(57)【要約】【課題】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４ストロークエンジン本体を備え、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間の短縮と車両への搭載性を両立させることができるエンジンユニット等を提供すること。【解決手段】エンジンユニットは、４ストロークエンジン本体と、三相ブラシレスモータと、インバータと、制御装置と、を備え、制御装置は、４ストロークエンジン本体の燃焼動作とクランクシャフトの正回転とが停止した後、４ストロークエンジン本体の燃焼動作とクランクシャフトの正回転とが停止し、かつ始動指示の入力がない状態で、インバータの複数のスイッチング部を制御することによって、バッテリから三相ブラシレスモータに印加される電圧を制御して、クランクシャフトを、停止位置から４ストロークにおける膨張行程まで正回転させる。【選択図】図７
2015117677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
４ストロークの間に、前記エンジンの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、
前記車両が備えるバッテリにより駆動され、始動指示の入力に応じて前記クランクシャフトを正回転させて前記４ストロークエンジン本体を始動する三相ブラシレスモータと、
前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加する電圧を制御する複数のスイッチング部を備えたインバータと、
前記インバータに備えられた前記複数のスイッチング部を制御することによって、前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加される電圧を制御するスタータモータ制御部と、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作を制御するエンジン制御部とを含む制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止した後、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止し、かつ前記始動指示の入力がない状態で、前記インバータの前記複数のスイッチング部を制御することによって、前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加される電圧を制御して、前記クランクシャフトを、停止位置から前記４ストロークにおける膨張行程まで正回転させる。
【請求項２】
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、
４ストロークの間に、前記エンジンの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、
前記車両が備えるバッテリにより駆動され、始動指示の入力に応じて前記クランクシャフトを正回転させて前記４ストロークエンジン本体を始動する三相ブラシレスモータと、
前記バッテリと前記三相ブラシレスモータの間に設けられた複数のスイッチング部を備えたインバータと、
前記インバータに備えられた前記複数のスイッチング部を制御するスタータモータ制御部と、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作を制御するエンジン制御部とを含む制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止した状態から前記クランクシャフトを正回転させ、前記膨張行程の終わりまでの間の少なくとも一部で、前記インバータの前記複数のスイッチング部を制御することによって前記三相ブラシレスモータを、前記バッテリで得られる最大トルクよりも抑えたトルクで回転させる。
【請求項３】
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、
４ストロークの間に、前記エンジンの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、
前記車両が備えるバッテリにより駆動され、始動指示の入力に応じて前記クランクシャフトを正回転させて前記４ストロークエンジン本体を始動する三相ブラシレスモータと、
前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加する電圧を制御する複数のスイッチング部を備えたインバータと、
前記インバータに備えられた前記複数のスイッチング部を制御することによって、前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加される電圧を制御するスタータモータ制御部と、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作を制御するエンジン制御部とを含む制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止した状態から前記クランクシャフトを正回転させ、前記膨張行程の終わりまでの間の少なくとも一部で、前記インバータの前記複数のスイッチング部を制御することによって前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加する電圧を前記バッテリの電圧より低くして前記クランクシャフトを正回転させる。
【請求項４】
請求項２または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４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止し、かつ前記始動指示の入力がない状態から前記クランクシャフトを前記膨張行程まで正回転させる間の少なくとも一部で、前記インバータの前記複数のスイッチング部を制御することによって前記クランクシャフトを正回転させる。
【請求項５】
請求項１、２、４のいずれか１に記載のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記クランクシャフトを膨張行程で停止させる。
【請求項６】
請求項１、２、４、５のいずれか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４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止し、かつ前記始動指示の入力がない状態で、前記インバータの前記複数のスイッチング部を制御することによって前記三相ブラシレスモータに印加される電圧を制御して前記クランクシャフトを前記膨張行程まで正回転させる途中で前記始動指示の入力があった場合、前記クランクシャフトの正回転を前記膨張行程で停止させずに前記膨張行程を超えて継続させることにより、前記４ストロークエンジン本体を始動させる。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載のエンジンユニットであって、
前記三相ブラシレスモータは、前記４ストロークエンジン本体の始動後、前記クランクシャフトの回転と連動して回転することにより、前記バッテリを充電するための電流を発電するジェネレータとして機能する。
【請求項８】
車両であって、
前記車両は、
請求項１〜７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、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４ストロークエンジン本体を備えたエンジンユニット及びそのエンジンユニットを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が備えるエンジンとして、４ストロークの間に、エンジンの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、クランクシャフトを回転させる負荷が小さい低負荷領域とを有する４ストロークエンジン（例えば、単気筒エンジン）がある。このような４ストロークエンジンは、エンジン始動時に高負荷領域を越えてクランクシャフトを回転させるために、スタータモータに大きな出力トルクを要求する。しかしながら、スタータモータの出力トルクを大きくすると、スタータモータが大型化するため、エンジンユニットの車両への搭載性が低下する。エンジンユニットには、車両への搭載性を高めることが望まれている。
【０００３】
特許文献１には、クランクシャフトを一旦逆回転させて停止させた後、クランクシャフトを正回転させることによって、エンジンを始動させるエンジン始動装置が示されている。特許文献１に示すようなエンジン始動装置が始動するエンジンは、運転中に燃焼停止指示があると燃焼を停止する。燃焼の停止後、クランクシャフトは惰性で４〜８回転し、圧縮行程における圧縮反力による負荷の山を乗越しできなくなると、圧縮反力により逆回転し、停止する。
【０００４】
特許文献１のエンジン始動装置は、クランクシャフトの回転が停止した後、クランクシャフトを、負荷が増大する位置すなわち膨張行程まで逆回転させて停止させる。その後、エンジン始動装置は、モータを正回転方向に力行させて、クランクシャフトを正回転させる。クランクシャフトを負荷が増大する位置すなわち膨張行程まで逆回転させることによって、クランクシャフトは、膨張行程から圧縮行程までの低負荷領域のほぼ全域に渡って正回転した後、１回目の高負荷領域に到達する。そのため、エンジン始動装置は、１回目の高負荷領域に到達する前にクランクシャフトの回転速度を高めることができる。そして、高い回転速度に伴う大きな慣性力とスタータモータの出力トルクの両方を利用して、１回目の高負荷領域を乗り越えることができる。その結果、モータの出力トルクを抑えてスタータモータを小型化できるので、エンジン始動装置の車両への搭載性を高めることができる。このように、特許文献１に示すようなエンジン始動装置では、高い回転速度に伴う大きな慣性力とモータの出力トルクの両方を利用して１回目の高負荷領域を乗り越えることにより、エンジン始動装置の車両への搭載性を高めることを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４３４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１のエンジン始動装置は、エンジンの燃焼が停止し、クランクシャフトの惰性による回転が停止した後、クランクシャフトを膨張行程まで逆回転させる。この後、エンジン始動装置はエンジンを始動させる。このため、特許文献１のエンジン始動装置は、燃焼停止指示があった後、再始動するまでの時間が長くなるという問題を有する。
【０００７】
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４ストロークエンジン本体を備えるエンジンユニットには、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間の短縮と車両への搭載性を両立させることが望まれている。
【０００８】
本発明の課題は、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４ストロークエンジン本体を備え、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間の短縮と車両への搭載性を両立させることができるエンジンユニット、及びその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】
【０００９】
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。
（１）  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、
４ストロークの間に、前記エンジンの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、
前記車両が備えるバッテリにより駆動され、始動指示の入力に応じて前記クランクシャフトを正回転させて前記４ストロークエンジン本体を始動する三相ブラシレスモータと、
前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加する電圧を制御する複数のスイッチング部を備えたインバータと、
前記インバータに備えられた前記複数のスイッチング部を制御することによって、前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加される電圧を制御するスタータモータ制御部と、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作を制御するエンジン制御部とを含む制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止した後、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止し、かつ前記始動指示の入力がない状態で、前記インバータの前記複数のスイッチング部を制御することによって、前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加される電圧を制御して、前記クランクシャフトを、停止位置から前記４ストロークにおける膨張行程まで正回転させる。
【００１０】
（１）のエンジンユニットは、４ストロークエンジン本体の燃焼動作とクランクシャフトの正回転とが停止した後、インバータの複数のスイッチング部を制御することによって、バッテリから三相ブラシレスモータに印加される電圧を制御して、クランクシャフトを、高負荷領域及び低負荷領域を含む４ストロークにおける膨張行程まで正回転させる。このため、始動指示の入力に応じて４ストロークエンジン本体を始動する場合に、モータの出力トルクが小さくても、クランクシャフトの回転を、４ストロークエンジン本体を始動させ易い位置から開始することができる。すなわち、始動指示の入力に応じてクランクシャフトが回転を開始する場合、始動指示の入力に応じて４ストロークエンジン本体が再始動される場合、クランクシャフトは、膨張行程から圧縮行程までの低負荷領域のほぼ全域に渡って正回転した後、２回目の高負荷領域に到達する。つまり、加速のための長い助走区間が確保される。そのため、三相ブラシレスモータは、２回目の高負荷領域に到達する前にクランクシャフトの回転速度を高めることができる。そして、高い回転速度に伴う大きな慣性力とスタータモータの出力トルクの両方を利用して、２回目の高負荷領域を乗り越えることができる。従って、モータの出力トルクを抑えて三相ブラシレスモータを小型化できる。
４ストロークエンジンにおいて、４ストロークエンジン本体の燃焼動作とクランクシャフトの正回転とが停止した後、仮に、クランクシャフトを膨張行程まで逆回転させる場合、クランクシャフトは最大で２回転近く回転することになる。（１）のエンジンユニットによれば、クランクシャフトを膨張行程まで逆回転させることなく、加速のための長い助走区間を確保することができる。従って、再始動するまでの時間が短縮される。
従って（１）のエンジンユニットによれば、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４ストロークエンジン本体を備え、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間の短縮と車両への搭載性を両立させることができる。
【００１１】
（２）  （１）のエンジンユニットであって、
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、
４ストロークの間に、前記エンジンの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、
前記車両が備えるバッテリにより駆動され、始動指示の入力に応じて前記クランクシャフトを正回転させて前記４ストロークエンジン本体を始動する三相ブラシレスモータと、
前記バッテリと前記三相ブラシレスモータの間に設けられた複数のスイッチング部を備えたインバータと、
前記インバータに備えられた前記複数のスイッチング部を制御するスタータモータ制御部と、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作を制御するエンジン制御部とを含む制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止した状態から前記クランクシャフトを正回転させ、前記膨張行程の終わりまでの間の少なくとも一部で、前記インバータの前記複数のスイッチング部を制御することによって前記三相ブラシレスモータを、前記バッテリで得られる最大トルクよりも抑えたトルクで回転させる。
【００１２】
（２）の構成によれば、制御装置が、４ストロークエンジン本体の燃焼動作とクランクシャフトの正回転とが停止した状態からクランクシャフト正回転させ、膨張行程の終わりまでの間の少なくとも一部で、三相ブラシレスモータをバッテリで得られる最大トルクよりも小さいトルクで回転させる。三相ブラシレスモータのトルクが抑えられることによって、クランクシャフトの正回転の速度が低くなる。このため、クランクシャフトの正回転に伴う、４ストロークエンジン本体の燃焼室における気体の圧縮反力が抑えられる。クランクシャフトの回転への圧縮反力による抵抗が抑えられるので、クランクシャフトをより短い時間で膨張行程に移動させることができる。従って、（２）の構成によれば、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間をより短縮することができる。
【００１３】
従って（２）のエンジンユニットによれば、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４ストロークエンジン本体を備え、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間の短縮と車両への搭載性を両立させることができる。
【００１４】
（３）  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、
４ストロークの間に、前記エンジンの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、
前記車両が備えるバッテリにより駆動され、始動指示の入力に応じて前記クランクシャフトを正回転させて前記４ストロークエンジン本体を始動する三相ブラシレスモータと、
前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加する電圧を制御する複数のスイッチング部を備えたインバータと、
前記インバータに備えられた前記複数のスイッチング部を制御することによって、前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加される電圧を制御するスタータモータ制御部と、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作を制御するエンジン制御部とを含む制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止した状態から前記クランクシャフトを正回転させ、前記膨張行程の終わりまでの間の少なくとも一部で、前記インバータの前記複数のスイッチング部を制御することによって前記バッテリから前記三相ブラシレスモータに印加する電圧を前記バッテリの電圧より低くして前記クランクシャフトを正回転させる。
【００１５】
（３）の構成によれば、制御装置が、４ストロークエンジン本体の燃焼動作とクランクシャフトの正回転とが停止した状態からクランクシャフトを正回転させ、膨張行程の終わりまでの間の少なくとも一部で、バッテリから三相ブラシレスモータに印加する電圧をバッテリの電圧より低くする。従って、三相ブラシレスモータのトルクが抑えられるので、クランクシャフトの正回転の速度が低くなる。このため、クランクシャフトの正回転に伴う、４ストロークエンジン本体の燃焼室における気体の圧縮反力が抑えられる。クランクシャフトの回転への圧縮反力による抵抗が抑えられるので、クランクシャフトをより短い時間で膨張行程に移動させることができる。従って、（３）の構成によれば、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間をより短縮することができる。
【００１６】
従って（３）のエンジンユニットによれば、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４ストロークエンジン本体を備え、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間の短縮と車両への搭載性を両立させることができる。
【００１７】
なお、上記（３）のエンジンユニットでは、制御装置が、インバータの複数のスイッチング部を制御することによって、バッテリから三相ブラシレスモータに印加する電圧をバッテリの電圧より低くする。従って、電流がバッテリからインバータを介して三相ブラシレスモータに供給される時に生じる電圧降下によって、バッテリから三相ブラシレスモータに印加する電圧がバッテリの電圧よりも低くなる現象は、上記（３）に該当しない。上記（３）に関し、バッテリから三相ブラシレスモータに印加される電圧がバッテリの電圧より低いか否かは、バッテリと三相ブラシレスモータとの間で生じる電圧降下の影響を除いて特定される。
【００１８】
（４）  （２）または（３）のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止し、かつ前記始動指示の入力がない状態から前記クランクシャフトを前記膨張行程まで正回転させる間の少なくとも一部で、前記インバータの前記複数のスイッチング部を制御することによって前記クランクシャフトを正回転させる。
【００１９】
（４）の構成によれば、制御装置が、始動指示の入力がない状態から、クランクシャフトを膨張行程に移動させることができるで、始動指示の入力に応じて４ストロークエンジン本体を始動する場合に、クランクシャフトを、４ストロークエンジン本体を始動させ易い膨張行程から回転させることができる。また、（４）の構成によれば、制御装置は、始動指示の入力がない状態から、クランクシャフトを短い時間で膨張行程に移動させることができる。従って、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間をより短縮することができる。  
【００２０】
（５）  （１）、（２）、（４）のいずれか１のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記クランクシャフトを膨張行程で停止させる。
【００２１】
（５）の構成によれば、クランクシャフトが膨張行程で停止する。従って、始動指示の入力に応じたエンジン始動の際に、クランクシャフトの回転を、４ストロークエンジン本体を小さい出力トルクで始動させやすい膨張行程から確実に開始することができる。
【００２２】
（６）  （１）、（２）、（４）、（５）のいずれか１のエンジンユニットであって、
前記制御装置は、前記４ストロークエンジン本体の燃焼動作と前記クランクシャフトの正回転とが停止し、かつ前記始動指示の入力がない状態で、前記インバータの前記複数のスイッチング部を制御することによって前記三相ブラシレスモータに印加される電圧を制御して前記クランクシャフトを前記膨張行程まで正回転させる途中で前記始動指示の入力があった場合、前記クランクシャフトの正回転を前記膨張行程で停止させずに前記膨張行程を超えて継続させることにより、前記４ストロークエンジン本体を始動させる。
【００２３】
（６）の構成によれば、クランクシャフトが始動指示の入力がない状態で膨張行程まで正回転する途中で、始動指示の入力があった場合、クランクシャフトは、膨張行程までの正回転を停止せずに膨張行程から正回転してエンジン本体を始動させる。このため、始動指示の入力がない状態で膨張行程まで正回転したクランクシャフトの慣性力が、４ストロークエンジン本体の再始動のためのクランクシャフトの回転に利用されるので、再始動するまでの時間がさらに短縮する。
【００２４】
（７）  （１）〜（６）のいずれか１のエンジンユニットであって、
前記三相ブラシレスモータは、前記４ストロークエンジン本体の始動後、前記クランクシャフトの回転と連動して回転することにより、前記バッテリを充電するための電流を発電するジェネレータとして機能する。
【００２５】
（７）の構成によれば、三相ブラシレスモータが、ジェネレータとして機能することで、バッテリを充電する。ジェネレータ機能を兼用する三相ブラシレスモータのステータ巻線は、バッテリを充電するための構造上の制約を受ける。例えば、過大な充電電流を抑えるため、三相ブラシレスモータとしての性能が制限される。しかし（７）の構成によれば、三相ブラシレスモータが、２回目の最大負荷位置まで充分な区間で加速することによって、性能が制限された場合でも２回目の最大負荷位置での負荷を乗越すことができる。従って、三相ブラシレスモータと発電機とを兼用することにより構成をシンプルにしつつ、三相ブラシレスモータを小型化できる。
【００２６】
（８）  車両であって、
前記車両は、
（１）〜（７）のいずれか１のエンジンユニットを備える。
【００２７】
（８）の車両は、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間の短縮と車両への搭載性を両立することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、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４ストロークエンジン本体を備え、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間の短縮と車両への搭載性を両立させることができるエンジンユニット、及びそのエンジンユニットを搭載した車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第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】図１における三相ブラシレスモータ及びその近傍部分を拡大して示した拡大断面図である。
【図３】図２に示す三相ブラシレスモータの回転軸線Ｊに垂直な断面を示す断面図である。
【図４】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５】図１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６】（ａ）は、図１に示すエンジンユニットにおける、クランクシャフトの動きを説明する図であり、（ｂ）は、比較例として逆回転する場合のクランクシャフトの動きを説明する図である。
【図７】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８】第二実施形態のエンジンユニットＥＵに係る電気的な基本構成を示すブロック図である。
【図９】エンジンユニットが搭載される車両を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
４ストロークエンジン本体の燃焼動作とクランクシャフトの正回転とが停止し、かつ始動指示の入力がない状態でクランクシャフトを回転させることについて、本発明者らが行った検討について説明する。
【００３１】
例えば特許文献１に示されるように、４ストロークエンジン本体の燃焼動作とクランクシャフトの正回転とが停止し、かつ始動指示の入力がない状態で、クランクシャフトを逆回転させる場合、時間がかかる。従って、燃焼停止指示があった後、再始動するまでの時間が長くなる。
【００３２】
また、４ストロークエンジン本体の燃焼動作が停止した後、かつ、クランクシャフトの正回転が停止する前に、クランク軸の回転をモータによって補助した場合、クランクシャフトを、始動にかかる時間を短縮し易い目標領域に停止させることが容易でない。これは、燃焼動作が停止した後、モータによって回転が補助されるクランクシャフトは、モータの力に加えて、最後の燃焼動作による慣性力を有しながら回転しているからである。最後の燃焼動作による慣性力を有しながら回転しているクランクシャフトの回転をモータによって補助しながら、目標領域に位置させることは容易でない。最後の燃焼動作による慣性力を有しながら回転しているクランクシャフトは、例えば圧縮反力による高負荷を利用して停止される場合が多い。この場合、クランクシャフトは、負荷の山を乗越せずに一旦逆回転した後、停止する。クランクシャフトの停止位置は、負荷の山を乗越せずに逆回転する程度（距離）に依存するため、クランクシャフトの停止位置のばらつきが大きい。すなわち、始動指示の入力に応じて回転を開始する位置のばらつきが大きい。従って、燃焼停止指示があった後、再始動するまでの時間のばらつきも多い。そのため、再始動するまでの時間が長い場合が生じる。
【００３３】
これに対し、クランクシャフトの正回転が停止した状態で、バッテリから三相ブラシレスモータに印加される電圧を制御してクランクシャフトを膨張行程まで正回転する場合、４ストロークエンジン本体の燃焼動作の慣性力による正回転の場合と比べて、クランクシャフトの目標位置への移動を制御しやすい。このため、クランクシャフトを、４ストロークエンジン本体を始動させやすい位置に短時間で移動させることができる。従って、再始動するまでの時間の短縮と三相ブラシレスモータの小型化をより高いレベルで両立することができる。
【００３４】
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。
【００３５】
図１は、本発明の第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。
【００３６】
エンジンユニットＥＵは、車両の一例である自動二輪車（図９参照）に設けられている。自動二輪車としては、特に限定されず、例えば、スクータ型、モペット型、オフロード型、オンロード型の自動二輪車が挙げられる。また、車両としては、自動二輪車に限定されず、例えば、ＡＴＶ（Ａｌｌ−Ｔｅｒｒａｉｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等であってもよい。また、本発明に係る車両は、鞍乗型車両に限定されず、車室を有する４輪車両等であってもよい。
【００３７】
エンジンユニットＥＵは、４ストロークエンジンユニットである。エンジンユニットＥＵは、４ストロークエンジン本体Ｅと、三相ブラシレスモータＳＧとを備える。４ストロークエンジン本体Ｅは、単気筒の４ストロークエンジンである。
【００３８】
図１に示すように、エンジンユニットＥＵは、三相ブラシレスモータＳＧを備えている。三相ブラシレスモータＳＧは、スタータモータである。三相ブラシレスモータＳＧは、エンジン始動時には、クランクシャフト５を回転させて４ストロークエンジン本体Ｅを始動させる。また、三相ブラシレスモータＳＧは、少なくとも４ストロークエンジン本体Ｅの始動後には、クランクシャフト５により回転されてジェネレータとして機能する。なお、三相ブラシレスモータＳＧがジェネレータとして機能する場合において、三相ブラシレスモータＳＧは、エンジンの燃焼開始後、必ずしも、常にジェネレータとして機能する必要はない。例えば、エンジンの燃焼が開始した後、三相ブラシレスモータＳＧが直ちにジェネレータとして機能せず、所定の条件が満たされた場合に、三相ブラシレスモータＳＧがジェネレータとして機能してもよい。そのような所定の条件としては、例えば、エンジン回転速度が所定速度に到達したこと、エンジンの燃焼が開始してから所定時間が経過したこと等が挙げられる。また、エンジンの燃焼開始後に、三相ブラシレスモータＳＧがジェネレータとして機能する期間と三相ブラシレスモータＳＧがモータ（例えば、車両駆動用モータ）として機能する期間とが含まれていてもよい。
【００３９】
三相ブラシレスモータＳＧは、４ストロークエンジン本体Ｅのクランクシャフト５に取り付けられている。本実施形態では、三相ブラシレスモータＳＧが、クランクシャフト５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、三相ブラシレスモータＳＧが、三相ブラシレスモータＳＧの回転によりクランクシャフト５を回転させるように構成されていればよい。従って、三相ブラシレスモータＳＧが、クランクシャフト５に、動力伝達機構を介して取り付けられていてもよい。なお、本発明においては、三相ブラシレスモータＳＧの回転軸線と、クランクシャフト５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、三相ブラシレスモータＳＧが動力伝達機構を介さずにクランクシャフト５に取り付けられていることが好ましい。
【００４０】
４ストロークエンジン本体Ｅは、クランクケース１と、シリンダ２と、ピストン３と、コネクティングロッド４と、クランクシャフト５とを備えている。シリンダ２は、クランクケース１から所定方向（例えば斜め上方）に突出する態様で設けられている。ピストン３は、シリンダ２内に往復移動自在に設けられている。クランクシャフト５は、クランクケース１内に回転可能に設けられている。コネクティングロッド４の一端部（例えば上端部）は、ピストン３に連結されている。コネクティングロッド４の他端部（例えば下端部）は、クランクシャフト５に連結されている。シリンダ２の端部（例えば上端部）には、シリンダヘッド６が取り付けられている。クランクシャフト５は、クランクケース１に、一対のベアリング７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５の一端部５ａ（例えば右端部）は、クランクケース１から外方に突出している。クランクシャフト５の一端部５ａには、三相ブラシレスモータＳＧが取り付けられている。
【００４１】
クランクシャフト５の他端部５ｂ（例えば左端部）は、クランクケース１から外方に突出している。クランクシャフト５の他端部５ｂには、無段変速機ＣＶＴのプライマリプーリ２０が取り付けられている。プライマリプーリ２０は、固定シーブ２１と可動シーブ２２とを有する。固定シーブ２１は、クランクシャフト５の他端部５ｂの先端部分に、クランクシャフト５と共に回転するように固定されている。可動シーブ２２は、クランクシャフト５の他端部５ｂにスプライン結合されている。従って、可動シーブ２２は、軸方向Ｘに沿って移動可能であり、固定シーブ２１との間隔が変更される態様で、クランクシャフト５と共に回転する。プライマリプーリ２０とセカンダリプーリ（図示せず）とには、ベルトＢが掛けられている。クランクシャフト５の回転力が自動二輪車（図９参照）の駆動輪に伝達される。
【００４２】
図２は、図１における三相ブラシレスモータＳＧ及びその近傍部分を拡大して示した拡大断面図である。また、図３は、図２に示す三相ブラシレスモータＳＧの回転軸線Ｊに垂直な断面を示す断面図である。
【００４３】
三相ブラシレスモータＳＧは、アウターロータ３０と、インナーステータ４０と、磁気センサユニット（図示せず）とを有する。アウターロータ３０は、アウターロータ本体部３１を有する。アウターロータ本体部３１は、例えば強磁性材料からなる。アウターロータ本体部３１は、有底筒状を有する。アウターロータ本体部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。筒状ボス部３２は、クランクシャフト５の一端部５ａに挿入された状態で、クランクシャフト５に固定されている。底壁部３３は、筒状ボス部３２に固定されており、クランクシャフト５の径方向Ｙに広がる円板形状を有する。バックヨーク部３４は、底壁部３３の外周縁からクランクシャフト５の軸方向Ｘに延びる筒形状を有する。バックヨーク部３４は、クランクケース１に近づく方向に延びている。
【００４４】
底壁部３３及びバックヨーク部３４は、例えば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。なお、本発明では、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。即ち、アウターロータ本体部３１において、バックヨーク部３４は、アウターロータ本体部３１を構成する他の部分と一体的に構成されていてもよく、アウターロータ本体部３１を構成する他の部分と別体に構成されていてもよい。バックヨーク部３４と他の部分とが別体に構成されている場合、バックヨーク部３４が、強磁性材料からなればよく、他の部分は、強磁性材料以外の材料からなっていてもよい。
【００４５】
筒状ボス部３２には、クランクシャフト５の一端部５ａを挿入するためのテーパ状挿入孔３２ａが、クランクシャフト５の軸方向Ｘに沿って形成されている。テーパ状挿入孔３２ａは、クランクシャフト５の一端部５ａの外周面に対応するテーパ角を有する。挿入孔３２ａにクランクシャフト５の一端部５ａを挿入したときに、一端部５ａの外周面が挿入孔３２ａの内周面に接触し、クランクシャフト５が挿入孔３２ａに固定される。これにより、ボス部３２が、クランクシャフト５の軸方向Ｘに対して位置決めされる。この状態で、クランクシャフト５の一端部５ａの先端部分に形成された雄ねじ部５ｃに、ナット３５がねじ込まれる。これにより、クランクシャフト５に筒状ボス部３２が固定される。
【００４６】
筒状ボス部３２は、筒状ボス部３２の基端部（図中では筒状ボス部３２の右部）に径大部３２ｂを有する。筒状ボス部３２は、径大部３２ｂの外周面に、径方向外側に向かって延びた鍔部３２ｃを有する。アウターロータ本体部３１の底壁部３３の中央部に形成された孔部３３ａに、筒状ボス部３２の径大部３２ｂが挿入されている。この状態において、鍔部３２ｃが底壁部３３の外周面（図中、右側面）に接している。筒状ボス部３２の鍔部３２ｃとアウターロータ本体部３１の底壁部３３とが、アウターロータ本体部３１の周方向の複数個所において、鍔部３２ｃと底壁部３３とを貫通するリベット３６で一体的に固定されている。
【００４７】
アウターロータ本体部３１のバックヨーク部３４には、バックヨーク部３４の内周面に、複数の永久磁石部３７が設けられている。各永久磁石部３７は、Ｓ極とＮ極とが三相ブラシレスモータＳＧの径方向に並ぶように設けられている。
【００４８】
複数の永久磁石部３７は、三相ブラシレスモータＳＧ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、インナーステータ４０と対向するアウターロータ３０の磁極数が２４個である。アウターロータ３０の磁極数とは、インナーステータ４０と対向する磁極数をいう。ステータコアＳＴの歯部４３と対向する永久磁石部３７の磁極面の数は、アウターロータ３０の磁極数に相当する。アウターロータ３０が有する磁極１つあたりの磁極面は、インナーステータ４０と対向する永久磁石部３７の磁極面に相当する。永久磁石部３７の磁極面は、永久磁石部３７とインナーステータ４０との間に設けられた非磁性体（図示せず）により覆われている。永久磁石部３７とインナーステータ４０との間には磁性体が設けられていない。非磁性体としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼材が挙げられる。本実施形態において、永久磁石部３７は、フェライト磁石である。但し、本発明において、永久磁石としては、ネオジボンド磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石等の従来公知の磁石が採用され得る。永久磁石部３７の形状は、特に限定されない。なお、アウターロータ３０は、永久磁石部３７が磁性材料に埋め込まれた埋込磁石型（ＩＰＭ型）であってもよいが、本実施形態のように、永久磁石部３７が磁性材料から露出した表面磁石型（ＳＰＭ型）であることが好ましい。
【００４９】
上述のように、クランクシャフト５に取り付けられ、クランクシャフト５と共に回転するように取り付けられたアウターロータ３０は、クランクシャフト５のイナーシャを増加させるための回転体である。また、アウターロータ３０を構成する底壁部３３の外周面（図２及び図２における右側面）には、複数枚の羽根部Ｆａを有する冷却ファンＦが設けられている。冷却ファンＦは、固定具（複数本のボルトＦｂ）で、底壁部３３の外周面に固定されている。
【００５０】
インナーステータ４０は、ステータコアＳＴと複数相のステータ巻線Ｗとを有する。ステータコアＳＴは、例えば薄板状のケイ素鋼板を軸方向に沿って積層することにより形成される。ステータコアＳＴは、ステータコアＳＴの中心部に、アウターロータ３０の筒状ボス部３２の外径よりも大きな内径の孔部４１を有する。また、ステータコアＳＴは、径方向外側に向かって一体的に延びた複数の歯部４３を有する（図３参照）。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（図３参照）を有する。
【００５１】
各歯部４３の周囲には、ステータ巻線Ｗが巻き付けられている。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。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、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に並ぶように配置される。
【００５２】
図２に示すように、インナーステータ４０には、三相ブラシレスモータＳＧの径方向の中央部分に孔部４１が形成されている。孔部４１内には、クランクシャフト５及びアウターロータ３０の筒状ボス部３２が、孔部４１の壁面（インナーステータ４０）から間隔を空けて配置されている。この状態で、インナーステータ４０は、４ストロークエンジン本体Ｅのクランクケース１に取り付けられている。インナーステータ４０の歯部４３の端部（先端面）は、アウターロータ３０を構成する永久磁石部３７の磁極面（内周面）から間隔を空けて配置されている。この状態で、アウターロータ３０は、クランクシャフト５の回転と連動して回転する。アウターロータ３０は、クランクシャフト５と一体で回転する。
【００５３】
図３を参照して、アウターロータ３０についてさらに説明する。永久磁石部３７は、三相ブラシレスモータＳＧの径方向におけるインナーステータ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、インナーステータ４０に対向する面に、周方向に複数の磁極面３７ａを備えている。磁極面３７ａは、三相ブラシレスモータＳＧ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、三相ブラシレスモータＳＧ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、インナーステータ４０と対向している。本実施形態では、複数の磁石が三相ブラシレスモータＳＧの径方向に配置されており、複数の磁石のそれぞれが、Ｓ極とＮ極とを三相ブラシレスモータＳＧの径方向に向けた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極とによって磁極対が構成される。磁極対の数は、磁極面３７ａの数の１／２である。本実施形態では、アウターロータ３０に、インナーステータ４０と対向する２４個の磁極面３７ａが設けられており、アウターロータ３０の磁極対の数は１２個である。なお、図には、１２個の磁極対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。
【００５４】
アウターロータ３０の外面には、アウターロータ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アウターロータ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アウターロータ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の外周面から三相ブラシレスモータＳＧの径方向Ｙにおける外向きに突出している。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。
【００５５】
ロータ位置検出装置５０は、アウターロータ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。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、アウターロータ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、インナーステータ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５の径方向においてロータ位置検出装置５０とインナーステータ４０及びステータ巻線Ｗとの間にアウターロータ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、三相ブラシレスモータＳＧの径方向における、アウターロータ３０よりも外側に配置されており、アウターロータ３０の外周面に向いている。
【００５６】
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、インナーステータ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、三相ブラシレスモータＳＧのアウターロータ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、三相ブラシレスモータＳＧのアウターロータ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、アウターロータ３０を駆動する磁束を生じさせるが、検出用巻線５１は、アウターロータ３０を駆動する磁束を生じさせない。また、発電時にステータ巻線Ｗで生じる電流はバッテリ１４に供給されるが、検出用巻線５１で生じる電流はバッテリ１４に供給されない。ロータ位置検出装置５０は、ホール素子及びＭＲ素子のいずれも有していない。本実施形態のエンジンユニットＥＵ（図１参照）は、ホール素子及びＭＲ素子のいずれも備えていない。検出用巻線５１によってアウターロータ３０の位置を検出するロータ位置検出装置５０は、半導体素子を含まない。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。
【００５７】
検出用巻線５１を流れる電気信号は、クランクシャフト５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の一端部に検出用磁石５２が配置されており、コア５３の他端部は、アウターロータ３０のバックヨーク部３４の外周面を向いている。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。アウターロータ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に接近するとき又は離れるときのリラクタンスの変化に応じて、検出用巻線５１に生じる起電力による電圧が変化する。このことによって、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、アウターロータ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５の回転の開始後に、アウターロータ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、アウターロータ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。ロータ位置検出装置５０の検出用巻線５１は、検出信号を、制御装置ＣＴ（図４参照）に向けて出力する。なお、ロータ位置検出装置５０には、上述した、被検出部３８の通過に伴う起電力によって発生する電圧が変化するタイプ以外の構成も採用可能である。例えば、ロータ位置検出装置５０には、検出用巻線５１に常時通電を行い、被検出部３８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タイプの構成も採用可能である。
【００５８】
また、本実施形態では、アウターロータ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、アウターロータ３０の外面に設けられ、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位置に配置されている。複数の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、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複数の被検出部３８と対向する位置に設けられている。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、アウターロータ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５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５の１回転の中の基準位置を検出することが可能である。
【００５９】
［電気構成］
図４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、４ストロークエンジン本体Ｅ、三相ブラシレスモータＳＧ、及び制御装置ＣＴを備えている。制御装置ＣＴには、三相ブラシレスモータＳＧ、点火プラグ２９、及びバッテリ１４が接続されている。
【００６０】
制御装置ＣＴは、複数相のステータ巻線Ｗと接続され、車両が備えるバッテリ１４から複数相のステータ巻線Ｗへの電流を供給する。制御装置ＣＴは、スタータモータ制御部６２と、エンジン制御部６３と、複数のスイッチング部６１１〜６１６とを備えている。本実施形態における制御装置ＣＴ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、インバータ６１を構成している。インバータ６１は、三相ブリッジインバータである。インバータ６１のスイッチング部６１１〜６１６は、バッテリ１４と三相ブラシレスモータＳＧとの間に設けられている。インバータ６１のスイッチング部６１１〜６１６は、バッテリ１４から三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧を制御する。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１４との間の電圧の印加／非印加を切替える。複数のスイッチング部６１１〜６１６は、これにより、複数相のステータ巻線Ｗとバッテリ１４との間の電流の通過／遮断を切替える。より具体的には、三相ブラシレスモータＳＧ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のそれぞれに対する通電及び通電停止が切替えられる。また、三相ブラシレスモータＳＧが発電機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、ステータ巻線Ｗのそれぞれとバッテリ１４との間の電流の通過／遮断が切替えられる。スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフが順次切替えられることによって、三相ブラシレスモータＳＧから出力される三相交流の整流及び電圧の制御が行われる。なお、本明細書では、制御装置ＣＴがスイッチング部６１１〜６１６のオン動作によってバッテリ１４の電流をステータ巻線Ｗに供給する動作を「通電」と称し、発電時における、スイッチング部６１１〜６１６のオン動作によって複数相のステータ巻線Ｗとバッテリ１４との間の電流の通過させる動作と区別する。
【００６１】
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。ただし、スイッチング部６１１〜６１６には、ＦＥＴ以外に、例えばサイリスタ及びＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）も採用可能である。
【００６２】
スタータモータ制御部６２は、複数（６個）のスイッチング部６１１〜６１６を制御する。スタータモータ制御部６２は、スイッチング部６１１〜６１６を制御することによって、バッテリ１４から三相ブラシレスモータＳＧに印加される電圧を制御する。スタータモータ制御部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、三相ブラシレスモータＳＧの動作を制御する。スタータモータ制御部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、三相ブラシレスモータＳＧを正回転させることも、逆回転させることも可能である。スタータモータ制御部６２は、クランキング制御部６２１、トルク抑制部６２２、オン・オフ動作記憶部６２３、及び初期動作部６２４を含む。クランキング制御部６２１及びトルク抑制部６２２を含むスタータモータ制御部６２と、エンジン制御部６３とは、図示しないコンピュータハードウェアとコンピュータハードウェアで実行される制御ソフトウェアとによって実現される。ただし、クランキング制御部６２１及びトルク抑制部６２２を含むスタータモータ制御部６２と、エンジン制御部６３との一部又は全部は、電子回路であるハードウェア回路によって実現することも可能である。また、スタータモータ制御部６２及びエンジン制御部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。
【００６３】
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が三相ブラシレスモータＳＧ及び４ストロークエンジン本体Ｅを制御するために用いる情報のテーブル及びマップ、並びに情報が記載さ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５が停止状態の時に、複数のスイッチング部６１１〜６１６のオン・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。
【００６４】
エンジン制御部６３は、点火プラグ２９に点火動作を行わせることによって、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作を制御する。４ストロークエンジン本体Ｅが、シリンダ２（図１参照）の燃焼室に空気を導く通路内に燃料を噴射し混合気を生成する燃料噴射装置を備える場合には、エンジン制御部６３は、燃料噴射装置の噴射も制御することによって、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作を制御する。
【００６５】
スタータモータ制御部６２には、４ストロークエンジン本体Ｅを始動させるためのスタータスイッチ１６が接続されている。スタータスイッチ１６が４ストロークエンジン本体Ｅの始動の際、運転者によって操作されると、スタータスイッチ１６から、制御装置ＣＴに始動指示が入力される。制御装置ＣＴは、インバータ６１、スタータモータ制御部６２、及びエンジン制御部６３の動作を通じて、三相ブラシレスモータＳＧを制御する。
【００６６】
［エンジンユニットの動作］
図５は、図１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。
また、図６（ａ）は、図１に示すエンジンユニットＥＵにおける、クランクシャフト５の動きを説明する図である。図６（ｂ）は、比較例として逆回転する場合のクランクシャフトの動きを説明する図である。
図５及び図６（ａ）を参照しながら、エンジンユニットＥＵの動作を燃焼停止から順に説明する。
【００６７】
制御装置ＣＴは、燃焼停止の指示が入力されると、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作を停止する（Ｓ１１）。より詳細には、エンジン制御部６３は、燃焼停止の指示が入力されると、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作を停止する。燃焼停止の指示は、例えばメインスイッチ１７がオフに操作された場合に、メインスイッチ１７から、制御装置ＣＴに入力される。また、エンジンユニットＥＵがアイドリングストップ機能を有する場合、制御装置ＣＴは、車両の走行状態及びクランクシャフト５の回転状態に関するエンジンストップ条件を判別することによって、自ら燃焼停止の指示を実行する。４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作が停止すると、クランクシャフト５は、慣性力によって回転する。摩擦力によって慣性力が減少し、慣性力の減少に伴って摩擦力が相対的に増大する。従って、クランクシャフト５は、減速しながら回転した後、停止する。
【００６８】
図６（ａ）には、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作が停止した後、クランクシャフトが停止位置Ｐ１に停止した状態が示されている。４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作が停止した後、クランクシャフト５の正回転は、圧縮行程又は圧縮行程の付近で停止しやすい。即ち、クランクシャフト５の停止位置は、特に限定されないが、圧縮行程又は圧縮行程の付近になり易い。図６（ａ）に示す例では、クランクシャフトが停止した停止位置Ｐ１は、吸気行程にある。圧縮行程の付近は、例えば、吸気行程である。また、圧縮行程の付近は、例えば、吸気行程において排気行程よりも圧縮行程に近い位置である。
【００６９】
三相ブラシレスモータＳＧのアウターロータ３０は、クランクシャフト５の回転と連動して回転する。アウターロータ３０に設けられた複数の被検出部３８がロータ位置検出装置５０によって検出される。制御装置ＣＴは、ロータ位置検出装置５０による複数の被検出部３８の検出に基づいてクランクシャフト５の位置を検出する。制御装置ＣＴは、ロータ位置検出装置５０による複数の被検出部３８の検出に基づいてクランクシャフト５の回転を検出する。また、制御装置ＣＴは、ロータ位置検出装置５０による複数の被検出部３８の検出に基づいてクランクシャフト５の回転停止を検出する。より詳細には、制御装置ＣＴは、ロータ位置検出装置５０により複数の被検出部３８が検出されない場合に、クランクシャフト５の回転が停止したと判別する。
【００７０】
ロータ位置検出装置５０は、ロータ位置検出装置５０から離れた位置で移動する複数の被検出部３８を検出する。また、ロータ位置検出装置５０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電気信号によって、複数の被検出部３８を検出する。したがって、制御装置ＣＴは、ロータ位置検出装置５０が複数の被検出部３８の移動を検出できない程度にクランクシャフト５の回転速度が低い場合に、クランクシャフト５が停止したと判断する。従ってこのとき、クランクシャフト５の回転速度は、０に限られず、クランクシャフト５は低速度で回転している場合もある。制御装置ＣＴは、クランクシャフト５が停止したと判断した後、例えば始動指示の入力がない状態でクランクシャフト５を回転させる制御を行う。クランクシャフト５の回転が停止した状態は、クランクシャフト５の回転速度が０又は実質的に０である状態である。クランクシャフト５の回転速度が実質的に０である状態は、例えば、クランクシャフト５の回転が、クランクシャフト５の回転を検出する検出装置（例えば、ロータ位置検出装置５０）に検出されない速度でクランクシャフト５が回転している状態である。また、クランクシャフト５の回転速度が実質的に０である状態は、例えば、図５のＳ１３におけるクランクシャフト５の最大回転速度よりも小さい速度でクランクシャフト５が回転している状態である。ここで、図５のＳ１３におけるクランクシャフト５の最大回転速度は、４ストロークエンジン本体が燃焼動作を停止した後、始動指示の入力がない状態で、制御装置ＣＴがクランクシャフト５を回転させたときの最大回転速度である。
【００７１】
制御装置ＣＴは、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作が停止した後（Ｓ１１）、かつ、クランクシャフト５の正回転が停止した後（Ｓ１２でＹｅｓ）、クランクシャフト５を、図６（ａ）に示す停止位置Ｐ１から４ストロークにおける膨張行程まで正回転させる（Ｓ１３）。より詳細には、スタータモータ制御部６２は、エンジン制御部６３が４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作を停止した後（Ｓ１１）、かつ、クランクシャフト５の正回転が停止した後（Ｓ１２でＹｅｓ）、クランクシャフト５を、停止位置Ｐ１から４ストロークにおける膨張行程まで正回転させる（Ｓ１３）。制御装置ＣＴは、始動指示の入力がない状態で、クランクシャフト５を正回転させる（Ｓ１３）。図６（ａ）には、クランクシャフト５が、停止位置Ｐ１から、膨張行程の中の位置Ｐ２まで正回転する状態が示されている。
【００７２】
制御装置ＣＴは、クランクシャフト５の正回転が停止していた位置から膨張行程の終わり（膨張下死点）までの間の少なくとも一部で、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御することによって、三相ブラシレスモータＳＧを、バッテリ１４で得られる最大トルクよりも小さいトルクで回転させる。上記ステップＳ１３において、制御装置ＣＴは、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御することによって、バッテリ１４から三相ブラシレスモータＳＧに印加される電圧を制御して、クランクシャフト５を正回転させる。より詳細には、スタータモータ制御部６２（制御装置ＣＴ）は、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、三相ブラシレスモータＳＧの複数相のステータ巻線Ｗに電圧が印加され、三相ブラシレスモータＳＧのアウターロータ３０が回転する。クランクシャフト５はアウターロータ３０の回転と連動して回転する。
【００７３】
制御装置ＣＴは、三相ブラシレスモータＳＧを、バッテリ１４で得られる最大トルクよりも小さいトルクで回転させる。また、制御装置ＣＴは、三相ブラシレスモータＳＧを、始動指示の入力に応じてクランクシャフト５を正回転させたとき（Ｓ１７）の最大トルクよりも抑えたトルクで回転させつつ、クランクシャフト５を膨張行程まで正回転させる。より詳細には、スタータモータ制御部６２のトルク抑制部６２２が、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。スタータモータ制御部６２は、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、スタータモータ制御部６２は、アウターロータ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。三相ブラシレスモータＳＧは、例えば、複数相のステータ巻線Ｗがアウターロータ３０の位置に応じた最適なタイミングで順次通電される場合に、バッテリ１４で得られる最大トルクを発揮する。本実施形態のステップＳ１３におけるトルク抑制制御では、スタータモータ制御部６２（制御装置ＣＴ）のトルク抑制部６２２が、アウターロータ３０の位置に応じた最適なタイミングでなく、フィードフォワード制御により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・オフ動作する。これによって、三相ブラシレスモータＳＧは、バッテリ１４で得られる最大トルクよりも小さいトルクで回転する。また、制御装置ＣＴが、後に、始動指示の入力に応じてクランクシャフト５を正回転させる場合には（Ｓ１７）、ロータ位置検出装置５０によって検出されるアウターロータ３０の位置に応じて、複数相のステータ巻線Ｗを順次通電する場合がある。つまり、制御装置ＣＴは、始動指示の入力に応じてクランクシャフト５を正回転させる場合、アウターロータ３０の位置に基づくフィードバック制御によって、複数相のステータ巻線Ｗを順次通電する場合がある。本実施形態のステップＳ１３におけるトルク抑制制御では、スタータモータ制御部６２（制御装置ＣＴ）のトルク抑制部６２２が、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・オフ動作することによって、始動指示の入力に応じてクランクシャフト５を正回転させたときの最大トルクよりも抑えたトルクでクランクシャフト５を回転させる。
三相ブラシレスモータのトルクが抑えられるので、クランクシャフトの正回転の速度が低くなる。このため、クランクシャフトの膨張行程までの正回転に伴う、４ストロークエンジン本体の燃焼室における気体の圧縮の反力が抑えられる。圧縮反力による負荷が低く、正回転の速度が低いため、クランクシャフトを、再始動するまでの時間を短縮できる膨張行程に容易に移動させることができる。
【００７４】
制御装置ＣＴは、複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作することにより、クランクシャフト５を膨張行程まで正回転させる。４ストロークエンジン本体Ｅにおいて、燃焼動作の停止後（Ｓ１１）、クランクシャフト５が限られた範囲内の位置に停止する場合、制御装置ＣＴは、複数のスイッチング部６１１〜６１６を、予め定められた回数オン・オフ動作することにより、クランクシャフト５を膨張行程まで正回転させることができる。図６（ａ）に示す例では、クランクシャフト５はＰ２で示す位置まで回転する。なお、制御装置ＣＴが、複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する回数を、燃焼動作の停止後にクランクシャフト５の回転が停止したとき（Ｓ１２でＹｅｓ）のクランクシャフト５の停止位置Ｐ１に応じて制御することも可能である。
【００７５】
制御装置ＣＴは、始動指示が入力されない場合には（Ｓ１４でＮｏ）、複数のスイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作を終了する。これによって、制御装置ＣＴは、クランクシャフト５を膨張行程で停止させる。図６（ａ）に示す例では、クランクシャフト５はＰ２で示す位置に停止する。クランクシャフト５が膨張行程で停止するので、エンジン始動の際に、クランクシャフトの回転を膨張行程から確実に開始することができる。
【００７６】
始動指示が入力されると（Ｓ１４でＹｅｓ）、制御装置ＣＴは、三相ブラシレスモータＳＧに、クランクシャフト５を回転させることによって４ストロークエンジン本体Ｅを始動させる（Ｓ１５）。
再始動の指示は、例えば、スタータスイッチ１６が操作された場合に、スタータスイッチ１６から制御装置ＣＴに入力される。また、エンジンユニットＥＵがアイドリングストップ機能を有する場合、制御装置ＣＴは、予め定めたエンジン始動条件を判別することによって、自ら再始動の指示を実行する。
【００７７】
ステップＳ１３における複数のスイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作の期間中に、再始動の指示の入力があった場合、制御装置ＣＴは、クランクシャフト５の正回転を膨張行程で停止させずに継続させることにより、４ストロークエンジン本体Ｅを始動させる（Ｓ１５）。つまり、制御装置ＣＴは、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作とクランクシャフト５の正回転とが停止し、かつ始動指示の入力がない状態で、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御することによって三相ブラシレスモータＳＧに印加される電圧を制御してクランクシャフト５を膨張行程まで正回転させる途中で始動指示の入力があった場合、クランクシャフト５の正回転を膨張行程で停止させずに膨張行程を超えて継続させることにより、４ストロークエンジン本体Ｅを始動させる（Ｓ１５〜Ｓ２１）。
【００７８】
正回転が膨張行程を超えて継続することにより、始動指示の入力がない状態で膨張行程まで正回転したクランクシャフト５の慣性力が、４ストロークエンジン本体Ｅの再始動のためのクランクシャフト５の回転に利用される。したがって、再始動するまでの時間がさらに短縮される。
【００７９】
始動指示の入力があった場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、制御装置ＣＴは、クランキング制御を行う（Ｓ１５）。スタータモータ制御部６２は、三相ブラシレスモータＳＧを、膨張行程から正回転させて４ストロークエンジン本体Ｅを始動させる。より詳細には、スタータモータ制御部６２のトルク抑制部６２２が、予め定められたタイミングで複数相のステータ巻線Ｗを順次通電することによって、クランクシャフト５の回転を開始させる。次に、クランクシャフト５の回転に伴いロータ位置検出装置５０が、アウターロータ３０に設けられた複数の被検出部３８を検出すると、スタータモータ制御部６２のクランキング制御部６２１が、クランクシャフト５の位置に基づくフィードバック制御によって、複数相のステータ巻線Ｗを順次通電する。このとき、制御装置ＣＴは、三相ブラシレスモータＳＧを、バッテリ１４で得られる最大トルクで回転させることが好ましい。ただし、例えば、クランクシャフト５の停止状態からクランクシャフト５の位置が判別可能な場合には、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を省略して、フィードバック制御によって、複数相のステータ巻線Ｗを順次通電することも可能である。
このようにして、制御装置ＣＴは、クランクシャフト５を膨張行程から正回転させる。
【００８０】
この後、制御装置ＣＴは、クランクシャフト５の回転速度が所定の着火可能回転速度を超えている場合（Ｓ１８でＹｅｓ）、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作を開始させる（Ｓ１９）。より詳細には、制御装置ＣＴのエンジン制御部６３は、点火プラグ２９に点火動作を行わせることによって、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作を制御する。４ストロークエンジン本体Ｅが、シリンダ２（図１参照）の燃焼室に空気を導く通路内に燃料を噴射し混合気を生成する燃料噴射装置を備える場合には、エンジン制御部６３は、燃料噴射装置の噴射も制御することによって、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作を制御する。
【００８１】
三相ブラシレスモータＳＧは、４ストロークエンジン本体Ｅの始動後、クランクシャフト５の回転と連動して回転することにより、バッテリ１４を充電するための電流を発電するジェネレータとして機能する。すなわち、４ストロークエンジン本体Ｅが燃焼を開始すると（Ｓ１９）、三相ブラシレスモータＳＧが４ストロークエンジン本体Ｅに駆動されて発電機として機能する。制御装置ＣＴは、複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作して、複数のステータ巻線Ｗからバッテリ１４に供給される電流を制御する。制御装置ＣＴは、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、複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。
【００８２】
図６（ｂ）には、本実施形態の比較例として逆回転する場合のクランクシャフトの動きが示されている。
図６（ｂ）に示す例では、４ストロークエンジン本体の燃焼動作が停止した後、クランクシャフトが、図６（ａ）に示す本実施形態の場合と同様に、停止位置Ｐ１に停止する。この後、クランクシャフトは、膨張行程内の位置Ｐ３まで逆回転する。クランクシャフトは、始動指示の入力に応じて、膨張行程内の位置Ｐ３から正回転を開始することとなる。
【００８３】
これに対し、図６（ａ）に動きの例を示す、本実施形態におけるクランクシャフトによれば、４ストロークエンジン本体の燃焼動作が停止した後、クランクシャフトが停止する停止位置Ｐ１から、始動指示の入力に応じて正回転を開始する位置Ｐ２までの距離が、図６（ｂ）における位置Ｐ１から位置Ｐ３までの距離よりも短い。
【００８４】
図７は、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７において、正回転における必要トルクＴａは実線で示されている。４ストロークエンジン本体Ｅは、図７に示すクランク角度位置と必要トルクとの関係を満たすように構成されている。即ち、４ストロークエンジン本体Ｅは、４ストロークの間に、クランクシャフト５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５を回転させる負荷が高負荷領域の負荷より小さい低負荷領域ＴＬとを有する。低負荷領域ＴＬは高負荷領域ＴＨよりも広い。より詳細には、４ストロークエンジン本体Ｅは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程の４工程を繰り返しながら回転する。図７の実線に示されるように、クランクシャフトが正回転する場合、高負荷領域ＴＨは、圧縮行程に含まれており、吸気行程、膨張行程、及び排気行程のいずれにも含まれていない。高負荷領域ＴＨは、圧縮行程のうち、圧縮上死点（クランク角度位置が０度）寄りに位置している。低負荷領域ＴＬは、吸気行程、膨張行程、及び排気行程に含まれている。
【００８５】
図７において、逆回転における必要トルクＴｂは破線で示されている。クランクシャフトが逆回転する場合、図７の破線に示されるように、高負荷領域は、圧縮行程ではなく、膨張行程に含まれる。
【００８６】
図７のグラフの下部には、図６（ａ）に示した、正回転する場合のクランクシャフトの動きＭ１と、図６（ｂ）に示した、比較例としての、逆回転する場合のクランクシャフトの動きＭ２が示されている。
【００８７】
比較例としての、逆回転する場合のクランクシャフトの動きＭ２を説明する。
４ストロークエンジン本体の燃焼動作が停止した後、クランクシャフトが、圧縮行程又は圧縮行程の付近の停止位置Ｐ１に停止した場合、クランクシャフトは、膨張行程の位置Ｐ３まで逆回転して停止する。その後、始動指示の入力に応じてクランクシャフトが正回転することにより、高負荷領域に到達する前にクランクシャフトの回転速度が高められる。
【００８８】
比較例において、燃焼動作が停止した後、クランクシャフトが停止した後、クランクシャフトは、吸気行程及び排気行程を経て膨張行程までの区間を逆回転することとなる。また、クランクシャフトが逆回転する場合、高負荷領域が排気行程で生じる。クランクシャフトの逆回転時に、仮に、クランクシャフトが、高負荷領域にある最大負荷位置を乗り越える場合、クランクシャフトは圧縮行程に移動してしまう。逆回転するクランクシャフトが、圧縮行程に移動してしまうと、逆回転するメリットがなく、却って、逆回転から正回転に移行するための動力及び時間が必要になる。従って、クランクシャフトが逆回転した状態で圧縮行程に移動することを避けることが求められる。そのため、クランクシャフトは、圧縮上死点（０度）近傍にある最大負荷位置に充分近づくことができない。例えば、クランクシャフトは、逆回転における必要トルクＴｂの最大負荷位置から離れたグラフの中の斜線の領域まで移動する。クランクシャフトの逆転時にクランクシャフトを最大負荷位置に充分に近づけることが困難であるため、始動指示の入力に応じて正回転を開始する位置Ｐ３から最大負荷位置まで正回転する距離Ｌ４が短い。そのため、始動指示の入力に応じた正回転によって得られる慣性力が比較的小さい。
【００８９】
これに対し、本実施形態では、４ストロークエンジン本体の燃焼動作が停止した後、クランクシャフト５が、圧縮行程又は圧縮行程の付近の停止位置Ｐ１に停止した場合、クランクシャフト５は、膨張行程内の位置Ｐ２まで正回転する。クランクシャフト５が正回転する場合、最大負荷位置は、圧縮行程で生じ、膨張行程で生じない。クランクシャフト５が膨張行程まで正回転する場合、クランクシャフト５は、圧縮行程における最大負荷位置をすでに乗り越えている。つまり、制御装置ＣＴは、始動指示の入力がない状態で、クランクシャフト５に、圧縮行程内で高負荷領域における最大負荷位置を正回転で通過させた後、クランクシャフト５を膨張行程まで正回転させている。この場合、膨張行程内の負荷の影響が低減されるので、クランクシャフト５は、膨張行程における圧縮上死点に近い位置に位置させ易い。例えば、クランクシャフト５は、図７における斜線の領域よりも、正回転における手前の位置Ｐ２で停止させることができる。この場合、始動指示の入力に応じてクランクシャフト５が２回目の高負荷に至るまでの距離Ｌ２がより長く確保できる。
【００９０】
始動指示の入力に応じてクランクシャフト５が回転を開始する場合、クランクシャフト５は、膨張行程から圧縮行程までの広い低負荷領域に渡って正回転し、２回目の高負荷領域に到達する。つまり、加速のための長い助走区間Ｌ２が確保される。従って、三相ブラシレスモータＳＧは、２回目の高負荷領域に到達する前にクランクシャフト５の回転速度を高めることができる。そして、高い回転速度に伴う大きな慣性力と三相ブラシレスモータの出力トルクの両方を利用して、２回目の高負荷領域を乗り越えることができる。従って、三相ブラシレスモータＳＧの出力トルクを抑えて三相ブラシレスモータを小型化することができる。
【００９１】
４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作が停止したときの状態について、再び説明する。クランクシャフト５の正回転が停止した後、制御装置ＣＴは、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御することによって、バッテリ１４から三相ブラシレスモータＳＧに印加される電圧を制御して、クランクシャフト５を、停止位置Ｐ１から膨張行程の位置Ｐ２まで正回転させる。この正回転で移動する区間Ｌ１は、逆回転で移動する場合の区間Ｌ３と比べて短い。従って、クランクシャフトを膨張行程まで逆回転させる場合と比べて、クランクシャフト５を短時間で、４ストロークエンジン本体Ｅを小さなトルクで始動させやすい位置に移動させることができる。
【００９２】
停止位置Ｐ１に停止したクランクシャフト５、を三相ブラシレスモータＳＧに印加される電圧の制御によって、膨張行程の位置Ｐ２まで正回転させる場合、例えば、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作の慣性力によって正回転させる場合と比べて、クランクシャフトの目標位置Ｐ２への移動を制御しやすい。このため、クランクシャフトを、４ストロークエンジン本体Ｅの始動を行いやすい位置に短時間で移動させることができる。
【００９３】
従って本実施形態のエンジンユニットＥＵによれば、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４ストロークエンジン本体Ｅを備え、燃焼停止指示の後、再始動するまでの時間の短縮と車両への搭載性を両立させることができる。
【００９４】
また、制御装置ＣＴは、始動指示の入力がない状態で、三相ブラシレスモータＳＧを、バッテリ１４で得られる最大トルクよりも小さいトルクで回転させつつ、クランクシャフト５を膨張行程まで正回転させている（図５のステップＳ１３）。
【００９５】
クランクシャフト５が膨張行程まで正回転する時、すなわち、クランクシャフト５の停止位置Ｐ１から、膨張行程の終わりまでの間の一部で三相ブラシレスモータＳＧが、バッテリ１４で得られる最大トルクよりも小さいトルクで回転するので、クランクシャフト５の正回転の速度が低くなる。このため、クランクシャフト５の正回転に伴う、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼室における気体の圧縮反力が抑えられる。クランクシャフト５の回転への圧縮反力による抵抗が抑えられるので、クランクシャフト５をより短い時間で膨張行程に移動させることができる。従って、再始動するまでの時間がより確実に短縮される。
【００９６】
また、三相ブラシレスモータＳＧは、４ストロークエンジン本体Ｅの始動後、クランクシャフト５の回転と連動して回転することにより、バッテリ１４を充電するための電流を発電するジェネレータとして機能する。ジェネレータ機能を兼用する三相ブラシレスモータＳＧのステータ巻線Ｗは、バッテリ１４を充電するための構造上の制約を受ける。例えば、過大な充電電流を抑えるため、三相ブラシレスモータＳＧとしての性能が制限される。
【００９７】
しかし本実施形態によれば、クランクシャフト５が、まず、最大トルクよりも小さい出力トルクによる低い回転速度によって最大負荷位置に到達し、次に２回目の最大負荷位置まで充分な区間で加速する。このため、三相ブラシレスモータＳＧの性能が制限された場合でも２回目の最大負荷位置での負荷を乗越すことができる。従って、三相ブラシレスモータＳＧがスタータモータとジェネレータとを兼用することにより構成をシンプルにしつつ、三相ブラシレスモータＳＧを小型化できる。
【００９８】
［第二実施形態］
続いて、本発明の第二実施形態について説明する。以下の第二実施形態の説明にあたっては、第一実施形態における各要素と対応する要素には同一の符号を付し、上述した第一実施形態との相違点を主に説明する。
【００９９】
図８は、第二実施形態のエンジンユニットＥＵに係る電気的な基本構成を示すブロック図である。
図８に示すエンジンユニットＥＵにおいて、ロータ位置検出装置８５０は、ホールＩＣで構成されている。ロータ位置検出装置８５０は、アウターロータ３０に設けられた磁極面３７ａを検出する。制御装置ＣＴはロータ位置検出装置８５０から出力される電気信号の変化によって、アウターロータ３０の位置を検出する。制御装置ＣＴは、アウターロータ３０の位置に基づいて、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御する。これによって、制御装置ＣＴは、三相ブラシレスモータＳＧの回転を制御する。本実施形態の制御装置ＣＴは、予め定められたタイミングではなく、ロータ位置検出装置８５０が検出したアウターロータ３０の位置に応じて、複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。すなわち、本実施形態の制御装置ＣＴは、アウターロータ３０の位置に基づくフィードバック制御で、複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。
【０１００】
また、本実施形態の制御装置ＣＴは、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御することによって、バッテリ１４から三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧（電圧値）を制御する。より詳細には、スタータモータ制御部８６２のクランキング制御部８６２１及びトルク抑制部８６２２のそれぞれが、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御することによって、バッテリ１４から三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧（電圧値）を制御する。本実施形態では、電圧の制御として、電圧値の制御も実施される。以降の説明における電圧の制御には、電圧値の制御が含まれる。
【０１０１】
より詳細には、制御装置ＣＴは、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６をＰＷＭ制御する。制御装置ＣＴは、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６をパルス幅変調された信号でオン・オフ動作させる。制御装置ＣＴは、電気角における１周期の中で、パルス幅変調された信号でスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作させることによりステータ巻線Ｗに通電する通電期間と、ステータ巻線Ｗに通電しない非通電期間とを繰り返す。例えば、制御装置ＣＴは、電気角における１２０度の期間の通電期間と、通電期間に続く６０度の期間の非通電期間とを繰り返す。制御装置ＣＴは、通電期間において、三相のうちのある相に対応するスイッチング部をパルス幅変調された信号でオン・オフ動作させ、非通電期間において、この相に対応するスイッチング部をオフ動作させる。パルス幅変調された信号の周期は、通電期間及び非通電期間の繰り返し周期よりも充分短い。通電期間において、ステータ巻線Ｗには、スイッチング部がオフ動作する短い時間も電流が流れ続ける。本実施形態の制御装置ＣＴ及びインバータ６１は、パルス幅変調された信号のデューティ比を制御することによって、三相ブラシレスモータＳＧのステータ巻線Ｗに印加される平均の電圧（電圧値）を制御する。なお、平均の電圧値は、例えば、単位時間当たりの電圧の時間平均値である。単位時間は、例えば、通電期間に相当する時間である。つまり、制御装置ＣＴは、ステータ巻線Ｗに対する通電及び通電停止を切替えるだけでなく、通電期間において、ステータ巻線Ｗに対する印加される電圧を制御する。
【０１０２】
本実施形態の制御装置ＣＴは、４ストロークエンジン本体Ｅの燃焼動作とクランクシャフト５の正回転とが停止した状態からクランクシャフト５を正回転させる。このとき、制御装置ＣＴは、クランクシャフト５の正回転が停止していた位置から膨張行程の終わりまでの間の少なくとも一部で、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御することによって、三相ブラシレスモータＳＧを、バッテリ１４で得られる最大トルクよりも小さいトルクで回転させる。本実施形態の制御装置ＣＴは、膨張行程の終わりまでの間の少なくとも一部で、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御することによって、バッテリ１４から三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧をバッテリ１４の電圧より低くする。ここで、本実施形態の制御装置ＣＴは、４ストロークエンジン本体の燃焼動作とクランクシャフト５の正回転とが停止し、かつ始動指示の入力がない状態からクランクシャフト５を膨張行程まで正回転させる間の少なくとも一部で、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御することによって三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧をバッテリ１４の電圧より低くする。すなわち、制御装置ＣＴは、始動指示の入力がない状態からクランクシャフト５を圧縮行程まで正回転させる間の少なくとも一部で、インバータ６１の複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御することによって三相ブラシレスモータＳＧを、バッテリ１４で得られる最大トルクよりも小さいトルクで回転させる。
【０１０３】
より詳細には、制御装置ＣＴは、図５に示すステップＳ１３の正回転において、複数のスイッチング部６１１〜６１６を制御する信号のデューティ比を制御することによって、三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧をバッテリ１４の電圧より低くする。また、制御装置ＣＴは、図５に示すステップＳ１３の正回転において、三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧を、始動指示の入力に応じてクランクシャフト５を正回転させたときに（Ｓ１７）三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧よりも低くする。三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧は、スイッチング部６１１〜６１６を制御する信号のデューティ比が１００％の場合にバッテリ１４の電圧と実質的に等しくなる。またこのときに、三相ブラシレスモータＳＧは、バッテリ１４で得られる最大トルクを発揮する。本実施形態の制御装置ＣＴは、スイッチング部６１１〜６１６を制御する信号のデューティ比を１００％より低下させることによって、三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧をバッテリ１４の電圧より低くする。また、これによって、三相ブラシレスモータＳＧは、バッテリ１４で得られる最大トルクよりも小さいトルクで回転する。
【０１０４】
このようにして、制御装置ＣＴは、三相ブラシレスモータＳＧを、バッテリ１４で得られる最大トルクよりも抑えたトルクで回転させつつ、クランクシャフト５を膨張行程まで正回転させる。従って、本実施形態によれば、クランクシャフト５が低速度で膨張行程まで正回転するため、クランクシャフト５は、気体の圧縮反力の影響を受け難い。従って、本実施形態によれば、第一実施形態の場合と同様に、クランクシャフト５の回転への圧縮反力による抵抗が抑えられるので、クランクシャフト５をより短い時間で膨張行程に移動させることができる。従って、再始動するまでの時間がより確実に短縮される。
【０１０５】
［自動二輪車］
図９は、第一実施形態又は第二実施形態のいずれかのエンジンユニットが搭載される車両を示す外観図である。
【０１０６】
図９に示す車両Ａは、上述した実施形態のエンジンユニットＥＵと、車体１０１と、車輪１０２，１０３と、バッテリ１４とを備えている。エンジンユニットＥＵは、第一実施形態に係るエンジンユニットＥＵであってもよく、第二実施形態に係るエンジンユニットＥＵであってもよい。車両Ａに搭載されたエンジンユニットＥＵは、駆動輪である車輪１０３を駆動し、車輪１０３を回転させることによって、車両Ａを走行させる。
【０１０７】
図９に示す車両Ａは、早期始動性を確保しつつ耐熱性があり、しかもシンプルな構造で車両搭載性の高い車両用４ストロークエンジンユニットを搭載したので、車両Ａ全体をコンパクト化できる。
【０１０８】
図９に示す車両Ａは、自動二輪車である。ただし、本発明の車両は、自動二輪車に限られない。本発明の車両は、例えば、スクータ型、モペット型、オフロード型、オンロード型の自動二輪車が挙げられる。また、鞍乗型車両としては、自動二輪車に限定されず、例えば、ＡＴＶ（Ａｌｌ−Ｔｅｒｒａｉｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等であってもよい。また、本発明に係る車両は、鞍乗型車両に限定されず、車室を有する４輪車両等であってもよい。
【０１０９】
なお、制御装置ＣＴは、ロータ位置検出装置５０以外の検出手段によって、クランクシャフト５の回転及び回転停止を検出してもよい。例えば、エンジンユニットは、ホールＩＣ又はロータリエンコーダを備え、制御装置は、ホールＩＣ又はロータリエンコーダの出力信号を検出することによって、クランクシャフト５の回転及び回転停止を検出してもよい。
【０１１０】
また、本実施形態では、制御装置の一例として、始動指示の入力がない状態からクランクシャフト５を膨張行程まで正回転させる間、三相ブラシレスモータＳＧを、最大トルクよりも抑えたトルクで回転させる制御装置ＣＴを示した。ただし、本発明の制御装置はこれに限られず、例えば、制御装置は、始動指示の入力がない状態からクランクシャフト５を膨張行程まで正回転させる間の一部で、三相ブラシレスモータＳＧを、バッテリ１４で得られる最大トルクよりも小さいトルクで回転させてもよい。
【０１１１】
また、本実施形態では、制御装置の一例として、始動指示の入力がない状態からクランクシャフト５を膨張行程まで正回転させる間、三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧をバッテリ１４の電圧より低くする制御装置ＣＴを示した。ただし、本発明の制御装置はこれに限られず、例えば、制御装置は、始動指示の入力がない状態からクランクシャフト５を膨張行程まで正回転させる間の一部で、三相ブラシレスモータＳＧに印加する電圧をバッテリの電圧より低くしてもよい。
【０１１２】
また、本実施形態では、制御装置の一例として、始動指示の入力がない状態で、クランクシャフト５を、膨張行程まで正回転させる（Ｓ１３）制御装置ＣＴを示した。ただし、本発明の制御装置はこれに限られない。制御装置は、例えば、図５に示す処理のうちステップＳ１３とステップＳ１４の処理を本実施形態とは逆の順で行うものであってもよい。すなわち、制御装置は、例えば、始動指示の入力がない状態で、始動指示の入力がされた後、三相ブラシレスモータに印加する電圧をバッテリの電圧より低くしてクランクシャフトを膨張行程まで正回転させ、この後、三相ブラシレスモータに印加する電圧を高めて、クランクシャフトを正回転させてもよい。
【０１１３】
また、本発明のエンジンユニットが備える４ストロークエンジン本体Ｅは、クランクシャフトの正回転中に、圧縮行程での燃焼室の圧力を低減するためのデコンプレッション機構を有するものであってもよく、また、デコンプレッション機構を有しないものであってもよい。
【０１１４】
本実施形態では、４ストロークエンジン本体Ｅが単気筒エンジンである場合について説明した。しかし、本発明のエンジンは、高負荷領域と低負荷領域とを有するエンジンであれば、特に限定されない。即ち、多気筒エンジンであってもよい。本実施形態以外の例としては、例えば、直列単気筒、並列二気筒、直列二気筒、Ｖ型二気筒、水平対向二気筒等のエンジンが挙げられる。多気筒エンジンの気筒数は特に限定されず、多気筒エンジンは、例えば、四気筒エンジンであってもよい。但し、四気筒エンジンには、各気筒の圧縮行程が等間隔に生じる四気筒エンジン（等間隔爆発を行う四気筒エンジン）のように、低負荷領域を有していないエンジンもある。このように低負荷領域を有していないエンジンは、本発明のエンジンに該当しない。
【符号の説明】
【０１１５】
Ａ    車両
ＣＴ    制御装置
Ｅ    ４ストロークエンジン本体
ＥＵ    エンジンユニット
ＳＧ    三相ブラシレスモータ
５    クランクシャフト
２９    点火プラグ
６２、８６２    スタータモータ制御部
６３    エンジン制御部
６１    インバータ
６１１〜６１６    スイッチング部
【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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