(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを備えた車両に搭載されるエンジンシステムであって、
燃焼停止状態での４ストロークの間に高負荷領域と低負荷領域とを有し、前記高負荷領域においてクランク軸に作用する第１の回転負荷は、前記低負荷領域において前記クランク軸に作用する第２の回転負荷よりも大きい４ストロークのエンジンと、
前記バッテリから電流の供給を受けて前記クランク軸を回転させることができ、かつ前記クランク軸の回転に伴う発電により前記バッテリを充電することができるように構成された回転電機と、
前記クランク軸の回転角度を検出する回転角度検出部と、
前記バッテリから前記回転電機に電流を供給することにより前記クランク軸が正方向または逆方向に回転するように前記回転電機を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記エンジンの始動時における混合気の点火前に、前記回転電機に電流を供給して前記低負荷領域において前記第２の回転負荷に抗して前記クランク軸を最初に逆方向に回転させる第１の制御を行った後、前記高負荷領域における前記第１の回転負荷により前記クランク軸の逆方向の回転が停止するように、前記回転角度検出部により検出された回転角度が予め定められた切替角度になったときに前記回転電機に供給する電流の調整により前記回転電機から前記クランク軸に与えられるトルクを低下させて前記高負荷領域において前記クランク軸を逆方向に回転させる第２の制御を行い、その後前記クランク軸が正方向に回転するように前記回転電機に電流を供給する第３の制御を行う、エンジンシステム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１の制御において、第１のデューティ比で前記回転電機に電流を供給することにより前記クランク軸を逆方向に回転させ、
前記第２の制御において、前記回転角度検出部により検出された回転角度が前記切替角度になったときに前記回転電機に供給される電流のデューティ比を前記第１のデューティ比から前記第１のデューティ比よりも低い第２のデューティ比に切り替える、請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項３】
前記第１の回転負荷は、圧縮行程における圧力による第１のピークを有し、
前記第２の回転負荷は、排気バルブの反力による第２のピークを有し、
前記切替角度は、前記第２のピークに対応する角度以下でかつ前記第１のピークに対応する角度よりも大きい角度で前記第１のデューティ比から前記第２のデューティ比への切り替えが行われるように設定される、請求項１または２記載のエンジンシステム。
【請求項４】
前記第２のデューティ比は０である、請求項３記載のエンジンシステム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記第２の制御において、前記回転角度検出部により検出された回転角度が前記切替角度になったときに前記クランク軸に正方向のトルクが与えられるように前記回転電機に電流を供給する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記第２の制御において、前記回転角度検出部により検出された回転角度が前記切替角度になったときに前記クランク軸に正方向のトルクが与えられるように前記回転電機を短絡させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
【請求項７】
前記回転角度検出部は、
前記クランク軸とともに回転する回転部材と、
前記回転部材に設けられる第１の被検出体と、
前記回転部材の回転方向に沿って前記回転部材に設けられる複数の第２の被検出体と、
前記回転部材の回転時に前記第１の被検出体を検出可能に設けられる第１の検出器と、
前記回転部材の回転時に前記複数の第２の被検出体を検出可能に設けられる第２の検出器と、
前記第１の検出器による前記第１の被検出体の検出および前記第２の検出器による前記第２の被検出体の検出に基づいて前記回転角度を判定する判定部とを含み、
前記第１の被検出体は、ピストンが下死点と上死点との間の中間位置よりも下死点に近い位置にあるときに前記第１の検出器により検出されるように配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
【請求項８】
前記クランク軸の回転状態を検出する回転状態検出部をさらに備え、
前記制御装置は、前記クランク軸が前記第２の制御により逆方向に回転する際に、前記回転状態検出部により検出される回転状態が予め定められた第１の条件を満たしたときに前記第３の制御を開始する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第１の制御の後に前記回転状態検出部により検出される回転状態が予め定められた第２の条件を満たしたときに前記第２の制御を行わずに前記第３の制御を開始する、請求項８記載のエンジンシステム。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記エンジンの始動時における混合気の点火前に、始動処理が開始されると、最初に前記第１の制御を行った後、前記第２の制御を行い、その後前記第３の制御を行う、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
【請求項１１】
前記制御装置をオン状態またはオフ状態にするためにオンまたはオフされるメインスイッチをさらに備え、
前記制御装置は、前記メインスイッチがオンされ、かつ、前記エンジンの始動時における混合気の点火前に、前記始動処理を開始し、前記始動処理では、最初に前記第１の制御を行った後、前記第２の制御を行い、その後前記第３の制御を行う、請求項１０記載のエンジンシステム。
【請求項１２】
運転者によって操作可能なスタータスイッチを備え、
前記制御装置は、前記メインスイッチがオンされ、かつ、前記スタータスイッチがオンされ、かつ、前記エンジンの始動時における混合気の点火前に、前記第１の制御、前記第２の制御および前記第３の制御を行う、請求項１１記載のエンジンシステム。
【請求項１３】
駆動輪およびバッテリを有する本体部と、
前記駆動輪を回転させるための動力を発生する請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエンジンシステムとを備える、鞍乗型車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンシステムおよび鞍乗型車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
スタータモータの機能を有する発電機（以下、始動兼発電機と呼ぶ。）がエンジンのクランク軸に設けられた自動二輪車がある。このような自動二輪車において、エンジンの始動動作の際には、１サイクル（クランク軸の２回転の範囲）内におけるクランク軸の絶対的な回転位置（以下、クランク角と呼ぶ。）が最初の圧縮上死点に対応する角度を超えるために大きなトルクが必要となる。そこで、エンジンの始動性を高めるため、クランク軸を逆方向に回転させた後に正方向に回転させる技術がある。
【０００３】
特許文献１に記載されたエンジン制御装置においては、エンジンが停止している状態でスタータスイッチが操作されることにより、クランク軸の逆方向への回転が開始される。このとき、バッテリから始動兼発電機に１００％のデューティ比で電流が供給される。
【０００４】
クランク軸の逆方向への回転開始から予め設定された期間が経過すると、始動兼発電機に供給される電流のデューティ比が１００％よりも低い値に変更される。それにより、クランク角が最初の圧縮上死点の１サイクル前の圧縮上死点に対応する角度を下回る前にクランク軸の正方向への回転が開始される。
【０００５】
上記の期間は、エンジンの種類または始動兼発電機の機能等に応じて設定される。例えば、始動兼発電機からクランク軸に与えられるトルクが比較的小さい場合には上記の期間が長く設定される。また、始動兼発電機からクランク軸に与えられるトルクが比較的大きい場合には上記の期間が短く設定される。
【０００６】
特許文献２に記載されたエンジン始動装置では、イグニッションスイッチがオンされると、まず電動機が間欠的に正転方向に駆動されて予備的な正転駆動が実行される。この予備的な正転駆動では、４サイクルエンジンにおける圧縮行程の上死点の手前までクランク軸が回転される。その後、スタータスイッチのオンにより電動機が逆転方向に駆動される。排気行程内に設定された角度算出基準位置からクランク軸の回転角度がカウントされる。回転角度が膨張行程内に設定された逆転駆動停止位置に達すると、電動機の逆転方向への駆動が停止され、逆転方向への慣性力と、膨張行程を逆行することにより上昇する圧縮反発力とが均衡する正転反転位置から電動機が正転方向に駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１６７２８７号公報
【特許文献２】国際公開第０２／２７１８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者の実験および考察によると、クランク軸の逆方向の回転開始から上記の期間経過後にデューティ比を低下させても、エンジンの状態によってはクランク角が１サイクル前の圧縮上死点に対応する角度を下回るまでクランク軸が逆方向に回転する場合があることが判明した。例えば、エンジンの状態によって、エンジンのフリクションが変動する。具体的には、エンジンの温度が低くなるほどエンジンのフリクションは大きくなり、エンジンの温度が高くなるほどエンジンのフリクションは小さくなる。エンジンのフリクションが変動すると、上記の期間中に回転するクランク軸の回転量が変動する。
【０００９】
上記の期間中に回転するクランク軸の回転量が大きくなると、上記の期間経過後にデューティ比が１００％よりも低い値に変更されても、クランク角が１サイクル前の圧縮上死点に対応する角度を下回ってしまう可能性がある。そのため、特許文献１のエンジン制御装置では、エンジンの始動性を高めることができない。
【００１０】
特許文献２のエンジン始動装置では、排気行程内の角度算出基準位置を検出するために、電動機の逆転駆動を実行する前に、電動機の予備的な正転駆動を行ってクランク軸を圧縮行程の上死点の手前まで回転させる必要がある。そのため、エンジンの始動時に消費電力が大きくなる。
【００１１】
本発明の目的は、エンジンの状態によらずエンジンを適切に始動させることが可能なエンジンシステムおよび鞍乗型車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）第１の発明に係るエンジンシステムは、バッテリを備えた車両に搭載されるエンジンシステムであって、燃焼停止状態での４ストロークの間に高負荷領域と低負荷領域とを有し、高負荷領域においてクランク軸に作用する第１の回転負荷は、低負荷領域においてクランク軸に作用する第２の回転負荷よりも大きい４ストロークのエンジンと、バッテリから電流の供給を受けてクランク軸を回転させることができ、かつクランク軸の回転に伴う発電によりバッテリを充電することができるように構成された回転電機と、クランク軸の回転角度（回転量）を検出する回転角度検出部と、バッテリから回転電機に電流を供給することによりクランク軸が正方向または逆方向に回転するように回転電機を制御する制御装置とを備え、制御装置は、エンジンの始動時における混合気の点火前に、回転電機に電流を供給して低負荷領域において第２の回転負荷に抗してクランク軸を最初に逆方向に回転させる第１の制御を行った後、高負荷領域における第１の回転負荷によりクランク軸の逆方向の回転が停止するように、回転角度検出部により検出された回転角度が予め定められた切替角度（予め定められた一定回転量）になったときに回転電機に供給する電流の調整により回転電機からクランク軸に与えられるトルクを低下させて高負荷領域においてクランク軸を逆方向に回転させる第２の制御を行い、その後クランク軸が正方向に回転するように回転電機に電流を供給する第３の制御を行うものである。
【００１３】
そのエンジンシステムにおいては、４ストロークのエンジンの始動時における混合気の点火前に、第１の制御により回転電機に電流を供給してクランク軸を最初に逆方向に回転させる。回転角度検出部により検出される回転角度が切替角度になると、第２の制御により回転電機に供給する電流の調整により回転電機からクランク軸に与えるトルクを低下させて高負荷領域においてクランク軸を逆方向に回転させる。それにより、高負荷領域における第１の回転負荷によりクランク軸の逆方向への回転が停止される。その後、第３の制御によりクランク軸を正方向に回転させる。それにより、クランク角が最初の圧縮上死点に対応する角度を超える。
【００１４】
上記の構成により、クランク軸の逆方向の回転時に、エンジンのフリクションが変動する場合でも、クランク軸の回転角度が一定の切替角度になったときに回転電機からクランク軸に与えられるトルクが低下される。それにより、エンジンのフリクションの変動によらず、高負荷領域における第１の回転負荷によりクランク軸の逆方向への回転が停止される。したがって、エンジンの状態によらずエンジンを適切に始動させることができる。
【００１５】
また、クランク軸の回転角度が検出され、回転角度が切替角度になったか否かが判定される。そのため、エンジンの１サイクル（７２０°）におけるクランク軸の絶対的な回転位置（クランク角）を検出する必要がなく、クランク軸の絶対的な回転位置を検出するための追加的な動作が不要となる。したがって、エンジンの始動時の消費電流が抑制される。
【００１６】
クランク軸の回転角度として、クランク軸の１回転の範囲（３６０°）における基準位置からのクランク軸の回転角度が検出されてもよい。また、クランク軸の回転角度として、クランク軸の停止位置からのクランク軸の回転角度が検出されてもよい。
【００１７】
（２）制御装置は、第１の制御において、第１のデューティ比で回転電機に電流を供給することによりクランク軸を逆方向に回転させ、第２の制御において、回転角度検出部により検出された回転角度が切替角度になったときに回転電機に供給される電流のデューティ比を第１のデューティ比から第１のデューティ比よりも低い第２のデューティ比に切り替えてもよい。
【００１８】
この場合、エンジンの始動時における混合気の点火前に、クランク軸が逆方向に回転するように第１の制御により第１のデューティ比で回転電機に電流が供給される。回転角度検出部により検出される回転角度が切替角度になると、第２の制御により回転電機に供給される電流のデューティ比が第１のデューティ比から第２のデューティ比に切り替えられる。それにより、回転電機からクランク軸に与えられる逆方向のトルクが減少する。その結果、高負荷領域における第１の回転負荷によりクランク軸の逆方向への回転が停止される。
【００１９】
このように、回転電機に供給される電流のデューティ比を変更するという簡単な制御で、高負荷領域における第１の回転負荷に抗してクランク軸が逆方向に回転することを防止することができる。
【００２０】
（３）第１の回転負荷は、圧縮行程における圧力による第１のピークを有し、第２の回転負荷は、排気バルブの反力による第２のピークを有し、切替角度は、第２のピークに対応する角度以下でかつ第１のピークに対応する角度よりも大きい角度（回転位置）で第１のデューティ比から第２のデューティ比への切り替えが行われるように設定されてもよい。
【００２１】
クランク軸が逆方向に回転されることによりクランク角が第２のピークに対応する角度に近づく際には、排気バルブの反力がクランク軸を正方向に回転させようとする。クランク角が第２のピークに対応する角度を下回ると、排気バルブの反力がクランク軸を逆方向に回転させようとする。また、クランク角が第１のピークに対応する角度に近づく際には、圧縮行程における圧力がクランク軸を正方向に回転させようとする。
【００２２】
上記の構成によれば、第２のピークに対応する角度以下で第１のデューティ比から第２のデューティ比への切り替えが行われるように切替角度が設定されるので、排気バルブの反力に抗してクランク軸を逆方向に回転させるために回転電機が逆方向のトルクを発生する必要がない。そのため、第２のデューティ比を比較的低く設定することができるので、消費電力が低減される。
【００２３】
（４）第２のデューティ比は０であってもよい。
【００２４】
この場合、回転電機に供給される電流が低減されるので、消費電力が低減される。
【００２５】
（５）制御装置は、第２の制御において、回転角度検出部により検出された回転角度が切替角度になったときにクランク軸に正方向のトルクが与えられるように回転電機に電流を供給してもよい。
【００２６】
この場合、回転角度検出部により検出される回転角度が切替角度になると、第２の制御によりクランク軸に正方向のトルクが与えられる。それにより、クランク軸の逆方向の回転速度が低下する。したがって、高負荷領域における第１の回転負荷に抗してクランク軸が逆方向に回転することを防止することができる。
【００２７】
（６）制御装置は、第２の制御において、回転角度検出部により検出された回転角度が切替角度になったときにクランク軸に正方向のトルクが与えられるように回転電機を短絡させてもよい。
【００２８】
この場合、回転角度検出部により検出される回転角度が切替角度になると、第２の制御により回転電機が短絡する。このとき回転電機に発生する制動力が、正方向のトルクとしてクランク軸に与えられる。それにより、クランク軸の逆方向の回転速度が低下する。したがって、高負荷領域における第１の回転負荷に抗してクランク軸が逆方向に回転することを防止することができる。
【００２９】
（７）回転角度検出部は、クランク軸とともに回転する回転部材と、回転部材に設けられる第１の被検出体と、回転部材の回転方向に沿って回転部材に設けられる複数の第２の被検出体と、回転部材の回転時に第１の被検出体を検出可能に設けられる第１の検出器と、回転部材の回転時に複数の第２の被検出体を検出可能に設けられる第２の検出器と、第１の検出器による第１の被検出体の検出および第２の検出器による第２の被検出体の検出に基づいて回転角度を判定する判定部とを含み、第１の被検出部は、ピストンが下死点と上死点との間の中間位置よりも下死点に近い位置にあるときに第１の検出器により検出されるように配置されてもよい。
【００３０】
圧縮行程においてピストンが中間位置から上死点までの範囲にあるときには、燃焼室内の圧力によりクランク軸の回転速度が変化しやすい。一方、吸気行程および膨張行程においてピストンが中間位置から下死点までの範囲にあるときには、クランク軸の回転速度の変化が比較的小さい。上記の構成によれば、クランク軸の回転速度の変化が比較的小さい状態で第１の被検出体が検出される。したがって、第１の被検出体および複数の第２の被検出体の検出に基づく回転角度の検出精度が向上する。
【００３１】
（８）エンジンシステムは、クランク軸の回転状態を検出する回転状態検出部をさらに備え、制御装置は、クランク軸が第２の制御により逆方向に回転する際に、回転状態検出部により検出される回転状態が予め定められた第１の条件を満たしたときに第３の制御を開始してもよい。
【００３２】
この場合、エンジンのフリクションが変動する場合でも、クランク軸の回転状態が予め定められた第１の条件を満たしたときに第３の制御が開始される。したがって、エンジンの状態によらず、クランク軸が適切な回転状態にあるときにクランク軸の正方向の回転を開始させることができる。
【００３３】
（９）制御装置は、第１の制御後に回転状態検出部により検出される回転状態が予め定められた第２の条件を満たしたときに第２の制御を行わずに第３の制御を開始してもよい。第２の条件は、第１の条件と同じでもよく、異なっていてもよい。
【００３４】
このような構成により、エンジンの始動前にクランク軸が排気上死点または膨張行程に対応する回転位置にある場合に、第１の制御後に第２の制御を行うことなく迅速に第３の制御を行うことができる。
【００３５】
（１０）制御装置は、エンジンの始動時における混合気の点火前に、始動処理が開始されると、最初に第１の制御を行った後、第２の制御を行い、その後第３の制御を行ってもよい。
【００３６】
この場合、始動処理の最初に他の制御が行われることなく、最初に第１の制御が行われるので、消費電力が抑制される。また、制御動作が複雑化しない。
【００３７】
（１１）エンジンシステムは、制御装置をオン状態またはオフ状態にするためにオンまたはオフされるメインスイッチをさらに備え、制御装置は、メインスイッチがオンされ、かつ、エンジンの始動時における混合気の点火前に、始動処理を開始し、始動処理では、最初に第１の制御を行った後、第２の制御を行い、その後第３の制御を行ってもよい。
【００３８】
この場合、メインスイッチがオンされると、最初にクランク軸が正方向に回転されることなく、最初にクランク軸が逆方向に回転される。
【００３９】
（１２）エンジンシステムは、運転者によって操作可能なスタータスイッチを備え、制御装置は、メインスイッチがオンされ、かつ、スタータスイッチがオンされ、かつ、エンジンの始動時における混合気の点火前に、第１の制御、第２の制御および第３の制御を行ってもよい。
【００４０】
この場合、スタータスイッチがオンされると、最初にクランク軸が正方向に回転されることなく、最初にクランク軸が逆方向に回転される。
【００４１】
（１３）第２の発明に係る鞍乗型車両は、駆動輪およびバッテリを有する本体部と、駆動輪を回転させるための動力を発生する上記のエンジンシステムとを備えるものである。
【００４２】
その鞍乗型車両は、上記のエンジンシステムを備えるので、エンジンのフリクションの変動によらずエンジンを適切に始動させることができる。したがって、エンジンが停止した状態から迅速な走行が可能になる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、エンジンの状態によらずエンジンを適切に始動させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す模式的側面図である。
【図２】エンジンシステムの構成について説明するための模式図である。
【図３】ＥＣＵ、回転電機および複数の角度センサの構成を示す模式図である。
【図４】クランク軸に作用する回転負荷を説明するための図である。
【図５】エンジンの始動時にクランク軸に作用する回転負荷および回転電機に供給される電流のデューティ比の変化を示すタイムチャートである。
【図６】図３の電機制御部によるエンジンの始動処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）はクランク軸の回転中心線に沿った回転電機の模式的断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】ロータ本体の内周面の展開図である。
【図９】クランク軸が正方向に２回転することにより４つの角度センサから出力される４つの信号の波形図である。
【図１０】図３の電機制御部によるエンジンの始動処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１１】クランク角が排気上死点またはその近傍にある状態でクランク軸が停止している場合の切替角度を示す図である。
【図１２】他の実施の形態に係るエンジンシステムのエンジン始動時の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１３】他の実施の形態に係るエンジンの始動処理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】
【００４５】
以下、本発明の一実施の形態に係るエンジンシステムおよび鞍乗型車両について図面を参照しつつ説明する。以下の説明においては、鞍乗型車両の一例として自動二輪車を説明する。
【００４６】
（１）自動二輪車
図１は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す模式的側面図である。図１の自動二輪車１００においては、車体１の前部にフロントフォーク２が左右方向に揺動可能に設けられる。フロントフォーク２の上端にハンドル４が取り付けられ、フロントフォーク２の下端に前輪３が回転可能に取り付けられる。
【００４７】
車体１の略中央上部にシート５が設けられる。シート５の後部の下方にＥＣＵ（Engine Control Unit；エンジン制御装置）６およびバッテリ７が配置される。また、車体１の下部にエンジンユニットＥＵが設けられる。エンジンユニットＥＵは、エンジン１０を含む。本例のエンジン１０は、４ストロークの単気筒エンジンである。ＥＣＵ６およびエンジンユニットＥＵによりエンジンシステム２００が構成される。車体１の後端下部には後輪８が回転可能に取り付けられている。後輪８は、エンジン１０により発生される動力により回転する。
【００４８】
（２）エンジンシステム
図２は、エンジンシステム２００の構成について説明するための模式図である。図２に示すように、エンジンユニットＥＵは、エンジン１０および回転電機３０を含む。エンジン１０は、ピストン１１、コンロッド（コネクティングロッド）１２、クランク軸１３、吸気バルブ１５、排気バルブ１６、バルブ駆動部１７、点火プラグ１８およびインジェクタ１９を備える。
【００４９】
ピストン１１はシリンダ２０内で往復動可能に設けられ、コンロッド１２を介してクランク軸１３に接続される。ピストン１１の往復運動がクランク軸１３の回転運動に変換される。クランク軸１３に回転電機３０が設けられる。回転電機３０は、始動兼発電機として機能する。すなわち、回転電機３０は、スタータモータの機能を有する発電機であり、クランク軸１３を正方向および逆方向に回転駆動しかつクランク軸１３の回転により電力を発生する。正方向は、エンジン１０の通常動作時におけるクランク軸１３の回転方向であり、逆方向は、その逆の方向である。回転電機３０は、減速機を介することなく直接的にクランク軸１３にトルクを伝達する。クランク軸１３の正方向の回転（正回転）時のトルクが後輪８に伝達されることにより、後輪８が回転する。
【００５０】
シリンダ２０内のピストン１１上に燃焼室２１が形成される。燃焼室２１は、吸気口２２を介して吸気通路２３に連通し、排気口２４を介して排気通路２５に連通する。吸気口２２を開閉するように吸気バルブ１５が設けられ、排気口２４を開閉するように排気バルブ１６が設けられる。吸気バルブ１５および排気バルブ１６は、バルブ駆動部１７により駆動される。吸気通路２３には、外部から流入する空気の流量を調整するためのスロットルバルブＴＶが設けられる。点火プラグ１８は、燃焼室２１内の混合気に点火するように構成される。インジェクタ１９は、吸気通路２３に燃料を噴射するように構成される。
【００５１】
ＥＣＵ６には、メインスイッチ４１、スタータスイッチ４２、吸気圧力センサ４３および複数（本例では４つ）の角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４が電気的に接続される。角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４は、例えばホールＩＣ（集積回路）または磁気抵抗素子により構成される。
【００５２】
メインスイッチ４１は、例えば図１のハンドル４の下方に設けられ、スタータスイッチ４２は、例えば図１のハンドル４に設けられる。メインスイッチ４１およびスタータスイッチ４２は、運転者により操作される。吸気圧力センサ４３は、吸気通路２３内の圧力を検出する。角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４は、回転電機３０に設けられる。
【００５３】
後述するように、本例のエンジン１０の通常動作時には、クランク軸１３が正方向に２回転することにより、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる１サイクルの動作が行われる。クランク軸１３の２回転（７２０°）は、エンジン１０の１サイクルに相当する。そのため、クランク軸１３の１回転（３６０°）の範囲におけるクランク軸１３の回転位置を判定するのみでは、クランク軸１３の２回転（７２０°）の範囲におけるクランク軸１３の絶対的な回転位置を判定することはできない。したがって、エンジン１０の１サイクルに対応するクランク角を検出することはできない。
【００５４】
吸気通路２３内の圧力は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程でそれぞれ異なる。そこで、１回転（３６０°）の範囲におけるクランク軸１３の回転位置と、吸気通路２３内の圧力とに基づいて、２回転（７２０°）の範囲におけるクランク軸１３の回転位置をクランク角として検出することができる。しかしながら、エンジン１０の始動時には、クランク軸１３の回転速度が低いため、吸気通路２３内の圧力を正確に検出することができない。
【００５５】
メインスイッチ４１およびスタータスイッチ４２の操作が操作信号としてＥＣＵ６に与えられ、吸気圧力センサ４３による検出結果が検出信号としてＥＣＵ６に与えられる。エンジン１０の始動時には、ＥＣＵ６は、角度センサＡＳ１〜ＡＳ４から出力される信号に基づいてクランク軸１３の回転角度（回転量）を検出する。本実施の形態では、クランク軸１３の回転角度は、後述するように、クランク軸１３の１回転（３６０°）の範囲における基準位置からの回転角度である。エンジン１０の始動後には、ＥＣＵ６は、角度センサＡＳ１〜ＡＳ４から出力される信号および吸気圧力センサ４３により検出された圧力に基づいてクランク軸１３の２回転（７２０°）の範囲におけるクランク軸１３の回転位置をクランク角として検出する。
【００５６】
メインスイッチ４１がオンされると、ＥＣＵ６は、エンジン１０の始動後に、操作信号、検出信号および検出された回転角度に基づいて、回転電機３０、点火プラグ１８およびインジェクタ１９を制御する。一方、メインスイッチ４１がオフされると、ＥＣＵ６はオフ状態になる。
【００５７】
（３）ＥＣＵ、回転電機および複数の角度センサ
図３は、ＥＣＵ６、回転電機３０および複数の角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４の構成を示す模式図である。図３に示すように、ＥＣＵ６は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）６２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６３、電機駆動部６４、変換部６５および平滑コンデンサ６６を含む。回転電機３０は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルＵ，Ｖ，Ｗを含む。回転電機３０は、三相同期電動機として機能するとともに、三相同期発電機として機能する。
【００５８】
ＥＣＵ６の変換部６５は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各々は例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）である。スイッチング素子Ｑ１はノードＮ１とノードＮ３との間に接続され、スイッチング素子Ｑ２はノードＮ３とノードＮ２との間に接続される。スイッチング素子Ｑ３はノードＮ１とノードＮ４との間に接続され、スイッチング素子Ｑ４はノードＮ４とノードＮ２との間に接続される。スイッチング素子Ｑ５はノードＮ１とノードＮ５との間に接続され、スイッチング素子Ｑ６はノードＮ５とノードＮ２との間に接続される。ノードＮ１はバッテリ７のプラス端子に接続され、ノードＮ２はバッテリ７のマイナス端子に接続される。コイルＵの一端はノードＮ３に接続され、コイルＶの一端はノードＮ４に接続され、コイルＷの一端はノードＮ５に接続される。平滑コンデンサ６６はノードＮ１とノードＮ２との間に接続される。
【００５９】
ＲＯＭ６２は、ＣＰＵ６１の制御プログラム等を記憶する。ＲＡＭ６３は、種々のデータを記憶するとともにＣＰＵ６１の作業領域として機能する。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶された制御プログラムを実行することにより、電機制御部６１１および位置判定部６１２の機能を実現する。電機制御部６１１および位置判定部６１２については後述する。なお、ＥＣＵ６においては、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２およびＲＡＭ６３の代わりに、マイクロコンピュータが用いられてもよい。
【００６０】
位置判定部６１２には、角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４からそれぞれ出力される信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ，ＣＲＫが与えられる。また、位置判定部６１２には、吸気圧力センサ４３により検出された圧力が与えられる。位置判定部６１２は、信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ，ＣＲＫに基づいてクランク軸１３の１回転の範囲におけるクランク軸１３の回転角度を検出する。また、位置判定部６１２は、信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ，ＣＲＫおよび検出された圧力に基づいてクランク角を検出する。検出された回転角度およびクランク角は、ＲＡＭ６３に記憶されるとともに電機制御部６１１に与えられる。クランク角は、クランク軸１３が正方向に回転するにつれて大きくなり、クランク軸１３が逆方向に回転するにつれて小さくなる。位置判定部６１２は回転角度およびクランク角の検出を一定の周期で繰り返す。クランク角が検出されるごとにＲＡＭ６３に記憶される回転角度およびクランク角が更新される。
【００６１】
電機制御部６１１は、位置判定部６１２により検出された回転角度またはクランク角に基づいて電機駆動部６４を制御する。電機駆動部６４は、変換部６５のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各々に制御信号を与える。
【００６２】
エンジン１０の始動時には、回転電機３０が三相同期電動機として機能するようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオンオフが制御される。この場合、バッテリ７の直流電力が変換部６５によって交流電力に変換され、その交流電力により回転電機３０が駆動される。
【００６３】
エンジン１０の完爆後には、回転電機３０が発電機として機能するようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオンオフが制御される。この場合、回転電機３０により発生される交流電力が変換部６５によって直流電力に変換され、その直流電力によってバッテリ７が充電される。完爆とは、回転電機３０による駆動力を必要とせずに混合気の燃焼のみによってクランク軸１３が安定的に駆動される状態にエンジン１０が移行することである。
【００６４】
エンジン１０の完爆後には、界磁制御により回転電機３０の発電電力が制御される。界磁制御とは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の導通期間の位相を各相の誘起電圧の位相を基準として変化させることにより、回転電機３０の発電電力を制御することである。具体的には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフの切替タイミング、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のオンオフの切替タイミングおよびスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の切替タイミングがそれぞれＵ相、Ｖ相およびＷ相の誘起電圧の位相を基準として進角または遅角される。それにより、回転電機３０の発電電力が調整される。
【００６５】
（４）クランク軸に作用する回転負荷
本例のエンジン１０の通常動作時には、クランク軸１３が正方向に２回転することにより、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる１サイクルの動作が行われる。
【００６６】
以下の説明では、圧縮行程から膨張行程への移行時における上死点を圧縮上死点と呼び、排気行程から吸気行程への移行時における上死点を排気上死点と呼ぶ。また、吸気行程から圧縮行程への移行時における下死点を吸気下死点と呼び、膨張行程から排気行程への移行時における下死点を膨張下死点と呼ぶ。
【００６７】
また、ピストン１１が一のサイクルの圧縮上死点に位置するときのクランク角を角度Ａ１と呼び、ピストン１１が一のサイクルの膨張下死点に位置するときのクランク角を角度Ａ２と呼ぶ。また、ピストン１１が一のサイクルの排気上死点に位置するときのクランク角を角度Ａ３と呼び、ピストン１１が次のサイクルの吸気下死点に位置するときのクランク角を角度Ａ４と呼ぶ。さらに、ピストン１１が次のサイクルの圧縮上死点に位置するときのクランク角を角度Ａ５と呼ぶ。
【００６８】
図２のバルブ駆動部１７は、図示しないカム軸およびロッカーアーム等を含む。クランク軸１３の回転に連動してバルブ駆動部１７のカム軸が回転し、ロッカーアームが動作することにより、吸気バルブ１５および排気バルブ１６が１サイクルごとにリフトされる。この場合、吸気バルブ１５および排気バルブ１６の反力によりクランク軸１３に回転負荷が作用する。
【００６９】
図４は、クランク軸１３に作用する回転負荷を説明するための図である。図４（ａ）に吸気バルブ１５および排気バルブ１６のリフト量とクランク角との関係が示される。図４（ａ）では、縦軸がバルブリフト量を表し、横軸がクランク角を表す。図４（ｂ）に、混合気の燃焼が停止された状態でクランク軸１３に作用する回転負荷とクランク角との関係が示される。図４（ｂ）では、縦軸が回転負荷を表し、横軸がクランク角を表す。
【００７０】
図４（ａ）に実線で示すように、排気バルブ１６は角度Ａ１よりも大きく角度Ａ２よりも小さい角度から角度Ａ３よりもわずかに大きい角度までの領域でリフトされる。排気バルブ１６のリフト量は、角度Ａ２と角度Ａ３との間の角度Ａ２３で最大となる。一方、図４（ａ）に一点鎖線で示すように、吸気バルブ１５は角度Ａ３よりもわずかに小さい角度から角度Ａ４よりも大きく角度Ａ５よりも小さい角度までの領域でリフトされる。吸気バルブ１５のリフト量は、角度Ａ３と角度Ａ４との間の角度Ａ３４で最大となる。
【００７１】
上記のように、吸気バルブ１５および排気バルブ１６は、クランク軸１３の回転に連動してリフトされる。図４（ｂ）に示すように、排気バルブ１６がリフトされる領域では、排気バルブ１６の反力によりクランク軸１３に作用する回転負荷が角度Ａ２３をピークとして局部的に大きくなる。また、吸気バルブ１５がリフトされる領域では、吸気バルブ１５の反力によりクランク軸１３に作用する回転負荷が角度Ａ３４をピークとして局部的に大きくなる。吸気バルブ１５および排気バルブ１６の反力によりクランク軸１３に作用する回転負荷は、本発明の第２の回転負荷に含まれる。
【００７２】
吸気バルブ１５および排気バルブ１６が閉じられた状態では、ピストン１１が上死点に近づくほど図２の燃焼室２１内の圧力（以下、筒内圧と呼ぶ。）が高くなる。それにより、吸気バルブ１５および排気バルブ１６がリフトされない領域では、筒内圧によりクランク軸１３に作用する回転負荷が角度Ａ１，Ａ５をピークとして局部的に大きくなる。
【００７３】
筒内圧による回転負荷は、吸気バルブ１５および排気バルブ１６の反力による回転負荷に比べて大きく、本発明の第１の負荷に相当する。本実施の形態では、エンジン１０の１サイクルのうち吸気バルブ１５および排気バルブ１６がリフトされない領域が高負荷領域に相当し、吸気バルブ１５および排気バルブ１６の少なくとも一方がリフトされる領域が低負荷領域に相当する。
【００７４】
（５）エンジンの始動時の動作
エンジン１０が停止すると、混合気の燃焼が停止された状態でクランク軸１３が正方向に回転するので、クランク軸１３は図４（ｂ）の角度Ａ４５で停止しやすい。この場合、エンジン１０の始動時にクランク軸１３を正方向に回転させようとすると、クランク角が角度Ａ４５から角度Ａ５を超えるために大きな正方向のトルクが必要になる。
【００７５】
そこで、本実施の形態では、図２のメインスイッチ４１がオンされかつスタータスイッチ４２がオンされると、バッテリ７から回転電機３０に電流が供給されることによりクランク軸１３が逆方向に回転する。この場合、メインスイッチ４１がオンされた後でクランク軸１３が逆方向に回転される前にクランク軸１３は正方向に回転されない。それにより、図４（ｂ）に太い実線の矢印で示すように、クランク角が角度Ａ４５から角度Ａ１２まで小さくなる。その後、図４（ｂ）に太い一点鎖線の矢印で示すように、クランク軸１３が正方向に回転する。それにより、クランク角が角度Ａ５を超え、エンジン１０の完爆が発生する。
【００７６】
上記のように、回転電機３０が三相同期電動機として機能する場合、図３のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオンオフが制御されることにより、交流電力の１周期当たりにバッテリ７から図２のコイルＵ，Ｖ，Ｗにそれぞれ電流が供給される期間の割合（以下、デューティ比と呼ぶ。）が調整される。
【００７７】
回転電機３０により発生されるトルクは、回転電機３０に供給される電流のデューティ比が高いほど大きく、回転電機３０に供給される電流のデューティ比が低いほど小さい。クランク軸１３を図４（ｂ）の角度Ａ４５から逆方向に回転させる場合にデューティ比が低いと、吸気バルブ１５および排気バルブ１６の反力によりクランク軸１３が停止する可能性がある。この場合、クランク角を角度Ａ１２まで小さくすることができない。
【００７８】
そこで、本実施の形態では、クランク軸１３を逆方向に回転させる場合に、吸気バルブ１５および排気バルブ１６の反力による回転負荷に抗してクランク軸１３が逆方向に回転するようにデューティ比が設定される。このとき設定されるデューティ比を第１のデューティ比と呼ぶ。第１のデューティ比は、例えば５０％以上１００％以下に設定され、７０％以上１００％以下に設定されることが好ましい。第１のデューティ比は、予め図３のＲＯＭ６２に記憶されている。
【００７９】
一方、クランク軸１３を図４（ｂ）の角度Ａ２３から逆方向に回転させる場合にデューティ比が高いと、筒内圧による回転負荷に抗してクランク軸１３が逆方向に回転し、クランク角が角度Ａ１を下回る可能性がある。そのため、クランク軸１３を正方向に回転させても角度Ａ１を超えることができなくなる可能性がある。
【００８０】
そこで、本実施の形態では、図３の位置判定部６１２により検出される回転角度が予め定められた切替角度ＳＷになったときに、筒内圧による回転負荷によりクランク軸１３の逆方向の回転が停止するようにデューティ比が切り替えられる。なお、基準位置は、例えば、角度Ａ２付近および角度Ａ４付近に設定される。
【００８１】
このとき設定されるデューティ比を第２のデューティ比と呼ぶ。第２のデューティ比は、第１のデューティ比よりも低い。第２のデューティ比は、例えば０％以上でかつ５０％よりも低く設定され、０％以上２０％以下に設定されることが好ましく、０％に設定されることがより好ましい。第２のデューティ比がより低く設定されることにより、回転電機３０に供給される電流が低減される。したがって、消費電力が低減される。切替角度ＳＷおよび第２のデューティ比は、予め図３のＲＯＭ６２に記憶されている。
【００８２】
クランク軸１３が逆方向に回転されることによりクランク角が角度Ａ４５から角度Ａ３４に近づく際には、吸気バルブ１５の反力がクランク軸１３を正方向に回転させようとする。クランク角が角度Ａ３４から角度Ａ３に近づく際には、吸気バルブ１５の反力がクランク軸１３を逆方向に回転させようとする。また、クランク角が角度Ａ３から角度Ａ２３に近づく際には、排気バルブ１６の反力がクランク軸１３を正方向に回転させようとする。クランク角が角度Ａ２３から角度Ａ２と角度Ａ１２との間の角度に近づく際には、吸気バルブ１５の反力がクランク軸１３を逆方向に回転させようとする。さらに、クランク角が角度Ａ２と角度Ａ１２との間の角度から角度Ａ１に近づく際には、筒内圧がクランク軸１３を正方向に回転させようとする。
【００８３】
上記のように、エンジン１０が停止すると、クランク軸１３は角度Ａ４５で停止しやすい。そのため、角度Ａ２３と角度Ａ１との間のクランク角でクランク軸１３の逆方向の回転が停止するように、切替角度ＳＷは、例えば基準位置から角度Ａ２３以下でかつ角度Ａ１よりも大きい角度ＡＳＷまでの回転角度に設定される。例えば、基準位置が角度Ａ４にある場合には、切替角度ＳＷは、角度Ａ４と角度ＡＳＷとの差分に設定される。
【００８４】
上記のように、クランク角が角度Ａ２３から角度Ａ２と角度Ａ１２との間の角度に近づく際には、吸気バルブ１５の反力がクランク軸１３を逆方向に回転させようとする。そのため、クランク角が角度Ａ２３を下回ると、クランク軸１３を逆方向に回転させるための逆方向のトルクが不要となる。この場合、第２のデューティ比を低く設定することができるので、消費電力が低減される。例えば、基準位置が角度Ａ４にある場合には、切替角度は、角度Ａ４の基準位置から角度Ａ２３までの回転角度に設定されることが好ましい。それにより、消費電力がより低減される。
【００８５】
本実施の形態においては、図３の電機制御部６１１は、クランク軸１３が逆方向に回転される場合に、位置判定部６１２により検出される回転角度に基づいてクランク軸１３の回転状態として回転速度を検出する。また、電機制御部６１１は、検出された回転速度が予め定められた条件（以下、第１の回転条件と呼ぶ。）を満たす場合に、クランク軸１３が正方向に回転するように図３の電機駆動部６４を制御する。この場合、第１の回転条件は、クランク軸１３の回転速度が０または予め定められたしきい値以下であることである。したがって、電機制御部６１１は、クランク軸１３の逆方向の回転速度が０または予め定められたしきい値以下になった場合に、クランク軸１３の正方向の回転を開始させる。第１の回転条件は、予め図３のＲＯＭ６２に記憶されている。
【００８６】
クランク軸１３を正方向に回転させる場合に回転電機３０に供給される電流のデューティ比を第３のデューティ比と呼ぶ。第３のデューティ比は、第２のデューティ比よりも高い値に設定される。第３のデューティ比は、第１のデューティ比と等しいかまたは第１のデューティ比よりも高い値に設定されることが好ましい。第３のデューティ比は、予め図３のＲＯＭ６２に記憶されている。
【００８７】
図５は、エンジン１０の始動時にクランク軸１３に作用する回転負荷および回転電機３０に供給される電流のデューティ比の変化を示すタイムチャートである。初期状態においては、エンジン１０が停止状態にある。また、クランク軸１３のクランク角は、図４（ｂ）の角度Ａ４５にある。
【００８８】
時点ｔ１で図２のスタータスイッチ４２がオンされる。それにより、回転電機３０に第１のデューティ比Ｄ１で電流が供給され、クランク軸１３が逆方向に回転する。それにより、クランク軸１３には、吸気バルブ１５および排気バルブ１６の反力による回転負荷が作用する。
【００８９】
続いて、時点ｔ２で回転角度が上記の切替角度になると、回転電機３０に供給される電流のデューティ比が第１のデューティ比Ｄ１から第２のデューティ比Ｄ２に切り替えられる。それにより、回転電機３０からクランク軸１３に与えられる逆方向のトルクが小さくなる。
【００９０】
続いて、時点ｔ３で、筒内圧による回転負荷によりクランク軸１３の回転が停止すると、回転電機３０に供給される電流のデューティ比が第２のデューティ比Ｄ２から第３のデューティ比Ｄ３に切り替えられる。また、回転電機３０に供給される電流の向きが切り替えられる。それにより、クランク軸１３が正方向に回転する。本例では、第３のデューティ比Ｄ３は、第１のデューティ比Ｄ１よりも高く設定されている。時点ｔ３においては、クランク軸１３のクランク角は図４（ｂ）の角度Ａ１２にある。
【００９１】
その後、クランク軸１３のクランク角は、時点ｔ４で図４（ｂ）の角度Ａ５を超える。クランク角が角度Ａ５であるときまたは角度Ａ５を含む一定の角度範囲にあるときに混合気の点火が行われる。それにより、エンジン１０の完爆が発生する。
【００９２】
（６）エンジンの始動処理の一例
図６は、図３の電機制御部６１１によるエンジン１０の始動処理を示すフローチャートである。本始動処理は、図２のメインスイッチ４１がオンされかつスタータスイッチ４２がオンされることにより、図３のＲＯＭ６２に記憶された制御プログラムに基づいて実行される。図６の始動処理の例では、エンジン１０の始動前にクランク角が図４（ｂ）の角度Ａ４５にある状態でクランク軸１３が停止していると仮定される。
【００９３】
始動処理が開始されると、電機制御部６１１は、回転電機３０に第１のデューティ比で電流が供給されることによりクランク軸１３が逆方向に回転するように、電機駆動部６４を制御する（ステップＳ１１）。始動処理では、電機制御部６１１は、最初にクランク軸１３が正方向に回転することなく最初に逆方向に回転するように電機制御部６１１を制御する。メインスイッチ４１のオンからクランク軸１３の逆方向の回転までにクランク軸１３は正方向には回転されない。
【００９４】
次に、電機制御部６１１は、位置判定部６１２により検出される回転角度が切替角度になったか否かを判定する（ステップＳ１２）。回転角度が切替角度になると、電機制御部６１１は、回転電機３０に第２のデューティ比で電流が供給されることによりクランク軸１３が逆方向に回転するように、電機駆動部６４を制御する（ステップＳ１３）。すなわち、電機制御部６１１は、回転電機３０に供給される電流のデューティ比を第１のデューティ比から第２のデューティ比に切り替える。
【００９５】
その後、電機制御部６１１は、位置判定部６１２により検出される回転角度に基づいてクランク軸１３の回転状態を検出し（ステップＳ１４）、検出された回転状態が予め定められた第１の回転条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１５）。検出された回転状態が予め定められた第１の回転条件を満たさない場合、電機制御部６１１はステップＳ１４の処理に戻る。
【００９６】
検出された回転状態が予め定められた第１の回転条件を満たす場合、電機制御部６１１は、回転電機３０に第３のデューティ比で電流が供給されることによりクランク軸１３が正方向に回転するように、電機駆動部６４を制御する（ステップＳ１６）。これにより、始動処理が終了し、混合気の点火が実行される。
【００９７】
（７）回転電機および複数の角度センサの詳細
図７（ａ）はクランク軸１３の回転中心線に沿った回転電機３０の模式的断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００９８】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、回転電機３０は、ステータ３１およびロータ３２を含む。ステータ３１は図示しないクランクケースに固定される。また、ステータ３１は、複数（本例では１８本）の歯部３１ａを有する。複数の歯部３１ａにそれぞれ巻線が設けられ、複数のコイル３０ｃが形成される。図７（ｂ），（ｃ）では巻線の図示を省略する。本例では、１８個のコイル３０ｃのうち６つのコイル３０ｃが図３のＵ相のコイルＵとして用いられ、他の６つのコイル３０ｃが図３のＶ相のコイルＶとして用いられ、残りの６つのコイル３０ｃが図３のＷ相のコイルＷとして用いられる。複数のコイル３０ｃは、クランク軸１３の回転中心線を中心とする円に沿って並ぶように配置される。
【００９９】
ロータ３２は、ロータ本体３２ａ、複数（本例では１１個）の第１磁極３２ｂおよび１つの第２磁極３２ｃを含み、ステータ３１に対して相対的に回転可能に構成される。ロータ本体３２ａは、底部を有する円筒状に形成される。ロータ本体３２ａの底部は、クランク軸１３に固定される。それにより、ロータ３２はクランク軸１３とともに回転する。
【０１００】
複数の第１磁極３２ｂおよび１つの第２磁極３２ｃは、クランク軸１３に平行に一定の長さで延びるようにかつロータ本体３２ａの内周面に周方向に沿って並ぶように配置される。
【０１０１】
図８は、ロータ本体３２ａの内周面の展開図である。図８では、ロータ本体３２ａの底部がハッチングで示される。図７（ｂ），（ｃ）および図８に示すように、複数の第１磁極３２ｂは、永久磁石により構成される。複数の第１磁極３２ｂは、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶようにロータ本体３２ａに取り付けられる。一方、第２磁極３２ｃは、第１の部分３２ｓおよび第２の部分３２ｎを有する。第１の部分３２ｓはＳ極に着磁され、第２の部分３２ｎはＮ極に着磁されている。第１の部分３２ｓおよび第２の部分３２ｎは、２つのＮ極の第１磁極３２ｂの間においてこの順でロータ本体３２ａの底部から軸方向に並ぶようにロータ本体３２ａに取り付けられる。
【０１０２】
図７（ｂ），（ｃ）に示すように、ステータ３１の複数の歯部３１ａの先端部の間にはクランク軸１３の回転中心線を中心とする円に沿って複数の隙間が形成される。複数の隙間のうち４つの隙間にそれぞれ角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４が設けられる。角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３は、クランク軸１３の回転中心線に直交する同一の面内に配置される。クランク軸１３の回転中心線と平行な方向において、角度センサＡＳ４は角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３とは異なる位置に設けられる。
【０１０３】
角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３は、図８に一点鎖線で示すように、ロータ３２が回転する際に第２磁極３２ｃの第１の部分３２ｓが移動する軌道上の固定位置にそれぞれ検出領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３を有する。一方、角度センサＡＳ４は、ロータ３２が回転する際に第２磁極３２ｃの第２の部分３２ｎが移動する軌道上の固定位置に検出領域ＡＲ４を有する。
【０１０４】
ロータ３２が回転することにより検出領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４を通る磁束の向きが切り替わる。角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４は、対応する検出領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４を通る磁束の向きの切り替わりを示す信号を信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ，ＣＲＫとして出力する（図３参照）。
【０１０５】
図９は、クランク軸１３が正方向に２回転することにより４つの角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４から出力される４つの信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ，ＣＲＫの波形図である。図９では２つの横軸が示される。２つの横軸のうち上側の横軸はクランク軸１３の回転位置を表す。一方、下側の横軸は上側の横軸に示される回転位置に対応するクランク角の一例を表す。
【０１０６】
各角度センサＡＳ１〜ＡＳ４は、Ｎ極が検出領域ＡＲ１〜ＡＲ４を通過する際にハイレベルの信号を出力し、Ｓ極が検出領域ＡＲ１〜ＡＲ４を通過する際にローレベルの信号を出力する。
【０１０７】
上記のように、検出領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３は、第１の部分３２ｓが移動する軌道上に位置する。この場合、クランク軸１３が一定速度で回転すると、検出領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３を通る磁束の向きは一定の周期で切り替わる。それにより、図９に示すように、信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷは一定の周期でハイレベルとローレベルとに切り替わる。信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの位相は、互いに一定角度ずれている。
【０１０８】
一方、検出領域ＡＲ４は、第２の部分３２ｎが移動する軌道上に位置する。そのため、第２の部分３２ｎが検出領域ＡＲ４を通る際には、図９に白抜きの矢印で示すように、信号ＣＲＫがハイレベルに維持される範囲が大きくなる。それにより、信号ＣＲＫがハイレベルに維持される範囲に基づいて第２磁極３２ｃの検出領域ＡＲ４の通過を検出することができる。以下、第２磁極３２ｃが検出領域ＡＲ４を通過するときのクランク軸１３の回転位置を基準位置と呼ぶ。
【０１０９】
位置判定部６１２は、角度センサＡＳ４から出力される信号ＣＲＫに基づいてクランク軸１３が基準位置にあるか否かを判定する。クランク軸１３の回転位置が基準位置になった後、位置判定部６１２は、信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立上りおよび立下りを計数することにより、クランク軸１３の回転角度を判定する。この場合、位置判定部６１２は、信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立上りおよび立下りの回数を計数することによりクランク軸１３の回転角度を判定する。なお、位置判定部６１２は、信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立上りを計数することによりクランク軸１３の回転角度を判定してもよい。また、位置判定部６１２は、信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立下りを計数することによりクランク軸１３の回転角度を判定してもよい。
【０１１０】
上記のように、クランク軸１３の２回転は、エンジン１０の１サイクルに相当する。そのため、クランク軸１３の１回転（３６０°）の範囲におけるクランク軸１３の回転位置を判定するのみでは、エンジン１０の１サイクルに対応するクランク角を検出することはできない。図２の吸気通路２３内の圧力は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程でそれぞれ異なる。そこで、位置判定部６１２は、上記のエンジン１０の始動後は、１回転（３６０°）の範囲における基準位置からのクランク軸１３の回転角度と、図２の吸気圧力センサ４３により検出された圧力とに基づいて、２回転（７２０°）の範囲におけるクランク軸１３の回転位置をクランク角として検出する。
【０１１１】
（８）第２磁極の好ましい配置例
以下の説明では、図２のピストン１１の上死点と下死点との中間点を中間位置と呼ぶ。図４（ｂ）に示されるように、角度Ａ１，Ａ５を含む一定領域では、ピストン１１が上死点またはその近傍に位置し、筒内圧による回転負荷がクランク軸１３に作用する。そのため、ピストン１１が中間位置よりも上死点に近い位置にあるときは、筒内圧によりクランク軸１３の回転速度が変化しやすい。一方、ピストン１１が中間位置よりも下死点に近い位置にあるときには、クランク軸１３に作用する回転負荷が比較的小さい。したがって、クランク軸１３の回転速度の変化が比較的小さい。
【０１１２】
そこで、本実施の形態では、図７（ｂ），（ｃ）および図８の第２磁極３２ｃは、図９の下側の横軸に示されるように、ピストン１１が中間位置よりも下死点に近い位置にあるときに角度センサＡＳ４により検出されるように配置される。それにより、クランク軸１３の回転速度の変化が比較的小さい状態で第２磁極３２ｃが安定して検出される。したがって、複数の第１磁極３２ｂおよび第２磁極３２ｃの検出に基づく回転角度の検出精度が向上する。
【０１１３】
なお、回転角度が切替角度になったか否かの判定は、信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの全ての信号の立上りおよび立下りを計数することによって行われてもよいし、信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷのうちの２つの信号の立上りおよび立下りを計数することによって行われてもよい。また、信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷのうちの１つの信号の立上りおよび立下りを計数することによって行われてもよい。
【０１１４】
（９）エンジンの始動処理の他の例
図１０は、図３の電機制御部６１１によるエンジン１０の始動処理の他の例を示すフローチャートである。図１１は、クランク角が排気上死点またはその近傍にある状態でクランク軸が停止している場合の切替角度を示す図である。図１１では、縦軸が回転負荷を表し、横軸がクランク角を表す。図１２の始動処理の例は、エンジン１０の始動前にクランク軸１３の停止位置が不明である場合に適用される。本例においても、図９の基準位置がクランク角Ａ２およびクランク角Ａ４にある。図１１の例が図６の例と異なるのは、ステップＳ３１，Ｓ３２が追加された点である。
【０１１５】
始動処理が開始されると、電機制御部６１１は、回転電機３０に第１のデューティ比で電流が供給されることによりクランク軸１３が逆方向に回転するように、電機駆動部６４を制御する（ステップＳ１１）。始動処理では、電機制御部６１１は、最初にクランク軸１３が正方向に回転することなく最初に逆方向に回転するように電機制御部６１１を制御する。
【０１１６】
その後、電機制御部６１１は、クランク軸１３の回転状態を検出し（ステップＳ３１）、検出された回転状態が予め定められた条件（以下、第２の回転条件と呼ぶ。）を満たすか否かを判定する（ステップＳ３２）。ここで、回転状態は、例えば、クランク軸１３の回転速度である。この場合、第２の回転条件は、クランク軸１３の逆方向の回転速度が０または予め定められたしきい値以下であることである。したがって、電機制御部６１１は、クランク軸１３の逆方向の回転速度が０または予め定められたしきい値以下になった場合に、回転状態が予め定められた第２の回転条件を満たすと判定する。なお、クランク軸１３の回転速度は、位置判定部６１２が信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立上りまたは立下りに基づいて検出することができる。第２の回転条件は、第１の回転条件と同じでもよく、異なっていてもよい。
【０１１７】
例えば、エンジン１０の始動前にクランク角が図１１の角度Ａ３にある状態でクランク軸１３が停止していると、位置判定部６１２は角度Ａ２の基準位置からの回転角度を検出する。それにより、切替角度ＳＷは角度Ａ２の基準位置に基づいて設定される。この場合、角度Ａ１での筒内圧による回転負荷によりクランク軸１３の逆方向の回転が停止する。したがって、位置判定部６１２により検出される回転角度が切替角度ＳＷに達しない。
【０１１８】
電機制御部６１１は、検出された回転状態が予め定められた第２の回転条件を満たさない場合にはステップＳ１２の処理に進み、位置判定部６１２により検出される回転角度が切替角度になったか否かを判定する（ステップＳ１２）。回転角度が切替角度になった場合の動作は、図６のステップＳ１３〜Ｓ１６の動作と同様である。ステップＳ１２で回転角度が切替角度にならない場合には、電機制御部６１１はステップＳ３１の処理に戻る。
【０１１９】
ステップＳ３２において、検出された回転状態が予め定められた第２の回転条件を満たす場合には、電機制御部６１１は、ステップＳ１６の処理に進み、回転電機３０に第３のデューティ比で電流が供給されることによりクランク軸１３が正方向に回転するように、電機駆動部６４を制御する。
【０１２０】
エンジン１０の始動前にクランク角が図１１の角度Ａ２よりも角度Ａ１２に近い角度にある状態でクランク軸１３が停止していると、位置判定部６１２は角度Ａ２の基準位置を検出することができない。したがって、切替角度は設定されない。また、角度Ａ１での筒内圧による回転負荷によりクランク軸１３の逆方向の回転が停止する。この場合にも、検出された回転状態が予め定められた第２の回転条件を満たす場合には、電機制御部６１１は、ステップＳ１６の処理に進み、回転電機３０に第３のデューティ比で電流が供給されることによりクランク軸１３が正方向に回転するように、電機駆動部６４を制御する。
【０１２１】
（１０）効果
上記のエンジンシステム２００においては、エンジン１０の始動時における混合気の点火前に、クランク軸１３が逆方向に回転するように第１のデューティ比で回転電機３０に電流が供給される。位置判定部６１２により検出される回転角度が切替角度になると、回転電機３０に供給される電流のデューティ比が第１のデューティ比から第２のデューティ比に切り替えられる。それにより、回転電機３０からクランク軸１３に与えられる逆方向のトルクが減少する。その結果、筒内圧による回転負荷によりクランク軸１３の逆方向への回転が停止される。その後、クランク軸１３の回転状態が予め定められた第１の回転条件を満たすことにより、クランク軸１３が正方向に回転する。それにより、クランク角が最初の圧縮上死点に対応する角度Ａ５を超える。
【０１２２】
上記の構成により、クランク軸１３の逆方向の回転時に、エンジン１０のフリクションが変動する場合でも、回転角度が一定の切替角度になったときに回転電機３０に供給される電流のデューティ比が低下される。それにより、エンジン１０のフリクションの変動によらず、筒内圧による回転負荷によりクランク軸１３の逆方向への回転が停止される。したがって、エンジン１０の状態によらずエンジン１０を適切に始動させることができる。
【０１２３】
また、クランク軸１３の１回転（３６０°）の範囲内の基準位置に基づいてクランク軸１３の回転角度が検出され、回転角度が切替角度になったか否かが判定される。そのため、エンジン１０の１サイクル（７２０°）におけるクランク軸１３の絶対的な回転位置（クランク角）を検出する必要がなく、クランク軸１３の絶対的な回転位置を検出するために追加的な動作が不要である。例えば、クランク軸１３を逆方向に回転させる前に、クランク軸１３を正方向に回転させる動作が不要である。したがって、エンジン１０の始動時の消費電流が抑制される。
【０１２４】
（１１）他の実施の形態
（１１−１）上記の実施の形態では、クランク軸１３が逆方向に回転された後回転角度が切替角度になったときに、デューティ比が第１のデューティ比Ｄ１から第２のデューティ比Ｄ２に切り替えられる。それにより、回転電機３０からクランク軸１３に与えられる逆方向のトルクが小さくなることによりクランク軸１３の逆方向の回転速度が低下する。本発明は上記の実施の形態に限られない。
【０１２５】
例えば、クランク軸１３が逆方向に回転された後回転角度が切替角度になったときに、回転電機３０からクランク軸１３に正方向のトルクが与えられてもよい。図１２は、他の実施の形態に係るエンジンシステムのエンジン始動時の動作を説明するためのタイムチャートである。本例においても、図５の例と同様に、初期状態においては、エンジン１０が停止状態にある。また、クランク軸１３のクランク角は、図４（ｂ）の角度Ａ４５にある。
【０１２６】
時点ｔ１で、回転電機３０からクランク軸１３に逆方向のトルクが与えられるように、回転電機３０に第１のデューティ比Ｄ１で電流が供給される。それにより、クランク軸１３が逆方向に回転する。
【０１２７】
時点ｔ２で回転角度が切替角度になると、回転電機３０からクランク軸１３に正方向のトルクが与えられるように、回転電機３０に電流が供給される。それにより、クランク軸１３の逆方向の回転速度が低下する。このとき、回転電機３０に供給される電流のデューティ比は、第１のデューティ比Ｄ１よりも高い第４のデューティ比Ｄ４に設定される。
【０１２８】
続いて、時点ｔ２３で回転角度が切替角度から予め定められた一定角度逆方向に回転すると、回転電機３０に供給される電流のデューティ比が０％に設定される。すなわち、回転電機３０への電流供給が停止される。それにより、回転電機３０からクランク軸１３に与えられるトルクは０となる。このとき設定されるデューティ比０％を第５のデューティ比Ｄ５と呼ぶ。上記の一定角度は、図４（ｂ）の角度Ａ２３と角度Ａ１２との差分よりも小さくなるように設定される。
【０１２９】
その後、図５の例と同様に、時点ｔ３で、筒内圧による回転負荷によりクランク軸１３の逆方向の回転が停止すると、回転電機３０に供給される電流のデューティ比が第５のデューティ比Ｄ５から第３のデューティ比Ｄ３に切り替えられる。それにより、クランク軸１３に正方向のトルクが与えられ、クランク軸１３が正方向に回転する。本例では、第３のデューティ比Ｄ３は、第１、第４および第５のデューティ比Ｄ１，Ｄ４，Ｄ５よりも高く設定されている。
【０１３０】
第４のデューティ比Ｄ４および一定角度は、筒内圧による回転負荷によりクランク軸１３の逆方向への回転が停止されるように設定される。第４のデューティ比Ｄ４は、第１のデューティ比Ｄ１よりも低く設定されてもよい。
【０１３１】
また、図１２のタイムチャートにおいて、時点ｔ２から時点ｔ３にかけて回転電機３０に供給される電流のデューティ比は第４のデューティ比Ｄ４で保持されてもよい。
【０１３２】
図１２の例では、時点ｔ２から時点ｔ２３にかけて、クランク軸１３に正方向のトルクを与えるために回転電機３０に電流が供給される。これに限らず、逆方向に回転するクランク軸１３に正方向のトルクを与える場合には、回転電機３０を短絡させる制御（いわゆるショートブレーキ制御）が行われてもよい。
【０１３３】
例えば、時点ｔ２においてクランク軸１３が逆方向に回転している状態で、図３のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５をオフし、図３のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６をオンする。この場合、回転電機３０の巻線が短絡し、クランク軸１３の回転エネルギーが熱エネルギーに変換されることにより回転電機３０に制動力が発生する。発生された制動力が正方向のトルクとしてクランク軸１３に与えられる。
【０１３４】
図１３は、他の実施の形態に係るエンジンの始動処理を示すフローチャートである。図１３のフローチャートは、図１２に示されるタイムチャートの動作に対応し、図３の電機制御部６１１により実行される。
【０１３５】
始動処理が開始されると、電機制御部６１１は、図６のステップＳ１１と同様に、クランク軸１３が逆方向に回転するように、図３の電機駆動部６４を制御する（ステップＳ２１）。
【０１３６】
次に、電機制御部６１１は、位置判定部６１２により検出される回転角度が切替角度になったか否かを判定する（ステップＳ２２）。回転角度が切替角度になると、電機制御部６１１は、回転電機３０からクランク軸１３に正方向のトルクが与えられるように電機駆動部６４を制御し（ステップＳ２３）、クランク軸１３の逆方向の回転速度を低下させる。
【０１３７】
その後、電機制御部６１１は、クランク軸１３がさらに一定角度逆方向に回転したか否かを判定する（ステップＳ２４）。電機制御部６１１は、クランク軸１３がさらに一定角度逆方向に回転した場合に、回転電機３０への電流供給が停止されるように電機駆動部６４を制御する（ステップＳ２５）。
【０１３８】
続いて、電機制御部６１１は、図６のステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１６と同様にステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２８の処理を実行する。これにより、始動処理が終了し、混合気の点火が実行される。なお、上記のように、図１２の時点ｔ２から時点ｔ３にかけて回転電機３０に供給される電流のデューティ比が第４のデューティ比Ｄ４で保持される場合、ステップＳ２５の処理は行われなくてもよい。
【０１３９】
（１１−２）上記の実施の形態では、メインスイッチ４１がオンされかつスタータスイッチ４２がオンされることにより電機制御部６１１によるエンジン１０の始動処理が実行されるが、エンジン１０の始動処理が実行されるタイミングは上記の例に限定されない。メインスイッチ４１がオンされることにより、始動処理が実行されてもよい。この場合、電機制御部６１１は、メインスイッチ４１がオンされると、クランク軸１３を正方向に回転させることなくクランク軸１３を逆方向に回転させる。
【０１４０】
本発明に係るエンジンシステム２００においては、予め定められたアイドルストップ条件が満たされることにより、エンジン１０が自動的に停止され、その後に予め定められたアイドルストップ解除条件が満たされることによりエンジン１０が自動的に再始動されてもよい。アイドルストップ条件は、例えば、スロットル開度（スロットルバルブＴＶの開度）、車速およびクランク軸１３の回転速度のうち少なくとも１つに関する条件を含む。アイドルストップ解除条件は、例えば、アクセルグリップが操作されてスロットル開度が０より大きくなることである。
【０１４１】
この場合、アイドルストップ解除条件が満たされることによるエンジン１０の再始動時に、図６のエンジン１０の始動処理が実行されてもよい。それにより、アイドルストップ解除後のエンジン１０が適切に始動される。
【０１４２】
（１１−３）上記の実施の形態では、クランク軸１３が逆方向に回転されている際に、クランク軸１３の回転状態として回転速度が検出されるとともに第１の回転条件が満たされたか否かが判定されるが、本発明はこれに限定されない。
【０１４３】
クランク軸１３の回転状態として回転速度に代えてクランク軸１３に作用するトルクが検出されてもよい。この場合、第１または第２の回転条件は、例えば検出されるトルクの値が予め定められた範囲内にあることである。それにより、電機制御部６１１は、検出されるトルクの値が予め定められた範囲内になった場合に、クランク軸１３の正方向の回転を開始させる。
【０１４４】
（１１−４）上記の実施の形態では、エンジン１０の始動処理が開始されると、位置判定部６１２により回転角度が検出され、検出された回転角度が切替角度になったか否かが判定される。
【０１４５】
ここで、エンジン１０の始動処理が開始される際にクランク角が図４（ｂ）の角度Ａ１２にある場合には、回転電機３０に第１のデューティ比で電流を供給しても、クランク軸１３が逆方向に回転しない可能性がある。クランク軸１３が回転しない場合には、図８の第２磁極３２ｃが検出されないので回転角度も検出されない。そこで、電機制御部６１１は、図６のステップＳ１１の処理を実行した後、一定期間回転角度が検出されない場合にクランク軸１３の回転状態が停止状態にあるとしてステップＳ１６の処理を実行してもよい。それにより、クランク軸１３の停止状態によらず、エンジン１０を適切に始動させることができる。
【０１４６】
（１１−５）上記の実施の形態では、エンジン１０の始動後に、吸気圧力センサ４３により検出された圧力に基づいて、クランク軸１３の２回転の範囲における回転位置がクランク角として検出されるが、本発明はこれに限定されない。上記のように、エンジン１０の停止時には、クランク角が図４（ｂ）の角度Ａ４５にある状態でクランク軸１３が停止しやすい。そこで、エンジン１０の始動開始処理の開始時のクランク角が角度Ａ４５またはその近傍にあるものと仮定することにより、最初に第２磁極３２ｃが検出されるときの回転が１サイクルに相当するクランク軸１３の２回転のうちいずれの回転に対応するかを予め定めておいてもよい。この場合、吸気圧力センサ４３が不要となる。
【０１４７】
（１１−６）上記の実施の形態では、位置判定部６１２はクランク軸１３の１回転（３６０°）の範囲内の基準位置からのクランク軸１３の回転角度が切替角度になったか否かを判定するが、本発明はこれに限定されない。上記のように、エンジン１０が停止すると、クランク軸１３は角度Ａ４５付近で停止しやすい。そこで、位置判定部６１２は始動処理が開始されると、クランク軸１３の逆方向への回転の開始位置からのクランク軸１３の回転角度（回転量）が切替角度ＳＷ１（予め定められた一定回転量）になったか否かを判定してもよい。例えば、エンジン１０の停止時にクランク軸１３が角度Ａ４５付近で停止しやすい場合、図４（ｂ）に点線の矢印で示すように、切替角度ＳＷ１は、角度Ａ４５と角度ＡＳＷとの差分に設定される。切替角度ＳＷ１は、エンジン１０の停止時のクランク軸１３の停止位置のずれを考慮して実験的に決定される。
【０１４８】
本例の始動処理の例が図６、図１０または図１３の始動処理の例と異なるのは、位置判定部６１２が停止しているクランク軸１３の停止位置からの回転角度を検出する点、および電機制御部６１１はステップＳ１２，Ｓ２２において位置判定部６１２により検出された回転角度が切替角度ＳＷ１になったか否かを判定する点である。
【０１４９】
本例では、始動処理が開始されると、回転電機３０に第１のデューティ比で電流が供給されることによりクランク軸１３が逆方向に切替角度ＳＷ１回転した後、回転電機３０に第２のデューティ比で電流が供給されることによりクランク軸１３がさらに逆方向に回転する。その後、クランク軸１３の回転状態が第１の回転条件を満たした場合に、回転電機３０に第３のデューティ比で電流が供給されることによりクランク軸１３が正方向に回転する。
【０１５０】
クランク軸１３の停止位置のずれが大きい場合には、始動処理が失敗する可能性がある。その場合には、始動処理を繰り返すことにより始動処理を成功させることができる。
【０１５１】
（１１−７）上記の（１１−６）の始動処理の例において、エンジン１０の停止時にクランク軸１３に電気的にブレーキをかけることにより、クランク軸１３を所定位置（例えば、角度Ａ４５付近）で停止させてもよい。これにより、エンジン１０の始動性が向上する。
【０１５２】
（１１−８）上記の実施の形態は、本発明を自動二輪車に適用した例であるが、これに限らず、自動三輪車もしくはＡＴＶ（All Terrain Vehicle；不整地走行車両）等の他の鞍乗型車両に本発明を適用してもよい。
【０１５３】
（１２）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１５４】
上記実施の形態では、バッテリ７がバッテリの例であり、自動二輪車１００が車両および鞍乗型車両の例であり、エンジンシステム２００がエンジンシステムの例であり、１サイクルのうち吸気バルブ１５および排気バルブ１６がリフトされない領域が高負荷領域の例であり、１サイクルのうち吸気バルブ１５および排気バルブ１６の少なくとも一方がリフトされる領域が低負荷領域の例である。
【０１５５】
また、クランク軸１３がクランク軸の例であり、筒内圧による回転負荷が第１の回転負荷の例であり、吸気バルブ１５および排気バルブ１６の反力による回転負荷が第２の回転負荷の例であり、エンジン１０がエンジンの例である。
【０１５６】
また、回転電機３０が回転電機の例であり、角度センサＡＳ１〜ＡＳ４、ロータ本体３２ａ、複数の第１磁極３２ｂ、第２磁極３２ｃおよび位置判定部６１２が回転角度検出部の例であり、ＥＣＵ６が制御装置の例であり、図６のステップＳ１１および図１３のステップＳ２１の処理が第１の制御の例であり、図６のステップＳ１３および図１３のステップＳ２３の処理が第２の制御の例であり、図６のステップＳ１６および図１３のステップＳ２８の処理が第３の制御の例である。
【０１５７】
また、排気バルブ１６が排気バルブの例であり、ロータ本体３２ａが回転部材の例であり、第２磁極３２ｃが第１の被検出体の例であり、複数の第１磁極３２ｂが第２の被検出体の例であり、角度センサＡＳ４が第１の検出器の例であり、角度センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３が第２の検出器の例である。
【０１５８】
さらに、位置判定部６１２が判定部の例であり、電機制御部６１１が回転状態検出部の例であり、後輪８が駆動輪の例であり、車体１が本体部の例である。
【０１５９】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【０１６０】
（１３）参考形態
参考形態に係るエンジンシステムは、バッテリを備えた車両に搭載されるエンジンシステムであって、燃焼停止状態での４ストロークの間に高負荷領域と低負荷領域とを有し、高負荷領域においてクランク軸に作用する第１の回転負荷は、低負荷領域においてクランク軸に作用する第２の回転負荷よりも大きい４ストロークのエンジンと、バッテリから電流の供給を受けてクランク軸を回転させることができ、かつクランク軸の回転に伴う発電によりバッテリを充電することができるように構成された回転電機と、クランク角を検出するクランク角検出部と、バッテリから回転電機に電流を供給することによりクランク軸が正方向または逆方向に回転するように回転電機を制御する制御装置とを備え、制御装置は、エンジンの始動時における混合気の点火前に、低負荷領域において第２の回転負荷に抗してクランク軸が逆方向に回転するように回転電機に電流を供給する第１の制御を行った後、高負荷領域における第１の回転負荷によりクランク軸の逆方向の回転が停止するようにクランク角検出部により検出されたクランク角が予め定められた切替角度になったときに回転電機からクランク軸に与えられるトルクを調整する第２の制御を行い、その後クランク軸が正方向に回転するように回転電機に電流を供給する第３の制御を行うものである。
【０１６１】
そのエンジンシステムにおいては、４ストロークのエンジンの始動時における混合気の点火前に、クランク軸が逆方向に回転するように第１の制御により回転電機に電流が供給される。クランク角検出部により検出されるクランク角が切替角度になると、第２の制御により回転電機からクランク軸に与えられるトルクが調整される。それにより、高負荷領域における第１の回転負荷によりクランク軸の逆方向への回転が停止される。その後、第３の制御によりクランク軸が正方向に回転する。それにより、クランク角が最初の圧縮上死点に対応する角度を超える。
【０１６２】
上記の構成により、クランク軸の逆方向の回転時に、エンジンのフリクションが変動する場合でも、クランク角が一定の切替角度になったときに回転電機にからクランク軸に与えられるトルクが調整される。それにより、エンジンのフリクションの変動によらず、高負荷領域における第１の回転負荷によりクランク軸の逆方向への回転が停止される。したがって、エンジンの状態によらずエンジンを適切に始動させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
本発明は、種々のエンジンシステムおよび鞍乗型車両に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０１６４】
１  車体
２  フロントフォーク
３  前輪
４  ハンドル
５  シート
６  ＥＣＵ
７  バッテリ
８  後輪
１０  エンジン
１１  ピストン
１２  コンロッド
１３  クランク軸
１５  吸気バルブ
１６  排気バルブ
１７  バルブ駆動部
１８  点火プラグ
１９  インジェクタ
２０  シリンダ
２１  燃焼室
２２  吸気口
２３  吸気通路
２４  排気口
２５  排気通路
３０  回転電機
３０ｃ，Ｕ，Ｖ，Ｗ  コイル
３１  ステータ
３１ａ  歯部
３２  ロータ
３２ａ  ロータ本体
３２ｂ  第１磁極
３２ｃ  第２磁極
３２ｎ  第２の部分
３２ｓ  第１の部分
４１  メインスイッチ
４２  スタータスイッチ
４３  吸気圧力センサ
６１  ＣＰＵ
６２  ＲＯＭ
６３  ＲＡＭ
６４  電機駆動部
６５  変換部
６６  平滑コンデンサ
１００  自動二輪車
２００  エンジンシステム
６１１  電機制御部
６１２  位置判定部
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ１２，Ａ２３，Ａ３４，Ａ４５  角度
ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４  検出領域
ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４  角度センサ
Ｄ１  第１のデューティ比
Ｄ２  第２のデューティ比
Ｄ３  第３のデューティ比
Ｄ４  第４のデューティ比
Ｄ５  第５のデューティ比
ＥＵ  エンジンユニット
ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ，ＣＲＫ  信号
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５  ノード
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６  スイッチング素子
ＳＷ，ＳＷ１  切替角度
ＴＶ  スロットルバルブ
【要約】
【課題】エンジンの状態によらずエンジンを適切に始動させることが可能なエンジンシステムおよび鞍乗型車両を提供する。
【解決手段】エンジン１０の始動時における混合気の点火前に、クランク軸１３が最初に逆方向に回転するように回転電機３０に第１のデューティ比で電流が供給される。クランク軸１３が回転することにより、クランク軸１３の回転角度が検出される。検出される回転角度が切替角度になると、回転電機３０に供給される電流のデューティ比が第１のデューティ比から第１のデューティ比よりも低い第２のデューティ比に切り替えられる。それにより、回転電機３０のトルクが減少し、筒内圧による回転負荷によりクランク軸１３の逆方向への回転が停止される。クランク軸１３の逆方向への回転が停止されると、クランク軸１３が正方向に回転する。その後、混合気の点火が行われ、エンジン１０が完爆する。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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