(57)【要約】【課題】オルタネータを搭載する車両におけるエンジンの回転状態をより高精度に検出するエンジン回転状態検出装置を提供すること。【解決手段】オルタネータ２１を搭載する車両におけるエンジンの回転を検出するエンジン回転状態検出装置１００は、オルタネータ２１におけるＰ１端子及びＰ２端子の電圧を取得する相端子出力取得部１０と、２つの電圧の時間的推移に基づいてエンジンの回転状態を検出するエンジン回転状態検出部１１と、を有する。【選択図】図１
2014134151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オルタネータを搭載する車両におけるエンジンの回転を検出するエンジン回転状態検出方法であって、
前記オルタネータにおける複数の相端子のうちの少なくとも２つの相端子出力を取得する相端子出力取得ステップと、
前記少なくとも２つの相端子出力に基づいて前記エンジンの回転状態を検出するエンジン回転状態検出ステップと、
を有するエンジン回転状態検出方法。
【請求項２】
前記エンジン回転状態検出ステップでは、前記少なくとも２つの相端子出力における所定状態の検出順に基づいて前記エンジンの回転方向を検出する、
請求項１に記載のエンジン回転状態検出方法。
【請求項３】
前記エンジン回転状態検出ステップでは、前記少なくとも２つの相端子出力において所定状態を検出する毎に所定の回転角度を積算して前記エンジンの回転状態を検出する、
請求項１又は２に記載のエンジン回転状態検出方法。
【請求項４】
前記相端子出力は、前記相端子における電圧であり、
前記所定状態は、電圧が所定電圧以上である状態、及び、電圧が所定電圧未満である状態を含む、
請求項１乃至３の何れか一項に記載のエンジン回転状態検出方法。
【請求項５】
オルタネータを搭載する車両におけるエンジンの回転を検出するエンジン回転状態検出装置であって、
前記オルタネータにおける複数の相端子のうちの少なくとも２つの相端子出力を取得する相端子出力取得部と、
前記少なくとも２つの相端子出力に基づいて前記エンジンの回転状態を検出するエンジン回転状態検出部と、
を有するエンジン回転状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オルタネータを搭載する車両におけるエンジンの回転状態を検出するエンジン回転状態検出方法及びエンジン回転状態検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オルタネータのＰ端子から取り出したパルス信号に基づいてエンジン回転数を検出するエンジン回転数制御装置が知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
このエンジン回転数制御装置は、ギヤを介してクランク軸と連動連結された燃料噴射カム軸の回転数に比例するパルス信号を出力する回転数センサが故障した場合に、その回転数センサの代わりにエンジン回転数を検出するために用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０５８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のエンジン回転数制御装置は、故障した回転数センサの代わりに緊急避難的に使用される、回転数センサよりも検出精度が劣るものであり、正常に作動する回転数センサの代わりに使用されるものではない。
【０００６】
上述の点に鑑み、本発明は、オルタネータを搭載する車両におけるエンジンの回転状態をより高精度に検出するエンジン回転状態検出方法及びエンジン回転状態検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るエンジン回転状態検出方法は、オルタネータを搭載する車両におけるエンジンの回転を検出するエンジン回転状態検出方法であって、前記オルタネータにおける複数の相端子のうちの少なくとも２つの相端子出力を取得する相端子出力取得ステップと、前記少なくとも２つの相端子出力に基づいて前記エンジンの回転状態を検出するエンジン回転状態検出ステップと、を有する。
【０００８】
また、本発明の実施例に係るエンジン回転状態検出装置は、オルタネータを搭載する車両におけるエンジンの回転を検出するエンジン回転状態検出装置であって、前記オルタネータにおける複数の相端子のうちの少なくとも２つの相端子出力を取得する相端子出力取得部と、前記少なくとも２つの相端子出力に基づいて前記エンジンの回転状態を検出するエンジン回転状態検出部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
上述の手段により、本発明は、オルタネータを搭載する車両におけるエンジンの回転状態をより高精度に検出するエンジン回転状態検出方法及びエンジン回転状態検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係るエンジン回転状態検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のエンジン回転状態検出装置に接続されるレギュレータ及びオルタネータの概略回路図である。
【図３】単一の相端子出力に基づいてエンジンの出力軸の角速度を導き出す方法を説明する図である。
【図４】２つの相端子出力に基づいてエンジンの出力軸の角速度を導き出す方法を説明する図である。
【図５】２つの相端子出力に基づいてエンジンの出力軸の回転方向を導き出す方法を説明する図である。
【図６】始動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】燃料カットが実行された後のエンジン回転数の時間的推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１２】
図１は、本発明の実施例に係るエンジン回転状態検出装置１００の構成例を示す機能ブロック図である。また、図２は、図１のエンジン回転状態検出装置１００に接続されるレギュレータ２０、及び、レギュレータ２０に接続されるオルタネータ２１の概略回路図である。
【００１３】
レギュレータ２０は、オルタネータ２１の出力電圧を所望のレベルに調整する装置である。本実施例では、レギュレータ２０は、オルタネータ２１のＦ端子を介してロータコイル（フィールドコイル）２１Ｆに接続されたトランジスタ２０Ｔ１をツェナーダイオード２０Ｚ及びトランジスタ２０Ｔ２でオン／オフすることによりフィールド電流を制御してオルタネータ２１の出力電圧を調整する。
【００１４】
オルタネータ２１は、エンジンによって駆動される発電装置であり、極数、相数、及びエンジンに対する回転速度比は任意に設定され得る。本実施例では、３相８極対（１６極）のオルタネータであり、プーリー比２．５でベルトを介してエンジンの出力軸に接続されている。
【００１５】
また、本実施例では、オルタネータ２１は、Ｇ端子、Ｆ端子、Ｐ１端子、Ｐ２端子、及びＢ端子を有する。Ｇ端子は、接地点に接続される端子であり、Ｆ端子は、フィールドコイル２１Ｆに接続される端子である。また、Ｐ１端子は、Ｙ結線のステータコイルのうちのＵ相コイル２１Ｕに接続される端子であり、Ｐ２端子は、Ｙ結線のステータコイルのうちのＶ相コイル２１Ｖに接続される端子である。また、Ｂ端子は、出力端子であり、バッテリ、各種電気負荷等に接続され得る。なお、オルタネータ２１は、Ｙ結線のステータコイルのうちのＷ相コイル２１Ｗに接続されるＰ３端子（図示せず。）を備えていてもよい。
【００１６】
また、本実施例では、レギュレータ２０は、第１電圧センサ２及び第２電圧センサ３を含む。第１電圧センサ２は、オルタネータ２１のＰ１端子に接続され、Ｐ１端子の電圧を検出する。また、第２電圧センサ３は、オルタネータ２１のＰ２端子に接続され、Ｐ２端子の電圧を検出する。そして、レギュレータ２０は、第１電圧センサ２及び第２電圧センサ３のそれぞれの検出結果に基づいて出力信号を生成し、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＣＡＮ（Control Area Network）等のネットワークを通じて、生成した出力信号をエンジン回転状態検出装置１００に対して出力する。
【００１７】
エンジン回転状態検出装置１００は、オルタネータ２１における複数の相端子の出力に基づいてエンジンの回転状態を検出する車載装置である。本実施例では、エンジン回転状態検出装置１００は、オルタネータ２１のＰ１端子の出力とＰ２端子の出力とに基づいてエンジンの出力軸の回転状態を検出する。具体的には、エンジン回転状態検出装置１００は、Ｐ１端子及びＰ２端子のそれぞれの出力に基づいてレギュレータ２０が生成した出力信号を受信し、受信した出力信号に基づいてエンジンの出力軸の回転状態を検出する。また、本実施例では、エンジン回転状態検出装置１００は、検出した回転状態に関する情報（例えば単位時間当たりの回転数、角速度、回転方向等である。）を始動装置４に対して出力する。
【００１８】
始動装置４は、車両の駆動源を始動させる装置である。本実施例では、始動装置４は、エンジンを始動させるためのスタータモータであり、エンジンの出力軸に結合されるリングギアに対してピニオンギアを飛び込ませてかみ合わせ、ピニオンギアを回転駆動することによってエンジンを始動させる。また、本実施例では、始動装置４は、エンジンの回転が停止しようとする際に（停止しようとするエンジンが未だ低速で回転しているときに）、エンジンの回転を再開させるためにも用いられる。なお、以下では、このような惰性回転中のエンジンを再始動させる制御を「チェンジ・オブ・マインド制御」と称する。
【００１９】
具体的には、始動装置４は、チェンジ・オブ・マインド制御において、エンジン回転状態検出装置１００から受信した回転状態に関する情報に基づいてピニオンギアをリングギアに飛び込ませるタイミングを決定する。より具体的には、始動装置４は、エンジンの回転数が所定回転数以下であり、且つ、エンジンが正回転している場合に、ピニオンギアの回転数をエンジンの回転数と同期させながらピニオンギアをリングギアに飛び込ませて係合させる。
【００２０】
このように、本実施例では、エンジン回転状態検出装置１００は、始動装置４が停止中のエンジンを再始動できるように、オルタネータ２１のＰ１端子の出力とＰ２端子の出力とに基づいてエンジンの出力軸の回転状態を検出する。
【００２１】
また、エンジン回転状態検出装置１００は制御装置１を有する。本実施例では、制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。そして、制御装置１は、相端子出力取得部１０及びエンジン回転状態検出部１１等の各種機能要素に対応するプログラムをＲＯＭ又はＲＡＭから読み出して、各種機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。具体的には、制御装置１は、レギュレータ２０からの出力信号を受けて相端子出力取得部１０及びエンジン回転状態検出部１１に対応する演算を実行し、その演算結果に基づいて始動装置４等を制御する。
【００２２】
相端子出力取得部１０は、オルタネータ２１の相端子の出力を取得する機能要素である。本実施例では、相端子出力取得部１０は、オルタネータ２１のＰ１端子の電圧に基づいてレギュレータ２０における第１電圧センサ２が生成する出力信号を、オルタネータ２１のＵ相端子の出力として取得する。また、相端子出力取得部１０は、オルタネータ２１のＰ２端子の電圧に基づいてレギュレータ２０における第２電圧センサ３が生成する出力信号を、オルタネータ２１のＶ相端子の出力として取得する。
【００２３】
エンジン回転状態検出部１１は、エンジンの回転状態を検出する機能要素である。本実施例では、エンジン回転状態検出部１１は、相端子出力取得部１０が取得する相端子の出力に基づいて、オルタネータ２１の回転軸の回転状態、ひいては、エンジンの出力軸の回転状態を検出する。なお、回転状態は、単位時間当たりの回転数、角速度、回転方向等を含む。また、エンジンの出力軸の回転状態は、オルタネータ２１の回転軸の回転状態と、エンジンに対するオルタネータ２１の回転速度比（本実施例ではプーリー比である。）とに基づいて導き出される。なお、回転状態の検出についてはその詳細を後述する。
【００２４】
ここで、図３〜図５を参照しながら、エンジン回転状態検出装置１００がエンジンの回転状態を検出する処理（以下、「エンジン回転検出処理」とする。）について説明する。
【００２５】
図３は、単一の相端子出力に基づいてエンジンの出力軸の角速度を導き出す方法を説明する。なお、図３上段は、Ｐ１端子における電圧の時間的推移を示し、横軸が経過時間を表し、縦軸が相端子電圧を表す。また、図３中段は、第１電圧センサ２が出力する出力信号の時間的推移を示し、横軸が経過時間を表し、縦軸が出力信号（電圧信号）の大きさを表す。また、図３下段は、エンジン回転状態検出部１１が検出するオルタネータ２１の回転角度の時間的推移を示し、横軸が経過時間を表し、縦軸が回転角度を表す。なお、図３の上段、中段、及び下段のそれぞれにおける時間軸は共通する。
【００２６】
図３上段に示すように、８極対のポールコアを有するオルタネータ２１のＰ１端子は、機械角４５度毎に、すなわち、オルタネータ２１の回転軸が４５度回転する毎に、１つの凸部を含む電圧波形を出力する。
【００２７】
第１電圧センサ２は、図３上段に示す電圧波形を形成するＰ１端子の電圧に応じて、図３中段に示すパルス波を出力信号としてエンジン回転状態検出装置１００に対して出力する。具体的には、第１電圧センサ２は、Ｐ１端子の電圧が所定電圧ＶＴＨ以上の場合に出力電圧ＨＩを出力信号として出力し、Ｐ１端子の電圧が所定電圧ＶＴＨ未満の場合に出力電圧ＬＯを出力信号として出力する。本実施例では、第１電圧センサ２は、時刻ｕ１、ｕ３、ｕ５、・・・においてＰ１端子の電圧が所定電圧ＶＴＨ以上になると、出力信号のレベルを出力電圧ＨＩとし、時刻ｕ２、ｕ４、ｕ６、・・・においてＰ１端子の電圧が所定電圧ＶＴＨ未満になると、出力信号のレベルを出力電圧ＬＯとする。このようにして、第１電圧センサ２は、機械角４５度毎にパルスを１つ出力する。すなわち、第１電圧センサ２は、オルタネータ１回転当たり８つのパルス（８つのオン信号と８つのオフ信号）を出力する。また、第１電圧センサ２は、プーリー比２．５の場合、エンジン１回転当たり２０個のパルス（２０個のオン信号と２０個のオフ信号）を出力する。なお、エンジン回転状態検出装置１００は、第１電圧センサ２の代わりに出力信号を生成してもよい。この場合、第１電圧センサ２は、Ｐ１端子の電圧をそのままエンジン回転状態検出装置１００に対して出力する。
【００２８】
また、図３下段に示すように、エンジン回転状態検出部１１は、例えば時刻ｔ０を起点としてオルタネータ２１の回転角度を検出する。具体的には、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｕ１において１つ目のパルスがオンになり時刻ｕ２において１つ目のパルスがオフになったときに所定の機械角θＰを積算して回転角度θｕ２（＝０＋θＰ＝θＰ）を検出する。なお、所定の機械角θＰは、ポールコアの形状等に応じて決まる値である。その後、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｕ３において２つ目のパルスがオンになったときに機械角４５度を積算して回転角度θｕ３（＝θｕ２＋４５°＝θＰ＋４５°）を検出する。その後、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｕ４において２つ目のパルスがオフになったときに機械角θＰを積算して回転角度θｕ４（＝θｕ３＋θＰ＝２×θＰ＋４５°）を検出する。さらに、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｕ５において３つ目のパルスがオンになったときに機械角４５度を積算して回転角度θｕ５（＝θｕ４＋４５°＝２×θＰ＋９０°）を検出する。以降、同様に、エンジン回転状態検出部１１は、パルスがオフになる毎に機械角θＰを積算し、パルスがオンになる毎に機械角４５度を積算してオルタネータ２１の回転角度を検出する。
【００２９】
また、エンジン回転状態検出部１１は、検出したオルタネータ２１の回転角度を経過時間で除算することによって角速度を導き出し、角速度を機械角３６０度（オルタネータ２１の１回転に相当する角度）で除算することによって単位時間当たりの回転数を導き出すことができる。さらに、エンジン回転状態検出部１１は、オルタネータ２１の回転角度、角速度、回転数をプーリー比で除算することによって、エンジンの回転角度、角速度、回転数を導き出すことができる。
【００３０】
次に、図４を参照しながら、２つの相端子出力に基づいてエンジンの出力軸の角速度を導き出す方法を説明する。なお、図４上段は、図３上段に対応する図であり、Ｐ１端子における電圧の時間的推移を実線で示し、Ｐ２端子における電圧の時間的推移を破線で示す。また、図４中段は、図３中段に対応する図であり、第１電圧センサ２が出力する出力信号の時間的推移を実線で示し、第２電圧センサ３が出力する出力信号の時間的推移を破線で示す。また、図４下段は、図３下段に対応する図であり、エンジン回転状態検出部１１が２つの相端子出力に基づいて検出するオルタネータ２１の回転角度の時間的推移を実線で示す。なお、図４下段は、比較のため、エンジン回転状態検出部１１が単一の相端子出力に基づいて検出するオルタネータ２１の回転角度の時間的推移（図３下段の時間的推移に相当する。）を一点鎖線で示す。
【００３１】
図４上段の実線に示すように、８極対のポールコアを有するオルタネータ２１のＰ１端子は、機械角４５度毎に１つの凸部を含む電圧波形を出力する。同様に、図４上段の破線で示すように、Ｐ２端子は、Ｐ１端子の電圧波形に対して電気角１２０度すなわち機械角１５度の遅れで、機械角４５度毎に１つの凸部を含む電圧波形を出力する。
【００３２】
第１電圧センサ２は、図４上段の実線で示す電圧波形を形成するＰ１端子の電圧に応じて、図４中段の実線で示すパルス波を出力信号としてエンジン回転状態検出装置１００に対して出力する。同様に、第２電圧センサ３は、図４上段の破線で示す電圧波形を形成するＰ２端子の電圧に応じて、図４中段の破線で示すパルス波を出力信号としてエンジン回転状態検出装置１００に対して出力する。
【００３３】
本実施例では、第１電圧センサ２は、時刻ｕ１、ｕ３、ｕ５、・・・においてＰ１端子の電圧が所定電圧ＶＴＨ以上になると、出力信号のレベルを出力電圧ＨＩとし、時刻ｕ２、ｕ４、ｕ６、・・・においてＰ１端子の電圧が所定電圧ＶＴＨ未満になると、出力信号のレベルを出力電圧ＬＯとする。また、第２電圧センサ３は、時刻ｖ１、ｖ３、ｖ５、・・・においてＰ２端子の電圧が所定電圧ＶＴＨ以上になると、出力信号のレベルを出力電圧ＨＩとし、時刻ｖ２、ｖ４、ｖ６、・・・においてＰ２端子の電圧が所定電圧ＶＴＨ未満になると、出力信号のレベルを出力電圧ＬＯとする。
【００３４】
このようにして、第１電圧センサ２及び第２電圧センサ３は、機械角４５度毎にパルスを１つ出力する。また、エンジン回転状態検出装置１００は、第１電圧センサ２、第２電圧センサ３の代わりに出力信号を生成してもよい。この場合、第１電圧センサ２、第２電圧センサ３は、Ｐ１端子の電圧、Ｐ２端子の電圧をそのままエンジン回転状態検出装置１００に対して出力する。
【００３５】
また、図４下段に示すように、エンジン回転状態検出部１１は、例えば時刻ｔ０を起点としてオルタネータ２１の回転角度を検出する。具体的には、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｕ１において１つ目のＰ１端子に関するパルス（以下、「Ｐ１パルス」とする。）がオンになり時刻ｖ１において１つめのＰ２端子に関するパルス（以下、「Ｐ２パルス」とする。）がオンになったときに機械角１５度を積算して回転角度θｖ２（＝０＋１５°）を検出する。その後、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｕ２において１つ目のＰ１パルスがオフになったときに所定の機械角θＰ１を積算して回転角度θｕ２（＝１５°＋θＰ１＝θＰ）を検出する。なお、所定の機械角θＰ１は、例えば、ポールコアの形状等に応じて決まる所定の機械角θＰから電気角１２０度すなわち機械角１５度を差し引いた値である。その後、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｖ２において１つ目のＰ２パルスがオフになったときに機械角１５度を積算して回転角度θｖ２（＝θＰ＋１５°）を検出する。その後、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｕ３において２つ目のＰ１パルスがオンになったときに機械角３０度（＝４５°−１５°）を積算して回転角度θｕ３（＝θＰ＋１５°＋３０°＝θＰ＋４５°）を検出する。その後、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｖ３において２つめのＰ２パルスがオンになったときに機械角１５度を積算して回転角度θｖ３（＝θＰ＋４５°＋１５°＝θＰ＋６０°）を検出する。以降、同様に、エンジン回転状態検出部１１は、Ｐ１パルスがオンになる毎に機械角３０度を積算し、Ｐ２パルスがオンになる毎に機械角１５度を積算し、Ｐ１パルスがオフになる毎に機械角θＰ１を積算し、Ｐ２パルスがオフになる毎に機械角１５度を積算してオルタネータ２１の回転角度を検出する。
【００３６】
また、エンジン回転状態検出部１１は、検出したオルタネータ２１の回転角度を経過時間で除算することによって角速度を導き出し、角速度を機械角３６０度（オルタネータ２１の１回転に相当する角度）で除算することによって単位時間当たりの回転数を導き出すことができる。さらに、エンジン回転状態検出部１１は、オルタネータ２１の回転角度、角速度、回転数をプーリー比で除算することによって、エンジンの回転角度、角速度、回転数を導き出すことができる。
【００３７】
また、図４下段の実線で示す２つの相端子出力に基づいて検出するオルタネータ２１の回転角度は、図４下段の破線で示す単一の相端子出力に基づいて検出するオルタネータ２１の回転角度よりも高い分解能で検出される。具体的には、時刻ｔ１において検出される回転角度は、２つの相端子出力に基づく場合と単一の相端子出力に基づく場合とで同じ回転角度θｕ２となる。一方で、時刻ｔ２において検出される回転角度は、２つの相端子出力に基づく場合に回転角度θｖ３となり、単一の相端子出力に基づく場合に回転角度θｕ３となる。２つの相端子出力に基づく場合には時刻ｖ１、ｕ２、ｖ２、ｕ３、ｖ３、・・・で回転角度の値が更新されるのに対し、単一の相端子出力に基づく場合には時刻ｖ１、ｖ２、ｖ３、・・・では回転角度の値が更新されないためである。
【００３８】
次に、図５を参照しながら、２つの相端子出力に基づいてエンジンの出力軸の回転方向を導き出す方法を説明する。なお、図５上段は、図４上段に対応する図であり、Ｐ１端子における電圧の時間的推移を実線で示し、Ｐ２端子における電圧の時間的推移を破線で示す。また、図５中段は、図４中段に対応する図であり、第１電圧センサ２が出力する出力信号の時間的推移を実線で示し、第２電圧センサ３が出力する出力信号の時間的推移を破線で示す。また、図５下段は、図４下段に対応する図であり、エンジン回転状態検出部１１が２つの相端子出力に基づいて検出するオルタネータ２１の回転角度の時間的推移を実線で示す。
【００３９】
図５上段における相端子電圧の時間的推移は、時刻ｖ２と時刻ｖ３ｒとの間でオルタネータ２１の回転方向が逆転している点で図４上段に示す相端子電圧の時間的推移と相違する。
【００４０】
エンジン回転状態検出部１１は、オルタネータ２１が正回転している場合、図４中段に示すように、Ｐ１パルスオン、Ｐ２パルスオン、Ｐ１パルスオフ、Ｐ２パルスオフ、Ｐ１パルスオン、・・・の順で出力信号を検出する。一方で、エンジン回転状態検出部１１は、オルタネータ２１が逆回転している場合には、Ｐ２パルスオン、Ｐ１パルスオン、Ｐ２パルスオフ、Ｐ１パルスオフ、Ｐ２パルスオン、・・・の順で出力信号を検出する。
【００４１】
そのため、図５中段に示すように、エンジン回転状態検出部１１は、例えば、時刻ｖ２でＰ２パルスオフを検出した後、Ｐ１パルスオンになる前に、時刻ｖ３ｒでＰ２パルスオンを検出した時点で、オルタネータ２１の回転方向が逆転したことを検出する。
【００４２】
このように、エンジン回転状態検出部１１は、Ｐ１パルス及びＰ２パルスのオン／オフの順番に基づいてオルタネータ２１の回転方向が正回転であるか逆回転であるかを検出する。
【００４３】
なお、エンジン回転状態検出部１１は、オルタネータ２１の回転方向が逆転したことを検出すると、回転角度の積算をリセットし、且つ、積算する回転角度の符号を反転させる。なお、正の符号は正回転を表し、負の符号は逆回転を表す。
【００４４】
具体的には、図５下段に示すように、エンジン回転状態検出部１１は、例えば時刻ｖ３ｒにおいてオルタネータ２１の回転方向が逆転したことを検出すると、回転角度の積算をリセットする。その後、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｕ３ｒにおいてＰ１パルスがオンになったときに機械角−１５度を積算して回転角度θｕ３ｒ（＝０−１５°）を検出する。その後、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｖ４ｒにおいてＰ２パルスがオフになったときに所定の機械角−θＰ１を積算して回転角度θｖ４ｒ（＝−１５°−θＰ１＝−θＰ）を検出する。その後、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｕ４ｒにおいてＰ１パルスがオフになったときに機械角−１５度を積算して回転角度θｕ４ｒ（＝−θＰ−１５°）を検出する。その後、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｖ５ｒにおいてＰ２パルスがオンになったときに機械角−３０度（＝−４５°＋１５°）を積算して回転角度θｖ５ｒ（＝−θＰ−１５°−３０°＝−θＰ−４５°）を検出する。その後、エンジン回転状態検出部１１は、時刻ｕ５ｒにおいてＰ１パルスがオンになったときに機械角−１５度を積算して回転角度θｕ５ｒ（＝−θＰ−４５°−１５°＝−θＰ−６０°）を検出する。以降、同様に、エンジン回転状態検出部１１は、Ｐ２パルスがオンになる毎に機械角−３０度を積算し、Ｐ１パルスがオンになる毎に機械角−１５度を積算し、Ｐ２パルスがオフになる毎に所定の機械角−θＰ１を積算し、Ｐ１パルスがオフになる毎に機械角−１５度を積算してオルタネータ２１の回転角度を検出する。
【００４５】
また、エンジン回転状態検出部１１は、検出したオルタネータ２１の回転角度を経過時間で除算することによって角速度を導き出し、角速度を機械角３６０度（オルタネータ２１の１回転に相当する角度）で除算することによって単位時間当たりの回転数を導き出すことができる。さらに、エンジン回転状態検出部１１は、オルタネータ２１の回転角度、角速度、回転数をプーリー比で除算することによって、エンジンの回転角度、角速度、回転数を導き出すことができる。
【００４６】
このようにして、エンジン回転状態検出装置１００は、オルタネータ２１の回転軸の回転状態、ひいては、エンジンの出力軸の回転状態を検出する。
【００４７】
次に、図６を参照しながら、エンジン回転状態検出装置１００の制御装置１が、検出したエンジンの回転状態に基づいて始動装置４を制御する処理（以下、「始動制御処理」とする。）について説明する。なお、図６は、始動制御処理の流れを示すフローチャートであり、制御装置１は、例えば、アイドリングストップ機能による燃料カットすなわちエンジンの自動停止が実行されてエンジンが停止するまでの間、所定周期で繰り返しこの始動制御処理を実行する。
【００４８】
最初に、制御装置１の相端子出力取得部１０は、オルタネータ２１における複数の相端子の出力を取得する（ステップＳ１）。具体的には、相端子出力取得部１０は、レギュレータ２０における第１電圧センサ２及び第２電圧センサ３の出力信号を取得する。なお、出力信号は、オルタネータ２１のＰ１端子及びＰ２端子における電圧の時間的推移を表す、出力電圧ＨＩ又は出力電圧ＬＯの２つの電圧レベルで構成される電圧信号である（図４中段参照。）。
【００４９】
その後、制御装置１のエンジン回転状態検出部１１は、エンジンの回転状態を検出する（ステップＳ２）。具体的には、エンジン回転状態検出部１１は、相端子出力取得部１０が取得する電圧信号が変化する毎にオルタネータ２１の回転軸の回転角度を積算する（図４下段参照。）。そして、エンジン回転状態検出部１１は、所定時間に亘って積算されるオルタネータ２１の回転軸の回転角度とプーリー比とに基づいて単位時間当たりのエンジン回転数を算出する。また、エンジン回転状態検出部１１は、Ｐ１パルス及びＰ２パルスの出現順に基づいてオルタネータ２１の回転方向が正回転であるか逆回転であるかを検出する。そして、エンジン回転状態検出部１１は、オルタネータ２１の回転軸と共に回転するエンジンの出力軸の回転方向が正回転であるか逆回転であるかを検出する（図５参照。）。
【００５０】
その後、エンジン回転状態検出部１１は、検出したエンジンの回転状態を始動装置４に送信する（ステップＳ３）。始動装置４のピニオンギアとエンジンのリングギアとをかみ合わせる前に、始動装置４がピニオンギアの回転数をエンジン回転数に同期できるようにするためである。
【００５１】
その後、制御装置１は、アイドリングストップ機能を実行する他のＥＣＵ（Electric Control Unit）から、エンジンが停止する前にエンジンを再始動させるための再始動指令を受信したか否かを判定する（ステップＳ４）。なお、再始動指令は、アクセルペダルが踏み込まれる等、運転者の発進意思が確認された場合に制御装置１に対して出力される。
【００５２】
再始動指令を受信したと判定した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、制御装置１は、検出したエンジン回転数が所定回転数範囲内であり、且つ、エンジンの回転方向が正回転であるかを判定する（ステップＳ５）。なお、「所定回転数範囲」は、エンジンを自律始動させることができない回転数の範囲であり、例えば、５００［ｒｐｍ］以下である。また、「所定回転数範囲」は、２００［ｒｐｍ］以下であってもよく、１５０［ｒｐｍ］以下であってもよい。また、「エンジンの自律始動」とは、例えば、始動装置４を用いずに燃料を噴射するだけで或いは燃料を噴射してスパークプラグを点火するだけでエンジンを再始動させることを意味する。
【００５３】
エンジン回転数が所定回転数範囲内であり、且つ、エンジンの回転方向が正回転であると判定した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、制御装置１は、飛び込み指令を始動装置４に対して出力する（ステップＳ６）。飛び込み指令を受けた始動装置４は、既にその回転数がエンジンと同期しているピニオンギアをリングギアに飛び込ませてエンジンを再始動させる。なお、ピニオンギアの回転数が未だエンジンの回転数に同期していない場合、始動装置４は、同期するまでリングギアへの飛び込みを遅らせてもよい。
【００５４】
一方で、再始動指令を受信していないと判定した場合（ステップＳ４のＮＯ）、或いは、エンジン回転数が所定回転数範囲外であると判定した場合、若しくは、エンジンの回転方向が逆回転であると判定した場合（ステップＳ５のＮＯ）、制御装置１は、飛び込み指令を始動装置４に対して出力することなく、今回の始動制御処理を終了させる。
【００５５】
このようにして、エンジン回転状態検出装置１００は、惰性回転中のエンジンの回転数を高い精度で検出でき、また、エンジンの回転方向を迅速に検出できる。そのため、エンジン回転状態検出装置１００は、始動装置４、リングギア等を破損することなく、エンジンが停止する前に、始動装置４のピニオンギアをリングギアに飛び込ませてエンジンを再始動させることができる。なお、従来の始動装置はエンジンが完全に停止するまで再始動を禁止するため、運転者がアクセルペダルを踏み込んだにもかかわらずエンジンが再始動せず、チェンジ・オブ・マインド制御の際に運転者はもたつき感を抱いていた。しかしながら、エンジン回転状態検出装置１００は、上述のようにエンジンを早期に再始動させることができるため、チェンジ・オブ・マインド制御の際に運転者が抱くもたつき感を低減或いは解消できる。
【００５６】
次に、図７を参照しながら、エンジン回転状態検出装置１００が始動装置４に対して飛び込み指令を出力するタイミングについて説明する。なお、図７は、燃料カットが実行された後のエンジン回転数の時間的推移を示す図であり、横軸が経過時間を表し、縦軸がエンジン回転数を表す。
【００５７】
図７に示すように、エンジンは、燃料の供給が中止された後もしばらくの間は惰性で回転を継続し、エンジン回転数がある程度のレベルより高ければ、自律始動可能状態にある。すなわち、燃料の供給を再開させれば、始動装置４に頼ることなく、作動を再開させることができる状態にある。そのため、本実施例では、エンジン回転状態検出装置１００は、エンジン回転数が所定回転数Ｒ１（例えば、５００［ｒｐｍ］である。）以上であれば、エンジンが自律始動可能状態にあるとし、エンジンの作動を再開させる場合であっても始動装置４を用いることはない。一方で、エンジン回転数が所定回転数Ｒ１を下回ると、エンジンは、自律始動不可状態となり、始動装置４を用いなければ作動を再開させることができない状態となる。そこで、エンジン回転状態検出装置１００は、エンジンが自律始動不可状態にあり、且つ、エンジンの回転状態が所定の条件を満たす場合に、始動装置４に対して飛び込み指令を出力してエンジンを再始動させる。
【００５８】
図７の横軸上に配置される斜線ハッチングは、エンジンが自律始動不可状態にあり、且つ、エンジンの回転状態が所定の条件を満たさない場合、すなわち、再始動が禁止される場合を表す。一方で、ドットハッチングは、エンジンが自律始動不可状態にあり、且つ、エンジンの回転状態が所定の条件を満たす場合、すなわち、再始動が許可される場合を表す。
【００５９】
具体的には、時刻ｔ１１〜ｔ１２の時間では、エンジン回転数が所定回転数Ｒ２（例えば２００［ｒｐｍ］である。）以上であるため、始動装置４による再始動が禁止される。始動装置４のピニオンギアをエンジンのリングギアに飛び込ませるには、エンジンの回転数が高すぎ、ピニオンギアの回転数とリングギアの回転数との差が大き過ぎるためである。また、ピニオンギアをリングギアに飛び込ませた場合には、始動装置４のモータに過大な外部トルクがかかり、ピニオンギア、始動装置４の内部部品、リングギア等を破損させるおそれがあるためである。
【００６０】
また、時刻ｔ１３〜ｔ１４の時間、及び、時刻ｔ１５〜ｔ１６の時間では、エンジンのピストンが圧縮行程を乗り越えることができずに揺動しエンジンの回転方向が逆回転となっているため、始動装置４による再始動が禁止される。この場合も同様に、ピニオンギアをリングギアに飛び込ませた場合には、始動装置４のモータに過大な外部トルクがかかり、ピニオンギア、始動装置４の内部部品、リングギア等を破損させるおそれがあるためである。
【００６１】
一方で、時刻ｔ１２〜ｔ１３の時間、時刻ｔ１４〜ｔ１５の時間、及び、時刻ｔ１６以降の時間では、エンジン回転数が所定回転数Ｒ２未満であり、且つ、エンジンの回転方向が正回転であるため、或いは、エンジン回転数がほぼゼロであるため、始動装置４による再始動が許可される。ピニオンギアをリングギアに飛び込ませた場合であっても、始動装置４のモータに過大な外部トルクがかかることはなく、ピニオンギア、始動装置４の内部部品、リングギア等を破損させるおそれもないためである。
【００６２】
このように、エンジン回転状態検出装置１００は、オルタネータ２１の２つの相端子電圧の時間的推移に基づいてエンジンの回転状態を高精度に検出することによって、エンジン回転数低下中のより早い段階で、始動装置４によるエンジンの再始動を実行できる。その結果、チェンジ・オブ・マインド制御の際に運転者が抱くもたつき感を低減或いは解消できる。
【００６３】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００６４】
例えば、上述の実施例において、エンジン回転状態検出装置１００は、Ｐ１端子の電圧とＰ２端子の電圧とに基づいてオルタネータ２１の回転状態を検出する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。エンジン回転状態検出装置１００は、例えば、Ｐ１端子の電圧とＰ２端子の電圧とＰ３端子の電圧とに基づいてオルタネータ２１の回転状態を検出してもよく、Ｐ１端子の電圧とＰ３端子の電圧とに基づいてオルタネータ２１の回転状態を検出してもよく、Ｐ２端子の電圧とＰ３端子の電圧とに基づいてオルタネータ２１の回転状態を検出してもよい。
【００６５】
また、上述の実施例において、オルタネータ２１は発電機として機能するが、始動装置（電動機）として機能してもよい。この場合、始動装置４は省略されてもよい。
【００６６】
また、上述の実施例において、エンジン回転状態検出装置１００は、アイドリングストップ機能による燃料カットが実行されてエンジンが停止するまでの間、エンジンの回転状態を検出する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。エンジン回転状態検出装置１００は、エンジン作動中にエンジンの回転状態を検出してもよい。この場合、エンジンの出力軸の回転数を検出する回転数センサは省略されてもよい。
【００６７】
また、上述の実施例において、第１電圧センサ２、第２電圧センサ３、又はそれらの代わりに出力信号を生成する制御装置１は、相端子電圧を出力電圧ＨＩ及び出力電圧ＬＯの２段階の値で表すが３段階以上の値で表すようにしてもよい。例えば、相端子電圧の時間的推移をパルス波ではなく正弦波、三角波等で表し、正弦波の１８０度を増加段階電圧と減少段階電圧に分ければ、相端子電圧を増加段階電圧、減少段階電圧、及び出力電圧ＬＯの３段階の値で表すことができる。これにより、エンジン回転状態検出装置１００は、オルタネータ２１の回転状態の検出精度を高めることができ、ひいては、エンジンの回転状態の検出精度を高めることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・制御装置  ２・・・第１電圧センサ  ３・・・第２電圧センサ  ４・・・始動装置  １０・・・相端子出力取得部  １１・・・エンジン回転状態検出部  ２０・・・レギュレータ  ２０Ｔ１、２０Ｔ２・・・トランジスタ  ２０Ｚ・・・ツェナーダイオード  ２１・・・オルタネータ  ２１Ｕ・・・Ｕ相コイル  ２１Ｖ・・・Ｖ相コイル  ２１Ｗ・・・Ｗ相コイル  ２１Ｆ・・・ロータコイル  １００・・・エンジン回転状態検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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