JP2017036665A - Engine unit - Google Patents

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貴裕 西川
Takahiro Nishikawa
貴裕 西川
日野 陽至
Haruyoshi Hino
陽至 日野
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Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine unit capable of restarting an engine in a shorter time while avoiding increase in size of a rotary electrical machine.SOLUTION: An engine unit mounted to a vehicle, comprises a four-stroke engine body, a rotary electrical machine configured to be able to rotate a crankshaft while receiving supply of electric power from a battery equipped on the vehicle and to be able to charge the battery by electric power generation associated with rotation of the crankshaft, an inverter for controlling an electric current flowing between the battery and the rotary electrical machine, and a control device controlling the inverter, the rotary electrical machine and the four-stroke engine body. The control device, after combustion of the engine is stopped, by executing vector control to the rotary electrical machine according to the rotation speed of the crankshaft and the position of the crankshaft, controls rotation of the crankshaft to stop the rotation of the crankshaft.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、エンジンユニットに関する。   The present invention relates to an engine unit.

エンジンユニットは、自動二輪車等の車両に搭載される。エンジンユニットは、例えば、モータ及びジェネレータとしての機能を有する回転電機を備えている。   The engine unit is mounted on a vehicle such as a motorcycle. The engine unit includes, for example, a rotating electrical machine that functions as a motor and a generator.

このような回転電機は、エンジン始動時に、スタータモータとして機能する。回転電機は、エンジン始動時に、車両が備えるバッテリにより駆動され、クランクシャフトを回転させてエンジンを始動させる。エンジン始動時では、圧縮行程におけるシリンダ内の気体の圧縮に伴い、圧縮行程でのクランクシャフトの回転抵抗が大きくなる。従って、回転電機は、圧縮行程の高負荷領域を乗り越えてクランクシャフトを回転させなければならない。   Such a rotating electrical machine functions as a starter motor when the engine is started. The rotating electrical machine is driven by a battery provided in the vehicle when the engine is started, and rotates the crankshaft to start the engine. When the engine is started, the rotational resistance of the crankshaft in the compression stroke increases as the gas in the cylinder is compressed in the compression stroke. Accordingly, the rotating electrical machine must rotate the crankshaft over the high load region of the compression stroke.

また、回転電機は、自動二輪車等の車両に搭載されるので、車両への搭載に適していなければならない。具体的には、回転電機は、例えば、車両への搭載に適したサイズでなければならない。車両搭載性及び走行性能の観点から、回転電機は小さいことが望ましい。   Further, since the rotating electrical machine is mounted on a vehicle such as a motorcycle, it must be suitable for mounting on the vehicle. Specifically, the rotating electrical machine must be a size suitable for mounting on a vehicle, for example. From the viewpoint of vehicle mountability and running performance, the rotating electrical machine is desirably small.

しかし、通常、回転電機が小型化されると、回転電機の出力トルクが低下する。そのため、速やかなエンジン始動が困難になる。これは、エンジンを停止させた後にエンジンを再始動する車両にとって好ましくない。従って、エンジンを停止させた後にエンジンを再始動する車両は、回転電機の小型化と、エンジンの再始動に要する時間の短縮化との両方を必要とする。   However, normally, when the rotating electrical machine is downsized, the output torque of the rotating electrical machine decreases. This makes it difficult to start the engine quickly. This is undesirable for a vehicle that restarts the engine after it has been stopped. Therefore, a vehicle that restarts the engine after stopping the engine requires both a reduction in the size of the rotating electrical machine and a reduction in the time required to restart the engine.

特許文献1は、スタータモータの小型化と、エンジンの燃焼を停止させた後のエンジンの再始動の短時間化とを図るエンジン始動制御装置を開示している。   Patent Document 1 discloses an engine start control device that reduces the size of the starter motor and shortens the restart time of the engine after the combustion of the engine is stopped.

特開2004−124878号公報JP 2004-124878 A

しかし、特許文献1のエンジン始動制御装置は、回転電機の大型化を避けつつ、エンジンの再始動の充分な短時間化を実現することが困難であった。   However, it has been difficult for the engine start control device of Patent Document 1 to realize a sufficiently short engine restart while avoiding an increase in the size of the rotating electrical machine.

本発明は、上述した課題に鑑みてなされた発明である。本発明の目的は、回転電機の大型化を避けつつ、エンジンの再始動をより短時間で行うことができるエンジンユニットを提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems. An object of the present invention is to provide an engine unit that can restart an engine in a shorter time while avoiding an increase in size of a rotating electrical machine.

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、
燃焼停止状態での4ストロークの間に高負荷領域と低負荷領域とを有し、前記高負荷領域においてクランクシャフトを回転させる負荷は、前記低負荷領域において前記クランクシャフトを回転させる負荷よりも大きい、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から電力の供給を受けて前記クランクシャフトを回転させることができ、且つ前記クランクシャフトの回転に伴う発電により前記バッテリを充電できるように構成された回転電機と、
前記バッテリと前記回転電機との間を流れる電流を制御するためのインバータと、
前記インバータと前記回転電機と前記4ストロークエンジン本体とを制御する制御装置と
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停止後、前記クランクシャフトの回転速度及び前記クランクシャフトの位置に応じて前記回転電機に対してベクトル制御を行うことにより前記クランクシャフトの回転を制御して前記クランクシャフトの回転を停止させる。
The present invention employs the following configuration in order to solve the above-described problems.
(1) An engine unit mounted on a vehicle,
The engine unit is
It has a high load region and a low load region during four strokes in a combustion stop state, and the load for rotating the crankshaft in the high load region is larger than the load for rotating the crankshaft in the low load region A 4-stroke engine body,
A rotating electrical machine configured to receive power from a battery included in the vehicle to rotate the crankshaft, and to be able to charge the battery by power generation accompanying rotation of the crankshaft;
An inverter for controlling a current flowing between the battery and the rotating electrical machine;
A control device for controlling the inverter, the rotating electrical machine, and the 4-stroke engine main body;
The control device controls the rotation of the crankshaft by performing vector control on the rotating electrical machine according to the rotational speed of the crankshaft and the position of the crankshaft after the combustion of the four-stroke engine main body is stopped. To stop the rotation of the crankshaft.

(1)の構成によれば、制御装置は、クランクシャフトの回転速度及びクランクシャフトの位置に応じて、例えばクランクシャフトの回転を加速する制御又はクランクシャフトの回転に抵抗を付与する制御を行う。ベクトル制御によれば、クランクシャフトの回転速度及びクランクシャフトの位置に応じて加速又は抵抗の程度を制御することができる。これによって、4ストロークエンジン本体が再始動するまでにかかる時間を短縮するのに適した位置にクランクシャフトを停止させることができる。従って、クランクシャフトが停止してから、ストロークエンジン本体の再始動までの時間を短縮することができる。ここで、エンジンの再始動時のクランクシャフトの回転は、エンジンの再始動前のクランクシャフトの停止位置から行われてもよい。また、エンジンの再始動時のクランクシャフトの回転は、上記停止位置からクランクシャフトがさらに移動した後の位置から、行われてもよい。いずれの場合においても、(1)の構成によれば、再始動するまでにかかる時間を短縮するのに適した位置にクランクシャフトを停止させることができる。従って、(1)の構成によれば、回転電機の大型化を必要とせずに、エンジンの燃焼停止からエンジンの再始動までの時間を短縮できる。   According to the configuration of (1), the control device performs, for example, control for accelerating the rotation of the crankshaft or control for imparting resistance to the rotation of the crankshaft according to the rotational speed of the crankshaft and the position of the crankshaft. According to the vector control, the degree of acceleration or resistance can be controlled according to the rotational speed of the crankshaft and the position of the crankshaft. As a result, the crankshaft can be stopped at a position suitable for shortening the time taken until the four-stroke engine body is restarted. Therefore, it is possible to shorten the time from when the crankshaft is stopped to when the stroke engine body is restarted. Here, the rotation of the crankshaft when the engine is restarted may be performed from the stop position of the crankshaft before the engine is restarted. Further, the rotation of the crankshaft when the engine is restarted may be performed from a position after the crankshaft further moves from the stop position. In any case, according to the configuration of (1), the crankshaft can be stopped at a position suitable for reducing the time required for restarting. Therefore, according to the configuration of (1), the time from the engine combustion stop to the engine restart can be shortened without requiring an increase in the size of the rotating electrical machine.

なお、クランクシャフトの回転速度及びクランクシャフトの位置に応じて回転電機に対して行われるベクトル制御は、特に限定されないが、例えば、以下のように行われてもよい。制御装置は、ベクトル制御を開始する時点のクランクシャフトの回転速度及びクランクシャフトの位置に応じて、クランクシャフトの回転の制御内容を決定する。制御装置は、制御内容を決定した後、決定された制御内容に基づいて、オープンループ制御で、クランクシャフトの回転を制御し、クランクシャフトの回転を停止させる。   The vector control performed on the rotating electrical machine according to the rotational speed of the crankshaft and the position of the crankshaft is not particularly limited, but may be performed as follows, for example. The control device determines the control content of the rotation of the crankshaft according to the rotational speed of the crankshaft and the position of the crankshaft at the time of starting vector control. After determining the control content, the control device controls the rotation of the crankshaft by open loop control based on the determined control content, and stops the rotation of the crankshaft.

また、上記ベクトル制御は、例えば、以下のように行われてもよい。制御装置は、ベクトル制御を行う期間、クランクシャフトの回転速度及びクランクシャフトの位置に応じてフィードバック制御を行う。この場合、制御装置は、クランクシャフトの回転速度及びクランクシャフトの位置に応じて制御内容を変更しつつ、変更された制御内容に基づいて、クランクシャフトの回転を制御し、クランクシャフトの回転を停止させる。さらに、上記ベクトル制御が行われる期間のうち、一部の期間でフィードバック制御が行われ、残りの期間でオープンループ制御が行われてもよい。   Further, the vector control may be performed as follows, for example. The control device performs feedback control in accordance with the rotation speed of the crankshaft and the position of the crankshaft during the period of vector control. In this case, the control device changes the control content according to the rotational speed of the crankshaft and the position of the crankshaft, controls the rotation of the crankshaft based on the changed control content, and stops the rotation of the crankshaft. Let Further, feedback control may be performed during a part of the period during which the vector control is performed, and open loop control may be performed during the remaining period.

また、ベクトル制御によるクランクシャフトの回転の制御は、4ストロークエンジン本体の燃焼停止後からクランクシャフトの回転が停止するまでの期間の少なくとも一部において行われればよい。例えば、クランクシャフトの回転速度及びクランクシャフトの位置を検出可能なクランクシャフトの回転速度の下限値が0(rpm)を超える車両においては、ベクトル制御によるクランクシャフトの回転が以下の期間に行われてもよい。即ち、エンジンの燃焼停止後から、クランクシャフトの回転速度の低下に伴ってクランクシャフトの回転速度及びクランクシャフトの位置の少なくとも一方が検出されなくなる時点までの期間の少なくとも一部において、ベクトル制御によるクランクシャフトの回転が行われてもよい。この場合、クランクシャフトの回転速度及びクランクシャフトの位置の少なくとも一方が検出されなくなる時点から、クランクシャフトの回転が停止するまでの期間では、ベクトル制御によるクランクシャフトの回転の制御が行われなくてもよい。   Further, the control of the rotation of the crankshaft by the vector control may be performed in at least a part of a period after the combustion of the 4-stroke engine main body is stopped until the rotation of the crankshaft is stopped. For example, in a vehicle in which the lower limit value of the crankshaft rotation speed and the crankshaft rotation speed at which the crankshaft position can be detected exceeds 0 (rpm), the crankshaft rotation by vector control is performed during the following period. Also good. That is, at least part of the period from when the combustion of the engine is stopped until at least one of the crankshaft rotational speed and the crankshaft position is not detected as the crankshaft rotational speed decreases, The shaft may be rotated. In this case, during the period from when at least one of the rotation speed of the crankshaft and the position of the crankshaft is not detected until the rotation of the crankshaft is stopped, the rotation of the crankshaft by vector control is not performed. Good.

また、クランクシャフトの回転の制御は、例えば、クランクシャフトの回転を加速する制御、及びクランクシャフトの回転に抵抗を付与する制御の少なくとも一方を含む。クランクシャフトの回転の制御では、クランクシャフトの回転を加速する制御、及びクランクシャフトの回転に抵抗を付与する制御の少なくとも一方が行われればよい。例えば、クランクシャフトの回転の制御が行われる期間に、クランクシャフトの回転に抵抗を付与する制御と、クランクシャフトの回転を加速する制御との両方が行われてもよい。また、クランクシャフトの回転を加速する制御のみが行われてもよい。この場合、例えば、クランクシャフトの回転を加速する制御を行った後、クランクシャフトの回転が停止するまで、クランクシャフトの惰性回転が行われる。このような態様であっても、上記(1)の構成によれば、クランクシャフトの回転速度及びクランクシャフトの位置に応じてベクトル制御によりクランクシャフトの回転が制御されるため、再始動するまでにかかる時間を短縮するのに適した位置にクランクシャフトを精度良く停止させることができる。その結果、再始動に要する時間が短縮され得る。しかし、クランクシャフトの回転の制御では、少なくとも、クランクシャフトの回転に抵抗を付与する制御が行われることが好ましい。再始動するまでにかかる時間を短縮するのに適した位置にクランクシャフトを精度良く且つ短時間で停止させることができるからである。   The control of the rotation of the crankshaft includes, for example, at least one of a control for accelerating the rotation of the crankshaft and a control for imparting resistance to the rotation of the crankshaft. In the control of the rotation of the crankshaft, at least one of the control for accelerating the rotation of the crankshaft and the control for imparting resistance to the rotation of the crankshaft may be performed. For example, both control for imparting resistance to rotation of the crankshaft and control for accelerating the rotation of the crankshaft may be performed during a period in which the rotation of the crankshaft is controlled. Further, only control for accelerating the rotation of the crankshaft may be performed. In this case, for example, after the control for accelerating the rotation of the crankshaft is performed, the inertial rotation of the crankshaft is performed until the rotation of the crankshaft is stopped. Even in such an aspect, according to the configuration of (1) above, the rotation of the crankshaft is controlled by vector control according to the rotational speed of the crankshaft and the position of the crankshaft. The crankshaft can be accurately stopped at a position suitable for shortening the time. As a result, the time required for restart can be shortened. However, in the control of the rotation of the crankshaft, it is preferable that at least control for imparting resistance to the rotation of the crankshaft is performed. This is because the crankshaft can be stopped accurately and in a short time at a position suitable for shortening the time required for restarting.

クランクシャフトの回転の加速について説明する。クランクシャフトの回転は、4ストロークエンジンの燃焼停止後、慣性により一時的に継続される。クランクシャフトの回転速度は、クランクシャフトの回転が継続する期間において徐々に低下する。クランクシャフトの回転の加速は、徐々に低下するクランクシャフトの回転速度と比べて相対的にクランクシャフトの回転が加速することをいう。従って、クランクシャフトの回転速度の低下を抑制する制御、即ちクランクシャフトの回転速度の低下量を減らす制御は、クランクシャフトの回転を加速する制御に該当する。また、クランクシャフトの回転速度を維持してクランクシャフトの回転速度の低下量を0又は実質的に0とする制御は、クランクシャフトの回転を加速する制御に該当する。また、クランクシャフトの回転速度を増加させる制御も、クランクシャフトの回転を加速させる制御に該当する。   The acceleration of crankshaft rotation will be described. The rotation of the crankshaft is temporarily continued by inertia after the combustion of the 4-stroke engine is stopped. The rotational speed of the crankshaft gradually decreases during the period in which the crankshaft continues to rotate. The acceleration of the rotation of the crankshaft means that the rotation of the crankshaft is relatively accelerated as compared to the gradually decreasing rotation speed of the crankshaft. Therefore, the control for suppressing the decrease in the rotation speed of the crankshaft, that is, the control for reducing the amount of decrease in the rotation speed of the crankshaft corresponds to the control for accelerating the rotation of the crankshaft. Further, the control for maintaining the rotation speed of the crankshaft so that the amount of decrease in the rotation speed of the crankshaft is 0 or substantially 0 corresponds to the control for accelerating the rotation of the crankshaft. The control for increasing the rotation speed of the crankshaft also corresponds to the control for accelerating the rotation of the crankshaft.

クランクシャフトの回転への抵抗の付与は、クランクシャフトの回転の低下を促進する制御、即ちクランクシャフトの回転速度の低下量を増やす制御である。上記(1)の好ましい実施形態において、クランクシャフトの回転への抵抗の付与は、例えば、蓄電部から回転電機への電力が供給される期間が生じるように行われる。これにより、制動力をより高めることができ、再始動に要する時間がより短縮される。なお、蓄電部は、バッテリと、バッテリとインバータとの間に設けられたキャパシタとを含む。   The application of resistance to the rotation of the crankshaft is control for promoting a decrease in the rotation of the crankshaft, that is, a control for increasing the amount of decrease in the rotation speed of the crankshaft. In the preferred embodiment of (1) above, the application of resistance to rotation of the crankshaft is performed such that a period during which electric power is supplied from the power storage unit to the rotating electrical machine occurs. As a result, the braking force can be further increased and the time required for restarting is further shortened. The power storage unit includes a battery and a capacitor provided between the battery and the inverter.

また、上記(1)の好ましい実施形態において、クランクシャフトの回転への抵抗の付与は、例えば、回転電機が発電してバッテリを充電する期間が生じるように行われる。これにより、電力消費を抑えつつ、再始動に要する時間が短縮される。   In the preferred embodiment of the above (1), the application of the resistance to the rotation of the crankshaft is performed so that, for example, a period in which the rotating electrical machine generates power and charges the battery is generated. Thereby, the time required for restart is shortened while suppressing power consumption.

本発明によれば、回転電機の大型化を避けつつ、エンジンの再始動をより短時間で行うことができるエンジンユニットを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the engine unit which can perform engine restart in a shorter time can be provided, avoiding the enlargement of a rotary electric machine.

本発明の第一実施形態に係る空冷型の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。1 is a partial cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of an air-cooled engine unit according to a first embodiment of the present invention. エンジン始動時のクランク角度位置と必要トルクとの関係を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the relationship between the crank angle position at the time of engine starting, and required torque. 図1における回転電機及びその近傍部分を拡大して示した拡大断面図である。It is the expanded sectional view which expanded and showed the rotary electric machine in FIG. 1, and its vicinity part. 図3に示す回転電機の回転軸線に垂直な断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a cross section perpendicular | vertical to the rotating shaft line of the rotary electric machine shown in FIG. 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。It is a block diagram which shows the electrical basic composition which concerns on the engine unit shown in FIG. 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。It is a flowchart explaining operation | movement of the engine unit shown in FIG. 第一実施形態のエンジンユニットEUにおけるエンジン燃焼停止からエンジン再始動までのクランクシャフトの動きを説明するチャートである。It is a chart explaining the movement of the crankshaft from the engine combustion stop to the engine restart in the engine unit EU of the first embodiment. 本発明の第二実施形態に係る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。It is a flowchart explaining operation | movement of the engine unit which concerns on 2nd embodiment of this invention. (a)は、第二実施形態のエンジンユニットEUにおけるエンジン燃焼停止からエンジン再始動までのクランクシャフトの動きを説明するチャートであり、(b)は、第三実施形態のエンジンユニットEUにおけるエンジン燃焼停止からエンジン再始動までのクランクシャフトの動きを説明するチャートである。(A) is a chart explaining the movement of the crankshaft from engine combustion stop to engine restart in the engine unit EU of the second embodiment, and (b) is the engine combustion in the engine unit EU of the third embodiment. It is a chart explaining the movement of the crankshaft from the stop to the engine restart. 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。It is an external view which shows the vehicle by which an engine unit is mounted. 本発明に係る水冷型の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。It is a fragmentary sectional view showing typically a schematic structure of a water cooling type engine unit concerning the present invention.

[エンジンユニット]
図1は、本発明の第一実施形態に係る空冷型のエンジンユニットEUの概略構成を模式的に示す部分断面図である。なお、本実施形態におけるエンジンユニットEUは、車両用4ストロークエンジンユニットである。
[Engine unit]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of an air-cooled engine unit EU according to the first embodiment of the present invention. The engine unit EU in the present embodiment is a vehicle four-stroke engine unit.

エンジンユニットEUは、車両の一例である自動二輪車(図10参照)に設けられている。エンジンユニットEUは、4ストロークエンジン本体Eと、回転電機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。4ストロークエンジン本体Eは、図2に示すクランク角度位置と必要トルクとの関係を有している。   The engine unit EU is provided in a motorcycle (see FIG. 10) that is an example of a vehicle. The engine unit EU includes a 4-stroke engine body E and a rotating electrical machine SG. The 4-stroke engine body E is a single-cylinder 4-stroke engine. The 4-stroke engine body E has a relationship between the crank angle position and the required torque shown in FIG.

図2は、エンジン始動時のクランク角度位置と必要トルクとの関係を模式的に示す説明図である。   FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the relationship between the crank angle position and the required torque when the engine is started.

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とを有する。クランクシャフト5の回転角度を基準として見ると、低負荷領域は高負荷領域よりも広い。低負荷領域に相当する回転角度領域は、高負荷領域に相当する回転角度領域よりも広い。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2に示すように、圧縮行程は、高負荷領域に含まれ、低負荷領域に含まれない。本実施形態の4ストロークエンジン本体Eにおいて、高負荷領域は圧縮行程と略重なる領域であり、低負荷領域は、吸気行程、膨張行程、及び排気行程と略重なる領域である。ただし、高負荷領域及び低負荷領域のそれぞれの境界は、上記の各行程の境界と一致している必要はない。   The four-stroke engine body E has a high load region where the load for rotating the crankshaft 5 is large and the low load region where the load for rotating the crankshaft 5 is smaller than the load in the high load region during the four strokes. Looking at the rotation angle of the crankshaft 5 as a reference, the low load region is wider than the high load region. The rotation angle region corresponding to the low load region is wider than the rotation angle region corresponding to the high load region. More specifically, the four-stroke engine body E rotates while repeating four steps of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. As shown in FIG. 2, the compression stroke is included in the high load region and is not included in the low load region. In the four-stroke engine main body E of the present embodiment, the high load region is a region that substantially overlaps the compression stroke, and the low load region is a region that substantially overlaps the intake stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke. However, the boundaries between the high load region and the low load region do not need to coincide with the boundaries of the above-described processes.

図1に示すように、エンジンユニットEUは、回転電機SGを備えている。回転電機SGは、三相ブラシレス型の回転電機である。回転電機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、回転電機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、回転電機SGがジェネレータとして機能する場合において、回転電機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、回転電機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、回転電機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、回転電機SGがジェネレータとして機能する期間と回転電機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。   As shown in FIG. 1, the engine unit EU includes a rotating electrical machine SG. The rotating electrical machine SG is a three-phase brushless rotating electrical machine. The rotating electrical machine SG rotates the crankshaft 5 to start the four-stroke engine body E when the engine is started. The rotating electrical machine SG functions as a generator by being rotated by the crankshaft 5 at least after the start of the 4-stroke engine body E. In the case where the rotating electrical machine SG functions as a generator, the rotating electrical machine SG does not always need to function as a generator after the start of combustion of the engine. For example, after the combustion of the engine starts, the rotating electrical machine SG may not function as a generator immediately, and the rotating electrical machine SG may function as a generator when a predetermined condition is satisfied. Examples of such predetermined conditions include that the engine rotation speed has reached a predetermined speed, and that a predetermined time has elapsed since the start of engine combustion. Further, after the start of combustion of the engine, a period in which the rotating electrical machine SG functions as a generator and a period in which the rotating electrical machine SG functions as a motor (for example, a vehicle driving motor) may be included.

回転電機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、回転電機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、回転電機SGが、回転電機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、回転電機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、回転電機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、回転電機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。   The rotating electrical machine SG is attached to the crankshaft 5 of the 4-stroke engine body E. In this embodiment, the rotating electrical machine SG is attached to the crankshaft 5 without a power transmission mechanism (for example, a belt, a chain, a gear, a speed reducer, a speed increaser, or the like). However, in the present invention, the rotating electrical machine SG may be configured to rotate the crankshaft 5 by the rotation of the rotating electrical machine SG. Therefore, the rotating electrical machine SG may be attached to the crankshaft 5 via a power transmission mechanism. In the present invention, it is preferable that the rotation axis of the rotating electrical machine SG and the rotation axis of the crankshaft 5 substantially coincide. Moreover, it is preferable that the rotary electric machine SG is attached to the crankshaft 5 not via a power transmission mechanism like this embodiment.

4ストロークエンジン本体Eは、クランクケース1(エンジンケース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、回転電機SGが取り付けられている。   The 4-stroke engine body E includes a crankcase 1 (engine case 1), a cylinder 2, a piston 3, a connecting rod 4, and a crankshaft 5. The cylinder 2 is provided in a manner protruding from the crankcase 1 in a predetermined direction (for example, obliquely upward). The piston 3 is provided in the cylinder 2 so as to be reciprocally movable. The crankshaft 5 is rotatably provided in the crankcase 1. One end (for example, the upper end) of the connecting rod 4 is connected to the piston 3. The other end (for example, the lower end) of the connecting rod 4 is connected to the crankshaft 5. A cylinder head 6 is attached to an end portion (for example, an upper end portion) of the cylinder 2. The crankshaft 5 is supported on the crankcase 1 through a pair of bearings 7 in a rotatable manner. One end portion 5 a (for example, right end portion) of the crankshaft 5 protrudes outward from the crankcase 1. A rotating electrical machine SG is attached to one end portion 5 a of the crankshaft 5.

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8参照)の駆動輪に伝達される。本実施形態の4ストロークエンジン本体Eは、空冷型エンジンである。   The other end portion 5 b (for example, the left end portion) of the crankshaft 5 protrudes outward from the crankcase 1. A primary pulley 20 of a continuously variable transmission CVT is attached to the other end portion 5 b of the crankshaft 5. The primary pulley 20 has a fixed sheave 21 and a movable sheave 22. The fixed sheave 21 is fixed to the distal end portion of the other end portion 5 b of the crankshaft 5 so as to rotate together with the crankshaft 5. The movable sheave 22 is splined to the other end 5 b of the crankshaft 5. Therefore, the movable sheave 22 is movable along the axial direction X, and rotates with the crankshaft 5 in such a manner that the distance from the fixed sheave 21 is changed. A belt B is hung on the primary pulley 20 and a secondary pulley (not shown). The rotational force of the crankshaft 5 is transmitted to the drive wheels of the motorcycle (see FIG. 8). The 4-stroke engine body E of the present embodiment is an air-cooled engine.

図3は、図1における回転電機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4は、図3に示す回転電機SGの回転軸線Jに垂直な断面を示す断面図である。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the rotating electrical machine SG in FIG. 1 and its vicinity in an enlarged manner. 4 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the rotation axis J of the rotating electrical machine SG shown in FIG.

回転電機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。   The rotating electrical machine SG includes an outer rotor 30, an inner stator 40, and a magnetic sensor unit (not shown). The outer rotor 30 has an outer rotor main body 31. The outer rotor main body 31 is made of, for example, a ferromagnetic material. The outer rotor main body 31 has a bottomed cylindrical shape. The outer rotor main body 31 includes a cylindrical boss portion 32, a disk-shaped bottom wall portion 33, and a cylindrical back yoke portion 34. The cylindrical boss portion 32 is fixed to the crankshaft 5 while being inserted into the one end portion 5 a of the crankshaft 5. The bottom wall portion 33 is fixed to the cylindrical boss portion 32 and has a disk shape that extends in the radial direction Y of the crankshaft 5. The back yoke portion 34 has a cylindrical shape extending from the outer peripheral edge of the bottom wall portion 33 in the axial direction X of the crankshaft 5. The back yoke portion 34 extends in a direction approaching the crankcase 1.

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。   The bottom wall portion 33 and the back yoke portion 34 are integrally formed, for example, by press molding a metal plate. In the present invention, the bottom wall portion 33 and the back yoke portion 34 may be configured separately. That is, in the outer rotor main body 31, the back yoke portion 34 may be formed integrally with other parts constituting the outer rotor main body 31, and is separate from other parts constituting the outer rotor main body 31. It may be configured on the body. In the case where the back yoke portion 34 and other portions are configured separately, the back yoke portion 34 may be made of a ferromagnetic material, and the other portion may be made of a material other than the ferromagnetic material. .

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。   A tapered insertion hole 32 a for inserting one end portion 5 a of the crankshaft 5 is formed in the cylindrical boss portion 32 along the axial direction X of the crankshaft 5. The tapered insertion hole 32 a has a taper angle corresponding to the outer peripheral surface of the one end portion 5 a of the crankshaft 5. When the one end portion 5a of the crankshaft 5 is inserted into the insertion hole 32a, the outer peripheral surface of the one end portion 5a contacts the inner peripheral surface of the insertion hole 32a, and the crankshaft 5 is fixed to the insertion hole 32a. Thereby, the boss part 32 is positioned with respect to the axial direction X of the crankshaft 5. In this state, the nut 35 is screwed into the male screw portion 5 c formed at the tip portion of the one end portion 5 a of the crankshaft 5. Thereby, the cylindrical boss part 32 is fixed to the crankshaft 5.

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。   The cylindrical boss portion 32 has a large-diameter portion 32 b at the base end portion of the cylindrical boss portion 32 (the right portion of the cylindrical boss portion 32 in the drawing). The cylindrical boss portion 32 has a flange portion 32c extending outward in the radial direction on the outer peripheral surface of the large diameter portion 32b. A large-diameter portion 32b of the cylindrical boss portion 32 is inserted into a hole portion 33a formed in the center portion of the bottom wall portion 33 of the outer rotor main body portion 31. In this state, the flange portion 32c is in contact with the outer peripheral surface (right side surface in the figure) of the bottom wall portion 33. A rivet 36 in which the flange portion 32 c of the cylindrical boss portion 32 and the bottom wall portion 33 of the outer rotor main body portion 31 penetrate the flange portion 32 c and the bottom wall portion 33 at a plurality of locations in the circumferential direction of the outer rotor main body portion 31. It is fixed integrally with.

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極とが回転電機SGの径方向に並ぶように設けられている。   The back yoke portion 34 of the outer rotor main body 31 is provided with a plurality of permanent magnet portions 37 on the inner peripheral surface of the back yoke portion 34. Each permanent magnet portion 37 is provided such that the S pole and the N pole are aligned in the radial direction of the rotating electrical machine SG.

複数の永久磁石部37は、回転電機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。   The plurality of permanent magnet portions 37 are provided so that N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction of the rotating electrical machine SG. In the present embodiment, the number of magnetic poles of the outer rotor 30 facing the inner stator 40 is 24. The number of magnetic poles of the outer rotor 30 refers to the number of magnetic poles facing the inner stator 40. The number of magnetic pole surfaces of the permanent magnet portion 37 facing the tooth portion 43 of the stator core ST corresponds to the number of magnetic poles of the outer rotor 30. The magnetic pole surface per magnetic pole included in the outer rotor 30 corresponds to the magnetic pole surface of the permanent magnet portion 37 facing the inner stator 40. The magnetic pole surface of the permanent magnet part 37 is covered with a nonmagnetic material (not shown) provided between the permanent magnet part 37 and the inner stator 40. No magnetic material is provided between the permanent magnet portion 37 and the inner stator 40. It does not specifically limit as a nonmagnetic material, For example, a stainless steel material is mentioned. In the present embodiment, the permanent magnet portion 37 is a ferrite magnet. However, in the present invention, conventionally known magnets such as neodymium bond magnets, samarium cobalt magnets and neodymium magnets can be employed as the permanent magnets. The shape of the permanent magnet part 37 is not particularly limited. The outer rotor 30 may be an embedded magnet type (IPM type) in which the permanent magnet part 37 is embedded in a magnetic material, but the permanent magnet part 37 is exposed from the magnetic material as in the present embodiment. A surface magnet type (SPM type) is preferred.

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1及び図3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。   As described above, the outer rotor 30 attached to the crankshaft 5 and attached to rotate together with the crankshaft 5 is a rotating body for increasing the inertia of the crankshaft 5. A cooling fan F having a plurality of blade portions Fa is provided on the outer peripheral surface (the right side surface in FIGS. 1 and 3) of the bottom wall portion 33 constituting the outer rotor 30. The cooling fan F is fixed to the outer peripheral surface of the bottom wall portion 33 with a fixture (a plurality of bolts Fb).

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4参照)。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4参照)を有する。   The inner stator 40 includes a stator core ST and a plurality of stator windings W. Stator core ST is formed, for example, by laminating thin silicon steel plates along the axial direction. The stator core ST has a hole 41 having an inner diameter larger than the outer diameter of the cylindrical boss portion 32 of the outer rotor 30 at the center of the stator core ST. Further, the stator core ST has a plurality of tooth portions 43 that integrally extend outward in the radial direction (see FIG. 4). In the present embodiment, a total of 18 tooth portions 43 are provided at intervals in the circumferential direction. In other words, the stator core ST has a total of 18 slots SL (see FIG. 4) formed at intervals in the circumferential direction.

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。   A stator winding W is wound around each tooth portion 43. The multi-phase stator winding W is provided so as to pass through the slot SL. Each of the multi-phase stator windings W belongs to one of the U phase, the V phase, and the W phase. For example, the stator windings W are arranged in the order of the U phase, the V phase, and the W phase.

図3に示すように、インナーステータ40には、回転電機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。   As shown in FIG. 3, the inner stator 40 is formed with a hole 41 in the central portion in the radial direction of the rotating electrical machine SG. In the hole portion 41, the crankshaft 5 and the cylindrical boss portion 32 of the outer rotor 30 are disposed at a distance from the wall surface (inner stator 40) of the hole portion 41. In this state, the inner stator 40 is attached to the crankcase 1 of the four-stroke engine main body E. The end portion (tip surface) of the tooth portion 43 of the inner stator 40 is disposed at a distance from the magnetic pole surface (inner peripheral surface) of the permanent magnet portion 37 constituting the outer rotor 30. In this state, the outer rotor 30 rotates in conjunction with the rotation of the crankshaft 5. The outer rotor 30 rotates integrally with the crankshaft 5.

図4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、回転電機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、回転電機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、回転電機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に向いている。本実施形態では、複数の磁石が回転電機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極とを回転電機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。   The outer rotor 30 will be further described with reference to FIG. The permanent magnet portion 37 is provided outside the inner stator 40 in the radial direction of the rotating electrical machine SG. The back yoke portion 34 is provided outside the permanent magnet portion 37 in the radial direction. The permanent magnet portion 37 includes a plurality of magnetic pole surfaces 37 a in the circumferential direction on the surface facing the inner stator 40. The magnetic pole surface 37a is arranged in the circumferential direction of the rotating electrical machine SG. Each of the magnetic pole surfaces 37a is an N pole or an S pole. The N pole and the S pole are alternately arranged in the circumferential direction of the rotating electrical machine SG. The magnetic pole surface 37 a of the permanent magnet portion 37 faces the inner stator 40. In the present embodiment, a plurality of magnets are disposed in the radial direction of the rotating electrical machine SG, and each of the plurality of magnets is disposed in a posture in which the S pole and the N pole are directed in the radial direction of the rotating electrical machine SG. . One S pole and one N pole adjacent in the circumferential direction constitute a magnetic pole pair. The number of magnetic pole pairs is ½ of the number of magnetic pole surfaces 37a. In the present embodiment, 24 magnetic pole surfaces 37a facing the inner stator 40 are provided on the outer rotor 30, and the number of magnetic pole pairs of the outer rotor 30 is twelve. In the figure, twelve magnetic pole pairs 37p are shown. However, for easy viewing of the figure, the reference numeral 37p indicates only one pair.

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の外周面から回転電機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。   A plurality of detected portions 38 for detecting the rotational position of the outer rotor 30 are provided on the outer surface of the outer rotor 30. The plurality of detected parts 38 are detected by a magnetic action. The plurality of detected portions 38 are provided on the outer surface of the outer rotor 30 at intervals in the circumferential direction. In the present embodiment, the plurality of detected portions 38 are provided on the outer peripheral surface of the outer rotor 30 at intervals in the circumferential direction. The plurality of detected portions 38 are disposed on the outer peripheral surface of the cylindrical back yoke portion 34. Each of the plurality of detected portions 38 protrudes outward in the radial direction Y of the rotating electrical machine SG from the outer peripheral surface of the back yoke portion 34. The bottom wall portion 33, the back yoke portion 34, and the detected portion 38 are integrally formed, for example, by press-molding a metal plate such as iron. That is, the detected part 38 is made of a ferromagnetic material. Details of the arrangement of the detected parts 38 will be described later.

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、回転電機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。   The rotor position detection device 50 is a device that detects the position of the outer rotor 30. The rotor position detection device 50 is provided at a position facing the plurality of detected parts 38. That is, the rotor position detection device 50 is disposed at a position where the plurality of detected portions 38 sequentially face the rotor position detection device 50. The rotor position detection device 50 faces a path through which the detected portion 38 passes as the outer rotor 30 rotates. The rotor position detection device 50 is disposed at a position away from the inner stator 40. In the present embodiment, the rotor position detection device 50 includes the back yoke portion 34 and the permanent magnet portion 37 of the outer rotor 30 between the rotor position detection device 50 and the inner stator 40 and the stator winding W in the radial direction of the crankshaft 5. Is arranged to be located. The rotor position detection device 50 is disposed outside the outer rotor 30 in the radial direction of the rotating electrical machine SG, and faces the outer peripheral surface of the outer rotor 30.

ロータ位置検出装置50は、検出用巻線51、検出用磁石52及びコア53を有している。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。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、被検出部38を磁気的に検出する。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。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。また、ロータ位置検出装置50は、特に限定されず、ホール素子又はMR素子を備えていてもよい。本実施形態のエンジンユニットEU(図1参照)は、ホール素子又はMR素子を備えていてもよい。   The rotor position detection device 50 includes a detection winding 51, a detection magnet 52, and a core 53. The detection winding 51 functions as a pickup coil that detects the detected portion 38. The core 53 is a member extending in the shape of, for example, an iron bar. The detection winding 51 magnetically detects the detected portion 38. The rotor position detection device 50 starts detecting the rotational position of the outer rotor 30 after the crankshaft 5 starts rotating. The rotor position detecting device 50 may employ a configuration other than the type in which the voltage generated by the electromotive force associated with the passage of the detected portion 38 changes. For example, the rotor position detection device 50 may employ a configuration in which the detection winding 51 is always energized and the energization current changes due to the change in inductance accompanying the passage of the detected portion 38. The rotor position detection device 50 is not particularly limited, and may include a Hall element or an MR element. The engine unit EU (see FIG. 1) of the present embodiment may include a Hall element or an MR element.

ここで、図4を参照して、アウターロータ30における被検出部38の配置について説明する。本実施形態における複数の被検出部38は、アウターロータ30の外面に設けられ、磁極面の対37pに対する相対位置が同一となる位置に設けられている。また、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。図4には、周方向に隣り合う2つの磁極(S極及びN極)によって構成された磁極対37pにおける、予め定められた周方向の規定位置が、一点鎖線で示されている。なお、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。   Here, with reference to FIG. 4, the arrangement of the detected portions 38 in the outer rotor 30 will be described. The plurality of detected portions 38 in the present embodiment are provided on the outer surface of the outer rotor 30 and are provided at positions where the relative positions of the magnetic pole surface with respect to the pair 37p are the same. The rotor position detection device 50 is provided at a position facing the plurality of detected portions 38. In FIG. 4, a predetermined position in the circumferential direction in the magnetic pole pair 37p formed by two magnetic poles (S pole and N pole) adjacent in the circumferential direction is indicated by a one-dot chain line. In the present embodiment, the eleven detected portions 38 that are one less than the number of specified positions are provided in the outer rotor 30. The eleven detected parts 38 are respectively provided at eleven of the twelve prescribed positions.

図5は、図1に示すエンジンユニットEUに係る電気的な基本構成を示すブロック図である。
エンジンユニットEUは、4ストロークエンジン本体E、回転電機SG、及び制御装置CTを備えている。制御装置CTには、回転電機SG、点火プラグ29、及びバッテリ14が接続されている。
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical basic configuration of the engine unit EU shown in FIG.
The engine unit EU includes a 4-stroke engine body E, a rotating electrical machine SG, and a control device CT. A rotating electrical machine SG, a spark plug 29, and a battery 14 are connected to the control device CT.

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、回転電機制御部62と、燃焼制御部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、三相ブリッジインバータを構成している。複数のスイッチング部611〜616は、複数相のステータ巻線Wの各相と接続され、複数相のステータ巻線Wとバッテリ14との間の電流の通過/遮断を切替える。より具体的には、回転電機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、回転電機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、回転電機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。   Control device CT is connected to a plurality of stator windings W, and supplies a current from battery 14 provided in the vehicle to the plurality of stator windings W. The control device CT includes a rotating electrical machine control unit 62, a combustion control unit 63, and a plurality of switching units 611 to 616. Control device CT in this embodiment has six switching parts 611-616. The switching units 611 to 616 constitute a three-phase bridge inverter. The plurality of switching units 611 to 616 are connected to the respective phases of the plurality of phases of the stator winding W, and switch the passage / interruption of current between the plurality of phases of the stator winding W and the battery 14. More specifically, when the rotating electrical machine SG functions as a starter motor, energization and deenergization of each of the plurality of phases of the stator winding W are switched by the on / off operations of the switching units 611 to 616. Further, when the rotating electrical machine SG functions as a generator, the current passing between each of the stator windings W and the battery 14 is switched by the on / off operation of the switching units 611 to 616. By sequentially switching on and off the switching units 611 to 616, rectification and voltage control of the three-phase AC output from the rotating electrical machine SG is performed. In the present specification, the operation in which the control device CT supplies the current of the battery 14 to the stator winding W when the switching units 611 to 616 are turned on is referred to as “energization”. A distinction is made from the operation of passing current between the stator winding W of the plurality of phases and the battery 14 by the ON operation.

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。   Each of the switching units 611 to 616 includes a switching element. The switching element is, for example, a transistor, and more specifically, an FET (Field Effect Transistor). However, in addition to the FET, for example, a thyristor and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can also be used for the switching units 611 to 616.

回転電機制御部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、回転電機SGの動作を制御する。回転電機制御部62は、停止制御部621と、位置決め部622と、再始動時制御部623とを含む。回転電機制御部62と、燃焼制御部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、回転電機制御部62と、燃焼制御部63との一部又は全部は、電子回路である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、回転電機制御部62及び燃焼制御部63は、例えば互いに別の装置として互いに離れた位置に構成されてもよく、また、一体に構成されるものであってもよい。   The rotating electrical machine control unit 62 controls the operation of the rotating electrical machine SG by controlling each on / off operation of the switching units 611 to 616. The rotating electrical machine control unit 62 includes a stop control unit 621, a positioning unit 622, and a restart control unit 623. The rotating electrical machine control unit 62 and the combustion control unit 63 are realized by computer hardware (not shown) and control software executed by the computer hardware. However, part or all of the rotating electrical machine control unit 62 and the combustion control unit 63 can be realized by a hardware circuit that is an electronic circuit. Moreover, the rotary electric machine control part 62 and the combustion control part 63 may be comprised in the position which mutually separated as a mutually different apparatus, for example, and may be comprised integrally.

停止制御部621は、エンジンの燃焼停止後、回転電機SGに対してベクトル制御を行うことによりクランクシャフト5の回転を制御してクランクシャフト5の回転を停止させるための処理を行う。位置決め部622は、エンジンの燃焼とクランクシャフト5の回転とが停止した後、クランクシャフト5を回転させ、クランクシャフト5を位置決めする。
再始動時制御部623は、再始動の指令を受けた場合、回転電機SGを制御することによりクランクシャフト5の回転を開始させるための処理を行う。
The stop control unit 621 performs processing for stopping the rotation of the crankshaft 5 by controlling the rotation of the crankshaft 5 by performing vector control on the rotating electrical machine SG after the combustion of the engine is stopped. The positioning unit 622 positions the crankshaft 5 by rotating the crankshaft 5 after the combustion of the engine and the rotation of the crankshaft 5 stop.
When the restarting control unit 623 receives a restart command, the restarting control unit 623 performs processing for starting rotation of the crankshaft 5 by controlling the rotating electrical machine SG.

燃焼制御部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、燃焼制御部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。   The combustion control unit 63 controls the combustion operation of the four-stroke engine body E by causing the ignition plug 29 to perform an ignition operation. When the four-stroke engine main body E includes a fuel injection device that injects fuel into a passage that guides air to the combustion chamber of the cylinder 2 (see FIG. 1) to generate an air-fuel mixture, the combustion control unit 63 The combustion operation of the four-stroke engine body E is controlled by controlling the injection of the apparatus.

回転電機制御部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は、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。また、制御装置CTの回転電機制御部62は、バッテリ14の電圧を検出することによって、バッテリ14の充電状態を検出する。ただし、バッテリ14の充電状態の検出には、バッテリ14の電圧を検出する構成以外にも、例えば、充電状態でバッテリ14に流れる電流を検出する構成が採用可能である。   A starter switch 16 for starting the 4-stroke engine main body E is connected to the rotating electrical machine control unit 62. The starter switch 16 is operated by the driver when the four-stroke engine body E is started. Further, the rotating electrical machine control unit 62 of the control device CT detects the state of charge of the battery 14 by detecting the voltage of the battery 14. However, the detection of the state of charge of the battery 14 can employ, for example, a configuration for detecting the current flowing through the battery 14 in the state of charge, in addition to the configuration for detecting the voltage of the battery 14.

制御装置CTは、回転電機制御部62により、インバータ61を制御する。制御装置CTは、インバータ61の動作を通じて、回転電機SGを制御する。なお、本実施形態では、インバータ61と、バッテリ14との間には、キャパシタ(図示せず)が設けられ、バッテリ14とキャパシタとによって蓄電部が構成されている。   The control device CT controls the inverter 61 by the rotating electrical machine control unit 62. The control device CT controls the rotating electrical machine SG through the operation of the inverter 61. In the present embodiment, a capacitor (not shown) is provided between the inverter 61 and the battery 14, and the battery 14 and the capacitor constitute a power storage unit.

図6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。
ここで説明するエンジンユニットEUの停止動作は、エンジンユニットEUの燃焼動作状態から開始される(ステップS11)。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the engine unit EU shown in FIG.
The stop operation of the engine unit EU described here is started from the combustion operation state of the engine unit EU (step S11).

燃焼動作状態は、例えばアイドリング状態である。アイドリング状態は、停車し且つエンジンが回転している状態をいう。アイドリング状態では、エンジンは無負荷状態であり、且つ最低限の回転数で稼働している。なお、アイドリング状態において加速指令が入力され、これにより、アイドリング状態が終了し、車両の走行が開始される場合の動作の説明は省略する。以降、アイドリング状態の例を用いて燃焼状態を説明する。   The combustion operation state is, for example, an idling state. The idling state refers to a state where the vehicle is stopped and the engine is rotating. In the idling state, the engine is in a no-load state and is operating at a minimum rotational speed. Note that the description of the operation when the acceleration command is input in the idling state and the idling state is ended and the vehicle starts to travel will be omitted. Hereinafter, the combustion state will be described using an example of an idling state.

なお、停車中にエンジンが停止する車両では、通常、車両が停止してから所定時間が経過した後に、停車したと判断され、エンジンが停止する。この場合、車両が停止してから停車したと判断されるまでの期間、車両は、停車し且つエンジンが停止している状態、即ちアイドリング状態である。   In a vehicle in which the engine stops while the vehicle is stopped, it is determined that the vehicle has stopped after a predetermined time has elapsed since the vehicle stopped, and the engine stops. In this case, during the period from when the vehicle stops to when it is determined that the vehicle has stopped, the vehicle is in a state where the vehicle is stopped and the engine is stopped, that is, in an idling state.

また、停車中にエンジンが停止する車両の中には、停車中にバッテリ残量が少なくなるとエンジンが稼働することによりバッテリの充電を行うように構成されている車両がある。ここでいうエンジンの稼働は、発電のための稼働であるともいえる。しかし、ここでいうエンジンの稼働中、車両は、停車し且つエンジンが回転している状態、即ちアイドリング状態である。このように、アイドリング状態は、停車時に発電のために開始されることもあり得る。   Further, among vehicles in which the engine stops while the vehicle is stopped, there is a vehicle configured to charge the battery by operating the engine when the remaining amount of the battery decreases while the vehicle is stopped. The operation of the engine here can be said to be an operation for power generation. However, during the operation of the engine here, the vehicle is stopped and the engine is rotating, that is, the idling state. Thus, the idling state may be started for power generation when the vehicle is stopped.

エンジンユニットEUがアイドリング状態すなわち燃焼動作状態である時(ステップS11)、燃焼停止指令が入力されなければ(ステップS12:NO)、燃焼動作状態を継続する。例えば、エンジンユニットEUがアイドリング状態である時(ステップS11)、燃焼停止指令が入力されなければ(ステップS12:NO)、アイドリング状態を継続する。一方、燃焼停止指令が入力されれば(ステップS12:YES)、エンジンの燃焼を停止させる(ステップS13)。なお、燃焼停止指令は、車両が停止したと制御装置CTにより判断された時に生成される内部的な指令であってもよい。また、燃焼停止指令は、運転者によって入力される外部的な指令であってもよい。エンジンの燃焼を停止しても、クランクシャフト5は、慣性により一時的に回転を継続する。クランクシャフト5の回転は、ロータ位置検出装置50により検出される。なお、本実施形態のロータ位置検出装置50は、被検出部38の通過に伴う起電力の変化を検出する。従って、本実施形態のロータ位置検出装置50は、クランクシャフト5の回転が遅くなり、起電力の変化が小さくなると、クランクシャフト5の回転を検出できない。しかし、少なくともロータ位置検出装置50によりクランクシャフト5の回転が検出されている時には、クランクシャフト5は回転しているといえる。ロータ位置検出装置50は、本実施形態の例に限定されず、例えば、クランクシャフト5の回転が停止するまで、クランクシャフト5の回転を検出するように構成されていてもよい。   When the engine unit EU is in the idling state, that is, the combustion operation state (step S11), if the combustion stop command is not input (step S12: NO), the combustion operation state is continued. For example, when the engine unit EU is in the idling state (step S11), if the combustion stop command is not input (step S12: NO), the idling state is continued. On the other hand, if a combustion stop command is input (step S12: YES), combustion of the engine is stopped (step S13). The combustion stop command may be an internal command generated when the control device CT determines that the vehicle has stopped. Further, the combustion stop command may be an external command input by the driver. Even if the combustion of the engine is stopped, the crankshaft 5 continues to rotate temporarily due to inertia. The rotation of the crankshaft 5 is detected by the rotor position detection device 50. Note that the rotor position detection device 50 according to the present embodiment detects a change in electromotive force associated with the passage of the detected portion 38. Therefore, the rotor position detection device 50 of the present embodiment cannot detect the rotation of the crankshaft 5 when the rotation of the crankshaft 5 becomes slow and the change in electromotive force becomes small. However, it can be said that the crankshaft 5 is rotating at least when the rotation of the crankshaft 5 is detected by the rotor position detection device 50. The rotor position detection device 50 is not limited to the example of the present embodiment, and may be configured to detect the rotation of the crankshaft 5 until the rotation of the crankshaft 5 stops, for example.

エンジンの燃焼を停止した後(ステップS13の後)、制御装置CTは、ベクトル制御を行うことによりクランクシャフト5の回転を制御して、クランクシャフト5の回転を停止させる(ステップS14)。制御装置CTは、クランクシャフト5の回転速度及びクランクシャフトの位置に応じて回転電機に対してベクトル制御を行う。制御装置CTは、クランクシャフト5の回転速度及びクランクシャフト5の位置に応じてフィードバックしながら、クランクシャフトの回転を加速する制御又はクランクシャフトの回転に抵抗を付与する制御を行う。   After stopping the combustion of the engine (after step S13), the control device CT controls the rotation of the crankshaft 5 by performing vector control to stop the rotation of the crankshaft 5 (step S14). The control device CT performs vector control on the rotating electrical machine according to the rotational speed of the crankshaft 5 and the position of the crankshaft. The control device CT performs control for accelerating the rotation of the crankshaft or control for imparting resistance to the rotation of the crankshaft while performing feedback according to the rotational speed of the crankshaft 5 and the position of the crankshaft 5.

ベクトル制御は、PWM変調された信号により、複数のスイッチング部611〜616をオン・オフさせる制御である。ベクトル制御では、デューティ比が、電気角180°の中で動的に変化する。これにより、ステータ巻線Wに正弦波の電流が流れる。ここで、正弦波の電流には、複数のスイッチング部611〜616のオン・オフに伴うリプル電流を有する電流も含まれる。   The vector control is control for turning on / off the plurality of switching units 611 to 616 by a PWM modulated signal. In vector control, the duty ratio changes dynamically within an electrical angle of 180 °. As a result, a sinusoidal current flows through the stator winding W. Here, the sine wave current includes a current having a ripple current associated with ON / OFF of the plurality of switching units 611 to 616.

ベクトル制御によるクランクシャフトの回転への抵抗の付与は、例えば、ステータ巻線Wの誘起電圧の正弦波に同期するように、この正弦波の向きに沿って電流を流すことにより実現される。言い換えれば、ベクトル制御によるクランクシャフトの回転への抵抗の付与は、例えば、誘起電圧による電流の向きに、更に誘起電流を強制的に引き出すことにより実現される。   The application of resistance to rotation of the crankshaft by vector control is realized, for example, by flowing a current along the direction of the sine wave so as to synchronize with the sine wave of the induced voltage of the stator winding W. In other words, the application of resistance to rotation of the crankshaft by vector control is realized, for example, by forcibly extracting the induced current in the direction of the current due to the induced voltage.

ベクトル制御によるクランクシャフト5の回転の加速は、例えば、ステータ巻線Wの誘起電圧の正弦波に同期するように、この正弦波の向きと反対の向きの電流を流すことにより実現される。言い換えれば、ベクトル制御によるクランクシャフト5の回転の加速は、例えば、ステータ巻線Wの誘起電圧に打ち勝つように、バッテリ14からステータ巻線Wに電流を流すことにより実現される。   The acceleration of the rotation of the crankshaft 5 by the vector control is realized, for example, by flowing a current in the direction opposite to the direction of the sine wave so as to synchronize with the sine wave of the induced voltage of the stator winding W. In other words, acceleration of rotation of the crankshaft 5 by vector control is realized by, for example, passing a current from the battery 14 to the stator winding W so as to overcome the induced voltage of the stator winding W.

ベクトル制御によるクランクシャフトの回転の制御は、ステータ巻線Wに流す電流の位相や振幅を制御することによって行える。ベクトル制御によれば、クランクシャフト5の回転速度及びクランクシャフトの位置に応じて加速又は抵抗の程度を緻密に制御することができる。   Control of rotation of the crankshaft by vector control can be performed by controlling the phase and amplitude of the current flowing through the stator winding W. According to the vector control, the degree of acceleration or resistance can be precisely controlled according to the rotational speed of the crankshaft 5 and the position of the crankshaft.

また、スイッチング素子611〜616がPWM制御によりオン・オフすることにより、スイッチング素子611〜616及び複数相のステータ巻線Wが、チョッパ回路として機能する。これにより、ステータ巻線Wからスイッチング素子611〜616を通過してバッテリ14に向けて流れる電流が昇圧される。従って、アイドリング時の回転数が低くても(例えば約1000rpm)、複数相のステータ巻線Wから電流を引き出すことができる。その結果、強い制動力が得られる。また、ステータ巻線Wの誘起電圧がバッテリ14の電圧よりも低くても、チョッパ回路の作用により、バッテリ14への充電も可能である。回転数がアイドリング時の回転数よりもエンジン停止時の回転数に近い状態では、バッテリ14の電力が消費されるが、依然として、ベクトル制御によるクランクシャフト5の回転への抵抗の付与は、クランクシャフト5の回転に対して、強い制動力を生じさせる。   Further, when the switching elements 611 to 616 are turned on / off by PWM control, the switching elements 611 to 616 and the plurality of phases of the stator winding W function as a chopper circuit. As a result, the current flowing from the stator winding W through the switching elements 611 to 616 toward the battery 14 is boosted. Therefore, even when the idling speed is low (for example, about 1000 rpm), it is possible to draw current from the stator windings W having a plurality of phases. As a result, a strong braking force can be obtained. Even if the induced voltage of the stator winding W is lower than the voltage of the battery 14, the battery 14 can be charged by the action of the chopper circuit. In a state where the rotation speed is closer to the rotation speed when the engine is stopped than the rotation speed when idling, the power of the battery 14 is consumed. However, the resistance to rotation of the crankshaft 5 by vector control is still applied to the crankshaft. A strong braking force is generated for 5 rotations.

制御装置CTは、クランクシャフト5の回転速度及びクランクシャフト5の位置に応じてクランクシャフト5の回転を制御する。制御装置CTは、クランクシャフト5の位置に応じて加速又は抵抗の程度を制御する。例えば、制御装置CTは、クランクシャフト5の回転速度が高いほど、クランクシャフトの回転へ高い抵抗を付与する制御を行う。また、例えば、制御装置CTは、クランクシャフト5の位置が、停止の目標位置に近いほど、クランクシャフトの回転へ高い抵抗を付与する制御を行う。   The control device CT controls the rotation of the crankshaft 5 according to the rotational speed of the crankshaft 5 and the position of the crankshaft 5. The control device CT controls the degree of acceleration or resistance according to the position of the crankshaft 5. For example, the control device CT performs control to give higher resistance to the rotation of the crankshaft as the rotation speed of the crankshaft 5 is higher. Further, for example, the control device CT performs control to give higher resistance to the rotation of the crankshaft as the position of the crankshaft 5 is closer to the target stop position.

制御装置CTは、ロータ位置検出装置50からの信号によってクランクシャフト5の位置及び回転速度を検出する。ただし、制御装置CTは、例えば、燃焼制御部63等のロータ位置検出装置50以外の装置又はセンサからの信号によって、クランクシャフト5の位置及び回転速度を検出してもよい。   The control device CT detects the position and rotation speed of the crankshaft 5 based on a signal from the rotor position detection device 50. However, the control device CT may detect the position and rotation speed of the crankshaft 5 based on signals from devices or sensors other than the rotor position detection device 50 such as the combustion control unit 63, for example.

制御装置CTは、クランクシャフト5の位置及び回転速度を、周期的にクランクシャフト5の回転の制御に反映する。制御装置CTがクランクシャフト5の位置及び回転速度を、クランクシャフト5の回転の制御に反映する頻度は、1回以上である。例えば、制御装置CTが、クランクシャフト5の回転速度及びクランクシャフト5の位置に応じてクランクシャフト5の回転を制御する制御方式も採用可能である。ただし、制御装置CTは、クランクシャフト5の位置及び回転速度を、連続的にクランクシャフト5の回転の制御に反映するものであってもよい。   The control device CT periodically reflects the position and rotational speed of the crankshaft 5 in the control of the rotation of the crankshaft 5. The frequency at which the control device CT reflects the position and rotational speed of the crankshaft 5 in the control of the rotation of the crankshaft 5 is one or more times. For example, a control method in which the control device CT controls the rotation of the crankshaft 5 in accordance with the rotational speed of the crankshaft 5 and the position of the crankshaft 5 can be employed. However, the control device CT may continuously reflect the position and rotational speed of the crankshaft 5 in the control of the rotation of the crankshaft 5.

制御装置CTは、クランクシャフト5の回転を制御してクランクシャフト5の回転を停止させることによって、目標位置又は目標位置の付近にクランクシャフトを停止させる。目標位置は、4ストロークエンジン本体Eが再始動するまでにかかる時間を短縮するのに適した位置として予め設定された位置である。目標位置については、後に説明する。   The control device CT stops the crankshaft at or near the target position by controlling the rotation of the crankshaft 5 to stop the rotation of the crankshaft 5. The target position is a position set in advance as a position suitable for shortening the time taken until the 4-stroke engine body E restarts. The target position will be described later.

クランクシャフト5が停止した後(ステップS15:YES)、再始動の指令が入力された場合(ステップS16:YES)、制御装置CTは、クランクシャフト5を回転させる(ステップS18)。その後に、制御装置CTは、エンジンを再始動する(ステップS18)。   After the crankshaft 5 is stopped (step S15: YES), when a restart command is input (step S16: YES), the control device CT rotates the crankshaft 5 (step S18). Thereafter, the control device CT restarts the engine (step S18).

図7は、本実施形態のエンジンユニットEUにおけるエンジン燃焼停止からエンジン再始動までのクランクシャフトの動きを説明するチャートである。
図7には、本実施形態における4ストロークエンジン本体に設定された目標位置として目標位置P1が示されている。目標位置P1は、4ストロークエンジン本体Eにおいて、クランクシャフト5の停止状態から、再始動するまでにかかる時間を短縮するのに適した位置である。目標位置P1は、4ストロークエンジン本体Eの圧縮行程に設定されている。
FIG. 7 is a chart for explaining the movement of the crankshaft from the engine combustion stop to the engine restart in the engine unit EU of the present embodiment.
FIG. 7 shows a target position P1 as a target position set in the four-stroke engine body in the present embodiment. The target position P1 is a position suitable for shortening the time required for restarting the crankshaft 5 from the stopped state in the four-stroke engine body E. The target position P1 is set in the compression stroke of the 4-stroke engine body E.

本実施形態のエンジンユニットEUでは、4ストロークエンジン本体Eの燃焼停止後、制御装置CTが、クランクシャフト5の回転速度及び位置に応じて回転電機SGに対してベクトル制御を行う。制御装置CTは、クランクシャフト5の回転を制御してクランクシャフト5の回転を目標位置P1又は目標位置P1の付近に停止させる。   In the engine unit EU of the present embodiment, after the combustion of the four-stroke engine main body E is stopped, the control device CT performs vector control on the rotating electrical machine SG according to the rotational speed and position of the crankshaft 5. The control device CT controls the rotation of the crankshaft 5 to stop the rotation of the crankshaft 5 at or near the target position P1.

再始動の指令が入力された場合、制御装置CTは、目標位置P1からクランクシャフト5を回転させる。その後に、制御装置CTは、エンジンを再始動する。   When the restart command is input, the control device CT rotates the crankshaft 5 from the target position P1. Thereafter, the control device CT restarts the engine.

本実施形態のエンジンユニットEUでは、例えば4ストロークエンジン本体の燃焼停止後、クランクシャフトの回転が制御されずに、クランクシャフト5が目標位置P1又は目標位置P1の付近以外の位置で止まる場合と比較して、再始動するまでにかかる時間が短縮する。   In the engine unit EU of the present embodiment, for example, after the combustion of the 4-stroke engine main body is stopped, the rotation of the crankshaft is not controlled and the crankshaft 5 is stopped at a position other than the target position P1 or the vicinity of the target position P1. Thus, the time taken to restart is shortened.

このように、本実施形態によれば、回転電機の大型化を必要とせずに、エンジンの燃焼停止からエンジンの再始動までの時間を短縮できる。   Thus, according to the present embodiment, the time from the engine combustion stop to the engine restart can be shortened without requiring an increase in the size of the rotating electrical machine.

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。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description of the second embodiment, elements corresponding to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and differences from the first embodiment described above will be mainly described.

図8は、本発明の第二実施形態に係るエンジンユニットEUの動作を説明するフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the engine unit EU according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態における制御装置CTは、4ストロークエンジン本体Eの燃焼が停止した後(ステップS13の後)、ベクトル制御によりクランクシャフト5の回転を制御することによって(ステップS214)、クランクシャフト5を、上記逆回転の開始に適した目標位置に停止させる。また、制御装置CTは、4ストロークエンジン本体Eの燃焼と、クランクシャフト5の回転とが停止した後(ステップS15:YES)であって、再始動の指令が入力される前(ステップS17の前)に、クランクシャフト5の位置決めを行う(ステップS216)。制御装置CTは、クランクシャフト5の位置決めにおいて、クランクシャフト5を逆回転させる。すなわち、クランクシャフト5の位置決めにおいて、クランクシャフト5は、エンジン燃焼時の正回転とは反対向きに回転する。   After the combustion of the 4-stroke engine main body E stops (after step S13), the control device CT in the present embodiment controls the rotation of the crankshaft 5 by vector control (step S214). Stop at a target position suitable for starting the reverse rotation. Further, the control device CT is after the combustion of the 4-stroke engine main body E and the rotation of the crankshaft 5 are stopped (step S15: YES), and before the restart command is input (before step S17). ), The crankshaft 5 is positioned (step S216). The controller CT reversely rotates the crankshaft 5 when positioning the crankshaft 5. That is, in positioning the crankshaft 5, the crankshaft 5 rotates in the opposite direction to the normal rotation during engine combustion.

図9(a)は、第二実施形態のエンジンユニットEUにおけるエンジン燃焼停止からエンジン再始動までのクランクシャフトの動きを説明するチャートである。図9(a)に示す目標位置P1は、本実施形態の4ストロークエンジン本体Eにおいて、クランクシャフト5の位置決めを開始するのに適した位置である。   FIG. 9A is a chart for explaining the movement of the crankshaft from the engine combustion stop to the engine restart in the engine unit EU of the second embodiment. A target position P1 shown in FIG. 9A is a position suitable for starting the positioning of the crankshaft 5 in the four-stroke engine body E of the present embodiment.

本実施形態のエンジンユニットEUでは、4ストロークエンジン本体Eの燃焼停止後、制御装置CTが、クランクシャフト5の回転速度及び位置に応じて回転電機SGに対してベクトル制御を行う。制御装置CTは、クランクシャフト5の回転を制御してクランクシャフト5の回転を目標位置P1又は目標位置P1の付近に停止させる。   In the engine unit EU of the present embodiment, after the combustion of the four-stroke engine main body E is stopped, the control device CT performs vector control on the rotating electrical machine SG according to the rotational speed and position of the crankshaft 5. The control device CT controls the rotation of the crankshaft 5 to stop the rotation of the crankshaft 5 at or near the target position P1.

その後、制御装置CTが、クランクシャフト5を、目標位置P1又は目標位置P1の付近から、別の位置P2まで逆回転させる。再始動の指令が入力された場合、制御装置CTは、位置P2からクランクシャフト5を正回転させる。   Thereafter, the control device CT rotates the crankshaft 5 backward from the target position P1 or the vicinity of the target position P1 to another position P2. When a restart command is input, the control device CT rotates the crankshaft 5 forward from the position P2.

クランクシャフト5は、位置P2まで逆回転することによって、再始動指示の入力に応じて回転を開始した場合、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、圧縮行程にある高負荷領域に到達する。そのため、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回転電機SGの出力トルクの両方を利用して、圧縮行程の高負荷領域を乗り越えることができる。目標位置P1は、制御装置CTが、クランクシャフト5の位置P2までの逆回転を開始させるのに適した位置である。   When the crankshaft 5 rotates in the reverse direction to the position P2 and starts rotating in response to the input of the restart instruction, the crankshaft 5 rotates in the normal direction over almost the entire low load region from the expansion stroke to the compression stroke, and then compressed. The high load area in the process is reached. Therefore, the rotational speed of the crankshaft 5 can be increased before reaching the high load region. And the high load area | region of a compression stroke can be overcome using both the big inertia force accompanying high rotational speed, and the output torque of the rotary electric machine SG. The target position P1 is a position suitable for the control device CT to start reverse rotation of the crankshaft 5 to the position P2.

本実施形態のエンジンユニットEUでは、例えば4ストロークエンジン本体の燃焼停止後、クランクシャフトの回転が制御されずに、クランクシャフト5が目標位置P1又は目標位置P1の付近以外の位置(例えばP1’)で止まる場合と比較して、再始動するまでにかかる時間が短縮される。   In the engine unit EU of the present embodiment, for example, after the combustion of the 4-stroke engine main body is stopped, the rotation of the crankshaft is not controlled, and the crankshaft 5 is at a position other than the target position P1 or the vicinity of the target position P1 (for example, P1 ′). Compared with the case of stopping at, the time taken to restart is shortened.

続いて、本発明の第三実施形態について説明する。
第三実施形態における制御装置CTは、クランクシャフト5の位置決めにおいて、クランクシャフト5を正回転させる点、及び、クランクシャフト5を停止させる位置が第三実施形態における制御装置CTと異なる。
Subsequently, a third embodiment of the present invention will be described.
The control device CT in the third embodiment is different from the control device CT in the third embodiment in that the crankshaft 5 is rotated forward and the crankshaft 5 is stopped in positioning the crankshaft 5.

図9(b)は、第三実施形態のエンジンユニットEUにおけるエンジン燃焼停止からエンジン再始動までのクランクシャフトの動きを説明するチャートである。目標位置P1は、本実施形態の4ストロークエンジン本体Eにおいて、クランクシャフト5の位置決めを開始するのに適した位置である。   FIG. 9B is a chart for explaining the movement of the crankshaft from the engine combustion stop to the engine restart in the engine unit EU of the third embodiment. The target position P1 is a position suitable for starting the positioning of the crankshaft 5 in the four-stroke engine body E of the present embodiment.

本実施形態のエンジンユニットEUでは、4ストロークエンジン本体Eの燃焼停止後、制御装置CTが、クランクシャフト5の回転速度及び位置に応じて回転電機SGに対してベクトル制御を行う。制御装置CTは、クランクシャフト5の回転を制御してクランクシャフト5の回転を目標位置P1又は目標位置P1の付近に停止させる。   In the engine unit EU of the present embodiment, after the combustion of the four-stroke engine main body E is stopped, the control device CT performs vector control on the rotating electrical machine SG according to the rotational speed and position of the crankshaft 5. The control device CT controls the rotation of the crankshaft 5 to stop the rotation of the crankshaft 5 at or near the target position P1.

その後、制御装置CTが、クランクシャフト5を、目標位置P1又は目標位置P1の付近から、別の位置P2まで正回転させる。再始動の指令が入力された場合、制御装置CTは、位置P2からクランクシャフト5を正回転させる。   Thereafter, the control device CT rotates the crankshaft 5 forward from the target position P1 or the vicinity of the target position P1 to another position P2. When a restart command is input, the control device CT rotates the crankshaft 5 forward from the position P2.

クランクシャフト5は、位置P2まで正回転することによって、再始動指示の入力に応じて回転を開始した場合、圧縮行程の高負荷領域を低速で乗り越えることができる。この後クランクシャフト5は、膨張行程から次の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、圧縮行程にある2回目の高負荷領域に到達する。そのため、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回転電機SGの出力トルクの両方を利用して、圧縮行程の高負荷領域を乗り越えることができる。目標位置P1は、制御装置CTが、クランクシャフト5の位置P2までの正回転を開始させるのに適した位置である。   When the crankshaft 5 starts to rotate in response to the input of the restart instruction by rotating forward to the position P2, the crankshaft 5 can get over the high load region of the compression stroke at a low speed. Thereafter, the crankshaft 5 normally rotates over almost the entire low load region from the expansion stroke to the next compression stroke, and then reaches the second high load region in the compression stroke. Therefore, the rotational speed of the crankshaft 5 can be increased before reaching the high load region. And the high load area | region of a compression stroke can be overcome using both the big inertia force accompanying high rotational speed, and the output torque of the rotary electric machine SG. The target position P1 is a position suitable for the control device CT to start normal rotation to the position P2 of the crankshaft 5.

本実施形態のエンジンユニットEUでは、例えば4ストロークエンジン本体の燃焼停止後、クランクシャフトの回転が制御されずに、クランクシャフト5が目標位置P1又は目標位置P1の付近以外の位置(例えばP1’)で止まる場合と比較して、再始動するまでにかかる時間が短縮される。   In the engine unit EU of the present embodiment, for example, after the combustion of the 4-stroke engine main body is stopped, the rotation of the crankshaft is not controlled, and the crankshaft 5 is at a position other than the target position P1 or the vicinity of the target position P1 (for example, P1 ′). Compared with the case of stopping at, the time taken to restart is shortened.

[自動二輪車]
図10は、第一実施形態から第三実施形態に係るエンジンユニットEUが搭載される車両を示す外観図である。
図10に示す車両Aは、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。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。
[Motorcycle]
FIG. 10 is an external view showing a vehicle on which the engine unit EU according to the first to third embodiments is mounted.
A vehicle A shown in FIG. 10 includes an engine unit EU, a vehicle body 101, wheels 102 and 103, and a battery 14. The engine unit EU mounted on the vehicle A drives the wheel 103 that is a driving wheel, and rotates the wheel 103 to cause the vehicle A to travel.

図10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。   The vehicle A shown in FIG. 10 has heat resistance while ensuring early startability, and is equipped with an engine unit having a simple structure and high vehicle mountability, so that the entire vehicle A can be made compact.

図10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。   A vehicle A shown in FIG. 10 is a motorcycle. However, the vehicle of the present invention is not limited to a motorcycle. Examples of the vehicle of the present invention include scooter type, moped type, off-road type, and on-road type motorcycles. The straddle-type vehicle is not limited to a motorcycle, and may be an ATV (All-Train Vehicle) or the like, for example. Further, the vehicle according to the present invention is not limited to a saddle-ride type vehicle, and may be a four-wheel vehicle having a passenger compartment.

また、本実施形態では、スタータモータの一例として三相ブラシレス回転電機を示した。ただし、本発明のスタータモータのステータ巻線の構成は、三相構成に限られず、例えば、二相構成、又は四相以上の構成であってもよい。   In the present embodiment, a three-phase brushless rotating electrical machine is shown as an example of a starter motor. However, the configuration of the stator winding of the starter motor of the present invention is not limited to a three-phase configuration, and may be, for example, a two-phase configuration or a configuration of four or more phases.

また、本実施形態では、4ストロークエンジン本体Eの例として、空冷型の4ストロークエンジン本体Eについて説明した。ただし、4ストロークエンジン本体Eは、空冷型に限られない。   In the present embodiment, the air-cooled four-stroke engine main body E has been described as an example of the four-stroke engine main body E. However, the 4-stroke engine body E is not limited to the air-cooled type.

図11は、水冷型のエンジンユニットEUの概略構成を模式的に示す部分断面図である。本発明は、図9に示す水冷型の4ストロークエンジン本体Eを備えたエンジンユニットEUにも適用可能である。   FIG. 11 is a partial cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a water-cooled engine unit EU. The present invention is also applicable to an engine unit EU provided with a water-cooled four-stroke engine main body E shown in FIG.

また、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、本発明のエンジンユニットは、高負荷領域と低負荷領域とを有するエンジンユニットであれば、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ユニットもある。このように低負荷領域を有していないエンジンユニットは、本発明のエンジンユニットに該当しない。   In the present embodiment, the case where the four-stroke engine body E is a single cylinder engine has been described. However, the engine unit of the present invention is not particularly limited as long as it is an engine unit having a high load region and a low load region. That is, a multi-cylinder engine may be used. Examples other than the present embodiment include engines such as an in-line single cylinder, a parallel two-cylinder, an in-line two-cylinder, a V-type two-cylinder, and a horizontally opposed two-cylinder. The number of cylinders of the multi-cylinder engine is not particularly limited, and the multi-cylinder engine may be, for example, a four-cylinder engine. However, the four-cylinder engine includes an engine unit that does not have a low load region, such as a four-cylinder engine in which the compression stroke of each cylinder is generated at equal intervals (four-cylinder engine that performs explosion at equal intervals). Thus, the engine unit which does not have a low load area | region does not correspond to the engine unit of this invention.

ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示され且つ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。   The terms and expressions used herein are used for explanation and are not used for limited interpretation. It should be recognized that any equivalents of the features shown and described herein are not excluded and that various modifications within the claimed scope of the invention are permitted.

本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施例を提供するものと見なされるべきである。それら実施例は、本発明をここに記載しかつ/又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、多くの図示実施形態がここに記載されている。   The present invention can be embodied in many different forms. This disclosure should be considered as providing an example of the principles of the invention. Many illustrated embodiments are described herein with the understanding that these examples are not intended to limit the invention to the preferred embodiments described and / or illustrated herein.

本発明の図示実施形態を幾つかここに記載した。本発明は、ここに記載した各種の好ましい実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ(例えば、各種実施形態に跨る特徴の組み合わせ)、改良及び/又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施例に限定されるべきではない。そのような実施例は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、この開示において、「好ましくは」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味するものである。   Several illustrative embodiments of the invention have been described herein. The present invention is not limited to the various preferred embodiments described herein. The present invention includes all embodiments including equivalent elements, modifications, deletions, combinations (eg, combinations of features across the various embodiments), improvements, and / or changes that can be recognized by those skilled in the art based on this disclosure. Include. Claim limitations should be construed broadly based on the terms used in the claims and should not be limited to the embodiments described herein or in the process of this application. Such embodiments should be construed as non-exclusive. For example, in this disclosure, the term “preferably” is non-exclusive and means “preferably but not limited to”.

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 回転電機
5 クランクシャフト
50 ロータ位置検出装置
61 インバータ
611〜616 スイッチング部
A vehicle CT control device E 4-stroke engine main body EU engine unit SG rotating electrical machine 5 crankshaft 50 rotor position detection device 61 inverters 611 to 616 switching unit

Claims (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、
燃焼停止状態での4ストロークの間に高負荷領域と低負荷領域とを有し、前記高負荷領域においてクランクシャフトを回転させる負荷は、前記低負荷領域において前記クランクシャフトを回転させる負荷よりも大きい、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から電力の供給を受けて前記クランクシャフトを回転させることができ、且つ前記クランクシャフトの回転に伴う発電により前記バッテリを充電できるように構成された回転電機と、
前記バッテリと前記回転電機との間を流れる電流を制御するためのインバータと、
前記回転電機と前記4ストロークエンジン本体とを制御する制御装置と
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停止後、前記クランクシャフトの回転速度及び前記クランクシャフトの位置に応じて前記回転電機に対してベクトル制御を行うことにより前記クランクシャフトの回転を制御して前記クランクシャフトの回転を停止させる。
An engine unit mounted on a vehicle,
The engine unit is
It has a high load region and a low load region during four strokes in a combustion stop state, and the load for rotating the crankshaft in the high load region is larger than the load for rotating the crankshaft in the low load region A 4-stroke engine body,
A rotating electrical machine configured to receive power from a battery included in the vehicle to rotate the crankshaft, and to be able to charge the battery by power generation accompanying rotation of the crankshaft;
An inverter for controlling a current flowing between the battery and the rotating electrical machine;
A control device for controlling the rotating electrical machine and the 4-stroke engine main body,
The control device controls the rotation of the crankshaft by performing vector control on the rotating electrical machine according to the rotational speed of the crankshaft and the position of the crankshaft after the combustion of the four-stroke engine main body is stopped. To stop the rotation of the crankshaft.
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