发动机单元和车辆

摘要

本发明公开一种发动机单元和车辆，具体地提供一种能够实现对车辆的安装性的改进的发动机单元等。发动机单元包括：四冲程发动机本体，其具有高负载区域及低负载区域；三相无刷马达，其启动四冲程发动机本体，且在四冲程发动机本体启动后进行发电；逆变器，其包括多个开关部；以及控制装置。在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后，控制装置在曲柄轴执行正转时控制多个开关单元，并且因此三相无刷马达对曲柄轴的正转施加阻力，从而使曲柄轴在四冲程发动机本体的压缩期间停止，并且当曲柄轴停止时，根据开始指令的输入，通过三相无刷马达从在压缩冲程期间停止的位置开始曲柄轴的正转。

权利要求

1.一种发动机单元，其能够安装到车辆，所述发动机单元包括：四冲程发动机本体，其在四冲程期间具有使曲柄轴旋转的负载较大的高负载区域以及使所述曲柄轴旋转的负载小于所述高负载区域的负载的低负载区域；

三相无刷马达，其能够由设置在所述车辆中的电池驱动，所述三相无刷马达配置为通过响应于启动指令的接收驱动所述曲柄轴正转，使所述四冲程发动机本体启动，所述三相无刷马达配置为通过在所述四冲程发动机本体启动后与所述曲柄轴的旋转连动地旋转而发电；

逆变器，其包括配置为控制在所述电池与所述三相无刷马达之间流动的电流的多个开关部；以及控制装置，其包括启动马达控制器及燃烧控制器，所述启动马达控制器配置成控制所述逆变器中所包括的所述多个开关部，以控制在所述电池与所述三相无刷马达之间流动的电流，所述燃烧控制器配置成控制所述四冲程发动机本体的燃烧动作；

所述四冲程发动机本体是单缸发动机，

在所述四冲程中，所述低负载区域比所述高负载区域宽，

所述控制装置配置成：

在所述四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且所述曲柄轴正转时，控制所述多个开关部，使得通过所述三相无刷马达对所述曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使所述曲柄轴在所述四冲程发动机本体的压缩冲程停止，并且在所述曲柄轴停止时的状态下，响应于所述启动指示的接收，控制所述多个开关部，以指示所述三相无刷马达从所述曲柄轴在所述压缩冲程停止的位置开始所述曲柄轴的正转；

并且

当所述曲柄轴通过所述压缩冲程时，所述曲柄轴在从膨胀冲程到第二压缩冲程范围的所述低负载区域进行正转，直到到达第二次的高负载区域，使得所述三相无刷马达在所述曲柄轴到达所述第二次的高负载区域之前增大所述曲柄轴的旋转速度，并通过使用所述旋转速度产生的惯性力和所述三相无刷马达的输出转矩来克服第二次遇到的高负载区域。

2.根据权利要求1所述的发动机单元，其中

所述三相无刷马达在未经由动力传递机构的情况下附接到所述曲柄轴。

3.根据权利要求1或2所述的发动机单元，其中

所述控制装置配置成：

在所述四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且所述曲柄轴正转时，对所述三相无刷马达执行向量控制，使得通过所述三相无刷马达对所述曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使所述曲柄轴在所述四冲程发动机本体的压缩冲程停止；并且在所述曲柄轴停止的状态下，响应于所述启动指示的接收，控制所述多个开关部，以指示所述三相无刷马达从所述曲柄轴停止的位置开始所述曲柄轴的正转。

4.根据权利要求1或2所述的发动机单元，其中

所述控制装置配置成：

在所述四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且所述曲柄轴正转时，执行使所述多个开关部的通电时序提前或延迟的相位控制，使得通过所述三相无刷马达对所述曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使所述曲柄轴在所述四冲程发动机本体的压缩冲程停止；并且在所述曲柄轴停止的状态下，响应于所述启动指示的接收，控制所述多个开关部，以指示所述三相无刷马达从所述曲柄轴停止的位置开始所述曲柄轴的正转。

5.根据权利要求1或2所述的发动机单元，其中

所述三相无刷马达包括与三相对应的多个绕组，并且

所述控制装置配置为：

在所述四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且所述曲柄轴正转时，控制所述多个开关部使得所述多个绕组的端子短路，使得通过所述三相无刷马达对所述曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使所述曲柄轴在所述四冲程发动机本体的压缩冲程停止；并且在所述曲柄轴停止的状态下，响应于所述启动指示的接收，控制所述多个开关部，以指示所述三相无刷马达从所述曲柄轴停止的位置开始所述曲柄轴的正转。

6.根据权利要求3所述的发动机单元，其中

所述控制装置配置为：

在所述四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且所述曲柄轴正转时，对所述三相无刷马达执行向量控制，使得通过所述三相无刷马达对所述曲柄轴的正转施加阻力；并且在当对所述曲柄轴的旋转施加阻力且所述曲柄轴旋转时接收到所述启动指示的情况下，对所述三相无刷马达执行向量控制，以使所述曲柄轴的旋转加速。

7.根据权利要求1或2所述的发动机单元，其中

所述控制装置配置为：

在所述四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后，基于所述曲柄轴的旋转速度及所述曲柄轴的位置，指示所述三相无刷马达动作，使得对所述曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使所述曲柄轴在所述四冲程发动机本体的压缩冲程停止。

8.根据权利要求1或2所述的发动机单元，其中

所述控制装置配置为：

在通过响应于所述启动指示的接收驱动所述曲柄轴正转而使所述四冲程发动机本体的燃烧动作开始之后预先设定的时间段，控制所述多个开关部，从而指示所述三相无刷马达使所述曲柄轴的正转加速。

9.根据权利要求6所述的发动机单元，其中

所述控制装置配置为：

响应于所述启动指示的接收，对所述三相无刷马达执行向量控制，以驱动所述曲柄轴正转；并且在所述四冲程发动机本体的燃烧动作开始后预先设定的时间段，对所述三相无刷马达执行向量控制，以指示所述三相无刷马达使所述曲柄轴的正转加速。

10.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求1至9中任一项所述的发动机单元。

说明书

发动机单元和车辆

[0001] 本申请是基于申请号为201480070031.2，申请日为2014年12月18日，申请人为雅马哈发动机株式会社，题为发动机单元和车辆的发明提出的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及包括在四冲程期间具有高负载区域和低负载区域的四冲程发动机本体的发动机单元，并且还涉及装配有该发动机单元的车辆。

背景技术

[0003] 安装到车辆的发动机的类型包括如下的四冲程发动机(例如单缸发动机)，其在四冲程期间具有使发动机的曲柄轴旋转的负载较大的高负载区域以及使曲柄轴旋转的负载较小的低负载区域。该四冲程发动机对启动马达要求较大的输出转矩，以在发动机启动时克服高负载区域而使曲柄轴旋转。然而，为了使启动马达的输出转矩变大，启动马达的尺寸必须增大，这导致发动机单元对车辆的安装性降低。期望改进发动机单元对车辆的安装性。

[0004] 专利文献l(PTL1)公开了一种发动机启动装置，其通过在驱动曲柄轴暂时反转之后停止并且随后驱动曲柄轴正转，来使发动机启动。由如专利文献l所示的发动机启动装置启动的发动机在其运转期间如果接收到燃烧停止指令，则停止燃烧。在燃烧停止后，曲柄轴利用惯性而旋转四至八圈。当曲柄轴无法克服因压缩冲程中的压缩反作用力而产生的负载的顶峰时，曲柄轴通过压缩反作用力而反转且随后停止。

[0005] 专利文献1的发动机启动装置配置为在曲柄轴的旋转停止之后，驱动曲柄轴反转至负载增大的位置，即膨胀冲程的中途位置。其后，发动机启动装置使马达沿正转方向全力运转，以驱使曲柄轴正转。由于使曲柄轴反转至负载增大的位置(即，膨胀冲程的中途位置)，因此曲柄轴正转通过从膨胀冲程的中途位置至压缩冲程的范围的低负载区域，之后到达第一次的高负载区域。这使得发动机启动装置在到达第一次的高负载区域之前提高曲柄轴的旋转速度。伴随较高的旋转速度所产生的较大的惯性力与启动马达的输出转矩的两者可用于克服第一次的高负载区域。这是如专利文献1所公开的发动机启动装置中如何通过使伴随较高的旋转速度所产生的较大的惯性力与马达的输出转矩的两者用于克服第一次的高负载区域，来意图改进发动机启动装置对车辆的安装性。

[0006] 引用列表

[0007] 专利文献

[0008] PTL1：日本专利申请特开No.2003-343404

发明内容

[0009] 本发明要解决的技术问题

[0010] 专利文献1的发动机启动装置从膨胀冲程的中途位置开始曲柄轴的正转。即，膨胀冲程并非全部用在曲柄轴正转。因此，专利文献1的发动机启动装置在曲柄轴正转时，仅利用低负载区域的一部分。就对车辆的安装性的观点而言，专利文献1的发动机启动装置存在改进的余地。

[0011] 期望包括在四冲程期间具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体的发动机单元在对车辆的安装性方面实现进一步地改进。

[0012] 本发明的目的在于提供发动机单元及装配有该发动机单元的车辆，该发动机单元包括在四冲程期间具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体，并且能够改进对车辆的安装性。

[0013] 解决问题的技术手段

[0014] 为了解决上述目的，本发明采用如下配置。

[0015] (1)一种发动机单元，其能够安装到车辆，该发动机单元包括：

[0016] 四冲程发动机本体，其在四冲程期间具有使曲柄轴旋转的负载较大的高负载区域以及使该曲柄轴旋转的负载小于该高负载区域的负载的低负载区域；

[0017] 三相无刷马达，其能够由设置在该车辆中的电池驱动，该三相无刷马达配置为通过响应于启动指令的接收驱动该曲柄轴正转，而使该四冲程发动机本体启动，该三相无刷马达配置为通过在该四冲程发动机本体启动后与该曲柄轴的旋转连动地旋转而发电；

[0018] 逆变器，其配置为包括控制在该电池与该三相无刷马达之间流动的电流的多个开关部；以及

[0019] 控制装置，其包括启动马达控制器及燃烧控制器，该启动马达控制器配置成控制该逆变器中所包括的该多个开关部，以控制在该电池与该三相无刷马达之间流动的电流，该燃烧控制器配置成控制该四冲程发动机本体的燃烧动作；

[0020] 该控制装置配置成：

[0021] 在该四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且该曲柄轴正转时，控制该多个开关部，使得通过该三相无刷马达对该曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使该曲柄轴在该四冲程发动机本体的压缩冲程停止，并且

[0022] 在该曲柄轴停止时的状态下，响应于该启动指示的接收，控制该多个开关部，以指示该三相无刷马达从该曲柄轴在该压缩冲程停止的位置开始该曲柄轴的正转。

[0023] 在根据(1)的发动机单元中，在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且曲柄轴正转时，控制装置指示三相无刷马达动作，使得对曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使曲柄轴在四冲程发动机本体的压缩冲程停止。因此，控制装置在曲柄轴停止的状态下响应于启动指示的接收控制多个开关部，以指示三相无刷马达从曲柄轴停止的位置开始曲柄轴的正转。即，在响应于启动指示的接收而使四冲程发动机本体启动的情况下，即便马达的输出转矩较小，曲柄轴的旋转也可从允许四冲程发动机本体易于启动的位置开始。一旦响应于启动指示的接收而开始旋转，曲柄轴从停止状态逐渐提高速度。从压缩冲程开始正转的曲柄轴以低速通过压缩冲程。由于曲柄轴以低速通过压缩冲程，故而曲柄轴不易受到燃烧室中的气体压缩反作用力的影响。这使得曲柄轴迅速克服压缩冲程的高负载区域的负载。

[0024] 在通过压缩冲程之后，曲柄轴遍及从膨胀冲程到压缩冲程的范围的较宽区域的低负载区域进行正转，直到到达第二次的高负载区域。即，曲柄轴在膨胀冲程之前开始正转，并且遍及包含膨胀冲程的全部的较宽的低负载区域进行正转。结果，较长的起动区间(run-up zone)可确保用于加速。这是三相无刷马达如何能够在曲柄轴到达第二次的高负载区域之前提高曲柄轴的旋转速度。以这种方式，伴随较高的旋转速度所产生的较大的惯性力与三相无刷马达的输出转矩的两者可用于克服第二次的高负载区域。这使得即便马达的输出转矩较小，也易于使四冲程发动机本体启动。由此，允许马达的输出转矩减小，并且允许减小三相无刷马达的尺寸。由于即便三相无刷马达的输出转矩较小也易于使四冲程发动机本体启动，所以允许三相无刷马达的磁铁的量减少并且允许绕组的粗度减小。当三相无刷马达发电时，这能够抑制由于较高的旋转速度所出现的过剩的发电电流。可抑制发电效率的降低。

[0025] 在根据(1)的配置中，在曲柄轴正转期间，控制该多个开关部使得三相无刷马达对曲柄轴的正转施加阻力，从而使曲柄轴在四冲程发动机本体的压缩冲程停止。例如与通过利用四冲程发动机本体的燃烧动作给予的惯性力驱动曲柄轴正转的情况相比，通过对曲柄轴的正转施加阻力能够更易于地控制曲柄轴将停止的位置。因此，曲柄轴能够在允许易于通过较小的输出转矩使四冲程发动机本体启动的位置停止。

[0026] 因此，包括在四冲程期间具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体的根据(1)的发动机单元能够改进对车辆的安装性。

[0027] (2)根据(1)的发动机单元，其中

[0028] 该控制装置配置成：

[0029] 在该四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且该曲柄轴正转时，对该三相无刷马达执行向量控制，使得通过该三相无刷马达对该曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使该曲柄轴在该四冲程发动机本体的压缩冲程停止；并且

[0030] 在该曲柄轴停止的状态下，响应于该启动指示的接收控制该多个开关部，以指示该三相无刷马达从该曲柄轴停止的位置开始该曲柄轴的正转。

[0031] 在根据(2)的配置中，对三相无刷马达执行向量控制，这使得三相无刷马达对曲柄轴的正转施加较强的阻力。这使得曲柄轴更可靠在易于以比小的输出转矩使四冲程发动机本体启动的位置地停止。因此，包括在四冲程期间具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体的根据(2)的发动机单元能够改进对车辆的安装性。

[0032] (3)根据(1)的发动机单元，其中

[0033] 该控制装置配置成：

[0034] 在该四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且该曲柄轴正转时，执行使该多个开关部的通电时序提前或延迟的相位控制，使得通过该三相无刷马达对该曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使该曲柄轴在该四冲程发动机本体的压缩冲程停止；并且

[0035] 在该曲柄轴停止的状态下，响应于该启动指示的接收控制该多个开关部，以指示该三相无刷马达从该曲柄轴停止的位置开始该曲柄轴的正转。

[0036] 根据(3)的配置执行用于使开关部的通电时序提前或延迟的相位控制，这使得三相无刷马达可利用简单的配置对曲柄轴的正转施加相对较强的阻力。因此，包括在四冲程期间具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体的根据(3)的发动机单元能够通过简单的配置改进对车辆的安装性。

[0037] (4)根据(1)至(3)中任一项的发动机单元，其中

[0038] 该三相无刷马达包括与三相相对应的多个绕组，并且

[0039] 该控制装置配置为：

[0040] 在该四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且该曲柄轴正转时，控制该多个开关部使得该多个绕组的端子短路，使得通过该三相无刷马达对该曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使该曲柄轴在该四冲程发动机本体的压缩冲程停止；并且

[0041] 在该曲柄轴停止的状态下，响应于该启动指示的接收，控制该多个开关部，以指示该三相无刷马达从该曲柄轴停止的位置开始该曲柄轴的正转。

[0042] 根据(4)的控制装置控制开关部，以使多个绕组的端子短路，从而指示三相无刷马达对曲柄轴的正转施加阻力。由于绕组短路而产生的阻力起因于绕组的感应电压，因此随着曲柄轴的旋转速度增大则阻力增大，并且曲柄轴的旋转速度减小则阻力减小。因此，当曲柄轴的旋转速度较大时，阻力较大，使得曲柄轴的旋转迅速减速。伴随曲柄轴的旋转速度减小，阻力减小。同时，曲柄轴在压缩冲程中受到由于压缩反作用力引起的其旋转的阻力。随着正转驱动的曲柄轴接近压缩上死点，该阻力压缩反作用力引起的阻力增大。因此，随着曲柄轴在压缩冲程减速，因绕组短路而产生的阻力逐渐变小，另一方面，随着曲柄轴在压缩冲程旋转，因压缩反作用力而产生的阻力变大。利用因绕组短路而产生的阻力的减少与因压缩反作用力而产生的阻力的增大之间的平衡的根据(4)的配置使曲柄轴的正转更可靠地在曲柄轴易于启动的位置停止。

[0043] (5)根据(2)的发动机单元，其中

[0044] 该控制装置配置为：

[0045] 在该四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且该曲柄轴正转时，对该三相无刷马达执行向量控制，使得通过该三相无刷马达对该曲柄轴的正转施加阻力；并且[0046] 在当对该曲柄轴的旋转施加阻力且该曲柄轴旋转时接收到该启动指示的情况下，对该三相无刷马达执行向量控制，以使该曲柄轴的旋转加速。

[0047] 从利用向量控制对曲柄轴施加阻力向利用向量控制使曲柄轴的旋转加速的转移并不涉及控制种类的变更，所以例如可通过指令值等参数的变更而迅速地执行。因此，根据(5)的配置在对曲柄轴的旋转施加阻力且曲柄轴旋转时一旦接收到启动指示(再启动指示)，能够缩短发动机再启动所需的时长。

[0048] (6)根据(1)至(5)中任一项的发动机单元，其中

[0049] 该控制装置配置为：

[0050] 在该四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后，基于该曲柄轴的旋转速度及该曲柄轴的位置，指示该三相无刷马达动作，使得对该曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使该曲柄轴在该四冲程发动机本体的压缩冲程停止。

[0051] 在根据(6)的配置中，当四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后，基于曲柄轴的旋转速度及曲柄轴的位置，控制装置指示三相无刷马达，使得对该曲柄轴的正转施加阻力。结果，抑制曲柄轴的旋转速度偏差及燃烧动作的停止时序的偏差，使得允许四冲程发动机本体更可靠地在易于以比较小的输出转矩启动的位置停止。因此，包括在四冲程期间具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体的根据(6)的配置能够改进对车辆的安装性。

[0052] (7)根据(1)至(6)中任一项的发动机单元，其中

[0053] 该控制装置配置为：

[0054] 在通过响应于该启动指示的接收驱动该曲柄轴正转而使该四冲程发动机本体的燃烧动作开始之后预先设定的时间段，控制该多个开关部，从而指示该三相无刷马达使该曲柄轴的正转加速。

[0055] 在根据(7)的配置中，当四冲程发动机本体燃烧时，控制多个开关部，以指示三相无刷马达使曲柄轴的正转加速。与不利用三相无刷马达而仅利用燃烧动作的正转的情况相比，曲柄轴的正转加速。因此，可使在四冲程发动机本体的燃烧作用下旋转的曲柄轴的正转稳定。此外，例如当车辆加速时，可使在四冲程发动机本体的燃烧作用下旋转的曲柄轴的正转的加速更迅速地进行。在示例中，预先设定的时间段可设为预定时长。在示例中，预先设定的时间段可为曲柄轴的旋转速度处于预先设定的范围内的时间段。

[0056] (8)根据(5)或(7)的发动机单元，其中

[0057] 该控制装置配置为：

[0058] 响应于该启动指示的接收，对该三相无刷马达执行向量控制，以驱动该曲柄轴正转；并且

[0059] 在该四冲程发动机本体的燃烧动作开始之后预先设定的时间段，对该三相无刷马达执行向量控制，以指示该三相无刷马达使该曲柄轴的正转加速。

[0060] 在根据(8)的配置中，继续执行向量控制，使得曲柄轴的正转进一步加速。这能够增强在四冲程发动机本体的燃烧作用下旋转的曲柄轴的正转的稳定性。此外，例如当车辆加速时，在四冲程发动机本体的燃烧作用下旋转的曲柄轴的正转能更迅速地加速。

[0061] (9)一种车辆，该车辆包括根据(1)至(8)中任一项的发动机单元。

[0062] 根据(9)的车辆可改进发动机单元的安装性。

[0063] 本发明的有益效果

[0064] 本发明可提供发动机单元和配备有该发动机单元的车辆，其中，该发动机单元包括在四冲程期间具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体，且能够进一步改进对车辆的安装性。

附图说明

[0065] 图1是示意性地示出根据本发明的实施例的发动机单元的概略配置的局部剖视图。

[0066] 图2是示意性地示出发动机启动时曲柄角度位置与所需转矩之间的关系的图示出图。

[0067] 图3是放大示出图1中的三相无刷马达及其附近部分的放大剖视图。

[0068] 图4是示出图3所示的三相无刷马达的与旋转轴线垂直的剖面的剖视图。

[0069] 图5是示出图1所示的发动机单元的电气基本配置的方框图。

[0070] 图6是图示出图1所示的发动机单元的动作的流程图。

[0071] 图7(a)图示出图1所示的发动机单元的曲柄轴5的动作；并且(b)示出图示出曲柄轴反转时的动作的比较例。

[0072] 图8示出向量控制中的示例性电流及电压的波形。

[0073] 图9是示意性地示出曲柄角度位置与所需转矩之间的关系的说明图。

[0074] 图10(a)是示出本实施例的发动机单元的从发动机燃烧停止至发动机再启动的时间段期间的发动机旋转速度的变化的曲线图；并且(b)是示出未使用向量控制的发动机单元的从发动机燃烧停止至发动机再启动的时间期间的发动机旋转速度的变化的曲线图。

[0075] 图11是示出安装有发动机单元的车辆的外观图。

具体实施方式

[0076] 对本发明人对以下内容所进行的研究进行描述，即：在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且在曲柄轴正转时，通过指示三相无刷马达对曲柄轴的正转施加阻力而使曲柄轴在压缩冲程停止，并且一旦接收到启动指示，则开始曲柄轴的正转。

[0077] 例如，如专利文献1所示，在四冲程发动机本体的燃烧动作及曲柄轴的正转停止时没有接收到启动指示的状态下，驱动曲柄轴反转造成仅低负载区域的一部分可用于曲柄轴的正转的情况。

[0078] 此外，在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且曲柄轴的正转停止之前的时间段，利用马达辅助曲柄轴的旋转的情况下，难以使曲柄轴在启动所花费的时间缩短的目标区域停止。其原因在于：在燃烧动作停止之后，通过马达辅助旋转的曲柄轴除通过马达的力以外，还通过由最终的燃烧动作所致的惯性力进行旋转。难以通过马达辅助通过最终的燃烧动作所致的惯性力进行旋转的曲柄轴的旋转，以将曲柄轴防止在目标区域。为了使通过最终的燃烧动作所致的惯性力进行旋转的曲柄轴停止，例如还经常使用因压缩反作用力而产生的高负载。在该情况下，曲柄轴在未克服负载的顶峰的情况下暂时反转并随后停止。由于曲柄轴的停止位置取决于未克服负载的顶峰而反转的程度(距离)，故曲柄轴的停止位置的偏差较大。即，曲柄轴响应于启动指示的接收开始旋转的位置的偏差较大。因此，曲柄轴正转所需的转矩存在较大的偏差。

[0079] 另一方面，在曲柄轴的正转停止的状态下，通过控制从电池施加至三相无刷马达的电压来驱动曲柄轴在压缩冲程之前正转的做法，与利用四冲程发动机本体的燃烧动作的惯性力所致的正转的做法相比，易于控制曲柄轴向目标位置的移动。因此，可使曲柄轴在短时间内移动至易于以比小的输出转矩使四冲程发动机本体启动的位置。结果，允许马达的输出转矩较小，并且因此允许减小三相无刷马达的尺寸。能以比高的水平同时实现再启动的时长的缩短以及三相无刷马达的尺寸的减小。

[0080] 以下，将参照附图基于优选的实施例对本发明进行描述。

[0081] [发动机单元]

[0082] 图1示意性地示出本发明的第一实施例的发动机单元EU的概略配置的局部剖视图。本实施例的发动机单元EU为车辆用四冲程发动机单元。

[0083] 发动机单元EU设置在作为车辆的示例的机动车(参照图11)中。发动机单元EU包括四冲程发动机本体E及三相无刷马达SG。四冲程发动机本体E为单缸的四冲程发动机。在四冲程发动机本体E中，图2所示的关系建立在曲柄角度位置与所需转矩之间。

[0084] 图2示意性地示出发动机启动时的曲柄角度位置与所需转矩的关系说明图。

[0085] 四冲程发动机本体E在四冲程期间具有使曲柄轴5旋转的负载较大的高负载区域TH、及使曲柄轴5旋转的负载小于高负载区域TH的负载的低负载区域TL。以曲柄轴5的旋转角度为基准进行观察，低负载区域TL等于或宽于高负载区域TH。特别地，低负载区域TL比负载区域TH宽。换句话说，与低负载区域TL相对应的旋转角度区域比与高负载区域TH相对应的旋转角度区域宽。更详细而言，在旋转期间，四冲程发动机本体E反复进行四个冲程，即，进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、及排气冲程。如图2所示，压缩冲程包括在高负载区域TH中而未包括在低负载区域TL中。在本实施例的四冲程发动机本体E中，高负载区域TH为与压缩冲程大致重叠的区域，低负载区域TL为与进气冲程、膨胀冲程、及排气冲程大致重叠的区域。高负载区域TH及低负载区域TL的分界无需与上述各冲程的分界一致。

[0086] 如图1所示，发动机单元EU包括三相无刷马达SG。三相无刷马达SG为启动马达。更具体地，三相无刷马达SG为启动发电机。在发动机启动时，三相无刷马达SG驱动曲柄轴5正转以使四冲程发动机本体E启动。在四冲程发动机本体E启动后的至少一部分时间段期间，三相无刷马达SG通过曲柄轴5正转，以用作发电机。此时，三相无刷马达SG通过与曲柄轴5的旋转连动地旋转而进行发电。虽然三相无刷马达SG用作发电机，三相无刷马达SG在发动机的燃烧开始后并非必须始终用作发电机。例如也可以在发动机的燃烧开始后，三相无刷马达SG不立即用作发电机，而在满足预定条件的情况下，三相无刷马达SG用作发电机。预定条件的示例包括发动机的旋转速度达到预定速度的条件或者在发动机的燃烧开始后经过预定时间段的条件。在发动机的燃烧开始后，存在三相无刷马达SG用作发电机的期间及三相无刷马达SG用作马达(例如车辆驱动用马达)的期间也是可接受的。

[0087] 三相无刷马达SG在曲柄轴5旋转时，响应于控制而对曲柄轴5的旋转施加阻力。三相无刷马达SG通过对曲柄轴5的旋转施加阻力而使曲柄轴5的旋转减速。

[0088] 三相无刷马达SG附装到四冲程发动机本体E的曲柄轴5。在本实施例中，三相无刷马达SG在未经由动力传递机构(例如皮带、链、齿轮、减速器、增速器等)的情况下附装到曲柄轴5。然而，在本发明中，只要三相无刷马达SG配置为使得通过三相无刷马达SG的正转而驱动曲柄轴5正转即可。因此，三相无刷马达SG也可经由动力传递机构而附装到曲柄轴5。在本发明中，优选三相无刷马达SG的旋转轴线与曲柄轴5的旋转轴线大致一致。优选三相无刷马达SG在未经由动力传递机构的情况下附装到曲柄轴5，如该实施例所示。

[0089] 四冲程发动机本体E包括曲轴箱1(发动机箱1)、气缸2、活塞3、连杆4及曲柄轴5。气缸2布置为沿预定的方向(例如斜上方)从曲轴箱l突起。活塞3往复自由移动地设置在气缸2内。曲柄轴5可旋转地设置在曲轴箱1内。连杆4的一端部(例如上端部)连结到活塞3。连杆4的另一端部(例如下端部)连结到曲柄轴5。气缸2的端部(例如上端部)附装有气缸盖6。曲柄轴5经由一对轴承7以自由旋转的方式被支撑在曲轴箱1上。曲柄轴5的一端部5a(例如右端部)从曲轴箱1向外侧突出。曲柄轴5的一端部5a附装有三相无刷马达SG。

[0090] 曲柄轴5的另一端部5b(例如左端部)从曲轴箱1向外侧突出。曲柄轴5的另一端部5b附装有无级变速器CVT(Continuously Variable Transmission)的主皮带盘20。主皮带盘20具有固定皮带轮21及可动皮带轮22。固定皮带轮21以与曲柄轴5一同旋转的方式固定在曲柄轴5的另一端部5b的前端部分。可动皮带轮22花键联接在曲柄轴5的另一端部5b。因此，可动皮带轮22可沿轴线方向X移动。可动皮带轮22配置为以可动皮带轮22与固定皮带轮
21之间的间隔可变化的方式与曲柄轴5一同旋转。在主皮带盘20与次级皮带盘(未示出)上挂有皮带B。曲柄轴5的旋转力传递至机动车(参照图11)的驱动轮。

[0091] 图3是放大示出图1中的三相无刷马达SG及其附近部分的放大剖视图。图4是示出图3所示的三相无刷马达SG的与旋转轴线J垂直的剖面的剖视图。

[0092] 三相无刷马达SG具有外转子30及内定子40。外转子30具有外转子主体部31。外转子主体部31例如包括强磁性材料。外转子主体部31呈具有底部的筒状。外转子主体部31具有筒状凸起部32、盘状底壁部33及筒状的背轭(back yoke)部34。筒状凸起部32在曲柄轴5的一端部5a容纳在筒状凸起部32的状态下固定在曲柄轴5。固定到筒状凸起部32的底壁部33呈沿曲柄轴5的径向Y延伸的盘形形状。背轭部34呈从底壁部33的外周缘向曲柄轴5的轴线方向X延伸的筒形形状。背轭部34朝曲轴箱1延伸。

[0093] 底壁部33及背轭部34例如通过对金属板压制成形而一体地形成。然而，在本发明中，底壁部33与背轭部34作为独立的部件形成也是可接受的。更具体地，在外转子主体部31，背轭部34可与外转子主体部31的其他部分一体地形成，或者可以与外转子主体部31的其他部分分离地形成。在背轭部34与其他部分分离地形成的情况下，只要背轭部34由强磁性材料制成即可，并且其他部分也可由除强磁性材料以外的材料制成。

[0094] 筒状凸起部32具有用于容纳曲柄轴5的一端部5a的锥状容纳孔32a。锥状容纳孔32a沿曲柄轴5的轴线方向X延伸。锥状容纳孔32a具有与曲柄轴5的一端部5a的外周面对应的锥角。在将曲柄轴5的一端部5a进入容纳孔32a时，一端部5a的外周面与容纳孔32a的内周面接触，并且曲柄轴5固定到容纳孔32a。结果，凸起部32相对于曲柄轴5的轴线方向X定位。
在该情况下，将螺母35旋入至形成在曲柄轴5的一端部5a的前端部分的公螺纹部5c。以这种方式，筒状凸起部32固定到曲柄轴5。

[0095] 筒状凸起部32具有大径部32b，该大径部32b设置在筒状凸起部32的近端部(图3中筒状凸起部32的右部)。筒状凸起部32具有形成在大径部32b的外周面上的凸缘部32c。凸缘部32c径向向外延伸。筒状凸起部32的大径部32b容纳在形成于外转子主体部31的底壁部33的中央部的孔部33a中。在该状态下，凸缘部32c与底壁部33的外周面(图3中的右侧面)相接触。筒状凸起部32的凸缘部32c与外转子主体部31的底壁部33通过铆钉36一起固定于外转子主体部31的圆周方向的多个部位。铆钉36贯通凸缘部32c和底壁部33。

[0096] 三相无刷马达SG为永久磁铁式马达。外转子主体部31的背轭部具有设置在背轭部34的内周面的多个永久磁铁部37。各个永久磁铁部37以S极和N极沿三相无刷马达SG的径向排列的方式设置。

[0097] 多个永久磁铁部37以N极与S极交替出现的方式沿三相无刷马达SG的圆周方向布置。在本实施例中，与内定子40相对的外转子30的磁极数为24个。所谓外转子30的磁极数指的是与内定子40相对的磁极数。与定子铁芯ST的齿部43相对的永久磁铁部37的磁极面的数量相当于外转子30的磁极数。外转子30所具有的每个磁极的磁极面相当于与内定子40相对的永久磁铁部37的磁极面。永久磁铁部37的磁极面由布置在永久磁铁部37与内定子40之间的非磁体材料(未示出)覆盖。在永久磁铁部37与内定子40之间未设置有磁体。非磁体并无特别限定，并且其示例包括不锈钢材料。在本实施例中，永久磁铁部37为铁氧体磁铁。在本发明中，永久磁铁可采用包括钕粘接磁铁、钐钴磁铁、钕磁铁等先前公知的磁铁。永久磁铁部37的形状并无特别限定。外转子30为将永久磁铁部37埋入在磁性材料的内嵌永久磁铁型(IPM(Interior Permanent Magnet)型)也是可接受的，但优选外转子30为具有从磁性材料露出的永久磁铁部37的表面永久磁铁型(SPM(Surface Permanent Magnet)型)，如本实施例所图示。

[0098] 如上所述，附装到曲柄轴5以与曲柄轴5一同旋转的外转子30为用于增加曲柄轴5的惯量的旋转体。具有多个叶片部Fa的冷却风扇F设置到外转子30的底壁部33的外周面(图1及图3中的右侧面)。冷却风扇F借助于固定件(多个螺栓Fb)固定在底壁部33的外周面。

[0099] 内定子40具有定子铁芯ST及多相定子绕组W。定子铁芯ST例如通过将薄板状的硅钢板沿轴线方向积层而获得。定子铁芯ST在其中心部具有内径大于外转子30的筒状凸起部32的外径的孔部41。定子铁芯ST具有径向向外一体地延伸的多个齿部43(参照图4)。在本实施例中，总计18个齿部沿圆周方向间隔布置。换句话说，定子铁芯ST总共具有沿圆周方向间隔布置的18个槽SL(参照图4)。齿部43沿圆周方向大致等间隔地布置。

[0100] 三相无刷马达SG为三相马达。三相无刷马达SG包括对应于三相的多个定子绕组W。定子绕组W卷绕在各个齿部43上。多相定子绕组W以通过槽SL的方式设置。多相定子绕组W的每一者属于U相、V相、W相中的任一者。定子绕组W例如以按U相、V相、W相的顺序布置。定子绕组W相当于本发明的绕组的示例。

[0101] 如图3所示，内定子40具有沿三相无刷马达SG的径向形成在内定子40的中央部分的孔部41。曲柄轴5及外转子30的筒状凸起部32布置在孔41中，其中，确保在它们与限定孔41的(内定子40的)壁面之间具有间隙。在该状态下，内定子40附装到四冲程发动机本体E的曲轴箱1。内定子40的齿部43布置为使得齿部43与外转子30的永久磁铁部37的磁极面(内周面)隔开间隔。在该状态下，外转子30与曲柄轴5的旋转连动地旋转。外转子30与曲柄轴5一体地旋转。因此，外转子30的旋转速度与曲柄轴5的旋转速度相同。

[0102] 将参照图4给出对外转子30的进一步描述。永久磁铁部37沿三相无刷马达SG的径向设置在内定子40的外侧。背轭部34沿径向设置在永久磁铁部37的外侧。永久磁铁部37在其与内定子40相对的表面上具有多个磁极面37a。磁极面37a沿三相无刷马达SG的圆周方向并排布置。磁极面37a的每一者具有N极或S极。N极与S极沿三相无刷马达SG的圆周方向交替地布置。永久磁铁部37的磁极面37a面对内定子40。在本实施例中，多个磁铁沿三相无刷马达SG的圆周方向布置，并且多个磁铁的每一者以S极与N极沿三相无刷马达SG的径向排列的方式配置。磁极面对37p包括沿圆周方向、彼此相邻的一个S极及一个N极。磁极面对37p的数量为磁极面37a的数量的1/2。在本实施例中，外转子30设置有与内定子40相对的24个磁极面37a，且外转子30所包括的磁极面对37p的数量为12个。在图4中，示出与12个磁铁对相对应的12个磁极面对37p。为了清楚地观察图，附图标记37p仅指一对。三相无刷马达SG具有的磁极面37a的数量大于齿部43的数量的2/3。三相无刷马达SG具有的磁极面37a的数量等于或大于齿部43的数量的4/3。

[0103] 外转子30在其外表面包括用于检测外转子30的旋转位置的多个被检测部38。多个被检测部38通过磁作用而被检测出。沿圆周方向间隔布置的多个被检测部38设置在外转子30的外表面。在本实施例中，沿圆周方向间隔布置的多个被检测部38设置在外转子30的外周面。多个被检测部38布置在筒状的背轭部34的外周面。多个被检测部38中的每一者沿三相无刷马达SG的径向Y从背轭部34的外周面向外突起。底壁部33、背轭部34及被检测部38例如通过对铁等金属板进行压制成形而一体地形成。即，被检测部381由强磁体支撑。关于被检测部38的布置的细节将在下文进行描述。

[0104] 转子位置检测装置50是检测外转子30的位置的装置。转子位置检测装置50设置在允许与多个被检测部38相对的位置。更具体而言，转子位置检测装置50布置在允许多个被检测部38相继与转子位置检测装置50相对的位置。转子位置检测装置50与被检测部38随着外转子30的旋转而通过的路径相对。转子位置检测装置50布置在远离内定子40的位置。在本实施例中，转子位置检测装置50布置为使得外转子30的背轭部34及永久磁铁部37沿曲柄轴5的径向位于转子位置检测装置50与具有定子绕组W的内定子40之间。转子位置检测装置50沿三相无刷马达SG的径向布置在外转子30的外侧。转子位置检测装置50面对外转子30的外周面。

[0105] 转子位置检测装置50具有检测用绕组51、检测用磁铁52及铁芯53。检测用绕组51用作检测被检测部38的拾波线圈。铁芯53例如为铁制的、呈杆状的构件。检测用绕组51磁性地检测被检测部38。转子位置检测装置50在曲柄轴5的旋转开始之后，开始检测外转子30的旋转位置。除了由电动势产生的电压伴随被检测部38的通过而产生变化的上述配置以外，转子位置检测装置50也可以采用其它配置。转子位置检测装置50可采用的这些其它配置的示例包括始终对检测用绕组51通电并且通电电流根据伴随被检测部38的通过而产生的电感的变化而变化的配置。转子位置检测装置50并无特别限定，并且其可包括霍耳组件或MR组件。本实施例的发动机单元EU(参照图1)可包括霍耳组件或MR组件。

[0106] 参照图4，将对外转子30的被检测部38的布置进行描述。在本实施例中，多个被检测部38设置在外转子30的外表面。多个被检测部38相对于相应的磁极面对37p具有相同的位置关系。转子位置检测装置50设置在允许与多个被检测部38相对的位置。转子位置检测装置50设置在于外转子30的旋转过程中允许与多个被检测部38的每一者相对的位置。转子位置检测装置50并非同时(一次)与多个被检测部38相对，而是与多个被检测部38中的一个相对。在图4中，点划线表示沿圆周方向的预先设定的特定位置。每个特定位置处于包括沿圆周方向彼此相邻的两个磁极(s极及N极)的磁极面对37p中的位置。在本实施例中，外转子30设置有11个被检测部38，该被检测部38的数量比规定位置的数量少一个。11个被检测部
38分别设置在12个规定位置中的11个处。

[0107] 图5是示出图1所示的发动机单元EU的电气基本配置的方框图。

[0108] 发动机单元EU包括四冲程发动机本体E、三相无刷马达SG及控制装置CT。三相无刷马达SG、火花塞29及电池14连接到控制装置CT。

[0109] 控制装置CT与多相定子绕组W连接，且从设置在车辆中的电池14中对多相定子绕组W供给电流。控制装置CT包括启动马达控制器62、燃烧控制器63及多个开关部611至616。在本实施例中，控制装置CT具有六个开关部611至616。开关部611至616构成逆变器61。逆变器61为三相桥接逆变器。逆变器61的开关部611至616设置在电池14与三相无刷马达SG之间。开关部611至616控制从电池14施加至三相无刷马达SG的电压。多个开关部611至616与多相定子绕组W的各相连接，且选择性地在多相定子绕组W与电池14之间施加或不施加电压。以这种方式，多个开关部611至616选择性地允许或者阻断电流通过多相定子绕组W与电池14之间。即，多个开关部611至616控制在电池14与三相无刷马达SG之间流动的电流。更具体地，当三相无刷马达SG用作启动马达时，通过开关部611至616的接通/断开动作而切换对多相定子绕组W的每一者的通电及通电停止。当三相无刷马达SG用作发电机时，通过开关部
611至616的接通/断开动作而切换定子绕组W的每一者与电池14之间的电流的通过/阻断。
通过依次接通/断开开关部611至616，而对从三相无刷马达SG输出的三相交流的整流和电压进行控制。

[0110] 开关部611至616的每一者均具有开关组件。开关组件例如为晶体管，更详细而言，为FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)。然而，开关部611至616除采用FET以外，也可采用例如闸流体及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。

[0111] 启动马达控制器62控制多个开关部611至616。启动马达控制器62通过控制与三相对应的六个开关部611至616的每一者，而控制从电池14施加至三相无刷马达SG的电压。启动马达控制器62通过控制开关部611至616的每一者的接通/断开动作而控制三相无刷马达SG的动作。启动马达控制器62能够通过控制开关部611至616的每一者的接通/断开动作，而驱动三相无刷马达SG正转或反转。启动马达控制器62包括转矩限制单元621、加速控制单元622、接通/断开动作存储单元623、初始动作单元624、及阻力施加单元625。

[0112] 包括转矩限制单元621、加速控制单元622和阻力施加单元625的启动马达控制器62以及燃烧控制器63通过计算机(未示出)及由计算机执行的控制软件而实现。这里，燃烧控制器63和启动马达控制器62部分或全部通过作为电子电路的布线逻辑而实现也是可接受的。例如，启动马达控制器62及燃烧控制器63可以配置为相互隔开布置的单独的装置，或者替代地，它们可以一体地配置。

[0113] 接通/断开动作存储单元623例如包括内存。接通/断开动作存储单元623存储与多个开关部611至616的接通/断开动作相关的数据。更具体地，接通/断开动作存储单元623存储用于供控制装置CT控制三相无刷马达SG及四冲程发动机本体E的映像表和记载有信息的软件。初始动作单元624由电子电路形成。初始动作单元624在曲柄轴5为停止状态时，产生使多个开关部611至616进行接通/断开动作的电信号。控制装置CT既可使接通/断开动作存储单元623及初始动作单元624二者同时动作，也可使接通/断开动作存储单元623及初始动作单元624的一者动作。

[0114] 阻力施加单元625在四冲程发动机本体E的燃烧停止后控制三相无刷马达SG，以控制曲柄轴5的旋转，使得曲柄轴5的旋转停止。响应于启动指令(再启动指令)，转矩限制单元621和加速控制单元622控制三相无刷马达SG，以启动或加速曲柄轴5的旋转。

[0115] 燃烧控制器63使火花塞29进行点火动作，从而控制四冲程发动机本体E的燃烧动作。在四冲程发动机本体E包括喷射燃料并产生混合气体的燃料喷射器的情况下，燃烧控制器63通过控制燃料喷射器的喷射，来控制四冲程发动机本体E的燃烧动作。

[0116] 用于使四冲程发动机本体E启动的启动开关16连接到启动马达控制器62。启动开关16由驾驶者操作，以启动四冲程发动机本体E。控制装置CT的启动马达控制器62检测电池14的电压，并且因此检测电池14的充电状态。对于电池14的充电状态的检测而言，即可采用检测电池14的电压，也可采用例如在充电状态下检测流入至电池14的电流。

[0117] 控制装置CT指示启动马达控制器62控制逆变器61。控制装置CT通过逆变器61的动作控制三相无刷马达SG。在本实施例中，在逆变器61与电池14之间设置有电容器(未示出)，并且电池14和电容器构成蓄电单元。

[0118] [发动机单元的动作]

[0119] 图6是图示图1所示的发动机单元EU的动作的流程图。

[0120] 当发动机单元EU处于燃烧动作时，这里所图示的用于停止发动机单元EU的停止动作开始(步骤S11)。

[0121] 图7(a)图示图1所示的发动机单元EU中的曲柄轴5的运动。图7(b)示出图示出曲柄轴反转的运动的比较例。

[0122] 将参照图6及图7(a)从燃烧停止状态开始描述发动机单元EU的动作。

[0123] 燃烧动作状态例如为空载转速状态。空载转速状态指车辆停止且其发动机旋转的状态。在空载转速状态下，发动机为无负载状态，且以最低限度的旋转速度运转。以下，使用空载转速状态的示例对燃烧状态进行描述。

[0124] 对于车辆停止时发动机停止的车辆，通常自车辆停止起经过预定时间之后判定为车辆停止，从而使发动机停止。在此情况下，在自车辆停止起至判定为车辆停止的期间，车辆停止且其发动机旋转，即车辆处于空载转速状态。

[0125] 发动机单元EU为空载转速状态，即燃烧动作状态时(步骤S11)，如果未接收到燃烧停止指令(步骤S12：否)，则控制装置CT继续燃烧动作。如果接收到燃烧停止指令(步骤S12：是)，则控制装置CT使发动机的燃烧停止(步骤S13)。更详细而言，燃烧控制器63使发动机的燃烧停止。燃烧停止指令也可以为响应于控制装置CT判定出车辆已停止而产生的内部指令。或者，燃烧停止指令可以为由驾驶者输入的外部指令。在停止发动机的燃烧之后，曲柄轴5因惯性而暂时继续旋转。曲柄轴5的旋转通过转子位置检测装置50而检测。

[0126] 在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后(步骤S13之后)且曲柄轴正转时，控制装置CT指示三相无刷马达SG对曲柄轴5的正转施加阻力，从而迫使曲柄轴5在四冲程发动机本体E的压缩冲程停止(步骤S14至S19)。即，当四冲程发动机本体E的燃烧动作响应于燃烧停止指示而停止时(步骤S13之后)，且在曲柄轴5正转时，控制装置CT指示三相无刷马达SG对曲柄轴5的正转施加阻力，从而迫使曲柄轴5在四冲程发动机本体E的压缩冲程停止。详细而言，当四冲程发动机本体E的燃烧动作停止时(步骤S13之后)，且在曲柄轴5正转时，启动马达控制部62的阻力施加单元25指示三相无刷马达SG对曲柄轴5的正转施加阻力，从而迫使曲柄轴5在四冲程发动机本体E的压缩冲程停止。

[0127] 更详细而言，在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后，控制装置CT基于曲柄轴5的旋转速度及曲柄轴5的位置指示三相无刷马达SG动作，使得对曲柄轴5的正转施加阻力。
具体而言，控制装置CT基于曲柄轴5的旋转速度及曲柄轴5的位置，开始对正转施加阻力。如果曲柄轴5的旋转速度及位置满足预先设定的阻力施加条件时(步骤S14：是)，控制装置CT指示三相无刷马达SG对曲柄轴5的正转施加阻力(步骤S15)。阻力施加条件例如为曲柄轴5的旋转速度未达到预先设定的阈值，且曲柄轴5通过预先设定的位置。预先设定的位置为四冲程中的位置。例如，预先设定的位置为在正转中比压缩上死点靠后且比压缩冲程靠前的位置。旋转速度的预先设定的阈值例如为如果对曲柄轴5的正转施加阻力，能够使曲柄轴5在压缩冲程停止的速度。

[0128] 控制装置CT基于来自转子位置检测装置50的信号检测曲柄轴5的位置及旋转速度。这里，控制装置CT例如也可基于来自除转子位置检测装置50以外的装置或传感器的信号而检测曲柄轴5的位置及旋转速度。

[0129] 图7(a)图示出在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后，曲柄轴5通过处于膨胀冲程的预先设定的位置P0，这触发了对曲柄轴5的正转施加阻力，使得使曲柄轴5在压缩冲程的位置P2停止。当曲柄轴5处于较位置P0更靠正转中的前方时，曲柄轴5被施加阻力。

[0130] 在发动机单元EU中，曲柄轴5的旋转状态在接收燃烧停止指示时不是不变的，而是在每次接收燃烧停止指示时均不同。即，当接收燃烧停止指示时曲柄轴5的位置及旋转速度存在偏差。控制装置CT基于曲柄轴5的旋转速度及曲柄轴5的位置对曲柄轴5的正转施加阻力。由于控制装置CT基于曲柄轴5的旋转速度及曲柄轴5的位置对曲柄轴5的正转施加阻力，所以抑制曲柄轴5的停止位置的偏差，并且因此易于使四冲程发动机本体在目标位置处停止。

[0131] 为了对曲柄轴5的正转施加阻力，本实施例的控制装置CT实施利用对三相无刷马达SG执行的向量控制的阻力施加、以及利用定子绕组W的短路的阻力施加的两者。控制装置CT从利用对三相无刷马达SG执行的向量控制的阻力施加和利用定子绕组W的短路的阻力施加中的一者切换到另一者。控制装置CT首先实施利用对三相无刷马达SG执行的向量控制的阻力施加。控制装置CT将利用向量控制的阻力施加切换为利用定子绕组W的短路的阻力施加。

[0132] 在步骤S15中。控制装置CT对三相无刷马达SG执行向量控制，使得三相无刷马达SG对曲柄轴5的正转施加阻力。控制装置CT对三相无刷马达SG执行向量控制更具体地指控制装置CT控制多个开关部611至616以对三相无刷马达SG执行向量控制。因此，对三相无刷马达SG的向量控制也被称为对多个开关部611至616的向量控制。

[0133] 控制装置CT控制多个开关部611至616，以使三相无刷马达SG对曲柄轴5施加反转的驱动力,。

[0134] 向量控制为将发电机SG的电流分离为与磁铁的磁通方向对应的d轴分量、及就电角度而言与磁通方向垂直的q轴分量的控制方法。q轴分量为影响发电机SG的转矩负载的分量。向量控制为对多相定子绕组W的各相无通电暂停期间地进行通电的控制。向量控制为以使正弦波电流流过多相定子绕组W的各相的方式进行通电的控制。多个开关部611至616在向量控制的时序进行接通/断开动作的做法使正弦波电流流过多相定子绕组W的各者。

[0135] 利用向量控制的对曲柄轴的旋转的阻力施加例如通过以与定子绕组W的感应电压的正弦波同步的方式，使电流朝感应电压的方向流动而实现。换句话说，利用向量控制的对曲柄轴的旋转的阻力施加例如通过朝感应电压的方向引出电流而实现。

[0136] 控制装置CT通过向量控制而对曲柄轴5的旋转施加阻力，使得三相无刷马达SG发电，以对电池14进行充电。这里，正弦波电流及正弦波电压意指正弦波状的电流及电压。正弦波电流例如包含伴随开关部的接通/断开动作的变化及涟波。

[0137] 在向量控制中，多个开关部611至616的各者通过脉宽调变(PWM，Pulse Width Modulation)信号予以控制。脉宽调变中的脉冲的周期短于定子绕组W的各相的感应电压的周期。即，控制装置CT根据周期短于发电机SG的定子绕组W的感应电压的周期的脉冲信号而控制多个开关部611至616的接通/断开。

[0138] 在向量控制中，控制装置CT包括来自多相定子绕组W的电流及外转子30的位置的d轴分量与q轴分量，其中，电流由传感器(未示出)检测，并且外转子30的位置由转子位置检测装置50检测。控制装置CT基于根据目标值修正的分量，控制多个开关部611至616的接通/断开的时序。

[0139] 在能用于控制的一些方法中，也可仅检测一部分的相的定子绕组的中电流，或者省略由转子位置检测装置50执行的位置检测。在能用于控制的其它方法中，也可在不检测任一相的定子绕组的电流的情况下控制多个开关部611至616。在该情况下，控制装置CT基于由转子位置检测装置50所检测出的外转子30的位置而评估与定子绕组W的感应电压的正弦波同步的电流，且将用于使所评估的电流流动的电压施加至定子绕组W。例如，控制装置CT使用表示外转子30的位置与脉冲的周期的对应关系的映射表(设定表)，以基于外转子30的位置控制多个开关部611至616。该映射表初步通过针对外转子30的位置而评估用于使与感应电压的正弦波同步的电流流动的电压的方法予以设定。

[0140] 在能用于控制接通/断开的时序的一些方法中，例如，可以利用所接收的信息计算公式，或者读出并参照存储在接通/断开动作记忆单元623的映像表(设定表)。公式或映像表也可包含在程序中。控制装置CT通过利用配置为电子电路(布线逻辑)的初始动作单元624执行控制。

[0141] 图8示出向量控制中的示例性电流及电压的波形。

[0142] 在图8中，Vu表示三相无刷马达SG的多相定子绕组W中的与U相对应的定子绕组W的感应电压。Iu表示与U相对应的定子绕组W的电流。在图8中，Iu中的正值表示电流从开关部611、612流动到定子绕组w。Iu中的负值表示电流从定子绕组W流动到开关部611、612。

[0143] Vsup及Vsun表示多个开关部611至616中的与对应于U相的定子绕组W相连接的两个开关部611、612的控制信号。Vsup表示布置在对应于U相的定子绕组W与电池14的正极之间的用于正侧开关部611的控制信号。Vsun表示布置在对应于U相的定子绕组W与电池14的负极之间的用于负侧开关部612的控制信号。Vsup及Vsun中的H位表示开关部611、612的接通状态。L位表示断开状态。Idc表示流过电池14的电流。Idc的负值(即图8中的低于“0”的值)表示三相无刷马达SG发电，使得对电池14进行充电。

[0144] 如开关部611、612的控制信号Vsup、Vsun所示，正侧开关部611与负侧开关部612在接通状态与断开状态下处于相反的状态。

[0145] 控制装置CT控制开关部611、612的接通/断开的占空比，使得正弦波电流流过定子绕组W的各相。控制装置CT控制开关部611、612，使得开关部611、612的接通/断开的占空比的变化周期与定子绕组W的感应电压的周期相符。定子绕组W的感应电压为正弦波，其重复中央值“0”(时序t1、t5)、正的最大值(时序t2)、中央值“0”(时序t3)、及负的最大值(时序t4)。

[0146] 在向量控制中，控制装置CT以如下方式控制开关部611、612。在定子绕组W的感应电压Vu为正的最大值或负的最大值的时序(t2、t4)时正侧开关部611的占空比与负侧开关部612的占空比的差大于在感应电压Vu为中央值(“0”)的时序(t1、t3、t5)时正侧开关部611的占空比与负侧开关部612的占空比的差。

[0147] 例如，在与U相对应的定子绕组W的感应电压Vu为中央值(“0”)的时序(t1、t3、t5)时，例如与时序(t2、t4)所得到的占空比相比，正侧开关部611的占空比及负侧开关部612的占空比的两者接近50％。因此，正侧开关部611的占空比与负侧开关部612的占空比的差较小。结果，与U相对应的定子绕组W的电流变小。

[0148] 开关部611、612的占空比直接影响到从电池14供给至定子绕组W的电压。由定子绕组W的电感成分，在电压与电流之间产生延迟。因此，在占空比的变化与电流的变化之间产生微小偏差。然而，向量控制可提高流过定子绕组W的电流Iu与感应电压Vu的功率因数。

[0149] 上述对于U相的说明也适用于V相及W相。V相及W相的电压及电流相对于U相具有120度及240度的相位差。

[0150] 向量控制使得以相对于感应电压Vu提高功率因子的方式控制流过定子绕组W的电流，如图8所示。结果，对曲柄轴5的旋转产生较强的阻力。利用向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力对曲柄轴5的旋转产生较强的制动力。因此，易于使曲柄轴5在易于使四冲程发动机本体E以比小的输出转矩启动的位置停止。

[0151] 如果满足绕组短路开始的条件(步骤S17：是)，控制装置CT将控制模式从利用向量控制的阻力施加(步骤S15)切换为利用定子绕组W的短路的阻力施加(步骤S18)。更具体而言，定子绕组W的短路为定子绕组W的端子的短路。

[0152] 在步骤S18中，控制装置CT在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后且在曲柄轴5正转时控制开关部611至616，以使多个定子绕组W的端子短路。这是控制装置CT如何使三相无刷马达SG对曲柄轴5的正转施加阻力，从而迫使曲柄轴5在压缩冲程停止。

[0153] 更详细而言，如果满足绕组短路开始的条件(步骤S17：是)，控制装置CT通过定子绕组W的短路对曲柄轴5的旋转施加阻力(步骤S18)。绕组短路开始的条件(步骤S17)例如为曲柄轴5的旋转速度低于预先设定的阈值。该阈值小于步骤S14中用以开始对正转施加阻力的条件所采用的阈值。作为绕组短路的控制的开始条件，也可采用曲柄轴5的位置处于预先设定的范围的条件。

[0154] 控制装置CT使开关部611至616将三相的定子绕组W的端子短路。在一个示例中，控制装置CT使负侧的开关部612、614、616同时成为接通状态。这使得定子绕组W的端子短路。

[0155] 如果定子绕组W短路，由定子绕组W所产生的感应电压所致的电流流过定子绕组W。流过定子绕组W的电流使三相无刷马达SG产生对曲柄轴5的旋转的阻力。

[0156] 因定子绕组W的短路所产生的阻力引起定子绕组W的感应电压，故而曲柄轴5的旋转速度越大则阻力越大，曲柄轴5的旋转速度越小则阻力越小。因此，当曲柄轴5的旋转速度较大时，阻力较大，使得曲柄轴5的旋转急剧减速。随着曲柄轴的旋转速度减小，阻力变小。

[0157] 同时，曲柄轴5在压缩冲程中受到因气体的压缩反作用力而产生的旋转的阻力。曲柄轴5正转并越接近压缩上死点，则因压缩反作用力而产生的阻力越大。因此，随着曲柄轴5在压缩冲程减速，因定子绕组W的短路所产生的旋转的阻力逐渐变小，另一方面，随着曲柄轴5在压缩冲程旋转，因压缩反作用力而产生的阻力变大。因定子绕组W短路而产生的阻力的减少与因压缩反作用力而产生的阻力的增大之间的平衡可用于使曲柄轴5在允许曲柄轴5易于以比小的转矩启动的位置易于停止。

[0158] 控制装置CT基于转子位置检测装置50输出的信号判定曲柄轴5的旋转的停止(步骤S19)。在本实施例中，转子位置检测装置50检测伴随被检测部38的通过的电动势的变化。因此，如果曲柄轴5的旋转变换，使得电动势的变化减小，本实施例的转子位置检测装置50则无法检测曲柄轴5的旋转。只要至少转子位置检测装置50检测曲柄轴5的旋转，则曲柄轴5旋转。转子位置检测装置50并不限定于本实施例的示例，例如也可配置为在曲柄轴5的旋转停止之前检测曲柄轴5的旋转。

[0159] 如果曲柄轴5的旋转停止(步骤S19：是)，控制装置CT等待启动指示(即再启动指示)的接收(步骤S24)。

[0160] 控制装置CT在曲柄轴5停止的状态下，响应于启动指示的接收控制多个开关部611至616，以指示三相无刷马达SG开始曲柄轴5的正转(步骤S25至S27)。更详细而言，启动马达控制部62的转矩限制单元621及加速控制单元622在曲柄轴5停止时，响应于启动指示的接收控制多个开关部611至616，以指示三相无刷马达SG开始曲柄轴5的正转(步骤S25至S27)。控制装置CT在压缩冲程从曲柄轴5停止的位置开始使曲柄轴5正转。

[0161] 例如当操作启动开关16时，启动指令从启动开关16被输入至控制装置CT。在发动机单元EU具有空载转速终止功能的情况下，控制装置CT通过判定是否满足预先确定的发动机启动条件而自行执行启动指令。预先确定的发动机启动条件的达成包括在启动指令的接收中。预先确定的发动机启动条件例如为加速操作器(未示出)的操作。

[0162] 如果接收到启动指令(步骤S24：“是”)，则控制装置CT指示使三相无刷马达SG旋转曲柄轴5，以使四冲程发动机本体E启动(步骤S25)。更详细而言，启动马达控制器62的转矩限制单元621指示三相无刷马达SG旋转曲柄轴5，以使四冲程发动机本体E启动(步骤S25)。

[0163] 图7(a)图示曲柄轴5自停止的位置、即压缩冲程内的位置P2开始旋转的情况。

[0164] 在步骤S25中，控制装置CT使曲柄轴5从压缩冲程进行正转，同时驱动三相无刷马达SG以比利用电池14所获得的最大转矩小的转矩旋转。控制装置CT在曲柄轴5开始正转后至压缩冲程结束为止的时间段的至少一部分期间，持续执行限制三相无刷马达SG的输出转矩的控制。更详细而言，控制装置CT首先进行转矩限制控制(步骤S25)。更详细而言，启动马达控制部62的转矩限制单元621在预先设定的时序对多个开关部611至616执行接通/断开动作。启动马达控制部62通过开环控制而使开关部611至616执行接通/断开动作。即，启动马达控制部62不进行基于外转子30的位置的反馈控制而在预先设定的时序相继将多相的定子绕组W通电。启动马达控制部62(控制装置CT)的转矩限制单元621通过在预先设定的时序使多个开关部611至616执行接通/断开动作，而允许以比利用电池14所获得的最大转矩小的转矩使曲柄轴5旋转。

[0165] 在曲柄轴5开始进行正转之后并且转子位置检测装置50检测外转子30的位置时(步骤S26：是)，控制装置CT进行限制解除控制(步骤S27)。更详细而言，启动马达控制部62的加速控制单元622执行限制解除控制。在在压缩冲程结束之前检测出外转子30的位置的情况下，在压缩冲程结束之前的期间的一部分执行转矩限制控制。在压缩冲程之后执行转矩限制控制是可接受的。在限制解除控制中，控制装置CT解除三相无刷马达SG的输出转矩的抑制。更详细而言，启动马达控制部62的加速控制单元622解除三相无刷马达SG的输出转矩的抑制。

[0166] 在本实施例的限制解除控制(步骤S27)中，为了解除输出转矩的抑制，控制装置CT在相应于外转子30的位置的时序相继对多个定子绕组W进行通电。换句话说，控制装置CT通过基于外转子30的位置的反馈控制，而相继对多相定子绕组W通电。结果，可解除三相无刷马达SG的输出转矩的抑制，且可响应于启动指示的接收而发挥使曲柄轴5正转时的最大转矩。此时，控制装置CT优选使三相无刷马达SG以利用电池14所获得的最大转矩旋转。通过执行限制解除控制(步骤S27)，控制装置CT转移至使外转子30的旋转加速的模式。

[0167] 在外转子30的旋转加速中，控制装置CT对逆变器61的多个开关部611至616执行向量控制，使得从电池14对三相无刷马达SG供给电力。即，控制装置CT对三相无刷马达SG执行向量控制，使得从电池14对三相无刷马达SG供给电力。向量控制为180度通电。

[0168] 利用向量控制使曲柄轴5的旋转加速例如通过以与定子绕组W的感应电压的正弦波同步的方式，使电流朝向与该正弦波的方向相反的方向流动而实施。换句话说，利用向量控制使曲柄轴5的旋转加速例如通过以克服定子绕组W的感应电压的方式使电流从电池14流过定子绕组W而实施。就利用向量控制使曲柄轴5的旋转加速而言，例如电流Iu的正负与图8所示的电流Iu相反。

[0169] 然后，如果曲柄轴5的旋转速度超过可点火的特定的旋转速度(步骤S28：是)，控制装置CT使四冲程发动机本体E的燃烧动作开始(步骤S29)。更详细而言，控制装置CT的燃烧控制部63通过控制火花塞29，而控制四冲程发动机本体E的燃烧动作。在四冲程发动机本体E具备喷射燃料并产生混合气体的燃料喷射装置的情况下，燃烧控制部63也控制燃料喷射装置的喷射，以控制四冲程发动机本体E的燃烧动作。四冲程发动机本体E的燃烧动作的开始包含评估燃烧动作是否成功。燃烧动作是否成功例如通过如下方法判定：在曲柄轴5旋转多次的期间测定曲柄轴5的旋转速度，并且评估所测定的旋转速度是否超过设为成功的燃烧动作的情况所限定的值。

[0170] 当本实施例的控制装置CT通过基于启动指示的接收使曲柄轴5正转，而使四冲程发动机本体E的燃烧动作开始之后，控制装置CT仍使曲柄轴5的正转加速(步骤S29)。更详细而言，当使也包含评估燃烧动作是否成功动作的四冲程发动机本体E的燃烧动作开始之后，三相无刷马达SG继续曲柄轴5的旋转的加速。具体而言，控制装置CT在使燃烧动作开始之后，在预先设定的时间段控制逆变器61的多个开关部611至616，以从电池14对三相无刷马达SG供给电力。即，控制装置CT使三相无刷马达SG全力运转。因此，与未从电池14对三相无刷马达SG供给电力的情况相比，曲柄轴5的旋转加速。因此，与仅通过四冲程发动机本体E的燃烧动作进行旋转的情况相比，曲柄轴5的旋转加速。控制装置CT对逆变器61的多个开关部611至616执行向量控制，使得从电池14对三相无刷马达SG供给电力，以使曲柄轴5的旋转加速。

[0171] 在四冲程发动机本体E开始燃烧动作之后，曲柄轴5的旋转的稳定性有时较低。在四冲程发动机本体的燃烧开始后，继续利用三相无刷马达SG所进行的曲柄轴5的正转的加速，使得在四冲程发动机本体的燃烧作用下旋转的曲柄轴5的正转稳定。由于在四冲程发动机本体的燃烧开始前后持续向量控制，因此曲柄轴的正转进一步加速。这里，为使曲柄轴5的旋转稳定，将预先设定的时间段设定为充分的时长(时间期间)。例如，预先设定的时间段设定为足以使曲柄轴5的旋转速度达到空载转速的程度的时长。

[0172] 在四冲程发动机本体E的燃烧开始后，当例如要求车辆加速时，使曲柄轴5的正转加速辅助车辆的加速。当在三相无刷马达SG进行发电的状态下要求加速时，控制装置CT将三相无刷马达SG的控制从发电控制切换为全力运转控制，从而使曲柄轴5的正转加速。

[0173] 如上所述，控制装置CT在四冲程发动机本体E的启动结束之后，在预先设定的时间段使曲柄轴5的正转加速。因此，在四冲程发动机本体E的燃烧动作作用下旋转的曲柄轴5的正转稳定。此外，可使曲柄轴5的正转更迅速地进行加速。

[0174] 三相无刷马达SG在四冲程发动机本体E启动后，与曲柄轴5的旋转连动地进行旋转，以用于产生用以对电池14进行充电的电流的发电机。即，当四冲程发动机本体E开始燃烧时(步骤S31)，三相无刷马达SG被四冲程发动机本体E驱动而作为发电机发挥功能。控制装置CT系使多个开关部611至616进行接通/断开动作，而控制从多个定子绕组W供给至电池14的电流。控制装置CT系基于转子位置检测装置50的检测用绕组51的电信号，而使多个开关部611至616进行接通/断开动作。

[0175] 图7(b)示出图示出进行反转时的曲柄轴的动作的本实施例的比较例的。

[0176] 在图7(b)所示的示例中，在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后，曲柄轴例如在停止位置P1停止。在图7(b)所示的比较例中，在燃烧动作停止之后，曲柄轴的旋转未被阻力控制。因此，曲柄轴的旋转停止的位置并不限定于P1。在图7(b)所示的示例中，曲柄轴在旋转停止后，至膨胀冲程内的位置P3为止进行反转。曲柄轴响应于启动指示的接收而从膨胀冲程内的位置P3开始正转。

[0177] 在该实施例中，如图7(a)所示的示例，在从四冲程发动机本体的燃烧动作停止使得曲柄轴5的旋转停止，到为了使四冲程发动机本体启动而使曲柄轴5正转期间，不使曲柄轴5旋转。在本实施例中，在为了使四冲程发动机本体启动而使曲柄轴5正转之前不使曲柄轴5反转。

[0178] 图9示意性地示出曲柄角度位置与所需转矩之间的关系。

[0179] 在图9中，以实线表示正转时的所需转矩Ta。高负载区域TH位在压缩冲程中的压缩上死点(曲柄角度位置为0度)附近。低负载区域TL包含进气冲程、膨胀冲程及排气冲程。

[0180] 在图9中，以虚线表示反转中的所需转矩Tb。如图9的虚线所示，在曲柄轴反转的情况下，高负载区域并不包含在压缩冲程，而包含于膨胀冲程中。

[0181] 在图9的曲线图的下部，示出图7(a)所示的进行正转的情况下的曲柄轴的动作M1、及图7(b)所示的作为比较例的进行反转的情况下的曲柄轴的动作M2。

[0182] 将描述根据比较例的进行反转的情况下的曲柄轴的动作M2。

[0183] 在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后，如果曲柄轴在压缩冲程或压缩冲程的附近的停止位置P1停止，曲柄轴进行反转至膨胀冲程的位置P3，且继而停止。其后，响应于启动指示的接收使曲柄轴正转，使得可在到达高负载区域之前提高曲柄轴的旋转速度。

[0184] 在比较例中，在燃烧动作停止之后且在曲柄轴停止后，曲柄轴在经过进气冲程及排气冲程至膨胀冲程为止的区间进行反转。在曲柄轴进行反转的情况下，在排气冲程中产生高负载区域。在曲柄轴反转时，如果曲柄轴克服处于高负载区域的最大负载位置，曲柄轴移动至压缩冲程。如果进行反转的曲柄轴移动至压缩冲程，则无进行反转的优势，反而需要用以从反转转换至正转的动力及时间。因此，驱动曲柄轴反转要求避免曲柄轴移动至压缩冲程。为了该目的，无法使曲柄轴充分靠近处在压缩上死点(0度)附近的最大负载位置。由于在曲柄轴的反转时难以使曲柄轴充分靠近最大负载位置，故而从根据启动指示的接收而开始正转的位置P3至最大负载位置为止进行正转的距离L4较短。这导致通过根据启动指示的接收的正转而获得的惯性力相对较小。

[0185] 在本实施例中，另一方面，在四冲程发动机本体的燃烧动作与曲柄轴5的正转停止之后，曲柄轴5被三相无刷马达SG施加对正转的阻力，使得曲柄轴5在压缩冲程的位置P2停止。

[0186] 然后，曲柄轴5响应于启动指示的接收开始旋转。同时，曲柄轴5从停止状态逐渐提高速度。正转从压缩冲程的位置P2开始的曲柄轴5以旋转开始后的低速通过压缩冲程。由于曲柄轴5以低速通过压缩冲程，故而曲柄轴5不易受到气体的压缩反作用力的影响。这使得曲柄轴5可迅速地克服压缩冲程的高负载区域的负载。在通过压缩冲程之后，曲柄轴遍及从膨胀冲程至压缩冲程为止的较宽的低负载区域而正转且到达第二次的高负载区域。即，可确保用于加速的较长的起动区间L2。因此，三相无刷马达SG可在到达第二次的高负载区域之前提高曲柄轴5的旋转速度。因此，可利用伴随较高的旋转速度的较大的惯性力与三相无刷马达的输出转矩的两者，而克服第二次的高负载区域。因此，可抑制三相无刷马达SG的输出转矩并减小三相无刷马达的尺寸。位置P2为用以使四冲程发动机本体E以比小的输出转矩启动的位置。位置P2是压缩冲程内的位置。位置P2例如为压缩冲程中的靠近压缩上死点的位置。

[0187] 在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后，为了使曲柄轴5在压缩冲程的位置P2停止，例如与通过四冲程发动机本体E的燃烧动作的惯性力而进行正转的情况相比，易于控制向曲柄轴的位置P2的移动。因此，可使曲柄轴移动至易于以比低的输出转矩进行四冲程发动机本体E的启动的位置。

[0188] 因此，根据本实施例的发动机单元EU，可抑制三相无刷马达SG的输出转矩而减小三相无刷马达的尺寸。结果，可改进对车辆的安装性。

[0189] 为了启动四冲程发动机本体E，控制装置CT驱使曲柄轴5从压缩冲程进行正转，同时使三相无刷马达SG以比利用电池14所获得的最大转矩低的转矩进行旋转(图6的步骤S15)。控制装置CT在曲柄轴5开始正转后至压缩冲程结束为止的期间的至少一部分，使三相无刷马达SG以比利用电池14所获得的最大转矩小的转矩旋转。因此，曲柄轴5在四冲程发动机本体E启动时，比例如以利用电池14所获得的最大转矩进行旋转的情况，以低速从压缩冲程开始正转。这使得曲柄轴5仍易于克服压缩冲程的高负载区域的负载。认为曲柄轴5在低速时易于克服负载的原因在于：从四冲程发动机本体E的燃烧室内泄漏至燃烧室外的气体的量增加，使得压缩反作用力而产生的负载的大小减少。

[0190] 至少经过压缩冲程的曲柄轴5在大致遍及从膨胀冲程至压缩冲程范围的整个低负载区域正转，并且随后到达第二次的高负载区域。这里，曲柄轴5通过利用伴随较高的旋转速度的较大的惯性力与三相无刷马达SG的输出转矩的两者克服第二次的高负载区域。

[0191] 三相无刷马达SG的转子30所具有的磁极面37a的数量多于齿部43的数量的2/3。如果磁极面37a的数量较多，则通过控制装置CT控制开关部611至616而对绕组W的各者施加的电压的变化的频率较高。例如，假设对绕组W的各者施加脉冲波形的电压，该脉冲的频率较高。由于对绕组W的各者施加的电压的频率较高，故三相无刷马达SG驱动曲柄轴5正转所施加的转矩的脉动的频率较高。受到具有较高的频率脉动的转矩的曲柄轴5易于克服高负载区域的负载。

[0192] 三相无刷马达SG在四冲程发动机本体E启动后，与曲柄轴5的旋转连动地进行旋转，以用作产生用以对电池14进行充电的电流的发电机。在三相无刷马达SG还用作发电机的情况下，由于三相无刷马达SG对电池14进行充电，所以其定子绕组W受到构造上的制约。例如，需要避免过大的充电电流出现，这导致限制作为三相无刷马达SG的性能。

[0193] 然而，在本实施例中，曲柄轴5通过利用比最大转矩小的输出转矩的较低的旋转速度而到达最大负载位置，且至第二次的最大负载位置为止在充分的区间进行加速。这使得即便于三相无刷马达SG的性能受到限制，也可克服在第二次的最大负载位置的负载。因此，允许减小三相无刷马达SG的尺寸，并且实现简单的配置，在该配置中，三相无刷马达SG兼作启动马达与发电机。

[0194] 再次参照图6，对在燃烧停止后对曲柄轴5的旋转施加阻力的状况下，接收再启动的指令的情况进行描述。

[0195] 在燃烧停止后对曲柄轴5的旋转施加阻力的状态下(步骤S15)，如果接收再启动的指令(步骤S16：是)，控制装置CT通过执行向量控制使曲柄轴5的旋转加速(步骤S21)。更具体而言，控制装置CT将利用向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力转移至利用向量控制使曲柄轴5的旋转加速。更详细而言，启动马达控制部62的加速控制单元622通过执行向量控制而使曲柄轴5的旋转加速。此时，控制装置CT继续向量控制。然后，控制装置CT使发动机再启动(步骤S22)。

[0196] 利用向量控制使曲柄轴5的旋转加速例如通过以与定子绕组W的感应电压的正弦波同步的方式，使电流朝与该正弦波的方向相反的方向流动而实施。换句话说，利用向量控制使曲柄轴5的旋转加速例如通过以克服定子绕组W的感应电压的方式，使电流从电池14流过定子绕组W而实施。

[0197] 从利用向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力(步骤S15)向利用向量控制使曲柄轴5的旋转加速(步骤S21)的转移并不涉及控制种类的变更。控制状态的转移例如可通过指令值等参数的变更而迅速地执行。控制状态的转移例如可通过使多相定子绕组W的电流的相位相对于感应电压的相位转移而执行。例如，控制状态的转移通过将向量控制的控制值中的对转矩有用的q轴分量电流从正值变更为负值而实施。

[0198] 因此，可迅速地实施从对曲柄轴5的旋转施加阻力的状态至曲柄轴5的旋转加速的状态(换句话说，从发电状态至全力运转状态)的转移。

[0199] 图10(a)是示出本实施例的发动机单元EU的从发动机燃烧停止至发动机再启动为止的时间段期间的发动机旋转速度的变化的曲线图。图10(b)是示出未使用向量控制的发动机单元的从发动机燃烧停止至发动机的再启动为止的时间段期间的发动机旋转速度的变化的曲线图。

[0200] 参照图10(a)，在曲柄轴5以旋转速度R(rpm)空载转速的状况下，在时间T1接收燃烧停止指示，则本实施例的发动机单元EU的控制装置CT使发动机的燃烧停止，并且执行向量控制以对曲柄轴5的旋转施加阻力。控制装置CT例如根据曲柄轴5的旋转速度及位置，而控制通过向量控制对曲柄轴5的旋转施加的阻力。随着利用向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力，曲柄轴5的旋转速度开始降低。在从时间T1至时间T2为止的期间，在对曲柄轴5的旋转施加阻力的状态下，曲柄轴5进行旋转。曲柄轴5的旋转速度逐渐降低。在图10(a)中以C0表示至此为止的旋转速度的变化。

[0201] 如果在时间T2接收启动指示(再启动指示)，则控制装置CT执行向量控制，以使曲柄轴5的旋转加速。曲柄轴5的旋转速度开始变高。在从时间T2至时间T3为止的期间中，曲柄轴5的旋转速度逐渐变高。当到达时间T3时，曲柄轴5的旋转速度稳定。从曲柄轴5的旋转加速开始后至曲柄轴5的旋转速度稳定为止的时间为时间Tb。在图10(a)中以C1表示至此为止的旋转速度的变化。

[0202] 如果在时间T2未接收启动指示，控制装置CT继续利用向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力。结果，在时间T5，曲柄轴5的旋转停止。通过向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力的时间为Ta。在图10(a)中以C2表示至此为止的旋转速度的变化。

[0203] 在图10(a)中，作为参照示例，附图标记Cr表示如果曲柄轴5遍及从时间T1至曲柄轴5的旋转停止为止的期间进行惯性旋转，曲柄轴5的旋转速度如何变化。在示例Cr中，曲柄轴5的旋转在时间T6停止。

[0204] 与Cr的示例相比，利用向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力的本实施例实现了从发动机的燃烧停止后至曲柄轴5的旋转停止为止的时间的缩短。缩短的时间为图10(a)中的Tc。

[0205] 接着，将参照图10(b)对本实施例的另一示例进行描述。在图10(b)所示的示例的发动机单元中，曲柄轴5在压缩冲程停止。图10(b)所示的示例并非用以描述停止位置，而表示开始旋转的阻力的时序及控制方式的另一示例。在图10(b)所示的示例中，一旦曲柄轴的旋转速度达到R1，则对曲柄轴5的旋转施加阻力。图10(b)所示的示例的发动机单元未使用向量控制。

[0206] 图10(b)的示例中所示的未使用向量控制的发动机单元在时间T1’使发动机的燃烧停止，使得曲柄轴的旋转速度开始降低。在从时间T1’至时间T2’为止的期间中，曲柄轴的旋转速度逐渐降低。与图10(a)所示的示例相比，在图10(b)所示的示例的发动机单元中，由于曲柄轴惯性旋转，故而曲柄轴的旋转速度降低。在图10(b)中以C0’表示至此为止的旋转速度的变化。

[0207] 一旦在时间T2’接收启动指示，则曲柄轴的惯性旋转切换为利用120度通电控制所进行的曲柄轴的旋转的加速。在120度通电中，在三相的各者，重复通电期间和非通电期间。通电期间是对应于电角度的120度的时间段。非通电期间是通电期间之后且对应于电角度
60度的时间段。通过120度通电控制，使曲柄轴的旋转加速。因此，曲柄轴的旋转速度开始变高。在从时间T2’至时间T3’为止的期间中，曲柄轴的旋转速度逐渐提高。一旦到达时间T3’，曲柄轴的旋转速度稳定。从曲柄轴的旋转的加速开始后至曲柄轴的旋转速度稳定为止的时间为时间Tb’。在图10(b)中以C1'表示至此为止的旋转速度的变化。

[0208] 在图10(a)所示的示例中，通过向量控制而对曲柄轴5的旋转施加阻力。因此，与图10(b)所示的示例相比，在从时间T1至到达时间T2为止的期间，曲柄轴5的旋转速度的降低量较大。在图10(a)所示的示例中，一旦接收启动指示，从利用向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力切换为利用向量控制使曲柄轴5的旋转加速。利用向量控制额外地执行使曲柄轴5的旋转加速。因此，图10(a)的期间Tb中的曲柄轴5的旋转速度的增加量大于图10(b)的期间Tb’中的曲柄轴5的旋转速度的增加量。

[0209] 如果时间T2’未接收启动指示，曲柄轴的惯性旋转继续，使得曲柄轴的旋转速度逐渐降低。在曲柄轴的旋转速度达到R1的时间T4'，开始借助于相位控制对曲柄轴的旋转施加阻力。然后，在时间T5'，曲柄轴的旋转停止。通过相位控制而对曲柄轴的旋转施加阻力的时间为Ta’。在图10(b)中以C2'表示至此为止的旋转速度的变化。

[0210] 在图10(b)所示的示例中，从发动机的燃烧停止后至曲柄轴5的旋转停止为止的期间与Cr的示例相比有所缩短。缩短的时间为时间Tc’。时间Tc’短于图10(a)所示的时间Tc。

[0211] 在根据图10(a)所示的示例的发动机单元EU中，与图10(b)所示的示例相比，在曲柄轴5的正转停止之前使发动机再启动的情况下(图10的C1)与在曲柄轴5的正转停止后使发动机再启动的情况下(图10的C2)，再启动所需的时间缩短。根据图10(a)所示的示例的发动机单元EU实现了再启动所需的时间的缩短，同时无需增大三相无刷马达SG的尺寸。

[0212] 本实施例的发动机单元EU具备在四冲程具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体。在低负载区域中，比高负载区域，易于使曲柄轴5的惯性旋转继续。因此，在具有高负载区域及低负载区域的发动机中，与实质上不具有低负载区域的发动机相比，易于使曲柄轴的惯性旋转继续。因此，在本实施例中，通过利用向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力，关于再启动的短时间化可提供良好的效果。

[0213] 在本实施例的发动机单元EU中，以曲柄轴5的旋转角度为基准，低负载区域宽于高负载区域(参照图2)。即，曲柄轴5的旋转易于加速的区域较宽。因此，在本实施例中，易于从通过向量控制对曲柄轴的旋转施加阻力的状态转移至通过向量控制使曲柄轴的旋转加速的状态。因此，易于进行曲柄轴的旋转的加速的本实施例实现了进一步缩短发动机的再启动的时间。

[0214] 虽然本实施例的发动机单元EU中在从发动机的燃烧停止时间点(T1)至曲柄轴5的正转停止的时间点(T5)为止的整个减速期间(Ta)中，通过向量控制而对曲柄轴5的旋转施加阻力，但在本发明中只要于减速期间(Ta)的至少一部分期间中，通过向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力即可。

[0215] 在本实施例的发动机单元EU中，控制装置CT通过向量控制而对曲柄轴5的旋转施加阻力，使得在减速期间(Ta)的至少一部分的期间，产生从电力存储单元向三相无刷马达SG的电力供给。如上所述，电力存储单元包含电池14及设置在电池14与逆变器之间的电容器(未图示)。通过从电力存储单元对三相无刷马达SG供给电力并对曲柄轴5的旋转施加阻力，能够提高制动力，这导致实现进一步缩短再启动所需的时间。

[0216] 在本实施例的发动机单元EU中，控制装置CT通过向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力，使得在减速期间(Ta)的至少一部分的期间，三相无刷马达进行发电以对电池进行充电。在本实施例中，通过向量控制而对曲柄轴5的旋转施加阻力的期间(Ta)长于图10(b)所示的示例中的期间(Ta’)。但是，由于当通过向量控制对曲柄轴5的旋转施加阻力时对电池进行充电，所以再启动所需的时间缩短，同时抑制电力消耗。

[0217] [第二实施例]

[0218] 接着，对本发明的第二实施例进行描述。在以下第二实施例的描述中，主要对与上述第一实施例的不同之处进行描述。

[0219] 在第二实施例的发动机单元EU中，在图6的步骤S15中，控制装置CT代替向量控制而进行相位控制，以对曲柄轴5的正转施加阻力。控制装置CT在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后且在曲柄轴5正转时执行相位控制，使得三相无刷马达SG对曲柄轴5的正转施加阻力。在相位控制中，控制装置CT使多个开关部611至616的通电时序提前或延迟。

[0220] 相位控制为使逆变器61的多个开关部611至616的通电时序提前或延迟的控制。相位控制为与上述向量控制不同的控制。在相位控制中，控制装置CT使多个开关部611至616的各者在与定子绕组W的感应电压的周期相同的周期接进行接通/断开动作。在相位控制中，控制装置CT使多个开关部611至616的各者在与定子绕组W的感应电压的周期相同的周期内逐次接通/断开。控制装置CT针对定子绕组W的感应电压，控制多个开关部611至616各者的接通/断开动作的相位。

[0221] 在相位控制中，多个开关部611至616的接通/断开的占空比固定。在多个开关部611至616中，正侧的开关部611的接通/断开的占空比与负侧的开关部612的接通/断开的占空比相同。多个开关部611至616各者的接通/断开的占空比为50％。

[0222] 在相位控制中，控制装置CT使多个开关部611至616的通电时序提前或延迟，以控制在定子绕组W与电池14之间的电流流动，并且控制对正转的阻力。流过电池14的电流越多，对正转的阻力越大。控制装置CT相对于感应电压，使开关部611至616的接通/断开的相位提前，以使流过电池14的电流减少。控制装置CT相对于感应电压，使开关部611至616的接通/断开的相位延迟，以使流过电池14的电流增大。在相位控制中，通过开关部611至616的接通/断开，而使从某一相的定子绕组W输出的电流的路径在另一相的定子绕组W与电池14之间改变。

[0223] 在相位控制中，控制装置CT在与定子绕组W的感应电压的周期相同的周期使开关部611至616进行接通/断开动作。由于控制装置CT在使开关部611至616进行接通/断开动作时未使用进行了脉宽调变的信号，故例如与向量控制相比，动作频率较低。这允许可利用简单的配置使开关部611至616动作。这还使得与定子绕组W的短路的情况相比，对曲柄轴的正转施加较强的阻力。

[0224] [机动车]

[0225] 图11是示出安装有发动机单元EU的车辆的外观图。

[0226] 图11所示的车辆A包括上述第一实施例或第二实施例的发动机单元EU、车体101、车轮102、103、及电池14。安装到车辆A的发动机单元EU驱动作为驱动轮的车轮103，使得车轮103旋转，以使车辆A行驶。

[0227] 图11所示的装配有车辆的安装性较高的发动机单元的车辆A实现了整体紧凑的结构。

[0228] 图11所示的车辆A为机动车。然而，本发明的车辆并不限于机动车。本发明的车辆的示例包括速可达型机动车、轻型机动车、越野型机动车、和公路型机动车。除了机动车，骑乘式车辆也是可接受的。例如，ATV(All-Terrain Vehicle，全地形车辆)是可接受的。本发明的车辆并不限于骑乘式车辆，例如也可为具有车室的四轮车辆。

[0229] 在实施例中，空冷型的四冲程发动机本体E作为四冲程发动机本体的示例而图示出。然而，四冲程发动机本体E也可为水冷型。

[0230] 上述实施例图示出四冲程发动机本体E为单缸发动机的情况。然而，只要发动机单元具有高负载区域及低负载区域，本发明的发动机单元并无特别限定。因此，多缸发动机也是可以采纳的。本实施例中所图示的发动机以外的发动机的示例包括串联单缸发动机、并联双缸发动机、串联双缸发动机、V型双缸发动机、和水平对向双缸发动机。多缸发动机的缸数并无特别限定。多缸发动机例如也可为四缸发动机。这里，一些四缸发动机不具有低负载区域。例如，四缸发动机配置为使得各缸的压缩冲程等间隔地产生(四缸发动机配置为使得爆炸等间隔地出现)。不具有低负载区域的该发动机单元与本发明的发动机单元的定义不符。

[0231] 在本实施例所示的示例中，控制装置CT执行向量控制与定子绕组W的短路的两者，以对曲柄轴5的正转施加阻力。在另一个可行的示例中，本发明的控制装置可执行向量控制与定子绕组W的短路的任一者，以对曲柄轴5的正转施加阻力。

[0232] 在本实施例所示的示例中，控制装置CT在曲柄轴5的旋转停止之前对曲柄轴5的正转施加阻力。或者，例如，本发明的控制装置也可在曲柄轴的旋转停止之前停止对曲柄轴的正转施加阻力。

[0233] 在本实施例所示的示例中，对控制装置CT通过进行多个开关部611至616的向量控制而指示三相无刷马达SG使曲柄轴5的旋转加速。或者，例如，本发明的控制装置可通过120度通电控制的方式，指示三相无刷马达SG使曲柄轴5的旋转加速。

[0234] 本实施例图示出曲柄轴5的旋转速度未达到预先设定的阈值且当曲柄轴5通过预先设定的位置时开始施加阻力的示例，其中，在本实施例中，基于曲柄轴5的旋转速度及曲柄轴5的位置对曲柄轴5的正转施加阻力。或者，例如，本发明的控制装置可以根据曲柄轴的位置或旋转速度而控制流过定子绕组W的电流的相位或振幅来控制阻力。

[0235] 例如，本发明的控制装置可以控制曲柄轴的旋转，以周期性地反映曲柄轴的位置及旋转速度。或者，控制装置可以控制曲柄轴的旋转，以连续地反映曲柄轴的位置及旋转速度。

[0236] 在本实施例所示的示例中，转矩限制单元621及加速控制单元622在曲柄轴5停止时响应于启动指示的接收而使曲柄轴5的正转开始。或者，在本发明的控制装置中，也可通过转矩限制单元621的控制及加速控制单元622的控制的任一者的控制使曲柄轴5的正转开始。

[0237] 在本实施例所示的示例中，控制装置CT通过在燃烧动作停止之后执行向量控制而对曲柄轴5的旋转施加阻力，并且如果在曲柄轴5旋转时接收到启动指示，通过执行向量控制而使曲柄轴的旋转加速。然而，在本发明中，用于施加阻力的控制的种类与用于使旋转加速的控制的种类的组合并不限定于此。例如，也可采用利用相位控制的对旋转的阻力施加与利用向量控制的加速的组合。也可采用因绕组的端子的短路而产生的对旋转的阻力施加与利用120度通电所进行的加速的组合。其它组合也适用于用以对旋转施加阻力的控制方法与用于加速旋转的控制方法的组合。

[0238] 应当理解，本文中所使用的术语及表达用于描述，且并非用于以限定的方式解释，并不排除本文中所示且所提及的特征的任何均等物，并且允许在本发明所要求保护的范围内进行各种修改。

[0239] 本发明可以体现为多种不同的形式。本公开应被视为提供本发明的原理的示例。基于多个示例并非意图将本发明限定于本文所述和/或所图示的优选实施例的理解，在本文中描述多个图示性实施例。

[0240] 虽然本文中描述了本发明的若干个图示性实施例，但本发明并不限于本文所述的各种优选实施例。本发明也包括本领域的技术人员基于本公开所想到的等同的要素、修改、删除、(例如跨越各种实施例的特征的)组合、改良及/或变更的所有实施例。权利要求书中的限制应基于该权利要求书中所使用的用语广义地解释，而不应限于本说明书或本申请的诉讼期间所述的示例，该示例应解释为非排他性的。例如，在本公开中，术语“优选”为非排他性的，并表示“优选但不限定于此”。

[0241] 附图标记列表

[0242] A  车辆

[0243] CT  控制装置

[0244] E  四冲程发动机本体

[0245] EU  发动机单元

[0246] SG  三相无刷马达

[0247] 5  曲柄轴

[0248] 50  转子位置检测装置

[0249] 61  逆变器

[0250] 611至616  开关部