JP2016023622A - Crankshaft position controller - Google Patents
Crankshaft position controller Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016023622A JP2016023622A JP2014150104A JP2014150104A JP2016023622A JP 2016023622 A JP2016023622 A JP 2016023622A JP 2014150104 A JP2014150104 A JP 2014150104A JP 2014150104 A JP2014150104 A JP 2014150104A JP 2016023622 A JP2016023622 A JP 2016023622A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crankshaft
- pulley
- rotation angle
- engine
- control unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
- F02N19/005—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
- B60W30/18—Propelling the vehicle
- B60W30/192—Mitigating problems related to power-up or power-down of the driveline, e.g. start-up of a cold engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
- F02N11/003—Starting of engines by means of electric motors said electric motor being also used as a drive for auxiliaries, e.g. for driving transmission pumps or fuel pumps during engine stop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
- F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
- F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
- F02N15/08—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing being of friction type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
- B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
- B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
- B60W2510/0685—Engine crank angle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
- F02N19/005—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation
- F02N2019/008—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation the engine being stopped in a particular position
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
- F02N2200/02—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the engine
- F02N2200/021—Engine crank angle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
- F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
Abstract
Description
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。 The present invention relates to a crankshaft position control device that includes a power generation unit that generates electric power by rotation of an engine and a control unit that controls driving of the power generation unit.
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。 As disclosed in Patent Document 1, a four-cycle multi-cylinder engine starter configured to automatically restart an engine by performing combustion in a cylinder in an expansion stroke is known. The engine starter adjusts the intake air flow rate of the cylinder in the compression stroke so that the piston of the cylinder in the expansion stroke is stopped within an appropriate range suitable for restart when the engine automatically stops. The engine starter then creates a distribution map showing the correlation between the top dead center rotation speed during the engine stop operation period and the piston stop position of the cylinder during the expansion stroke, and based on this, the power generation amount of the alternator is calculated. adjust. This adjusts the rotational resistance of the crankshaft and stops the piston within an appropriate range suitable for restarting.
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。 As described above, in the engine starter disclosed in Patent Document 1, the amount of inertial rotation of the crankshaft connected to the piston is adjusted by adjusting the intake flow rate into the cylinder and the rotational resistance of the crankshaft. As a result, the piston is stopped at a position suitable for restarting the engine. However, elements such as an A / C compressor and an oil pump are usually connected to the engine via a belt. Since the engine rotates against the resistance of these elements, the correlation between the top dead center rotation speed and the piston stop position may vary due to these resistances. Therefore, in the configuration described in Patent Document 1, the accuracy of the stop position of the piston (crankshaft) may be reduced.
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。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a crankshaft position control device that accurately displaces a crankshaft to a position suitable for restarting the engine when the engine is stopped.
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。 The first invention for achieving the above object includes a power generation unit (10) that generates electric power by rotation during driving of the engine (70), and a control unit (50 to 52) that controls driving of the power generation unit. The first pulley (71) rotating with the crankshaft (72) of the engine and the second pulley (11) of the power generation unit are connected via the belt (73), and either the first pulley or the second pulley is connected. The other is rotated by the torque generated on one side, and the controller rotates the second pulley so that the crankshaft is displaced to a position suitable for restarting the engine when the engine is stopped. It is characterized by making it.
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。 Normally, pulleys (90, 91) of elements such as an A / C compressor and an oil pump are connected to the engine (70) via the belt (73). The engine (70) rotates against the resistance of these elements. For that purpose, when the engine (70) is stopped, the crankshaft (72) is stopped at a position suitable for restarting the engine (70) by adjusting the amount of inertial rotation of the crankshaft (72). Due to the resistance of the elements described above, the accuracy of the stop position of the crankshaft (72) may be reduced.
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。 On the other hand, in the present invention, the first pulley (72) of the crankshaft (72) is interposed via the belt (73) so that the crankshaft (72) is displaced to a position suitable for restarting the engine (70). 71) The 2nd pulley (11) of the electric power generation part (10) connected with 71) is rotated. Thus, since the second pulley (11) is rotated regardless of the resistance of the above-described elements, the crankshaft (72) is accurately displaced to a position suitable for restart regardless of the resistance of the above-described elements. be able to. Furthermore, unlike the configuration without an element for rotating the crankshaft (72), the rotation angle of the crankshaft (72) can be finely adjusted.
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。 The second invention has a first angle sensor (31) for detecting the rotation angle of the crankshaft and the cam of the engine, and a second angle sensor (32) for detecting the rotation angle of the second pulley. The angle sensor has a higher resolution for detecting the rotation angle than the first angle sensor, the control unit (52) stores the pulley ratio of the first pulley and the second pulley, and the control unit (52) stops the engine. At a predetermined timing based on the rotation angle of the crankshaft detected by the first angle sensor, the rotation angle of the second pulley detected by the second angle sensor after the predetermined timing, and the pulley ratio. A crankshaft rotation angle is calculated, and based on the calculated crankshaft rotation angle, the crankshaft is displaced to a position suitable for restarting the engine. Rotate the pulley.
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。 Since the first pulley (71) and the second pulley (11) are connected via the belt (73), the crank is determined based on the pulley ratio of both and the rotation angle of the second pulley (11) as described above. The rotation angle of the shaft (72) can be calculated.
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。 In the third invention, the first angle sensor generates a crank signal indicating the rotation angle of the crankshaft and a cam signal indicating the rotation angle of the cam, and the control unit (52) detects the crankshaft detected by the first angle sensor. In order to synchronize the calculated rotation angle with the calculated crankshaft rotation angle, the calculated crankshaft rotation angle is periodically matched with the detected crankshaft rotation angle based on the crank signal and the cam signal.
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。 Since the first pulley (71) and the second pulley (11) are connected via the belt (73) as described above, the first pulley (71) is also equivalent to the amount of rotation of the second pulley (11). Rotating, the rotation angle of both is related by the pulley ratio. However, if at least one of the two pulleys (11, 71) and the belt (73) slip for some reason, the first pulley (71) rotates as much as the second pulley (11) rotates. Disappear. Therefore, the rotation angles of the two pulleys (11, 71) are not related by the pulley ratio. Therefore, in order to cancel the difference in rotation due to the slip described above, the calculated crank angle is periodically made to coincide with the detected crank angle. As a result, the rotation angles of the two pulleys (11, 71) are related by the pulley ratio, and the accuracy of displacing the crankshaft (72) to a position suitable for restarting the engine (70) due to slippage is reduced. Is suppressed.
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。 The rotational speed of the crankshaft (72) varies depending on the rotational state of the engine (70). Therefore, the term “periodic” described above does not indicate a constant period of time, but indicates a period in which the rotation angle of the crankshaft (72) is constant.
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。 As described above, the elements described in the claims and the means for solving the problems are attached with parentheses, and the parentheses are described in the embodiment. These are for simply showing the correspondence with each of the constituent elements, and do not necessarily show the elements themselves described in the embodiments. The description of the reference numerals with parentheses does not unnecessarily narrow the scope of the claims.
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。
Hereinafter, an embodiment when the present invention is applied to a four-cycle engine will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A crankshaft position control device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the crankshaft
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
As described above, the
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。
As shown in FIG. 6, the
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。
In the
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。
In this embodiment, when the
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。
The
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。
As described above, the
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。
In addition, as described above, as long as no slip occurs in contact with the
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。 Note that Σ is a symbol indicating that the calculated ΔP1 is sequentially added. In FIG. 5, the sequential addition of ΔP <b> 1 is shown by the sequential rise of pulses having a middle voltage level in the calculation signal. This calculation signal is shown in order to simplify the description of the synchronization and calculation of the crank angle, and is not actually generated.
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。
Next, the crank angle calculation process will be described with reference to FIG. First, in step S10, the
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。
In step S20, the
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。
In step S30, the
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。
In step S40, the
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。
In step S50, the
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。
The
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。
Next, the displacement process to the ideal position of the
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。
In step S120, the
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。
If it progresses to step S130, the
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。
In step S140, the
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。
If it progresses to step S150, the
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。
In step S160, the
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。
Next, the effect of the crankshaft
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。
On the other hand, in this embodiment, the power generation unit connected to the
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。
Since the
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。
In order to synchronize the detected crank angle with the calculated crank angle, the calculated crank angle is periodically matched with the detected crank angle based on the crank signal and the cam signal. As described above, since the
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。
In addition, the
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。
The
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。
The
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。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
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。
In the present embodiment, an example in which the crankshaft
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。
Each of the
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。
Moreover, the example in which the
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。
In the present embodiment, an example is shown in which protrusions are formed at intervals of 30 ° on the annular surface of the
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。
In the present embodiment, an example in which one protrusion is formed on the annular surface of the
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。
In the present embodiment, the
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。
In the present embodiment, an example is shown in which the resolution of the
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。
In the present embodiment, the
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。
In this embodiment, if the crank angle at the bottom dead center is 0 ° and the crank angle at the top dead center is 180 °, the ideal position suitable for the rotation of the
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。
In the present embodiment, an example is shown in which the
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。
In this embodiment, the
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。
In the present embodiment, the
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。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, in step S160 of the displacement process of the
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。
In this embodiment, the
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
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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。 A power generation unit (10) that generates electric power by rotation during driving of the engine (70);
A control unit (50 to 52) for controlling the driving of the power generation unit,
A first pulley (71) that rotates together with the crankshaft (72) of the engine and a second pulley (11) of the power generation unit are connected via a belt (73), and the first pulley and the second pulley are connected to each other. The other is rotated by the torque generated in either one,
The crankshaft position control device, wherein the control unit rotates the second pulley so that the crankshaft is displaced to a position suitable for restarting the engine when the engine is stopped. .
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。 A first angle sensor (31) for detecting a rotation angle of the crankshaft and the cam of the engine;
A second angle sensor (32) for detecting a rotation angle of the second pulley,
The second angle sensor has a higher resolution for detecting the rotation angle than the first angle sensor,
The control unit (52) stores a pulley ratio of the first pulley and the second pulley,
The control unit (52)
The rotation angle of the crankshaft detected by the first angle sensor at a predetermined timing when the engine is stopped, the rotation angle of the second pulley detected by the second angle sensor after the predetermined timing, and the pulley A rotation angle of the crankshaft after the predetermined timing based on the ratio,
2. The second pulley is rotated based on the calculated rotation angle of the crankshaft so that the crankshaft is displaced to a position suitable for restarting the engine. The crankshaft position control device described in 1.
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。 The first angle sensor generates a crank signal indicating a rotation angle of the crankshaft and a cam signal indicating a rotation angle of the cam;
The control unit (52) calculates based on the crank signal and the cam signal so as to synchronize the rotation angle of the crankshaft detected by the first angle sensor and the calculated rotation angle of the crankshaft. The crankshaft position control device according to claim 2, wherein the rotation angle of the crankshaft is periodically matched with the detected rotation angle of the crankshaft.
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。 The crank signal is a pulse signal in which a pulse rises and falls a plurality of times during one revolution of the engine,
The cam signal is a pulse signal that contains fewer pulses than the crank signal during one revolution of the engine,
The control unit (52) is detected by making the calculated rotation angle of the crankshaft coincide with the detected rotation angle of the crankshaft each time one pulse included in the crank signal rises or falls. The crankshaft position control device according to claim 3, wherein the rotation angle of the crankshaft is synchronized with the calculated rotation angle of the crankshaft.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014150104A JP2016023622A (en) | 2014-07-23 | 2014-07-23 | Crankshaft position controller |
DE102015108524.0A DE102015108524A1 (en) | 2014-07-23 | 2015-05-29 | Crankshaft position control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014150104A JP2016023622A (en) | 2014-07-23 | 2014-07-23 | Crankshaft position controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016023622A true JP2016023622A (en) | 2016-02-08 |
Family
ID=55065639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014150104A Pending JP2016023622A (en) | 2014-07-23 | 2014-07-23 | Crankshaft position controller |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016023622A (en) |
DE (1) | DE102015108524A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019183780A (en) * | 2018-04-13 | 2019-10-24 | マツダ株式会社 | Engine start control device |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101846910B1 (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-28 | 현대자동차 주식회사 | Apparatus and method for starting engine of mild hybrid electric vehicle |
FR3110638A1 (en) * | 2020-05-25 | 2021-11-26 | Psa Automobiles Sa | PROCEDURE FOR REPOSITIONING A THERMAL ENGINE CRANKSHAFT BEFORE RE-STARTING |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1591657B8 (en) | 2004-04-30 | 2019-12-25 | Mazda Motor Corporation | Engine starting system |
-
2014
- 2014-07-23 JP JP2014150104A patent/JP2016023622A/en active Pending
-
2015
- 2015-05-29 DE DE102015108524.0A patent/DE102015108524A1/en not_active Ceased
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019183780A (en) * | 2018-04-13 | 2019-10-24 | マツダ株式会社 | Engine start control device |
JP7052511B2 (en) | 2018-04-13 | 2022-04-12 | マツダ株式会社 | Engine start control |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102015108524A1 (en) | 2016-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7949457B2 (en) | Control apparatus for internal combustion engine | |
JP2016023622A (en) | Crankshaft position controller | |
JP2009089466A (en) | Power generation controller | |
US10240572B2 (en) | Engine starting apparatus | |
CN106762177B (en) | A kind of camshaft signal wheel, engine control and device | |
EP2031219A2 (en) | Fuel injection control apparatus | |
JP2009275663A (en) | Combustion state detecting device of internal combustion engine | |
JP6019246B2 (en) | Engine start control device | |
KR20090062389A (en) | Method for driving engine by position of crankshaft and camshaft | |
US8301361B2 (en) | Internal combustion engine control system | |
US10704457B2 (en) | Supercharger of an internal combustion engine with a diaphragm having an electrical actuator controlled resonant frequency | |
CN111601960B (en) | Method for determining the position of an internal combustion engine | |
JP7081390B2 (en) | Rotation angle detector | |
US7841318B2 (en) | Control apparatus for internal combustion engine | |
CN110050117B (en) | Method and device for operating an internal combustion engine | |
CN106536912B (en) | The control device of petrolift | |
JP2009057827A (en) | Internal combustion engine control device | |
US20200200120A1 (en) | Engine rotational speed variation amount detecting device and engine control device | |
JP2018194003A5 (en) | Valve timing control device | |
JP2019019754A (en) | Internal combustion engine misfire detection device | |
KR20190002124A (en) | Method for Reinforcing Anti-Engine Stall and Vehicle thereof | |
WO2015186760A1 (en) | Control device for engine | |
US7243638B2 (en) | Fuel injection control method | |
JP6457120B2 (en) | Ignition device, ignition device control method, and internal combustion engine drive system | |
JP2015155687A (en) | Vehicle idling stop control device |