CN102011667B

CN102011667B - 用于在发动机再起动条件满足时再起动内燃发动机的系统

Info

Publication number: CN102011667B
Application number: CN201010519977.6A
Authority: CN
Inventors: 能谷英弥
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-09-06
Also published as: DE102010037324A1; JP4835774B2; US8671903B2; CN102011667A; JP2011074912A; DE102010037324B4; US20110056450A1

Abstract

本发明提供一种用于在发动机再起动条件满足时再起动内燃发动机的系统，具体地，在所述系统中，在内燃发动机自动停止后在内燃发动机正向滑转期间，小齿轮移位单元使小齿轮开始向齿圈移位以使两者之间啮合。啮合判断单元判断小齿轮和齿圈之间是否具有第一和第二位置关系中的任一个。第一位置关系代表小齿轮至少部分地与齿圈啮合。第二位置关系代表小齿轮与齿圈邻接。当在小齿轮开始向齿圈移位后确定出小齿轮与齿圈具有第一和第二位置关系中的任一个之前发动机再起动条件得到满足时，转动调节单元调节小齿轮转动的开始正时。

Description

用于在发动机再起动条件满足时再起动内燃发动机的系统

技术领域

本发明涉及用于在预定的发动机再起动条件中的至少一个满足时再起动内燃发动机的系统。

背景技术

近来已经开发出了发动机停止-起动系统，例如怠速减少控制系统。这种发动机停止-起动系统被设计成响应于检测到驾驶员的发动机停止操作例如制动踏板的操作自动地停止车辆的内燃发动机。该发动机停止-起动系统还被设计成响应于检测到驾驶员的起动车辆操作例如加速踏板的操作自动地再起动内燃发动机。这些发动机停止-起动系统的目的是减少燃料消耗、废气排放等。

本文提到的内燃发动机简称为发动机，再起动发动机需要发动机的输出轴例如曲轴的初始转动，以及响应于点火钥匙的操作正常起动发动机。这些发动机停止-起动系统利用起动机提供发动机曲轴的初始转动。具体地，为了提供发动机曲轴的初始转动，这些发动机停止-起动系统把起动机的小齿轮移向与曲轴耦接的齿圈，从而使小齿轮与齿圈啮合。然后，这些系统致动起动机以使小齿轮与齿圈一起转动，从而开始发动机的曲柄转动，由此再起动发动机。

用于再起动发动机的起动机驱动控制的例子在美国专利No.7,275,509中披露，其对应于德国专利申请公开No.DE10 2005 049 092和日本专利申请公开No.2007-107527。这些专利申请中披露的起动机驱动控制，在发动机自动停止后曲轴滑转(在没有发动机的帮动的情况下转动)期间，使起动机的小齿轮与耦接到发动机曲轴的齿圈预啮合，以备再起动发动机。小齿轮与齿圈的这种预啮合可以响应于驾驶员的发动机再起动操作立即再起动发动机，并能减少小齿轮与齿圈啮合时产生的噪音。

发明内容

发明人已经发现上述专利公布文献种披露的起动机驱动控制存在问题。

在通常的起动机中，除了发动机的正常起动或再起动过程以外，小齿轮都远离耦接到发动机曲轴的齿圈，使得自小齿轮开始向齿圈移位到小齿轮与齿圈完全啮合需要花费一定量的时间。

由于上述专利公开文献中披露的起动机驱动控制装置设计成在发动机再起动请求发生之前使小齿轮与齿圈预啮合，因此发动机再起动请求可能发生在小齿轮向齿圈开始移位和小齿轮与齿圈啮合完成之间的间隔期间。

这种情况下，转动的小齿轮会在其停止转动之前立即与齿圈啮合，从而导致因在小齿轮和齿圈啮合期间在小齿轮与齿圈之间的撞击和/或摩擦引起的噪音增大。这种情况还可能使得小齿轮和齿圈的啮合不平滑。

考虑到上述情况，本发明致力于提供用于再起动内燃发动机的系统，该系统设计成解决上述的这种问题。

具体而言，本发明的目的是提供用于再起动内燃发动机的系统，该系统设计成在合适的时机进行起动机的小齿轮与齿圈的啮合，由此可以减小因小齿轮和齿圈的啮合产生的噪音和/或使得小齿轮和齿圈的啮合变得平滑。这种设计能恰当地起动内燃发动机。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于使具有小齿轮的起动机响应于内燃发动机自动停止后当发动机再起动条件满足时起动具有输出轴的内燃发动机的系统，其中齿圈耦接到所述输出轴。该系统包括小齿轮移位单元，其被构造为：在内燃发动机自动停止后内燃发动机正向滑转期间，使小齿轮开始向齿圈移位以使小齿轮与齿圈啮合。该系统包括啮合判断单元，其被构造为：判断小齿轮和齿圈是否具有在其之间的第一和第二位置关系中的任一个。第一位置关系代表小齿轮至少部分地与齿圈啮合，第二位置关系代表小齿轮与齿圈邻接。该系统包括转动调节单元，其被构造为：当在小齿轮开始向齿圈移位后啮合判断单元确定出小齿轮与齿圈具有在其之间的第一和第二位置关系中的任一个之前满足发动机再起动条件时，调节小齿轮转动的开始正时。

在通常的怠速减少控制中，在内燃发动机(发动机)滑转期间，起动机的小齿轮被预先移位成在发动机再起动条件满足前与跟发动机输出轴耦接的齿圈啮合。在起动机中，除了发动机的正常起动或再起动过程以外，小齿轮都位于远离齿圈的位置，因此，从小齿轮开始向齿圈移位到小齿轮与齿圈完全啮合需要花费一定量的时间。另外，当在从小齿轮开始向齿圈移位到小齿轮与齿圈啮合完成之间的间隔期间发动机再起动条件得到满足时，转动的小齿轮会在停止转动之前即与齿圈啮合，从而导致在小齿轮与齿圈啮合期间由于小齿轮与齿圈之间的撞击和/或摩擦导致的噪音增大。这种情况还会使小齿轮与齿圈之间的啮合不平滑。

但是，本发明的一个方面被构造为：当在小齿轮开始向齿圈移位后啮合判断单元确定出小齿轮与齿圈在其之间具有第一和第二位置关系中的任一个之前发动机再起动条件得到满足时，调节小齿轮转动的开始正时。第一位置关系代表小齿轮至少部分地与齿圈啮合，第二位置关系代表小齿轮与齿圈邻接。

因此，本发明的一个方面被构造为：在小齿轮完全地或至少部分地与齿圈啮合后延迟小齿轮转动的开始正时。这使得，即使在小齿轮与齿圈啮合过程期间发动机再起动条件得到满足，也能可靠地将小齿轮与齿圈啮合，同时减小因小齿轮与齿圈啮合产生的噪音。因此，本发明的这个方面将小齿轮与齿圈恰当地啮合，从而恰当地起动内燃发动机。

本发明的一个方面能够在小齿轮与齿圈邻接后延迟小齿轮转动的开始正时。即使在小齿轮与齿圈的啮合完成之前，当小齿轮与齿圈邻接时，小齿轮与齿圈的啮合在小齿轮与齿圈邻接之后立即进行。由于这个原因，本发明的一个方面可将小齿轮与齿圈可靠地啮合以及减小由于小齿轮与齿圈的啮合产生的噪音。

附图说明

从以下通过参照附图对实施例的描述，本发明的其他目的和方面将变得明显，附图中：

图1示意性地示出了根据本发明第一实施例的发动机起动系统的整体硬件结构的例子；

图2的流程图示意性地示出了根据第一实施例在图1中示出的ECU执行的发动机自动停止程序；

图3的流程图示意性地示出了根据第一实施例由ECU执行的发动机再起动程序；

图4的曲线示意性地示出了根据第一实施例发动机冷却剂的温度变量与啮合所需时间变量之间的关系；

图5示意性地示出了第一曲线和第二曲线，其中第一曲线表示根据第一实施例以一个发动机-速度减小率的发动机速度的变化例子，第二曲线表示根据第一实施例以比第一曲线的发动机-速度减小率小的发动机-速度减小率的发动机速度的变化例子；

图6A是时序图，其示意性地示出了根据第一实施例在图1中所示的发动机正转期间小齿轮和齿圈之间的啮合过程完成时发动机控制系统的相对于与发动机速度随时间变化的操作；

图6B是时序图，其示意性地示出了根据第一实施例发动机倒转期间小齿轮和齿圈之间的啮合过程完成时发动机控制系统的相对于与发动机速度随时间变化的操作；

图7A是根据本发明第二实施例的小齿轮和齿圈的一部分的正视图；

图7B是沿图7A中所示的A方向看小齿轮和齿圈的一部分中每个的平面图；

图8是示意性地示出了按照第二实施例小齿轮和齿圈之间的啮合过程的时序图；

图9示意性地示出了按照第二实施例小齿轮和齿圈之间的啮合过程中小齿轮和齿圈的一系列操作；

图10的流程图示意性地示出了按照第二实施例由ECU执行的发动机再起动程序；以及

图11的曲线示意性地示出了根据第一和第二实施例中每个的第八变型在图1中所示的通过起动机起动发动机的次数的变量与啮合所需时间的变量之间的关系。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的实施例。

在这些实施例中，实施例中类似的部件，其由相似的参考标记标识，在下面的描述中被忽略或简化。

第一实施例

在第一实施例中，本发明被应用在发动机起动系统上，该发动机起动系统设计作为安装在机动车上的发动机控制系统CS的一部分。该发动机控制系统CS包括作为其中央装置的电子控制单元(ECU)30，并且被操作以控制燃料喷射量和点火正时，以及执行自动停止内燃发动机(简称发动机)20的任务和再起动发动机20的任务。发动机控制系统CS的整体结构的例子示于图1中。

参见图1，发动机20具有作为其输出轴的曲轴21，曲轴的一端与齿圈22直接或间接地耦接。

发动机20工作时通过位于各气缸内的运动活塞压缩空气燃料混合物或空气，并且使被压缩的空气燃料混合物或被压缩空气和燃料的混合物在各气缸内燃烧，从而把燃料能量转变为机械能，例如旋转能，从而转动曲轴21。曲轴21的转动通过安装在机动车上的传动系传递给驱动轮，从而驱动机动车。各气缸内的油(发动机油)用于对发动机20中放置的相互接触的任何两个部件进行润滑，例如运动活塞和各气缸。

发动机20安装有例如点火系统51和燃料喷射系统53。

点火系统51包括致动器，例如点火器，AC，并且使致动器AC提供电流或火花以点燃发动机20内各气缸的空气-燃料混合物，从而使空气-燃料混合物燃烧。

燃料喷射系统53包括致动器，例如燃料喷射器，AC，并且使致动器AC直接把燃料喷射到发动机20的各气缸内或喷射到在其各气缸紧跟前的进气歧管(或进气端口)，从而在发动机20的各气缸内燃烧空气-燃料混合物。当内燃发动机设计为柴油发动机时，可以取消点火系统51。

另外，在机动车中，为了使机动车减速或停车，安装有制动系统55。

制动系统55包括例如位于机动车的各车轮处的作为致动器AC的盘式或鼓式制动器。制动系统55响应于驾驶员踏下机动车的制动踏板而向各制动器发送减速信号，该减速信号表示从各制动器向车轮中的相应一个施加的制动力。这导致每个制动器基于被发送的减速信号使车轮的相应一个减速或停转。

另外，在机动车中，为了测量发动机20的运行状态和机动车的驱动状态，机动车上安装有传感器57。

传感器57中的每一个操作成测量与发动机20和/或机动车的运行状态关联的相应一个参数的即时值，并向ECU30输出表示相应一个参数的测量值的信号。

具体地说，传感器57包括例如曲柄角度传感器(曲轴传感器)25、冷却剂温度传感器27、加速器传感器(节气门位置传感器)以及制动器传感器，这些传感器与ECU30电连接。

曲柄角度传感器25操作成在每当曲轴21转过预定角度例如30度时向ECU30输出脉冲信号。

冷却剂温度传感器27操作成向ECU30输出表示发动机冷却剂温度的信号。

加速器传感器操作成：

测量机动车的驾驶员可操作的加速器踏板的实际位置或行程，该加速器踏板与节气门连接，用于控制进入进气歧管的空气量；以及

向ECU30输出表示测量到的加速器踏板的实际行程或位置的信号。

制动器传感器操作成测量驾驶员可操作的车辆的制动器踏板的实际位置或行程并输出表示测量到的制动器踏板的实际行程或位置的信号。

参见图1，发动机控制系统CS包括起动机10、可充电电池12、第一驱动继电器18、第二驱动继电器13、第一二极管D1、以及第二二极管D2。

起动机10包括起动机马达(马达)11、小齿轮轴14、可动小齿轮构件PM、马达开关SL1、以及螺线管致动器SL2。

马达11包括输出轴和电枢，其中输出轴与小齿轮轴14耦接，电枢与输出轴耦接并与马达开关SL1电连接。马达开关SL1包括螺线管61、一对静触点63a和63b、以及可动触点65。静触点63a与电池12的正极端电连接，电池12的负极端接地，静触点63b与马达11的电枢电连接。

可动小齿轮构件PM包括单向离合器17和小齿轮16。

如图1所示，单向离合器17设置成与小齿轮轴14的一端的外周缘以螺旋花键啮合。

单向离合器17包括离合器外部和离合器内部，其中离合器外部与小齿轮轴14耦接，离合器内部上安装有小齿轮16；这些离合器内部和离合器外部设置成彼此以螺旋花键啮合。

单向离合器17的结构允许小齿轮16沿小齿轮轴14的轴向方向与单向离合器17的离合器内部一起移位并且可随其转动。

单向离合器17设计成把马达11提供的旋转运动传递给离合器内部(小齿轮16)，并且不把离合器内部(小齿轮16)的旋转运动传递给离合器外部(马达11)。

具体地说，即使在小齿轮16与齿圈22啮合期间发动机20(齿圈22)的转速高于小齿轮16的转速，单向离合器17也可以变为分离使得小齿轮16和单向离合器17可以空转。这可以防止齿圈22(小齿轮16)的转动传递给起动机马达11。

起动机马达11被设置为与发动机20相对，使得小齿轮16在小齿轮轴14的轴向方向上向发动机20的移位允许小齿轮16的齿部与发动机20的齿圈22的齿部邻接并与其啮合。

螺线管致动器SL2包括，例如，缠绕小齿轮轴14的螺线管15。螺线管15的一端通过第一驱动继电器18与电池12的正极端电连接，并且其另一端接地。

第一驱动继电器18包括，例如，螺线管18a和开关18b。半导体继电器可以作为第一驱动继电器18来使用。螺线管18a的一端与ECU30的输出端口P2电连接，并通过第一二极管D1与点火开关19电连接，螺线管18a的另一端接地。点火开关19被设置在机动车上，并且包括驾驶员可操作的点火钥匙K、与ECU30电连接的点火ON(接通)触点(位置)IG、以及与第一二极管D1电连接的起动机ON(接通)触点(位置)ST。点火开关19与电池12的正极端子电连接。

当点火钥匙K由驾驶员插入到机动车的钥匙孔并由驾驶员操作到点火ON位置IG时，电池12的电力被供给ECU30，使得ECU30被通电。

当插入在钥匙孔中的点火钥匙K由驾驶员从点火ON位置IG转到起动机ON位置ST时，电池12的电力通过第一二极管D1供给螺线管18a作为发动机起动信号，使得螺线管18a被通电。

另外，当电ON信号通过输出端口P2从ECU30输送到螺线管18a时，螺线管18a被通电。

开关18b在电池12的正极端子和螺线管15之间电连接，螺线管15的另一端接地。螺线管18a通电时产生的磁力使开关18b接通(闭合)，使得螺线管15被通电。

当螺线管15被通电时，其使得小齿轮轴14克服回位弹簧(未示出)的力向齿圈22移位。小齿轮轴14向齿圈22的移位允许可动小齿轮构件PM移向齿圈22。这使得小齿轮16与齿圈22啮合从而起动发动机20。

否则，当从ECU30通过输出端口P2向螺线管18a没有电ON信号发送时，螺线管18a不通电，从而开关18b断开，导致螺线管15不通电。

在不通电时，螺线管致动器SL2的回位弹簧使小齿轮轴14返回其在图1中所示的初始位置，使得小齿轮16与齿圈22在它们的初始状态不被啮合。当点火开关19断开或不位于起动机ON位置ST时，第一驱动继电器18处于断开状态。

应当注意到，在起动机10中，为了使小齿轮16与齿圈22平滑地啮合，作为润滑剂的大量润滑脂被放置在起动机10的一些部件的可滑动接触部分上；这些部件包括小齿轮轴14、螺旋花键配合部分，等等。类似地，在发动机20中，作为润滑剂的大量润滑脂被放置在发动机20的一些部件的可滑动接触部分上；这些部件包括各气缸和安装在各气缸内的活塞。

第二驱动继电器13包括，例如，螺线管13a和开关13b。可以利用半导体继电器作为第二驱动继电器13。

螺线管13a的一端电连接到ECU30的输出端口P1并且通过第二二极管D2电连接到点火开关19的起动机ON位置ST，另一端接地。

当插入在钥匙孔内的点火钥匙K由驾驶员从点火ON位置IG转到起动机ON位置ST时，电池12的电力通过第二二极管D2供给螺线管13a，使得螺线管13a被通电。另外，当电ON信号从ECU30通过输出端口P1供给螺线管13a时，螺线管13a被通电。

开关13b在电池12的正极端和螺线管61的一端之间电连接，螺线管61的另一端接地。螺线管13a通电时产生的磁力使开关13b接通(闭合)，使得螺线管61被通电。

当螺线管61被通电时，可动触点65邻接在一对静触点63a和63b上，使得马达11的电枢被电池12通电。这使得马达11使输出轴与小齿轮轴14一起转动，从而转动小齿轮16(可动小齿轮构件PM)。

另一方面，当从ECU30通过输出端口P2向螺线管13a没有电ON信号发送时，螺线管13a不通电，从而开关13b断开，导致螺线管61不通电。当点火开关19断开或不位于起动机ON位置ST时，第二驱动继电器13处于断开状态。

当被断电时，可动触点65从一对静触点63a和63b分离，使得马达11的电枢被断电。这使得马达11停止输出轴和小齿轮轴14的转动，因此停止小齿轮16(可动小齿轮构件PM)的转动。

例如，采用通常的磁拾取器型角度传感器作为曲柄角度传感器23。具体地说，曲柄角度传感器23包括磁阻盘(脉冲发生器)24，其与曲轴21耦接以与其一体转动。曲柄角度传感器23还包括靠近磁阻盘24布置的磁性拾取器(简称为“拾取器”)25。

磁阻盘24具有围绕盘24的外周缘以预定曲柄角度间距隔开的齿26，例如30°间隔(π/6弧度间隔)。该方形盘24还具有，例如，一个缺齿部分MP，在该部分处缺少预定数量的齿例如缺少两个齿。预定的曲柄角度间隔限定了曲柄角度传感器23的曲柄角度测量分辨率。例如，当齿26以30度间距隔开时，曲柄角度测量分辨率被设定为30度。

拾取器25设计成根据磁阻盘24的齿26的转动拾取预先形成的磁场中的变化，从而产生脉冲，该脉冲是从基本信号水平到预设信号水平的过渡。

具体地说，拾取器25操作成每当转动的磁阻盘24的一个齿26经过拾取器25的前端时都输出脉冲。

从拾取器25输出的脉冲串，称为“NE信号”，被传送给ECU30；ECU30利用该NE信号计算发动机20的转速NE。

ECU30被设计为例如通常的微计算机电路，包括，例如，CPU、存储介质30a、以及IO(输入和输出)接口等，其中存储介质30a包括ROM(只读存储器)例如可重写ROM、RAM(随机存取存储器)等。

存储介质30a预先在其中存储各种发动机控制程序。

ECU30操作成：

接收传感器57输出的信号；以及

基于由从传感器57所接收信号的至少一些所确定的发动机20的工作条件，控制发动机20内安装的各种致动器AC，从而调节发动机20的各种受控变量。

例如，ECU30被编程为：

调节各气缸的进气量；

计算对于各气缸点火器AC的合适的点火正时，以及对于各气缸的燃料喷射器AC的合适的燃料喷射正时和合适的喷射量；

指令各气缸的燃料喷射器AC，以使其在相应的计算出的合适喷射正时把相应的计算出的合适的喷射量喷入各气缸；和

指令各气缸的点火器AC，以使其在相应的计算出的合适点火正时，对各气缸内压缩的空气-燃料混合物或压缩的空气和燃料的混合物进行点火。

另外，存储介质30a中存储的发动机控制程序包括发动机自动停止程序(编程)R1。ECU30在其通电期间以预设周期反复运行发动机自动停止程序R1。

具体地说，根据发动机自动停止程序R1，ECU30基于传感器57输出的信号反复确定预定发动机自动停止条件中的至少一个是否得到满足。

在确定出预定发动机自动停止条件中的至少一个得到满足时，ECU30就执行发动机自动停止任务T1。发动机自动停止任务T1，例如，切断燃料喷射进发动机20的各气缸。

所述预定发动机自动停止条件包括，例如，如下条件：

驾驶员的加速器踏板行程为零(驾驶员完全释放加速器踏板)，使得节气门位于其怠速位置；

驾驶员压下制动踏板；和

发动机转速等于或低于预设速度(怠速减少执行速度)。

在发动机20自动停止后，根据发动机再起动程序R2，ECU30基于传感器57输出的信号确定预定的发动机再起动条件中的至少一个是否得到满足。

如果基于传感器57输出的信号确定出预定的发动机再起动条件中的至少一个得到满足，则ECU30执行发动机再起动任务。该发动机再起动任务是：

驱动起动机10以发动发动机20使得曲轴21以初始速度(怠速速度)转动；

指令各气缸的喷射器AC，以重新向相应气缸喷射燃料，以及

指令各气缸的点火器AC，以重新开始点燃相应气缸内的空气-燃料混合物。

预定的发动机再起动条件包括，例如，如下条件：

加速器踏板被压下(节气门被打开)；

驾驶员的制动踏板的行程为零(驾驶员完全释放制动踏板)；以及

电池12的荷电状态(SOC)变为等于或小于预设的阈值百分比，电池12的荷电状态指电池12的可利用容量，并且被表示为额定容量的百分比。

为了在发动机20的自动停止任务之后起动发动机20，ECU30根据曲柄角度传感器23输出的NE信号监测发动机20的曲轴21以RPM(每分钟转数)表示的转动速度，简称为“发动机转速”。

当发动机再起动条件中的至少一个得到满足时，只要在发动机再起动条件中的所述至少一个得到满足时的发动机速度等于或小于预设阈值，ECU30就使起动机10起动发动机20。具体地说，在紧随发动机再起动条件中的至少一个得到满足之后，ECU30将电的ON信号通过输出端口P2发送到第一驱动继电器18的螺线管18a，从而开始螺线管15的通电。螺线管15的通电使得小齿轮轴14克服回位弹簧的力移向齿圈22，使得小齿轮16与齿圈22啮合。

然后，ECU30向第二驱动继电器13发送电的ON信号以使马达11开始通电。这使小齿轮16与齿圈22一起转动，从而起动发动机20。

优选地，发动机20自动停止后的发动机再起动在发动机再起动条件中的至少一个得到满足后尽可能立即得到执行。相反，如果小齿轮16与齿圈22啮合时发动机转速高，因小齿轮16与齿圈22啮合产生的噪音会增大。这种噪音的这种增大对乘员来说可能是气人的和令人不快的。因小齿轮16和齿圈22啮合产生的噪音在下文中将被称为“啮合噪音”。

为了在立即的发动机再起动和减少啮合噪音之间获得好的平衡，ECU30操作成使小齿轮16和齿圈22在发动机20完全停止之前啮合，也就是说，在发动机20的自动停止任务之后曲轴21滑转期间啮合。

具体地说，ECU30响应于发动机自动停止请求的发生，停止燃料喷射到发动机20各气缸和在各气缸内点燃空气-燃料混合物中的至少一个，导致发动机20处于自动停止状态；当至少一个发动机自动停止条件满足时，该发动机自动停止请求发生。在发动机20自动停止之后，曲轴21滑转(在没有发动机20的帮动下转动)。在曲轴21滑转期间，在小齿轮16关于齿圈22(曲轴21)的相对速度处于预定的低相对速度范围例如从-100RPM到+100RPM(0±100RPM)时，ECU30将电的ON信号通过输出端口P2输出到第一驱动继电器18的螺线管18a，从而使螺线管15开始通电。螺线管15的通电使小齿轮轴14克服回位弹簧的力向着齿圈22移位，使得小齿轮16与齿圈22的啮合以备至少一个发动机再起动请求的下一次发生。

在小齿轮16与齿圈22的预啮合期间，当至少一个发动机再起动条件得到满足使得发动机再起动清求发生时，ECU30向第二驱动继电器13发送电的ON信号从而使马达11开始通电。这使小齿轮16与齿圈22一起转动，从而起动发动机20。

在发动机20自动停止任务后曲轴21滑转期间使小齿轮16与齿圈22预啮合的小齿轮预啮合结构，可以具有这样的可能性，即发动机再起动请求发生在从小齿轮16向齿圈22开始移位与小齿轮16和齿圈22啮合完成之间间隔期间。例如，当小齿轮16与齿圈22完全啮合时，小齿轮16和齿圈22具有在其间的第一位置关系。小齿轮16向齿圈22开始移位意味着小齿轮16和齿圈22之间啮合过程的开始。也就是，对于小齿轮16与齿圈22的啮合来说，需要将小齿轮16移位达到齿圈22。从小齿轮16向齿圈22开始移位到小齿轮16与齿圈22啮合完成需要一定量的时间，例如300毫秒。因此，在小齿轮16向齿圈22移位期间，换句话说，在小齿轮16与齿圈22之间的啮合过程期间可以发生发动机再起动请求。

如果响应于在小齿轮16与齿圈22啮合完成之前发生的发动机再起动请求而转动小齿轮16，那么小齿轮16与齿圈22的啮合可能存在着缺点。具体地说，以足够高的转速转动的小齿轮16会在其停止之前立即与齿圈22啮合。这会导致在小齿轮16与齿圈22啮合期间由于小齿轮16与齿圈22之间的撞击和/或摩擦引起的噪音的增大，而且可能使得小齿轮16与齿圈22的平滑啮合变得困难。上面阐述的这些观点可能对起动机10起动发动机20产生不利影响。

应当注意的是，当小齿轮16移向齿圈22时，小齿轮16的至少一个齿(轮)会不与齿圈22的齿隙接合而是与齿圈22的一个齿邻接。在这种情况下，在小齿轮16的该至少一个齿与齿圈22的所述齿邻接后，小齿轮15被转动与小齿轮16的该至少一个齿和齿圈22的齿隙之间的偏离的角度；该齿隙在小齿轮16的转动方向上与小齿轮16的所述至少一个齿最接近。在小齿轮16完成转动对应于所述偏离的所述角度时，螺线管15使小齿轮16移向齿圈22的力允许小齿轮16的所述至少一个齿与齿圈22的所述齿隙啮合，使得小齿轮16与齿圈22完全啮合。

考虑到上述情况，根据第一实施例的发动机控制系统CS被构造为：在发动机20的自动停止任务之后曲轴21滑转期间当至少一个发动机再起动请求发生时，判断小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程是否完成。发动机控制系统CS还被构造为：当判断出小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程完成时，开始小齿轮16的转动。

接下来，下文参照图2将描述由ECU30根据发动机自动停止程序R1执行的自动停止任务T1。自动停止任务T 1包括在发动机再起动请求发生后将小齿轮16移向齿圈22的任务。ECU30在其被通电期间以预设周期反复运行发动机自动停止程序R1以执行自动停止任务T1。

当启动自动停止程序R1时，在步骤S101中，基于传感器57输出的信号ECU30判断预定的发动机自动停止条件中的至少一个是否得到满足，换句话说，判断发动机再起动请求是否发生。

在基于传感器57输出的信号确定出没有预定的发动机自动停止条件得到满足(步骤S101中的否)时，ECU30退出自动停止程序R1。

否则，在确定出发动机自动停止条件中的至少一个得到满足(步骤S101中的是)时，在步骤S102中ECU30执行发动机20的自动停止控制。具体地说，ECU30控制点火系统51和/或燃料喷射系统53以停止各气缸中空气-燃料混合物的燃烧。发动机20的各气缸中空气-燃料混合物的燃烧的停止意味着发动机20的自动停止。由于发动机20的自动停止，所以发动机20的曲轴21基于例如其惯性滑转。

在步骤S103，ECU30判断当前时间是否对应于小齿轮16向齿圈22开始移位的预设小齿轮移位正时。如上所述，为了尽可能多地减小小齿轮16和齿圈22之间啮合噪音的量值，ECU30需要在发动机20的曲轴21的滑转停止前立即使小齿轮16和齿圈22啮合。具体地说，为了尽可能多地减小小齿轮16和齿圈22之间啮合噪音的大小，当小齿轮16相对于齿圈22(曲轴21)的相对速度处于预设的低相对速度范围时，ECU30需要使小齿轮16和齿圈22啮合。这是由于，发动机速度降低得越多，小齿轮16和齿圈22之间啮合噪音的大小减小的效果越大。

例如，在步骤S103，ECU30基于从曲柄角度传感器23输出的NE信号判断在发动机20滑转期间发动机速度是否达到预设的低转速NE1，例如100RPM，并且在确定发动机速度达到预设的低转速NE1时确定当前时间对应于用于开始小齿轮16向齿圈22的移位的预设的小齿轮移位正时。然后，ECU30基于电的ON信号控制起动机10，从而使小齿轮16开始向齿圈22移位。

应当注意的是，如上所述，发动机控制系统CS利用通常的磁性拾取传感器作为曲柄角度传感器23。通常的磁性拾取传感器被设计为根据磁阻盘24的齿的转动拾取在先前形成的磁场的变化，从而产生NE信号。即，在发动机20滑转期间(自动地运行停止)，ECU30判断检测到的发动机速度是否达到预设的低转速NE1，以便决定用于小齿轮16开始向齿圈22移位的预设的小齿轮移位正时。

但是，如上所述，磁性拾取型曲柄角度传感器23的发动机速度分辨率受限于曲柄角度传感器23的齿距。这会使磁性拾取型曲柄角度传感器23难以在发动机速度处于或低于例如200到300RPM的低速范围时以高精度计算发动机速度。

为了解决发动机速度的这种低精度计算，ECU30可以：

基于曲轴22转过每个预设曲柄角度例如30度所用的时间计算即时发动机速度；

基于即时发动机速度，估算在发动机20滑转期间曲轴21随后的旋转轨迹；和

基于所估算的曲轴21旋转轨迹判断发动机速度是否达到预设的低转速NE1。

为了解决发动机速度的这种低精度计算，ECU30还可以：

基于至少一个参数，例如发动机冷却剂温度或节气门位置，关联于发动机20滑转期间发动机速度下降程度，估算发动机滑转期间曲轴21的随后旋转轨迹；和

基于所估算的曲轴21的随后旋转轨迹判断发动机速度是否达到预设的低转速NE1。

具体地说，在确定出当前时间没有相应于小齿轮16向齿圈22开始移位的预设小齿轮移位正(步骤S103中的否)时，ECU30退出自动停止程序R1。

否则，在确定出当前时间相应于小齿轮16向齿圈22开始移位的预设小齿轮移位正(步骤S103中的是)时，ECU30进行到步骤S104，并将电的ON信号通过输出端口P2发送到第一驱动继电器18的螺线管18a，从而在步骤S104开始螺线管15的通电。在步骤S104，螺线管15通电使得小齿轮轴14抵御回位弹簧的力移向齿圈22。然后，ECU30退出自动停止程序R1。

接下来，参考图3描述根据发动机再起动程序R2由ECU30执行的发动机再起动任务T2。ECU30在其通电期间以预设周期反复运行发动机再起动程序R2，从而执行发动机再起动任务T2。

当启动发动机再起动程序R2时，在步骤S201中ECU30基于传感器57输出的信号判断预定的发动机再起动条件中的至少一个是否得到满足。

在基于传感器57输出的信号确定出没有预定的发动机再起动条件得到满足(步骤S201中的否)时，ECU30退出发动机再起动程序R2。

否则，在确定出发动机再起动条件中的至少一个得到满足(步骤S201中的是)时，ECU30基于起动机10的当前运行条件计算啮合所需时间(图3中的ERT)，并在步骤S202判断计算出的啮合所需时间是否等于或小于预设的阈值(图3中的TH)。

啮合所需时间表示从小齿轮16向齿圈22移位开始，换句话说，从电的ON信号输出到第一驱动继电器18开始，到小齿轮16与齿圈22的实际啮合即转动力可以从小齿轮16传递到齿圈22时所需的时间。因此，啮合所需时间随着起动机10的当前运行条件变化。

在第一实施例中，ECU30基于发动机冷却剂温度执行啮合所需时间的计算，并判断估算的啮合所需时间是否等于或小于预设的阈值。发动机冷却剂温度是与发动机20的温度关联的参数。润滑脂(润滑剂)温度可以用作为与发动机20的温度关联的参数。

具体地说，要注意的是，发动机冷却剂温度(发动机20的温度)越低，置于起动机10的某些部件的滑动接触部分上的润滑脂的粘度越大。这意味着，发动机的冷却剂温度越低，小齿轮16的操作速度(移位速度)越慢。也就是说，啮合所需时间是发动机冷却剂温度的函数。

例如，ECU30在存储介质30a中存储被设计为例如图(数据表)、程序和/或公式的信息F3。信息F3表示发动机冷却剂温度变量和啮合所需时间变量之间的函数(关系)(见图4)。

基于信息F3，ECU30判断啮合所需时间的值；该啮合所需时间的值对应于发动机冷却剂温度的当前值。

然后，在步骤S202，ECU30判断啮合所需时间的值是否等于或小于预设的阈值。

在确定出啮合所需时间的值大于预设的阈值(步骤S202中的判断为否)时，ECU30前进到步骤S203。在步骤S203，ECU30计算发动机20滑转期间发动机速度的减小率ΔNE，并判断发动机速度的减小率ΔNE是否等于或大于预设的阈值TH1。发动机速度的减小率ΔNE意味着，在发动机20滑转期间，发动机速度在每单位时间的减小率，换句话说，是在发动机20滑转期间发动机速度的斜率的绝对值。发动机速度的减小率ΔNE被表示为正值。

如图5所示，当在发动机20自动停止后发动机20滑转期间发动机速度减小到零时，发动机速度以负的和正的方式变化，因为曲轴21的转动以与钟摆相同的方式在反向方向和正向方向振荡，之后，由于放置在发动机30中任意两个彼此接触部件的摩擦，例如运动的活塞与各气缸的摩擦，发动机速度收敛为零。

应当注意到，发动机20滑转期间发动机速度的减小率ΔNE取决于发动机20的当前运行条件变化。例如，当发动机冷却剂温度低时，相比于在发动机冷却剂温度高时，各气缸和气缸内安装的活塞之间的滑动接触部分的摩擦增大，导致发动机20滑转期间发动机速度的减小率ΔNE增大。另外，节气门开度的增大增加了发动机20内的进气脉动，导致各气缸内的压缩负荷增大。各气缸内的压缩负荷越大，发动机20滑转期间的发动机速度的减小率ΔNE越大。因此，当节气门开度增大时，发动机20滑转期间发动机速度的减小率ΔNE增大。

图5示意性地示出了第一曲线和第二曲线，其中第一曲线表示在发动机20滑转期间以第一值的发动机速度减小率ΔNE变化，第二曲线表示在发动机20滑转期间发动机速度以第二值的发动机速度减小率ΔNE变化；其中该第一值大于该第二值。

图5清楚地示出，发动机速度减小率ΔNE越大，从小齿轮16与齿圈22的啮合过程开始到其之间啮合完成的时间间隔期间发动机速度的下降程度越大。即，由于发动机速度减小率ΔNE的第一值(见实线L1)大于发动机速度减小率ΔNE的第二值(见虚线L2)，因此基于发动机速度减小率ΔNE的第一值的发动机速度减小程度大于基于发动机速度减小率ΔNE的第二值的发动机速度减小程度。

由于这个原因，当发动机速度减小率ΔNE相对高时，如实线L1所示，小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程可在发动机20逆转期间完成。这种情况下，当小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程完成后立即驱动马达11来转动小齿轮16时，由于需要使曲轴21的逆转转变为正转，因此马达11上的负荷会增大。马达11上的重负荷可能导致不良后果，例如马达11所消耗动力的增多。

具体地说，非常需要防止通过马达11使小齿轮16在时段T1内转动直到发动机速度在曲轴21的逆转期间从零达到负峰值。这是因为需要很大的转动力使曲轴21从逆转变为正转。

考虑到上述需求，根据第一实施例的ECU30被编程为：

在曲轴21逆转期间当基于发动机速度减小率ΔNE，估计要执行小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程时，在小齿轮16和齿圈11的啮合完成后等待小齿轮16的转动；和

在自小齿轮16和齿圈22的啮合完成经过预设的时间后，开始转动小齿轮16。

具体地说，在步骤S203，ECU30将发动机速度减小率ΔNE与预设阈值TH 1进行比较，并基于比较结果判断曲轴21逆转期间是否将要完成小齿轮16和齿圈22之间的啮合。

在确定出发动机速度减小速ΔNE小于预设的阈值TH1时，即，在曲轴21正转期间将完成小齿轮16和齿圈22之间的啮合(步骤S203中的判断为否)时，ECU30前进到步骤S204。

在步骤S204，ECU30判断小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程是否完成。在第一实施例中，ECU30基于信息F3确定啮合所需时间的值；该啮合所需时间的值对应于发动机冷却剂温度的当前值，并判断自小齿轮16开始向齿圈22移位是否已经过去所确定的啮合所需时间的值。

在确定出自小齿轮16开始向齿圈22移位所确定的啮合所需时间的值已经过去(步骤S204中的是)，ECU30确定小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程完成，前进到步骤S207。

否则，在确定出自小齿轮16开始向齿圈22移位所确定的啮合所需时间的值没有过去(步骤S204中的否)，ECU30退出发动机再起动程序R2。这样，步骤S201到S204的操作被以预设周期反复执行，直到自小齿轮16开始向齿圈22移位所确定的啮合所需时间的值已经过去。即，ECU30禁止通过马达11转动小齿轮直到自小齿轮16开始向齿圈22移位已经过去所确定的啮合所需时间的值。即，在确定出自小齿轮16开始向齿圈22移位所确定的啮合所需时间的值已经过去(步骤S204中的是)，ECU30确定小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程完成，前进到步骤S207。

否则，在确定出发动机速度减小率ΔNE等于或大于预设阈值TH1，换句话说，在曲轴21逆转期间将完成小齿轮16和齿圈22之间的啮合(步骤S203中确定为是)，ECU30前进到步骤S205。

在步骤S205，ECU30设定转动禁止时段，转动禁止时段被定义为：在小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程完成之后禁止通过马达11转动小齿轮16的时段。具体地说，转动禁止时段被设定为包含第一逆转时段FRP的时段，其中在第一逆转时段期间在发动机20自动停止后曲轴21首先被反向转动(见图5)。例如，在步骤S205，ECU30基于发动机速度减小率ΔNE设定转动禁止时段，使得转动禁止时段随着发动机速度减小率ΔNE的增大而增大。

在步骤S206，ECU30判断自啮合所需时间过去后转动禁止时段是否已经过去。

在确定出自啮合所需时间过去后转动禁止时段还未过去(步骤S206中的判断为否)，ECU30在当前周期退出发动机再起动程序R2。因此，步骤S201到S203和S206的操作在当前周期之后的预设周期被反复执行，直到自啮合所需时间过去后转动禁止时段已经过去。要注意的是，在反复执行的操作中，步骤S205中的操作被跳过，因为发动机再起动程序R2的当前周期已经确定转动禁止时段。

在确定出自啮合所需时间过去后转动禁止时段已经过去(步骤S206中的判断为是)，ECU30前进到步骤S207。在步骤S207，ECU30将电的ON信号通过输出端口P1发送到螺线管13a以接通开关13b，从而使螺线管61通电。螺线管61的通电使马达11通电从而在步骤S207开始小齿轮16的转动。

具体地说，当在发动机20(曲轴21)逆转期间估计小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程待被完成时，ECU30等待自小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程完成起转动禁止时段的过去，然后，驱动马达11以转动小齿轮16。

另一方面，在确定出啮合所需时间值等于或小于预设阈值(步骤S202中的判断为是)，ECU30前进到步骤S207。在步骤S207，ECU30将电的ON信号通过输出端口P1向螺线管13a发送以接通开关13b，从而使螺线管61通电。螺线管61的通电使马达11通电，从而在步骤S207开始小齿轮16的转动。步骤S207中小齿轮16的转动使发动机20的齿圈22转动从而起动发动机20.

当在发动机再起动条件中的至少一个得到满足之后啮合所需时间的值等于或小于预设阈值时ECU30驱动马达11的原因如下：

具体地说，如上所述，啮合所需时间取决于起动机10的当前运行条件变化。由于这个原因，当从小齿轮16开始移位到至少一个发动机再起动清求发生所用的时间恒定时，随着啮合所需时间的减少，从该至少一个发动机再起动请求发生到小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程完成所用的时间也随着减少。另外，从该至少一个发动机再起动请求发生到小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程完成所用的时间越短，即使在不等待小齿轮16和齿圈22之间的啮合完成的情况下转动小齿轮16，越可更大地减小小齿轮16的转动对小齿轮16和齿圈22之间啮合的作用。

考虑到上述这些情况，根据第一实施例的ECU30被编程为当啮合所需时间相对小时立即驱动马达11以起动发动机20。

参照图6A和6B更具体地描述发动机控制系统CS进行的发动机再起动操作。图6A的时序图示意性地示出了发动机20正转期间小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程完成时发动机控制系统CS的相对于与发动机速度随时间变化的操作；相对地，图6B的时序图示意性地示出了发动机20逆转期间小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程完成时发动机控制系统CS的与发动机速度随时间变化的操作。

首先，下文中将描述发动机20正转期间小齿轮16和齿圈22之间啮合过程完成时发动机控制系统CS的发动机再起动操作。

在发动机20自动停止后发动机20滑转期间在时间t11处发动机速度变为等于或小于预设的低转速NE1时，如图6A所示电的ON信号从ECU30输出到第一驱动继电器18，从而开始小齿轮16的移位。

之后，即使在小齿轮16与齿圈22啮合完成之前在时间t12处发动机再起动条件中的至少一个得到满足时，在时间t12处不开始起动发动机20，使得马达11被保持为不工作(见图3的步骤S201到S204)。

当自时间t11啮合所需时间TA过去使得确定出在时间t13处小齿轮16和齿圈22的啮合完成时(见步骤S204中的是)，在时间t13处电的ON信号从ECU30输出给第二驱动继电器13，使得马达11被转动。马达11的转动开始起动发动机20。

接着，将描述在发动机20逆转期间当基于发动机速度减小率ΔNE估计小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程待被完成时由发动机控制系统CS进行的发动机再起动操作。

当在发动机20自动停止后发动机20滑转期间在时间t21处发动机速度变为等于或小于预设的低转速NE1时，如图6B所示电的ON信号从ECU30输出到第一驱动继电器18使得小齿轮16开始移位。

之后，即使在时间t22处发动机再起动条件中的至少一个得到满足，在时间t22处也不开始起动发动机20，从而使马达11被保持为不工作(见图3的步骤S201到S203和S205)。

另外，即使自时间t21已经过去啮合所需时间TB，从而确定小齿轮16与齿圈22的啮合在时间t23处完成，也不在时间t23处开始起动发动机20，使得马达11被保持为不工作(见步骤S206)。

然后，当从时间t23经过转动禁止时段TC(见步骤S206中YES)，在时间t24处将电的ON信号从ECU30输出到第二驱动继电器13使得马达11被转动。马达11的转动开始起动发动机20。

要注意的是，马达11开始转动的时刻，换句话说，转动禁止时段TC的结束时刻，可以在发动机20逆转期间(见图6B)确定，或在发动机20逆转后的正转期间确定，只要发动机速度已经经过其负的峰值。

根据如上设置的第一实施例的发动机控制系统CS实现如下优点。

第一，发动机控制系统CS被构造为：即使在小齿轮16与齿圈22之间的啮合过程期间发动机再起动条件中的至少一个得到满足，也等待小齿轮16的转动直到小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程完成，并且在其之间啮合完成之后驱动马达11转动小齿轮16。

这种构造使得即使在小齿轮16与齿圈22之间啮合过程期间发动机再起动条件中的至少一个得到满足也可以在小齿轮16与齿圈22的啮合可靠地完成之后由马达11转动小齿轮16。这种构造还使得可以在小齿轮16的转速小于齿圈22的转速的情况下使小齿轮16与齿圈22啮合。

因此，这种构造对于减少小齿轮16与齿圈22的啮合产生的噪音同时使小齿轮16与齿圈22的啮合变得平滑取得了预料不到的效果。

第二，发动机控制系统CS被构造为：当在发动机20逆转期间估计小齿轮16与齿圈22之间的啮合过程待被完成时，响应于小齿轮16与齿圈22之间的啮合过程完成禁止马达11转动小齿轮16。这种构造使得可以减小马达11上的负荷的增大，从而减小了起动机10的动力消耗的增大。

第三，发动机控制系统CS被构造为：基于发动机20自动停止之后发动机速度减小率ΔNE估计在发动机20逆转期间小齿轮16与齿圈22之间的啮合过程是否完成。该构造使得可以在发动机20逆转期间或正转期间精确地判断小齿轮16与齿圈22之间的啮合过程是否完成。这种精确的判断有效地防止了在转动禁止时段由马达11转动小齿轮16。

第四，发动机控制系统CS被构造为：如果啮合所需时间等于或小于预设阈值，那么响应于发动机再起动请求的产生而不等待小齿轮16和齿圈22的啮合完成就驱动马达11转动小齿轮16。这是由于，如果啮合所需时间等于或小于预设阈值，那么小齿轮16的转动对于小齿轮16和齿圈22之间的啮合具有少许影响。

因此，这种构造使得可以在精确地执行小齿轮16和齿圈22啮合的情况下更及时地再起动发动机20。

第五，发动机控制系统CS被构造为：基于发动机冷却剂的温度判断啮合所需时间是否等于或小于预设阈值。这种构造可以容易和准确地确定是否等待小齿轮16和齿圈22的啮合完成。

第二实施例

下面参照图7A到10描述根据本发明第二实施例的发动机控制系统。

根据第二实施例的发动机控制系统的结构和/或功能与发动机控制系统CS有如下不同点。在此，下文将主要阐述这些不同点。

根据第一实施例的发动机控制系统CS被设计为：在小齿轮16向齿圈22开始移位后等待小齿轮16与齿圈22的啮合完成，然后驱动马达11。

与此相反，根据第二实施例的发动机控制系统被设计为：在小齿轮16向齿圈22开始移位后，在小齿轮16与齿圈22邻接(接触)的时候驱动马达11。当小齿轮16与齿圈22邻接时，小齿轮16与齿圈22具有其之间的第二位置关系。

接下来，下文将参考图7A到9全面描述小齿轮16和齿圈22的啮合完成与小齿轮16和齿圈22处于邻接状态之间的区别。

首先，参照图7A和7B描述小齿轮16和齿圈22中每一个的齿段的结构。图7A和7B示出了小齿轮16的结构和齿圈22的结构。具体地说，图7A是小齿轮16和齿圈22的一部分的正视图，图7B是沿图7A所示的A方向看去小齿轮16和齿圈22的一部分的平面图。

如图7A所示，小齿轮16和齿圈22被设置为使得它们的旋转轴线互相平行。如图1所示，小齿轮16与齿圈22在它们的初始位置互相分离开。小齿轮16包括基本圆筒形或环形的构件，在圆筒形或环形的构件外周上具有以规则间距设置的多个齿16a。类似地，齿圈22包括基本圆筒形或环形的构件，在圆筒形或环形的构件的外周上具有以规则间距设置的多个齿22a。

如上所述，起动机马达11被设置成与发动机20相对，使得小齿轮16沿小齿轮轴14的轴向方向向发动机20的移位允许小齿轮16的齿段邻接在发动机20的齿圈22的齿段上并且与其啮合。

每个齿16a具有倒角16b，类似地，每个齿22a具有倒角22b。一个齿16a的倒角16b通过例如把一个齿16a的基本矩形的端表面16c的一个直角拐角切掉而形成；该一个端表面16c面对着齿圈22。类似地，一个齿22a的倒角22b通过例如把一个齿22a的基本矩形的端表面22c的一个直角拐角切掉而形成；该一个端表面22c面对着小齿轮16。

形成倒角22b的每个齿22a的端表面22c的一个直角拐角是曲轴21的正向转动方向上的前缘拐角。相反，形成倒角16b的每个齿16a的端表面16c的一个直角拐角是曲轴21的正向转动方向上的后缘拐角。

接下来，参照图8和9描述小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程中小齿轮16和齿圈22的一系列操作。图8是示意性地示出了小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程的时序图，图9的(a)到(e)的视图示意性地示出了在小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程中小齿轮16和齿圈22的一系列操作。在图8和9中，小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程例如在发动机20自动停止后曲轴21正转期间执行。

图9的(a)到(e)中每个是沿图7A所示的方向A看去小齿轮16和齿圈22的一部分的平面图。图9中所示的各个虚线箭头表示小齿轮16或齿圈22的转动方向，图9中所示的各个实线箭头表示小齿轮16的除了其在转动方向上的运动之外的运动。图8的(a)到(e)分别对应于图9的(a)到(e)。

在图8所示的时间t31之前，第一驱动继电器18和第二驱动继电器13处于断电状态使得小齿轮16和齿圈22互相分离开。在该时间，齿圈22沿正转方向与曲轴21一起转动，同时小齿轮16处于停止状态。

然后，当在时间t31处第一驱动继电器18从OFF(断开)切换到ON(接通)时，小齿轮16开始向齿圈22移位(见图9中的(a))。在小齿轮16开始移位后，在时间t32处(见图9的(b))，小齿轮16的一个齿16a的端表面16c与齿圈22的相应齿22a的端表面22c邻接(接触)。图9(b)示出的该状态表示小齿轮16和齿圈22之间的接触状态，而处于接触状态的小齿轮16的位置表示小齿轮16与齿圈22的接触位置。

时间t31和时间t32之间的间隔表示小齿轮16从其初始状态被移到齿圈22所需的时间。换句话说，时间t31和时间t32之间的间隔表示小齿轮16从其初始状态到邻接在齿圈22上所需的时间；该时间被称为“邻接所需时间”。

在时间t32后，由于小齿轮16的一些齿16a的端表面16c与齿圈22的一些齿22a的端表面22c依次接触，更具体地说，一些齿16a的倒角16b与一些齿22a的倒角22b依次接触，所以小齿轮16在其正转方向逐渐加速(见图9(c))。此时，由于小齿轮16的转速(图8中的NEp)小于齿圈22的转速(图8中的NEr)，所以单向离合器17与齿圈22脱离开使得小齿轮16和单向离合器17空转。

小齿轮16在其正向方向上的加速提高了小齿轮16的转速NEp，使得小齿轮16的转速NEp与齿圈22的转速NEr之间的差逐渐减小。因此，在时间t33处(见图9(d))小齿轮16的转速NEp与齿圈22的转速NEr基本一致。然后，由于齿圈22的转速NEr在发动机20滑转期间减小，所以倒角16b与齿圈22相应的一个齿22a的倒角22b一致的小齿轮16的一个齿16a，沿着倒角22b被引导，使得小齿轮16的该一个齿16a松弛地配合在在齿圈22的正转方向上与该一个齿22a邻接的齿隙中。这允许小齿轮16的该齿段的各个齿16a在转动的同时松弛地配合在齿圈22的相应一个齿隙中，从而完成小齿轮16与齿圈22的啮合。

根据第二实施例的发动机控制系统被构造为：在小齿轮16与齿圈22邻接之前当发动机再起动条件中的至少一个得到满足时，等待小齿轮16与齿圈22的邻接，并且当小齿轮16与齿圈22邻接时开始转动小齿轮16。甚至在小齿轮16与齿圈22啮合之前，当小齿轮16与齿圈22邻接时，才在小齿轮16与齿圈22邻接后立即进行小齿轮16与齿圈22的啮合。由于这个原因，这种构造使得可以使小齿轮16可靠地啮合齿圈22以及减小小齿轮16与齿圈22啮合产生的噪音。另外，在小齿轮16与齿圈22邻接时开始转动小齿轮16允许发动机20的起动比在小齿轮16与齿圈22啮合完成时开始小齿轮16的起动执行得更早。这响应于发动机再起动请求的发生立即执行发动机20的再起动。

另一方面，如果在小齿轮16与齿圈22邻接之前驱动马达11，那么小齿轮16与齿圈22的邻接时，小齿轮16的转速可能比齿圈22的转速高，而且两者之间的相对差可能较大。在该状态下，如果执行小齿轮16与齿圈22的啮合，那么，小齿轮16的齿16a的前侧表面16d(见图7B)，其作为动力传递表面，可能撞击齿圈22的相应齿22a的后侧表面22d(见图7B)上，后侧表面22d作为动力被传递到的表面。这可能增大因小齿轮16与齿圈22啮合产生的噪音和/或可能导致小齿轮16的齿16a磨损。

接下来，参照图10描述根据发动机再起动程序R2通过ECU30执行的发动机再起动任务T2。ECU30在其被通电期间以预设周期反复运行发动机再起动程序R2，以执行发动机再起动任务T2。图3和10中示出的发动机再起动程序之间的类似步骤，其通过类似的标记参考指定，在如下描述中被省略或简化。

当启动发动机再起动程序R2时，在类似于图3中所示的步骤S210的步骤S301中，ECU30基于传感器57输出的信号判断预定的发动机再起动条件中的至少一个是否得到满足。

在确定出发动机再起动条件中的至少一个得到满足时(步骤S301中的是)，ECU30前进到步骤S303，并且在步骤S303，确定曲轴21逆转期间小齿轮16与齿圈22的邻接是否发生。

具体地说，ECU30判断发动机速度减小率ΔNE是否等于或大于预设阈值TH2。阈值TH2可被设定为等于TH1或与之不同。

在确定出发动机速度减小率ΔNE等于或大于预设阈值TH2时，即，在曲轴21逆转期间小齿轮16与齿圈22的邻接将发生(步骤S303中判断为是)，ECU30执行步骤S305到S307的操作，这些操作等同于图3中示出的步骤S205到S207的操作。

反之，在确定出发动机速度减小率ΔNE小于预设阈值TH2时，即，在曲轴21正转期间小齿轮16与齿圈22的邻接将发生(步骤S303中判断为否)，ECU30前进到步骤S304。

在步骤S304，ECU30判断小齿轮16的齿16a的端表面16c与齿圈22的对应齿22a的端表面22c是否邻接。

在第二实施例中，ECU30在存储介质30a中存储被设计为例如图(数据表)、程序和/或公式的信息F4。信息F4表示发动机冷却剂温度的变量和邻接所需时间的变量之间的函数(关系)。

邻接所需时间表示：从小齿轮16开始向齿圈22移位，换句话说，从电的ON信号输出到第一驱动继电器18，到小齿轮16与齿圈22实际邻接所需的时间。

具体地说，在步骤S304，ECU30基于信息F4确定邻接所需时间的值；该邻接所需时间的值对应于发动机冷却剂温度的当前值，并判断自小齿轮16开始向齿圈22移位所确定的邻接所需时间的值是否已经过去。

在确定出自小齿轮16开始向齿圈22移位所确定的邻接所需时间的值已经过去(步骤3204中的是)，ECU30确定小齿轮16的齿16a的端表面16c邻接到齿圈22的相应齿22a的端表面22c，从而前进到步骤S307。

否则，在确定出自小齿轮16开始向齿圈22移位所确定的邻接所需时间的值没有过去(步骤S304中的否)，ECU30退出发动机再起动程序R2。因此，步骤S301到S304的操作被以预设周期反复执行，直到所确定的邻接所需时间的值自小齿轮16开始向齿圈22移位已经过去。即，ECU30禁止通过马达11转动小齿轮16直到所确定的邻接所需时间的值自小齿轮16开始向齿圈22移位过去为止。即，在确定出所确定的啮合所需时间的值自小齿轮16开始向齿圈22移位已经过去(步骤S304中的是)时，ECU30确定小齿轮16的齿16a的端表面16c邻接到齿圈22的相应齿22a的端表面22c，前进到步骤S307。

在步骤S307，ECU30将电的ON信号通过输出端口P1发送到螺线管13a以接通开关13b，从而使螺线管61通电。螺线管61的通电使马达11通电，从而在步骤S307开始小齿轮16的转动。步骤S307中小齿轮16的转动使发动机20的齿圈22转动，从而起动发动机20。

要注意的是，在步骤S304，ECU30判断小齿轮16的齿16a的端表面16c与齿圈22的相应齿22a的端表面22c是否邻接，但是，ECU30可以判断预定的时间自小齿轮16与齿圈22邻接是否已经过去。这种变型允许在齿16a与对应的齿22a至少部分地啮合时转动小齿轮16。这使得可以更有效地减小小齿轮16与齿圈22啮合产生的噪音。

如上所述，根据第二实施例的发动机控制系统被构造为：当自小齿轮16开始向齿圈22移位到小齿轮16与齿圈22邻接的期间内发动机再起动条件中的至少一个得到满足时，等待小齿轮16与齿圈22的邻接，并且当小齿轮16与齿圈22邻接时开始转动小齿轮16。

与在小齿轮16与齿圈22啮合完成时开始转动小齿轮16的构造相比，这种构造使得可以更早地起动发动机20。这响应于发动机再起动请求的发生立即执行发动机20的再起动。

与在小齿轮16和齿圈22邻接之前驱动马达22的结构相比，这种构造还使得可以更多地减小在小齿轮16和齿圈22啮合时小齿轮16的转速与齿圈22的转速之间的差。这还防止小齿轮16和齿圈22啮合产生的噪音过多地增大，并且使小齿轮16和齿圈22平滑地啮合。

本发明不限于上述的第一和第二实施例，因此，可以被变型为如下方式。

根据第一和第二实施例中每个的第一变型的发动机控制系统可以被构造为：当发动机速度减小率ΔNE大于相应的阈值TH1或TH2时，使得小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程更早地开始。具体地说，当估计小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程在发动机20逆转期间待被完成时，根据第一变型的发动机控制系统使得小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程更早地开始，从而在发动机20从正转变为逆转之前完成该过程。

具体地说，根据第一变型的发动机控制系统，基于发动机速度减小率ΔNE，估计：当在发动机速度等于或小于步骤103中的低转速NE1的时刻开始啮合过程时，小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程是否在发动机20逆转期间完成。

然后，当基于发动机速度减小率ΔNE估计出将要在发动机20逆转期间完成小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程时，根据第一变型的发动机控制系统在发动机20滑转期间发动机速度达到高于步骤103中低转速NE1的预设低转速NE2时开始使小齿轮16向齿圈22移位。这种构造使得可以在发动机20正转期间完成小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程，因此可有效地起动发动机20。与设定转动禁止时段的情况相比，这种构造还使得可以更及时地起动发动机20。

根据第一和第二实施例中每个的发动机控制系统被构造为：当估计小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程待在发动机20逆转期间完成时，设定转动禁止时段以便在转动禁止时段内禁止小齿轮16的转动，但是本发明并不限于该结构。

具体地说，根据第一和第二实施例中每个的第二变型的发动机控制系统可被构造为不设定转动禁止时段。这种构造使得可以独立于发动机20转动方向在小齿轮16和齿圈22啮合完成后立即通过马达11转动小齿轮16。

根据第一和第二实施例中每个的发动机控制系统被构造为在发动机再起动条件中的至少一个得到满足后设定转动禁止时段，但是本发明并不限于该结构。

具体地说，根据第一和第二实施例中每个的第三变型的发动机控制系统可被构造为在步骤S205中在发动机再起动条件中的至少一个发动机得到满足之前设定转动禁止时段。例如，根据第三变型的发动机控制系统可被构造为在步骤S205中在图2中的步骤S104的操作之前或步骤S104的操作之后设定转动禁止时段。

根据第一和第二实施例中每个的第四变型的发动机控制系统可被构造为在步骤S205中基于发动机速度减小率ΔNE在发动机20滑转期间可变地设定转动禁止时段。例如，根据第四变型的发动机控制系统可被构造为随着发动机速度减小率ΔNE的增大而增大转动禁止时段。

根据第一和第二实施例中每个的第五变型的发动机控制系统可被构造为：当小齿轮16和齿圈22啮合完成时的、基于例如发动机20的瞬时转速所估计的发动机速度(图3中步骤S203的ES)等于或低于预设值(步骤S203中的V1)时设定转动禁止时段；在步骤S203该预设值被设定为零或给定的负值(见图6B的t23)。即，要注意的是，小齿轮16和齿圈22啮合完成时发动机速度在负方向上越大，将曲轴21的逆转转变为其正转所需的转向力越大。因此，根据第五变型的发动机控制系统的构型在小齿轮16和齿圈22啮合完成后有效地禁止马达11的驱动。

具体地说，根据第五变型的发动机控制系统在步骤S203基于例如发动机20的瞬时转速估算小齿轮16与齿圈22啮合完成时的发动机速度。然后，根据第五变型的发动机控制系统设定当小齿轮16与齿圈22啮合完成时所估算的发动机速度等于或小于被设定为等于或小于零的预设值时的转动禁止时段。优选地，根据第五变型的发动机控制系统设定转动禁止时段，使得该转动禁止时段随着所估算的发动机速度在负方向上越大就越长。

根据第一和第二实施例中每个的第六变型的发动机控制系统可被构造为在步骤S205中替代发动机速度或额外于发动机速度基于与发动机速度关联的至少一个参数设定转动禁止时段。这是因为发动机速度减小率ΔNE取决于发动机20的运行条件和/或机动车上安装的附件70的运行条件而变化。

具体地说，前述节气门位置和与附件70中至少一个的运行条件关联的参数，都可被使用作为所述的至少一个参数。

根据第一和第二实施例中每个的发动机控制系统可被构造为：基于啮合所需时间进行小齿轮16与齿圈22的啮合是否完成的确定，或者基于邻接所需时间进行小齿轮16与齿圈22是否邻接的确定，但是本发明并不限于此。

具体地说，根据第一和第二实施例中每个的第七变型的发动机控制系统可配置有由图1中的虚线所示的传感器71；该传感器71与ECU30电连接，并被设置为检测小齿轮16与齿圈22啮合的完成或小齿轮16与齿圈22的邻接。即，根据第七变型的发动机起动系统可被构造为：基于传感器71的检测结果，进行小齿轮16与齿圈22的啮合是否完成的确定，或者进行小齿轮16与齿圈22是否邻接的确定。根据第七变型的发动机起动系统可被构造为：当小齿轮16和齿圈相互接触或啮合时，产生流过小齿轮16和齿圈之间的电流，并且基于该电流是否流过小齿轮16和齿圈22之间进行小齿轮16与齿圈22的啮合是否完成的确定或者进行小齿轮16与齿圈22是否邻接的确定。

根据第一和第二实施例中每个的发动机控制系统被构造为在步骤S202基于发动机冷却剂温度判断啮合所需时间是否等于或小于预设临界值，但是本发明并不限于此。

具体地说，根据第一和第二实施例中每个的第八变型的发动机起动系统可被构造为：基于通过起动机10的发动机起动的次数，判断啮合所需时间是否等于或小于预设阈值。即，起动机10起动发动机的次数越多，小齿轮16的齿段和齿圈22的齿段的磨损越多，从而导致会难以使小齿轮16与齿圈22啮合。由于这个原因，例如如图11所示，起动机10起动发动机的次数越多，啮合所需时间越长。

考虑到上述情况，根据第八变型的发动机起动系统可被构造为：基于起动机10起动发动机的次数，判断啮合所需时间是否等于或小于预设阈值。根据第八变型的发动机起动系统可被构造为：基于起动机10从其初始状态的使用期限或机动车的总里程获取起动机10起动发动机的次数。

根据第一和第二实施例中每个的发动机控制系统被构造为：当啮合所需时间等于或小于预设阈值时在不等待小齿轮16与齿圈22的啮合完成的情况下转动小齿轮16，但是本发明并不限于此。

具体地说，根据第一和第二实施例中每个的第九变型的发动机起动系统可被构造为：独立于啮合所需时间是否等于或小于预设阈值等待小齿轮16与齿圈22的啮合完成，然后由马达11转动小齿轮16。

根据第一实施例的第十变型的发动机起动系统可被构造为：当确定啮合所需时间等于或小于预设阈值时，在小齿轮16与齿圈22变为邻接的时刻，驱动马达11。该第十变型尽可能快地可靠地再起动发动机20。

根据第一和第二实施例中每个的第十一变型的发动机起动系统可被构造为：当小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程的至少一部分已经得到执行并且估计发动机20在正向方向待被转动时，在不等待小齿轮16与齿圈22啮合完成的情况下转动小齿轮16。当小齿轮16和齿圈22之间的啮合过程的至少一部分已得到执行时，和发动机20，小齿轮16和齿圈22之间的位置关系属于其之间的第一位置关系。

具体地说，当从小齿轮16移位开始已经经过预设比率的啮合所需时间后发生发动机再起动请求，并且在发生发动机再起动请求时发动机速度被估计为正值时，根据第十一变型的发动机起动系统可被构造为：在图4的步骤S204a和S207中不等待啮合过程的完成的情况下开始转动小齿轮16。在该第十一变型中，可以基于由曲柄角传感器23测量的发动机20的瞬时转速估计发动机再起动请求发生时的发动机速度。当在发动机再起动请求发生时小齿轮16和齿圈22的啮合完成的剩余时间为短并且发动机20正向转动时，可以使小齿轮16与齿圈22适当地啮合同时响应于发动机再起动请求立即再起动发动机20。

根据第一和第二实施例中每个及其变型的发动机控制系统被构造为：当驾驶员把插在钥匙孔中的点火钥匙K从点火ON位置IG转到起动机ON位置ST时，作为起动机开关的点火开关19被接通，使得电池12的电力被供给螺线管18a和螺线管13a，从而致动起动机10，但是本发明不限于该结构。

具体地说，驾驶员可操作的起动机开关，例如按钮开关，可被设置在机动车中。该变型中，当驾驶员操作驾驶员可操作的起动机开关时，电池12的电力被供给螺线管18a和螺线管13a，从而致动起动机10。

例如，在如上述的第一和第二实施例和其变型中，起动机10、第一驱动继电器18、和步骤S101到S104中的操作对应于小齿轮移位单元，步骤S203或S303中的操作对应于啮合判断单元，以及，步骤S204、S206和S207中的操作或在步骤S304、S306和S307中的操作对应于转动调节单元。

尽管描述了本发明的这些实施例及其变型，但是应当理解的是，也可以理解其中未被描述但可做出的各种变型，并且意于在所附权利要求中涵盖落在本发明范围内的所有变型。

Claims

1.一种用于使具有小齿轮的起动机响应于在具有输出轴的内燃发动机自动停止后发动机再起动条件得到满足时起动所述内燃发动机的系统，其中齿圈耦接到所述输出轴，所述系统包括：

小齿轮移位单元，其被构造为：在所述内燃发动机的所述自动停止后所述内燃发动机正向滑转期间，使所述小齿轮开始向齿圈移位以便所述小齿轮与所述齿圈的啮合；

啮合判断单元，其被构造为：判断所述小齿轮和所述齿圈是否具有在其之间的第一位置关系和第二位置关系中的任一个，所述第一位置关系表示所述小齿轮至少部分地与所述齿圈啮合，所述第二位置关系表示所述小齿轮与所述齿圈邻接；以及

转动调节单元，其被构造为：当在所述小齿轮开始向所述齿圈移位后通过所述啮合判断单元确定出所述小齿轮与所述齿圈具有在其之间的所述第一位置关系和所述第二位置关系中的任一个之前所述发动机再起动条件得到满足时，调节所述小齿轮转动的开始正时，

所述转动调节单元被构造为：当在所述小齿轮开始向所述齿圈移位后通过所述啮合判断单元确定出所述小齿轮与所述齿圈具有在其之间的所述第一位置关系和所述第二位置关系中的任一个之前所述发动机再起动条件得到满足时，等待所述小齿轮转动的开始直到通过所述啮合判断单元确定出所述小齿轮与所述齿圈具有在其之间的所述第一位置关系和所述第二位置关系中的任一个为止，并然后开始所述小齿轮的转动。

2.根据权利要求1的系统，其特征在于，其还包括：

时段设定单元，其被构造为：当通过所述啮合判断单元确定出在所述内燃发动机的所述输出轴在反向方向转动期间所述小齿轮和所述齿圈具有在其之间的所述第一位置关系和所述第二位置关系中的任一个时，设定转动禁止时段，在所述转动禁止时段内所述转动调节单元禁止所述小齿轮的转动，

其中所述转动调节单元被构造为：当通过所述时段设定单元设定所述转动禁止时段时，等待所述转动禁止时段的过去，并随后开始所述小齿轮的转动。

3.根据权利要求2的系统，其特征在于，所述啮合判断单元包括判断单元，其被构造为：基于所述内燃发动机的速度和与所述内燃发动机速度关联的参数中的至少一个，判断在所述内燃发动机的所述输出轴在所述反向方向转动期间所述小齿轮和所述齿圈是否具有在其之间的所述第一位置关系和所述第二位置关系中的任一个，以及所述时段设定单元被构造为：当通过所述判断单元确定出在所述内燃发动机的所述输出轴在所述反向方向转动期间所述小齿轮和所述齿圈在其之间具有所述第一位置关系和所述第二位置关系中的任一个时设定所述转动禁止时段。

4.根据权利要求3的系统，其特征在于，所述判断单元被构造为：基于所述内燃发动机的速度的减小率，判断在所述内燃发动机的所述输出轴沿所述反向方向转动期间所述小齿轮和所述齿圈在其之间是否具有所述第一位置关系和所述第二位置关系中的任一个。

5.根据权利要求1的系统，其特征在于，所述转动调节单元被构造为：当在所述内燃发动机的所述自动停止后所述内燃发动机的速度的减小率大于第一预设阈值时，使所述小齿轮转动的所述开始正时更早。

6.根据权利要求1的系统，其特征在于，所述第一位置关系表示所述小齿轮与所述齿圈完全啮合，还包括所需时间确定单元，其被构造为判断啮合所需时间是否等于或小于第二预设阈值，所述啮合所需时间是自所述小齿轮开始向所述齿圈移位开始到所述小齿轮与所述齿圈的实际啮合即转动力可以从所述小齿轮传递到所述齿圈时所需的时间，

其中所述转动调节单元被构造为：当在所述小齿轮开始向所述齿圈移位后通过啮合判断单元确定出所述小齿轮和所述齿圈具有在其之间的所述第一位置关系前所述发动机再起动条件得到满足时，以及当确定出所述啮合所需时间等于或小于所述第二预设阈值时，在不等到所述确定出所述小齿轮和所述齿圈具有在其之间的所述第一位置关系的情况下开始所述小齿轮的转动。

7.根据权利要求6的系统，其特征在于，所述转动调节单元被构造为：当所述小齿轮与所述齿圈邻接之前所述发动机再起动条件得到满足时，在所述小齿轮被移位到与所述齿圈邻接的时刻开始所述小齿轮的转动。

8.根据权利要求6的系统，其特征在于，所述所需时间确定单元被构造为基于与所述内燃发动机的温度关联的参数判断所述啮合所需时间是否等于或小于所述第二预设阈值。

9.根据权利要求6的系统，其特征在于，所述所需时间确定单元被构造为基于通过所述起动机起动所述内燃发动机的次数判断所述啮合所需时间是否等于或小于所述第二预设阈值。