(57)【要約】      （修正有）【課題】車両への搭載性の低下を抑えつつ早期始動性をより向上したエンジンユニットを提供すること。【解決手段】スタータモータと、複数の被検出部と、検出用巻線を有するロータ位置検出装置と、複数のスイッチング部を有するインバータとを備える。制御装置は、予め定められたタイミングで複数のスイッチング部をオン・オフ動作してクランクシャフトの正回転を開始させる開始制御態様から、検出用巻線を流れる電気信号に基づくタイミングで複数のスイッチング部をオン・オフ動作してクランクシャフトの正回転を加速させる加速制御態様に移行し、開始制御態様及び加速制御態様の期間において、検出用巻線を流れる電気信号の変化のうち被検出部の前端に応じた変化のタイミング及び、後端に応じた変化のタイミングの双方に基づいて複数のスイッチング部のオン・オフ動作を制御し、複数相のステータ巻線に流れる電流の変動にロータの回転を追従させる。【選択図】図５
2018053776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鞍乗型車両に搭載されるエンジンユニットであって、
前記エンジンユニットは、
燃焼停止状態での４ストロークの間に、クランクシャフトを回転させる負荷が大きい高負荷領域と、前記高負荷領域以上に広く、前記クランクシャフトを回転させる負荷が前記高負荷領域の負荷より小さい低負荷領域とを有する４ストロークエンジン本体と、
複数の歯部が周方向に間隔を空けて形成されたステータコアと前記複数の歯部に巻回された複数相のステータ巻線とを有するステータ、径方向における前記ステータの外側に設けられ前記ステータに対向する面に周方向に複数の磁極面を備えた永久磁石部と径方向における前記永久磁石部の外側に設けられたバックヨーク部とを有し、前記クランクシャフトの回転と連動して回転するロータ、及び周方向に間隔を空けて前記ロータの外面に設けられ、各々が、前記ロータの回転に伴う移動方向で前端から後端まで広がる複数の被検出部、を有するスタータモータと、
前記複数の被検出部が移動した時の磁気的状態の変化によって前記前端と前記後端とで異なる波形の電気信号が流れる、前記ステータ巻線とは別に設けられた検出用巻線を有し、前記ロータの回転中に前記複数の被検出部のそれぞれに空隙を介して対向する位置に設けられたロータ位置検出装置と、
前記複数相のステータ巻線と接続され、オン・オフ動作によって前記複数相のステータ巻線とバッテリとの間を流れる電流を制御する複数のスイッチング部を有するインバータと、
前記複数のスイッチング部を制御することにより、前記スタータモータの動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記クランクシャフトが停止状態において、予め定められたタイミングで前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作して前記複数相のステータ巻線に電流を供給して前記クランクシャフトの正回転を開始させる開始制御態様から、前記クランクシャフトの正回転に伴って前記複数の被検出部が移動した時の磁気的状態の変化によって変化する前記ロータ位置検出装置の前記検出用巻線を流れる電気信号に基づくタイミングで前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作して、前記複数相のステータ巻線に電流を供給して前記クランクシャフトの正回転を加速させる加速制御態様に移行し、前記開始制御態様及び前記加速制御態様の少なくとも一方が実施されている期間の少なくとも一部の期間において、前記検出用巻線を流れる前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記前端に応じた変化のタイミング及び前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記後端に応じた変化のタイミングの双方に基づいて前記複数のスイッチング部のオン・オフ動作を制御することにより、前記複数相のステータ巻線に流れる電流の変動に前記ロータの回転を追従させる。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記加速制御態様が実施されている期間における少なくとも一部の期間において、前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作して、前記ステータ巻線に流れる電流の変動が繰り返すよう前記電流を制御するとともに、前記検出用巻線を流れる前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記前端に応じた変化のタイミング及び前記被検出部の前記後端に応じた変化のタイミングの双方で、前記電流の変動の位相を補正するように前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作する。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記開始制御態様及び前記加速制御態様が実施されている期間の少なくとも一方における少なくとも一部の期間において、前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作して、前記ステータ巻線に流れる電流の変動の周期が時間の経過に伴い変化するよう前記電流を制御するとともに、前記検出用巻線を流れる前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記前端に応じた変化のタイミングと前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記後端に応じた変化のタイミングとの双方を前記ステータ巻線に流れる電流の変動の位相と比較することによって前記ロータの脱調の発生を検出する。
【請求項４】
請求項３に記載のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記前端に応じた変化のタイミングと、前記ステータ巻線に流れる電流の変動の位相のうち前記前端に対応した前端対応範囲との比較の結果、及び、前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記後端に応じた変化のタイミングと、前記ステータ巻線に流れる電流の変動の位相のうち前記後端に応じた、前記前端対応範囲とは別の後端対応範囲との比較の結果の双方に基づいて前記ロータの脱調の発生を検出する。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記開始制御態様の期間において、前記ステータ巻線に流れる電流の変動の周期が予め定めた初期周期から時間の経過とともに徐々に短縮するよう前記複数のスイッチング部のオン・オフ動作を制御し、前記ロータの脱調の発生を検出した場合、前記ステータ巻線に流れる電流の変動を前記初期周期から再度開始するよう、前記複数のスイッチング部を制御する。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項に記載のエンジンユニットであって、
前記ロータ位置検出装置は、前記検出用巻線に巻かれた磁性体からなり、前記ロータの回転中に前記複数の被検出部のそれぞれに空隙を介して対向する検出端面を有するコアを有し、
前記複数の被検出部は、前記周方向において、各前記被検出部の幅と各前記被検出部間の間隔とが、（前記被検出部の幅）＜（前記被検出部間の間隔の幅）＜［（前記被検出部の幅）＋（前記検出端面の幅）×２］の関係を有するように形成されている。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジンユニットであって、
前記複数の被検出部は、前記周方向において、各前記被検出部の幅と各前記被検出部間の間隔とが、実質的に、（前記被検出部間の間隔の幅）＝（前記被検出部の幅）＋（前記検出端面の幅）の関係を有するように形成されている。
【請求項８】
請求項２から７いずれか１項に記載のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記開始制御態様及び加速制御態様の双方において、前記ステータ巻線に流れる電流の変動の周期よりも短い周期で前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作することによって、ステータ巻線に正弦波状の電流を流す。
【請求項９】
鞍乗型車両であって、
前記鞍乗型車両は、請求項１〜８のいずれか１に記載のエンジンユニットを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンユニット及び鞍乗型車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、鞍乗型車両に搭載されるエンジンユニットが示されている。このエンジンユニットは、４ストロークエンジン本体と、スタータモータと、制御装置とを備えている。スタータモータは、ロータ及びステータを備えている。ロータは、エンジン本体のクランクシャフトの回転と連動して回転する。ステータはステータ巻線を有する。制御装置は、ロータの外面に設けられる複数の被検出部と、検出用巻線を有するロータ位置検出装置とを備えている。ロータの回転に伴って被検出部が移動すると、磁気的状態の変化によって検出用巻線を流れる電気信号が変化する。制御装置は、まず、予め定められたタイミングでスイッチング部をオン・オフ動作させる。スイッチング部のオン・オフ動作によって、ステータ巻線を流れる電流が変化する。この後、制御装置は、検出用巻線を流れる電気信号の変化に基づくタイミングでスイッチング部をオン・オフ動作させる。これによって、制御装置は、クランクシャフトの正回転を加速することができる。
【０００３】
特許文献１のロータ位置検出装置は、検出用巻線によって検出を行うため、耐熱性に優れる。このため、エンジンユニットにロータ位置検出装置を特別に保護するための遮熱構造が必要とされない。従って、特許文献１のエンジンユニットによれば、エンジンの冷却方式に関わらず、４ストロークエンジンの早期始動性と車両への搭載性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０９３５５４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エンジンユニットには、車両への搭載性の低下を抑えつつ、早期始動性を更に向上することが求められている。
【０００６】
本発明の目的は、車両への搭載性の低下を抑えつつ、エンジンの早期始動性をより向上したエンジンユニットを提供することである。本発明の別の目的は、そのようなエンジンユニットを搭載した車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、エンジンの始動について検討を行った。早期始動性を向上するため、クランクシャフトの正回転を早期に加速することが考えられる。例えば、ステータ巻線を流れる電流の変動の周期を早期に短縮することが考えられる。
しかし、ステータ巻線を流れる電流の変動の周期を早期に短縮すると、クランクシャフトと連動するロータの回転が、ステータ巻線を流れる電流の変動に追従できない状況が生じやすい。
また、例えば、ロータの回転がステータ巻線を流れる電流の変動に追従しない状況では、一連の動作をやり直すこととなる。しかし、ロータの回転が追従しない状況の検出に時間がかかると、動作のやり直しが開始するまで長い時間がかかる。エンジンの始動まで長い時間がかかる。
【０００８】
クランクシャフトの正回転を早期に加速するため、スタータモータの出力パワー特性そのものを増大することが考えられる。スタータモータの出力パワー特性の増大には、スタータモータ又はバッテリの大型化が求められる。従って、車両への搭載性が悪化する。
本発明者は、スタータモータの出力パワー特性を増大させることなく、クランクシャフトの正回転を早期に加速する方法について検討した。
【０００９】
エンジンの始動時、スタータモータのロータとクランクシャフトとは、停止状態から回転を開始する。従って、エンジンの始動時、クランクシャフト及びロータの回転速度は低い。
スイッチング部のオン・オフの動作は、主に、ロータの正回転に伴って移動する被検出部の検出を表す信号の変化のタイミングに基づいて制御される。被検出部の検出タイミングは、ロータの特定の位置に対応している。エンジンの始動時では、例えばスタータモータが発電している状況と異なり、ロータの回転速度が低いため、被検出部が検出される間隔が長い。従って、ロータの位置に関する制御の精度が低くなりやすい。
【００１０】
本発明者は、ステータ巻線を流れる電流の変動をより精密に制御することを考えた。
本発明者は、制御の精度を高めるため、ロータに設けられる被検出部の数を増大することを検討した。被検出部は、例えば、ロータのヨークの外側に設けられた凸部である。
しかし、数の増大で追加された被検出部に応じた電気信号の変化の波形は、追加前の被検出部によって得られる電気信号の変化の波形と同じである。このため、電気信号の変化が区別し難い。例えば、ロータの回転開始後、ある電気信号の変化が生じたタイミングで、追加前の被検出部に対応した制御を実施すべきか、追加された被検出部に対応した制御を実施すべきか区別し難い。
【００１１】
また、本発明者は、検出装置の数を増大することを考えた。例えば、複数の検出装置を互いに異なる位置に設けることによって、１つの被検出部から異なる位置の情報を得ることができる。
しかし、検出装置の数が増大するとエンジンユニットの部品数が増大する。また、エンジンユニットには、追加される検出装置のための空間を確保することが求められる。結局、検出装置の数を増大することは、例えば高精度の位置検出手段を設ける場合のように、エンジンユニットの鞍乗型車両への搭載性を低下させる。
【００１２】
そこで、本発明者は、検出装置による被検出部の検出を表す信号について、より詳細に検討した。
検出装置は、被検出部による検出装置の検出位置の通過に応じた信号を出力する。詳細には、検出用巻線を流れる電気信号は、被検出部の通過開始から通過終了までを表す。被検出部の通過開始を表す信号の変化は、被検出部の移動方向における被検出部の前端に対応する。通過終了を表す信号の変化は、被検出部の後端に対応する。
本発明者は、１つの被検出部について、被検出部の前端に対応する信号の変化と被検出部の後端に対応する信号の変化の双方を利用することを考えた。この場合、ロータの状態について２倍の情報が得られる。
しかも、被検出部の前端に対応する信号の変化と被検出部の後端に対応する信号の変化は、異なる種類の変化として検出用巻線に現れる。このため、被検出部の前端に対応する信号の変化と被検出部の後端に対応する信号の変化が容易に区別される。新たに得られる変化のタイミングは、前の変化のタイミングが適用されるロータの位置に対し、別の位置について適用されるタイミングとして区別できる。このため、制御の精度が高められる。この結果、ステータ巻線を流れる電流の変動をより精密に制御できる。
【００１３】
このように、被検出部の前端に対応する信号の変化と被検出部の後端に対応する信号の変化の双方を利用することによって、より精密な制御が可能になる。
【００１４】
被検出部の前端に対応する信号の変化と後端に対応する信号の変化の双方を利用することによって、ステータ巻線への電流の変動をロータの回転に精密に合わせやすくなる。特にエンジンの始動時、ロータの回転速度は低い。この時、前端に対応する信号の変化と後端に対応する信号の変化の双方を利用する精密な制御で、ロータの回転の追従性を高めることができる。このため、例えば、スイッチング部のオン・オフの動作の周期をより早期に短縮して、ロータの回転を早期に加速させることができる。
また、例えば、被検出部の前端に対応する信号の変化と被検出部の後端に対応する信号の変化の双方を利用することによって、ロータの脱調が早期に検出される。従って、ロータが脱調した場合に、ステータ巻線への電流の制御を早期にやり直すことができる。早期のやり直しによって、ロータの回転の追従性が高まる。
【００１５】
本発明は、上述した知見に基づいて完成された発明である。
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【００１６】
（１）鞍乗型車両に搭載されるエンジンユニットであって、
前記エンジンユニットは、
燃焼停止状態での４ストロークの間に、クランクシャフトを回転させる負荷が大きい高負荷領域と、前記高負荷領域以上に広く、前記クランクシャフトを回転させる負荷が前記高負荷領域の負荷より小さい低負荷領域とを有する４ストロークエンジン本体と、
複数の歯部が周方向に間隔を空けて形成されたステータコアと前記複数の歯部に巻回された複数相のステータ巻線とを有するステータ、径方向における前記ステータの外側に設けられ前記ステータに対向する面に周方向に複数の磁極面を備えた永久磁石部と径方向における前記永久磁石部の外側に設けられたバックヨーク部とを有し、前記クランクシャフトの回転と連動して回転するロータ、及び周方向に間隔を空けて前記ロータの外面に設けられ、各々が、前記ロータの回転に伴う移動方向で前端から後端まで広がる複数の被検出部、を有するスタータモータと、
前記複数の被検出部が移動した時の磁気的状態の変化によって前記前端と前記後端とで異なる波形の電気信号が流れる、前記ステータ巻線とは別に設けられた検出用巻線を有し、前記ロータの回転中に前記複数の被検出部のそれぞれに空隙を介して対向する位置に設けられたロータ位置検出装置と、
前記複数相のステータ巻線と接続され、オン・オフ動作によって前記複数相のステータ巻線とバッテリとの間を流れる電流を制御する複数のスイッチング部を有するインバータと、
前記複数のスイッチング部を制御することにより、前記スタータモータの動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記クランクシャフトが停止状態において、予め定められたタイミングで前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作して前記複数相のステータ巻線に電流を供給して前記クランクシャフトの正回転を開始させる開始制御態様から、前記クランクシャフトの正回転に伴って前記複数の被検出部が移動した時の磁気的状態の変化によって変化する前記ロータ位置検出装置の前記検出用巻線を流れる電気信号に基づくタイミングで前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作して、前記複数相のステータ巻線に電流を供給して前記クランクシャフトの正回転を加速させる加速制御態様に移行し、前記開始制御態様及び前記加速制御態様の少なくとも一方が実施されている期間の少なくとも一部の期間において、前記検出用巻線を流れる前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記前端に応じた変化のタイミング及び前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記後端に応じた変化のタイミングの双方に基づいて前記複数のスイッチング部のオン・オフ動作を制御することにより、前記複数相のステータ巻線に流れる電流の変動に前記ロータの回転を追従させる。
【００１７】
（１）のエンジンユニットは、４ストロークエンジン本体と、スタータモータと、ロータ位置検出装置と、インバータと、制御装置とを備える。４ストロークエンジン本体は、４ストロークの間に、高負荷領域と低負荷領域とを有する。スタータモータのロータは、４ストロークエンジン本体のクランクシャフトの回転と連動して回転する。スタータモータのステータコアには、複数相のステータ巻線が巻回された歯部が形成されている。制御装置の複数のスイッチング部は、オン・オフ動作によって複数相のステータ巻線とバッテリとの間の電流の通過／遮断を切替える。これによって、制御装置が、スタータモータのロータの回転を制御する。
ロータの外面には、複数の被検出部が設けられている。被検出部のそれぞれは、前端及び後端を有する。ロータ位置検出装置は、ロータの回転中に複数の被検出部のそれぞれに空隙を介して対向する位置に設けられている。ロータ位置検出装置は、ステータ巻線とは別に設けられた検出用巻線を有する。検出用巻線には、ロータの回転中に複数の被検出部に対向することで電気信号が流れる。電気信号には、被検出部の前端に応じた変化と、被検出部の後端に応じた変化とが含まれる。制御装置は、前端に応じた変化のタイミングと、被検出部の後端に応じた変化のタイミングの双方に基づいてスイッチング部のオン・オフ動作を制御することにより、複数相のステータ巻線に流れる電流の変動にロータの回転を追従させる。
制御装置は、開始制御態様から、加速制御態様に移行する。開始制御態様において、制御装置は、予め定められたタイミングでスイッチング部をオン・オフ動作して複数相のステータ巻線に電流を供給して、停止状態であったクランクシャフトの正回転を開始させる。加速制御態様において、制御装置は、検出用巻線を流れる電気信号に基づくタイミングでスイッチング部をオン・オフ動作して、複数相のステータ巻線に電流を供給してクランクシャフトの正回転を加速させる。
【００１８】
制御装置は、電気信号の変化のうち前端に応じた変化のタイミング及び後端に応じた変化のタイミングの双方に基づいてスイッチング部のオン・オフ動作を制御する。検出用巻線を流れる電気信号の変化のうち前端に応じた変化と後端に応じた変化とは、互いに異なる種類の変化として検出される。前端に応じた変化と後端に応じた変化とは、容易に区別される。このため、後端に応じた変化のタイミングでの制御を、前端に応じた変化のタイミングでの制御と区別して実施することができる。例えば、ステータ巻線の電流の変動の制御に関し、後端に応じた変化のタイミングでの制御は、前端の場合とは異なる位相についての制御に適用することができる。この結果、制御装置は、前端と後端のそれぞれに応じた電気信号の変化のタイミングでスイッチング部を制御することができる。スイッチング部が高い精度で制御される。
高い精度の制御によって、ステータ巻線に供給される電流に対する、ロータの回転の追従性が向上する。特に、エンジンの始動時でロータの回転速度が低い場合に、前端と後端の双方に対応する信号のタイミングに基づいてステータ巻線に供給される電流が高い精度で制御されることにより、ロータの回転の追従性が向上する。この結果、スタータモータの回転速度を早期に増大するようにステータ巻線に供給される電流の変動周期を早期に短縮しても、ロータが追従しやすい。従って、クランクシャフトの回転を早期に加速することができる。
この結果、高負荷領域と低負荷領域とを有し、クランクシャフトを回転させる際に必要なトルクが大きく変動する特性を有する４ストロークエンジン本体において、クランクシャフトが高負荷領域の負荷をより短い時間で乗り越えやすい。
【００１９】
前端に応じた変化、及び後端に応じた変化の双方が含まれる電気信号は、１つのロータ位置検出装置から出力される。従って、部品数の増加を抑えつつ高い精度で制御を行うことができる。
従って、（１）の構成によれば、車両への搭載性の低下が抑えられつつ、エンジンの早期始動性が向上する。
【００２０】
（２）  （１）のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記加速制御態様が実施されている期間における少なくとも一部の期間において、前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作して、前記ステータ巻線に流れる電流の変動が繰り返すよう前記電流を制御するとともに、前記検出用巻線を流れる前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記前端に応じた変化のタイミング及び前記被検出部の前記後端に応じた変化のタイミングの双方で、前記電流の変動の位相を補正するように前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作する。
【００２１】
（２）の構成によれば、検出用巻線を流れる電気信号の変化のうち前端に応じた変化と後端に応じた変化とが、互いに異なる種類の変化として検出される。電気信号の前端に応じた変化と後端に応じた変化とは、区別されやすい。従って、被検出部の前端に対応する変化のタイミングで、ステータ巻線に流れる電流の変動の位相のうち前記前端に対応する領域の位相を補正し、更に被検出部の前端に対応する変化のタイミングで、ステータ巻線に流れる電流の変動の位相のうち前記後端に対応する領域の位相を高い精度で補正することができる。
例えば、ロータに設けられる被検出部の数を増加させて、被検出部の一方の端に応じた電気信号の変化の頻度を増大させる場合、それぞれの変化は同じ種類の変化である。それぞれ変化を適用する領域の区別が容易でない。このため、これらの変化を利用してステータ巻線に流れる電流の変動の位相を補正することが困難である。
これに対し、（２）の構成によれば、被検出部の前端及び後端双方を利用して、ステータ巻線に流れる電流の位相をより精密に制御することができる。このため、ステータ巻線に流れる電流の変動の周期を短くした場合にも、ロータの回転が追従しやすい。従って、エンジンの早期始動性がより向上する。
【００２２】
（３）  （１）又は（２）のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記開始制御態様及び前記加速制御態様が実施されている期間の少なくとも一方における少なくとも一部の期間において、前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作して、前記ステータ巻線に流れる電流の変動の周期が時間の経過に伴い変化するよう前記電流を制御するとともに、前記検出用巻線を流れる前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記前端に応じた変化のタイミングと前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記後端に応じた変化のタイミングとの双方を前記ステータ巻線に流れる電流の変動の位相と比較することによって前記ロータの脱調の発生を検出する。
【００２３】
クランクシャフトの回転と連動して回転するロータは、大きな回転の負荷を有する。特に高負荷領域と低負荷領域とを有する４ストロークエンジン本体では、高負荷領域における負荷の増大量が大きい。このため、脱調が生じるとクランクシャフトの回転の加速を継続することが容易でない。
（３）の構成によれば、検出用巻線を流れる電気信号の変化のうち被検出部の前端に応じた変化と後端に応じた変化とが、互いに異なる種類の変化として検出される。前端に応じた変化と後端に応じた変化とは区別されやすい。従って、電気信号の変化のうち前端に応じた変化のタイミングと後端に応じた変化のタイミングとの双方を、互いに区別された条件を用いてステータ巻線に流れる電流の変動の位相と比較することができる。このため、ロータの脱調を早期に検出することができる。
【００２４】
（４）  （３）のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記前端に応じた変化のタイミングと、前記ステータ巻線に流れる電流の変動の位相のうち前記前端に対応した前端対応範囲との比較の結果、及び、前記電気信号の変化のうち前記被検出部の前記後端に応じた変化のタイミングと、前記ステータ巻線に流れる電流の変動の位相のうち前記後端に応じた、前記前端対応範囲とは別の後端対応範囲との比較の結果の双方に基づいて前記ロータの脱調の発生を検出する。
【００２５】
（４）の構成によれば、電気信号の変化のうち前端に応じた変化のタイミングと比較されるステータ巻線の電流の変動の位相の範囲と、電気信号の変化のうち後端に応じた変化のタイミングと比較されるステータ巻線の電流の変動の位相の範囲とは異なる。ステータ巻線の電流の変動の位相について、互いに別の範囲で、検出用巻線を流れる電気信号の変化のタイミングとの比較が行われるので、より早期に脱調を検出することができる。
【００２６】
（５）  （３）または（４）のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記開始制御態様の期間において、前記ステータ巻線に流れる電流の変動の周期が予め定めた初期周期から時間の経過とともに徐々に短縮するよう前記複数のスイッチング部のオン・オフ動作を制御し、前記ロータの脱調の発生を検出した場合、前記ステータ巻線に流れる電流の変動を前記初期周期から再度開始するよう、前記複数のスイッチング部を制御する。
【００２７】
（５）の構成によれば、ロータの脱調の発生を検出した場合、ステータ巻線に流れる電流の変動が、予め定めた初期周期から再度開始する。従って、エンジンの早期始動性がより向上する。
【００２８】
（６）  （１）から（５）いずれか１のエンジンユニットであって、
請求項１に記載のエンジンユニットであって、
前記ロータ位置検出装置は、前記検出用巻線に巻かれた磁性体からなり、前記ロータの回転中に前記複数の被検出部のそれぞれに空隙を介して対向する検出端面を有するコアを有し、
前記複数の被検出部は、前記周方向において、各前記被検出部の幅と各前記被検出部間の間隔とが、（前記被検出部の幅）＜（前記被検出部間の間隔の幅）＜［（前記被検出部の幅）＋（前記検出端面の幅）×２］の関係を有するように形成されている。
【００２９】
（６）の構成によれば、被検出部と検出端面との周方向における重なりが開始するタイミング、及び、被検出部と検出端面との重なりが終了するタイミングで、磁気的状態の大きな変化が開始する。（６）の構成によれば、例えば、ロータが一定速度で回転する場合、電気信号における前端に応じた変化から後端に応じた変化までの時間間隔と、後端に応じた変化から前端に応じた変化までの時間間隔との差が小さい。このため、電気信号における前端に応じた変化及び後端に応じた変化に基づく脱調の検出又は電流の変動の位相の補正をより高い精度で行える。従って、エンジンの早期始動性がより向上する。
【００３０】
（７）  （６）のエンジンユニットであって、
前記複数の被検出部は、前記周方向において、各前記被検出部の幅と各前記被検出部間の間隔とが、実質的に、（前記被検出部間の間隔の幅）＝（前記被検出部の幅）＋（前記検出端面の幅）の関係を有するように形成されている。
【００３１】
（７）の構成によれば、例えば、ロータが一定速度で回転する場合、電気信号における前端に応じた変化から後端に応じた変化までの時間間隔と、後端に応じた変化から前端に応じた変化までの時間間隔とが、実質的に等しくなる。このため、脱調の検出又は電流の変動の位相の補正をより高い精度で行える。従って、エンジンの早期始動性がより向上する。
【００３２】
（８）  （２）から（７）いずれか１のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記開始制御態様及び加速制御態様の双方において、前記ステータ巻線に流れる電流の変動の周期よりも短い周期で前記複数のスイッチング部をオン・オフ動作することによって、ステータ巻線に正弦波状の電流を流す。
【００３３】
（８）の構成によれば、検出用巻線を流れる電気信号の変化のうち被検出部の前端に応じた変化のタイミング及び後端に応じた変化のタイミングの双方で、電流の変動の位相が補正される。このため、ステータ巻線に流れる電流が精密に制御される。ステータ巻線に流れる電流の波形が理想的な正弦波に近づく。この結果、電力が効率よく回転のパワーに変換される。スタータモータが出力するトルクが増大する。従って、エンジンの早期始動性がより向上する。
【００３４】
（９）  鞍乗型車両であって、
前記鞍乗型車両は、（１）〜（８）のいずれか１のエンジンユニットを備える。
【００３５】
（９）の鞍乗型車両は、車両への搭載性の低下が抑えられつつ、エンジンの早期始動性が向上したエンジンユニットを搭載したので、早期に走行を開始することができる。
【００３６】
本発明のエンジンユニットは、鞍乗型車両に搭載される。本発明の鞍乗型車両は、例えば、自動二輪車、自動三輪車、及びＡＴＶ（Ａｌｌ−Ｔｅｒｒａｉｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）を含む。
【００３７】
本発明の４ストロークエンジン本体は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程（膨張行程）、及び、排気行程を繰返しながら動作する。
【００３８】
本発明のスタータモータは、永久磁石を有する。本発明のスタータモータは、ラジアルギャップ型のモータである。本発明のスタータモータは、エンジン本体によって駆動される発電機として機能してもよい。本発明のスタータモータは、ロータの永久磁石がヨークに埋め込まれた埋込磁石型（ＩＰＭ型）のモータ、及び永久磁石がヨークから露出した表面磁石型（ＳＰＭ型）のモータを含む。
本発明のスタータモータは、クランクシャフトの回転と連動して回転するロータを有する。ロータは、例えば、クランクシャフトに、動力伝達機構を介して取り付けられていてもよい。また、ロータは、例えば、速度比可変の変速機又はクラッチのいずれも介することなく、クランクシャフトに接続されていてもよい。
【００３９】
本発明のインバータは、バッテリと永久磁石式回転電機との間を流れる電流を制御する複数のスイッチング部を備えている。インバータは、例えば、複数のスイッチング部で構成されたブリッジインバータを有する。スイッチング部は、例えば、トランジスタである。スイッチング部は、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、サイリスタ、及びＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。
【００４０】
本発明の被検出部は、ロータの外面に設けられている。被検出部は、例えば、鉄等の磁性体で形成されてもよい。被検出部は、例えば、ロータの外面から突出するようプレス加工された部分である。ただし、被検出部は、例えば、ロータに取り付けられた磁性体片でもよい。また、被検出部は、例えば、永久磁石で形成されてもよい。被検出部は、例えば、ロータの円筒状部分に設けられ。ただし、被検出部は、例えば、ロータの円盤状部分に設けられてもよい。
【００４１】
被検出部は、例えば、磁極面の対に対して同一の相対位置関係を有する。被検出部は、磁極の対と対応するように設けられ、被検出部と磁極面の対との相対的な位置関係は、複数の被検出部において同じである。
【００４２】
本発明のロータ位置検出装置は、検出用巻線を有する。ロータ位置検出装置は、例えば、永久磁石を備える。この場合、ロータ位置検出装置は、永久磁石と検出用巻線を通る磁路の磁気抵抗の変化に伴う磁気作用によって、被検出部を検出する。また、ロータ位置検出装置は、永久磁石を備えなくともよい。ロータ位置検出装置は、検出用巻線に常時通電を行い、被検出部の通過に伴うインダクタンスの変化により通電電流が変化する装置でもよい。また、ロータ位置検出装置は、被検出部としての永久磁石から受ける磁束の変化に伴う磁気作用によって被検出部を検出してもよい。本発明の検出用巻線を流れる電気信号は、被検出部の前端及び後端に応じて変化する。
本発明の制御装置は、１つのロータ位置検出装置を有する。但し、ただし、本発明は、例えば、２つ以上のロータ位置検出装置を有する構成にも適用可能である。
【００４３】
複数相のステータ巻線に流れる電流の変動にロータの回転が追従することは、ステータ巻線に流れる電流の変動による磁界の回転に伴ってロータが回転することである。電流の変動にロータの回転が追従することは、例えば、ロータの回転が電流の変動に同期することを含む。ロータの回転が電流の変動に同期することは、電流の変動の位相と、ロータの回転位置との関係が限定された範囲内にあることである。また、電流の変動にロータの回転が追従することは、例えば同期することに限られず、電流の変動の１周期に対応して、ロータが特定の角度回転するよう回転することを含む。また、電流の変動にロータの回転が追従することは、ロータの脱調が生じた場合に、回転のための電流の変動のやり直しによって、ロータが回転することを含む。ロータの脱調は、電流の変動の１周期に対応してロータが回転する角度が特定の角度を下回ることを含む。ロータの脱調は、例えば、電流の変動にも拘わらずロータの回転が停止することを含む。ロータの脱調は、ロータが逆回転することも含む。
【００４４】
本発明の制御装置は、例えば、開始制御態様及び加速制御態様の双方の期間において、前端に応じた変化のタイミング及び後端に応じた変化のタイミングの双方に基づいてスイッチング部のオン・オフ動作を制御してもよい。また、制御装置は、開始制御態様又は前記加速制御態様のいずれかの期間のみにおいて、前端に応じた変化のタイミング及び後端に応じた変化のタイミングの双方に基づいてスイッチング部のオン・オフ動作を制御してもよい。また、制御装置は、開始制御態様の一部の期間において、前端に応じた変化のタイミング及び後端に応じた変化のタイミングの双方に基づいてスイッチング部のオン・オフ動作を制御してもよい。また、制御装置は、開始制御態様の全部の期間において、前端に応じた変化のタイミング及び後端に応じた変化のタイミングの双方に基づいてスイッチング部のオン・オフ動作を制御してもよい。また、制御装置は、加速制御態様の一部の期間において、前端に応じた変化のタイミング及び後端に応じた変化のタイミングの双方に基づいてスイッチング部のオン・オフ動作を制御してもよい。また、制御装置は、加速制御態様の全部の期間において、前端に応じた変化のタイミング及び後端に応じた変化のタイミングの双方に基づいてスイッチング部のオン・オフ動作を制御してもよい。
【００４５】
本発明における電流の変動の位相は、繰返し変動する電流における１周期内での位置を意味する。位相は、繰返しの１周期を３６０度として、１周期内のある基準点からの角度で表現される。位相の調整又は補正は、繰返し変動する電流又は電圧の波形を、調整前又は補正前の周期の延長として想定される周期の波形と比べて時間軸上でずらすことを意味する。
【００４６】
前端対応範囲及び後端対応範囲は、脱調検出の基準として予め定められる、電流の変動の位相の範囲である。
本発明における後端対応範囲は、前端対応範囲と異なる範囲である。但し、後端対応範囲と前端対応範囲とは一部重複してもよい。後端対応範囲と前端対応範囲とは全く重複しなくてもよい。
【００４７】
制御装置ＣＴは、スイッチング部をオン・オフ動作することによって、例えば、ステータ巻線に正弦波状の電流を流すように制御してもよい。また、制御装置ＣＴは、スイッチング部をオン・オフ動作することによって、例えば、ステータ巻線に方形波状の電流を流すように制御してもよい。制御装置ＣＴは、例えば、ステータ巻線に方形波状の電流を流れるように制御する場合、１２０度通電方式によるタイミングで複数のスイッチング部をオン・オフ動作する。１２０度通電方式は、複数相のステータ巻線Ｗの各相に対し、通電休止期間を設け、通電角１８０度未満の間欠通電を行う方式である。
制御装置ＣＴは、ステータ巻線に正弦波状の電流を流れるように制御する場合、例えば、時間の経過に伴い正弦波状に変化するデューティでスイッチング部をオン・オフ動作する。ステータ巻線に正弦波状の電流を流す制御は、１８０度通電方式である。制御装置ＣＴは、ステータ巻線に正弦波状の電流を流れるように制御する場合、例えば、ベクトル制御方式によるタイミングで複数のスイッチング部をオン・オフ動作してもよい。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、車両への搭載性の低下が抑えられつつ、エンジンの早期始動性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンユニットの概略構成を模式的に示す部分断面図である。
【図２】エンジン始動時のクランク角度位置と必要トルクとの関係を模式的に示す説明図である。
【図３】図１に示すスタータモータの回転軸線に垂直な断面を示す断面図である。
【図４】（Ａ）は、被検出部と検出端面との周方向における重なりが開始する状態でのロータ位置検出装置及びロータの一部を示す拡大図である。（Ｂ）は、被検出部と検出端面との周方向における重なりが終了する状態でのロータ位置検出装置及びロータの一部を示す拡大図である。
【図５】図１に示すエンジンユニットに係る電気的な基本構成を示すブロック図である。
【図６】検出用巻線を流れる電気信号と両エッジ検出部の出力信号を表すグラフである。
【図７】図５に示すエンジンユニットの動作を説明するフローチャートである。
【図８】図７の制御に続くエンジンユニットの動作を説明するフローチャートである。
【図９】電気角と、スイッチング部のデューティの関係の例を示すグラフである。
【図１０】（Ａ）は、ステータ巻線に流れる電流の変動を模式的に示すグラフである。（Ｂ）は、ロータとステータの第１の位置関係を説明する図である。（Ｃ）は、ロータとステータの第２の位置関係を説明する図である。（Ｄ）は、ロータとステータの第３の位置関係を説明する図である。（Ｅ）は、ロータとステータの第４の位置関係を説明する図である。
【図１１】脱調が生じた場合のロータとステータの位置関係を説明する図である。
【図１２】エンジン本体の始動時における電流及び電圧の例を示すタイミングチャートである。
【図１３】エンジンユニットが搭載される鞍乗型車両を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明を、好ましい実施形態に基づいて図面を参照しつつ説明する。
【００５１】
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンユニットＥＵの概略構成を模式的に示す部分断面図である。本実施形態におけるエンジンユニットＥＵは、車両用４ストロークエンジンユニットである。
【００５２】
エンジンユニットＥＵは、例えば、鞍乗型車両１（図１３参照）に搭載されるユニットである。エンジンユニットＥＵは、４ストロークエンジン本体１０と、スタータモータ２０とを備える。４ストロークエンジン本体１０は、１つの気筒を有する単気筒の４ストロークエンジンである。以降、４ストロークエンジン本体を、単にエンジン本体と称する。エンジン本体１０は、図２に示すクランク角度位置と必要トルクとの関係を有している。必要トルクとは、クランクシャフト１５を回転させるために必要なトルクをいう。
【００５３】
図２は、エンジン始動時のクランク角度位置と必要トルクとの関係を模式的に示す説明図である。図２には、燃焼停止状態におけるクランク角度位置と必要トルクとの関係が示されている。
【００５４】
エンジン本体１０は、４ストロークの間に、クランクシャフト１５を回転させる負荷が大きい高負荷領域ＴＨと、クランクシャフト１５を回転させる負荷が高負荷領域ＴＨの負荷より小さい低負荷領域ＴＬとを有する。高負荷領域とは、エンジン本体１０の１燃焼サイクルのうち、負荷トルクが１燃焼サイクルにおける負荷トルクの平均値Ａｖよりも高い領域をいう。クランクシャフト１５の回転角度を基準として見ると、低負荷領域ＴＬは高負荷領域ＴＨ以上に広い。より詳細には、低負荷領域ＴＬは高負荷領域ＴＨよりも広い。言い換えると、低負荷領域ＴＬに相当する回転角度領域は、高負荷領域ＴＨに相当する回転角度領域よりも広い。エンジン本体１０は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程を繰り返しながら回転する。圧縮行程は、高負荷領域ＴＨと重なりを有する。
エンジン本体１０の１燃焼サイクルには、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程が１回ずつ含まれる。
【００５５】
図１に示すように、エンジンユニットＥＵは、スタータモータ２０を備えている。スタータモータ２０は、三相ブラシレスモータである。スタータモータ２０は、エンジン始動時には、クランクシャフト１５を正回転させてエンジン本体１０を始動させる。
【００５６】
スタータモータ２０は、エンジン本体１０のクランクシャフト１５に取り付けられている。本実施形態では、スタータモータ２０が、クランクシャフト１５に、動力伝達機構（例えば、ベルト、チェーン、ギア、減速機、増速機等）を介さずに取り付けられている。但し、本発明においては、スタータモータ２０が、スタータモータ２０の正回転によりクランクシャフト１５を正回転させるように構成されている。なお、本発明においては、スタータモータ２０の回転軸線と、クランクシャフト１５の回転軸線とが略一致していることが好ましい。また、本実施形態のように、スタータモータ２０が動力伝達機構を介さずにクランクシャフト１５に取り付けられていることが好ましい。
【００５７】
エンジン本体１０は、クランクケース１１と、シリンダ１２と、ピストン１３と、コネクティングロッド１４と、クランクシャフト１５とを備えている。ピストン１３は、シリンダ１２内に往復移動自在に設けられている。
クランクシャフト１５は、クランクケース１１内に回転可能に設けられている。コネクティングロッド１４は、ピストン１３とクランクシャフト１５を接続している。シリンダ１２の上部には、シリンダヘッド１６が取り付けられている。シリンダ１２とシリンダヘッド１６とピストン１３とによって、燃焼室が形成される。クランクシャフト１５は、クランクケース１１に、一対のベアリング１７を介して、回転自在な態様で支持されている。クランクシャフト１５の一端部１５ａには、スタータモータ２０が取り付けられている。クランクシャフト１５の他端部１５ｂには、変速機ＣＶＴが取り付けられている。変速機ＣＶＴは、入力の回転速度に対する出力の回転速度の比である変速比を変更する。
【００５８】
エンジンユニットＥＵには、スロットルバルブＳＶと、燃料噴射装置１８が設けられている。スロットルバルブＳＶは、燃焼室に供給される空気の量を調整する。スロットルバルブＳＶの開度は、例えばアクセル操作子の操作に応じて調整される。燃料噴射装置１８は、燃料を噴射することによって、燃焼室に燃料を供給する。また、エンジン本体１０には、点火プラグ１９が設けられている。
【００５９】
エンジン本体１０は、クランクシャフト１５を介して回転パワーを出力する。クランクシャフト１５の回転パワーは、変速機ＣＶＴを介して、車輪３ｂ（図１３参照）に伝達される。鞍乗型車両１（図１３参照）は、クランクシャフト１５を介してエンジン本体１０から出力される回転パワーを受ける車輪３ｂによって駆動される。
【００６０】
図３は、図１に示すスタータモータ２０の回転軸線に垂直な断面を示す断面図である。図１及び図３を参照してスタータモータ２０を説明する。
【００６１】
スタータモータ２０は、永久磁石式三相ブラシレス型モータである。本実施形態のスタータモータ２０は、ラジアルギャップ型のモータである。スタータモータ２０は、アウターロータ型のモータである。
スタータモータ２０は、ロータ３０と、ステータ４０とを有する。ロータ３０はアウターロータである。ステータ４０はインナーステータである。ロータ３０は、ロータ本体部３１を有する。ロータ本体部３１は、例えば強磁性材料からなる。ロータ本体部３１は、有底筒状を有する。ロータ本体部３１は、筒状ボス部３２と、円板状の底壁部３３と、筒状のバックヨーク部３４とを有する。底壁部３３及びバックヨーク部３４は一体的に形成されている。なお、底壁部３３とバックヨーク部３４とは別体に構成されていてもよい。底壁部３３及びバックヨーク部３４は筒状ボス部３２を介してクランクシャフト１５に固定されている。ロータ３０には、電流が供給される巻線が設けられていない。
【００６２】
ロータ３０は、永久磁石部３７を有する。ロータ３０は、複数の磁極部３７ａを有する。永久磁石部３７は、複数の磁極部３７ａにより形成されている。複数の磁極部３７ａは、バックヨーク部３４の内周に設けられている。本実施形態において、永久磁石部３７は、複数の永久磁石を有する。複数の磁極部３７ａは、複数の永久磁石のそれぞれに設けられている。
なお、永久磁石部３７は、１つの環状の永久磁石によって形成されることも可能である。この場合、１つの永久磁石は、複数の磁極部３７ａが内周面に並ぶように着磁される。
【００６３】
複数の磁極部３７ａは、スタータモータ２０の周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように設けられている。本実施形態では、ステータ４０と対向するロータ３０の磁極数が２４個である。ロータ３０の磁極数とは、ステータ４０と対向する磁極数をいう。磁極部３７ａとステータ４０との間には磁性体が設けられていない。ロータ３０の永久磁石とステータ４０とは、空隙のみを介して対向している。磁極部３７ａは、スタータモータ２０の径方向におけるステータ４０の外側に設けられている。バックヨーク部３４は、径方向における磁極部３７ａの外側に設けられている。スタータモータ２０は、歯部４３の数よりも多い磁極部３７ａを有している。
ロータ３０を構成する底壁部３３には、冷却ファンＦが設けられている。
【００６４】
ステータ４０は、ステータコアＳＴと複数のステータ巻線Ｗとを有する。ステータコアＳＴは、周方向に間隔を空けて設けられた複数の歯部（ティース）４３を有する。複数の歯部４３は、ステータコアＳＴから径方向外側に向かって一体的に延びている。本実施形態においては、合計１８個の歯部４３が周方向に間隔を空けて設けられている。換言すると、ステータコアＳＴは、周方向に間隔を空けて形成された合計１８個のスロットＳＬを有する。歯部４３は周方向に等間隔で配置されている。
【００６５】
ロータ３０は、歯部４３の数より多い数の磁極部３７ａを有する。磁極部３７ａの数は、スロット数の４／３である。
【００６６】
各歯部４３の周囲には、ステータ巻線Ｗが巻回している。つまり、複数相のステータ巻線Ｗは、スロットＳＬを通るように設けられている。図３には、ステータ巻線Ｗが、スロットＳＬの中にある状態が示されている。複数相のステータ巻線Ｗのそれぞれは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れかに属する。ステータ巻線Ｗは、例えば、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相の順に並ぶように配置される。ステータ巻線Ｗの巻き方は、集中巻きであっても、分布巻きであってもよく、特に限定されないが、集中巻きであることが好ましい。
【００６７】
スタータモータ２０は、エンジン本体１０のクランクシャフト１５と接続されている。ロータ３０は、クランクシャフト１５の回転と連動して回転するようクランクシャフト１５と接続されている。詳細には、ロータ３０が、クランクシャフト１５に対し固定された速度比で回転するようクランクシャフト１５と接続されている。
本実施形態では、ロータ３０が、クランクシャフト１５に、動力伝達機構（例えば、ベルト、チェーン、ギア、減速機、増速機等）を介さずに取り付けられている。ロータ３０は、クランクシャフト１５に対し１：１の速度比で回転する。スタータモータ２０が、エンジン本体１０の燃焼動作時にロータ３０が正回転するように構成されている。
【００６８】
スタータモータ２０は、エンジン始動時にクランクシャフト１５を正回転させてエンジン本体１０を始動させる。
【００６９】
ロータ３０について、より詳細に説明する。永久磁石部３７は、スタータモータ２０の径方向におけるステータ４０の外側に設けられている。バックヨーク部３４は、径方向における永久磁石部３７の外側に設けられている。永久磁石部３７は、ステータ４０に対向する面に、複数の磁極面３７ａを備えている。磁極面３７ａは、スタータモータ２０の周方向に並んでいる。磁極面３７ａのそれぞれは、Ｎ極又はＳ極である。Ｎ極とＳ極とは、スタータモータ２０の周方向に交互に配置されている。永久磁石部３７の磁極面３７ａは、ステータ４０に向いている。本実施形態では、複数の磁石がスタータモータ２０の周方向に配置されており、複数の磁石のそれぞれは、Ｓ極とＮ極とがスタータモータ２０の径方向に並んだ姿勢で配置されている。周方向に隣り合う１つのＳ極と１つのＮ極とによって磁極面の対３７ｐが構成される。磁極面の対３７ｐの数は、磁極面３７ａの数の１／２である。本実施形態では、ロータ３０に、ステータ４０と対向する２４個の磁極面３７ａが設けられており、ロータ３０の磁極面の対３７ｐの数は１２個である。なお、図には、１２個の磁石対に対応した１２個の磁極面の対３７ｐが示されている。ただし、図の見やすさのため、３７ｐの符号は、１つの対のみを指している。スタータモータ２０は、歯部４３の数の２／３よりも多い磁極面３７ａを有している。スタータモータ２０は、歯部４３の数の４／３以上の数の磁極面３７ａを有している。
【００７０】
ロータ３０の外面には、ロータ３０の回転位置を検出させるための複数の被検出部３８が備えられている。複数の被検出部３８は、磁気作用によって検出される。複数の被検出部３８は、周方向に間隔を空けてロータ３０の外面に設けられている。本実施形態において、複数の被検出部３８は、周方向に間隔を空けてロータ３０の外周面に設けられている。複数の被検出部３８は、筒状のバックヨーク部３４の外周面に配置されている。複数の被検出部３８のそれぞれは、バックヨーク部３４の外周面からスタータモータ２０の径方向Ｙにおける外向きに突出している。複数の被検出部３８は、互いに等しい周方向での幅を有する。複数の被検出部３８のそれぞれは、周方向における前端３８ａから後端３８ｂまで延びている。底壁部３３、バックヨーク部３４、及び被検出部３８は、例えば鉄等の金属板をプレス成形することにより一体的に形成されている。つまり、被検出部３８は、強磁性体で形成されている。被検出部３８の配置の詳細については、後に説明する。
【００７１】
エンジンユニットＥＵには、ロータ位置検出装置５０が備えられている。ロータ位置検出装置５０は、ロータ３０の位置を検出する装置である。ロータ位置検出装置５０は、複数の被検出部３８と対向する位置に設けられている。ロータ位置検出装置５０は、複数の被検出部３８に同時に対向するのではなく、複数の被検出部３８のそれぞれに順に対向する。つまり、ロータ位置検出装置５０は、複数の被検出部３８がロータ位置検出装置５０と順次対向するような位置に配置されている。ロータ位置検出装置５０は、ロータ３０の回転に伴い被検出部３８が通過する経路に対向している。ロータ位置検出装置５０は、ステータ４０とは離れた位置に配置されている。本実施形態において、ロータ位置検出装置５０は、クランクシャフト１５の径方向においてロータ位置検出装置５０とステータ４０及びステータ巻線Ｗとの間にロータ３０のバックヨーク部３４及び永久磁石部３７が位置するように配置されている。ロータ位置検出装置５０は、スタータモータ２０の径方向における、ロータ３０よりも外側に配置されており、ロータ３０の外周面に向いている。
【００７２】
ロータ位置検出装置５０は、検出用巻線５１を有している。検出用巻線５１は、ステータ４０が有するステータ巻線Ｗとは別に設けられた巻線である。ステータ巻線Ｗには、スタータモータ２０のロータ３０を電磁力によって駆動する電流が供給されるのに対し、検出用巻線５１には、スタータモータ２０のロータ３０を駆動する電流が供給されない。つまり、ステータ巻線Ｗは、ロータ３０を駆動する磁束を生じさせるが、検出用巻線５１は、ロータ３０を駆動する磁束を生じさせない。ロータ位置検出装置５０は、半導体素子によって位置を検出するホールＩＣ又はＭＲセンサと比べて高い耐熱性を有する。このため、半導体素子をエンジンの熱から保護するための特別な遮熱構造が省略できる。
【００７３】
検出用巻線５１を流れる電気信号は、クランクシャフト１５の回転に伴い複数の被検出部３８が移動したときの磁気状態の変化によって変化する。ロータ位置検出装置５０は、検出用磁石５２及びコア５３も備えている。コア５３は、例えば鉄製の棒状に延びた部材である。検出用巻線５１はコア５３の周りに巻き付けられている。コア５３の一端に検出用磁石５２が設けられている。コア５３は、他端に検出端面５３ａを有する。検出端面５３ａは、ロータ３０の回転中に複数の被検出部３８のそれぞれに空隙を介して対向する。検出用巻線５１は、被検出部３８を検出するピックアップコイルとして機能する。
ロータ３０の回転に伴い、バックヨーク部３４の外周面に設けられた被検出部３８がコア５３に接近するとき及び離れるときの検出用巻線５１に鎖交する磁束の変化に応じて、検出用巻線５１に生じる起電力による電圧が変化する。この結果、検出用巻線５１には、検出用巻線５１に応じた電気信号が流れる。
この仕組みによって、検出用巻線５１は、被検出部３８を磁気的に検出する。検出用巻線５１は、ロータ３０の回転開始後に被検出部３８を検出する。つまり、ロータ位置検出装置５０は、クランクシャフト１５の回転の開始後に、ロータ３０の回転位置の検出を開始する。ロータ位置検出装置５０は、ロータ３０の回転時に、検出用巻線５１により磁気的に各被検出部３８を順次検出する。より詳細には、ロータ位置検出装置５０は、各被検出部３８の周方向における両方の端、即ち前端３８ａ及び後端３８ｂを検出する。ロータ位置検出装置５０の検出用巻線５１は、電気信号を制御装置ＣＴ（図５参照）に向けて出力する。
【００７４】
ここで、図３を参照して、ロータ３０における被検出部３８の配置について説明する。本実施形態における複数の被検出部３８は、ロータ３０の外面に設けられ、磁極面の対３７ｐに対して実質的に同一の相対位置関係を有する位置に設けられている。即ち、複数の被検出部３８の前端３８ａは、磁極面の対３７ｐに対して実質的に同一の相対位置関係を有する位置に設けられている。また、複数の被検出部３８の後端３８ｂは、磁極面の対３７ｐに対して実質的に同一の相対位置関係を有する位置に設けられている。ここで、前端３８ａと後端３８ｂは、磁極面の対３７ｐに対して互いに異なる相対位置関係を有する位置に設けられている。
図３には、周方向に隣り合う２つの磁極（Ｓ極及びＮ極）によって構成された磁極面の対３７ｐにおける、予め定められた周方向の規定位置が、一点鎖線で示されている。規定位置は、複数の磁極面の対３７ｐのそれぞれにおける実質的に同一の位置である。規定位置は、磁極面の対３７ｐのそれぞれに相応する電気角における実質的に同一の位相を表している。電気角は、磁極面の対３７ｐの繰返し周期を基準とした回転角度である。電気角における３６０度は、磁極面の対３７ｐに対応する。複数の被検出部３８のそれぞれは、磁極面の対３７ｐにおける規定位置に配置されている。複数の被検出部３８のそれぞれは、磁極面の対３７ｐに対して実質的に同一の相対位置関係を有するので、検出用巻線５１の電気信号の変化とスタータモータ２０の電気角を容易に関係付けることができる。詳細には、被検出部３８の前端３８ａに応じた電気信号の変化、及び後端３８ｂに応じた電気信号の変化の双方とスタータモータ２０の電気角を容易に関係付けることができる。なお、複数の被検出部３８が配置される規定位置は、複数の被検出部３８の、磁極面の対３７ｐに対して実質的に同一の相対位置関係を有する位置にあれば、図３に示す位置以外の位置、すなわち図３の一点鎖線で示す位置からずれた位置に配置することも可能である。また、図３に示すように、複数の被検出部３８は、すべて等間隔に配置されておらず、等間隔の位置（規定位置）に対し、被検出部３８が配置されていない位置（欠落位置）が存在する。
【００７５】
また、本実施形態における複数の被検出部３８は、周方向に３６０度／（１より大きい磁極面の対の数の正の約数）の角度間隔でロータ３０の外面に設けられている。３６０度は、機械角を表している。また、ロータ位置検出装置５０は、ロータ３０の回転中に複数の被検出部３８のそれぞれに対向する位置に設けられている。複数の被検出部３８は、周方向に３６０度／（１より大きい前記磁極面の対の数の正の約数）の角度間隔でロータ３０の外面に設けられている。図３に示す例において、（１より大きい磁極面の対の数の正の約数）として、磁極面の対の数と等しい数が選択されている。すなわち、詳細には、複数の被検出部３８は、周方向に３６０度／（磁極面の対の数）の角度間隔でロータ３０の外面に設けられている。図３に示す例において、磁極面の対の数は、１２である。複数の被検出部３８は、３６０度／１２の角度間隔でロータ３０に設けられている。複数の被検出部３８は、３０度の角度間隔でロータ３０の外面に設けられている。
図３に一点鎖線で示す規定位置は、３０度の角度間隔を示している。複数の被検出部３８が、周方向に３６０度／（１より大きい前記磁極面の対の数の正の約数）の角度間隔で設けられているので、検出用巻線５１の電気信号の変化とスタータモータ２０の電気角を容易に関係付けることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、ロータ３０に、規定位置の数よりも１つ少ない１１個の被検出部３８が設けられている。１１個の被検出部３８は、１２ヶ所の規定位置のうち１１ヶ所にそれぞれ設けられている。すなわち、複数の被検出部３８は、ロータ３０の外面に設けられ、複数の実質的に等しい間隔およびそれら複数の実質的に等しい間隔とは異なる一つの間隔を形成する位置に配置されている。複数の実質的に等しい間隔と異なる一つの間隔は、複数の間隔の各々よりも広い。また、ロータ位置検出装置５０は、ロータ３０の回転中に複数の被検出部３８と対向する位置に設けられている。複数の被検出部３８は、複数の間隔およびそれらとは異なる一つの間隔を形成する。図３に示される例では、１１個の被検出部３８は、複数の３０度の間隔およびそれら複数の３０度の間隔とは異なる一つの６０度の間隔を形成する位置に配置されている。つまり、ロータ３０の外面における複数（１２ヶ所）の規定位置は、クランクシャフト１５の周方向に等間隔又は実質的に等間隔に位置する。複数の規定位置のうち、被検出部３８が配置されていない位置（欠落位置）と周方向に隣り合う２つの規定位置に配置された２個の被検出部３８は、これら２個の被検出部３８の間に、残りの被検出部３８どうしの角度間隔と比べて２倍の角度間隔を有する。このように、複数の被検出部３８によって形成される複数の間隔の一つが他の間隔と異なるので、クランクシャフト１５の１回転の中の基準位置を検出することが可能である。
【００７７】
図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、ロータ位置検出装置５０及びロータ３０の一部を示す拡大図である。図４の（Ａ）は、被検出部３８と検出端面５３ａとの周方向における重なりが開始する状態を示す。図４の（Ｂ）は、被検出部３８と検出端面５３ａとの周方向における重なりが終了する状態を示す。
【００７８】
図４の（Ａ）には、ロータ３０のバックヨーク部３４及び被検出部３８が示されている。被検出部３８のそれぞれは、前端３８ａ及び後端３８ｂを有する。前端３８ａ及び後端３８ｂは、被検出部３８の周方向での端である。前端３８ａは、ロータ３０の回転に伴う被検出部３８の移動方向において前に位置する。後端３８ｂは、被検出部３８の移動方向において後ろに位置する。
図４の（Ａ）に示すように、隣り合う２つの被検出部３８の間には間隔３４ａがあいている。
周方向において、被検出部３８の幅Ｗ２と各被検出部３８間の間隔３４ａの幅Ｗ１とが次の関係を有する。
（被検出部３８の幅Ｗ２）＜（被検出部間の間隔３４ａの幅Ｗ１）＜［（被検出部３８の幅Ｗ２）＋（検出端面５３ａの幅Ｗ３）×２］
より詳細には、被検出部３８の幅Ｗ２と各被検出部３８間の間隔３４ａの幅Ｗ１とが、実質的に次の関係を有する。
（被検出部間の間隔３４ａの幅Ｗ１）＝（被検出部３８の幅Ｗ２）＋（検出端面５３ａの幅Ｗ３）
【００７９】
図４の（Ａ）の状況では、被検出部３８の前端３８ａが、周方向で検出端面５３ａの一方の端５３ｄと重なる。これに対し、図４の（Ｂ）の状況では、被検出部３８の後端３８ｂが、周方向で検出端面５３ａの他方の端５３ｅと重なる。
ロータ位置検出装置５０は、コア５３に巻き付けられた検出用巻線５１に鎖交する磁束の変化を検出に利用している。磁束は、コア５３を含む磁路の磁気抵抗の変化に応じて変化する。磁路の磁気抵抗は、主にコア５３と被検出部３８との最短距離に応じて変化する。コア５３と被検出部３８との最短距離は、図４の（Ａ）に示す状況と、図４の（Ｂ）に示す状況とで、最も変化する。即ち、図４の（Ａ）に示す状況、及び図４の（Ｂ）に示す状況では、検出用巻線５１に鎖交する磁束の変化が最大となる。
図４の（Ａ）に示すように、被検出部３８と検出端面５３ａとの周方向における重なりが開始する時、検出用巻線５１の電気信号は、被検出部３８の前端３８ａに応じて変化する（図６の時刻ｔ１における信号Ｄ１参照）。また、図４の（Ｂ）に示すように、被検出部３８と検出端面５３ａとの周方向における重なりが終了する時、検出用巻線５１の電気信号は、被検出部３８の後端３８ｂに応じて変化する（図６の時刻ｔ２における信号Ｄ１参照）。図４の（Ａ）の状況で被検出部３８の前端３８ａが検知される。また、図４の（Ｂ）の状況で被検出部３８の後端３８ｂが検知される。
【００８０】
ロータ３０の回転角を基準として見た場合、検出用巻線５１を流れる電気信号の変化において、被検出部３８の後端３８ｂに応じた変化の位置が、後端３８ｂを間に配置した２つの隣り合う前端３８ａに応じた変化の中央に近づく。例えば、ロータ３０が一定速度で回転する場合、検出用巻線５１を流れる電気信号において、前端３８ａに応じた信号の変化から後端３８ｂに応じた信号の変化までの時間間隔と、後端３８ｂに応じた信号の変化から前端３８ａに応じた信号の変化までの時間間隔との差が小さい。
より詳細には、前端３８ａに応じた信号の変化から後端３８ｂに応じた信号の変化までの時間間隔と、後端３８ｂに応じた信号の変化から前端３８ａに応じた信号の変化までの時間間隔とが、実質的に等しい。つまり、前端３８ａに応じた信号の変化から後端３８ｂに応じた信号の変化までの時間間隔と、後端３８ｂに応じた信号の変化から前端３８ａに応じた信号の変化までの時間間隔との比が、実質的に５０：５０となる。前端３８ａに応じた信号の変化と後端３８ｂに応じた信号の変化との時間間隔が均等化する。後述する脱調の検出又は電流の変動の位相の補正が、均等化した時間間隔の変化のタイミングに基づいて行われる。このため、脱調の検出又は電流の変動の位相の補正がより高い精度で行われる。この結果、エンジンの早期始動性がより向上する。
【００８１】
図５は、図１に示すエンジンユニットＥＵに係る電気的な基本構成を示すブロック図である。
エンジンユニットＥＵは、エンジン本体１０、スタータモータ２０、ロータ位置検出装置５０、インバータ６１、及び制御装置ＣＴを備えている。制御装置ＣＴには、点火プラグ１９、及びバッテリ４が接続されている。
【００８２】
エンジンユニットＥＵは、ロータ位置検出装置５０、及びインバータ６１を備えている。
インバータ６１は、複数のスイッチング部６１１〜６１６を備えている。インバータ６１は、６個のスイッチング部６１１〜６１６を有する。スイッチング部６１１〜６１６は、三相ブリッジインバータを構成している。複数のスイッチング部６１１〜６１６は、複数相のステータ巻線Ｗの各相と接続され、複数相のステータ巻線Ｗとバッテリ４との間の電流の通過／遮断を切替える。より具体的には、スタータモータ２０がスタータモータとして機能する場合、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作によって複数相のステータ巻線Ｗのそれぞれに流れる電流が制御される。
【００８３】
スイッチング部６１１〜６１６のそれぞれは、スイッチング素子を有する。スイッチング素子は、例えばトランジスタであり、より詳細にはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
【００８４】
制御装置ＣＴは、始動制御部６２、燃焼制御部６３、及び両エッジ検出部６６を有する。
始動制御部６２は、スイッチング部６１１〜６１６のそれぞれのオン・オフ動作を制御することによって、スタータモータ２０の動作を制御する。
始動制御部６２は、開始制御部６２１、加速制御部６２２、オン・オフ動作記憶部６２３、及び初期動作部６２４を含む。開始制御部６２１及び加速制御部６２２を含む始動制御部６２と、燃焼制御部６３とは、図示しないコンピュータとコンピュータで実行される制御ソフトウェアとによって実現される。従って、以降説明する、開始制御部６２１、加速制御部６２２、オン・オフ動作記憶部６２３、及び初期動作部６２４を含む始動制御部６２と、燃焼制御部６３とのそれぞれによる動作は、制御装置ＣＴの動作と言うことができる。また、開始制御部６２１、加速制御部６２２、オン・オフ動作記憶部６２３、及び初期動作部６２４を含む始動制御部６２と、燃焼制御部６３とのそれぞれによる動作は、制御装置ＣＴの動作と言うことができる。
【００８５】
なお、開始制御部６２１及び加速制御部６２２を含む始動制御部６２と、燃焼制御部６３との一部又は全部は、電子回路であるワイヤードロジックによって実現することも可能である。また、始動制御部６２及び燃焼制御部６３は、例えば互いに別の装置として互いに離れた位置に構成されてもよく、また、一体に構成されるものであってもよい。
【００８６】
オン・オフ動作記憶部６２３は、例えばメモリで構成されている。オン・オフ動作記憶部６２３は、複数のスイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作に関わるデータを記憶している。オン・オフ動作記憶部６２３は、より詳細には、制御装置ＣＴがスタータモータ２０及びエンジン本体１０を制御するために用いる情報のマップ、並びに情報が含まれているソフトウェアを記憶している。また、初期動作部６２４は、電子回路で構成されている。初期動作部６２４は、クランクシャフト１５が停止状態の時に、複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作させる電気信号を発生する。なお、制御装置ＣＴは、オン・オフ動作記憶部６２３及び初期動作部６２４の双方を並行して動作させてもよく、オン・オフ動作記憶部６２３及び初期動作部６２４の一方を動作させてもよい。
【００８７】
燃焼制御部６３は、燃料噴射装置１８の噴射を制御することによって、エンジン本体１０の燃焼動作を制御する。また、燃焼制御部６３は、点火プラグ１９に点火動作を行わせることによって、エンジン本体１０の燃焼動作を制御する。
【００８８】
始動制御部６２には、エンジン本体１０を始動させるためのスタータスイッチ６が接続されている。スタータスイッチ６は、エンジン本体１０の始動の際、運転者によって操作される。
【００８９】
両エッジ検出部６６は、ロータ位置検出装置５０の検出用巻線５１を流れる電気信号のうち、被検出部３８の前端３８ａ及び後端３８ｂの双方に応じた変化を検出する。両エッジ検出部６６は、例えば、検出用巻線５１に接続された波形整形回路である。両エッジ検出部６６は、例えば、検出用巻線５１を流れる電気信号を微分する回路及び振幅制限する回路を有する。
【００９０】
図６は、検出用巻線５１を流れる電気信号と両エッジ検出部６６の出力信号を表すグラフである。グラフの横軸は時間の経過を示す。
図６の実線Ｄ１は、ロータ３０が回転している場合に検出用巻線５１を流れる電気信号である。時刻ｔ１で、検出用巻線５１を流れる電気信号Ｄ１は負の値を示す。負の値は、被検出部３８の前端３８ａ（図４参照）に応じた変化である。また、時刻ｔ２で、検出用巻線５１を流れる電気信号Ｄ１は正の値を示す。正の値は、被検出部３８の後端３８ｂ（図４参照）に応じた変化である。
両エッジ検出部６６は、電気信号Ｄ１を、始動制御部６２及び燃焼制御部６３にとって判別しやすい２値の出力信号Ｄ２に変換する。両エッジ検出部６６は、検出用巻線５１を流れる電気信号Ｄ１に応じた出力信号Ｄ２を出力する。両エッジ検出部６６は、被検出部３８の前端３８ａに応じた変化を表す信号として、立上がりエッジ信号を出力する。両エッジ検出部６６は、被検出部３８の後端３８ｂに応じた変化を表す信号として、立下がりエッジ信号を出力する。なお、両エッジ検出部６６での信号処理の結果、検出用巻線５１を流れる電気信号Ｄ１のピークのタイミングと出力信号Ｄ２のエッジのタイミングには、ずれが生じる。但し、両方のタイミングずれの方向は同じなので、ずれを考慮した処理が容易である。このことから、出力信号Ｄ２の立上がりエッジ信号は、実質的に被検出部３８の前端３８ａに応じた変化を示す信号として扱う。出力信号Ｄ２の立下がりエッジ信号は、実質的に被検出部３８の後端３８ｂに応じた変化を示す信号として扱う。
【００９１】
始動制御部６２及び燃焼制御部６３は、検出用巻線５１を流れる電気信号Ｄ１に含まれる、被検出部３８の前端３８ａに応じた変化と、被検出部３８の後端３８ｂに応じた変化とに基づいて、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作を制御する。始動制御部６２及び燃焼制御部６３は、実際には、両エッジ検出部６６の出力信号Ｄ２に含まれる、被検出部３８の前端３８ａに応じ立上がりエッジと、被検出部３８の後端３８ｂに応じた立下がりエッジとに基づいて、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作を制御する。
【００９２】
［エンジンユニットの始動の動作］
図７及び図８は、図５に示すエンジンユニットＥＵの動作を説明するフローチャートである。エンジンユニットＥＵは、制御装置ＣＴに制御される。図７は、主に開始制御態様における制御を示す。図８は、図７の制御に続く制御を示す。図８は、主に加速制御態様における制御を示す。
【００９３】
まず、動作の概略を説明する。
クランクシャフト１５の回転が停止している状態で始動指示が入力されると（Ｓ１１）、制御装置ＣＴは、スタータモータ２０に、クランクシャフト１５を正回転させる。これによって、制御装置ＣＴは、エンジン本体１０を始動させる。
制御装置ＣＴは、エンジン本体１０の始動において、クランクシャフト１５の正回転を開始させる開始制御態様（Ｓ１２〜Ｓ１９）から、クランクシャフト１５の正回転を加速させる加速制御態様（Ｓ３１〜Ｓ４３）へ移行する。より詳細には、開始制御部６２１（図５）が回転開始処理（Ｓ１２〜Ｓ１９）を実行した後、加速制御部６２２が加速制御処理（Ｓ３１〜Ｓ４３）を実行する。
【００９４】
図７を参照して、開始制御態様の動作を説明する。
始動指示が入力されるとき（Ｓ１１）、制御装置ＣＴは、速度目標値として速度初期値を設定する（Ｓ１２）。速度初期値は、クランクシャフト１５の回転を開始させる時点での目標値である。速度目標値に、速度初期値として例えば「０」が設定される。
次に、制御装置ＣＴは、ランプ駆動（Ｓ１３）の制御を行う。詳細には、始動制御部６２の開始制御部６２１が、ランプ駆動の制御を行う。
ランプ駆動（Ｓ１３）において、制御装置ＣＴは、クランクシャフト１５の停止状態において、予め定められたタイミングで複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。詳細には、開始制御部６２１が、クランクシャフト１５の停止状態において、予め定められたタイミングで複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。これによって、制御装置ＣＴは、複数相のステータ巻線Ｗに電流を供給してクランクシャフト１５の正回転を開始させる。
【００９５】
制御装置ＣＴは、ランプ駆動（Ｓ１３）において、オープンループ制御によって、スイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。すなわち、制御装置ＣＴは、ロータ３０の位置によるフィードバック制御を行うことなく、予め定められたタイミングで複数相のステータ巻線Ｗを順次通電する。制御装置ＣＴは、ロータ３０の位置に、ステータ巻線Ｗの通電を同期させない。
【００９６】
本実施形態の制御装置ＣＴは、ステータ巻線Ｗに対し正弦波駆動を行う。正弦波駆動において、制御装置ＣＴは、スタータモータ２０の各ステータ巻線Ｗに正弦波状の電流が流れるよう、複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作させる。制御装置ＣＴは、各ステータ巻線Ｗに対応するスイッチング部６１１〜６１６のデューティ比を動的に変化させることによって、各ステータ巻線Ｗに正弦波状の電流を流す。制御装置ＣＴは、電気角の１周期よりも短い周期でスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作することによって、ステータ巻線Ｗに正弦波状の電流を流す。
【００９７】
詳細には、制御装置ＣＴは、電気角を表す電気角カウンタを有する。電気角は、磁極面の対３７ｐを基準としたロータ３０の位置を表す。電気角は、磁極面の対３７ｐの繰返し周期を基準とした回転角度である。電気角における３６０度は、磁極面の対３７ｐに対応する。
制御装置ＣＴは、開始制御態様のランプ駆動（Ｓ１３）において、電気角カウンタの値を増大していく。例えば、制御装置ＣＴは、電気角カウンタの値の０から３６０までの増大を繰り返す。電気角カウンタの値は、ランプ（ｒａｍｐ）状に増大する。
より詳細には、制御装置ＣＴは、電気角カウンタの値を、速度目標値に応じた値で増加していく。速度目標値には、上記ステップＳ１２で初期値が設定される。制御装置ＣＴは、時間の経過に応じて、速度目標値を増大する。開始制御態様のランプ駆動（Ｓ１３）において、速度目標値は、ロータ３０の実際の回転速度を反映していない。開始制御態様において、速度目標値は、ロータ３０の実際の回転速度に拘わらず、時間の経過に応じて増大する。開始制御態様において、速度目標値は、ロータ３０の回転速度の目標値である。
電気角カウンタの値が、速度目標値に応じた値で増加していくことによって、電気角カウンタが増加する速度も増加する。電気角カウンタの値に応じたデューティ比でスイッチング部６１１〜６１６がオン・オフ動作することによって、ステータ巻線Ｗに流れる電流が変動する。変動の周期は、時間の経過とともに徐々に短縮する。
【００９８】
より詳細には、制御装置ＣＴは、電気角カウンタの値に応じたデューティ比のパターンで、スイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。このパターンは、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータ巻線Ｗのそれぞれに流れる電流の経路が順次切り替わるパターンである。制御装置ＣＴは、例えば、ステータ巻線Ｗに正弦波状の電流が流れるように、スイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。
【００９９】
図９は、電気角と、スイッチング部６１１〜６１６のデューティの関係の例を示すグラフである。
【０１００】
図９には、電気角ＡＧＬと、例としてＶ相のスイッチング部のオン・オフ動作のパターンＶｓｕｐと、ステータ巻線Ｗに流れる電流との対応関係が示されている。スイッチング部のオン・オフは、デューティ比を示す。例えば、オン・オフ動作記憶部６２３には、電気角ＡＧＬと、オン・オフ動作のパターンとが対応づけられて記憶されている。オン・オフ動作記憶部６２３には、電気角ＡＧＬの増大に応じて、正弦波電圧が生じるようなデューティ比のパターンが記憶されている。
制御装置ＣＴは、オン・オフ動作記憶部６２３を参照して、電気角ＡＧＬに応じたデューティでスイッチング部をオン・オフ動作させる。電気角（電気角カウンタの値）の増大に伴い、スイッチング部のオン・オフのデューティ比が動的に変化する。
制御装置ＣＴは、電気角の１周期（３６０度）よりも短い周期でスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作することによって、ステータ巻線Ｗに正弦波状の電流を流す。
オン・オフ動作記憶部６２３には、Ｖ相に加え、Ｕ相及びＷ相のパターンも記憶されている。
このようにして、制御装置ＣＴは、オン・オフ動作記憶部６２３のデータに基づく予め定められたタイミングで複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作して複数相のステータ巻線Ｗに電流を供給する。
ステータ巻線Ｗに正弦波状の電流が流れることによって、電力が効率よく回転のパワーに変換される。この結果、スタータモータ２０が出力するトルクが増大する。
【０１０１】
なお、制御装置ＣＴは、オン・オフ動作記憶部６２３のデータを読み出すことなく、予め定められたタイミングでスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作してもよい。例えば、複数のスイッチング部の状態及び時刻の情報は、制御装置ＣＴのプログラムに包含されていてもよい。また、制御装置は、タイミングを表す数式を演算することによって、予め定められたタイミングで複数のスイッチング部をオン・オフ動作してもよい。また、制御装置は、電子回路（ワイヤードロジック）を用いることによって、予め定められたタイミングで複数のスイッチング部をオン・オフ動作させてもよい。例えば、初期動作部６２４は、スイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作させるタイミングの信号を発生する電子回路である。初期動作部６２４は、時間の経過と共に短くなる周期のタイミングで信号を出力する。初期動作部６２４は、複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作させる信号を出力してもよい。つまり、制御装置ＣＴは、初期動作部６２４が出力する信号に基づいて、スイッチング部６１１〜６１６を予め定められたタイミングでオン・オフ動作させてもよい。
【０１０２】
開始制御態様のランプ駆動（Ｓ１３）では、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ状態、及びオン・オフのデューティ比が動的に変化する。しかし、オン・オフ動作の基になる電気角（電気角カウンタの値）は、ロータ３０の実際の回転を反映していない。つまり、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作タイミングは、ロータ３０の位置情報に拘わらず定められている。即ち、スイッチング部６１１〜６１６は、予め定めたタイミングで動作する。
【０１０３】
図１０の（Ａ）は、ステータ巻線Ｗに流れる電流の変動を模式的に示すグラフである。図１０の（Ｂ）〜（Ｅ）は、ロータ３０とステータ４０の位置関係を説明する図である。図１０の（Ｂ）は、第１の位置関係を示す図である。図１０の（Ｃ）は、第２の位置関係を示す図である。図１０の（Ｄ）は、第３の位置関係を示す図である。図１０の（Ｅ）は、第４の位置関係を示す図である。
図１０の（Ｂ）〜（Ｅ）の横軸は、電気角を表す。ただし、横軸は電気角の１８０度から、３６０度の区間を示している。また、図１０の（Ｂ）〜（Ｅ）の横軸は、ステータ巻線Ｗに流れる電流の位相を示している。また、図１０の（Ｂ）〜（Ｅ）の横軸は、ロータ３０が一定速度で回転した場合における時間も表している。
図１０の（Ａ）には、脱調検出のための位相の比較基準となる、前端対応範囲Ｌ１及び後端対応範囲Ｌ２も示されている。
【０１０４】
制御装置ＣＴ、ステータ巻線Ｗに対し正弦波駆動を行う場合、Ｖ相、Ｕ相、及びＷ相のステータ巻線Ｗ（Ｗｖ，Ｗｕ，Ｗｗ）には、図１０の（Ａ）に示すような電流Ｉｖ，Ｉｕ，Ｉｗがそれぞれ流れる。ステータ巻線Ｗに正の電流が流れる場合、ステータ巻線Ｗが巻回した歯部４３がＳ極となる。ステータ巻線Ｗに負の電流が流れる場合、歯部４３がＮ極となる。
【０１０５】
図１０の（Ｂ）〜（Ｅ）のそれぞれは、並んで配置されたＶ相のステータ巻線Ｗｖ、Ｕ相のステータ巻線Ｗｕ、及びＷ相のステータ巻線Ｗｗを示している。
図１０の（Ｂ）は、図１０の（Ａ）の電流の位相Ｑ３１での位置関係を示す。図１０の（Ｃ）は、図１０の（Ａ）の電流の位相Ｑ３２での位置関係を示す。図１０の（Ｄ）は、図１０の（Ａ）の電流の位相Ｑ３３での位置関係を示す。図１０の（Ｅ）は、図１０の（Ａ）の電流の位相Ｑ３４での位置関係を示す。図１０の（Ｂ）〜（Ｅ）は、ロータ３０が、ステータ巻線Ｗの電流の変動に追従している場合における、位置関係を示す。
【０１０６】
図１０の（Ｂ）に示すように、位相Ｑ３１で、Ｖ相のステータ巻線Ｗｖが巻かれた歯部４３はＮ極となる。Ｗ相のステータ巻線Ｗｗが巻かれた歯部４３はＳ極となる。これによって、ロータ３０には、正回転の方向に力が働く。
図１０の（Ｃ）に示すように、位相Ｑ３２で、Ｗ相のステータ巻線Ｗｗが巻かれた歯部４３でなく、Ｕ相のステータ巻線Ｗｕが巻かれた歯部４３はＳ極となる。これによって、ロータ３０には、更に、矢印で示す正回転の方向に力が働く。
図１０の（Ｄ）に示すように、位相Ｑ３２で、Ｖ相のステータ巻線Ｗｖが巻かれた歯部４３でなく、Ｗ相のステータ巻線Ｗｗが巻かれた歯部４３はＮ極となる。これによって、ロータ３０には、更に、正回転の方向に力が働く。
【０１０７】
なお、ロータ３０が、図１０の（Ｃ）の状態から図１０の（Ｄ）の状態まで回転する途中で、被検出部３８の後端３８ｂがロータ位置検出装置５０によって検出される。言い換えると、ロータ３０が追従している場合、検出用巻線５１に流れる電気信号は、位相Ｑ３３より前の位相Ｑａで、後端３８ｂに応じて変化する。
【０１０８】
このようにして、制御装置ＣＴは、オン・オフ動作記憶部６２３のデータに基づき、クランクシャフト１５の停止状態において、予め定められたタイミングで複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。これによって、制御装置ＣＴは、複数相のステータ巻線Ｗに電流を供給してクランクシャフト１５の正回転を開始させる。従って、検出用巻線５１の電気信号が変化しない状態、典型的にはクランクシャフト１５が停止した状態であっても、クランクシャフト１５の正回転を開始することができる。
【０１０９】
なお、制御装置ＣＴは、オン・オフ動作記憶部６２３のデータの参照に代えて、初期動作部６２４を用いてクランクシャフト１５の回転を開始させることができる。この場合、制御装置ＣＴは、初期動作部６２４が発生する電気信号に基づいて、クランクシャフト１５の停止状態において、予め定められたタイミングで複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。これによって、制御装置ＣＴは、複数相のステータ巻線Ｗに電流を供給してクランクシャフト１５の正回転を開始させる。
初期動作部６２４は、例えば、電気角カウンタの値に基づいて、スイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作させる信号を出力する回路である。
【０１１０】
開始制御態様のランプ駆動（Ｓ１３）では、制御装置ＣＴが、速度目標値の増大に伴い、複数相のステータ巻線Ｗに流れる電流の正弦波状の変動の周期が時間の経過に伴い短くなるよう、ステータ巻線Ｗに流れる電流を制御する。
制御装置ＣＴが、複数相のステータ巻線Ｗの電流の変動の周期を短くしながらクランクシャフト１５を正回転させるので、クランクシャフト１５の回転速度を徐々に高めることができる。
【０１１１】
クランクシャフト１５及びロータ３０の停止状態において、ロータ位置検出装置５０の検出用巻線５１を流れる電気信号に変化は生じない。つまり、クランクシャフト１５及びロータ３０の停止状態において、ロータ位置検出装置５０は、信号を出力しない。
クランクシャフト１５及びロータ３０の回転に伴い複数の被検出部３８が移動すると、ロータ位置検出装置５０の検出用巻線５１を流れる電気信号に変化が生じる。
【０１１２】
制御装置ＣＴは、ロータ３０の回転速度が、ロータ位置検出装置５０の検出可能速度を超えたか否か判別する（Ｓ１４）。検出可能速度は、ロータ位置検出装置５０による安定した検出が可能な速度の下限である。
ロータ３０の回転速度が、検出可能速度を超えない場合（Ｓ１４でＮｏ）、制御装置ＣＴは、ランプ駆動（Ｓ１３）を継続する。
【０１１３】
ロータ３０の回転速度が検出可能速度を超えた場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、制御装置ＣＴは、ロータ位置検出装置５０の検出用巻線５１を流れる電気信号に基づいて複数のスイッチング部のオン・オフ動作を制御する。具体的には、制御装置ＣＴは、開始制御態様において、検出用巻線５１を流れる電気信号に基づいてロータ３０の脱調検出を行う（Ｓ１５〜Ｓ１８）。脱調が検出された場合、制御装置ＣＴは、速度目標値への速度初期値の設定（Ｓ１２）から制御をやり直す。
【０１１４】
上記のステップＳ１５〜Ｓ１８において、制御装置ＣＴは、検出用巻線５１を流れる電気信号の変化のうち、被検出部３８の前端３８ａに応じた変化のタイミング、及び後端３８ｂに応じた変化のタイミングの双方に基づいて脱調を検出する。
【０１１５】
制御装置ＣＴは、検出用巻線５１を流れる電気信号の変化のうち被検出部３８の前端３８ａに応じた変化のタイミングと後端３８ｂに応じた変化のタイミングとの双方をステータ巻線Ｗに流れる電流の変動の位相と比較する。この比較によって、制御装置ＣＴは、ロータ３０の脱調の発生を検出する。
より詳細には、制御装置ＣＴは、電気信号の変化のうち被検出部３８の前端３８ａに応じた変化のタイミングと、ステータ巻線Ｗに流れる電流の正弦波状の変動の位相のうち前端３８ａに対応した前端対応範囲Ｌ１との比較の結果に基づいて脱調の発生を検出する。更に、制御装置ＣＴは、電気信号の変化のうち被検出部３８の後端３８ｂに応じた変化のタイミングと、ステータ巻線Ｗに流れる電流の正弦波状の変動の位相のうち後端３８ｂに応じた後端対応範囲Ｌ２との比較の結果に基づいてロータ３０の脱調の発生を検出する。後端対応範囲Ｌ２は、前端対応範囲Ｌ１とは別の範囲である。
【０１１６】
脱調の発生の検出において、制御装置ＣＴは、被検出部３８の前端３８ａが検出されたか否か判別する（Ｓ１５）。詳細には、制御装置ＣＴは、検出用巻線５１を流れる電気信号に被検出部３８の前端３８ａに応じた変化があるか否か判別する。より詳細には、制御装置ＣＴは、両エッジ検出部６６（図５参照）の出力信号（図６のＤ２）における立上がりエッジがあるか否か判別する。
前端３８ａが検出されない場合（Ｓ１５でＮｏ）、制御装置ＣＴは、被検出部３８の後端３８ｂが検出されたか否か判別する（Ｓ１７）。前端３８ａも後端３８ｂも検出されない場合（Ｓ１７でＮｏ）、制御装置ＣＴは、ランプ駆動（Ｓ１３）及び、前端３８ａの検出、及び、後端３８ｂの検出を繰り返す。即ち、制御装置ＣＴは、ランプ駆動（Ｓ１３）を継続する。
【０１１７】
ステップＳ１５で前端３８ａが検出された場合（Ｓ１５でＹｅｓ）、制御装置ＣＴは、前端３８ａに応じた変化のタイミングと、ステータ巻線Ｗに流れる電流の変動の位相の比較を行う。詳細には、制御装置ＣＴは、前端３８ａに応じた変化のタイミングと、ステータ巻線Ｗに流れる電流の変動の位相のうち前端に対応した前端対応範囲Ｌ１（図１０の（Ａ））との比較を行う（Ｓ１６）。具体的には、制御装置ＣＴは、前端３８ａに応じた変化のタイミングが、前端対応範囲Ｌ１内にあるか否か判別する。
ステップＳ１６において、制御装置ＣＴは、前端３８ａに応じた変化のタイミングでの、電気角の値を取得する。取得した電気角の値は、ステータ巻線Ｗに流れる電流の変動の位相で見た、前端３８ａに応じたタイミングを表す。
制御装置ＣＴは、前端３８ａに応じたタイミングを表す電気角の値が、前端対応範囲Ｌ１に含まれているか否か判別する。
【０１１８】
前端対応範囲Ｌ１は、ロータ３０が脱調していない場合に前端３８ａに応じたタイミングとして許容される範囲である。前端対応範囲Ｌ１は、電気角の形式で表される。前端対応範囲Ｌ１は、ロータ位置検出装置５０の位置及び被検出部３８の位置に応じて決定される。また、前端対応範囲Ｌ１の広さは、脱調検出の感度に応じて設定される。前端対応範囲Ｌ１は、例えば０度から１８０度までの範囲である。
制御装置ＣＴは、前端３８ａに応じたタイミングを表す電気角の値が、前端対応範囲Ｌ１に含まれているか否か判別する。これによって、制御装置ＣＴは、ロータ３０の回転がステータ巻線Ｗの電流に追従しているか否かを判別する。言い換えると、制御装置ＣＴは、ロータ３０が追従する場合のステータ巻線Ｗに流れる電流の位相のタイミングで、前端３８ａが検出されているか否か判別する。
【０１１９】
ステップＳ１６における比較の結果、前端３８ａに応じた変化のタイミングを表す電気角の値が、前端対応範囲に含まれていない場合、制御装置ＣＴは、脱調が発生したと判別する（Ｓ１６でＮｏ）。
脱調の発生を検出した場合、制御装置ＣＴは、ステータ巻線に流れる電流の変動を予め定めた初期周期から再度開始するよう、複数のスイッチング部を制御する。具体的には、制御装置ＣＴは、速度目標値として速度初期値を設定した後（Ｓ１２）、ランプ駆動の制御を行う（Ｓ１３）。これによって、ステータ巻線に流れる電流の変動が、速度初期値に応じた周期から変化する。即ち、ロータ３０の回転のやり直しが実行される。脱調した場合、ロータ３０の回転のやり直しが実行されることによって、ロータ３０の回転が、ステータ巻線Ｗへの電流の変動に追従するようになる。
【０１２０】
ステップＳ１７で後端３８ｂが検出された場合（Ｓ１７でＹｅｓ）、制御装置ＣＴは、後端３８ｂに応じた変化のタイミングと、ステータ巻線Ｗに流れる電流の変動の位相のうち後端に対応した後端対応範囲Ｌ２（図１０の（Ａ））との比較を行う（Ｓ１８）。具体的には、制御装置ＣＴは、後端３８ｂに応じた変化のタイミングが、後端対応範囲Ｌ２内にあるか否か判別する。
ステップＳ１８において、制御装置ＣＴは、後端３８ｂに応じた変化のタイミングでの、電気角の値を取得する。取得した電気角の値は、ステータ巻線Ｗに流れる電流の変動の位相で見た、後端３８ｂに応じた変化のタイミングである。制御装置ＣＴは、取得した電気角の値、即ち後端３８ｂに応じた変化のタイミングを表す電気角の値が、後端対応範囲Ｌ２に含まれているか否か判別する。
【０１２１】
後端対応範囲Ｌ２は、ロータ３０が脱調していない場合に後端３８ｂに応じたタイミングとして許容される範囲である。後端対応範囲Ｌ２は、前端対応範囲Ｌ１と異なる範囲である。後端対応範囲Ｌ２は、電気角の形式で表される。なお、後端対応範囲Ｌ２は、前端対応範囲Ｌ１と同様、ロータ位置検出装置５０の位置及び脱調検出の感度等に応じて設定される。後端対応範囲Ｌ２と前端対応範囲Ｌ１とは一部重複してもよい。後端対応範囲は、例えば１８０度から３６０度までの範囲である。
制御装置ＣＴは、後端３８ｂに応じたタイミングを表す電気角の値が、後端対応範囲Ｌ２に含まれているか否か判別する。これによって、制御装置ＣＴは、ロータ３０の回転がステータ巻線Ｗの電流に追従しているか否かを判別する。言い換えると、制御装置ＣＴは、ロータ３０が追従する場合のステータ巻線Ｗに流れる電流の位相のタイミングで、後端３８ｂが検出されているか否か判別する。
【０１２２】
本実施形態では、図６に示すように、検出用巻線５１を流れる電気信号の変化のうち、前端３８ａに応じた変化と後端３８ｂに応じた変化とが明確に区別される。制御装置ＣＴは、互いに異なる、前端対応範囲Ｌ１及び後端対応範囲Ｌ２で、脱調の発生の検出を行う。
【０１２３】
ステップＳ１８における比較の結果、後端３８ｂに応じた変化のタイミングを表す電気角の値が、後端対応範囲に含まれていない場合、制御装置ＣＴは、脱調が発生したと判別する（Ｓ１８でＮｏ）。
脱調の発生を検出した場合、制御装置ＣＴは、ステータ巻線に流れる電流の変動を予め定めた初期周期から再度開始するよう、複数のスイッチング部を制御する。この制御は、上記ステップＳ１６で脱調が発生したと判別した場合と同じである。
脱調した場合、ロータ３０の回転のやり直しが実行されることによって、ステータ巻線Ｗへの電流の変動にロータ３０の回転が追従するようになる。
【０１２４】
図１１は、脱調が生じた場合のロータ３０とステータ４０の位置関係を説明する図である。
図１１に示す位置関係は、ロータ３０が、図１０の（Ｃ）に示す位置から、図１０の（Ｄ）に示す位置へ回転せず逆回転した状態を示す。
【０１２５】
ロータ３０が、例えば、図１０の（Ｃ）の状態から図１０の（Ｄ）の状態まで正常に回転する場合、被検出部３８の後端３８ｂがロータ位置検出装置５０によって検出される。
しかし、ロータ３０が途中で逆回転し、図１１に示す位置に戻ると、本来の電流位相の位相（図１０の（Ａ）における位相Ｑａ）で被検出部３８の後端３８ｂがロータ位置検出装置５０によって検出されない。被検出部３８の後端３８ｂは、この後、本来のタイミングとは異なるタイミングで検出される。なお、ロータ３０が逆回転を続けると、前端３８ａが検出される。この場合、前端３８ａが、逆回転の方向における被検出部３８の「後端」として検出される。
この結果、被検出部３８の後端３８ｂが検出される時の電気角は、後端対応範囲（図１０の（Ａ）のＬ２）に含まれない。従って、図７のステップＳ１８で、後端３８ｂに応じた変化のタイミングが後端対応範囲に含まれないと判別される（Ｓ１８でＮｏ）。即ち、脱調が生じたと判別される。
【０１２６】
制御装置ＣＴは、被検出部３８の前端３８ａ及び後端３８ｂの双方に応じた電気信号の変化をステータ巻線Ｗに流れる電流の変動の位相と比較することによって、早期に脱調を検出することができる。この結果、制御装置ＣＴは、早期にロータ３０の回転のやり直しを実行する。
このようにして、開始制御において、ステータ巻線Ｗに流れる電流の変動に対するロータ３０の回転の追従性が高まる。
【０１２７】
前端３８ａに応じた電気信号の変化のタイミングが前端対応範囲に含まれている場合（Ｓ１６でＹｅｓ）、又は、後端３８ｂに応じた電気信号の変化のタイミングが後端対応範囲に含まれている場合（Ｓ１８でＹｅｓ）、制御装置ＣＴは、タイミングが各対応範囲（Ｌ１，Ｌ２）に含まれていると判別された回数を計数する。制御装置ＣＴは、計数した回数が予め定めた閾値の回数より大きい場合、加速制御（図８参照）に移行する。
つまり、制御装置ＣＴは、脱調が生じない状況で、前端３８ａ及び後端３８ｂが予め定めた閾値の回数より多く検出された場合、加速制御に移行する。閾値は、例えば１以上の値である。この場合、少なくとも、前端３８ａ及び後端３８ｂの双方について、脱調が生じていない場合、制御装置ＣＴが、加速制御（図８のＳ３５）に移行する。
【０１２８】
図８に示す加速制御において、制御装置ＣＴは、同期駆動を実行する（Ｓ３１）。詳細には、始動制御部６２の開始制御部６２１が、同期駆動を実行する。制御装置ＣＴは、制御によって、スイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。制御装置ＣＴは、ロータ３０の回転速度によるフィードバック制御を行うことによって、ロータ３０の回転速度に応じたタイミングで複数相のステータ巻線Ｗを順次通電する。
制御装置ＣＴは、同期駆動（Ｓ３１）で、開始制御態様のランプ駆動（図７のＳ１３）と同じく、ステータ巻線Ｗに対し正弦波駆動を行う。制御装置ＣＴは、電気角カウンタの値を増加していく。ただし、同期駆動（Ｓ３１）において、制御装置ＣＴは、電気角カウンタの値を実際のロータ３０の回転速度に応じた値で増加していく。
【０１２９】
制御装置ＣＴは、図７に示した開始制御における脱調の検出と同じ脱調の検出を行う。制御装置ＣＴは、図８のステップＳ３５〜Ｓ３８のそれぞれにおいて、図７のステップＳ１５〜Ｓ１８と同じ処理を実行する。つまり、加速制御において、制御装置ＣＴは、検出用巻線５１を流れる電気信号の変化のうち被検出部３８の前端３８ａに応じた変化のタイミングと後端３８ｂに応じた変化のタイミングとの双方をステータ巻線Ｗに流れる電流の変動の位相と比較する。これによって制御装置ＣＴは、ロータ３０の脱調の発生を早期に検出する。
ステップＳ３５〜Ｓ３８のそれぞれの内容は、開始制御のステップＳ１５〜Ｓ１８と同じであるので、説明を省略する。なお、加速制御における前端対応範囲は、検出の感度に応じて、開始制御における前端対応範囲と異なる範囲が設定され得る。後端対応範囲についても同様である。
図８に示す加速制御において、脱調の発生を検出した場合（Ｓ３６でＮｏ又はＳ３８でＮｏ）、制御装置ＣＴは、ステータ巻線に流れる電流の変動を予め定めた初期周期から再度開始するよう、複数のスイッチング部を制御する（図８及び図７の「Ａ」）。具体的には、制御装置ＣＴは、速度目標値として速度初期値を設定する（図７のＳ１２）。その後、制御装置ＣＴは、ランプ駆動（図７のＳ１３）の制御を行う。これによって、ステータ巻線に流れる電流の変動が、速度初期値に応じた周期から変化する。即ち、ロータ３０の回転のやり直しが実行される。脱調した場合、ロータ３０の回転のやり直しが早期に実行されることによって、ステータ巻線Ｗへの電流の変動にロータ３０の回転が早期に追従するようになる。従って、ロータの回転の追従性が高まる。
【０１３０】
なお、開始制御の後の加速制御で脱調が検出された場合、ステータ巻線に流れる電流の変動に沿ってロータ３０が回転している可能性が高い。従って、加速制御では、脱調の検出後、直ちに回転のやり直しを実行せず、予め定めた回数を超えて脱調が検出された場合に回転のやり直しを実行してもよい。
【０１３１】
図８に示す加速制御において、脱調の発生を検出しない場合（Ｓ３６でＹｅｓ、又はＳ３８でＹｅｓ）、制御装置ＣＴは、位相補正を行う（Ｓ４１）。
制御装置ＣＴは、被検出部３８の前端３８ａの検出（Ｓ３５でＹｅｓ）、及び、後端３８ｂの検出（Ｓ３７でＹｅｓ）の双方に応じて、位相補正を行う。
被検出部３８の前端３８ａが検出された場合、制御装置ＣＴは、位相補正（Ｓ４１）において、電気角カウンタの値を前端３８ａに応じた値に補正する。また、被検出部３８の後端３８ｂが検出された場合、制御装置ＣＴは、位相補正（Ｓ４１）において、電気角カウンタの値を後端３８ｂに応じた値に補正する。
電気角カウンタの値は、ステータ巻線Ｗに流れる電流の変動の位相を表している。位相補正によって、電気角カウンタの値がロータ３０の位置に応じて補正される。
制御装置ＣＴは、ロータ３０の位置によるフィードバック制御を行うことによって、ステータ巻線Ｗに流れる電流の位相をロータ３０の位置に合わせる。これによって、ロータ３０の回転が、ステータ巻線Ｗに流れる電流の変動に同期する。
ステータ巻線Ｗに流れる電流が精密に制御されることによって、ステータ巻線Ｗに流れる電流の波形が理想的な正弦波に近づく。
【０１３２】
加速制御において、制御装置ＣＴは、エンジン本体１０の燃焼動作を開始する（Ｓ１７）。詳細には、燃焼制御部６３がエンジン本体１０の燃焼動作を開始する。燃焼動作において、制御装置ＣＴは、クランクシャフト１５が予め定めた噴射位置にある場合、燃料噴射装置１８に燃料を噴射させる。また、制御装置ＣＴは、クランクシャフト１５が予め定めた点火位置にある場合、点火プラグ１９に点火動作を行わせる。これによって、制御装置ＣＴは、エンジン本体１０の燃焼動作を制御する。
【０１３３】
加速制御において、制御装置ＣＴは、ロータ３０の回転速度が、予め定めた始動完了速度よりも高いか否か判別する（Ｓ４３）。始動完了速度は、スタータモータ２０によるクランクシャフト１５の回転なしでエンジン本体１０が動作する回転速度よりも高い速度である。始動完了速度は、例えば、エンジン本体１０のアイドリング回転速度よりも高い速度である。
ロータ３０の回転速度が予め定めた始動完了速度以下の場合（Ｓ４３でＮｏ）、制御装置ＣＴは、同期駆動を継続する。
ロータ３０の回転速度が予め定めた始動完了速度よりも高い場合、制御装置ＣＴは、加速制御を終了する（Ｓ４４）。
【０１３４】
本実施形態における制御装置ＣＴは、検出用巻線５１を流れる電気信号の変化のうち、被検出部３８の前端３８ａに応じた変化のタイミング及び後端３８ｂに応じた変化のタイミングの双方に基づいてスイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作を制御する。電気信号の変化のうち前端３８ａに応じた変化と後端３８ｂに応じた変化とは、互いに異なる種類の変化として検出することができる。従って、被検出部３８の前端３８ａに対応するロータ３０の位置、及び、後端３８ｂに対応するロータ３０の位置で、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作を制御することができる。ステータ巻線Ｗに供給される電流がより精密に制御される。
高い精度の制御によって、ステータ巻線Ｗに供給される電流の変動に対する、ロータ３０の回転の追従性が向上する。このため、スタータモータ２０の回転速度を早期に増大するように、ステータ巻線Ｗに供給される電流を制御しても、ロータ３０が追従しやすい。この結果、クランクシャフト１５の回転をより短い時間で加速することができる。
【０１３５】
図１２は、エンジン本体１０の始動時における電流及び電圧の例を示すタイミングチャートである。
図７には、Ｖ相のステータ巻線Ｗに流れる電流Ｉｖが示されている。また、図７には、ロータ位置検出装置５０によってロータ３０の被検出部３８の検出を表す電気信号Ｖｐ、及び、制御装置ＣＴの電気角カウンタの値ＡＧＬ、及びロータ３０の回転速度が電圧レベルとして示されている。これらの波形は、互いに共通の時間軸（横軸）に沿って示されている。図７において、Ｐ１は回転開始制御態様の期間を示し、Ｐ２は、加速制御態様の期間を示す。電気角カウンタの値ＡＧＬは、ステータ巻線Ｗに流れる電流の位相を表している。電気角カウンタの値ＡＧＬは、制御装置ＣＴが計数する内部データである。
【０１３６】
時刻ｔ４１で、制御装置ＣＴが、クランクシャフト１５の回転を開始させる。回転開始制御態様のランプ駆動（図７のＳ１３）において、制御装置ＣＴは、時間の経過に伴い電気角カウンタの値ＡＧＬを計数する。電気角カウンタの値ＡＧＬは、ロータ３０の位置に拘わらず、時間の経過に伴い予め定められた増加量で増大する。
制御装置ＣＴは、予め定められたタイミングでスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作させる。制御装置ＣＴは、電気角カウンタの値ＡＧＬに応じたデューティ比でスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作させる。電気角カウンタの値ＡＧＬは、ロータ３０の位置に拘わらず、時間の経過に伴い予め定められた増加量で増大する。従って、スイッチング部６１１〜６１６も予め定められたタイミングでオン・オフ動作する。より詳細には、制御装置ＣＴは、スイッチング部６１１〜６１６を、予め設定されたデューティ比のパターンでオン・オフ動作する。
この結果、Ｖ相のステータ巻線Ｗには、図１２に示すように正弦波状の電流Ｉｖが流れる。なお、Ｕ相及びＷ相のステータ巻線Ｗにも、電気角カウンタの値ＡＧＬに応じて、Ｖ相のステータ巻線Ｗに対しオフセットした位相の電流が流れる。
図１２における電流Ｉｖの周期が示すように、始動制御部６２が開始制御（Ｐ１）においてステータ巻線Ｗに順次通電する周期は、後に実行される加速制御（Ｐ２）において順次通電する周期よりも長い。このため、ロータ３０が順次通電に追従して回転を開始しやすい。また、始動制御部６２は、開始制御（Ｐ１）において、徐々に短くなる間隔のタイミングで複数相のステータ巻線Ｗのそれぞれに順次通電する制御を行う。
【０１３７】
ロータ３０が回転を開始すると、ロータ位置検出装置５０の検出用巻線５１が、被検出部３８を検出する。図１２には、両エッジ検出部６６の出力信号Ｖｐが示されている。両エッジ検出部６６の出力信号Ｖｐは、図６を参照して説明したように、検出用巻線５１の電気信号の変化を表している。両エッジ検出部６６の出力信号Ｖｐを、検出用巻線５１の電気信号Ｖｐとして説明する。
制御装置ＣＴは、複数の被検出部３８が移動した時の磁気的状態の変化によって変化するロータ位置検出装置５０の検出用巻線５１の電気信号に基づいて、クランクシャフト１５の回転を開始させる制御態様からクランクシャフト１５の回転を加速させる制御態様へ移行する。
制御装置ＣＴは、開始制御（Ｐ１）の時刻ｔ４２、ｔ４３で、検出用巻線５１の電気信号Ｖｐが変化する。制御装置ＣＴは、時刻ｔ４２、ｔ４３で、ロータ３０の脱調検出を行う。ロータ３０の脱調が検出されないので、制御装置ＣＴは、開始制御（Ｐ１）から、加速制御（Ｐ２）に移行する。制御装置ＣＴは、クランクシャフト１５の正回転に伴って複数の被検出部３８が移動した時の磁気的状態の変化によって変化するロータ位置検出装置５０の検出用巻線５１を流れる電気信号に基づくタイミングで複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。
【０１３８】
加速制御（Ｐ２）の時刻ｔ４４で、検出用巻線５１の電気信号Ｖｐが被検出部３８の前端３８ａに応じて変化する。電気信号Ｖｐは、時刻ｔ４４で立上がりエッジを有する。制御装置ＣＴは、電気信号Ｖｐの変化のタイミングと、前端３８ａに応じた電流Ｉｖの位相範囲とを比較することによって脱調検出を行う。また、制御装置ＣＴは、加速制御（Ｐ２）の時刻ｔ４４で、電気角カウンタの値ＡＧＬを補正する。これによって、制御装置ＣＴは、検出用巻線５１の電気信号Ｖｐが被検出部３８の前端３８ａに応じて変化するタイミングで複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。
【０１３９】
また、加速制御（Ｐ２）の時刻ｔ４５で、検出用巻線５１の電気信号Ｖｐが被検出部３８の後端３８ｂに応じて変化する。電気信号Ｖｐは、時刻ｔ４５で立下がりエッジを含む。制御装置ＣＴは、電気信号Ｖｐの変化のタイミングと、後端３８ｂに応じた電流Ｉｖの位相範囲とを比較することによって脱調検出を行う。
また、制御装置ＣＴは、加速制御（Ｐ２）の時刻ｔ４５で、電気角カウンタの値ＡＧＬを補正する。これによって、制御装置ＣＴは、検出用巻線５１の電気信号Ｖｐが被検出部３８の後端３８ｂに応じて変化するタイミングで複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。
【０１４０】
制御装置ＣＴは、加速制御（Ｐ２）の時刻ｔ４５の後も、検出用巻線５１の電気信号Ｖｐが被検出部３８の前端３８ａに応じて変化するタイミング、及び後端３８ｂに応じて変化するタイミングの双方で、電気角カウンタの値ＡＧＬの補正を行う。
【０１４１】
制御装置ＣＴは、回転速度が、始動完了速度を超えるまで、加速制御（Ｐ２）における脱調検出と、電気角カウンタの値ＡＧＬの補正を行う。制御装置は、前端３８ａと後端３８ｂのそれぞれに対応する位置において、前端と後端のそれぞれに対応する電気信号Ｖｐの変化のタイミングに基づいて、電気角カウンタの値ＡＧＬの補正を行う。電気角カウンタの値ＡＧＬは高い精度で制御される。
特にエンジン始動時においてロータの回転速度が低い場合であっても、前端３８ａと後端３８ｂのそれぞれに対応するタイミングで制御が実行される。高い精度で制御が実行されることによって、ロータ３０の回転の追従性が向上する。従って、スタータモータ２０の駆動トルクが上昇する。このため、ステータ巻線に供給される電流の変動を速くしても、ロータ３０が追従する。クランクシャフトの回転が早期に加速する。
高負荷領域と低負荷領域とを有するエンジン本体１０では、エンジン始動時に必要とされるトルクが大きく変動する。高負荷領域と低負荷領域とを有すエンジン本体１０のエンジン始動時において、前端３８ａと後端３８ｂのそれぞれを利用する高い精度の制御が実行されることによって、クランクシャフトの回転が早期に加速する。
【０１４２】
なお、制御装置ＣＴは、エンジン本体１０の始動が完了した後、予め定められた期間、クランクシャフト１５の正回転を加速させてもよい。この場合、エンジン本体１０の燃焼動作によるクランクシャフト１５の正回転をより安定化できる。また、クランクシャフト１５の正回転の加速をより迅速に行うことができる。
【０１４３】
図１３は、エンジンユニットＥＵが搭載される鞍乗型車両１を示す外観図である。
図１３に示す鞍乗型車両１は、上述したエンジンユニットＥＵと、車体２と、車輪３ａ，３ｂと、バッテリ４とを備えている。鞍乗型車両１に搭載されたエンジンユニットＥＵは、駆動輪である車輪３ｂを駆動し、車輪３ｂを回転させることによって、鞍乗型車両１を走行させる。
【０１４４】
図１３に示す鞍乗型車両１は、エンジンの早期始動性が向上したエンジンユニットＥＵを搭載している。従って、早期に走行を開始することができる。
エンジンユニットＥＵが備えるエンジン本体１０を始動させるためクランクシャフト１５を回転させる場合の、必要な電力が抑えられる。また、クランクシャフト１５の停止後、クランクシャフトを回転負荷の小さい位置まで逆転させることが必要な事態が抑えられる。
【０１４５】
上記実施形態に用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。
クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明は、クレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１４６】
１    鞍乗型車両
４    バッテリ
１０    ４ストロークエンジン本体
１５    クランクシャフト
２０    スタータモータ
３０    ロータ
３４    バックヨーク部
３８    被検出部
３８ａ  前端
３８ｂ  後端
４０    ステータ
５０    ロータ位置検出装置
５１    検出用巻線
５３    コア
６０    制御部
６１    インバータ
６１１〜６１６    スイッチング部
ＥＵ    エンジンユニット
ＣＴ    制御装置
Ｗ      ステータ巻線
【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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