(57)【要約】【課題】エンジンを始動させるための作業負担を軽減しながら、確実でかつ迅速にエンジンを始動させることができる状態を維持可能であり、アシストすることができないバッテリー残量の場合でも、ＦＩに関わるアクチュエータを動作させてエンジンを始動させることが可能な船外機およびエンジン始動装置を提供する。【解決手段】この船外機１００は、エンジン１と、ロープリール部２１と、回転電機３０と、ＥＣＵ４０とを備える。そして、ＥＣＵ４０は、ロープリール部２１が回転されることによりクランキング回転数範囲Ｒｃ内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、回転電機３０によりクランク軸１４の回転をアシストするアシスト制御を行うとともに、回転電機３０の力行回転数範囲Ｒｄを拡大させる力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている。【選択図】図６
2019044712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸を有し、前記クランク軸がクランキング回転数以上に回転されることにより始動するエンジンと、
ロープが巻回され、前記クランク軸に接続されたロープリール部と、
前記クランク軸に接続された回転電機と、
前記回転電機を制御する回転電機制御部とを備え、
前記回転電機制御部は、前記ロープリール部が回転されることにより前記クランキング回転数が含まれる範囲であるクランキング回転数範囲内の回転数で前記クランク軸が回転されている状態で、前記回転電機により前記クランク軸の回転をアシストするアシスト制御を行うとともに、前記回転電機の力行回転数範囲を拡大させる力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている、船外機。
【請求項２】
前記回転電機は、前記回転電機制御部により前記力行回転数範囲拡大制御が行われていない状態において、誘起電圧値がバッテリーの出力電圧値以上となる前記クランク軸の回転数である発電回転数範囲が、前記クランキング回転数範囲とオーバーラップするように構成されており、
前記回転電機制御部は、少なくとも前記オーバーラップする回転数範囲内の回転数で前記クランク軸が回転されている状態で、前記誘起電圧値を前記出力電圧値よりも低下させるように前記力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、前記アシスト制御を行うように構成されている、請求項１に記載の船外機。
【請求項３】
前記回転電機制御部は、バッテリーがアシスト可能な充電状態である場合に、前記アシスト制御を行うとともに、前記力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載の船外機。
【請求項４】
前記バッテリーがアシスト可能な充電状態でない場合で、かつ、前記ロープリール部が回転されることにより前記クランキング回転数範囲内の回転数で前記クランク軸が回転された場合に、前記回転電機からの電力が回生されるように構成されている、請求項３に記載の船外機。
【請求項５】
前記エンジンは、フューエルインジェクションに関わるアクチュエータを含み、
前記アクチュエータの駆動を制御する駆動制御部をさらに備え、
前記バッテリーがアシスト可能な充電状態でない場合で、かつ、前記ロープリール部が回転されることにより前記クランキング回転数範囲内の回転数で前記クランク軸が回転された場合に、前記回転電機からの電力が、前記アクチュエータおよび前記駆動制御部に供給されるように構成されている、請求項３または４に記載の船外機。
【請求項６】
前記回転電機制御部は、前記バッテリーがアシスト可能な充電状態でない場合で、かつ、前記ロープリール部が回転されることにより前記クランキング回転数範囲内の回転数で前記クランク軸が回転された場合に、前記回転電機からの電力により起動するように構成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項７】
前記回転電機制御部は、前記バッテリーがアシスト可能な充電状態である場合として前記バッテリーから印加される電圧値が所定の電圧値以上の場合に、前記アシスト制御を行うとともに、前記力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている、請求項３〜６のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項８】
前記回転電機制御部は、前記アシスト制御を行っている場合に、前記クランキング回転数範囲内において、前記クランク軸の回転数が第１回転数未満の状態から、前記第１回転数以上の状態となったことに基づいて、前記力行回転数範囲拡大制御を開始するように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項９】
前記回転電機制御部は、前記アシスト制御を行う場合に、前記クランキング回転数範囲内の回転数で前記クランク軸が回転されている状態で、前記回転電機を進角制御することにより、前記回転電機の誘起電圧値を低下させる前記力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項１０】
前記回転電機制御部は、前記アシスト制御を行う場合に、前記クランキング回転数範囲内の回転数で前記クランク軸が回転されている状態で、前記回転電機への通電位相を第１の位相角から前記第１の位相角よりも大きい第２の位相角に切り替える制御を行うことにより、前記誘起電圧値を低下させる前記力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている、請求項９に記載の船外機。
【請求項１１】
前記回転電機は、３相交流の電力が供給されることにより回転するように構成されており、
前記回転電機制御部は、前記クランキング回転数範囲内の回転数で前記クランク軸が回転されている状態で、前記回転電機に電気角１２０度よりも大きい第１の通電期間を有する前記３相交流の電力を供給するとともに、前記アシスト制御を行うように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項１２】
前記回転電機制御部は、前記クランキング回転数範囲内の第２回転数未満の回転数で前記クランク軸が回転されている状態で、前記回転電機に電気角１２０度以下の第２の通電期間を有する前記３相交流の電力を供給するとともに、前記アシスト制御を行い、前記クランキング回転数範囲内の前記第２回転数以上の回転数で前記クランク軸が回転されている状態で、前記第１の通電期間を有する前記３相交流の電力を供給するとともに、前記アシスト制御を行うように構成されている、請求項１１に記載の船外機。
【請求項１３】
前記回転電機制御部は、前記クランキング回転数範囲よりも大きい回転数で前記クランク軸が回転されている状態で、前記力行回転数範囲拡大制御を停止して、発電制御を行うように構成されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項１４】
前記回転電機の回転角を取得する回転角取得部をさらに備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項１５】
前記回転電機制御部は、前記クランク軸の回転数が前記ロープリール部の回転数を超えた後に、継続して前記力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、前記回転電機にバッテリーから電力を供給して、前記クランク軸を回転させる制御を行うように構成されている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項１６】
前記エンジンは、燃料噴射装置および点火装置を含み、
前記回転電機制御部は、前記クランキング回転数範囲内の回転数で前記クランク軸が回転されている状態で、前記燃料噴射装置による燃料の噴射の後で、かつ、前記点火装置による初回の点火の後まで少なくとも継続して、前記力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、前記回転電機にバッテリーから電力を供給する制御を行うように構成されている、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項１７】
前記回転電機は、前記クランク軸に直結されたロータと、前記クランク軸の径方向に前記ロータと対向する位置に設けられたステータとを含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項１８】
船外機本体内に配置され、前記回転電機に電力を供給するとともに、前記回転電機から電力が回生されるバッテリーをさらに備える、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項１９】
クランク軸がクランキング回転数以上に回転されることにより始動するエンジンの前記クランク軸に接続され、人力により前記クランク軸を回転させるマニュアルスタータ部と、
前記クランク軸に接続された回転電機と、
前記回転電機を制御する回転電機制御部とを備え、
前記回転電機制御部は、前記マニュアルスタータ部により前記クランキング回転数が含まれる範囲であるクランキング回転数範囲内の回転数で前記クランク軸が回転されている状態で、前記回転電機により前記クランク軸の回転をアシストするアシスト制御を行うとともに、前記回転電機の力行回転数範囲を拡大する力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている、エンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロープリール部を備える船外機、および、マニュアルスタータ部を備えるエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロープリール部を備える船外機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、エンジンの始動用のロープが巻き付けられるロープ巻取部を含むロープリールを備える船外機が開示されている。この船外機には、ロープリールの回転力を蓄えてクランク軸に回転力を伝達する蓄力用ゼンマイが設けられている。そして、この船外機では、操作者によりロープが複数回引っ張られることにより、ロープリールが回転して、徐々に蓄力用ゼンマイに力が蓄えられる。そして、この船外機では、蓄力用ゼンマイに蓄えられた力がエンジンの圧縮行程の抵抗を超えると、クランク軸に接続されたピストンが上死点を越えてエンジンが始動するように構成されている。すなわち、この船外機では、エンジンを始動させる前に、予め蓄力用ゼンマイに力を蓄えるためにロープを引っ張る動作（予備動作）を行うことによって、エンジン始動時にロープを引っ張る際の荷重を低減するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１３５１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された船外機では、エンジンを始動させる前に、予め蓄力用ゼンマイに所定の力以上、力を蓄えるための予備動作が必要になる。このため、上記特許文献１に記載された船外機では、エンジンを始動させるための操作者の作業負担が増加する。また、上記特許文献１に記載された船外機では、予備動作を行うための荷重と、エンジンの始動時にロープを引っ張る際の荷重とを合わせた合計荷重は、蓄力用ゼンマイを巻回するための荷重が必要になる分、エンジンの圧縮行程の抵抗の荷重よりも大きくなるため、この点からも操作者の作業負担が増加する。
【０００６】
そこで、エンジンを始動させるための作業負担を軽減するために、蓄力用ゼンマイを設けずに、バッテリーの電力を用いてエンジンを始動させるモータを船外機に設けることが考えられる。ここで、船外機には、一般的に、エンジンの始動および駆動のために、バッテリーの電力を用いて動作する燃料噴射装置および点火装置が設けられる。このため、従来の船外機では、少なくとも燃料噴射装置および点火装置を動作させる分のバッテリーの残量を確保しておく必要がある。すなわち、従来の船外機（エンジン始動装置）では、バッテリーの残量がなくならないように注意し、確実でかつ迅速にエンジンを始動させることが可能な状態を維持させることが重要となる。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、エンジンを始動させるための作業負担を軽減しながら、確実でかつ迅速にエンジンを始動させることができる状態を維持させることが可能であり、アシストすることができないバッテリー残量の場合でも、フューエルインジェクションに関わるアクチュエータを動作させてエンジンを始動させることが可能な船外機およびエンジン始動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明の第１の局面による船外機は、クランク軸を有し、クランク軸がクランキング回転数以上に回転されることにより始動するエンジンと、ロープが巻回され、クランク軸に接続されたロープリール部と、クランク軸に接続された回転電機と、回転電機を制御する回転電機制御部とを備え、回転電機制御部は、ロープリール部が回転されることによりクランキング回転数が含まれる範囲であるクランキング回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転されている状態で、回転電機によりクランク軸の回転をアシストするアシスト制御を行うとともに、回転電機の力行回転数範囲を拡大させる力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている。なお、本願明細書では、「回転電機によりアシストする」とは、ロープが引っ張られることによりロープリール部が回転し、クランク軸が回転している状態で、回転電機によりクランク軸に回転力を印加することを意味するものとして記載している。また、「クランキング」とは、クランク軸を停止状態から回転させることを意味するものとして記載している。また、「クランキング回転数」とは、エンジンが初爆する可能性があるクランク軸の回転数の下限値を意味するものとして記載している。また、「初爆」とは、停止状態からクランク軸の回転が開始され、最初に燃料が燃焼されることを意味するものとして記載している。また、「力行回転数範囲」とは、バッテリーから回転電機に電力が供給されるクランク軸の回転数の範囲を意味するものとして記載している。
【０００９】
この第１の局面による船外機では、上記のように、回転電機制御部を、ロープリール部が回転されることによりクランキング回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転されている状態で、回転電機によりクランク軸の回転をアシストするアシスト制御を行うように構成する。これにより、操作者がロープを引っ張ってロープリール部を回転させる際に、回転電機によりクランク軸の回転をアシストすることができるので、回転電機からのトルクがクランク軸に加わる分、エンジンの圧縮行程の抵抗を超えるために必要なロープの引っ張る力（荷重）を低減することができる。また、蓄力用ゼンマイを設ける場合と異なり、予め蓄力用ゼンマイを巻くための予備動作が必要ない分、操作者のエンジンの始動のための作業負担を軽減することができる。
【００１０】
ここで、一般的な船外機では、ロープを手引きすることでエンジンを始動させる場合には、ロープを引っ張る力は、操作者によっては比較的小さくなる場合がある。この場合、クランク軸の回転数が十分に大きくならずに、エンジンで初爆を生じさせるために十分なエンジンのシリンダ内の圧力が確保されない場合がある。このような場合には、操作者は、複数回ロープを引っ張ることが必要になる。これに対して、本発明では、回転電機によりクランク軸の回転をアシストすることにより、操作者のロープを引っ張る力が比較的小さい場合でも、クランク軸の回転数を大きくすることができる。その結果、クランク軸の回転数が大きいことにより、エンジンのシリンダ内の圧力を向上させることができるので、エンジンにおいて初爆が生じる可能性を向上させて、エンジンをより確実に始動させることができる。
【００１１】
また、上記のように、回転電機制御部を、クランキング回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転されている状態で、回転電機の力行回転数範囲を拡大させる力行回転数範囲拡大制御を行うように構成する。これにより、クランキング回転数範囲内で、回転電機の誘起電圧値がバッテリーの出力電圧値を超えるように回転電機が設計されている場合、すなわち、クランキング回転数範囲の上限値が、力行回転数範囲の上限値よりも大きい場合でも、力行回転数範囲拡大制御により力行回転数範囲を拡大して、回転電機を力行動作させることができる。その結果、力行回転数範囲拡大制御を行わない場合には、クランキング回転数範囲内で、回転電機からバッテリーに電力を回生させることができるとともに、力行回転数範囲拡大制御を行った場合には、クランキング回転数範囲内で、誘起電圧値をバッテリーの出力電圧値よりも小さくして、アシスト制御を行うことができる。この結果、バッテリーからの電力の供給がない場合でも、操作者がロープを引っ張ることによりロープリール部を回転させて、クランク軸をクランキング回転数範囲内で回転させれば、回転電機から回生された電力を用いて、燃料噴射装置および点火装置を動作させて、エンジンを始動させることができる。したがって、エンジンを始動させるための作業負担を軽減しながら、確実でかつ迅速にエンジンを始動させることができる状態を維持させることができる。すなわち、アシストすることができないバッテリー残量の場合でも、フューエルインジェクションに関わるアクチュエータを動作させてエンジンを始動させることができる。
【００１２】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、回転電機は、回転電機制御部により力行回転数範囲拡大制御が行われていない状態において、誘起電圧値がバッテリーの出力電圧値以上となるクランク軸の回転数である発電回転数範囲が、クランキング回転数範囲とオーバーラップするように構成されており、回転電機制御部は、少なくともオーバーラップする回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転されている状態で、誘起電圧値を出力電圧値よりも低下させるように力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、アシスト制御を行うように構成されている。このように構成すれば、オーバーラップする回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転されている状態で、かつ、力行回転数範囲拡大制御が行われていない状態では、回転電機からバッテリーに電力を回生させることができるとともに、力行回転数範囲拡大制御を行った場合には、容易にアシスト制御を行うことができる。
【００１３】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、回転電機制御部は、バッテリーがアシスト可能な充電状態である場合に、アシスト制御を行うとともに、力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている。このように構成すれば、バッテリーに電力が蓄電されており、バッテリーの電力を用いてアシストすることができる場合には、力行回転数範囲拡大制御により回転電機の力行回転数範囲を拡大させてクランク軸の回転をアシストすることができる。
【００１４】
この場合、好ましくは、バッテリーがアシスト可能な充電状態でない場合で、かつ、ロープリール部が回転されることによりクランキング回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転された場合に、回転電機からの電力が回生されるように構成されている。このように構成すれば、バッテリーに電力が蓄電されておらず、アシスト制御を行うことができない場合には、ロープリール部を回転させることにより、クランク軸をクランキング回転数範囲内の回転数で回転させることによって、回生させて燃料噴射装置および点火装置を動作させる電力を供給することができると共に、バッテリーに充電を行うことができる。すなわち、ロープリール部を回転させることによって、回生された電力により、即燃料噴射装置等を動作させることができる。
【００１５】
上記バッテリーがアシスト可能な充電状態である場合にアシスト制御を行う船外機において、好ましくは、エンジンは、フューエルインジェクションに関わるアクチュエータを含み、アクチュエータの駆動を制御する駆動制御部をさらに備え、バッテリーがアシスト可能な充電状態でない場合で、かつ、ロープリール部が回転されることによりクランキング回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転された場合に、回転電機からの電力が、アクチュエータおよび駆動制御部に供給されるように構成されている。このように構成すれば、バッテリーがアシスト可能な充電状態でない場合でも、回転電機からの電力により、アクチュエータおよび駆動制御部を駆動させて、エンジンを始動させることができる。
【００１６】
上記バッテリーがアシスト可能な充電状態である場合にアシスト制御を行う船外機において、好ましくは、回転電機制御部は、バッテリーがアシスト可能な充電状態でない場合で、かつ、ロープリール部が回転されることによりクランキング回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転された場合に、回転電機からの電力により起動するように構成されている。このように構成すれば、バッテリーがアシスト可能な充電状態でない場合でも、ロープリール部を回転させることにより、回転電機制御部を起動させることができる。その結果、バッテリーがアシスト可能な充電状態でない場合でも、回転電機制御部を起動させて、適切に回転電機の動作を制御させることができる。
【００１７】
上記バッテリーがアシスト可能な充電状態である場合にアシスト制御を行う船外機において、好ましくは、回転電機制御部は、バッテリーがアシスト可能な充電状態である場合としてバッテリーから印加される電圧値が所定の電圧値以上の場合に、アシスト制御を行うとともに、力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている。このように構成すれば、バッテリーから印加される電圧値と所定の電圧値とを比較することにより、容易にバッテリーがアシスト可能な充電状態であるか否かを判断することができるとともに、バッテリーに電力が十分蓄電されている場合に、アシスト制御を行うことができる。
【００１８】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、回転電機制御部は、アシスト制御を行っている場合に、クランキング回転数範囲内において、クランク軸の回転数が第１回転数未満の状態から、第１回転数以上の状態となったことに基づいて、力行回転数範囲拡大制御を開始するように構成されている。ここで、クランク軸の回転数が比較的小さい場合（第１回転数未満の場合）、回転電機に生じる誘起電圧値は比較的小さくなるため、力行回転数範囲拡大制御した場合に回転電機により発生されるトルクよりも、力行回転数範囲拡大制御しない場合に回転電機により発生されるトルクの方が大きくなる。この点に着目して、本発明では、クランク軸の回転数が第１回転数未満の状態から、第１回転数以上の状態となったことに基づいて、力行回転数範囲拡大制御を開始するので、クランク軸の回転数が第１回転数未満の状態では、力行回転数範囲拡大制御せずに回転電機を回転させてトルクを大きくするとともに、誘起電圧値が大きくなることに起因してトルクが小さくなる第１回転数以上の回転数の状態では、力行回転数範囲拡大制御して回転電機を回転させてトルクを大きくすることができる。その結果、クランク軸がいずれの回転数で回転されている場合でも、トルクを大きくすることができるので、効率良くクランク軸の回転をアシストすることができる。
【００１９】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、回転電機制御部は、アシスト制御を行う場合に、クランキング回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転されている状態で、回転電機を進角制御することにより、回転電機の誘起電圧値を低下させる力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている。このように構成すれば、回転電機に供給する電力の通電位相を変更することに応じて、回転電機の誘起電圧値を低下させることができるので、容易に力行回転数範囲を拡大することができる。
【００２０】
この場合、好ましくは、回転電機制御部は、アシスト制御を行う場合に、クランキング回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転されている状態で、回転電機への通電位相を第１の位相角から第１の位相角よりも大きい第２の位相角に切り替える制御を行うことにより、誘起電圧値を低下させる力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている。このように構成すれば、回転電機への通電位相を切り替えることにより、誘起電圧値が低下するので、回転電機への通電位相を、第１の位相角から第２の位相角に進めれば（切り替えれば）、容易に力行回転数範囲拡大制御を行うことができる。
【００２１】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、回転電機は、３相交流の電力が供給されることにより回転するように構成されており、回転電機制御部は、クランキング回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転されている状態で、回転電機に電気角１２０度よりも大きい第１の通電期間を有する３相交流の電力を供給するとともに、アシスト制御を行うように構成されている。このように構成すれば、力行回転数範囲をさらに拡大させることができる。
【００２２】
この場合、好ましくは、回転電機制御部は、クランキング回転数範囲内の第２回転数未満の回転数でクランク軸が回転されている状態で、回転電機に電気角１２０度以下の第２の通電期間を有する３相交流の電力を供給するとともに、アシスト制御を行い、クランキング回転数範囲内の第２回転数以上の回転数でクランク軸が回転されている状態で、第１の通電期間を有する３相交流の電力を供給するとともに、アシスト制御を行うように構成されている。このように構成すれば、誘起電圧値が比較的小さい第２回転数未満の回転数でクランク軸が回転されている場合には、通電期間を電気角１２０度以下にしてより高効率なアシスト制御ができるとともに、誘起電圧値が比較的大きい第２回転数以上の回転数でクランク軸が回転されている場合には、通電期間を第１の通電期間に変更することにより、力行回転数範囲を拡大して、トルクの低下を抑制しながらアシスト制御することができる。
【００２３】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、回転電機制御部は、クランキング回転数範囲よりも大きい回転数でクランク軸が回転されている状態で、力行回転数範囲拡大制御を停止して、発電制御を行うように構成されている。このように構成すれば、エンジンが始動して、クランキング回転数範囲よりも大きい回転数でクランク軸が回転されている状態では、バッテリーの出力電圧値を一定にすることができるため、バッテリーを充電できると共に、燃料噴射装置や点火装置を含むエンジン補機類に適切に電力を供給することができる。
【００２４】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、回転電機の回転角を取得する回転角取得部をさらに備える。このように構成すれば、回転角取得部により、回転電機の通電制御に必要な回転角を検出すると共に、力行回転数範囲拡大制御、及び、アシスト制御にも流用することができる。この結果、操作者はアシスト開始と共に入力操作をすることが不要となるため、エンジン始動作業がより簡易的になる。
【００２５】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、回転電機制御部は、クランク軸の回転数がロープリール部の回転数を超えた後に、継続して力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、回転電機にバッテリーから電力を供給して、クランク軸を回転させる制御を行うように構成されている。ここで、上記したように、一般的な船外機では、初回のエンジンの圧縮行程では、初爆を迎えることができず、エンジンが始動しない場合が多い。そこで、一般的な船外機では、ロープを比較的長く構成して、ロープを１回引く間に、エンジンの圧縮行程が複数回迎えられるように構成して、複数回迎えられるエンジンの圧縮行程のうちのいずれかで、初爆を生じさせるように構成されている。これに対して、本発明ではクランク軸の回転数がロープリール部の回転数を超えた後に、継続して力行回転数範囲拡大制御を行うとともにクランク軸を回転させる制御を行うので、操作者がエンジン始動できる程のクランキング動作ができなかった場合でも、回転電機により継続してクランク軸が回転されている間にエンジンを始動させることができる。これにより、ロープの長さを短くすることもできる。
【００２６】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、エンジンは、燃料噴射装置および点火装置を含み、回転電機制御部は、クランキング回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転されている状態で、燃料噴射装置による燃料の噴射の後で、かつ、点火装置による初回の点火の後まで少なくとも継続して、力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、回転電機にバッテリーから電力を供給する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、少なくともエンジン内で点火が行われる時点までは、回転電機によりクランク軸の回転がアシストされるので、より確実にエンジンを始動させることができる。
【００２７】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、回転電機は、クランク軸に直結されたロータと、クランク軸の径方向にロータと対向する位置に設けられたステータとを含む。このように構成すれば、回転電機とクランク軸との間にギア等を設ける場合のように、回転電機のロータとクランク軸とを直結させない場合と異なり、船外機の構成が複雑化するのを抑制することができる。また、上記のように構成することにより、一般的な船外機に設けられている既存の回転電機を、クランク軸の回転をアシストするための回転電機として用いることができる。
【００２８】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、船外機本体内に配置され、回転電機に電力を供給するとともに、回転電機から電力が回生されるバッテリーをさらに備える。このように構成すれば、船舶（船体）に設けられたバッテリーから回転電機に電力を供給する場合と異なり、船舶と船外機と間で電力をやり取りするための電力線を設ける必要がない。その結果、船舶と船外機とを接続するための構成を簡素化することができる。
【００２９】
この発明の第２の局面によるエンジン始動装置は、クランク軸がクランキング回転数以上に回転されることにより始動するエンジンのクランク軸に接続され、人力によりクランク軸を回転させるマニュアルスタータ部と、クランク軸に接続された回転電機と、回転電機を制御する回転電機制御部とを備え、回転電機制御部は、マニュアルスタータ部によりクランキング回転数が含まれる範囲であるクランキング回転数範囲内の回転数でクランク軸が回転されている状態で、回転電機によりクランク軸の回転をアシストするアシスト制御を行うとともに、回転電機の力行回転数範囲を拡大する力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている。
【００３０】
この発明の第２の局面によるエンジン始動装置では、上記のように構成することにより、エンジンを始動させるための作業負担を軽減しながら、確実でかつ迅速にエンジンを始動させることができる状態を維持させることが可能なエンジン始動装置を提供することができる。また、アシストすることができないバッテリー残量の場合でも、フューエルインジェクションに関わるアクチュエータを動作させてエンジンを始動させることが可能なエンジン始動装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、上記のように、エンジンを始動させるための作業負担を軽減しながら、確実でかつ迅速にエンジンを始動させることができる状態を維持させることができる。また、アシストすることができないバッテリー残量の場合でも、フューエルインジェクションに関わるアクチュエータを動作させてエンジンを始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態による船外機全体の構成を示した側面図である。
【図２】本発明の一実施形態による船外機の構造を示した概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による船外機のブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による船外機のシリンダ内圧力の関係と比較例による船外機のシリンダ内圧力の関係を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態による船外機のカムプレートおよびフライホイールマグネトーの構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による船外機の回転電機の特性を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態による船外機のＥＣＵとバッテリーとの接続を示す回路図である。
【図８】本発明の一実施形態による船外機の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態による船外機の初爆を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施形態による船外機のＥＣＵの回転電機制御処理を説明するためフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態による船外機のＥＣＵのエンジン制御処理を説明するためフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態による船外機のアシスト制御および力行回転数範囲拡大制御を行った際の各波を説明するため図である。
【図１３】本発明の一実施形態による船外機のロープを引っ張る際の荷重と比較例による船外機のロープを引っ張る際の荷重との比較結果を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態の第１変形例による船外機の構成を説明するための回路図である。
【図１５】本発明の一実施形態の第２変形例による船外機の構成を説明するための回路図である。
【図１６】本発明の一実施形態の第３変形例による船外機の構成を説明するための回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３４】
［船外機の構成］
図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態による船外機１００の構成について説明する。なお、下記の説明において、「前方」または「前進方向」と記載した場合は、図１中の「ＦＷＤ」の方向を意味し、「後方」または「後進方向」と記載した場合は、図１中の「ＢＷＤ」の方向を意味する。なお、船外機１００は、特許請求の範囲の「エンジン始動装置」の一例である。
【００３５】
本実施形態による船外機１００は、図１に示すように、船体１０１の後部に取り付けられている。船外機１００は、エンジン１と、引き手２と、ティラーハンドル３と、ドライブ軸４と、ギア部５と、プロペラ軸６と、プロペラ７と、ブラケット８とを備える。船外機１００は、ブラケット８により船体１０１に取り付けられている。
【００３６】
図１に示すように、船外機１００は、カウリング９ａと、カウリング９ａの下方側に設けられるケース部９ｂとを備える。エンジン１は、カウリング９ａ内に収納されている。また、引き手２は、カウリング９ａから前進方向側に突出するように、カウリング９ａに配置されている。ティラーハンドル３は、引き手２の下方側（矢印Ｚ２方向側）において、カウリング９ａから前進方向側に突出するように、カウリング９ａに配置されている。ドライブ軸４とギア部５とプロペラ軸６とは、ケース部９ｂの内部に配置されている。また、プロペラ７は、ケース部９ｂ内の下方側に配置されている。ブラケット８は、ケース部９ｂの前進方向側に配置されている。なお、カウリング９ａおよびケース部９ｂは、特許請求の範囲の「船外機本体」の一例である。
【００３７】
（エンジンの構成）
エンジン１は、ガソリンや軽油などの爆発燃焼により駆動される内燃機関により構成されている。例えば、エンジン１は、排気行程、吸気行程、圧縮行程、および、膨張行程を繰り返す４ストロークエンジンとして構成されている。
【００３８】
図２に示すように、エンジン１は、上下方向（Ｚ方向）に並んだ複数のシリンダ１１と、各シリンダ１１内を水平方向に往復移動するピストン１２と、ピストン１２に接続されたコンロッド１３と、コンロッド１３に接続され、上下方向に延びるクランク軸１４とが設けられている。ピストン１２の水平方向の往復運動は、コンロッド１３およびクランク軸１４により回転運動に変換される。クランク軸１４の下端部は、ドライブ軸４（図１参照）に接続されている。また、クランク軸１４の上端部は、エンジン１の回転を安定させるためのフライホイールマグネトー１５（以下、「ＦＷＭ１５」とする）に接続されている。なお、ＦＷＭ１５は、特許請求の範囲の「ロータ」の一例である。
【００３９】
図３に示すように、エンジン１は、エンジン補機類１ａを含む。エンジン補機類１ａには、フューエルインジェクション（ＦＩ）に関わるアクチュエータが設けられている。例えば、エンジン補機類１ａには、燃料噴射装置１６および点火装置１７などが含まれる。そして、エンジン１では、後述するＥＣＵ４０の指令に基づいて、例えば、排気行程中において、燃料噴射装置１６により燃料が噴射され、吸気行程中において、噴射された燃料と空気とが混合されたガスがシリンダ１１に導入され、圧縮工程中において、導入された燃料が点火装置１７により点火されて燃焼して、膨張行程において、シリンダ１１内のピストン１２が移動する（図９参照）。なお、燃料噴射装置１６および点火装置１７は、バッテリー５０から供給される電力、または、回転電機３０から回生される電力を用いて動作するように構成されている。なお、燃料噴射装置１６および点火装置１７は、特許請求の範囲の「フューエルインジェクションに関わるアクチュエータ」の一例である。また、ＦＩに関わるアクチュエータには、例えば、フューエルポンプ、インジェクション、アイドル・スピード・コントロール（ＩＳＣ）モータ等も含まれる。
【００４０】
（マニュアルスタータ部の構成）
図２に示すように、船外機１００のカウリング９ａの内部において、エンジン１のＦＷＭ１５の上方に、エンジン１を手動で始動するためのマニュアルスタータ部２０が配置されている。マニュアルスタータ部２０は、クランク軸１４に接続され、人力によりクランク軸１４を回転させるように構成されている。マニュアルスタータ部２０は、言い換えると、リコイルスタータ部であり、プルスタータ部である。
【００４１】
具体的には、マニュアルスタータ部２０は、クランク軸１４の回転中心軸線Ｃ（以下、「軸線Ｃ」とする）を中心に回転可能なロープリール部２１と、一端部がロープリール部２１に接続されているとともに、他端部が引き手２に接続され、ロープリール部２１に巻回されたロープ２２とを含む。そして、引き手２が、操作者により引っ張られることによって、ロープリール部２１は、軸線Ｃを中心に回転される。
【００４２】
図５に示すように、マニュアルスタータ部２０には、軸線Ｃを中心に回転可能なカムプレート２３が設けられている。カムプレート２３には、回動軸２３ａを中心に回動可能な係合爪２３ｂが設けられている。ＦＷＭ１５の上部（矢印Ｚ１方向の部分）には、円筒状の突出部１５ｂが設けられており、突出部１５ｂの内側面には、複数の係合凹部１５ｃが形成されている。そして、手動によるエンジン１の始動時には、係合爪２３ｂが係合凹部１５ｃに引っ掛かることにより、マニュアルスタータ部２０（ロープリール部２１）の回転力がＦＷＭ１５に伝達されるように構成されている。そして、ＦＷＭ１５からクランク軸１４に回転力が伝達されて、クランク軸１４が回転することにより、コンロッド１３を介して、ピストン１２が水平移動する。
【００４３】
そして、マニュアルスタータ部２０は、ＦＷＭ１５（クランク軸１４）の回転数が、ロープリール部２１の回転数を上回った場合、係合爪２３ｂと係合凹部１５ｃとの係合が解除されて、ＦＷＭ１５とロープリール部２１との間でのトルクの伝達が停止されるように構成されている。例えば、ロープ２２を引っ張る動作を停止した場合、または、エンジン１が始動してクランク軸１４の回転数が増大した場合に、ロープリール部２１からＦＷＭ１５へのトルクの伝達が停止される。
【００４４】
図３に示すように、船外機１００（カウリング９ａまたはケース部９ｂ）には、回転電機３０と、制御部内蔵インバータ装置（ＥＣＵ：Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）４０（以下、「ＥＣＵ４０」とする）と、バッテリー５０と、クランクセンサ１４ａとが設けられている。なお、ＥＣＵ４０は、特許請求の範囲の「回転電機制御部」および「駆動制御部」の一例である。
【００４５】
ここで、エンジン制御用クランク信号の要件として、クランク軸１４（ＦＷＭ１５）の１回転につき１回、基準となる角度が検出できること、および、クランク角が判定できるように所定の角度分解能（例えば３０度）があることが必要とされる。例えば、クランクセンサ１４ａは、回転電機３０のロータ（ＦＷＭ１５）の外周に設けられた突起（図示せず）を検出するように構成されている。具体的には、ロータの外周に１つの突起が設けて、突起を検出したクランクセンサ１４ａからローレベル信号が出力されるように船外機１００を構成する（図１２参照）。すなわち、クランクセンサ１４ａは、ＦＷＭ１５の１回転につき１回、ローレベル信号を出力する。そして、後述する回転角センサ３３は、クランク角を判定できる程度の所定の角度分解能（例えば３０度）を有するので、クランクセンサ１４ａからの信号と、回転角センサ３３からの信号とが組み合わされることにより、ＥＣＵ４０はエンジン１を制御することができる。また、クランクセンサ１４ａは、エンジン１に設けられている。
【００４６】
（回転電機の構成）
図２に示すように、本実施形態では、回転電機３０は、複数の永久磁石３１が配置されており、クランク軸１４に直結されたＦＷＭ１５と、クランク軸１４の径方向に永久磁石３１と対向する位置に設けられたステータ３２（巻線）とを含む。永久磁石３１は、例えば、ＦＷＭ１５の内周面に固定されている。また、図３に示すように、回転電機３０には、回転角センサ３３が設けられており、ＦＷＭ１５（永久磁石３１）の回転角の変化を取得して、ＥＣＵ４０の制御回路４２に伝達するように構成されている。回転角センサ３３は、例えば、ホール素子を含み、所定の角度分解能（例えば３０度）を有する。なお、回転角センサ３３は、特許請求の範囲の「回転角取得部」の一例である。
【００４７】
図６に示すように、回転電機３０は、ＦＷＭ１５が回転されることにより生じる誘起電圧をバッテリー５０に回生するジェネレータとしての機能を有するとともに、バッテリー５０から電力が供給されることにより回転して、クランク軸１４を回転させるモータとしての機能を有する。例えば、回転電機３０は、３相交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電力が供給されることにより回転するように構成されている。すなわち、回転電機３０は、始動兼発電装置（ＩＳＧ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）として構成されている。
【００４８】
具体的には、本実施形態では、回転電機３０は、ＥＣＵ４０により回転電機３０の力行回転数範囲Ｒｄを拡大する力行回転数範囲拡大制御が行われていない状態において、誘起電圧値Ｖｉがバッテリー５０の出力電圧値Ｖｂ以上となるクランク軸１４の回転数Ｎである発電回転数範囲Ｒｇが、クランキング回転数範囲Ｒｃとオーバーラップするように構成されている。なお、クランク軸１４の回転数Ｎは、言い換えると、エンジン回転数である。また、「力行回転数範囲拡大制御」についての詳細は、後述する。
【００４９】
詳細には、クランキング回転数範囲Ｒｃとは、エンジン１をクランキングする際のクランク軸１４の回転数Ｎの範囲である。すなわち、クランキング回転数範囲Ｒｃは、エンジン１において初爆する可能性があるクランク軸１４の回転数Ｎの範囲である初爆発生回転数範囲Ｒｅを含む。初爆発生回転数範囲Ｒｅは、例えば、下限値の回転数Ｎ１ａから上限値の回転数Ｎ１ｂまでの範囲である。また、エンジン１のアイドリング動作時のクランク軸１４の回転数Ｎであるアイドリング回転数Ｎａは、回転数Ｎ１ｂよりも大きい数である。なお、「クランキング」とは、クランク軸１４が停止状態から回転を開始させることを意味している。なお、初爆発生回転数範囲Ｒｅの下限値の回転数Ｎ１ａは、特許請求の範囲の「クランキング回転数」の一例である。
【００５０】
そして、回転電機３０では、回転数Ｎが大きくなる程、誘起電圧値Ｖｉが大きくなる。そして、回転電機３０は、クランク軸１４の回転数ＮがＮ２の状態において、バッテリー５０の出力電圧値Ｖｂと誘起電圧値Ｖｉとが略等しい値となるように構成されている。ここで、回転数Ｎ２は、回転数Ｎ１ａ以上で、かつ、回転数Ｎ１ｂ以下の範囲である。
【００５１】
〈通電回生制御中の特性〉
そして、回転電機３０は、後述する力行回転数範囲拡大制御を行っていない状態で、かつ、１２０度通電で第１の位相角（０度）により制御している状態（以下、「通電回生制御」という）において、クランク軸１４の回転数ＮがＮ２よりも大きい場合（発電回転数範囲Ｒｇ）に、誘起電圧値Ｖｉがバッテリー５０の出力電圧値Ｖｂよりも大きくなり、バッテリー５０に回転電機３０からの電力が回生される。すなわち、回転電機３０は、回転数Ｎ２以上で、かつ、回転数Ｎ１ｂ以下の回転数の範囲で、クランキング回転数範囲Ｒｃと発電回転数範囲Ｒｇとがオーバーラップする特性を有するように構成されている。
【００５２】
〈全波整流状態における特性〉
また、回転電機３０は、力行回転数範囲拡大制御を行っていない状態で、かつ、スイッチング素子４１によりスイッチング動作を行わず、スイッチング素子４１に付随されるボディーダイオードにより整流する状態（以下、「全波整流状態」という）において、クランク軸１４の回転数ＮがＮ３よりも大きい場合（発電回転数範囲Ｒｇ）に、誘起電圧値Ｖｉがバッテリー５０の出力電圧値Ｖｂよりも大きくなり、バッテリー５０に回転電機３０からの電力が回生される。すなわち、回転電機３０は、回転数Ｎ３以上で、かつ、回転数Ｎ１ｂ以下の回転数の範囲で、クランキング回転数範囲Ｒｃと発電回転数範囲Ｒｇとがオーバーラップする特性を有するように構成されている。なお、例えば、回転数Ｎ３は、回転数Ｎ２よりも大きい。
【００５３】
（バッテリーおよび回転電機とＥＣＵとの接続に関する構成）
図７に示すように、船外機１００には、ＥＣＵ４０とバッテリー５０との間に設けられたメインスイッチ６１と、メインスイッチ６１とＥＣＵ４０との間に設けられたスタートスイッチ６２とが設けられている。例えば、船外機１００の運転を開始する際に、メインスイッチ６１がオンにされて（導通されて）、ＥＣＵ４０の電源端子４０ａとバッテリー５０とが接続される。また、メインスイッチ６１がオンされた状態では、バッテリー５０からエンジン１の補機等に電力が供給される。
【００５４】
また、本実施形態では、船外機１００は、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態でない場合で、かつ、ロープリール部２１が回転されることによりクランキング回転数範囲Ｒｃ内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転された場合に、回転電機３０からの電力が、燃料噴射装置１６およびＥＣＵ４０に供給されるように構成されている。すなわち、ＥＣＵ４０は、通電回生制御が可能な充電状態であれば、通電回生制御により、回転電機３０からの電力をエンジン補機類１ａに供給する。また、船外機１００が通電回生制御が可能な充電状態でなければ、ＥＣＵ４０が全波整流状態となり、回転電機３０からの電力がエンジン補機類１ａおよびＥＣＵ４０に供給される。例えば、船外機１００では、回転電機３０からの電力が、後述するスタートリレー６４を介して、エンジン１内の燃料噴射装置１６に供給されるように構成されている。
【００５５】
スタートスイッチ６２は、オンされることにより、ＥＣＵ４０のスタート端子４０ｂにスタートスイッチ信号が入力される。ＥＣＵ４０は、スタートスイッチ信号が入力された場合で、回転角センサ３３からの回転角の変化を取得した場合に、アシスト制御（および力行回転数範囲拡大制御）を実行するように構成されている。
【００５６】
また、船外機１００には、ＥＣＵ４０とバッテリー５０との間に設けられたメインリレー６３と、メインスイッチ６１とＥＣＵ４０との間に設けられたスタートリレー６４と、メインスイッチ６１とＥＣＵ４０との間に設けられたスタートスイッチ６２と、保護部品６５とを含む。
【００５７】
また、ＥＣＵ４０には、メインリレー６３の励磁コイル部を接地する状態と接地しない状態とを切り替えるスイッチ４３ａと、スタートリレー６４の励磁コイル部を接地する状態と接地しない状態とを切り替えるスイッチ４３ｂとが設けられている。スイッチ４３ａおよびスイッチ４３ｂは、制御回路４２の指令に基づいて動作するように構成されている。
【００５８】
（ＥＣＵの構成）
図７に示すように、ＥＣＵ４０は、複数のスイッチング素子４１と、複数のスイッチング素子４１の動作を制御する制御回路４２とを含む。また、ＥＣＵ４０は、回転電機３０と３相（Ｕ相、Ｖ相、および、Ｗ相）の電力線４４により接続されているとともに、バッテリー５０と、電力線４５により接続されている。
【００５９】
スイッチング素子４１は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）により構成されている。好ましくは、スイッチング素子４１は、ボディーダイオード付きＮチャンネルＭＯＳＦＥＴである。そして、制御回路４２は、複数のスイッチング素子４１にゲート駆動信号を伝達することにより、スイッチング動作させる（３相それぞれの導通状態（オン）と、遮断状態（オフ）とを切り替える）制御を行うように構成されている。
【００６０】
〈制御回路の構成〉
制御回路４２は、回転角センサ３３からの回転角の情報を取得して、取得した回転角の情報に基づいて、スイッチング素子４１の動作を制御するように構成されている。具体的には、制御回路４２は、取得した回転角に同期させて、Ｕ相、Ｖ相、および、Ｗ相の通電期間（例えば、１２０度通電または１８０度通電）を設定するとともに、回転電機３０への通電位相を設定する進角制御を行うように構成されている。なお、スイッチング素子４１を動作させない場合には、上記した全波整流状態となる。また、図３に示すように、制御回路４２は、クランクセンサ１４ａからのクランク角の情報を取得して、取得したクランク角の情報に基づいて、燃料噴射装置１６および点火装置１７の動作を制御するように構成されている。なお、１８０度通電は、特許請求の範囲の「第１の通電期間」の一例である。また、１２０度通電は、特許請求の範囲の「第２の通電期間」の一例である。また、通電位相とは、誘起電圧の位相を基準とした誘起電圧の位相と通電電圧の位相との位相差である。
【００６１】
詳細には、図８に示すように、制御回路４２は、アシスト制御／発電制御切替判定部４２ａ（以下、「切替判定部４２ａ」とする）と、クランク角演算部４２ｂと、モード判定部４２ｃと、点火／燃料噴射制御部４２ｄと、電気角演算部４２ｅと、通電制御部４２ｆと、エンジン停止制御部４２ｇとを含む。
【００６２】
切替判定部４２ａは、回転角センサ３３からの回転角の変化の情報、および、クランクセンサ１４ａからの情報を取得して、クランク軸１４の回転数Ｎを取得するとともに、取得した回転数Ｎに基づいて、通電位相、または、通電方式を切り替えるように構成されている。切替判定部４２ａの指令は、通電制御部４２ｆに入力される。
【００６３】
図９に示すように、本実施形態では、切替判定部４２ａは、クランク軸１４が停止した状態から、クランク軸１４が回転して、回転角センサ３３の出力状態の変化を検出したことに基づいて、クランク軸１４の回転を回転電機３０によりアシストするアシスト制御を行うか否かを判定するように構成されている。なお、本実施形態では、「回転電機３０によりアシストする」とは、操作者により、ロープ２２が引っ張られることによりロープリール部２１が回転して、クランク軸１４が回転している状態で、回転電機３０によりクランク軸１４に回転力を入力することを意味するものとして記載している。また、「アシスト制御」についての詳細は、後述する。
【００６４】
具体的には、本実施形態では、切替判定部４２ａは、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態である場合に、ロープリール部２１が回転されることによりクランキング回転数範囲Ｒｃ内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、回転電機３０によりクランク軸１４の回転をアシストするアシスト制御を行うとともに、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態でない場合に、アシスト制御を行わないように構成されている。
【００６５】
ここで、本実施形態では、切替判定部４２ａは、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態である場合として、バッテリー５０から印加される出力電圧値Ｖｂが基準電圧値Ｖｔ以上の場合に、アシスト制御を行うように構成されている。例えば、図７に示すように、切替判定部４２ａは、バッテリー５０からメインスイッチ６１を介して電源端子４０ａに印加されるバッテリー５０の出力電圧値Ｖｂと基準電圧値Ｖｔとの比較を行う。そして、切替判定部４２ａは、出力電圧値Ｖｂが基準電圧値Ｖｔ以上の場合に、アシスト制御を開始するとともに、出力電圧値Ｖｂが基準電圧値Ｖｔ未満の場合に、アシスト制御を行わないように構成されている。なお、基準電圧値Ｖｔは、特許請求の範囲の「所定の電圧値」の一例である。
【００６６】
そして、図６に示すように、切替判定部４２ａは、アシスト制御を行っている場合で、クランク軸１４の回転数Ｎが所定の切替回転数Ｎｔ未満の状態から、切替回転数Ｎｔ以上となった場合に、力行回転数範囲拡大制御を開始するように構成されている。切替回転数Ｎｔは、例えば、力行回転数範囲拡大制御を行った場合に発生させるトルクの大きさが、力行回転数範囲拡大制御を行わない場合に発生させるトルクの大きさ以上となる回転数として設定されている。なお、切替回転数Ｎｔは、特許請求の範囲の「第１回転数」および「第２回転数」の一例である。
【００６７】
すなわち、本実施形態では、切替判定部４２ａは、クランク軸１４の回転数Ｎが、クランキング回転数範囲Ｒｃと発電回転数範囲Ｒｇとがオーバーラップする回転数範囲内の回転数である少なくとも回転数Ｎ２（回転数Ｎ３）以上回転数Ｎ１以下の回転数である状態で、誘起電圧値Ｖｉを出力電圧値Ｖｂよりも低下させるように力行回転数範囲拡大制御（二点鎖線）を行うとともに、アシスト制御を行うように構成されている。
【００６８】
また、切替判定部４２ａは、操作者によるロープ２２の手引きが継続されているか否かに関わらず、継続して力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、回転電機３０にバッテリー５０から電力を供給して、クランク軸１４を回転させる制御を行うように構成されている。
【００６９】
すなわち、本実施形態では、切替判定部４２ａは、クランク軸１４の回転数Ｎがロープリール部２１の回転数を超えた後も、継続して力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、回転電機３０にバッテリー５０から電力を供給して、クランク軸１４を回転させる制御を行うように構成されている。言い換えると、図４に示すように、切替判定部４２ａは、ロープ２２が引っ張られて（ストロークされて）、ロープリール部２１を介したクランク軸１４に対するトルクの入力が停止した後も、継続して力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、回転電機３０にバッテリー５０から電力を供給して、クランク軸１４を回転させる制御を行うように構成されている。
【００７０】
そして、本実施形態では、切替判定部４２ａは、クランキング回転数範囲Ｒｃよりも大きい回転数Ｎ（例えば、アイドリング回転数Ｎａ）でクランク軸１４が回転されている状態で、力行回転数範囲拡大制御を停止して、発電制御（図６の一点鎖線）を行うように構成されている。なお、発電制御の詳細は、後述する。
【００７１】
図８に示すように、クランク角演算部４２ｂは、クランクセンサ１４ａおよび回転角センサ３３からの情報を取得して、クランク角およびクランク軸１４の回転速度（回転数）を演算して、演算したクランク角および速度を、モード判定部４２ｃに伝達するように構成されている。
【００７２】
エンジン制御モード判定部４２ｃ（以下、「モード判定部４２ｃ」とする）は、クランク角演算部４２ｂから取得した情報に基づいて、エンジン１に含まれる燃料噴射装置１６や点火装置１７の行うべき制御の状態を判別するように構成されている。そして、モード判定部４２ｃは、エンジン制御モードを判定するとともに、判定したモードの情報を、点火／燃料噴射制御部４２ｄに伝達するように構成されている。点火／燃料噴射制御部４２ｄは、モードの情報等に基づいて、燃料噴射装置１６の燃料噴射タイミングおよび点火装置１７の点火タイミング等を決定するように構成されている。なお、点火／燃料噴射制御部４２ｄは、特許請求の範囲の「駆動制御部」の一例である。
【００７３】
例えば、モード判定部４２ｃは、回転角センサ３３からの入力（エッジ入力）が状態が所定時間以上継続した場合には、エンジン制御モードを「エンジン停止モード」に設定するように構成されている。「エンジン停止モード」では、点火／燃料噴射制御部４２ｄによりエンジン１を停止した状態に制御される。
【００７４】
点火／燃料噴射制御部４２ｄは、「エンジン停止モード」において、回転角センサ３３から回転角の変化（エッジ入力）を取得した場合に、クランク軸１４の動作に非同期で、燃料噴射装置１６により、燃料を噴射させる制御（第１噴射実施期間）を開始するように構成されている。また、点火／燃料噴射制御部４２ｄは、クランクセンサ１４ａからエッジ入力を取得した場合に、点火装置１７により、点火を行う期間である点火実施期間を開始するように構成されている。
【００７５】
また、モード判定部４２ｃは、回転数Ｎが所定回転数Ｎｉ以上の場合には、エンジン制御モードを「初爆完了後モード」に設定するように構成されている。点火／燃料噴射制御部４２ｄは、「初爆完了後モード」において、クランク軸１４の動作に同期させて、燃料噴射装置１６により、燃料を噴射させる制御（第２噴射実施期間）を開始するように構成されている。なお、所定回転数Ｎｉは、例えば、クランキング回転数範囲Ｒｃ以上の回転数でかつアイドリング回転数Ｎａ以下の回転数である。
【００７６】
電気角演算部４２ｅは、回転角センサ３３からの回転角の情報を取得して、通電制御のための電気角を演算するように構成されている。電気角演算部４２ｅは、演算した電気角を通電制御部４２ｆに伝達するように構成されている。
【００７７】
通電制御部４２ｆは、切替判定部４２ａからの指令に基づいて、各スイッチング素子４１の駆動電圧、通電方式、および、通電位相を制御するように構成されている。エンジン停止制御部４２ｇは、停止操作（停止フラグまたは異常検出等）が入力された場合に、燃料噴射装置１６および点火装置１７の動作を停止させる（禁止させる）ように構成されている。また、エンジン停止制御部４２ｇは、通電制御部４２ｆに対して、通電する状態と、通電しない状態とを切り替える指令信号を伝達するように構成されている。
【００７８】
〈力行回転数範囲拡大制御およびアシスト制御〉
ここで、アシスト制御とは、ＥＣＵ４０により、バッテリー５０から回転電機３０に電力が供給されるように、スイッチング素子４１の動作が制御される状態を意味するものとして記載している。言い換えると、アシスト制御は、エンジン１を始動させる際に、回転電機３０を、図６に示す力行回転数範囲Ｒｄ内（力行動作の範囲）で、かつ、クランキング回転数範囲Ｒｃ内（点線領域内）でクランク軸１４を回転させるように制御することを意味する。
【００７９】
そして、ＥＣＵ４０は、回転数Ｎが回転数Ｎ２以上の状態でも、アシスト制御（力行動作）を行うために、力行回転数範囲Ｒｄを拡大させる力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている。具体的には、本実施形態では、制御回路４２は、アシスト制御を行う場合に、クランキング回転数範囲Ｒｃ内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、回転電機３０を進角制御することにより、誘起電圧値Ｖｉを低下させることにより、力行回転数範囲Ｒｄを拡大させるように構成されている。すなわち、本実施形態では、誘起電圧値Ｖｉを低下させる弱め界磁制御を行う手段として、進角制御を採用している。
【００８０】
詳細には、ＥＣＵ４０は、アシスト制御を行う場合に、クランキング回転数範囲Ｒｃ内の回転数でクランク軸１４が回転されている状態で、回転電機３０の第１位相角から第１位相角よりも大きい第２位相角に通電位相を切り替える進角制御を行うことにより、誘起電圧値Ｖｉを低下させる力行回転数範囲拡大制御を行うように構成されている。第１位相角は、例えば、進角０度として設定される。また、第２位相角は、例えば、進角６０度以上進角８０度以下の所定の通電位相として設定される。また、ＥＣＵ４０は、回転数Ｎが切替回転数Ｎｔ未満の状態から切替回転数Ｎｔ以上となったことに基づいて、第１位相角から第２位相角に切り替えるように構成されている。
【００８１】
また、本実施形態では、ＥＣＵ４０は、クランキング回転数範囲Ｒｃ内の回転数でクランク軸１４が回転されている状態で、回転電機３０に電気角１２０度の通電期間を有する３相交流の電力を供給している状態から、例えば、電気角１８０度の通電期間を有する３相交流の電力を供給する状態に切り替える制御を行うように構成されている。また、ＥＣＵ４０は、回転数Ｎが切替回転数Ｎｔ未満の状態から切替回転数Ｎｔ以上となったことに基づいて、電気角１２０度の通電期間から電気角１８０度の通電期間に切り替えるように構成されている。すなわち、ＥＣＵ４０は、回転数Ｎが切替回転数Ｎｔ未満の状態から切替回転数Ｎｔ以上となったことに基づいて、通電期間を電気角１２０度から電気角１８０度に変更するとともに、通電位相を第１位相角から第２位相角に変更するように構成されている。
【００８２】
〈発電制御〉
ＥＣＵ４０は、アシスト制御および力行回転数範囲拡大制御を行って、エンジン１を始動させた後に、回転数Ｎがクランキング回転数範囲Ｒｃよりも大きい状態で、力行回転数範囲拡大制御を停止して、発電制御を行うように構成されている。発電制御とは、ＥＣＵ４０により通電位相を変化させることにより、バッテリー５０の出力電圧値Ｖｂを一定の状態にする制御である。なお、通電期間は、例えば、電気角１８０度である。
【００８３】
また、ＥＣＵ４０は、バッテリー５０の出力電圧値Ｖｂが基準電圧値Ｖｔ未満の場合には、アシスト制御および力行回転数範囲拡大制御を行わず、かつ、スイッチング素子４１を動作させないことにより、回転数Ｎが回転数Ｎ２以上の状態で、全波整流状態にするように構成されている。これにより、回転電機３０からの交流電力がスイッチング素子４１に含まれるボディーダイオードで全波整流され、バッテリー５０、ＥＣＵ４０、エンジン補機類１ａにＤＣ電力が供給される。
【００８４】
なお、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態でない場合に、エンジン１が始動される場合には、ＥＣＵ４０は、回転数Ｎが回転数Ｎ２以上の状態でクランク軸１４が回転されることにより回転電機３０により回生された電力により起動するように構成されている。
【００８５】
そして、船外機１００は、回転電機３０から燃料噴射装置１６に電力が供給されて、燃料が噴射されるとともに、点火装置１７に電力が供給されて、エンジン１が始動するように構成されている。
【００８６】
［エンジンの始動方法］
次に、図２、図７、および、図９〜図１２を参照して、本実施形態による船外機１００のエンジン１の始動方法について説明する。図１０には、船外機１００の制御回路４２による回転電機制御処理を説明するためのフローチャートを示している。図１１には、船外機１００の制御回路４２によるエンジン制御処理を説明するためのフローチャートを示している。また、図１２には、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態であり、アシスト制御および力行回転数範囲拡大制御を行う場合の船外機１００における各波形を示している。
【００８７】
まず、図７に示すように、操作者により、メインスイッチ６１およびスタートスイッチ６２がオンにされる。そして、図２に示すように、操作者により、引き手２が引っ張られて、ロープリール部２１に巻回されたロープ２２が引き出される。これに伴って、ロープリール部２１が回転される。そして、ロープリール部２１が回転されることにより、カムプレート２３等を介して、ＦＷＭ１５およびクランク軸１４が回転される。ＦＷＭ１５が回転することにより、図１２に示すように、回転角センサ３３により回転角の変化が取得される。また、回転角の変化に基づいて回転数Ｎが取得される。
【００８８】
ここで、バッテリー５０が蓄電された状態であれば、ＥＣＵ４０が起動された状態で、ロープリール部２１の回転開始時点の回転角の変化が取得される。一方、バッテリー５０が蓄電されていない状態で、ＥＣＵ４０を起動させる電力量未満である場合、もしくは、バッテリー５０が接続されていない場合には、ＥＣＵ４０が停止した状態となる。この場合、ロープリール部２１の回転が開始され、スイッチング素子４１が動作されず、ＥＣＵ４０が全波整流状態となり、回転電機３０から回生された電力により、バッテリー５０、ＥＣＵ４０、エンジン補機類１ａにＤＣ電力が供給される。そして、回転電機３０からの電力によりＥＣＵ４０が起動された状態になれば、以下の回転電機制御処理およびエンジン制御処理が実行される。
【００８９】
（回転電機制御処理）
そして、図１０に示すように、ステップＳ１において、バッテリー５０の残量がアシスト可能な状態か否かが判断される。すなわち、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態であるか否かが判断される。バッテリー５０の残量がアシスト可能な状態の場合には、ステップＳ２に進み、バッテリー５０の残量がアシスト可能な状態でない場合には、ステップＳ９に進む。
【００９０】
ステップＳ２において、回転角センサ３３のエッジ入力回数が１回以上か否かが判断される。回転角センサ３３のエッジ入力回数が１回以上となるまで、この判断が繰り返され、回転角センサ３３のエッジ入力回数が１回以上となった場合に、ステップＳ３に進む。
【００９１】
ステップＳ３において、アシスト制御が開始される。具体的には、電気角１２０度の通電期間および第１位相角で、スイッチング素子４１が動作され、バッテリー５０から回転電機３０に電力が供給される。例えば、図１２に示すように、バッテリー５０から回転電機３０に流れる出力電流値Ｉｂが大きくなる。その後、ステップＳ４に進む。
【００９２】
ステップＳ４において、回転数Ｎが切替回転数Ｎｔ以上となったか否かが判断される。この判断は、回転数Ｎが切替回転数Ｎｔ以上になるまで繰り返される。そして、回転数Ｎが切替回転数Ｎｔ以上となった場合、ステップＳ５に進む。
【００９３】
ステップＳ５において、力行回転数範囲拡大制御が開始される。例えば、通電期間が電気角１２０度から電気角１８０度に変更されるとともに、通電位相が第１位相角（０度）から第２位相角（進角６０度または進角８０度）に進められる。その後、ステップＳ７に進む。
【００９４】
ステップＳ６において、エンジン制御モードが「初爆完了後モード」か否かが判断される。エンジン制御モードが「初爆完了後モード」となるまでこの判断は繰り返され、エンジン制御モードが「初爆完了後モード」となった場合に、ステップＳ７に進む。
【００９５】
ステップＳ７において、発電制御が開始される。すなわち、通電位相が変化されて出力電圧値Ｖｂが一定値になるように回生電力の大きさが制御される。なお、この時、通電期間は電気角１８０度の状態である。その後、ステップＳ８に進む。
【００９６】
ステップＳ８において、エンジン制御モードが「エンジン停止モード」か否かが判断される。エンジン制御モードが「エンジン停止モード」となるまでこの判断は繰り返され、エンジン制御モードが「エンジン停止モード」となった場合に、ステップＳ１に戻る。
【００９７】
ステップＳ１においてバッテリー５０の残量がアシスト可能な状態でない場合に進む、ステップＳ９において、エンジン制御モードが「初爆完了後モード」か否かが判断される。エンジン制御モードが「初爆完了後モード」でない場合には、ステップＳ１に戻り、エンジン制御モードが「初爆完了後モード」である場合は、ステップＳ７に進む。
【００９８】
（エンジン制御処理）
図１１に示すように、ステップＳ２１において、エンジン制御モードが「エンジン停止モード」にされる。その後、ステップＳ２２に進む。
【００９９】
ステップＳ２２において、クランクセンサ１４ａからの信号がローレベルかつ回転角センサ３３のエッジ入力回数が１回以上か否かが判断される。すなわち、回転角センサ３３から回転角の変化が検出されたか否かが判断される。ここで、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態であれば、ＥＣＵ４０が起動された状態で、ロープリール部２１の回転開始時点の回転角の変化が取得される。一方、バッテリーレスの状態では、ＥＣＵ４０が停止した状態で、ロープリール部２１の回転が開始され、回転電機３０から回生された電力により、ＥＣＵ４０が起動した時の回転角の変化が取得される。そして、回転角センサ３３のエッジ入力回数が１回以上である場合には、ステップＳ２３に進み、回転角センサ３３のエッジ入力回数が１回以上でない場合には、ステップＳ２１に戻る。
【０１００】
ステップＳ２３において、第１噴射実施期間が開始される。すなわち、回転角センサ３３から回転角の変化を取得した場合（エッジ入力回数が１回以上である場合）に、クランク軸１４の動作に非同期で、燃料噴射装置１６により、燃料を噴射させる制御が開始される。その後、ステップＳ２４に進む。
【０１０１】
ステップＳ２４において、クランクセンサ１４ａのエッジ入力回数が１回以上か否かが判断される。クランクセンサ１４ａのエッジ入力回数が１回以上となるまで、この判断が繰り返され、クランクセンサ１４ａのエッジ入力回数が１回以上となった場合に、ステップＳ２５に進む。
【０１０２】
ステップＳ２５において、点火実施期間が開始される。その後、ステップＳ２６に進む。
【０１０３】
ステップＳ２６において、回転数Ｎが所定回転数Ｎｉ以上か否かが判断される。回転数Ｎが所定回転数Ｎｉ以上となるまで、この判断が繰り返され、回転数Ｎが所定回転数Ｎｉ以上となった場合に、ステップＳ２７に進む。すなわち、エンジン１において初爆が生じれば、エンジン１が始動して、回転数Ｎが増大して、ステップＳ２７に進む。
【０１０４】
ステップＳ２７において、エンジン制御モードが「初爆完了後モード」にされる。その後、ステップＳ２８に進む。そして、ステップＳ２８において、第２点火実施期間が開始される。すなわち、クランク軸１４の動作に同期させて、燃料噴射装置１６により、燃料が噴射させる制御が開始される。その後、ステップＳ２９に進む。
【０１０５】
ステップＳ２９において、回転角センサ３３のエッジ入力がない状態が所定時間以上継続したか否かが判断される。回転角センサ３３のエッジ入力がない状態が所定時間以上継続するまで、この判断は繰り返され、回転角センサ３３のエッジ入力がない状態が所定時間以上継続した場合に、ステップＳ２１に戻る。
【０１０６】
［比較例との比較結果］
次に、図４および図１３を参照して、本実施形態による船外機１００と、比較例による船外機との比較結果について説明する。
【０１０７】
（荷重の比較）
図１３に示すように、本実施形態による船外機１００により、アシスト制御および力行回転数範囲拡大制御を行った場合のロープ２２を引っ張る際に要した荷重と、アシスト制御および力行回転数範囲拡大制御を行わない比較例による船外機において、ロープを引っ張る際に要した荷重とを、それぞれ、測定した。具体的には、クランク角０度からロープを引っ張った際のクランク角（約８００度まで）に対応する荷重の大きさを測定した。
【０１０８】
図１３に示すように、本実施形態による船外機１００の荷重は、クランク角０度から８００度のいずれの時点においても、比較例による船外機の荷重よりも小さい値となった。この結果から、本実施形態では、アシスト制御および力行回転数範囲拡大制御を行うことにより、操作者によってロープ２２を引っ張る際の荷重が低減されていることが判明した。
【０１０９】
（シリンダ内の圧力の比較）
図４に示すように、本実施形態による船外機１００において、アシスト制御および力行回転数範囲拡大制御を行いながら、ロープ２２を引っ張ることにより、エンジン１を始動させた際のシリンダ１１内の圧力Ｐ１（筒内圧）と、アシスト制御および力行回転数範囲拡大制御を行わない比較例による船外機において、マニュアルスタートさせた際のシリンダ内の圧力Ｐ２とを、それぞれ、測定した。
【０１１０】
比較例による船外機では、クランク角１３０度からロープが引かれ、最初の圧縮行程の位置（クランク角３６０度の近傍）では、シリンダ内の圧力Ｐ２が上昇せず、初爆可能圧力Ｐｔを超えることはできなかった。したがって、比較例による船外機では、最初の圧縮行程の位置では、エンジンを始動させることができなかった。その後、ロープが継続して引かれることによって迎えた２回目の圧縮行程において、シリンダ内の圧力Ｐ２が上昇して、初爆可能圧力Ｐｔを超えて、エンジンが始動した。
【０１１１】
一方、本実施形態による船外機１００では、クランク角１３０度からロープ２２が引かれるとともに、アシスト制御および力行回転数範囲拡大制御により、クランク軸１４が回転され、最初の圧縮行程の位置（クランク角３６０度の近傍）で、シリンダ１１内の圧力Ｐ１が、初爆可能圧力Ｐｔを超えて、初爆した。これにより、エンジン１が始動した。また、本実施形態では、初爆後も、エンジン１および回転電機３０によりクランク軸１４の回転が継続され、２回目以降の圧縮行程においても、シリンダ１１内の圧力Ｐ１が初爆可能圧力Ｐｔを超えた。
【０１１２】
したがって、本実施形態による船外機１００では、比較例による船外機と異なり、最初の圧縮行程において、初爆することが判明した。
【０１１３】
［本実施形態の効果］
上記実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１１４】
本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ４０を、ロープリール部２１が回転されることによりクランキング回転数範囲Ｒｃ（以下、「範囲Ｒｃ」）内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、回転電機３０によりクランク軸１４の回転をアシストするアシスト制御を行うように構成する。これにより、操作者がロープ２２を引っ張ってロープリール部２１を回転させる際に、回転電機３０によりクランク軸１４の回転をアシストすることができるので、回転電機３０からのトルクがクランク軸１４に加わる分、エンジン１の圧縮行程の抵抗を超えるために必要なロープ２２の引っ張る力（荷重）を低減することができる。この効果は、上記比較結果により確認されている。また、蓄力用ゼンマイを設ける場合と異なり、予め蓄力用ゼンマイを巻くための予備動作が必要ない分、操作者のエンジン１の始動のための作業負担を軽減することができる。
【０１１５】
また、本実施形態では、上記のように、回転電機３０によりクランク軸１４の回転をアシストすることにより、操作者のロープ２２を引っ張る力が比較的小さい場合でも、クランク軸１４の回転数Ｎを大きくすることができる。その結果、クランク軸１４の回転数Ｎが大きいことにより、エンジン１のシリンダ１１内の圧力を向上させることができるので、エンジン１において初爆が生じる可能性を向上させて、エンジン１をより確実に始動させることができる。
【０１１６】
また、上記のように、ＥＣＵ４０を、範囲Ｒｃ内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、回転電機３０の力行回転数範囲Ｒｄを拡大させる力行回転数範囲拡大制御を行うように構成する。これにより、範囲Ｒｃ内で、回転電機３０の誘起電圧値Ｖｉがバッテリー５０の出力電圧値Ｖｂを超えるように回転電機３０が設計されている場合、すなわち、クランキング回転数範囲Ｒｃの上限値Ｎ１ｂが、力行回転数範囲Ｒｄの上限値Ｎ２よりも大きい場合でも、力行回転数範囲拡大制御により力行回転数範囲Ｒｄを拡大して、回転電機３０を力行動作させることができる。その結果、力行回転数範囲拡大制御を行わない場合（通電回生制御を行う場合、または、全波整流状態の場合）には、範囲Ｒｃ内で、回転電機３０からバッテリー５０に電力を回生させることができるとともに、力行回転数範囲拡大制御を行った場合には、範囲Ｒｃ内で、誘起電圧値Ｖｉをバッテリー５０の出力電圧値Ｖｂよりも小さくして、アシスト制御を行うことができる。この結果、バッテリー５０からの電力の供給がない場合でも、操作者がロープ２２を引っ張ることによりロープリール部２１を回転させて、クランク軸１４を範囲Ｒｃ内で回転させれば、回転電機３０から回生された電力を用いて、燃料噴射装置１６および点火装置１７を動作させて、エンジン１を始動させることができる。したがって、エンジン１を始動させるための作業負担を軽減しながら、確実でかつ迅速にエンジン１を始動させることができる状態を維持させることができる。すなわち、アシストすることができないバッテリー５０の残量の場合でも、フューエルインジェクションに関わるアクチュエータを動作させてエンジン１を始動させることができる。
【０１１７】
また、本実施形態では、上記のように、回転電機３０を、ＥＣＵ４０により力行回転数範囲拡大制御が行われていない状態において、誘起電圧値Ｖｉがバッテリー５０の出力電圧値Ｖｂ以上となるクランク軸１４の回転数Ｎである発電回転数範囲Ｒｇが、範囲Ｒｃとオーバーラップするように構成する。また、ＥＣＵ４０を、少なくともオーバーラップする回転数範囲内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、誘起電圧値Ｖｉを出力電圧値Ｖｂよりも低下させるように力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、アシスト制御を行うように構成する。これにより、オーバーラップする回転数範囲内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、かつ、力行回転数範囲拡大制御が行われていない状態では、回転電機３０からバッテリー５０に電力を回生させることができるとともに、力行回転数範囲拡大制御を行った場合には、容易にアシスト制御を行うことができる。
【０１１８】
また、本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ４０を、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態である場合に、アシスト制御を行うとともに、力行回転数範囲拡大制御を行うように構成する。これにより、バッテリー５０に電力が蓄電されており、バッテリー５０の電力を用いることができる場合には、力行回転数範囲拡大制御により回転電機３０の力行回転数範囲Ｒｄを拡大させてクランク軸１４の回転をアシストすることができる。
【０１１９】
また、本実施形態では、上記のように、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態でない場合で、かつ、ロープリール部２１が回転されることにより範囲Ｒｃ内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転された場合に、回転電機３０からの電力が回生されるように船外機１００を構成する。これにより、バッテリー５０に電力が蓄電されておらず、アシスト制御を行うことができない場合には、ロープリール部２１を回転させることにより、クランク軸１４を範囲Ｒｃ内の回転数Ｎで回転させることによって、回生させて燃料噴射装置１６および点火装置１７を動作させる電力を供給することができると共に、バッテリー５０に充電を行うことができる。すなわち、ロープリール部２１を回転させることによって、回生された電力により、即燃料噴射装置１６等を動作させることができる。
【０１２０】
また、本実施形態では、上記のように、船外機１００にＦＩに関わるアクチュエータを設けて、船外機１００を、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態でない場合で、かつ、ロープリール部２１が回転されることによりクランキング回転数範囲Ｒｃ内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転された場合に、回転電機３０からの電力が、ＦＩに関わるアクチュエータおよびＥＣＵ４０に供給されるように構成する。これにより、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態でない場合でも、例えば、ＥＣＵ４０が全波整流状態になることによる回転電機３０からの電力により、ＦＩに関わるアクチュエータおよびＥＣＵ４０を駆動させて、エンジン１を始動させることができる。
【０１２１】
また、本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ４０を、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態でない場合で、かつ、ロープリール部２１が回転されることにより範囲Ｒｃ内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転された場合に、回転電機３０からの電力により起動するように構成する。これにより、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態でない場合でも、ロープリール部２１を回転させることにより、ＥＣＵ４０を起動させることができる。その結果、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態でない場合でも、ＥＣＵ４０を起動させて、適切に回転電機３０の動作を制御させることができる。
【０１２２】
また、本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ４０を、バッテリー５０がアシスト可能な充電状態である場合としてバッテリー５０から印加される出力電圧値Ｖｂが基準電圧値Ｖｔ以上の場合に、アシスト制御を行うとともに、力行回転数範囲拡大制御を行うように構成する。これにより、バッテリー５０から印加される出力電圧値Ｖｂと基準電圧値Ｖｔとを比較することにより、容易にバッテリー５０がアシスト可能な充電状態であるか否かを判断することができるとともに、バッテリー５０に電力が十分蓄電されている場合に、アシスト制御を行うことができる。
【０１２３】
また、本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ４０を、アシスト制御を行っている場合に、範囲Ｒｃ内において、クランク軸１４の回転数Ｎが切替回転数Ｎｔ未満の状態から、切替回転数Ｎｔ以上の状態となったことに基づいて、力行回転数範囲拡大制御を開始するように構成する。これにより、クランク軸１４の回転数Ｎが切替回転数Ｎｔ未満の状態では、力行回転数範囲拡大制御せずに回転電機３０を回転させてトルクを大きくするとともに、誘起電圧値Ｖｉが大きくなることに起因してトルクが小さくなる切替回転数Ｎｔ以上の回転数Ｎの状態では、力行回転数範囲拡大制御して回転電機３０を回転させてトルクを大きくすることができる。その結果、クランク軸１４がいずれの回転数Ｎで回転されている場合でも、トルクを大きくすることができるので、効率良くクランク軸１４の回転をアシストすることができる。
【０１２４】
また、本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ４０を、アシスト制御を行う場合に、範囲Ｒｃ内の回転数でクランク軸１４が回転されている状態で、回転電機３０を進角制御することにより、誘起電圧値Ｖｉを低下させる力行回転数範囲拡大制御を行うように構成する。これにより、回転電機３０に供給する電力の通電位相を変更することに応じて、回転電機３０の誘起電圧値Ｖｉを低下させることができるので、容易に力行回転数範囲拡大制御を行うことができる。
【０１２５】
また、本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ４０を、アシスト制御を行う場合に、範囲Ｒｃ内の回転数でクランク軸１４が回転されている状態で、回転電機３０への通電位相が第１位相角から第１位相角よりも大きい第２位相角に切り替える制御を行うことにより、誘起電圧値Ｖｉを低下させる力行回転数範囲拡大制御を行うように構成する。これにより、回転電機３０への通電位相を切り替えることにより、誘起電圧値Ｖｉが低下するので、回転電機３０への通電位相を、第１位相角から第２位相角に進めれば（切り替えれば）、容易に力行回転数範囲拡大制御を行うことができる。
【０１２６】
また、本実施形態では、上記のように、回転電機３０を、３相交流の電力が供給されることにより回転するように構成する。そして、ＥＣＵ４０を、範囲Ｒｃ内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、回転電機３０に電気角１２０度よりも大きい通電角１８０度の通電期間を有する３相交流の電力を供給するとともに、アシスト制御を行うように構成する。これにより、力行回転数範囲をさらに拡大させることができる。
【０１２７】
また、本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ４０を、範囲Ｒｃ内の切替回転数Ｎｔ未満の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、回転電機３０に電気角１２０度の通電期間を有する３相交流の電力を供給するとともに、アシスト制御を行い、範囲Ｒｃ内の切替回転数Ｎｔ以上の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、電気角１８０度の通電期間を有する３相交流の電力を供給するとともに、アシスト制御を行うように構成する。これにより、誘起電圧値Ｖｉが比較的小さい切替回転数Ｎｔ未満の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている場合には、通電期間を電気角１２０度にしてより高効率なアシスト制御ができるとともに、誘起電圧値Ｖｉが比較的大きい切替回転数Ｎｔ以上の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている場合には、通電期間を電気角１８０度の通電期間に変更することにより、力行回転数範囲Ｒｄを拡大して、トルクの低下を抑制しながらアシスト制御することができる。
【０１２８】
また、本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ４０を、範囲Ｒｃよりも大きい回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、力行回転数範囲拡大制御を停止して、発電制御を行うように構成する。これにより、エンジン１が始動して、範囲Ｒｃよりも大きい回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態では、バッテリー５０の出力電圧値Ｖｂを一定にすることができるため、バッテリー５０を充電できると共に、燃料噴射装置１６や点火装置１７を含むエンジン補機類１ａに適切に電力を供給することができる。
【０１２９】
また、本実施形態では、上記のように、船外機１００に、回転電機３０の回転角を取得する回転角センサ３３を設ける。また、ＥＣＵ４０を、回転角センサ３３を回転電機３０の通電制御に必要な回転角を検出すると共に、力行回転数範囲拡大制御、及び、アシスト制御にも流用する。この結果、操作者はアシスト開始と共に入力操作をすることが不要となるため、エンジン１の始動作業がより簡易的になる。
【０１３０】
また、本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ４０を、クランク軸１４の回転数Ｎがロープリール部２１の回転数を超えた後に、継続して力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、回転電機３０にバッテリー５０から電力を供給して、クランク軸１４を回転させる制御を行うように構成する。これにより、操作者がエンジン始動できる程のクランキング動作ができなかった場合でも、回転電機３０により継続してクランク軸１４が回転されている間にエンジン１を始動させることができる。この結果、ロープ２２の長さを短くすることもできる。
【０１３１】
また、本実施形態では、上記のように、エンジン１に、燃料噴射装置１６および点火装置１７を設ける。また、ＥＣＵ４０を、範囲Ｒｃ内の回転数Ｎでクランク軸１４が回転されている状態で、燃料噴射装置１６による燃料の噴射の後で、かつ、点火装置１７による初回の点火の後まで少なくとも継続して、力行回転数範囲拡大制御を行うとともに、回転電機３０にバッテリー５０から電力を供給する制御を行うように構成する。これにより、少なくともエンジン１内で点火が行われる時点までは、回転電機３０によりクランク軸１４の回転がアシストされるので、より確実にエンジン１を始動させることができる。
【０１３２】
また、本実施形態では、上記のように、回転電機３０に、クランク軸１４に直結されたＦＷＭ１５と、クランク軸１４の径方向に永久磁石３１と対向する位置に設けられたステータ３２とを設ける。これにより、回転電機とクランク軸との間にギア等を設ける場合のように、回転電機とクランク軸とを直結させない場合と異なり、船外機１００の構成が複雑化するのを抑制することができる。また、上記のように構成することにより、一般的な船外機に設けられている既存の回転電機３０を、クランク軸１４の回転をアシストするための回転電機３０として用いることができる。
【０１３３】
また、本実施形態では、上記のように、船外機１００内に、回転電機３０に電力を供給するとともに、回転電機３０から電力が回生されるバッテリー５０を配置する。これにより、船舶（船体）に設けられたバッテリーから回転電機に電力を供給する場合と異なり、船舶と船外機１００と間で電力をやり取りするための電力線を設ける必要がない。その結果、船舶と船外機１００とを接続するための構成を簡素化することができる。
【０１３４】
［変形例］
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【０１３５】
例えば、上記実施形態では、回転電機３０を、クランク軸１４と直結するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、フライホイールにギアを設けて、ギアを介して、クランク軸１４に接続するように回転電機３０を構成してもよい。
【０１３６】
また、上記実施形態では、クランク軸１４の回転数Ｎが切替回転数Ｎｔ以上となった場合に、力行回転数範囲拡大制御を行うようにＥＣＵ４０を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、アシスト制御を開始した時点（回転数Ｎが略０）から力行回転数範囲拡大制御を行うようにＥＣＵ４０を構成してもよい。
【０１３７】
また、上記実施形態では、回転数Ｎが切替回転数Ｎｔ未満の状態から切替回転数Ｎｔ以上の状態になった時に、第１位相角から第２位相角に切り替えるとともに、通電期間を電気角１２０度から１８０度に切り替える例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転数Ｎが第１の切替回転数Ｎｔ１未満の状態から第１の切替回転数Ｎｔ１以上の状態になった時に、第１位相角から第２位相角に切り替えるとともに、回転数Ｎが第１の切替回転数Ｎｔ１とは異なる第２の切替回転数Ｎｔ２未満の状態から第２の切替回転数Ｎｔ２以上の状態になった時に、通電期間を電気角１２０度から１８０度に切り替えてもよい。
【０１３８】
また、上記実施形態では、ＥＣＵ４０を回転角センサ３３の回転角の変化に基づいて、アシスト制御を開始するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、船外機１００の引き手２にアシスト制御開始用のスイッチ（レバー）等を設けて、操作者によりスイッチ（レバー）が操作されたことに基づいて、アシスト制御が開始されるようにＥＣＵ４０を構成してもよい。
【０１３９】
また、上記実施形態では、力行回転数範囲拡大制御における第２位相角を、進角６０度以上進角８０度以下とし、力行回転数範囲拡大制御における通電期間を、電気角１８０度の通電期間とする例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、第２位相角を、進角６０度未満を進角８０度よりも大きくし、力行回転数範囲拡大制御における通電期間を、電気角１２０度より大きい電気角１８０度以外の通電期間として設定してもよい。
【０１４０】
また、上記実施形態では、力行回転数範囲拡大制御において、第１位相角から第２位相角に一度に切り替える例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、力行回転数範囲拡大制御において、第１位相角から回転数Ｎの上昇に応じて徐々に通電位相を進めて第２位相角に切り替えてもよい。
【０１４１】
また、上記実施形態では、船外機１００にバッテリー５０を配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、船体１０１（船舶）側にバッテリーを配置してもよい。
【０１４２】
また、上記実施形態では、船外機１００にメインスイッチ６１を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、図１４に示す第１変形例の船外機２００のように、バッテリー５０とＥＣＵ２４０の電源端子２４０ａとが配線により、直接接続されていてもよい。この場合、ＥＣＵ２４０の電源端子２４０ａにバッテリー５０から常時電力が供給される。これにより、第１変形例の船外機２００では、メインスイッチ６１が設けられていない分、構成が簡素化されている。
【０１４３】
また、図１５に示す第２変形例の船外機３００のように、第１変形例の船外機２００とは異なり、バッテリー５０とＥＣＵ３４０とは直接接続されていなくてもよい。この場合、ＥＣＵ３４０には、スタートスイッチ６２およびダイオード６４ａを介して電源端子３４０ａに、バッテリー５０からの電力が供給される。これにより、第２変形例の船外機３００では、が設けられていない分、構成が簡素化されているとともに、常時電力が供給される構成ではないので、バッテリー５０の暗電流を抑制して、バッテリー５０の大型化を抑制することが可能になる。
【０１４４】
また、上記実施形態では、ＥＣＵ４０に、制御回路４２およびスイッチング素子４１を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、制御回路４２と、スイッチング素子４１とが別個の機器として、船外機１００内に配置されていてもよい。
【０１４５】
また、上記実施形態では、船外機１００のエンジン１の始動を行うエンジン始動装置の例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、車両、自動二輪車、スノーモービル、または、船舶内に配置されたエンジンに本発明のエンジン始動装置を適用してもよい。
【０１４６】
また、上記実施形態では、マニュアルスタータ部２０に、ロープ２２が巻回されたロープリール部２１を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、マニュアルスタータ部に、クランク軸に接続されたキックレバーを設けて、マニュアルスタータ部をキックスタータとして構成してもよい。
【０１４７】
また、上記実施形態では、図１２に示すように、クランク角検出のために、ＦＷＭ１５の外周に１つの突起を設けて、クランクセンサ１４ａを、ＦＷＭ１５の１回転につき１回、ローレベル信号を出力するとともに、回転角センサ３３の信号を用いるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、図１６に示す第３変形例のように、ＦＷＭ（ロータ）の外周に１１個の突起を３０度角度間隔に配置することにより、欠歯を検出するように構成してもよい。これにより、クランクセンサからの１つの波形のみにより、基準位置（欠歯の位置）および所定の角度分解能（３０度）を検出することが可能となり、クランク角が検出することができる。
【符号の説明】
【０１４８】
１  エンジン、９ａ  カウリング（船外機本体）、９ｂ  ケース部（船外機本体）、１４  クランク軸、１５  フライホイールマグネトー（ロータ）、１６  燃料噴射装置（ＦＩに関するアクチュエータ）、１７  点火装置（ＦＩに関するアクチュエータ）、２０  マニュアルスタータ部、２１  ロープリール部、２２  ロープ、３０  回転電機、３２  ステータ、３３  回転角センサ（回転角取得部）、４０  ２４０  ３４０  ＥＣＵ（回転電機制御部、駆動制御部）、５０  バッテリー、１００  ２００  ３００  船外機
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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