專利名稱：起動機的控制裝置、控制方法和車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及起動機的控制裝置、控制方法和車輛，特別是涉及一種限制發(fā)動機的曲軸轉(zhuǎn)動(cranking)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在具有發(fā)動機等內(nèi)燃機的汽車中，為了降低油耗、減少排氣污染等，有的具有如下的所謂怠速制動(或經(jīng)濟運轉(zhuǎn))功能在車輛停止且由駕駛員操作了制動踏板的狀態(tài)下，使發(fā)動機自動停止，并且利用例如將制動踏板的操作量減少至零等的由駕駛員進行的再起步的動作，進行自動再啟動。在進行該怠速制動時，有時在發(fā)動機的轉(zhuǎn)速比較高的狀態(tài)下進行發(fā)動機的再啟動。在這樣的情況下，在利用I個驅(qū)動指令進行用于使發(fā)動機旋轉(zhuǎn)的小齒輪的推出和小齒 輪的旋轉(zhuǎn)的以往的起動機中，為了使小齒輪與發(fā)動機的環(huán)形齒輪易于卡合，待發(fā)動機的轉(zhuǎn)速充分地下降后驅(qū)動起動機。于是，從要求發(fā)動機再啟動到實際的發(fā)動機的曲軸轉(zhuǎn)動為止，發(fā)生時滯，可能使駕駛員感覺不舒適。在歐洲專利申請公開第2159410號(專利文獻I)中，為了解決這樣的課題，公開了如下技術(shù)使用具有能夠獨立執(zhí)行小齒輪的卡合動作和小齒輪的旋轉(zhuǎn)動作的結(jié)構(gòu)的起動機，當(dāng)在發(fā)動機的轉(zhuǎn)速下降的期間內(nèi)產(chǎn)生了再啟動要求的情況下，在小齒輪的卡合動作之前進行小齒輪的旋轉(zhuǎn)動作?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :歐洲專利申請公開第2159410號

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，當(dāng)在發(fā)動機的轉(zhuǎn)速下降的期間內(nèi)使小齒輪與環(huán)形齒輪卡合時，在小齒輪的轉(zhuǎn)速與環(huán)形齒輪的轉(zhuǎn)速未完全一致的狀態(tài)下，小齒輪和環(huán)形齒輪可能碰撞。因此，在小齒輪與環(huán)形齒輪卡合時，容易發(fā)出較大的聲響。此外，小齒輪會很快磨損。本發(fā)明的目的在于，既減小在使發(fā)動機的曲軸轉(zhuǎn)動時可能發(fā)出的聲響，又減輕齒輪的磨損量。用于解決問題的方案在一技術(shù)方案中，起動機包括第2齒輪、促動器和電動機，上述第2齒輪能與連結(jié)于發(fā)動機的曲軸的第I齒輪卡合，上述促動器在驅(qū)動狀態(tài)下使第2齒輪移動至與第I齒輪卡合的位置，上述電動機使第2齒輪旋轉(zhuǎn)。起動機的控制裝置能夠分別驅(qū)動促動器和電動機?？刂蒲b置具備卡合模式和旋轉(zhuǎn)模式，在上述卡合模式下，控制裝置在驅(qū)動電動機之前利用促動器使第2齒輪與第I齒輪卡合，在上述旋轉(zhuǎn)模式下，控制裝置在促動器進行驅(qū)動之前驅(qū)動電動機。在起因于駕駛員的起步意圖而啟動發(fā)動機的情況下，控制裝置選擇卡合模式和旋轉(zhuǎn)模式中的任一方。在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機的情況下，控制裝置選擇卡合模式。根據(jù)該技術(shù)方案，在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機的情況下，選擇卡合模式。結(jié)果，在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機的情況下，不選擇旋轉(zhuǎn)模式。由此，使第2齒輪一邊旋轉(zhuǎn)一邊與第I齒輪卡合的頻率降低。因此，既能減小隨著第2齒輪與第I齒輪的碰撞而可能發(fā)出的聲響，又能減輕齒輪的磨損量。在另一技術(shù)方案中，執(zhí)行旋轉(zhuǎn)模式時的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速比執(zhí)行卡合模式時的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速高。根據(jù)該技術(shù)方案，在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機的情況下，在第I齒輪的轉(zhuǎn)速較低的狀態(tài)下，第I齒輪與第2齒輪卡合。由此，能夠進一步既減小隨著第2齒輪與第I齒輪碰撞而可能發(fā)出的聲響，又減輕齒輪的磨損量。在另一技術(shù)方案中，在以執(zhí)行旋轉(zhuǎn)模式時的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速下，不是起因于駕駛員 的起步意圖地要求啟動發(fā)動機時，控制裝置待機直到發(fā)動機的轉(zhuǎn)速下降至執(zhí)行卡合模式時的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，在發(fā)動機的轉(zhuǎn)速下降至執(zhí)行卡合模式時的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速時，控制裝置選擇卡合模式。根據(jù)該技術(shù)方案，在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機的情況下，限制第I齒輪與第2齒輪的卡合直到第I齒輪的轉(zhuǎn)速下降。在另一技術(shù)方案中，以發(fā)動機的轉(zhuǎn)速下降至執(zhí)行卡合模式時的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為前提條件，不是起因于駕駛員的起步意圖的發(fā)動機的啟動要求成立。根據(jù)該技術(shù)方案，在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機的情況下，防止在第I齒輪的轉(zhuǎn)速較低的狀態(tài)下第I齒輪與第2齒輪卡合。在另一技術(shù)方案中，起因于駕駛員的起步意圖的發(fā)動機的啟動包括起因于離合器踏板的操作的發(fā)動機的啟動、起因于換擋操作的發(fā)動機的啟動、起因于制動踏板的操作量的減少的發(fā)動機的啟動、起因于加速踏板的操作量的增大的發(fā)動機的啟動、起因于加速踏板的操作量的增大速度為規(guī)定值以上的發(fā)動機的啟動、以及起因于運動模式的選擇的發(fā)動機的啟動中的至少任一個。根據(jù)該技術(shù)方案，在起因于離合器踏板的操作而啟動發(fā)動機的情況下、起因于換擋操作而啟動發(fā)動機的情況下、起因于制動踏板的操作量的減少而啟動發(fā)動機的情況下、起因于加速踏板的操作量的增大而啟動發(fā)動機的情況下、起因于加速踏板的操作量的增大速度為規(guī)定值以上而啟動發(fā)動機的情況下、以及起因于運動模式的選擇而啟動發(fā)動機的情況下的至少任一種情況下，第2齒輪能夠一邊旋轉(zhuǎn)一邊與第I齒輪卡合。因此，能夠在第I齒輪的轉(zhuǎn)速下降至零附近以前，使第I齒輪與第2齒輪同步,使第I齒輪與第2齒輪卡合。結(jié)果，能夠快速啟動發(fā)動機。在另一技術(shù)方案中，不是起因于駕駛員的起步意圖的發(fā)動機的啟動包括起因于負(fù)壓的減少的發(fā)動機的啟動、起因于蓄電池的電壓的降低的發(fā)動機的啟動、起因于空調(diào)設(shè)備的發(fā)動機的啟動、起因于發(fā)動機的停止的限制的發(fā)動機的啟動、起因于轉(zhuǎn)向盤的操作的發(fā)動機的啟動、起因于車門的打開的發(fā)動機的啟動、以及起因于危險警示燈的接通的發(fā)動機的啟動中的至少任一個。根據(jù)該技術(shù)方案，在起因于負(fù)壓的減少而啟動發(fā)動機的情況下、起因于蓄電池的電壓的降低而啟動發(fā)動機的情況下、起因于空調(diào)設(shè)備而啟動發(fā)動機的情況下、起因于發(fā)動機的停止的限制而啟動發(fā)動機的情況下、起因于轉(zhuǎn)向盤的操作而啟動發(fā)動機的情況下、起因于車門的打開而啟動發(fā)動機的情況下、以及起因于危險警示燈的接通而啟動發(fā)動機的情況下的至少任一種情況下，當(dāng)不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機時，不選擇旋轉(zhuǎn)模式。由此，降低使第2齒輪一邊旋轉(zhuǎn)一邊與第I齒輪卡合的頻率。因此，既能減小隨著第2齒輪與第I齒輪的碰撞而可能發(fā)出的聲響，又能減輕齒輪的磨損量。發(fā)明效果在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機的情況下，選擇卡合模式。結(jié)果，在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機的情況下，不選擇旋轉(zhuǎn)模式。由此，能夠降低使第2齒輪一邊旋轉(zhuǎn)一邊與第I齒輪卡合的頻率。因此，既能減小隨著第2齒輪與第I齒輪的碰撞而可能發(fā)出的聲響，又能減輕齒輪的磨損量。



圖I是車輛的整體框圖。圖2是用于說明起動機的動作模式的轉(zhuǎn)變的圖。圖3是用于說明起因于用于使車輛起步的操作的進行而產(chǎn)生了發(fā)動機的啟動要求時的起動機的驅(qū)動模式的圖。圖4是用于說明起因于負(fù)壓的下降而產(chǎn)生了發(fā)動機的啟動要求時的起動機的驅(qū)動模式的圖。圖5是表示E⑶所執(zhí)行的處理的流程圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的實施方式。在以下的說明中，對于同一零件標(biāo)注同一附圖標(biāo)記。這些零件的名稱和功能也相同。因而，不重復(fù)對這些零件進行詳細(xì)說明。圖I是車輛10的整體框圖。參照圖1，車輛10包括發(fā)動機100、負(fù)壓箱102、蓄電池120、起動機200、ECU300和繼電器RY1、RY2。另外，起動機200包括柱塞210、電動機220、螺線管230、連結(jié)部240、輸出機構(gòu)250和小齒輪260。發(fā)動機100產(chǎn)生用于使車輛10行走的驅(qū)動力。發(fā)動機100的曲軸111借助包含離合器、減速器等而構(gòu)成的傳動裝置與驅(qū)動輪相連接。在發(fā)動機100中設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器115。轉(zhuǎn)速傳感器115檢測發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne，向E⑶300輸出其檢測結(jié)果。負(fù)壓箱102儲存隨著發(fā)動機100的運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的負(fù)壓。負(fù)壓箱102例如與進氣歧
管相連結(jié)。蓄電池120是能充電和放電的電力貯存要素。蓄電池120由鋰離子電池、鎳氫電池或鉛蓄電池等二次電池構(gòu)成。另外，蓄電池120也可以由雙電荷層電容器等蓄電元件構(gòu)成。蓄電池120借助由E⑶300控制的繼電器RY1、RY2與起動機200相連接。并且，通過使繼電器RY1、RY2閉合，蓄電池120向起動機200供給驅(qū)動用的電源電壓。另外，蓄電池120的負(fù)極與車輛10的本體地(body earth)相連接。
蓄電池120設(shè)有電壓傳感器125。電壓傳感器125檢測蓄電池120的輸出電壓VB，向E⑶300輸出其檢測值。蓄電池120的電壓經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器127供給到E⑶300和空調(diào)設(shè)備的變頻器等配件中。繼電器RYl的一方端與蓄電池120的正極相連接，繼電器RYl的另一方端與起動機200內(nèi)的螺線管230的一方端相連接。繼電器RYl由來自E⑶300的控制信號SEl控制，切換從蓄電池120向螺線管230的電源電壓的供給及切斷。繼電器RY2的一方端與蓄電池120的正極相連接，繼電器RY2的另一方端與起動機200內(nèi)的電動機220相連接。繼電器RY2由來自E⑶300的控制信號SE2控制，切換從蓄電池120向電動機220的電源電壓的供給及切斷。另外，電壓傳感器130設(shè)置于連結(jié)繼電器RY2和電動機220的電力線。電壓傳感器130檢測電動機電壓VM，向E⑶300輸出其檢測
值。 如上所述，能夠利用繼電器RYl、RY2分別獨立地控制向起動機200內(nèi)的電動機220及螺線管230的電源電壓的供給。輸出機構(gòu)250例如利用直齒花鍵等與電動機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子(未圖示)的旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合。另外，在輸出機構(gòu)250的與電動機220相反的一側(cè)的端部設(shè)有小齒輪260。在通過使繼電器RY2閉合，自蓄電池120供給電源電壓而使電動機220旋轉(zhuǎn)時，輸出機構(gòu)250將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)動作傳遞給小齒輪260而使小齒輪260旋轉(zhuǎn)。螺線管230的一方端如上所述與繼電器RYl相連接，螺線管230的另一方端與本體地相連接。當(dāng)繼電器RYl閉合而使螺線管230勵磁時，螺線管230沿箭頭的方向吸引柱塞210。S卩，利用柱塞210和螺線管230構(gòu)成促動器232。柱塞210借助連結(jié)部240與輸出機構(gòu)250結(jié)合。螺線管230勵磁而沿箭頭的方向吸引柱塞210。由此，利用支點245被固定的連結(jié)部240使輸出機構(gòu)250從圖I所示的待機位置沿與柱塞210的動作方向相反的方向、即小齒輪260遠(yuǎn)離電動機220的主體的方向移動。另外，利用未圖示的彈簧機構(gòu)對柱塞210施加與圖I中的箭頭反向的力，當(dāng)螺線管230未勵磁時，柱塞210返回到待機位置。這樣，在通過使螺線管230勵磁，輸出機構(gòu)250沿軸線方向動作時，小齒輪260與設(shè)在飛輪或傳動板的外周的環(huán)形齒輪110卡合，該飛輪或傳動板安裝于發(fā)動機100的曲軸111。并且，在小齒輪260與環(huán)形齒輪110卡合的狀態(tài)下，小齒輪260進行旋轉(zhuǎn)動作，從而發(fā)動機100進行曲軸轉(zhuǎn)動,啟動發(fā)動機100。這樣，在本實施方式中，分別控制促動器232和使小齒輪260旋轉(zhuǎn)的電動機220，該促動器232使小齒輪260移動，以與設(shè)在發(fā)動機100的飛輪或傳動板的外周的環(huán)形齒輪110卡合。另外，雖然在圖I中未圖示，但也可以在輸出機構(gòu)250與電動機220的轉(zhuǎn)子軸之間設(shè)有單向離合器，以防止電動機220的轉(zhuǎn)子在環(huán)形齒輪110的旋轉(zhuǎn)動作的作用下旋轉(zhuǎn)。另外，圖I中的促動器232只要是能夠?qū)⑿↓X輪260的旋轉(zhuǎn)傳遞給環(huán)形齒輪110，且能夠切換小齒輪260與環(huán)形齒輪110卡合的狀態(tài)、以及小齒輪260與環(huán)形齒輪110未卡合的狀態(tài)的機構(gòu)即可，并不限定于上述那種機構(gòu)，例如也可以是通過使輸出機構(gòu)250的軸沿小齒輪260的徑向移動而使小齒輪260與環(huán)形齒輪110卡合的那樣的機構(gòu)。
ECU300包括未圖不的CPU (Central Processing Unit,中央處理單兀)、存儲裝置和輸入輸出緩沖存儲器，ECU300進行各傳感器的輸入、向各設(shè)備的控制指令的輸出。另外，這些控制不限定于由軟件進行的處理，也可以利用專用的硬件(電子電路)構(gòu)筑一部分而進行處理。ECU300接收來自設(shè)于加速踏板140的傳感器(未圖示)的表示加速踏板140的操作量的信號ACC。ECU300接收來自設(shè)于制動踏板150的傳感器(未圖示)的表示制動踏板150的操作量的信號BRK。另外，ECU300接收由駕駛員進行的點火操作等所產(chǎn)生的啟動操作信號IG - 0N。此外，E⑶300從設(shè)于離合器踏板152的傳感器(未圖不)接收用于表不離合器踏板152的操作量的信號。此外，ECU300從設(shè)于換擋桿154的傳感器(未圖示)接收用于表示換擋桿154的位置的信號。此外，ECU300從用于選擇車輛的行駛模式(例如運動模式(也叫動力模式)、標(biāo)準(zhǔn)模式或經(jīng)濟模式等)的開關(guān)160接收用于表示所選擇的行駛模式的信號。此外，ECU300從檢測被儲存在負(fù)壓箱102內(nèi)的負(fù)壓的傳感器(未圖 示)接收用于表示檢測值的信號。此外，ECU300從電壓傳感器125接收用于表不蓄電池120的輸出電壓VB的信號。此外，E⑶300經(jīng)由例如控制空調(diào)設(shè)備104的E⑶接收用于表示空調(diào)設(shè)備104的工作的信號。此外，ECU300從開關(guān)162接收用于表示禁止或容許怠速階段的信號，駕駛員操作該開關(guān)162以禁止或容許怠速階段。此外，ECU300從檢測轉(zhuǎn)向盤156的轉(zhuǎn)向角的傳感器(未圖示)接收用于表示轉(zhuǎn)向角的信號。此外，ECU300從用于檢測車門的開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)164接收用于表示車門打開或關(guān)閉的信號。此外，ECU300從開關(guān)166接收用于表示危險警示燈接通的信號，駕駛員操作該開關(guān)166以點亮或熄滅危險警示燈。E⑶300根據(jù)上述這些信息產(chǎn)生發(fā)動機100的啟動要求信號和停止要求信號，按照該啟動要求信號和停止要求信號輸出控制信號SE1、SE2，控制起動機200的動作。例如在滿足了車輛停止、由駕駛員操作制動踏板150且發(fā)動機100的停止未受限制(容許)的停止條件時，產(chǎn)生停止要求信號，E⑶300使發(fā)動機100停止。S卩，在滿足了停止條件時，發(fā)動機100中的燃料噴射及燃燒停止。隨后，在滿足了由駕駛員進行的制動踏板150的操作量達(dá)到了零的這樣的啟動條件時，產(chǎn)生啟動要求信號，ECU300使電動機220進行驅(qū)動而使發(fā)動機100進行曲軸轉(zhuǎn)動。也可以不產(chǎn)生啟動要求信號地開始發(fā)動機100的曲軸轉(zhuǎn)動。除此之外，也可以在操作加速踏板140、用于選擇變速范圍或齒輪的換擋桿152、或用于選擇車輛的行駛模式(例如運動模式(也叫動力模式)、標(biāo)準(zhǔn)模式或經(jīng)濟模式等)的開關(guān)160時，使發(fā)動機100進行曲軸轉(zhuǎn)動。在滿足了發(fā)動機100的啟動條件時，ECU300在卡合模式和旋轉(zhuǎn)模式中的任一方模式下控制促動器232和電動機220，在上述卡合模式下，ECU300控制促動器232和電動機220，以在小齒輪260向環(huán)形齒輪110移動后使小齒輪260開始旋轉(zhuǎn)，在上述旋轉(zhuǎn)模式下，ECU300控制促動器232和電動機220，以在小齒輪260開始旋轉(zhuǎn)后使小齒輪260向環(huán)形齒輪110移動。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne為預(yù)先設(shè)定的第I基準(zhǔn)值α I以下時，E⑶300以卡合模式控制促動器232和電動機220。另一方面，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne比第I基準(zhǔn)值α I大時，E⑶300以旋轉(zhuǎn)模式控制促動器232和電動機220。更詳細(xì)而言，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne比第I基準(zhǔn)值α I大且滿足基于駕駛員的起步意圖的啟動條件時，以旋轉(zhuǎn)模式控制促動器232和電動機220。但是，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne比第I基準(zhǔn)值α I大且滿足與基于駕駛員的起步意圖的啟動條件不同的啟動條件時，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne下降至第I基準(zhǔn)值α I以下后，以卡合模式控制促動器232和電動機220。圖2是用于說明本實施方式中的起動機200的動作模式的轉(zhuǎn)變的圖。本實施方式中的起動機200的動作模式包括待機模式410、卡合模式420、旋轉(zhuǎn)模式430和全驅(qū)動模式440。上述卡合模式是經(jīng)由卡合模式420轉(zhuǎn)移為全驅(qū)動模式440的模式。旋轉(zhuǎn)模式是經(jīng)由旋轉(zhuǎn)模式430轉(zhuǎn)移為全驅(qū)動模式440的模式。待機模式410表示起動機200的促動器232和電動機220均未被驅(qū)動的狀態(tài)、即未向起動機200輸出發(fā)動機啟動要求的狀態(tài)。待機模式410相當(dāng)于起動機200的初始狀態(tài)，在發(fā)動機100的啟動動作前、發(fā)動機100啟動結(jié)束后、以及發(fā)動機100的啟動失敗時等，在不需要驅(qū)動起動機200的情況下，選擇該待機模式410。全驅(qū)動模式440表示起動機200的促動器232和電動機220均被驅(qū)動的狀態(tài)。在 該全驅(qū)動模式440下，在小齒輪260與環(huán)形齒輪110卡合的狀態(tài)下，利用電動機220使小齒輪260旋轉(zhuǎn)。由此,實際上使發(fā)動機100進行曲軸轉(zhuǎn)動而開始進行啟動動作。如上所述，本實施方式中的起動機200能夠分別獨立地驅(qū)動促動器232和電動機220。因此，在從待機模式410向全驅(qū)動模式440轉(zhuǎn)變的過程中，有在電動機220的驅(qū)動之前使促動器232進行驅(qū)動的情況(即相當(dāng)于卡合模式420)、和在促動器232的驅(qū)動之前使電動機220進行驅(qū)動的情況(即相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)模式430)。根據(jù)所滿足的啟動條件的種類和在滿足了啟動條件時(產(chǎn)生了發(fā)動機100的再啟動要求時)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne，選擇卡合模式420和旋轉(zhuǎn)模式430。卡合模式420是只有促動器232被驅(qū)動而電動機220未被驅(qū)動的狀態(tài)。當(dāng)想要使小齒輪260與環(huán)形齒輪110在小齒輪260停止的狀態(tài)下也能卡合時，選擇該模式。詳細(xì)而言，在發(fā)動機100停止的狀態(tài)下、或發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne充分下降了的狀態(tài)(Ne <第I基準(zhǔn)值α I)下,選擇該卡合模式420。另一方面，旋轉(zhuǎn)模式430是使只有電動機220被驅(qū)動而促動器232未被驅(qū)動的狀態(tài)。例如在發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne比較高(a KNe <第2基準(zhǔn)值α 2)且因滿足了基于駕駛員的起步意圖的啟動條件而輸出了發(fā)動機100的再啟動要求的那樣的情況下，選擇旋轉(zhuǎn)模式 430?；隈{駛員的起步意圖的啟動條件包含例如由駕駛員進行了想要使車輛起步的操作的這樣的條件。因而，在發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne高(a l〈Ne < α 2)且起因于想要使車輛起步的駕駛員的操作而輸出了發(fā)動機100的再啟動要求的那樣的情況下，選擇旋轉(zhuǎn)模式430。在旋轉(zhuǎn)模式430下，在促動器232驅(qū)動之前只有電動機220被驅(qū)動，從而使環(huán)形齒輪Iio的轉(zhuǎn)速與小齒輪260的轉(zhuǎn)速同步。與環(huán)形齒輪110的轉(zhuǎn)速和小齒輪260的轉(zhuǎn)速之差的充分減小相對應(yīng)地，動作模式從旋轉(zhuǎn)模式430向全驅(qū)動模式440轉(zhuǎn)變。并且，促動器232被驅(qū)動，使環(huán)形齒輪110與小齒輪260卡合。在全驅(qū)動模式440的情況下，與發(fā)動機100的啟動結(jié)束、發(fā)動機100開始了自動運轉(zhuǎn)相對應(yīng)地，運轉(zhuǎn)模式從全驅(qū)動模式440向待機模式410返回。即使發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne比第I基準(zhǔn)值α I大，在起因于與想要使車輛起步的駕駛員的操作不同的啟動條件而輸出了發(fā)動機100的再啟動要求的情況下，不選擇旋轉(zhuǎn)模式430。在該情況下，在發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne下降至第I基準(zhǔn)值α I以下后，選擇卡合模式420。即，限制由電動機220進行的發(fā)動機100的曲軸轉(zhuǎn)動，直到發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne為第I基準(zhǔn)值α I以下。S卩，延遲發(fā)動機100的曲軸轉(zhuǎn)動的開始。作為一例，起因于駕駛員的起步意圖的發(fā)動機100的啟動，包括“起因于離合器踏板152的操作(踏下)的發(fā)動機100的啟動”、“起因于換擋操作(例如將擋位從空擋改變?yōu)樾旭偽恢?的發(fā)動機100的啟動”、“起因于制動踏板150的操作量的減少的發(fā)動機100的啟動”、“起因于加速踏板140的操作量(油門開度)的增大的發(fā)動機100的啟動”、“起因于油門開度的增大速度為規(guī)定值以上的發(fā)動機100的啟動”以及“起因于選擇運動模式的發(fā)動機100的啟動”中的至少任一個。起因于駕駛員的起步意圖的發(fā)動機100的啟動不限定于這 些情況。同樣，作為一例，不是起因于駕駛員的起步意圖的發(fā)動機100的啟動，包括“起因于儲存在負(fù)壓箱102中的負(fù)壓下降至閾值以下的發(fā)動機100的啟動”、“起因于配件蓄電池的電壓下降至閾值以下的發(fā)動機100的啟動”、“起因于空調(diào)設(shè)備進行了工作的發(fā)動機100的啟動”、“起因于怠速制動受到了禁止(發(fā)動機100的停止受到了限制)的發(fā)動機100的啟動”、“起因于轉(zhuǎn)向盤156的操作的發(fā)動機100的啟動”、“起因于車門的打開的發(fā)動機100的啟動”以及“起因于危險警示燈的接通的發(fā)動機100的啟動”中的至少任一個。不是起因于駕駛員的起步意圖的發(fā)動機100的啟動不限定于這些情況。這樣，在輸出了發(fā)動機100的啟動要求信號的情況下，即，在判定為使發(fā)動機100啟動的情況下，以經(jīng)由卡合模式420過渡為全驅(qū)動模式440的卡合模式和經(jīng)由旋轉(zhuǎn)模式430過渡為全驅(qū)動模式440的旋轉(zhuǎn)模式中的任一個模式，控制促動器232和電動機220。圖3是用于說明在本實施方式中當(dāng)發(fā)動機啟動動作時的2個驅(qū)動模式(卡合模式和旋轉(zhuǎn)模式)的圖。圖3的橫軸表不時間，縱軸表不發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne、和卡合模式時及旋轉(zhuǎn)模式時的促動器232和電動機220的驅(qū)動狀態(tài)。在時刻t0，例如考慮為如下情況車輛停止且滿足了由駕駛員操作制動踏板150的這樣的停止條件，從而產(chǎn)生發(fā)動機100的停止要求，發(fā)動機100停止(停止燃料噴射及點火)了工作。在該情況下，只要不再啟動發(fā)動機100，則如實線的曲線WO所示，發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne逐漸降低,最后發(fā)動機100停止旋轉(zhuǎn)。接著，考慮如下情況在發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne降低的過程中，例如滿足了由駕駛員進行的制動踏板150的操作量達(dá)到了零的這樣的啟動條件，從而產(chǎn)生了發(fā)動機100的再啟動要求。在該情況下，根據(jù)發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne分類成3個區(qū)域。第I區(qū)域(區(qū)域I)是發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne比第2基準(zhǔn)值α 2高的情況，例如是在圖3中的點PO處滿足啟動條件而產(chǎn)生了再啟動要求的那樣的狀態(tài)。也可以不產(chǎn)生用于表示再啟動要求的信號。該區(qū)域I是如下這樣的區(qū)域由于發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne充分高，所以即使不利用起動機200，也能利用燃料噴射及點火動作啟動發(fā)動機100。S卩，區(qū)域I是發(fā)動機100能夠自動恢復(fù)的區(qū)域。因而，在區(qū)域I內(nèi)，起動機200的驅(qū)動受到限制，更詳細(xì)而言是被禁止。另夕卜，上述第2基準(zhǔn)值α 2有時也因電動機220的最高轉(zhuǎn)速而受到限制。
第2區(qū)域(區(qū)域2)是發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne處于第I基準(zhǔn)值α I與第2基準(zhǔn)值α2之間的情況，是在圖3中的點Pl處滿足了啟動條件的那樣的狀態(tài)。該區(qū)域2是發(fā)動機100不能自動恢復(fù)但發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne比較高的狀態(tài)的區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi)，如圖2中說明的那樣選擇旋轉(zhuǎn)模式。在時刻t2，當(dāng)滿足啟動條件時，在經(jīng)過了規(guī)定時間后，首先電動機220被驅(qū)動。由此，小齒輪260開始旋轉(zhuǎn)。然后，在時刻t4，促動器232被驅(qū)動。然后，在環(huán)形齒輪110與小齒輪260卡合時，發(fā)動機100進行曲軸轉(zhuǎn)動，如虛線的曲線Wl所示，發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne增加。隨后，當(dāng)發(fā)動機100再次自動運轉(zhuǎn)時，促動器232和電動機220的驅(qū)動停止。第3區(qū)域(區(qū)域3)是發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne比第I基準(zhǔn)值α I低的情況，例如是在圖3中的點Ρ2處滿足了啟動條件的那樣的狀態(tài)。該區(qū)域3是如下這樣的區(qū)域即使發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne低，不使小齒輪260同步，但小齒輪260與環(huán)形齒輪110仍能卡合。在該區(qū)域中，如圖2中說明的那樣選擇卡合模式。在時刻t5，當(dāng)滿足啟動條件時，在經(jīng)過了規(guī)定時間后，首先促動器232被驅(qū)動。由此，小齒輪260被推出到環(huán)形齒輪110側(cè)。隨后，電動機220被驅(qū)動(圖3中的時刻t7)。由此，發(fā)動機100進行曲軸轉(zhuǎn)動,如虛線的曲線W2所示,發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne增加。隨后，當(dāng)發(fā)動機100再次自動運轉(zhuǎn)時，促動器232和電動機220的驅(qū)動停止。這樣，通過使用促動器232和電動機220能夠獨立地驅(qū)動的起動機200進行發(fā)動機100的再啟動控制，由此，與利用以往的起動機在從不能進行發(fā)動機100的自動恢復(fù)的轉(zhuǎn)速(圖3中的時刻tl)到發(fā)動機100停止(圖3中的時刻t8)為止的期間(Tinh)內(nèi)禁止發(fā)動機100的再啟動動作的情況相比，能夠以更短的時間再啟動發(fā)動機100。由此，對于駕駛員，能夠減輕由發(fā)動機的再啟動的延遲產(chǎn)生的不舒適。參照圖4考慮如下情況在發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne降低的過程中，例如滿足了儲存在負(fù)壓箱102內(nèi)的負(fù)壓下降至閾值以下的這樣的啟動條件，從而不是起因于駕駛員的起步意圖地再啟動發(fā)動機100。另外，在上述區(qū)域I和區(qū)域3中產(chǎn)生了再啟動要求的情況下的起動機200的動作方式，與滿足了由駕駛員進行的制動踏板150的操作量達(dá)到了零的這樣的啟動條件從而產(chǎn)生了發(fā)動機100的再啟動要求的情況下的動作方式相同，所以這里不重復(fù)對其進行詳細(xì)說明。在圖4中的點P4處，在滿足了儲存在負(fù)壓箱102內(nèi)的負(fù)壓下降至閾值以下的這樣的啟動條件的那樣的狀態(tài)下，發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne處于第I基準(zhǔn)值α I與第2基準(zhǔn)值α 2之間。但是，不選擇旋轉(zhuǎn)模式，繼續(xù)選擇待機模式。結(jié)果，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速Ne持續(xù)下降。在時刻t20，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne下降至第I基準(zhǔn)值α I時，如圖2中說明的那樣選擇卡合模式。結(jié)果，促動器232首先被驅(qū)動。由此，小齒輪260被推出到環(huán)形齒輪110側(cè)。隨后，電動機220被驅(qū)動(圖4中的時刻t21)。由此，發(fā)動機100進行曲軸轉(zhuǎn)動，如虛線的曲線W3所示，發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne增加。隨后，當(dāng)發(fā)動機100再次自動運轉(zhuǎn)時，促動器232和電動機220的驅(qū)動停止。這樣，以發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne下降至執(zhí)行卡合模式時的發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速為前提條件，不是起因于駕駛員的起步意圖的發(fā)動機100的啟動要求成立。也可以在發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne下降至執(zhí)行卡合模式時的發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速的圖4中的點P5處，ECU300產(chǎn)生再啟動要求而輸出該再啟動要求。下面，參照圖5說明E⑶300為了啟動發(fā)動機100而執(zhí)行的處理。通過以規(guī)定的周期執(zhí)行預(yù)先存儲在ECU300中的程序，實現(xiàn)圖5所示的流程圖?；蛘咭部梢葬槍σ徊糠植襟E構(gòu)筑專用的硬件(電子電路)而實現(xiàn)處理。
E⑶300在步驟(以下將步驟簡稱為S)100中，判定是否有發(fā)動機100的啟動要求。即，判定是否啟動發(fā)動機100。在沒有發(fā)動機100的啟動要求的情況(S100在為否)下，發(fā)動機100不需進行啟動動作，所以處理進入到S190，E⑶300選擇待機模式。在有發(fā)動機100的啟動要求的情況(在SlOO為是)下，處理進入到S110，接著，E⑶300判定發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne是否為第2基準(zhǔn)值α 2以下。在發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne比第2基準(zhǔn)值α 2大的情況(在SllO為否)下，對應(yīng)于能進行發(fā)動機100的自動恢復(fù)的圖3中的區(qū)域1，所以E⑶300使處理進入到S190而選擇待機模式。在發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne為第2基準(zhǔn)值α 2以下的情況(在SllO為是)下，E⑶300進一步判定發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne是否為第I基準(zhǔn)值α I以下。在發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne為第I基準(zhǔn)值α I以下的情況(在S120為是)下，對應(yīng)于圖3中的區(qū)域1，所以處理進入到S145，E⑶300選擇卡合模式。并且，E⑶300輸出控制信號SEl而閉合繼電器RY1，從而驅(qū)動促動器232。此時，電動機220不被驅(qū)動。隨后，處理進入到S170，E⑶300選擇全驅(qū)動模式。并且，利用起動機200使發(fā)動機100的曲軸轉(zhuǎn)動開始。接著，E⑶300在S180中判定發(fā)動機100的啟動是否已經(jīng)結(jié)束?？梢栽诶鐝碾妱訖C220的驅(qū)動開始后經(jīng)過了規(guī)定時間后，判定發(fā)動機轉(zhuǎn)速是否比表示自動運轉(zhuǎn)的閾值Y大，從而判定發(fā)動機100的啟動是否結(jié)束。在發(fā)動機100的啟動未結(jié)束的情況(在S180為否)下，處理返回到S170，發(fā)動機100
的曲軸轉(zhuǎn)動繼續(xù)。在發(fā)動機100的啟動結(jié)束了的情況(在S180為是)下，處理進入到S190，ECU300選擇待機模式。在發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne比第I基準(zhǔn)值α I大的情況(在S120為否)下，處理進入到S140，ECU300判定啟動要求是否起因于駕駛員想要使車輛起步的意圖(操作)。在啟動要求是起因于駕駛員想要使車輛起步的意圖(操作)的情況(在S140為是)下，E⑶300在S142中選擇旋轉(zhuǎn)模式。并且，E⑶300輸出控制信號SE2而閉合繼電器RY2，從而驅(qū)動電動機220。此時,促動器232不被驅(qū)動。然后，E⑶300在S170中選擇全驅(qū)動模式。由此，促動器232被驅(qū)動而使小齒輪260與環(huán)形齒輪110卡合，發(fā)動機100進行曲軸轉(zhuǎn)動。另一方面，在啟動要求不是起因于駕駛員想要使車輛起步的操作的情況(在S140為否)下，處理返回到S120。當(dāng)發(fā)動機100的轉(zhuǎn)速Ne下降至第I基準(zhǔn)值α 以下時(在S120為是)，處理進入到S145，E⑶300選擇卡合模式。并且，E⑶300輸出控制信號SEl而閉合繼電器RY1，從而驅(qū)動促動器232。
隨后，處理進入到S170，E⑶300選擇全驅(qū)動模式。并且，利用起動機200使發(fā)動機100的曲軸轉(zhuǎn)動開始。在發(fā)動機100的啟動結(jié)束時(在S180為是)，處理進入到S190，E⑶300選擇待機模式。如上所述,在本實施方式中，在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機100的情況下，選擇卡合模式。結(jié)果，在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機100的情況下，不選擇旋轉(zhuǎn)模式。由此，能夠降低使小齒輪260 —邊旋轉(zhuǎn)一邊與環(huán)形齒輪110卡合的頻率。因此，既能減小因小齒輪260與環(huán)形齒輪110的碰撞而可能發(fā)出的聲響，又能減輕齒輪的磨損量。附圖標(biāo)記說明10、車輛;100、發(fā)動機;102、負(fù)壓箱；110、環(huán)形齒輪；111、曲軸；115、轉(zhuǎn)速傳感器；120、蓄電池；140、加速踏板；150、制動踏板；152、離合器踏板；154、換擋桿；156、轉(zhuǎn)向盤；160、162、164、166、開關(guān);200、起動機;210、柱塞;220、電動機；230、螺線管；232、促動器； 240、連結(jié)部；245、支點；250、輸出機構(gòu)；260、小齒輪；300、ECU ;410、待機模式；420、卡合模式；430、旋轉(zhuǎn)模式；440、全驅(qū)動模式；RY1、RY2、繼電器。
權(quán)利要求
1.一種起動機的控制裝置，該起動機包括第2齒輪(260)、促動器(232)和電動機(220),所述第2齒輪(260)能與連結(jié)于發(fā)動機(100)的曲軸的第I齒輪(110)卡合，所述促動器(232)在驅(qū)動狀態(tài)下使所述第2齒輪(260)移動至與所述第I齒輪(110)卡合的位置，所述電動機(220)使所述第2齒輪(260)旋轉(zhuǎn)， 所述控制裝置能夠分別驅(qū)動所述促動器(232)和所述電動機(220)； 該控制裝置包括卡合模式和旋轉(zhuǎn)模式，所述卡合模式是在驅(qū)動所述電動機(220)之前利用所述促動器(232)使所述第2齒輪(260)與所述第I齒輪(110)卡合，所述旋轉(zhuǎn)模式是在驅(qū)動所述促動器(232)之前驅(qū)動所述電動機(220)； 在起因于駕駛員的起步意圖而啟動所述發(fā)動機(100)的情況下，所述控制裝置選擇所述卡合模式和所述旋轉(zhuǎn)模式中的任一方； 在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動所述發(fā)動機(100)的情況下，所述控制裝置選擇所述卡合模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的起動機的控制裝置，其中， 執(zhí)行所述旋轉(zhuǎn)模式時的所述發(fā)動機(100)的轉(zhuǎn)速比執(zhí)行所述卡合模式時的所述發(fā)動機(100)的轉(zhuǎn)速高。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的起動機的控制裝置，其中， 在執(zhí)行所述旋轉(zhuǎn)模式時的所述發(fā)動機(100)的轉(zhuǎn)速下，在不是起因于所述駕駛員的起步意圖地要求啟動所述發(fā)動機(100)時，所述控制裝置待機直到所述發(fā)動機(100)的轉(zhuǎn)速下降至執(zhí)行所述卡合模式時的所述發(fā)動機(100)的轉(zhuǎn)速，在所述發(fā)動機(100)的轉(zhuǎn)速下降至執(zhí)行所述卡合模式時的所述發(fā)動機(100)的轉(zhuǎn)速時，所述控制裝置選擇所述卡合模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的起動機的控制裝置，其中， 以所述發(fā)動機(100)的轉(zhuǎn)速下降至執(zhí)行所述卡合模式時的所述發(fā)動機(100)的轉(zhuǎn)速為前提條件，不是起因于所述駕駛員的起步意圖的所述發(fā)動機(100)的啟動要求成立。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的起動機的控制裝置，其中， 起因于駕駛員的起步意圖的所述發(fā)動機(100)的啟動包括起因于離合器踏板的操作的所述發(fā)動機(100)的啟動、起因于換擋操作的所述發(fā)動機(100)的啟動、起因于制動踏板(150)的操作量的減少的所述發(fā)動機(100)的啟動、起因于加速踏板(140)的操作量的增大的所述發(fā)動機(100)的啟動、起因于加速踏板(140)的操作量的增大速度為規(guī)定值以上的所述發(fā)動機(100)的啟動、以及起因于運動模式的選擇的所述發(fā)動機(100)的啟動中的至少任一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的起動機的控制裝置，其中， 不是起因于駕駛員的起步意圖的所述發(fā)動機(100)的啟動包括起因于負(fù)壓的減少的所述發(fā)動機(100)的啟動、起因于蓄電池的電壓的降低的所述發(fā)動機(100)的啟動、起因于空調(diào)設(shè)備的所述發(fā)動機(100)的啟動、起因于所述發(fā)動機(100)的停止的限制的所述發(fā)動機(100)的啟動、起因于轉(zhuǎn)向盤的操作的所述發(fā)動機(100)的啟動、起因于車門的打開的所述發(fā)動機(100)的啟動、以及起因于危險警示燈被接通的所述發(fā)動機(100)的啟動中的至少任一個。
7.一種起動機的控制方法，該起動機包括第2齒輪(260)、促動器(232)和電動機(220)，所述第2齒輪(260)能與連結(jié)于發(fā)動機(100)的曲軸的第I齒輪(110)卡合，所述促動器(232)在驅(qū)動狀態(tài)下使所述第2齒輪(260)移動至與所述第I齒輪(110)卡合的位置，所述電動機(220)使所述第2齒輪(260)旋轉(zhuǎn)， 所述促動器(232)和所述電動機(220)能夠分別被驅(qū)動； 所述促動器(232)和所述電動機(220)以卡合模式和旋轉(zhuǎn)模式中的任一方模式被控制，所述卡合模式是在驅(qū)動所述電動機(220)之前利用所述促動器(232)使所述第2齒輪(260)與所述第I齒輪(110)卡合，所述旋轉(zhuǎn)模式是在驅(qū)動所述促動器(232)之前驅(qū)動所述電動機(220)， 所述控制方法包括下述步驟 在起因于駕駛員的起步意圖而啟動所述發(fā)動機(100)的情況下，選擇所述卡合模式和所述旋轉(zhuǎn)模式中的任一方； 在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動所述發(fā)動機(100)的情況下，選擇所述卡合模式。
8.一種車輛，該車輛具有發(fā)動機(100)、起動機(200)和控制單元(300)； 所述起動機(200)包括第2齒輪(260)、促動器(232)和電動機(220)，所述第2齒輪(260)能與連結(jié)于所述發(fā)動機(100)的曲軸的第I齒輪(110)卡合，所述促動器(232)在驅(qū)動狀態(tài)下使所述第2齒輪(260 )移動至與所述第I齒輪(110 )卡合的位置，所述電動機(220 )使所述第2齒輪(260)旋轉(zhuǎn)； 所述控制單元(300)能夠分別驅(qū)動所述促動器(232)和所述電動機(220)， 所述控制單元(300)包括卡合模式和選擇模式，所述卡合模式是在驅(qū)動所述電動機(220)之前利用所述促動器(232)使所述第2齒輪(260)與所述第I齒輪(I 10)卡合，所述旋轉(zhuǎn)模式是在驅(qū)動所述促動器(232)之前驅(qū)動所述電動機(220)， 在起因于駕駛員的起步意圖而啟動所述發(fā)動機(100)的情況下，選擇所述卡合模式和所述旋轉(zhuǎn)模式中的任一方； 在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動所述發(fā)動機(100)的情況下，選擇所述卡合模式。
全文摘要
起動機包括小齒輪、促動器和電動機，所述小齒輪能與連結(jié)于發(fā)動機的曲軸的環(huán)形齒輪卡合，所述促動器在驅(qū)動狀態(tài)下使小齒輪移動至與環(huán)形齒輪卡合的位置，所述電動機使小齒輪旋轉(zhuǎn)。在起因于駕駛員的起步意圖而啟動發(fā)動機的情況下，選擇在電動機進行驅(qū)動之前利用促動器使小齒輪與環(huán)形齒輪卡合的卡合模式、和在促動器進行驅(qū)動之前使電動機進行驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)模式中的任一種模式。在不是起因于駕駛員的起步意圖地啟動發(fā)動機的情況下，選擇卡合模式。
文檔編號F02N15/00GK102822500SQ20118000896
公開日2012年12月12日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者守屋孝紀(jì), 筧淳平, H·S·本哈希姆 申請人:豐田自動車株式會社