(57)【要約】【課題】エンジン停止時におけるエンジンの再始動に適した位置へとクランク軸を精度良く変位させるクランク軸位置制御装置を提供する。【解決手段】エンジン７０の駆動時の回転によって発電する発電部１０と、発電部の駆動を制御する制御部５０〜５２と、を有し、エンジンのクランク軸とともに回転する第１プーリー７１と発電部の第２プーリー１１とがベルト７３を介して連結され、第１プーリーおよび第２プーリーのいずれか一方に生じたトルクによって他方が回転する構成となっており、制御部は、エンジンの停止時、エンジンが再始動するのに適した位置へとクランク軸が変位するように、第２プーリーを回転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（７０）の駆動時の回転によって発電する発電部（１０）と、
前記発電部の駆動を制御する制御部（５０〜５２）と、を有し、
前記エンジンのクランク軸（７２）とともに回転する第１プーリー（７１）と前記発電部の第２プーリー（１１）とがベルト（７３）を介して連結され、前記第１プーリーおよび前記第２プーリーのいずれか一方に生じたトルクによって他方が回転する構成となっており、
前記制御部は、前記エンジンの停止時、前記エンジンが再始動するのに適した位置へと前記クランク軸が変位するように、前記第２プーリーを回転させることを特徴とするクランク軸位置制御装置。
【請求項２】
前記クランク軸および前記エンジンのカムの回転角度を検出する第１角度センサ（３１）と、
前記第２プーリーの回転角度を検出する第２角度センサ（３２）と、を有し、
前記第２角度センサは前記第１角度センサよりも回転角度を検出する分解能が高く、
前記制御部（５２）は前記第１プーリーと前記第２プーリーのプーリー比を記憶しており、
前記制御部（５２）は、
前記エンジンの停止時、所定タイミングにおいて前記第１角度センサによって検出された前記クランク軸の回転角度と、前記所定タイミング後に前記第２角度センサによって検出された前記第２プーリーの回転角度と、前記プーリー比と、に基づいて前記所定タイミング後の前記クランク軸の回転角度を算出し、
この算出した前記クランク軸の回転角度に基づいて、前記エンジンが再始動するのに適した位置へと前記クランク軸が変位するように、前記第２プーリーを回転させることを特徴とする請求項１に記載のクランク軸位置制御装置。
【請求項３】
前記第１角度センサは前記クランク軸の回転角度を示すクランク信号と前記カムの回転角度を示すカム信号を生成しており、
前記制御部（５２）は前記第１角度センサによって検出された前記クランク軸の回転角度と、算出した前記クランク軸の回転角度とを同期するべく、前記クランク信号と前記カム信号に基づいて、算出した前記クランク軸の回転角度を検出された前記クランク軸の回転角度に周期的に一致させることを特徴とする請求項２に記載のクランク軸位置制御装置。
【請求項４】
前記クランク信号は前記エンジンが１回転する間にパルスが複数回立ち上がりと立ち下りを行うパルス信号であり、
前記カム信号は前記エンジンが１回転する間に含まれるパルスが前記クランク信号よりも少ないパルス信号であり、
前記制御部（５２）は前記クランク信号に含まれる１つのパルスが立ち上がる若しくは立ち下がる度に、算出した前記クランク軸の回転角度を検出された前記クランク軸の回転角度に一致させることで、検出された前記クランク軸の回転角度と算出した前記クランク軸の回転角度を同期することを特徴とする請求項３に記載のクランク軸位置制御装置。
【請求項５】
前記制御部（５２）は、算出した前記クランク軸の回転角度を検出された前記クランク軸の回転角度に一致させた後、前記第２角度センサによって前記第２プーリーの回転角度が検出される毎に、前記第２プーリーの回転角度と前記プーリー比とに基づいて、前記第２プーリーの回転角度の検出周期当たりの前記クランク軸の回転角度を算出し、この算出した前記検出周期当たりの前記クランク軸の回転角度を検出された前記クランク軸の回転角度と一致された算出した前記クランク軸の回転角度に順次加算することで、前記クランク軸の回転角度を順次算出することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のクランク軸位置制御装置。
【請求項６】
前記クランク軸における前記エンジンが再始動するのに適した位置とは、前記エンジンの気筒（７７）内における上死点と下死点との間であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載のクランク軸位置制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記エンジンの停止時、前記クランク軸を半回転未満回転することで、前記エンジンが再始動するのに適した位置へと前記クランク軸を変位させることを特徴とする請求項６に記載のクランク軸位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの回転によって発電する発電部と、発電部の駆動を制御する制御部と、を有するクランク軸位置制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されるように、膨張行程の気筒において燃焼を行わせることによりエンジンを自動的に再始動させるように構成された４サイクル多気筒エンジンの始動装置が知られている。このエンジンの始動装置は、エンジンが自動停止する際に膨張行程にある気筒のピストンを再始動に適した適正範囲内に停止させるように、圧縮行程における気筒の吸気流量を調節する。そしてエンジンの始動装置は、エンジンの停止動作期間中における上死点回転速度と、膨張行程における気筒のピストン停止位置との相関関係を示す分布図を作成し、これに基づいてオルタネータの発電量を調整する。こうすることでクランク軸の回転抵抗を調整し、ピストンを再始動に適した適正範囲内に停止させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７７２８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように特許文献１に示されるエンジンの始動装置では、気筒内への吸気流量とクランク軸の回転抵抗を調整することでピストンに連結されたクランク軸の惰性回転の回転量を調整し、それによってピストンをエンジンの再始動に適した位置に停止させている。しかしながら、通常、エンジンにはＡ／Ｃコンプレッサやオイルポンプなどの要素がベルトを介して連結されている。エンジンはこれら要素の抵抗に抗して回転するため、上記した上死点回転速度とピストン停止位置との相関関係はこれら抵抗のために変動する虞がある。したがって特許文献１に記載の構成では、ピストン（クランク軸）の停止位置の精度が低下する虞がある。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、エンジン停止時におけるエンジンの再始動に適した位置へとクランク軸を精度良く変位させるクランク軸位置制御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】
【０００６】
上記した目的を達成するための第１発明は、エンジン（７０）の駆動時の回転によって発電する発電部（１０）と、発電部の駆動を制御する制御部（５０〜５２）と、を有し、エンジンのクランク軸（７２）とともに回転する第１プーリー（７１）と発電部の第２プーリー（１１）とがベルト（７３）を介して連結され、第１プーリーおよび第２プーリーのいずれか一方に生じたトルクによって他方が回転する構成となっており、制御部は、エンジンの停止時、エンジンが再始動するのに適した位置へとクランク軸が変位するように、第２プーリーを回転させることを特徴とする。
【０００７】
通常、エンジン（７０）にはＡ／Ｃコンプレッサやオイルポンプなどの要素のプーリー（９０，９１）が上記したベルト（７３）を介して連結されている。エンジン（７０）はこれら要素の抵抗に抗して回転する。そのためにエンジン（７０）の停止時においてクランク軸（７２）の惰性回転の回転量を調整することでクランク軸（７２）をエンジン（７０）の再始動に適した位置に停止する構成の場合、上記した要素の抵抗のために、クランク軸（７２）の停止位置の精度が低下する虞がある。
【０００８】
これに対して本発明ではエンジン（７０）が再始動するのに適した位置へとクランク軸（７２）が変位するように、ベルト（７３）を介してクランク軸（７２）の第１プーリー（７１）と連結された発電部（１０）の第２プーリー（１１）を回転させる。このように上記した要素の抵抗に関わらずに第２プーリー（１１）を回転させるので、上記した要素の抵抗によらず、クランク軸（７２）を精度良く再始動に適した位置へと変位させることができる。さらに言えば、クランク軸（７２）を回転させる要素を有さない構成とは異なり、クランク軸（７２）の回転角度を微調整することができる。
【０００９】
第２発明は、クランク軸およびエンジンのカムの回転角度を検出する第１角度センサ（３１）と、第２プーリーの回転角度を検出する第２角度センサ（３２）と、を有し、第２角度センサは第１角度センサよりも回転角度を検出する分解能が高く、制御部（５２）は第１プーリーと第２プーリーのプーリー比を記憶しており、制御部（５２）は、エンジンの停止時、所定タイミングにおいて第１角度センサによって検出されたクランク軸の回転角度と、所定タイミング後に第２角度センサによって検出された第２プーリーの回転角度と、プーリー比と、に基づいて所定タイミング後のクランク軸の回転角度を算出し、この算出したクランク軸の回転角度に基づいて、エンジンが再始動するのに適した位置へとクランク軸が変位するように、第２プーリーを回転させる。
【００１０】
第１プーリー（７１）と第２プーリー（１１）とがベルト（７３）を介して連結されているので、上記したように両者のプーリー比と第２プーリー（１１）の回転角度に基づいてクランク軸（７２）の回転角度を算出することができる。
【００１１】
第３発明は、第１角度センサはクランク軸の回転角度を示すクランク信号とカムの回転角度を示すカム信号を生成しており、制御部（５２）は第１角度センサによって検出されたクランク軸の回転角度と、算出したクランク軸の回転角度とを同期するべく、クランク信号とカム信号に基づいて、算出したクランク軸の回転角度を検出されたクランク軸の回転角度に周期的に一致させる。
【００１２】
上記したように第１プーリー（７１）と第２プーリー（１１）とがベルト（７３）を介して連結されているので、第２プーリー（１１）が回転した分だけ第１プーリー（７１）も回転し、両者の回転角度はプーリー比によって関係づけられる。しかしながら上記した２つのプーリー（１１，７１）の内の少なくとも一方とベルト（７３）とが何らかの原因で滑った場合、第２プーリー（１１）が回転した分だけ第１プーリー（７１）が回転しなくなる。したがって２つのプーリー（１１，７１）の回転角度がプーリー比によって関係づけられなくなる。そこで上記した滑りによる回転の相違をキャンセルするべく、算出したクランク角度を検出されたクランク角度に周期的に一致させる。これにより２つのプーリー（１１，７１）の回転角度がプーリー比によって関係づけられ、滑りのためにクランク軸（７２）をエンジン（７０）の再始動に適した位置に変位させる精度が低まることが抑制される。
【００１３】
なお、エンジン（７０）の回転状態に応じてクランク軸（７２）の回転速度は変化する。したがって上記した周期的、という文言は、時間が一定の周期を示しているわけではなく、クランク軸（７２）の回転角度が一定の周期を示している。
【００１４】
上記したように、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけているが、この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】クランク軸位置制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１プーリーと第２プーリーとがベルトを介して連結されている状態を示す模式図である。
【図３】第１角度センサを示すブロック図である。
【図４】第２角度センサを示すブロック図である。
【図５】クランク信号、カム信号、および、算出信号を示すタイミングチャートである。
【図６】気筒内におけるピストンの運動を示す断面図である。
【図７】クランク角度の算出処理を示すフローチャートである。
【図８】クランク軸の理想位置への変位処理を示すフローチャートである。
【図９】クランク角度の算出処理の変形例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を４サイクルエンジンに適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図８に基づいて本実施形態に係るクランク軸位置制御装置を説明する。図１に示すようにクランク軸位置制御装置１００は、発電部１０と、角度センサ３０と、制御部５０と、を有する。エンジン７０にはクランク軸７２とともに回転する第１プーリー７１が設けられ、発電部１０にはロータ（図示略）とともに回転する第２プーリー１１が設けられている。この第１プーリー７１と第２プーリー１１とがベルト７３を介して機械的に連結され、２つのプーリー１１，７１のいずれか一方に生じたトルクによって他方が回転する構成となっている。例えばエンジン７０の駆動時において第１プーリー７１が回転すると、それによって第２プーリー１１が回転する。これとは反対にエンジン７０の停止時において第２プーリー１１が回転すると、それによって第１プーリー７１が回転する。
【００１７】
角度センサ３０はエンジン７０の回転角度（クランク角度）を検出する第１角度センサ３１と、第２プーリー１１の回転角度を検出する第２角度センサ３２を有する。そして制御部５０はエンジン７０の駆動を制御する第１制御部５１と、発電部１０の駆動を制御する第２制御部５２を有する。第２制御部５２は第１制御部５１から送られてくる信号および第２角度センサ３２から送られてくる信号に基づいてクランク角度を第１角度センサ３１よりも高分解能に算出する。そして第２制御部５２はエンジン７０の停止時に第２プーリー１１にトルクを発生させることで第１プーリー７１を回転させ、クランク軸７２をエンジン７０の再始動に適した理想位置へと変位させる。以下、クランク軸位置制御装置１００の構成要素を個別に詳説する。
【００１８】
発電部１０はエンジン７０の駆動時の回転および車輪（図示略）の回転によって発電するものである。本実施形態に係る発電部１０はエンジン７０の始動時にクランク軸７２（エンジン７０）を回転させる機能も有し、具体的に言えばＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）である。上記したように発電部１０には第２プーリー１１が設けられており、この第２プーリー１１が図２に示すようにベルト７３を介して第１プーリー７１と機械的に連結されている。ベルト７３には上記したプーリー１１，７１の他に、オイルポンプやＡ／Ｃコンプレッサのプーリー９０，９１が連結されており、プーリー１１，７１とともにプーリー９０，９１も回転する。ベルト７３は図２に示す３つの固定部９２によってプーリー１１，７１，９０，９１に固定されており、この固定部９２によってベルト７３に張りが与えられている。このような連結構造のため、ベルト７３との接触において滑りが生じない限り、第２プーリー１１が所定距離回転した分だけ、プーリー７１，９０，９１も同距離回転する。なお、第２プーリー１１の直径ｉｐは第１プーリー７１の直径ｅｐよりも短くなっている。したがって第１プーリー７１が１回転した場合、第２プーリー１１は１回転より多く回転する。この２つのプーリー１１，７１の回転比は直径ｉｐ，ｅｐの比（プーリー比）によって定められる。
【００１９】
角度センサ３０は、上記したように第１角度センサ３１と第２角度センサ３２を有する。図３に示すように第１角度センサ３１はクランク軸７２の回転角度を検出するクランク角センサ３３と、カム（図示略）の回転角度を検出するカム角センサ３４を有する。クランク角センサ３３は磁気信号を電気信号に変換する磁電変換回路３５と、磁電変換回路３５の出力信号をアナログ信号処理とデジタル信号処理する処理回路３６と、を有する。同様にしてカム角センサ３４は磁気信号を電気信号に変換する磁電変換回路３７と、磁電変換回路３７の出力信号をアナログ信号処理とデジタル信号処理する処理回路３８と、を有する。磁電変換回路３５，３７それぞれは自身を透過する磁束の透過方向に応じて抵抗値が変動する磁気抵抗効果素子を複数有し、これら複数の磁気抵抗効果素子によってブリッジ回路が組まれている。また図示しないが、磁電変換回路３５は上記したブリッジ回路を介してクランク軸７２に設けられた回転体７４へと磁束を透過させるバイアス磁石を有し、磁電変換回路３７はブリッジ回路を介してカムに設けられた回転体７５へと磁束を透過させるバイアス磁石を有する。図３に示すように回転体７４の環状面には３０°間隔で突起が形成され、回転体７５の環状面には１つの突起が形成されている。これら回転体７４，７５がクランク軸７２およびカムとともに回転すると、回転体７４，７５に形成された突起も回転し、それによって磁電変換回路３５，３７の有するブリッジ回路を透過する磁束の透過方向が変動する。このため透過方向の変動に応じた電気信号が磁電変換回路３５，３７から処理回路３６，３８へと出力される。処理回路３６，３８は入力された磁電変換回路３５，３７の出力信号を増幅したり、ノイズを除去したりしてアナログ信号処理した後、閾値に基づいて２値化処理してデジタル信号処理する。そのため、図５に示すように処理回路３６からはクランク軸７２が３０°回転する毎に１つのパルスが立ち上がるパルス信号が出力され、処理回路３８からはクランク軸７２が７２０°回転（エンジン７０が１回転）する毎に１つのパルスが立ち上がるパルス信号が出力される。この２つのパルス信号が、処理回路３６，３８から配線および通信の少なくとも一方によって第１制御部５１に入力される。以下においてはクランク角センサ３３から出力されるパルス信号をクランク信号、カム角センサ３４から出力されるパルス信号をカム信号と示す。
【００２０】
第２角度センサ３２は第２プーリー１１の回転角度を検出することで発電部１０の回転角度を検出する。図４に示すように第２角度センサ３２は磁電変換回路３９と処理回路４０を有する。第２角度センサ３２が検出対象とする第２プーリー１１には突起が形成されておらず、第２プーリー１１には一対の磁極から成る磁石７６が設けられている。したがって第２プーリー１１の回転によって磁電変換回路３９を透過する磁束の透過方向は１回転毎に変化する。このため磁電変換回路３９からは第２プーリー１１の回転周期に応じた電気信号が出力される。本実施形態に係る磁電変換回路３９はホール素子を有している。処理回路４０は磁電変換回路３９から出力される電気信号（ホール電圧）に応じた第２プーリー１１の回転角度を算出する。処理回路４０は算出した第２プーリー１１の回転角度を配線および通信の少なくとも一方によって第２制御部５２に出力する。
【００２１】
第２角度センサ３２はクランク角センサ３３よりも高分解能である。上記したようにクランク角センサ３３の分解能は３０°であるが、第２角度センサ３２の分解能はその数倍である。本実施形態では第２角度センサ３２の分解能は５倍であり、クランク軸７２の回転角度に換算すると６°である。
【００２２】
上記したように制御部５０は第１制御部５１と第２制御部５２を有する。第１制御部５１は上記した第１角度センサ３１および図示しない車速センサやスロットル開度などの各種車両の走行状態を検出するセンサ信号に基づいてエンジン７０の駆動状態を制御するものである。エンジン７０は４サイクルエンジンなので、エンジン７０が吸入、圧縮、爆発（膨張）、排気の一連動作を行うことでエンジン７０は１回転する。この一連動作においてクランク軸７２は２回転し、カムは１回転する。第１制御部５１は図５に示すクランク信号とカム信号とに基づいてクランク角度を算出する。具体的に言えば第１制御部５１はクランク信号に含まれるパルスが立ち上がる度に１カウントし、カム信号に含まれるパルスが立ち上がった際に、それまでにカウントしたクランク信号のカウント数をリセットする。上記したようにクランク信号はクランク軸７２が３０°回転する毎に１つのパルスが立ち上がるパルス信号であり、カム信号はクランク軸７２が７２０°回転する毎に１つのパルスが立ち上がるパルス信号である。したがって第１制御部５１はクランク信号のパルスの立ち上がりエッジを２４回カウントする毎に入力されるカム信号のパルスの立ち上がりエッジに基づいて、上記したパルスのカウント数をゼロにキャンセルすることを繰り返す。第１制御部５１はこのカウント数に基づいてクランク角度を算出する。例えば図５の時間ｔ２においてカウントが始まり、時間ｔ３において１カウント、時間ｔ４において２カウントされる。そして時間ｔ５において２２カウント、時間ｔ６において２３カウント、時間ｔ７において２４カウントされるとともに、カウント数がキャンセルされる。したがって時間ｔ７においてカウント数はゼロとなり、時間ｔ８において再びカウント数が１となる。上記したように時間ｔ４においてカウント数は２となるが、この場合第１制御部５１はクランク角度が６０°であると判定する。この第１制御部５１によって算出（検出）されたクランク角度が第２制御部５２に入力される。
【００２３】
図６に示すように気筒７７内をピストンロッド７８に連結されたピストン７９が上下動することでクランク軸７２が回転する。エンジン７０は４つの気筒７７を有しており、これら４つの気筒７７の内の１つが吸入、圧縮、爆発（膨張）、排気のいずれかを行う。上記した４つの気筒７７内に設けられた４つのピストン７９はそれぞれ連動しており、４つの内の１つの気筒７７にて吸入、圧縮、爆発（膨張）、排気が順次行われる場合、これとは別の気筒７７にて圧縮、爆発（膨張）、排気、吸入が順次行われる。さらにこれとは異なる気筒７７にて爆発（膨張）、排気、吸入、圧縮が順次行われ、最後の残り１つの気筒７７にて排気、吸入、圧縮、爆発（膨張）が順次行われる。
【００２４】
吸入行程の気筒７７では、吸入バルブ（図示略）が開状態となり、気筒７７内のピストン７９が上死点から下死点側へと移動する。こうすることによって気筒７７内に空気が吸入される。圧縮行程の気筒７７では、気筒７７内のピストン７９が下死点から上死点側へと移動することによって気筒７７内の空気が圧縮される。爆発（膨張）行程の気筒７７では、気筒７７内に燃料が霧状に塗布されるとともに、火花が発生され、これによって気筒７７内にて爆発が発生する。この爆発エネルギーによって気筒７７内のピストン７９が上死点から下死点側へと移動し、気筒７７内の空気が膨張される。排気行程の気筒７７では、排気バルブ（図示略）が開状態となり、気筒７７内のピストン７９が下死点から上死点側へと移動する。こうすることによって気筒７７内の排気ガスが排気される。
【００２５】
本実施形態ではエンジン７０を再始動する際、爆発（膨張）行程の気筒７７にて燃料を爆発させてピストン７９を上死点から下死点側へと運動させる。しかしながらピストン７９が上死点近傍に位置する場合、気筒７７内の空気を充分に確保することができず、燃料によって生じるエネルギー（爆発エネルギー）によってクランク軸７２を十分に回転することができない。これとは反対にピストン７９が下死点近傍に位置する場合、ピストン７９を燃料の爆発によって変位させる余地がないため、爆発エネルギーによってクランク軸７２を十分に回転することができない。このようにエンジン７０を再始動する際、燃料の燃焼（爆発）によってクランク軸７２を十分に回転させるためには、上死点と下死点との間においてクランク軸７２が回転するのに適した理想的な位置（最も回転し易い位置）に配置する必要がある。この理想的な位置とは、上死点と下死点との間における所定範囲であり、上記した爆発エネルギーによってクランク軸７２を十分に回転することができる位置である。下死点におけるクランク角度を０°、上死点におけるクランク角度を１８０°とすると、理想的な位置とは、例えば９０°±３０°の範囲である。この理想的な位置へのクランク軸７２の変位は、第２制御部５２が発電部１０の駆動を制御することで行われる。なお、エンジン７０の停止後にクランク軸７２は惰性回転するが、上記したクランク軸７２の理想位置への変位は、クランク軸７２が惰性回転している状態で行っても良いし、クランク軸７２が完全に停止した後に行っても良い。
【００２６】
第２制御部５２は発電部１０の駆動状態を制御するものである。エンジン７０が駆動状態の場合、ベルト７３を介して伝達される回転力によって第２プーリー１１が回転し、これによって発電部１０が発電する。これとは異なりエンジン７０が停止状態となった場合、第２制御部５２は第２プーリー１１を回転させることでベルト７３を介して第１プーリー７１を回転させ、エンジン７０が再始動するのに適した位置へとクランク軸７２を変位させる。そしてエンジン７０の始動時において第２制御部５２は発電部１０の第２プーリー１１を回転させることでクランク軸７２が回転するのを助力する。上記したようにエンジン７０の再始動に適した位置にクランク軸７２は変位されているので、第２制御部５２は第２プーリー１１の回転によるクランク軸７２の助力を、気筒７７内にて爆発が生じた後に行う。これにより、第２プーリー１１の回転だけによってエンジン７０をクランキングさせる構成と比べて、エンジン７０の再始動のために第２プーリー１１にて消費される電力が低減される。
【００２７】
上記したように第１プーリー７１と第２プーリー１１とはベルト７３を介して連結されている。そのために第２プーリー１１が回転した分だけ第１プーリー７１も回転し、両者の回転角度はプーリー比によって関係づけられる。この両者の関係は、第１プーリー７１（クランク軸７２）の回転角度をＰ１、第２プーリー１１の回転角度をＰ２とすると、Ｐ１＝Ｐ２×（ｉｐ／ｅｐ）と表される。また第２制御部５２には第１制御部５１によってクランク角度が算出（検出）される度にクランク角度が第１制御部５１から入力されており、第２制御部５２は上記したプーリー比を記憶している。第２制御部５２は上記した関係式に所定タイミング時に入力されるクランク角度と所定タイミング後に第２角度センサ３２によって検出された第２プーリー１１の回転角度を代入することでクランク角度を順次算出する。例えば第２制御部５２に第１制御部５１からクランク角度が３０°の情報が入力された場合、第２制御部５２は順次Ｐ１を算出してこの３０°に加算することでクランク角度を順次算出する。上記したように第２角度センサ３２はクランク角センサ３３よりも高分解能であり、クランク軸７２の回転角度に換算すると６°である。したがって第２制御部５２は、クランク角度を３６°、４２°、４８°、５４°と順次算出する。
【００２８】
またこれも上記したようにベルト７３との接触において滑りが生じない限り、第２プーリー１１が所定距離回転した分だけ、ベルト７３を介して連結された第１プーリー７１も同距離回転する。しかしながら何らかの原因によってベルト７３との接触において滑りが生じた場合、第２プーリー１１が所定距離回転した分だけ、第１プーリー７１も同距離回転しなくなる。そのため上記したようにプーリー比の関係に基づいて、第１プーリー７１（クランク角度）と第２プーリー１１の回転角度を関係づけることができなくなる。そこで第２制御部５２は第１制御部５１にて検出されたクランク角度と自身が算出したクランク角度を同期するべく、クランク信号とカム信号に基づいて、算出したクランク角度を検出されたクランク角度に周期的に一致させる。図５に第２制御部５２によって算出されたクランク角度を算出信号として示す。図５において破線と一点鎖線とによって示すように、第２制御部５２はクランク信号に含まれる１つのパルスが立ち上がる度に、算出したクランク角度を検出されたクランク角度に一致させる。こうすることで、算出したクランク角度と検出されたクランク角度を同期する。この後、第２制御部５２は第２角度センサ３２によって第２プーリー１１の回転角度が検出される毎に第２プーリー１１の回転角度ΔＰ２を算出する。次いで第２制御部５２は算出した回転角度ΔＰ２と上記した関係式とに基づいて、第２プーリー１１の回転角度の検出周期当たりのクランク角度ΔＰ１＝ΔＰ２×（ｉｐ／ｅｐ）を算出する。最後に第２制御部５２はこの算出した回転角度ΔＰ１を同期時のクランク角度に順次加算する。同期時のクランク角度をＰ０とすると、上記した第２制御部５２の処理により、クランク角度はＰ１＝Ｐ０＋ΣΔＰ１と表される。この計算を行うことで、クランク角度が第２制御部５２により算出される。例えば図５に示す時間ｔ１において同期がなされた場合、Ｐ０は３０°となる。この後第２制御部５２によってクランク角度Ｐ１が３６°、４２°、４８°、５４°と順次算出される。時間ｔ２に至ると再び同期が行われ、Ｐ０は６０°となる。この後第２制御部５２によって、クランク角度Ｐ１が６６°、７２°、７８°、８４°と順次算出される。したがって本実施形態において上記した所定タイミングとはクランク信号のパルスのエッジ立ち上がりタイミングである。
【００２９】
なお、上記したΣは算出したΔＰ１を順次加算することを示す記号である。そしてΔＰ１を順次加算することを図５では算出信号において電圧レベルがミドルレベルのパルスが順次立ち上がることによって示している。この算出信号はクランク角度の同期と算出の説明を簡明とするために図示したものであり、実際に生成されるわけではない。
【００３０】
次に、図７に基づいてクランク角度の算出処理を説明する。先ず第２制御部５２はステップＳ１０において、クランク信号のパルスが立ち上がっているか否かを検出する。クランク信号のパルスが立ち上がっている場合、第２制御部５２はステップＳ２０へと進み、クランク信号のパルスが立ち上がっていない場合、第２制御部５２はステップＳ３０へと進む。
【００３１】
ステップＳ２０へ進むと第２制御部５２は、算出したクランク角度と検出されたクランク角度を同期し、算出したクランク角度を検出されたクランク角度に一致させる。こうすることでベルト７３の滑りによる回転の相違をキャンセルし、第２プーリー１１とクランク角度をプーリー比によって関係づける。この後第２制御部５２は１度クランク角度の算出処理を終了し、再びステップＳ１０へと戻る。
【００３２】
ステップＳ３０へ進むと第２制御部５２は、第２プーリー１１の回転角度の検出周期当たりの第２プーリー１１の回転角度ΔＰ２を算出する。そして第２制御部５２はステップＳ４０へと進む。
【００３３】
ステップＳ４０へ進むと第２制御部５２は、算出した回転角度ΔＰ２と関係式ΔＰ１＝ΔＰ２×（ｉｐ／ｅｐ）に基づいて、第２プーリー１１の回転角度の検出周期当たりのクランク角度ΔＰ１を算出する。そして第２制御部５２はステップＳ５０へと進む。
【００３４】
ステップＳ５０へ進むと第２制御部５２は、ステップＳ２０において同期されたクランク角度にステップＳ４０において算出した回転角度ΔＰ１を加算する。こうすることで、第２制御部５２はクランク角度を算出する。この後第２制御部５２は１度クランク角度の算出処理を終了し、再びステップＳ１０へと戻る。
【００３５】
第２制御部５２は上記したステップＳ１０〜Ｓ５０を順次繰り返すことでベルト７３の滑りをキャンセルするとともに、クランク角度を順次更新して算出する。
【００３６】
次に、図８に基づいてエンジン７０の理想位置への変位処理を説明する。先ず第２制御部５２はステップＳ１１０において、停止状態にある現在のクランク角度を算出する。そして第２制御部５２は記憶していたクランク軸７２の理想位置（理想角度）とステップＳ１０〜Ｓ５０において算出した現在のクランク角度（現在角度）との差を算出する。このステップＳ１１０において第２制御部５２は、爆発（膨張）行程のクランク軸７２の理想角度と現在角度との差を算出する。以上の処理を行った後に第２制御部５２はステップＳ１２０へと進む。
【００３７】
ステップＳ１２０へ進むと第２制御部５２は、クランク軸７２を理想位置に変位するのに第２プーリー１１を最低限どれだけ回転させなければならないか（最小回転角度）を算出する。上記したように４つの気筒７７は吸入、圧縮、爆発（膨張）、排気のいずれかの行程にある。例えば圧縮行程にある気筒７７のクランク軸７２を半回転して爆発（膨張）行程とした後、クランク軸７２を理想位置に変位することも考えられる。しかしながらこの処理の場合、第２プーリー１１を余分に回転させることとなる。したがって上記したように第２プーリー１１を最低限回転することとは、爆発（膨張）行程にある気筒７７のクランク軸７２を理想位置に変位することである。第２制御部５２は爆発（膨張）行程にある気筒７７のクランク軸７２を理想位置へと変位するのに必要な角度を算出する。次いで第２制御部５２はステップＳ１３０へと進む。なお、上記した爆発（膨張）過程においてクランク軸７２はクランク角度１８０°だけ回転する。したがって上記した最小回転角度はクランク角度に換算すると０°より大きく１８０°未満の値である。
【００３８】
ステップＳ１３０へ進むと第２制御部５２は、クランク軸７２が理想位置にいるか否かを判定する。換言すれば第２制御部５２は、ステップＳ１１０にて算出した理想角度と現在角度の差が、エンジン７０を始動する上において許容範囲内で有るか否かを判定する。許容範囲内であると判定した場合、第２制御部５２はエンジン７０の理想位置への変位処理を終了する。これとは異なり許容範囲外であると判定した場合、第２制御部５２はステップＳ１４０へと進む。
【００３９】
ステップＳ１４０へ進むと第２制御部５２は、クランク軸７２を理想位置に停止するのに第２プーリー１１にどれだけのトルクを発生させなければいけないのかを計算する。第２制御部５２はこのクランク軸７２の停止位置を調整するためのトルク（停止位置調整トルク）を算出した後、ステップＳ１５０へと進む。
【００４０】
ステップＳ１５０へ進むと第２制御部５２は、算出したトルクに基づいて実際に第２プーリー１１を回転させることで第１プーリー７１を回転し、クランク軸７２を理想位置に変位させる。これによってクランク軸７２の停止位置が調整される。この後、第２制御部５２はステップＳ１６０へと進む。例えば上記したように下死点におけるクランク角度を０°、上死点におけるクランク角度を１８０°とし、停止時におけるクランク軸７２が１５０°に位置する場合、理想的な位置である９０°±３０°の範囲（許容範囲）に位置するように、クランク軸７２を３０°〜９０°正回転して下死点側へと移動させる。若しくは、クランク軸７２が１６０°に位置する場合、上記した許容範囲に位置するように、クランク軸７２を４０°〜１００°逆回転して上死点側へと移動させる。このようにクランク軸７２を半回転未満回転することで、エンジン７０が再始動するのに適した位置へとクランク軸７２を変位させる。
【００４１】
ステップＳ１６０へ進むと、第２制御部５２は第２角度センサ３２の出力信号（第２プーリー１１の回転角度）とプーリー比の関係式に基づいてクランク軸７２の停止位置を算出し、この停止位置が理想位置であるか否かを判定する。理想位置であると判定した場合、第２制御部５２はエンジン７０の理想位置への変位処理を終了する。これとは異なり、ステップＳ１２０にて計算した通りに第２プーリー１１が回転せず、クランク軸７２の停止位置が理想位置ではないと判定した場合、第２制御部５２はステップＳ１４０へと戻り、順次ステップＳ１４０〜Ｓ１６０を繰り返す。このようにエンジン７０の停止後において第２プーリー１１を回転することでクランク軸７２の停止位置を微調整する。
【００４２】
次に、本実施形態に係るクランク軸位置制御装置１００の作用効果を説明する。上記したように、エンジン７０の第１プーリー７１は、発電部１０の第２プーリー１１の他に、オイルポンプやＡ／Ｃコンプレッサのプーリー９０，９１がベルト７３を介して連結されている。したがってエンジン７０はこれらオイルポンプやＡ／Ｃコンプレッサの抵抗に抗して回転する。そのためにエンジンの停止時においてクランク軸の惰性回転の回転量を調整することでクランク軸をエンジンの再始動に適した位置に停止する構成の場合、オイルポンプやＡ／Ｃコンプレッサの抵抗のために、クランク軸７２の停止位置の精度が低下する虞がある。
【００４３】
これに対して本実施形態では、エンジン７０が再始動するのに適した位置へとクランク軸７２が変位するように、ベルト７３を介してクランク軸７２の第１プーリー７１と連結された発電部１０の第２プーリー１１を回転させる。このようにオイルポンプやＡ／Ｃコンプレッサの抵抗に関わらずに第２プーリー１１を回転させるので、オイルポンプやＡ／Ｃコンプレッサの抵抗によらず、クランク軸７２を精度良く再始動に適した位置へと変位させることができる。さらに言えば、クランク軸を回転させる要素を有さない構成とは異なり、クランク軸７２の回転角度を微調整することができる。例えば図８に示すように本実施形態ではステップＳ１４０〜Ｓ１６０を繰り返すことで、クランク軸７２の停止位置を微調整している。
【００４４】
上記したように第１プーリー７１と第２プーリー１１とがベルト７３を介して連結されているので、両者のプーリー比と第２プーリー１１の回転角度に基づいてクランク軸７２の回転角度を算出することができる。
【００４５】
第２制御部５２検出されたクランク角度と算出したクランク角度を同期するべく、クランク信号とカム信号に基づいて、算出したクランク角度を検出されたクランク角度に周期的に一致させる。上記したように第１プーリー７１と第２プーリー１１とがベルト７３を介して連結されているので、第２プーリー１１が回転した分だけ第１プーリー７１も回転し、両者の回転角度はプーリー比によって関係づけられる。しかしながら上記した２つのプーリー１１，７１の内の少なくとも一方とベルト７３とが何らかの原因で滑った場合、第２プーリー１１が回転した分だけ第１プーリー７１が回転しなくなる。したがって２つのプーリー１１，７１の回転角度がプーリー比によって関係づけられなくなる。そこで上記した滑りによる回転の相違をキャンセルするべく、算出したクランク角度を検出されたクランク角度に周期的に一致させる。これにより２つのプーリー１１，７１の回転角度がプーリー比によって関係づけられ、滑りのためにクランク軸７２をエンジン７０の再始動に適した位置に変位させる精度が低まることが抑制される。
【００４６】
また本実施形態に係る第２制御部５２はクランク信号に含まれる１つのパルスが立ち上がる度に、算出したクランク角度を検出されたクランク角度に一致させて、算出したクランク角度と検出されたクランク角度を同期する。これによればカム信号に含まれるパルスが１回立ち上がる若しくは立ち下がる度に、算出したクランク角度を検出されたクランク角度に一致させる構成と比べて、プーリー１１，７１とベルト７３との滑りによる回転の相違のキャンセルを高頻度に行うことができる。したがって滑りのためにクランク軸７２をエンジン７０の再始動に適した位置に変位させる精度が低まることがより効果的に抑制される。
【００４７】
第２制御部５２はΔＰ１＝ΔＰ２×（ｉｐ／ｅｐ）を算出し、同期時のクランク角度Ｐ０にこの算出したΔＰ１を順次加算することでクランク角度を算出する。これによれば第１角度センサ３１の出力信号のみによってクランク角度を検出する構成と比べて、クランク角度を高分解能に検出することができる。
【００４８】
第２制御部５２は、クランク軸７２を理想位置に変位するのに第２プーリー１１を最小回転角度（半回転未満）回転させる。クランク軸７２は回転運動するので、クランク軸７２がエンジン７０の再始動時に適した位置は幾つも存在する。これに対して上記したように第２プーリー１１の最小回転によってクランク軸７２をエンジン７０の再始動に適した位置に変位する。これによれば、例えば余計に１回転させてエンジンの再始動に適した位置にクランク軸を変位させる構成と比べて、第２プーリー１１の回転に要する電力消費が低減される。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５０】
本実施形態ではクランク軸位置制御装置１００を４サイクルエンジンに適用した例を示した。しかしながらクランク軸位置制御装置１００の適用としては上記例に限定されず、例えば２サイクルエンジンに適用することができる。この場合、エンジン７０が１回転する間にクランク軸７２も１回転する。
【００５１】
磁電変換回路３５，３７それぞれは磁気抵抗効果素子を複数有し、これら複数の磁気抵抗効果素子によって組まれたブリッジ回路を有する例を示した。しかしながら磁電変換回路３５，３７はホール素子を有する構成を採用することもできる。
【００５２】
また磁電変換回路３５，３７はバイアス磁石を有する例を示した。しかしながら回転体７４，７５が磁束を磁電変換回路３５，３７に印加するものであれば、磁電変換回路３５，３７はバイアス磁石を有さなくともよい。
【００５３】
本実施形態ではクランク軸７２に設けられた回転体７４の環状面に３０°間隔で突起が形成された例を示した。しかしながら回転体７４に形成される突起の間隔としては上記例に限定されず、例えば１５°を採用することもできる。
【００５４】
本実施形態ではカムに設けられた回転体７５の環状面に１つの突起が形成された例を示した。しかしながら回転体７５に形成される突起の数としては上記例に限定されず、例えば９０°間隔で４つ形成されていてもよい。ただし、このように複数の突起が回転体７５に形成される場合、回転体７５が１回転したことを示すために、複数の突起の内の１つが他の突起とは異なる形状となっている。
【００５５】
本実施形態では処理回路３６，３８は入力された磁電変換回路３５，３７の出力信号をアナログ信号処理した後にデジタル信号処理する例を示した。しかしながら処理回路３６，３８は入力された磁電変換回路３５，３７の出力信号をアナログ信号処理するだけでもよい。この場合、デジタル信号処理は第１制御部５１によって行われる。
【００５６】
本実施形態では第２角度センサ３２の分解能は、クランク角度に換算すると６°である例を示した。しかしながら第２角度センサ３２の分解能としては上記例に限定されない。クランク軸７２の停止位置の調整精度に応じて適宜変更することが可能である。例えば第２角度センサ３２としてレゾルバを採用した場合、より高分解能とすることができる。
【００５７】
本実施形態では第１制御部５１はクランク信号に含まれるパルスが立ち上がる度に１カウントし、カム信号に含まれるパルスが立ち上がった際に、それまでにカウントしたクランク信号のカウント数（クランク角度）をリセットする例を示した。しかしながら第１制御部５１はクランク信号に含まれるパルスが立ち下がる度に１カウントし、カム信号に含まれるパルスが立ち下がった際に、それまでにカウントしたクランク信号のカウント数をリセットしてもよい。すなわちカウントとリセットのトリガーはパルスの立ち上がり、立ち下がり、いずれでもよい。
【００５８】
本実施形態では下死点におけるクランク角度を０°、上死点におけるクランク角度を１８０°とすると、クランク軸７２が回転するのに適した理想的な位置とは９０°±３０°の範囲（許容範囲）である例を示した。しかしながらこの許容範囲は一例に過ぎず、例えば９０°±１５°であってもよい。
【００５９】
本実施形態ではエンジン７０の始動時において第２制御部５２は発電部１０の第２プーリー１１を回転させることでクランク軸７２（エンジン７０）が回転するのを助力する例を示した。しかしながら第２プーリー１１によってクランク軸７２がエンジン７０の再始動に適した位置に変位させられるので、エンジン７０の始動時において第２制御部５２は発電部１０の第２プーリー１１を回転させなくともよい。
【００６０】
本実施形態では第２制御部５２は検出されたクランク角度と算出したクランク角度を同期する例を示した。しかしながら検出されたクランク角度と算出したクランク角度を同期しなくともよい。この場合、第２制御部５２は第１制御部５１から入力されるクランク角度と第２角度センサ３２の出力信号（第２プーリー１１の回転角度）、および、プーリー比に基づいて、クランク軸７２の停止位置を調整する。
【００６１】
本実施形態では第２制御部５２はクランク信号に含まれる１つのパルスが立ち上がる度に、算出したクランク角度を検出されたクランク角度に一致させて、算出したクランク角度と検出されたクランク角度を同期する例を示した。しかしながら第２制御部５２はクランク信号に含まれる複数のパルスの内の少なくとも１つが立ち上がる度に、算出したクランク角度と検出されたクランク角度を同期してもよい。例えば図９のステップＳ１０に示すように、第２制御部５２はクランク角度が３０°の時（図５で言えば、時間ｔ３におけるクランク信号のパルスの立ち上がりタイミング時）に、算出したクランク角度と検出されたクランク角度を同期してもよい。また、クランク軸７２が１回転してクランク角度が３９０°の時にも算出したクランク角度と検出されたクランク角度を同期してもよい。すなわち、クランク軸７２が１回転する毎に同期してもよい。同期の頻度は適宜決定することができる。
【００６２】
本実施形態では図８に示すようにエンジン７０の理想位置への変位処理のステップＳ１６０において、第２制御部５２はクランク軸７２の停止位置が理想位置であるか否かを判定する例を示した。しかしながらこのステップＳ１６０を省略してもよい。
【００６３】
本実施形態では第２制御部５２はクランク軸７２を理想位置に変位するのに第２プーリー１１を最小回転角度回転させる例を示した。すなわち、第２制御部５２は爆発（膨張）行程にある気筒７７のクランク軸７２を理想位置へと回転させる例を示した。しかしながら第２制御部５２は例えば圧縮行程にある気筒７７のクランク軸７２を爆発（膨張）行程とした後、クランク軸７２を理想位置に変位させてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０…発電部
１１…第２プーリー
５０…制御部
５１…第１制御部
５２…第２制御部
７０…エンジン
７１…第１プーリー
７２…クランク軸
７３…ベルト
１００…クランク軸位置制御装置
【図１】
2016023622.tif 000003
【図２】
2016023622.tif 000004
【図３】
2016023622.tif 000005
【図４】
2016023622.tif 000006
【図５】
2016023622.tif 000007
【図６】
2016023622.tif 000008
【図７】
2016023622.tif 000009
【図８】
2016023622.tif 000010
【図９】
2016023622.tif 000011