，在步驟302中，ECU 20確定基于從曲柄角傳感器27輸出的脈沖信號而監(jiān) 控的引擎速度是否達到0或預設速度。 在確定所監(jiān)控的引擎速度未達到0或預設速度時(步驟302中為否)，ECU 20退 出小齒輪預設子例程并返回主例程Rl。 否則，在確定所監(jiān)控的引擎速度達到O或預設速度時(步驟302中為是)，在步驟 303中，ECU 20向晶體管25提供脈沖信號，從而在調(diào)制脈沖信號的脈沖寬度(導通時間段) 的同時使晶體管25導通和截止，換言之，以P麗控制模式來改變晶體管25的占空比。例如， ECU 20將晶體管25的占空比改變?yōu)橄鄬^低水平，因此緩慢地將小齒輪13向環(huán)形齒輪23
14偏移，以平滑地與其嚙合。 此后，ECU 20繼續(xù)至步驟304，并在步驟304中確定從開始向致動器14的螺線管 16提供電流算起是否已過去了預設時間。 在確定從開始向致動器14的螺線管16提供電流算起尚未過去預設時間時(步驟 304中為否)，ECU 20重復步驟304中的確定。 否則，在確定從開始向致動器14的螺線管16提供電流算起已過去了預設時間時 (步驟304中為是)，ECU 20確定小齒輪13與環(huán)形齒輪23嚙合，然后繼續(xù)至步驟305。在 步驟305中，ECU 20接通機械繼電器19，從而維持小齒輪13與環(huán)形齒輪23嚙合。
注意，在步驟304中，ECU 20可以確定小齒輪13是否實際上與環(huán)形齒輪23嚙合， 并且，在確定小齒輪13實際上與環(huán)形齒輪23嚙合時，ECU 20可以接通機械繼電器19，從而 維持小齒輪13與環(huán)形齒輪23嚙合。在這種修改中，優(yōu)選地，傳感器63包括電連接至ECU 20并被布置為檢測小齒輪13是否實際上與環(huán)形齒輪23嚙合的傳感器。
這就是說，當從該傳感器發(fā)送指示小齒輪13與環(huán)形齒輪23實際上嚙合的數(shù)據(jù)時， ECU 20可以確定小齒輪13實際上與環(huán)形齒輪23嚙合。 此后，ECU 20繼續(xù)至步驟306，并在步驟306中保持晶體管25截止，在步驟307中， ECU 20控制電路選擇單元28，使得第一觸點28a連接至第二觸點28b。這提供了由互相并 聯(lián)連接的機械繼電器24與晶體管25組成的第一并聯(lián)電路。此后，ECU 20繼續(xù)至圖3A的 步驟101a。 在步驟lOla， ECU 20確定引擎停止位置調(diào)整子例程R2b是否已經(jīng)完成。
在確定引擎停止位置調(diào)整子例程R2b尚未完成時(步驟101a中為否)，ECU 20向 晶體管25提供脈沖信號，從而在以PWM控制模式調(diào)制脈沖信號的脈沖寬度(導通時間段) 的同時使晶體管25導通和截止(見圖4A)。這調(diào)整了要從電池18向電動機12的電樞12b 提供的電流量，從而以高精度將引擎21關閉時曲軸22相對于參考位置的轉動位置(曲柄 角)調(diào)整至適于引擎重啟的目標位置(目標曲柄角)。 此后，如上所述，ECU 20對機械繼電器24的螺線管24a加電，以接通開關24b (見 圖4B)。這建立了電池18與電動機12之間的電連接，以轉動電動機12(小齒輪13)。由于 小齒輪13已經(jīng)與環(huán)形齒輪23嚙合，因此小齒輪13的轉動將曲柄轉動引擎21的曲軸22，從 而重啟引擎21。 如上所述，根據(jù)第二實施例的引擎啟動系統(tǒng)還被配置為使得電路選擇單元28選 擇以下任一項 第一并聯(lián)電路，用于通過導通和截止晶體管25來控制要提供給電動機12的電流； 以及 第一并聯(lián)電路，用于通過導通和截止晶體管25來控制要提供給致動器14的螺線 管16的電流。 這允許一個晶體管25控制要提供給電動機12的電流和要提供給致動器14的電 流。因此，除了第一實施例所實現(xiàn)的優(yōu)點之外，與使用不同切換元件來分別控制要提供給電 動機12的電流和要提供給致動器14的電流的引擎啟動系統(tǒng)的配置相比，根據(jù)第二實施例 的引擎啟動系統(tǒng)的配置降低了成本。 此外，根據(jù)第二實施例的引擎啟動系統(tǒng)被配置為，在小齒輪預設任務中，將小齒輪
1513緩慢向環(huán)形齒輪23偏移，以與環(huán)形齒輪23平滑地嚙合。此后，根據(jù)第二實施例的引擎啟 動系統(tǒng)被配置為接通機械繼電器19。這允許經(jīng)由機械繼電器19來向致動器14提供相對較 高的電流，從而可靠地維持小齒輪13與環(huán)形齒輪23嚙合。
第三實施例 以下參照圖7來描述根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的用于引擎21的引擎啟動系統(tǒng)。
除了以下幾點，根據(jù)第三實施例的引擎啟動系統(tǒng)的硬件和軟件結構與根據(jù)第一實 施例的引擎啟動系統(tǒng)1實際上相同。因此，省略或簡化描述在根據(jù)第一和第三實施例的引 擎啟動系統(tǒng)之間相似的部分(被分配以相似的參考字符)。 為了重啟引擎21，開啟機械致動器24，使得電流從電池18提供給電動機12。在這 種情況下，當電動機12的轉速從0(此時，電動機12停止，換言之，施加至電動機12的扭矩 負載較高)開始增加時，要提供給電動機12的電流量可以大幅增加。這可能在開始向電動 機12提供電流之后立即大幅降低電池電壓；這可能對車輛中安裝的其他電組件具有不利 影響。 為了解決這個問題，取代圖4B所示的引擎重啟子例程R2c， ECU20在圖3A的步驟 102中執(zhí)行圖7所示的引擎重啟子例程。 當發(fā)起圖7所示的引擎重啟子例程時，在步驟401中，ECU 20基于傳感器63測量 的數(shù)據(jù)和從上述車輛中安裝的其他設備輸入的數(shù)據(jù)，來確定引擎重啟請求是否出現(xiàn)。
在確定引擎重啟請求未出現(xiàn)時(步驟401中為否)，ECU 20退出引擎重啟子例程 并返回主例程R1。 否則，在確定引擎重啟請求出現(xiàn)時(步驟401中為是)，在步驟402， ECU 20向晶
體管25提供脈沖信號，從而在調(diào)制脈沖信號的脈沖寬度(導通時間段)的同時使晶體管25
導通和截止，換言之，以P麗控制模式來改變晶體管25的占空比。例如，ECU 20將晶體管
25的占空比改變?yōu)橄鄬^低水平，以便以低水平減小要提供給電動機12的電流量。這緩慢
地轉動電動機12，從而可以防止要提供給電動機12的電流量大幅增加。 此后，ECU 20繼續(xù)至步驟403，并在步驟403中確定從開始向電動機12提供電流
算起是否過去了預設時間。 在確定從開始向電動機12提供電流算起尚未過去預設時間時(步驟403中為 否)，ECU 20重復步驟403中的確定。 否則，在確定從開始向電動機12提供電流算起過去了預設時間時(步驟403中為 是)，ECU 20確定電動機12的轉速以與施加至電動機12的扭矩負載相對應的充分低的給 定水平而增加。 然后，ECU 20繼續(xù)至步驟404，并對機械繼電器24的螺線管24a加電，以接通開關 24b。這建立了電池18與電動機12之間的電連接，以轉動電動機12(小齒輪13)。由于小 齒輪13已經(jīng)與環(huán)形齒輪23嚙合，因此小齒輪13的轉動將曲柄轉動引擎21的曲軸22，從而 重啟引擎21。 接下來，ECU 20在步驟405中保持晶體管25截止。
此后，ECU 20執(zhí)行上述步驟213和214中的操作。 如上所述，根據(jù)第三實施例的引擎啟動系統(tǒng)被配置為在重啟引擎21時，向晶體 管25提供脈沖信號，從而在以P麗控制模式來調(diào)制脈沖信號的脈沖寬度(導通時間段)的同時使晶體管25導通和截止。這以低水平減小要提供給電動機12的電流量。 因此，當電動機12的轉速從0(此時電動機12停止，換言之，施加至電動機12的
扭矩負載較高)開始增加時，可以低水平維持要提供給電動機12的電流。這防止了在開始
向電動機12提供電流之后立即大幅降低電池電壓。因此這可以防止開始對電動機12提供
電流對車輛中安裝的其他電組件的不利影響。 在第三實施例中，在步驟401，ECU 20被配置為通過以P麗控制模式來導通和截止 晶體管25，來調(diào)整要提供給電動機12的電流，直到從開始向電動機12提供電流算起過去了 預設時間，但是本發(fā)明不限于此。 具體地，在步驟401，ECU 20可以被配置為通過以P麗控制模式來導通和截止晶體 管25，來調(diào)整要提供給電動機12的電流，直到電動機12的轉速或要提供給電動機12的電 流的安培數(shù)增加至預設值。電動機12的轉速可以由傳感器63中包括的傳感器來測量，或 者可以基于晶體管25的占空比來計算。安培數(shù)可以基于占空比和電池電壓來計算。
第四實施例 以下參照圖8至10來描述根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的用于引擎21的引擎啟動系 統(tǒng)。 除了以下幾點，根據(jù)第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)的硬件和軟件結構與根據(jù)第一實 施例的引擎啟動系統(tǒng)1實際上相同。因此，省略或簡化描述在根據(jù)第一和第四實施例的引 擎啟動系統(tǒng)之間相似的部分(被分配以相似的參考字符)。 圖8是示意性示出在用于電動機的機械繼電器處于接通狀態(tài)期間，要提供給傳統(tǒng) 引擎啟動系統(tǒng)的電動機的電流的隨時間的變化之間的關系的定時圖。 參照圖8，在傳統(tǒng)啟動系統(tǒng)中，當控制機械繼電器接通，使得電流通過該機械繼電 器提供給電動機以曲柄轉動引擎時，當該機械繼電器從斷開狀態(tài)切換至相應觸點閉合的接 通狀態(tài)時，要提供給電動機的電流可能突然增大。這可能導致大的突發(fā)電流流入電動機。如 果導致大的突發(fā)電流流入電動機，則電池電壓可能大幅降低。這可能對其他電組件(如汽 車導航系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等)產(chǎn)生不利影響。 為了解決這個問題，ECU 20執(zhí)行圖10所示的引擎啟動例程，以通過啟動器11來 曲柄轉動引擎21。 參照圖9，當駕駛員將開關26改變至啟動位置，或引擎重啟請求出現(xiàn)使得啟動器 ON命令在時刻tl從關閉變?yōu)殚_啟時，ECU 20以P麗控制模式逐漸增加晶體管25的占空 比，同時保持機械繼電器24斷開(相應觸點打開)。這逐漸增大了要施加至電動機12的電壓。 此后，當在時刻t2滿足以下第一至第三條件中的至少一個時，ECU20將機械繼電 器24接通(相應觸點閉合)，并且此后以P麗控制模式逐漸將晶體管25的占空比減小直至 百分之零 第一條件是從占空比開始逐漸增大算起過去了預定時間；
第二條件是電動機21的轉速等于或大于預定轉速；以及
第三條件是晶體管25的占空比等于或大于預設百分比。 此后，當按照P麗控制模式，晶體管25的占空比達到百分之零時，晶體管25截止。
此后，當駕駛員將開關26從啟動位置改變至其他位置，或者所監(jiān)控的引擎速度達到為確定重啟完成而預設的速度，使得啟動器0N命令在時刻t3從開啟變?yōu)殛P閉時，ECU 20 以P麗控制模式逐漸增大晶體管25的占空比，同時保持機械繼電器24接通(相應觸點打 開)。這將晶體管25設置為導通。 此后，ECU 20斷開機械繼電器24(相應觸點打開)，并且此后以P麗控制模式將晶 體管25的占空比逐漸減小直至百分之零。這逐漸降低了要施加至電動機12的電壓。ECU 20最終以P麗控制模式將晶體管25的占空比設置為百分之零，從而中斷對電動機12的電 流供給。 接下來，以下參照圖IO來描述ECU 20在引擎啟動例程中要執(zhí)行的具體操作。 在ECU 20開啟期間，ECU 20以給定周期重復執(zhí)行引擎啟動例程。 在發(fā)起引擎啟動例程時，在步驟501， ECU 20確定這是否是緊接在啟動器ON命令
從關閉變?yōu)殚_啟之后的時刻。 在確定這是緊接在啟動器ON命令從關閉變?yōu)殚_啟之后的時刻時(步驟501中為 是)，ECU 20繼續(xù)至步驟501a。 在步驟501a中，ECU 20執(zhí)行相應步驟101和102中的小齒輪預設子例程R2a和 引擎停止位置調(diào)整子例程R2b，從而將小齒輪13與環(huán)形齒輪23嚙合，并將曲軸21相對于參 考位置的曲柄角設置為目標曲柄角(見圖3B和4B)。 接下來，在步驟502中，ECU 20在步驟502中以P麗控制模式逐漸增大晶體管25 的占空比，同時保持機械繼電器24斷開(相應觸點打開)。這逐漸增大了要施加至電動機 12的電壓。 接下來，ECU 20繼續(xù)至步驟503，并通過確定是否滿足以下第一至第三條件中的
至少一個來確定機械繼電器接通條件是否確立 第一條件是從占空比開始逐漸增大算起過去了預定時間； 第二條件是電動機21的轉速(RPM)等于或大于預定轉速(RPM);以及 第三條件是晶體管25的占空比等于或大于預設百分比。 當滿足第一至第三條件中的至少一個時，ECU 20確定機械繼電器接通條件確立 (步驟502中為是)。注意，當滿足第一至第三條件中的至少兩個，或者當滿足所有第一至 第三條件時，ECU 20可以確定機械繼電器接通條件確立。 當確定機械繼電器接通條件確立時，ECU 20確定，即使機械繼電器24接通，也沒 有高突發(fā)電流流入電動機12。然后，ECU 20繼續(xù)至步驟504，在步驟504中接通機械繼電 器24(相應觸點閉合)。接下來，在步驟505， ECU 20以P麗控制模式將晶體管25的占空 比減小直至百分之零。 否則，在確定這不是緊接在啟動器ON命令從關閉變?yōu)殚_啟之后的時刻時(步驟 501中為否)，ECU 20繼續(xù)至步驟506。在步驟506中，ECU 20在步驟506確定這是否是緊 接在啟動器ON命令從開啟變?yōu)殛P閉之后的時刻。 在確定這不是緊接在啟動器ON命令從關閉變?yōu)殚_啟之后的時刻時(步驟501中 為否)，ECU 20退出引擎啟動例程。 否則，在確定這是緊接在啟動器ON命令從開啟變?yōu)殛P閉之后的時刻時(步驟506 中為是)，ECU 20繼續(xù)至步驟507。在步驟507中，ECU20以P麗控制模式逐漸增大晶體管 25的占空比，同時保持機械繼電器24接通(相應觸點閉合)。這將流過機械繼電器24的電流減小至合適的低水平。 此后，在步驟508中，ECU 20斷開機械繼電器24(相應觸點打開)。 接下來，在步驟509中，ECU 20以P麗控制模式將晶體管25的占空比逐漸減小直
至百分之零，以逐漸降低要施加至電動機12的電壓，并以P麗控制模式最終將晶體管25的
占空比設置為百分之零，從而中斷對電動機12的電流供給。此后，ECU 20退出引擎啟動例程。 如上所述，根據(jù)第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)被配置為以P麗控制模式逐漸增大晶 體管25的占空比，以啟動對晶體管12的驅動。這防止在開始向電動機12提供電流時，大 突發(fā)電流流入電動機12。這防止了電池電壓大幅降低，從而可以防止開始對電動機12提供 電流對車輛中安裝的其他電組件產(chǎn)生不利影響。 此外，根據(jù)第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)被配置為在開始向電動機12提供電流時， 僅暫時將晶體管25轉變至導通狀態(tài)。這不需要過多考慮耐熱性，從而可以使用更便宜和緊 湊的切換元件(晶體管)。因此，根據(jù)第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)滿足作為近來重要技術要 求的車輛的低成本要求。 此外，在開始以P麗控制模式逐漸增大晶體管25的占空比之后，只要滿足以下第 一至第三條件中的至少一個，根據(jù)第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)就確定，即使機械繼電器24 接通，也沒有高突發(fā)電流流入電動機12 : 第一條件是從占空比開始逐漸增大算起過去了預定時間； 第二條件是電動機21的轉速(RPM)等于或大于預定轉速(RPM);以及 第三條件是晶體管25的占空比等于或大于預設百分比。 因此，可以可靠地防止大突發(fā)電流流入電動機12。 此外，為了在機械繼電器24已經(jīng)接通之后將晶體管25截止，根據(jù)第四實施例的引 擎啟動系統(tǒng)以P麗控制模式逐漸減小晶體管25的占空比。這防止了要提供給電動機12的 電流快速改變，從而避免電動機12的輸出突然改變。注意，在接通機械繼電器24從而使晶 體管25截止之后，根據(jù)本發(fā)明的引擎啟動系統(tǒng)可以陡峭地或逐步降低晶體管25的占空比 直至百分之零。 為了停止電動機12，根據(jù)第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)適于斷開機械繼電器24，同
時導通晶體管25，從而將要提供給電動機12的電流減小至合適的低水平。因此，可以限制
機械繼電器24的觸點之間的電弧，從而改進機械繼電器24的耐久壽命。 根據(jù)第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)適于以P麗控制模式逐漸減小晶體管25的占空
比，從而逐漸減小要提供給電動機12的電壓。這限制了浪涌電壓的產(chǎn)生。 根據(jù)第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)適于僅暫時將晶體管25轉變?yōu)閷顟B(tài)以停止
電動機12。這不需要過多考慮耐熱性，從而可以使用更便宜和緊湊的切換元件(晶體管)。
因此，根據(jù)第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)滿足作為近來重要技術要求的車輛的低成本要求。 根據(jù)第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)適于 減小熱敏晶體管25的導通持續(xù)時間，并增大抗熱機械繼電器24的接通持續(xù)時間； 以及 使用晶體管25來中斷對電動機12的電流供給，該晶體管25的導通/截止次數(shù)依 賴于其耐久性壽命；晶體管25的導通/截止次數(shù)大于機械繼電器24的接通/斷開次數(shù)。
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因此，根據(jù)第四實施例的引擎啟動系統(tǒng)利用了晶體管25和機械繼電器24的優(yōu)點， 并因此使晶體管25和機械繼電器24緊湊而且壽命更長。 此外，為了在將機械繼電器24斷開之前使晶體管25截止，根據(jù)第四實施例的引擎 啟動系統(tǒng)以P麗控制模式逐漸增加晶體管25的占空比。這防止了要提供給電動機12的電 流快速改變，從而避免電動機12的輸出突然改變。注意，在斷開機械繼電器24從而使晶體 管25導通之前，根據(jù)本發(fā)明的引擎啟動系統(tǒng)可以陡峭地或逐步降低晶體管25的占空比直 至預設百分比，如100%。 根據(jù)上述每一個實施例的引擎啟動系統(tǒng)及其修改可以具有被設計為數(shù)據(jù)表或程 序的映射。該映射表示引擎速度的變量和從引擎自動停止請求出現(xiàn)算起過去的時間的變量 之間的函數(shù)(關系)?？梢曰谑褂靡?1或其計算機模型進行的測試而獲得的數(shù)據(jù)來確 定該函數(shù)。該函數(shù)也可以是基于引擎21的設計數(shù)據(jù)而已經(jīng)確定的。通常，該函數(shù)表示引擎 速度隨著從引擎自動停止請求出現(xiàn)算起而過去的時間的增加而降低。 具體地，ECU 20使用例如CPU中安裝的至少一個定時器或至少一個計數(shù)器來測量 從引擎自動停止請求出現(xiàn)算起而過去的時間。ECU 20使用對從引擎自動停止請求出現(xiàn)算起 而過去的時間的測量值作為關鍵字來參考該映射。基于參考的結果，ECU 20檢索與對從引 擎自動停止請求出現(xiàn)算起而過去的時間的測量值相對應的引擎速度的值，從而監(jiān)控引擎速 度。 這可以在不使用曲柄角傳感器的情況下測量引擎速度。 根據(jù)上述每一個實施例的引擎啟動系統(tǒng)及其修改可以具有被設計為數(shù)據(jù)表或程 序的映射。該映射將小齒輪13的轉速的變量表示為以下量的函數(shù)從開始對啟動器電動機 12加電算起過去的時間(加電持續(xù)時間)、以及要施加至啟動器電動機12 (切換元件)24 的電流量，如要施加至切換元件24的P麗信號的占空比。可以基于使用引擎21或其計算 機模型進行的測試而獲得的數(shù)據(jù)來確定該函數(shù)。該函數(shù)也可以是基于引擎啟動系統(tǒng)1的設 計數(shù)據(jù)已經(jīng)確定的。通常，該函數(shù)表示啟動器電動機12的轉速隨著從開始對啟動器電動機 12加電算起而過去的時間的增長以及隨著要施加至啟動器電動機12電流的增大而增大。
具體地，ECU 20使用例如CPU中安裝的至少一個定時器或至少一個計數(shù)器，來測 量從開始對啟動器電動機12加電算起而過去的時間。ECU 20使用對從開始對啟動器電動 機12加電算起而過去的時間的測量值和啟動器電動機12的占空比作為關鍵字，來參考該 映射?；趨⒖嫉慕Y果，ECU 20檢索與對從開始對啟動器電動機12加電算起而過去的時 間的測量值和啟動器電動機12的占空比相對應的小齒輪13的轉速的值，從而監(jiān)控小齒輪 13的轉速。 這可以在不使用傳感器來測量小齒輪13的轉速的情況下測量小齒輪13的轉速。
例如，在與輸出軸12a的 一 端的外圓周螺旋形花鍵嚙合(helicalspline engagement)中，可以提供單向離合器(one-way clutch)。該單向離合器用于將從啟動器 電動機12提供的旋轉運動傳遞至小齒輪13，而不將從小齒輪13提供的旋轉運動傳遞至啟 動器電動機12。 盡管已經(jīng)描述了目前認為是本發(fā)明的實施例及其修改的內(nèi)容，但是應理解，其中 可以做出未描述的各種修改，在所附權利要求中應當覆蓋了所有這種修改并使其落入本發(fā) 明的范圍內(nèi)。
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權利要求
一種根據(jù)引擎重啟請求的出現(xiàn)來曲柄轉動內(nèi)燃機的曲軸以重啟內(nèi)燃機的系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機是已響應于引擎自動停止請求被自動控制停止的，所述曲軸附著有環(huán)形齒輪，所述系統(tǒng)包括啟動器，具有電動機和致動器，所述電動機在被加電時轉動地驅動具有小齒輪的輸出軸，所述致動器在被加電時將所述小齒輪向所述環(huán)形齒輪偏移以與所述環(huán)形齒輪嚙合；電源，電連接至所述電動機，用于輸出電能；第一機械繼電器，電連接在所述電源和電動機之間，用于接通和斷開對所述電動機的基于所述電能的電流供給，以轉動所述小齒輪；以及切換元件，電連接在所述第一機械繼電器兩端，用于接通和斷開對所述電動機的所述電流供給，以轉動所述小齒輪。
2. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括小齒輪預設單元，被配置為在定時處對所述致動器加電，從而將所述小齒輪向所述環(huán) 形齒輪偏移，使得所述小齒輪與所述環(huán)形齒輪嚙合，所述定時表示以下任一項緊接所述內(nèi) 燃機的轉速達到零之前的時刻；以及在所述內(nèi)燃機的轉速達到零之后的時刻；引擎停止位置調(diào)整單元，被配置為在所述小齒輪已與所述環(huán)形齒輪嚙合之后，通過所 述切換元件來控制要提供給所述電動機的電流，從而使所述曲軸的環(huán)形齒輪與所述小齒輪 一起轉動，使得所述曲軸的轉動位置被調(diào)整至目標轉動位置；以及引擎重啟單元，被配置為在調(diào)整了所述曲軸的轉動位置之后，使所述機械繼電器接通 對所述電動機的電流供給，從而轉動所述小齒輪。
3. 如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述引擎重啟單元被配置為在從通過所述切換元件開始向所述電動機提供電流算起經(jīng)過了預設時間之前，通過所 述切換元件來控制要提供給所述電動機的電流；以及在從通過所述切換元件開始向所述電動機提供電流算起已過去了預設時間之后，使所 述機械繼電器接通對所述電動機的電流供給，從而轉動所述小齒輪。
4. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，還包括第二機械繼電器，電連接在所述電源和所述致動器之間，用于接通和斷開對所述致動 器的電流供給，以偏移所述小齒輪；電路選擇單元，位于所述切換元件與所述啟動器之間，并被配置為選擇性地提供以下 之一 第一電路，其中所述切換元件與所述第一機械繼電器并聯(lián)電連接；以及第二電路，其 中所述切換元件與所述第二機械繼電器并聯(lián)電連接。
5. 如權利要求4所述的系統(tǒng)，還包括 小齒輪預設單元，被配置為當所述電路選擇單元選擇所述第二電路時，在定時處控制對所述致動器的電流供給， 從而將所述小齒輪向所述環(huán)形齒輪偏移，使得所述小齒輪與所述環(huán)形齒輪嚙合，所述定時 表示以下任一項緊接在所述內(nèi)燃機的轉速達到零之前的時刻；以及在所述內(nèi)燃機的轉速 達到零之后的時刻；以及接通所述第二機械繼電器，以維持所述小齒輪與所述環(huán)形齒輪嚙合。
6. 如權利要求5所述的系統(tǒng)，還包括引擎停止位置調(diào)整單元，被配置為在所述小齒輪預設單元已將所述小齒輪與所述環(huán)形齒輪嚙合并且所述電路選擇單元選擇了所述第一電路之后，通過所述切換元件來控制要 提供給所述電動機的電流，從而使所述曲軸的環(huán)形齒輪與所述小齒輪一起轉動，使得所述 曲軸的轉動位置被調(diào)整至目標轉動位置。
7. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述切換元件具有占空比，所述占空比表示所述切 換元件的接通持續(xù)時間與所述切換元件的接通和斷開持續(xù)時間之和的比值，所述系統(tǒng)還包 括電動機驅動啟動單元，被配置為在啟動對電動機的驅動時，逐漸增大所述切換元件的占空比，同時使所述第一機械繼 電器斷開對所述電動機的電流供給，從而增大基于所述電源電能的電壓，其中所述電壓通 過所述切換元件施加至所述電動機；在施加至所述電動機的所述電壓增大之后，使所述第一機械繼電器接通對所述電動機 的電流供給；以及在所述第一機械繼電器接通對所述電動機的電流供給之后，使所述切換元件斷開對所 述電動機的電流供給。
8. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述電動機驅動啟動單元被配置為在開始對所述 切換元件的占空比進行控制之后，當滿足第一條件、第二條件和第三條件中的至少一個時， 使所述第一機械繼電器接通對所述電動機的電流供給，第一條件是從開始控制占空比算起已過去了預定時間，第二條件是所述電動機的轉速等于或大于預定轉速，第三條件是所述切換元件的占空比等于或大于預設百分比。
9. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述電動機驅動啟動單元被配置為在使所述切換 單元斷開對所述電動機的電流供給時，逐漸減小所述切換元件的占空比。
10. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述切換元件具有占空比，所述占空比表示所述 切換元件的接通持續(xù)時間與所述切換元件的接通和斷開持續(xù)時間之和的比值，所述系統(tǒng)還 包括電動機驅動停止單元，被配置為在停止對電動機的驅動時，使所述切換元件接通對所述電動機的電流供給，同時使所 述第一機械繼電器接通對所述電動機的電流供給；在所述切換單元接通對所述電動機的電流供給之后，使所述第一機械繼電器斷開對所 述電動機的電流供給；以及在所述第一機械繼電器斷開對所述電動機的電流供給之后，逐漸減小所述切換元件的 占空比，從而減小基于所述電源電能的電壓，以中斷對所述電動機的電流供給，其中所述電 壓通過所述切換元件施加至所述電動機。
11. 如權利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述電動機驅動停止單元包括增大單元，被配 置為在使所述切換單元接通對所述電動機的電流供給時，逐漸增大所述切換單元的占空 比。
12. —種用于曲柄轉動已經(jīng)停止的內(nèi)燃機的曲軸以啟動內(nèi)燃機的系統(tǒng)，所述曲軸附著 有環(huán)形齒輪，所述系統(tǒng)包括啟動器，具有電動機和致動器，所述電動機在被加電時轉動地驅動具有小齒輪的輸出軸，所述致動器在被加電時將所述小齒輪向所述環(huán)形齒輪偏移以與所述環(huán)形齒輪嚙合； 電源，電連接至所述電動機，用于輸出電能；第一機械繼電器，電連接在所述電源和電動機之間，用于接通和斷開對所述電動機的 基于所述電能的電流供給以轉動所述小齒輪；切換元件，電連接在所述第一機械繼電器兩端，用于接通和斷開對所述電動機的電流 供給以轉動所述小齒輪，所述切換元件具有占空比，所述占空比表示所述切換元件的接通 持續(xù)時間與所述切換元件的接通和斷開持續(xù)時間之和的比值；以及電動機驅動啟動單元，被配置為在啟動對電動機的驅動時，逐漸增大所述切換元件的占空比，同時使所述第一機械繼 電器斷開對所述電動機的電流供給，從而增大基于所述電源電能的電壓，其中所述電壓通 過所述切換元件施加至所述電動機；在施加至所述電動機的所述電壓增大之后，使所述第一機械繼電器接通對所述電動機 的電流供給；以及在所述第一機械繼電器接通對所述電動機的電流供給之后，使所述切換元件斷開對所 述電動機的電流供給。
13.如權利要求12所述的系統(tǒng)，還包括 電動機驅動停止單元，被配置為在停止對電動機的驅動時，使所述切換元件接通對所述電動機的電流供給，同時使所 述第一機械繼電器接通對所述電動機的電流供給；在所述切換單元接通對所述電動機的電流供給之后，使所述第一機械繼電器斷開對所 述電動機的電流供給；以及在所述第一機械繼電器斷開對所述電動機的電流供給之后，逐漸減小所述切換元件的 占空比，從而減小基于所述電源電能的電壓，以中斷對所述電動機的電流供給，其中所述電 壓通過所述切換元件施加至所述電動機。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于曲柄轉動內(nèi)燃機的曲軸的系統(tǒng)，其中，啟動器，具有電動機和致動器，所述電動機用于在被加電時轉動地驅動具有小齒輪的輸出軸，所述致動器用于在被加電時將所述小齒輪向所述環(huán)形齒輪偏移以與所述環(huán)形齒輪嚙合。電源電連接至所述電動機，用于輸出電能。第一機械繼電器電連接在所述電源和電動機之間，用于接通和斷開對所述電動機的基于所述電能的電流供給以轉動所述小齒輪。切換元件，電連接在所述第一機械繼電器兩端，用于接通和斷開對所述電動機的電流供給以轉動所述小齒輪。
文檔編號F02N11/08GK101713362SQ20091017907
公開日2010年5月26日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權日2008年10月4日
發(fā)明者加藤章, 千田崇, 奧本和成, 新美正巳, 春野貴譽一, 村田光廣 申請人:株式會社電裝