JP2014134151A - Engine-rotation-condition detection method and engine-rotation-condition detection device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an engine rotation state detection method and an engine rotation state detection device for detecting the rotation state of an engine in a vehicle equipped with an alternator.
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。)。 Conventionally, an engine speed control device that detects an engine speed based on a pulse signal taken out from a P terminal of an alternator is known (see Patent Document 1).
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。 This engine speed control device is used in place of the rotation speed sensor when a rotation speed sensor that outputs a pulse signal proportional to the rotation speed of the fuel injection camshaft linked to the crankshaft via a gear fails. Used to detect the engine speed.
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。 However, the engine speed control device described in Patent Document 1 is used in an emergency evacuation instead of a malfunctioning speed sensor, and has a lower detection accuracy than the speed sensor, and operates normally. It is not used in place of a sensor.
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。 In view of the above-described points, an object of the present invention is to provide an engine rotation state detection method and an engine rotation state detection device that detect the rotation state of an engine in a vehicle equipped with an alternator with higher accuracy.
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。 In order to achieve the above-mentioned object, an engine rotation state detection method according to an embodiment of the present invention is an engine rotation state detection method for detecting rotation of an engine in a vehicle equipped with an alternator, and a plurality of phases in the alternator. A phase terminal output acquisition step of acquiring at least two phase terminal outputs of the terminals; and an engine rotation state detection step of detecting a rotation state of the engine based on the at least two phase terminal outputs.
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。 An engine rotation state detection device according to an embodiment of the present invention is an engine rotation state detection device that detects engine rotation in a vehicle equipped with an alternator, and includes at least two of a plurality of phase terminals in the alternator. A phase terminal output acquisition unit configured to acquire a phase terminal output; and an engine rotation state detection unit configured to detect a rotation state of the engine based on the at least two phase terminal outputs.
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。 By the means described above, the present invention can provide an engine rotation state detection method and an engine rotation state detection device that detect the rotation state of the engine in a vehicle equipped with an alternator with higher accuracy.
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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration example of an engine rotation
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。
The
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。
The
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。
In the present embodiment, the
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。
In the present embodiment, the
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。
The engine rotation
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。 The starting device 4 is a device that starts a driving source of the vehicle. In the present embodiment, the starter 4 is a starter motor for starting the engine, and engages the ring gear coupled to the output shaft of the engine by jumping the pinion gear and rotationally driving the pinion gear. Start the engine. In this embodiment, the starter 4 is also used to restart engine rotation when the engine rotation is about to stop (when the engine to be stopped is still rotating at a low speed). It is done. Hereinafter, such control for restarting the engine during inertial rotation is referred to as “change of mind control”.
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。
Specifically, the starter 4 determines the timing at which the pinion gear jumps into the ring gear based on the information about the rotation state received from the engine rotation
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。
In this way, in this embodiment, the engine rotation
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。
The engine rotation
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。
The phase terminal
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。
The engine rotation state detection unit 11 is a functional element that detects the rotation state of the engine. In the present embodiment, the engine rotation state detection unit 11 detects the rotation state of the rotation shaft of the
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。
Here, a process in which the engine rotation
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。
FIG. 3 illustrates a method for deriving the angular velocity of the engine output shaft based on a single phase terminal output. 3 shows the time transition of the voltage at the P1 terminal, the horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the phase terminal voltage. The middle part of FIG. 3 shows the temporal transition of the output signal output from the
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。
As shown in the upper part of FIG. 3, the P1 terminal of the
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。
The
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。
Further, as shown in the lower part of FIG. 3, the engine rotation state detection unit 11 detects the rotation angle of the
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。
Further, the engine rotation state detection unit 11 derives the angular velocity by dividing the detected rotation angle of the
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。
Next, a method for deriving the angular velocity of the engine output shaft based on the two phase terminal outputs will be described with reference to FIG. The upper part of FIG. 4 is a diagram corresponding to the upper part of FIG. 3, and the time transition of the voltage at the P1 terminal is indicated by a solid line and the time transition of the voltage at the P2 terminal is indicated by a broken line. The middle part of FIG. 4 is a diagram corresponding to the middle part of FIG. 3. The temporal transition of the output signal output from the
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。
As indicated by the solid line in the upper part of FIG. 4, the P1 terminal of the
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。
The
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。
In this embodiment, the
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。
Thus, the
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。
Further, as shown in the lower part of FIG. 4, the engine rotation state detection unit 11 detects the rotation angle of the
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。
Further, the engine rotation state detection unit 11 derives the angular velocity by dividing the detected rotation angle of the
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。
Further, the rotation angle of the
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。
Next, a method of deriving the rotation direction of the engine output shaft based on the two phase terminal outputs will be described with reference to FIG. The upper part of FIG. 5 is a diagram corresponding to the upper part of FIG. 4, and shows the temporal transition of the voltage at the P1 terminal with a solid line and the temporal transition of the voltage at the P2 terminal with a broken line. The middle part of FIG. 5 is a diagram corresponding to the middle part of FIG. 4. The temporal transition of the output signal output from the
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。
The time transition of the phase terminal voltage in the upper part of FIG. 5 is different from the time transition of the phase terminal voltage shown in the upper part of FIG. 4 in that the rotation direction of the
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。
When the
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。 Therefore, as shown in the middle part of FIG. 5, for example, the engine rotation state detection unit 11 detects the P2 pulse on at time v3r after detecting the P2 pulse off at time v2 and before the P1 pulse is turned on. It is detected that the rotation direction of is reversed.
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。
As described above, the engine rotation state detection unit 11 detects whether the rotation direction of the
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。
When the engine rotation state detection unit 11 detects that the rotation direction of the
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。
Specifically, as shown in the lower part of FIG. 5, for example, when the engine rotation state detection unit 11 detects that the rotation direction of the
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。
Further, the engine rotation state detection unit 11 derives the angular velocity by dividing the detected rotation angle of the
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。
In this way, the engine rotation
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。
Next, referring to FIG. 6, the control device 1 of the engine rotation
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。)。
Initially, the phase terminal
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。)。
Thereafter, the engine rotation state detection unit 11 of the control device 1 detects the rotation state of the engine (step S2). Specifically, the engine rotation state detection unit 11 integrates the rotation angle of the rotation shaft of the
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。 Thereafter, the engine rotation state detection unit 11 transmits the detected rotation state of the engine to the starter 4 (step S3). This is because the starter 4 can synchronize the rotation speed of the pinion gear with the engine speed before the pinion gear of the starter 4 and the ring gear of the engine are engaged.
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。 After that, the control device 1 determines whether or not a restart command for restarting the engine is received from another ECU (Electric Control Unit) that executes the idling stop function (step). S4). The restart command is output to the control device 1 when the driver's intention to start is confirmed, such as when the accelerator pedal is depressed.
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。 When it is determined that a restart command has been received (YES in step S4), the control device 1 determines whether the detected engine speed is within a predetermined speed range and whether the engine rotation direction is normal rotation. (Step S5). The “predetermined rotational speed range” is a rotational speed range in which the engine cannot be autonomously started, and is, for example, 500 [rpm] or less. Further, the “predetermined rotational speed range” may be 200 [rpm] or less, or 150 [rpm] or less. “Autonomous engine start” means, for example, that the engine is restarted only by injecting fuel without using the starter 4 or by injecting fuel and igniting the spark plug.
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。 When it is determined that the engine rotational speed is within the predetermined rotational speed range and the rotational direction of the engine is normal rotation (YES in step S5), the control device 1 outputs a jump command to the starting device 4. (Step S6). Upon receiving the jump command, the starting device 4 jumps into the ring gear the pinion gear whose rotational speed is already synchronized with the engine and restarts the engine. When the rotation speed of the pinion gear is not yet synchronized with the rotation speed of the engine, the starter 4 may delay the jump into the ring gear until the rotation is synchronized.
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。 On the other hand, when it is determined that the restart command has not been received (NO in step S4), or when it is determined that the engine speed is out of the predetermined speed range, or when the engine rotation direction is reverse rotation. If it is determined that there is (NO in step S5), the control device 1 ends the current start control process without outputting the jump command to the start device 4.
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。
In this way, the engine rotation
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。
Next, the timing at which the engine rotation
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。
As shown in FIG. 7, the engine continues to rotate for a while after the fuel supply is stopped, and is in an autonomously startable state if the engine speed is higher than a certain level. That is, if the supply of fuel is resumed, the operation can be resumed without relying on the starter 4. Therefore, in this embodiment, the engine rotation
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。 The hatched hatching arranged on the horizontal axis in FIG. 7 represents a case where the engine is in an autonomous start impossible state and the engine rotation state does not satisfy a predetermined condition, that is, a restart is prohibited. On the other hand, dot hatching represents a case where the engine is in an autonomous start-disabled state and the engine rotation state satisfies a predetermined condition, that is, a restart is permitted.
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。 Specifically, during the period from time t11 to t12, the engine speed is equal to or higher than a predetermined speed R2 (for example, 200 [rpm]), and therefore restart by the starter 4 is prohibited. This is because the rotational speed of the engine is too high and the difference between the rotational speed of the pinion gear and the rotational speed of the ring gear is too large to cause the pinion gear of the starting device 4 to jump into the ring gear of the engine. Further, when the pinion gear is jumped into the ring gear, an excessive external torque is applied to the motor of the starter 4, which may damage the pinion gear, the internal parts of the starter 4, the ring gear, and the like. .
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。 Further, at the time t13 to t14 and the time t15 to t16, the engine piston swings without being able to get over the compression stroke, and the engine rotation direction is reverse. Restart by 4 is prohibited. In this case as well, when the pinion gear is jumped into the ring gear, an excessive external torque is applied to the motor of the starter 4, and the pinion gear, the internal parts of the starter 4, the ring gear, etc. may be damaged. Because there is.
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。 On the other hand, at the time t12 to t13, the time t14 to t15, and the time after time t16, the engine speed is less than the predetermined speed R2, and the engine rotation direction is normal. Alternatively, since the engine speed is almost zero, restart by the starter 4 is permitted. Even when the pinion gear jumps into the ring gear, an excessive external torque is not applied to the motor of the starter 4, and there is no possibility of damaging the pinion gear, the internal parts of the starter 4, the ring gear, or the like. Because.
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。
As described above, the engine rotation
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。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
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。
For example, in the above-described embodiment, the engine rotation
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。
In the above-described embodiment, the
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。
In the above-described embodiment, the engine rotation
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。
In the above-described embodiment, the control device 1 that generates the output signal instead of the
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (5)
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。 An engine rotation state detection method for detecting engine rotation in a vehicle equipped with an alternator,
A phase terminal output acquisition step of acquiring at least two phase terminal outputs of the plurality of phase terminals in the alternator;
An engine rotation state detection step for detecting a rotation state of the engine based on the at least two phase terminal outputs;
An engine rotation state detection method comprising:
請求項1に記載のエンジン回転状態検出方法。 In the engine rotation state detection step, the rotation direction of the engine is detected based on a detection order of predetermined states in the at least two phase terminal outputs.
The engine rotation state detection method according to claim 1.
請求項1又は2に記載のエンジン回転状態検出方法。 In the engine rotation state detection step, every time a predetermined state is detected in the at least two phase terminal outputs, a predetermined rotation angle is integrated to detect the rotation state of the engine.
The engine rotation state detection method according to claim 1 or 2.
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。 The phase terminal output is the voltage at the phase terminal,
The predetermined state includes a state where the voltage is equal to or higher than the predetermined voltage and a state where the voltage is lower than the predetermined voltage.
The engine rotation state detection method according to any one of claims 1 to 3.
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。 An engine rotation state detection device for detecting engine rotation in a vehicle equipped with an alternator,
A phase terminal output acquisition unit for acquiring at least two phase terminal outputs of the plurality of phase terminals in the alternator;
An engine rotation state detector for detecting a rotation state of the engine based on the at least two phase terminal outputs;
An engine rotation state detection device having:
Priority Applications (1)
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