(57)【要約】【課題】本明細書では、クランクシャフトの回転角度の推定頻度を増加させることができるエンジンシステムを提供する。【解決手段】本明細書が開示するエンジンシステムは、エンジンと、回転電機と、電圧センサと、コントローラと、を備えている。エンジンは、回転電機のロータに接続されているクランクシャフトを備えている。回転電機は、ロータに対向して配置されており、複数相の導体を含むステータを備えている。電圧センサは、複数相の導体のそれぞれの脈流電圧を検出する。コントローラは、電圧センサが検出した脈流電圧の周期的な変化に基づいて、クランクシャフトの回転角度を推定する。これにより、相が切り替わるごとにクランクシャフトの回転角度を推定することができる。すなわち、上述したエンジンシステムは、回転角度の推定頻度を増加させることができる。【選択図】図３
2022001757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、回転電機と、電圧センサと、コントローラと、を備えているエンジンシステムであって、
前記エンジンは、前記回転電機のロータに接続されているクランクシャフトを備えており、
前記回転電機は、前記ロータに対向して配置されており、複数相の導体を含むステータを備えており、
前記電圧センサは、前記複数相の導体のそれぞれの脈流電圧を検出し、
前記コントローラは、前記電圧センサが検出した前記脈流電圧の周期的な変化に基づいて、前記クランクシャフトの回転角度を推定する、エンジンシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンシステムであって、前記コントローラは、前記脈流電圧の最小値に基づいて、前記クランクシャフトの回転角度を推定する、エンジンシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のエンジンシステムであって、前記コントローラは、前記脈流電圧の最大値に基づいて、前記クランクシャフトの回転角度を推定する、エンジンシステム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンシステムであって、
前記エンジンは、備えているシリンダの数が一つである単気筒エンジンであるとともに、前記シリンダに接続されている吸気管内の圧力を検出する圧力センサをさらに備えており、
前記コントローラは、前記圧力センサが検出した前記吸気管内の圧力に基づいて、前記クランクシャフトの回転角度の基準値を設定する、エンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、エンジンシステムに関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンシステムでは、エンジンと回転電機は、エンジンのクランクシャフトを介して接続される。クランクシャフトは、エンジンのピストンの往復運動を回転運動に変更して回転電機のロータに伝達する。クランクシャフトとロータは、連動して回転するため、ピストンの位置とロータの回転角度（すなわち、クランクシャフトの回転角度）は、相関関係を有する。
【０００３】
回転電機のロータが回転すると、ロータとステータ間の磁束の変化により、ステータを構成する導体に起電力が生じる。特許文献１には、回転電機から発生する電圧に基づいて、ピストンの位置（クランク位置）を推定するコントローラを備えているエンジンシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１９−１６２９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エンジンのトルクによって、回転電機から発生する電圧は変化する。特許文献１のエンジンシステムのコントローラは、回転電機から発生する電圧が最小ピークのときのクランクシャフトの回転角度と、ロータから発生する電圧が最大ピークのときのクランクシャフトの回転角度を推定する。すなわち、特許文献１のコントローラは、クランクシャフトの回転中に、クランクシャフトの回転角度を２度推定し、ピストンの位置を推定している。本明細書では、クランクシャフトの回転角度の推定頻度を増加させることができるエンジンシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するエンジンシステムは、エンジンと、回転電機と、電圧センサと、コントローラと、を備えている。前記エンジンは、前記回転電機のロータに接続されているクランクシャフトを備えている。前記回転電機は、前記ロータに対向して配置されており、複数相の導体を含むステータを備えている。前記電圧センサは、前記複数相の導体のそれぞれの脈流電圧を検出する。前記コントローラは、前記電圧センサが検出した前記脈流電圧の周期的な変化に基づいて、前記クランクシャフトの回転角度を推定する。
【０００７】
複数相の導体に生じる電圧は、相ごとに最大、最小ピークの間で脈動する脈流電圧となる。上述したエンジンシステムでは、複数相の導体のそれぞれの脈流電圧の周期的な変化に基づいて、クランクシャフトの回転角度を推定する。これにより、相が切り替わるごとにクランクシャフトの回転角度を推定することができる。すなわち、上述したエンジンシステムは、複数相の導体の電圧を合成した全体電圧の最大ピークと最小ピークでクランクシャフトの回転角度を推定する従来技術に比して、クランクシャフトの回転角度の推定頻度を増加させることができる。
【０００８】
上述したエンジンシステムでは、前記コントローラは、前記脈流電圧の最小値に基づいて、前記クランクシャフトの回転角度を推定してもよい。
【０００９】
検出しやすい最小値に基づいてクランクシャフトの回転角度を推定することで、コントローラは、回転角度の推定精度を向上することができる。
【００１０】
上述したエンジンシステムでは、前記コントローラは、前記脈流電圧の最大値に基づいて、前記クランクシャフトの回転角度を推定してもよい。
【００１１】
検出しやすい最大値に基づいてクランクシャフトの回転角度を推定することで、コントローラは、回転角度の推定精度を向上することができる。
【００１２】
上述したエンジンシステムでは、前記エンジンは、備えているシリンダの数が一つである単気筒エンジンであるとともに、前記シリンダに接続されている吸気管内の圧力を検出する圧力センサをさらに備えていてもよい。その場合、前記コントローラは、前記圧力センサが検出した前記吸気管内の圧力に基づいて、前記クランクシャフトの回転角度の基準値を設定してもよい。
【００１３】
特に単気筒エンジンの場合、多気筒エンジンに比して、吸気管内の圧力とクランクシャフトの回転角が相関関係を持ちやすい。このため、吸気管内の圧力に基づいてクランクシャフトの回転角度の基準値を設定することで、クランクシャフトの回転角度をより正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例のエンジンシステムのブロック図を示す。
【図２】実施例のエンジンの概略図を示す。
【図３】交流電圧と直流電圧の波形と、クランクシャフトの推定回転角度の変化の周期の関係を示すグラフである。
【図４】圧力センサが検出する吸気圧の波形を示す。
【図５】基準値設定前にコントローラが実行する処理のフローチャートを示す。
【図６】基準値設定後にコントローラが実行する処理のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施例：エンジンシステム）
図１および図２を参照して、実施例のエンジンシステム１００について説明する。図１は、実施例のエンジンシステム１００の全体の構成を示している。エンジンシステム１００は、発電機として機能する。なお、図１の矢印は、各デバイス間の電気の流れ方向を示している。
【００１６】
エンジンシステム１００は、エンジン２と、ジェネレータ４と、レクチファイア６と、ＤＣコンバータ１２と、バッテリ１４と、インバータ１６と、プロペラモータ１８と、エンジンコントローラ１０と、を備えている。エンジンシステム１００は、例えば無人航空機に搭載される。レクチファイア６とＤＣコンバータ１２の間には、電圧センサ８が配置されている。電圧センサ８は、エンジンコントローラ１０と通信可能に構成されている。電圧センサ８は、レクチファイア６とＤＣコンバータ１２の間の電圧を検出してエンジンコントローラ１０に伝達する。
【００１７】
図２に示されるように、エンジン２は、シリンダ２０と、ピストン２４と、コンロッド２５と、クランクシャフト３と、吸気管２８と、吸気バルブ２８ｖと、排気管２６と、排気バルブ２６ｖと、点火プラグ２９と、を備えている。図２に示されるように、エンジン２が備えているシリンダ２０の数は一つである。すなわち、エンジン２は、単気筒エンジンである。吸気管２８内には、圧力センサ３０が配置されている。圧力センサ３０は、エンジンコントローラ１０と通信可能に構成されている。圧力センサ３０は、吸気管２８内の圧力を検出する。図２に示されるように、吸気管２８は、シリンダ２０に接続されている。吸気管２８とシリンダ２０は、吸気バルブ２８ｖを介して連通している。圧力センサ３０の検出値（吸気管２８内の圧力）は、エンジンコントローラ１０に伝達される。なお、図２では、エンジン２の主要部品のみを示している。
【００１８】
（エンジンの動作）
ここで、エンジン２が作動すると実行される行程について説明する。図２では、シリンダ２０内のピストン２４は、最も点火プラグ２９に近い位置に配置されている。すなわち、図２のピストン２４は、上死点に配置されている。エンジン２の始動時にはスタータ（図示省略）の力によって、また、後述する排気行程に次いで実行される場合には排気行程で得られる慣性力によって、ピストン２４は、上死点から図面下側（クランクシャフト３側）に押し下げられる。このとき、吸気バルブ２８ｖは開いており、エンジン２のシリンダ２０内には吸気管２８から空気が吸入されるとともにインジェクタ（図示省略）より燃料が供給される。その結果、シリンダ２０内に混合気（空気と燃料が混合された気体）が充填される。本明細書では、ピストン２４が上死点から下降を開始し、吸気バルブ２８ｖが開かれることでシリンダ２０内に空気（混合気）が吸入され、ピストン２４が上死点から下死点に移動する行程を吸気行程と表現することがある。なお、吸気バルブ２８ｖは、ピストン２４が下死点に到達した時点においても開かれている。
【００１９】
次に、吸気行程で下死点に到達したピストン２４は、再び上昇する。これにより、シリンダ２０に吸入された空気は、ピストン２４によって圧縮される。そして、上述した吸気バルブ２８ｖは、ピストン２４が下死点に到達し、ピストン２４が所定の移動量を移動した時点で閉じられる。本明細書では、ピストン２４が上昇を開始し、上死点に到達する行程を圧縮行程と表現することがある。
【００２０】
また、圧縮行程の終盤に、圧縮された混合気を点火プラグ２９により点火する。その後、点火された混合気は爆発する。圧縮した混合気を爆発させることで、シリンダ２０内における気体の体積が急激に膨張する。このエネルギーによりピストン２４を押し下げる。ピストン２４は、コンロッド２５を介してクランクシャフト３に接続されている。エンジン２は、混合気を爆発させ、そのエネルギーを、コンロッド２５を介してクランクシャフト３の回転運動に変換する。本明細書では、混合気の爆発によりピストン２４が下降を開始し、ピストン２４が下死点に到達する行程を膨張行程と表現することがある。なお、膨張行程の途中で、排気バルブ２６ｖが開かれる。
【００２１】
膨張行程の開始後、排気バルブ２６ｖか開かれると、シリンダ２０内の燃焼した混合気が排気管２６から排気される。これにより、シリンダ２０内の圧力が低下し、シリンダ２０内に再び空気を吸入することができる。本明細書では、膨張行程でピストン２４が下死点に到達してから、再びピストン２４が上死点に到達するまでの行程を排気行程と表現することがある。排気行程でピストン２４が上死点に到達すると、ピストン２４に作用する慣性力によって、ピストン２４が下降を開始し、再び上述した吸気行程が開始される。なお、排気バルブ２６ｖは、ピストン２４が上死点に到達し、ピストン２４が所定の移動量を移動した時点で閉じられる。
【００２２】
このように、エンジン２は、上述した吸気、圧縮、膨張、排気行程(下記では、単に４行程と表現することがある)を繰り返すことで、ピストン２４の上下運動を、クランクシャフト３の回転運動に変更する。
【００２３】
（ジェネレータの構造）
再び図１を参照して、ジェネレータ４の構造について説明する。ジェネレータ４は、ロータ４ａと、ステータ４ｂと、を備えている。ロータ４ａには、クランクシャフト３が挿入されている。図１の中央に、ジェネレータ４をクランクシャフト３の軸方向から見た断面図が記載されている。ジェネレータ４の断面図に示されるように、ジェネレータ４のロータ４ａの中心には、クランクシャフト３が配置されている。クランクシャフト３は、ロータ４ａに固定されている。断面図において、ロータ４ａは、円形形状を有している。ロータ４ａの径方向外側には、ステータ４ｂが配置されている。ロータ４ａとステータ４ｂは、一定の間隙を保ちながら対向している。ロータ４ａには、Ｓ極とＮ極の永久磁石が交互に配置されている。ロータ４ａは、８極からなる永久磁石を備えている。また、図１の断面図に示されるように、ステータ４ｂは、複数個のスロット４ｓを備えている。図１の断面図では、ステータ４ｂの上側半分に配置されているスロット４ｓにのみ符号を付しており、下側半分のスロット４ｓの符号を省略している。ステータ４ｂは、１２個のスロット４ｓを備えている。１２個のスロット４ｓには、順に、Ｕ相コイル線と、Ｖ相コイル線と、Ｗ相コイル線が、それぞれに配置されている。図１の断面図では、ステータ４ｂの下側半分のスロット４ｓに配置されているＵ相コイル線に「Ｕ」、Ｖ相コイル線に「Ｖ」、Ｗ相コイル線に「Ｗ」の符号をそれぞれ付している。上側半分のスロット４ｓに配置されているコイル線のＵ、Ｖ、Ｗの符号は省略したが、下側半分のコイル線と同様の順番で配置されている。各相のコイル線は、銅で構成される導線である。すなわち、ステータ４ｂは、複数相の導体を備えている。ステータ４ｂには、４組の３相のコイル線が、１２相に分けて配置されている。
【００２４】
先に述べたように、ロータ４ａの中心には、クランクシャフト３が挿入されている。すなわち、ロータ４ａとクランクシャフト３は接続されている。このため、エンジン２の４行程によりクランクシャフト３が回転すると、ロータ４ａも回転する。ロータ４ａが回転すると、ロータ４ａの永久磁石も回転する。これにより、ロータ４ａと各相のコイル線の間の磁束が変化し、その結果、各相のコイル線に電流が流れる。クランクシャフト３の回転により、各相のコイル線に流れる電流の向きは、周期的に変化する。すなわち、エンジンシステム１００では、エンジン２のクランクシャフト３が回転すると、ジェネレータ４のコイル線に３相交流の電力が発生する。
【００２５】
レクチファイア６は、ジェネレータ４に発生した３相交流の電力を直流に変換する。インバータ１６は、直流をプロペラモータ１８に適した３相交流に変換する。図示は省略したが、プロペラモータ１８も、ジェネレータ４と同様に、３相のコイル線を備えている。プロペラモータ１８の３相のコイル線に、インバータ１６が変換した３相交流の電圧が印加されると、プロペラモータ１８が回転する。これにより、無人航空機が飛行する。
【００２６】
（ジェネレータの作用）
図３（Ａ）は、ジェネレータ４が生じる３相（すなわち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電圧Ｖａｃの経時的な変化を示している。図３（Ａ）の０Ｖより上側が正の電圧値を示しており、０Ｖより下側が負の電圧値を示している。図３（Ａ）に示されるように、各相の電圧は、０Ｖを中心に正負に振れるサイン波となる。図１を参照して説明したように、クランクシャフト３の回転により、ロータ４ａの８極の永久磁石のそれぞれとステータ４ｂの３相のコイル線のそれぞれの位置関係が変化して、３相のコイル線のそれぞれに電圧が発生する。その結果、図３（Ａ）に示されるように、３相のコイル線に生じる電圧は、ロータ４ａの回転に伴って、それぞれ１２０度の位相差でずれる。ジェネレータ４が定常状態で作動している場合、３相のサイン波のそれぞれは、同一振幅を有している。３相の電圧Ｖａｃのそれぞれは、互いに交差しながら正の電圧値と負の電圧値を交互に繰り返して周期的に変化する。なお、図３（Ａ）は、ジェネレータ４が発電する電圧Ｖａｃの短時間の波形を示しているため、電圧Ｖａｃの最大値と最小値は一定で示されているが、電圧Ｖａｃの最大値及び最小値は、エンジン２のトルクおよび回転数に伴って変化する。
【００２７】
図３（Ｂ）は、レクチファイア６（図１参照）によって直流に変換された電圧Ｖｄｃの変化を示す。すなわち、図３（Ｂ）は、電圧センサ８（図１参照）が検出する電圧Ｖｄｃを示している。レクチファイア６によって直流に変換された（すなわち、整流された）電圧Ｖｄｃは、図３（Ａ）の３相のサイン波の負側（すなわち０Ｖ以下の部分）を、０Ｖを基準軸に反転させ、３相のサイン波の正側と合成することで生成される。このため、図３（Ｂ）に示されるように、電圧Ｖｄｃでは、図３（Ａ）の最も左側に位置しているＵ相の電圧とＶ相の電圧との間に、反転したＷ相の電圧が合成される。以降も同様に、正側の３相のサイン波のそれぞれの間に、反転した負側の３相のサイン波が合成される。レクチファイア６は、正側の３相のサイン波のそれぞれと、反転した負側の３相のサイン波のそれぞれの互いの交点より上側の部分を合成して直流の電圧Ｖｄｃを生成する。その結果、図３（Ｂ）に示されるように、電圧Ｖｄｃは、それぞれのサイン波の上部をつないだ曲線となる。電圧Ｖｄｃは、一定の周期で脈動する脈流電圧である。電圧Ｖｄｃは、最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎの間を脈動する。図３（Ｂ）に示されるように、レクチファイア６によって直流に変換された脈流電圧では、Ｕ相の電圧によって生成される部位と、Ｖ相の電圧によって生成される部位と、Ｗ相の電圧によって生成される部位が、周期的に切り替わる。電圧センサ８は、３相のコイル線のそれぞれに生じた脈流電圧を検出する。なお、図３（Ｂ）は、電圧センサ８が検出したＶｄｃの短時間の波形を示しているため、最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎの値は一定で示されているが、電圧Ｖｄｃの最大値及び最小値も図３（Ａ）の電圧Ｖａｃと同様に、エンジン２のトルクに伴って変化する。レクチファイア６が３相交流を直流に変換する詳細については、既知であるためここでは説明を省略する。
【００２８】
先に述べたように、エンジン２のクランクシャフト３とジェネレータ４のロータ４ａは接続されており、互いに連動して回転する。そのため、エンジン２のクランクシャフト３の回転角度は、ジェネレータ４のロータ４ａの回転角度と相関関係を有している。すなわち、ロータ４ａの回転角度からクランクシャフト３の回転角度を推定することができる。
【００２９】
クランクシャフト３が回転するとロータ４ａが回転する。その際、ロータ４ａの８極の永久磁石のそれぞれは、ステータ４ｂの３相のコイル線のそれぞれに対する位置を変化させて回転する。さらに、図３（Ｂ）を参照して説明したように、レクチファイア６によって整流された電圧は、３相のサイン波で表される電圧のそれぞれの正側のピークと、負側のピークとを合成した脈流電圧となる。その結果、レクチファイア６によって整流された脈流電圧では、８極（４極対）の磁石を有するロータ４ａの場合、ロータ４ａが１回転する間に２４回、電圧のピークが発生する。すなわち、ロータ４ａが１回転する間に、見かけ上２４相の電圧が発生する。すなわち、ロータ４ａが１５度回転するごとに電圧Ｖｄｃを生成する相が周期的に切り替わる。換言すると、電圧Ｖｄｃを生成する相が周期的に切り替わるごとにクランクシャフト３が１５度回転する。すなわち、電圧Ｖｄｃの脈動の周期とクランクシャフト３の回転角度が１５度増加する周期は、同期している。
【００３０】
図３（Ｃ）のグラフＣｓに示されるように、クランクシャフト３（図１参照）の推定回転角度Ａｃは、電圧Ｖｄｃを生成する相の切り替えのタイミング（すなわち、各相の電圧Ｖｄｃが最小電圧Ｖｍｉｎのタイミング）で、周期的に１５度増加する。このように、実施例のエンジンシステム１００（図１参照）は、電圧センサ８が検出したステータ４ｂの３相コイル線のそれぞれに生じる脈流電圧によってクランクシャフト３の回転角度を推定することで、クランクシャフト３の推定頻度を増加させる。なお、ジェネレータ４（図１参照）が備えている永久磁石の極数によって、切り替えのタイミングで増加させる推定回転角度は異なる。
【００３１】
また、図３（Ｃ）のグラフＣｓは、１５度ずつ階段状に増加している。より精度よくクランクシャフト３（図１参照）の回転角度を推定するために、エンジンコントローラ１０（図１参照）は、グラフＣｓの推定回転角度Ａｃの変化量と、変化に要した時間（すなわち、図３（Ｃ）の破線間の幅）から、推定回転角度Ａｃの角速度（すなわち、グラフＡｖの傾き）を算出してもよい。これにより、エンジンコントローラ１０は、図３（Ｃ）のグラフＡｖに示されるように、各相の切り替えのタイミングの間の推定回転角度Ａｃも推定することができる。
【００３２】
図４を参照して、上述した４行程におけるエンジン２（図２参照）の吸気圧力Ｐｍの変化について説明する。図４では、吸気行程をＰ１、圧縮行程をＰ２、膨張行程をＰ３、排気行程をＰ４で示している。図４は、図２に示す圧力センサ３０が検出した吸気圧力Ｐｍの変化を示している。なお、ここで、吸気圧力とは、シリンダ２０（図２参照）に空気を吸入するための圧力である。すなわち、吸気管２８内の負圧の程度を示す値であり、グラフの縦軸の値（Ｐｍ）が大きくなるほど吸気管２８内の圧力は小さくなる（負圧が大きくなる）。先に述べたように、エンジン２は、単気筒エンジンであるため、シリンダ２０の数が一つである。そのためエンジン２は、吸気管２８内の圧力とシリンダ２０内のピストン２４（図２参照）の位置（すなわち、クランクシャフト３の回転角度）が相関関係を有しやすい。
【００３３】
吸気行程では、吸気圧力Ｐｍは、徐々に低下する（図４のＰ１参照）。吸気行程が終了する際、シリンダ２０内のピストン２４（図２参照）は下死点に位置する。
【００３４】
圧縮行程では、ピストン２４によってシリンダ２０内の空気を圧縮する。これにより、シリンダ２０内の圧力が上昇する。圧縮行程では、吸気バルブ２８ｖが閉じているので、シリンダ２０内の圧力変化は吸気管２８内の圧力に直接影響を及ぼさない。したがって、圧縮行程の間、吸気管２８内の吸気圧力Ｐｍは徐々に上昇する（図４のＰ２参照）。次いで、膨張行程では、圧縮行程で圧縮した混合気を爆発させたエネルギーにより、ピストン２４が押し下げられるため、シリンダ２０内の空間が広がる。膨張行程においてもシリンダ２０内の圧力変化は吸気管２８内の圧力に直接影響を及ぼさないが、吸気圧力Ｐｍは上昇する（図４のＰ３参照）。その後、排気バルブ２６ｖが開けられ、排気行程が開始されると、シリンダ２０内の空気は排気管２６を介して外部に排気される。排気行程の間も、吸気圧力Ｐｍは上昇する(図４のＰ４参照)。
【００３５】
図４に示されるように、吸気管２８内の吸気圧力Ｐｍは、吸気行程の終了時に最小値Ｐｍｍｉｎとなる。実施例のエンジンシステム１００では、この吸気圧力Ｐｍとシリンダ２０内のピストン２４の位置の相関関係を利用して、クランクシャフト３（図１参照）の回転角度の基準値を設定する。
【００３６】
（クランクシャフトの回転角度の測定）
図５を参照して、エンジンコントローラ１０がクランクシャフト３の回転角度の基準値を設定するために実行する処理について説明する。エンジンコントローラ１０は、図５の処理を、エンジンシステム１００の作動開始時に実行する。エンジンコントローラ１０は、クランクシャフト３の回転角度の基準値が設定されているか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、エンジンコントローラ１０は、自身のメモリ内にクランクシャフト３の回転角度の基準値が格納されているか否かを判定する。エンジンコントローラ１０は、自身のメモリ内に基準値が格納されていない場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、圧力センサ３０から吸気圧力Ｐｍ（ｎ）を取得する（ステップＳ４）。一方、エンジンコントローラ１０は、自身のメモリ内に基準値が格納されている場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、図６に示す処理を実行する。なお、吸気圧力Ｐｍ（ｎ）の「ｎ」は、吸気圧力Ｐｍ取得の回数を示している。
【００３７】
自身のメモリ内に基準値が格納されていない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、エンジンコントローラ１０は、ステップＳ４で取得した吸気圧力Ｐｍ（ｎ）と、前回取得した吸気圧力Ｐｍ（ｎ―１）を比較する（ステップＳ６）。初回の吸気圧力Ｐｍ（０）の取得時には、前回の吸気圧力が存在しないため、エンジンコントローラ１０は、再度吸気圧力Ｐｍ（ｎ）を取得し、吸気圧力Ｐｍ（１）と吸気圧力Ｐｍ（０）を比較する。
【００３８】
図４を参照して説明したように、エンジン２の作動は、吸気行程から開始される。図４のＰ１に示されるように、エンジン２の作動時は、吸気圧力Ｐｍは徐々に低下し、最小値Ｐｍｍｉｎで増加を開始する。このため、吸気圧力Ｐｍ（ｎ）が前回取得した吸気圧力Ｐｍ（ｎ―１）よりも大きくなっている場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、前回取得した吸気圧力Ｐｍ（ｎ―１）が、最小値Ｐｍｍｉｎであると判定することができる。一方、エンジンコントローラ１０は、吸気圧力Ｐｍ（ｎ）が前回の吸気圧力Ｐｍ（ｎ―１）よりも小さい場合には、吸気行程の途中か、圧縮行程、膨張行程、排気行程のいずれかと判断し、吸気圧力が最小値Ｐｍｍｉｎに至っていないと判定する。その場合（ステップＳ６：ＮＯ）、エンジンコントローラ１０は、再度吸気圧力Ｐｍ（ｎ）を取得する。
【００３９】
前回取得した吸気圧力Ｐｍ（ｎ―１）が最小値Ｐｍｍｉｎであると判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、エンジンコントローラ１０は、前回取得したクランクシャフト３の回転角度を１８０度に設定する（ステップＳ８）。すなわち、クランクシャフト３の回転角度を初期化する。図２を参照して説明したように、吸気圧力Ｐｍ（ｎ―１）が最小値Ｐｍｍｉｎである場合、ピストン２４は、下死点に配置されている。すなわち、クランクシャフト３は、上死点から半周回転している。そのため、エンジンコントローラ１０は、吸気管２８内の吸気圧力Ｐｍ（ｎ）が最小値の時点でのクランクシャフト３の回転角度の基準値を１８０度に設定する（ステップＳ１０）。このように、シリンダ２０内の吸気圧力Ｐｍが最小値Ｐｍｍｉｎとなった時点でのクランクシャフト３の回転角度の基準値を１８０度に設定することで、エンジンコントローラ１０は、クランクシャフト３の回転角度をより正確に推定することができる。なお、クランクシャフト３の回転角度の基準値は、１８０度に限定されず、他の角度を利用してもよい。以降、エンジンコントローラ１０は、吸気管２８内の吸気圧力Ｐｍが最小値Ｐｍｍｉｎとなる度に、クランクシャフト３の推定回転角度Ａｃを基準値の１８０度に設定する。これにより、エンジンコントローラ１０は、吸気管２８内の圧力変化によって、周期的に推定回転角度Ａｃを修正することができる。なお、エンジンコントローラ１０は、エンジン２（図２参照）の作動時にのみクランクシャフト３の推定回転角度Ａｃを基準値の１８０度に設定してもよい。また、エンジンコントローラは１０、吸気行程ごとに推定回転角度を更新してもよい。その場合、エンジンコントローラ１０は、一度推定回転角度Ａｃを更新してから、所定時間（排気行程が終了するまでの間）、推定回転角度Ａｃの更新処理を中断してもよい。
【００４０】
図５のステップＳ１０で基準値が設定される、あるいは、メモリ内に基準値が格納されている場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、エンジンコントローラ１０は、図６に示されるように、電圧センサ８から電圧Ｖｄｃ（ｎ）を取得する（ステップＳ１２）。エンジンコントローラ１０は、電圧Ｖｄｃ（ｎ）を取得し、電圧Ｖｄｃを自身のメモリに格納する。なお、上述の吸気圧力Ｐｍ（ｎ）と同様に電圧Ｖｄｃ（ｎ）の「ｎ」は、電圧Ｖｄｃ取得の回数を示している。
【００４１】
エンジンコントローラ１０は、ステップＳ１２で取得した電圧Ｖｄｃ（ｎ）と、前回取得した電圧Ｖｄｃ（ｎ―１）を比較する（ステップＳ１４）。初回の電圧Ｖｄｃ（０）の取得時には、メモリ内に前回の電圧が記憶されていないため、エンジンコントローラ１０は、再度電圧Ｖｄｃ（ｎ）を取得し、電圧Ｖｄｃ（１）と電圧Ｖｄｃ（０）を比較する。
【００４２】
図３（Ｂ）を参照して説明したように、電圧Ｖｄｃ（ｎ）は、周期的に最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎの間を脈動する脈流電圧である。電圧Ｖｄｃ（ｎ）は、図３（Ｂ）に示されるように、各相に生じた最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎを含んでいる。エンジンコントローラ１０は、ステップＳ１４で比較した結果、電圧Ｖｄｃ（ｎ）が前回取得した電圧Ｖｄｃ（ｎ―１）より大きくなっている場合に（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、各相に生じた電圧の電圧Ｖｄｃを最小値として検出する。図３（Ｂ）に示されるように、電圧Ｖｄｃは、周期的に最小電圧Ｖｍｉｎとなるように脈動する。エンジンコントローラ１０は、電圧Ｖｄｃの最小値を検出した場合に、電圧Ｖｄｃを構成している相が切り替わったと判定し、推定回転角度Ａｃを更新する（ステップＳ１６）。具体的には、図３（Ｃ）のグラフＣｓに示されるように、推定回転角度Ａｃを階段状に１５度増加させる。例えば、図５のステップＳ８で基準値が１８０度に設定された後に、電圧Ｖｄｃを生成する相が切り替わった場合には、エンジンコントローラ１０は、ステップＳ１６で、推定回転角度Ａｃを１９５度に更新する。その後、エンジンコントローラ１０は、所定時間処理を中断する（ステップＳ１８）。ここで、所定時間とは、図３（Ｂ）に示される電圧Ｖｄｃの各相の脈動の周期よりも短く、脈動の周期の半分よりも長い期間である。所定時間は、エンジン２の回転数に連動して変更する。電圧Ｖｄｃの最小値を検出後、所定時間処理を中断することで、電圧Ｖｄｃが、最小電圧Ｖｍｉｎから最大電圧Ｖｍａｘまで上昇する間（すなわち、相が切り替わる前）に、推定回転角度Ａｃを更新することを防止することができる。
【００４３】
なお、先に述べたように、電圧Ｖｄｃは、エンジン２（図２参照）の出力に伴い周期的に変化する。エンジンコントローラ１０は、電圧Ｖｄｃ（ｎ）を、例えば０．１ｍｍｓｅｃごとに取得する。このように短い周期で電圧Ｖｄｃ（ｎ）を取得し、電圧Ｖｄｃの細かな脈動を把握し、各相の切り替えのタイミングを検出することで、エンジンコントローラ１０は、推定回転角度Ａｃの推定頻度を増加させることができる。また、エンジンコントローラ１０が電圧Ｖｄｃを生成する相の切り替えのタイミングを判定する方法は、上述した電圧Ｖｄｃの最小値を検出する方法に限定されない。例えば、エンジンコントローラ１０は、エンジン２の出力による電圧Ｖｄｃの変化をあらかじめメモリに格納してもよい。その場合、エンジンコントローラは、格納された電圧Ｖｄｃの変化に対して脈動により閾値以上に変化したタイミングを利用して電圧Ｖｄｃを生成する相の切り替えのタイミングを判定してもよい。
【００４４】
（対応関係）ジェネレータ４が「回転電機」の一例である。また、３相のコイル線が「複数相の導体」の一例である。
【００４５】
以上、実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。上述した実施例の変形例を以下に列挙する。
【００４６】
（変形例１）上述したエンジンシステム１００のエンジンコントローラ１０は、電圧センサ８が検出する脈流電圧の最小値によって３相の切り替えのタイミングを判定しているが、変形例では、これに代えて、脈流電圧の最大値によって３相の切り替えのタイミングを判定してもよい。その場合、図６のステップＳ１４において、エンジンコントローラ１０は、電圧Ｖｄｃ（ｎ）が、前回取得した電圧Ｖｄｃ（ｎ−１）よりも小さくなった場合に、ステップＳ１６で推定回転角度Ａｃを更新してもよい。
【００４７】
（変形例２）上述したエンジンシステム１００のエンジン２は、単気筒エンジンであるが、変形例では、これに代えて、複数のシリンダを備えている多気筒エンジンを採用してもよい。
【００４８】
（変形例３）上述したエンジンシステム１００の電圧センサ８は、レクチファイア６が直流に変換した脈流電圧を検出しているが、変形例では、これに代えて、ジェネレータ４が発電した３相交流の電圧を直接検出してもよい。その場合、電圧センサは、ジェネレータ４とレクチファイア６の間に設けられてもよい。
【００４９】
（変形例４）上述したエンジンシステム１００では、圧力センサ３０によりエンジン２の吸気管２８内の圧力を検出した。変形例では、圧力センサ３０を備えない構造としてもよい。その場合、クランクシャフト３の回転角度の基準値は設定しなくてもよい。
【００５０】
（変形例５）上述したエンジンシステム１００では、ジェネレータ４の相が切り替わるタイミングでクランクシャフト３の回転角度を推定する。変形例では、ジェネレータ４に代えて、モータとしても機能するモータジェネレータの相が切り替わるタイミングでのクランクシャフトの回転角度を推定してもよい。その場合、レクチファイア６に代えて、インバータを用いてもよい。
【００５１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５２】
２          ：エンジン
３          ：クランクシャフト
４          ：ジェネレータ
４ａ        ：ロータ
４ｂ        ：ステータ
４ｓ        ：スロット
６          ：レクチファイア
８          ：電圧センサ
１０        ：コントローラ
１２        ：ＤＣコンバータ
１４        ：バッテリ
１６        ：インバータ
１８        ：プロペラモータ
２０        ：シリンダ
２４        ：ピストン
２５        ：コンロッド
２６        ：排気管
２６ｖ      ：排気バルブ
２８        ：吸気管
２８ｖ      ：吸気バルブ
２９        ：プラグ
３０        ：圧力センサ
１００      ：エンジンシステム
【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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