TWI573933B - 引擎系統及跨坐型車輛 - Google Patents

Description

引擎系統及跨坐型車輛

本發明係關於一種引擎系統及跨坐型車輛。

有將具有啟動馬達之功能之發電機(以下稱作啟動兼發電機)設置於引擎之曲柄軸之機車。於此種機車中，於引擎之啟動動作時，為了使1個循環(曲柄軸旋轉2圈之範圍)內之曲柄軸之絕對旋轉位置(以下稱作曲柄角)超過與最初之壓縮上死點對應之角度而需要較大之轉矩。因此，有為了提高引擎之啟動性而使曲柄軸朝反方向旋轉後朝正方向旋轉之技術。

於日本專利特開2014-167287號公報中所記載之引擎控制裝置中，藉由於引擎停止之狀態下操作啟動開關，而使曲柄軸開始朝反方向旋轉。此時，以100%之占空比自電池對啟動兼發電機供給電流。

當自曲柄軸之朝反方向之旋轉開始經過預先設定之期間時，供給至啟動兼發電機之電流之占空比變更為低於100%之值。藉此，於曲柄角小於與最初之壓縮上死點之1個循環前之壓縮上死點對應之角度之前使曲柄軸開始朝正方向旋轉。

上述期間係根據引擎之種類或啟動兼發電機之功能等而設定。例如於自啟動兼發電機對曲柄軸賦予之轉矩相對較小之情形時，將上述期間設定得較長。又，於自啟動兼發電機對曲柄軸賦予之轉矩相對較大之情形時，將上述期間設定得較短。

於國際公開第02/27181號所記載之引擎啟動裝置中，當使點火開關接通時，首先，電動機被間歇性地朝正轉方向驅動而執行預備之正轉驅動。於該預備之正轉驅動中，使曲柄軸旋轉至4循環引擎之壓縮行程之上死點之近前為止。其後，藉由啟動開關之接通而將電動機朝反轉方向驅動。根據設定於排氣行程內之角度算出基準位置而計算曲柄軸之旋轉角度。當旋轉角度到達設定於膨脹行程內之反轉驅動停止位置時，電動機之朝反轉方向之驅動停止，電動機被自朝反轉方向之慣性力與藉由使膨脹行程逆行而上升之壓縮反作用力均衡的正轉反轉位置朝正轉方向驅動。

然而，根據本發明者之實驗及考察而明白即便於自曲柄軸之反方向之旋轉開始經過上述期間後使占空比降低，根據引擎之狀態，亦有於曲柄角小於與1個循環前之壓縮上死點對應之角度之前曲柄軸朝反方向旋轉之情形。例如根據引擎之狀態而使引擎之摩擦力變動。具體而言，引擎之溫度越低，引擎之摩擦力越大，引擎之溫度越高，引擎之摩擦力越小。當引擎之摩擦力變動時，於上述期間中進行旋轉之曲柄軸之旋轉量變動。

若於上述期間中旋轉之曲柄軸之旋轉量變大，則即便於經過上述期間後占空比變更為低於100%之值，曲柄角亦有可能小於與1個循環前之壓縮上死點對應之角度。因此，於日本專利特開2014-167287號公報之引擎控制裝置中，無法提高引擎之啟動性。

於國際公開第02/27181號之引擎啟動裝置中，為了檢測排氣行程內之角度算出基準位置，於執行電動機之反轉驅動之前，必須進行電動機之預備之正轉驅動而使曲柄軸旋轉至壓縮行程之上死點之近前。因此，於引擎啟動時消耗電力變大。

本發明之目的在於提供一種不管引擎之狀態如何均可使引擎適 當地啟動之引擎系統及跨坐型車輛。

(1)本發明之一態樣之引擎系統係搭載於包含電池之車輛者，且包含：4衝程引擎，其於燃燒停止狀態下之4衝程之間具有高負載區域及低負載區域，於高負載區域中作用於曲柄軸之第1旋轉負載大於在低負載區域中作用於曲柄軸之第2旋轉負載；旋轉電機，其構成為可自電池接受電流之供給而使曲柄軸旋轉，且可藉由伴隨曲柄軸之旋轉之發電而對電池進行充電；旋轉角度檢測部，其檢測曲柄軸之旋轉角度(旋轉量)；以及控制裝置，其以藉由自電池對旋轉電機供給電流而使曲柄軸朝正方向或反方向旋轉之方式控制旋轉電機；控制裝置係於引擎啟動時之混合氣之點火前，於進行第1控制之後，進行第2控制，其後進行第3控制，該第1控制係對旋轉電機供給電流，於低負載區域中對抗第2旋轉負載而使曲柄軸最初朝反方向旋轉，該第2控制係以藉由高負載區域中之第1旋轉負載而使曲柄軸之反方向之旋轉停止之方式，於藉由旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為預先設定之切換角度(預先設定之固定旋轉量)時，藉由對旋轉電機供給之電流之調整而使自旋轉電機對曲柄軸賦予之轉矩減小，從而於高負載區域中使曲柄軸朝反方向旋轉，該第3控制係以曲柄軸朝正方向旋轉之方式對旋轉電機供給電流。

於該引擎系統中，於4衝程引擎啟動時之混合氣之點火前，藉由第1控制而對旋轉電機供給電流，從而使曲柄軸最初朝反方向旋轉。當藉由旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為切換角度時，藉由第2控制，利用對旋轉電機供給之電流之調整而使自旋轉電機對曲柄軸賦予之轉矩減小，從而於高負載區域中使曲柄軸朝反方向旋轉。藉此，藉由高負載區域中之第1旋轉負載而使曲柄軸之朝反方向之旋轉停止。其後，藉由第3控制而使曲柄軸朝正方向旋轉。藉此，曲柄角超過與最初之壓縮上死點對應之角度。

根據上述構成，即便於在曲柄軸之反方向之旋轉時引擎之摩擦力變動之情形時，亦可於曲柄軸之旋轉角度成為固定之切換角度時減小自旋轉電機對曲柄軸賦予之轉矩。藉此，不管引擎之摩擦力變動均藉由高負載區域中之第1旋轉負載而使曲柄軸朝反方向之旋轉停止。因此，不管引擎之狀態如何均可使引擎適當地啟動。

又，檢測曲柄軸之旋轉角度而判定旋轉角度是否成為切換角度。因此，無需檢測引擎之1個循環(720°)中之曲柄軸之絕對旋轉位置(曲柄角)，且無需用以檢測曲柄軸之絕對旋轉位置之追加動作。因此，得以抑制引擎啟動時之消耗電流。

作為曲柄軸之旋轉角度，亦可檢測曲柄軸旋轉1圈之範圍(360°)中之曲柄軸之自基準位置之旋轉角度。又，作為曲柄軸之旋轉角度，亦可檢測曲柄軸之自曲柄軸之停止位置之旋轉角度。

(2)亦可為控制裝置係於第1控制中，藉由以第1占空比對旋轉電機供給電流而使曲柄軸朝反方向旋轉，於第2控制中，於藉由旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為切換角度時，將供給至旋轉電機之電流之占空比自第1占空比切換為低於第1占空比之第2占空比。

於此情形時，於引擎啟動時之混合氣之點火前，以曲柄軸朝反方向旋轉之方式藉由第1控制以第1占空比對旋轉電機供給電流。當藉由旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為切換角度時，將藉由第2控制而供給至旋轉電機之電流之占空比自第1占空比切換為第2占空比。藉此，自旋轉電機對曲柄軸賦予之反方向之轉矩減少。其結果，藉由高負載區域中之第1旋轉負載而使曲柄軸朝反方向之旋轉停止。

如此，可利用變更供給至旋轉電機之電流之占空比之簡單之控制，而防止曲柄軸對抗高負載區域中之第1旋轉負載而朝反方向旋轉。

(3)亦可為第1旋轉負載具有由壓縮行程中之壓力所致之第1峰 值，第2旋轉負載具有由排氣閥之反作用力所致之第2峰值，切換角度係以於對應於第2峰值之角度以下且較對應於第1峰值之角度大的角度(旋轉位置)進行自第1占空比向第2占空比之切換之方式設定。

於藉由使曲柄軸朝反方向旋轉而使曲柄角接近對應於第2峰值之角度時，排氣閥之反作用力使曲柄軸朝正方向旋轉。當曲柄角小於對應於第2峰值之角度時，排氣閥之反作用力使曲柄軸朝反方向旋轉。又，於曲柄角接近對應於第1峰值之角度時，壓縮行程中之壓力使曲柄軸朝正方向旋轉。

根據上述構成，由於以在對應於第2峰值之角度以下進行自第1占空比向第2占空比之切換之方式設定切換角度，故而旋轉電機無需產生反方向之轉矩以對抗排氣閥之反作用力而使曲柄軸朝反方向旋轉。因此，可將第2占空比設定得相對較低，故而可減少消耗電力。

(4)第2占空比亦可為0。

於此情形時，由於供給至旋轉電機之電流減少，故而消耗電力減少。

(5)亦可為控制裝置係於第2控制中，於藉由旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為切換角度時，以對曲柄軸賦予正方向之轉矩之方式對旋轉電機供給電流。

於此情形時，當藉由旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為切換角度時，藉由第2控制而對曲柄軸賦予正方向之轉矩。藉此，曲柄軸之反方向之旋轉速度降低。因此，可防止曲柄軸對抗高負載區域中之第1旋轉負載而朝反方向旋轉。

(6)亦可為控制裝置係於第2控制中，於藉由旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為切換角度時，以對曲柄軸賦予正方向之轉矩之方式使旋轉電機短路。

於此情形時，當藉由旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為切 換角度時，藉由第2控制而使旋轉電機短路。此時，於旋轉電機產生之制動力被作為正方向之轉矩而賦予至曲柄軸。藉此，曲柄軸之反方向之旋轉速度降低。因此，可防止曲柄軸對抗高負載區域中之第1旋轉負載而朝反方向旋轉。

(7)亦可為旋轉角度檢測部包含：旋轉構件，其與曲柄軸一併旋轉；第1被檢測體，其設置於旋轉構件；複數個第2被檢測體，其等沿旋轉構件之旋轉方向設置於旋轉構件；第1檢測器，其可於旋轉構件旋轉時檢測第1被檢測體地設置；第2檢測器，其可於旋轉構件旋轉時檢測複數個第2被檢測體地設置；以及判定部，其根據利用第1檢測器對第1被檢測體之檢測及利用第2檢測器對第2被檢測體之檢測而判定旋轉角度；且第1被檢測部係以於活塞位於較下死點與上死點之間之中間位置更靠近下死點之位置時，藉由第1檢測器進行檢測之方式配置。

於在壓縮行程中活塞處於自中間位置至上死點為止之範圍時，容易因燃燒室內之壓力而使曲柄軸之旋轉速度變化。另一方面，於在進氣行程及膨脹行程中活塞處於自中間位置至下死點為止之範圍時，曲柄軸之旋轉速度之變化相對較小。根據上述構成，於曲柄軸之旋轉速度之變化相對較小之狀態下對第1被檢測體進行檢測。因此，根據第1被檢測體及複數個第2被檢測體之檢測之旋轉角度之檢測精度提高。

(8)亦可為引擎系統還包含檢測曲柄軸之旋轉狀態之旋轉狀態檢測部，控制裝置係於藉由第2控制使曲柄軸朝反方向旋轉時，於藉由旋轉狀態檢測部檢測出之旋轉狀態滿足預先設定之第1條件時開始第3控制。

於此情形時，即便於引擎之摩擦力變動之情形時，亦可於曲柄軸之旋轉狀態滿足預先設定之第1條件時開始第3控制。因此，不管引 擎之狀態如何，均可於曲柄軸處於適當之旋轉狀態時使曲柄軸之正方向之旋轉開始。

(9)亦可為控制裝置於在第1控制後藉由旋轉狀態檢測部而檢測出之旋轉狀態滿足預先設定之第2條件時不進行第2控制而開始第3控制。第2條件既可與第1條件相同，亦可不同。

根據此種構成，於在引擎啟動前曲柄軸位於排氣上死點或對應於膨脹行程之旋轉位置之情形時，可於第1控制後不進行第2控制地迅速地進行第3控制。

(10)亦可為控制裝置係當於引擎啟動時之混合氣之點火前開始啟動處理時，於最初進行第1控制之後，進行第2控制，其後進行第3控制。

於此情形時，於啟動處理之最初不進行其他控制，而最初進行第1控制，故而得以抑制消耗電力。又，控制動作不會複雜化。

(11)亦可為引擎系統進而包含用以使控制裝置成為接通狀態或斷開狀態而接通或斷開之主開關，控制裝置係於主開關被接通且引擎啟動時之混合氣之點火前，開始啟動處理，於啟動處理中，於最初進行第1控制之後，進行第2控制，其後進行第3控制。

於此情形時，當使主開關接通時，最初不使曲柄軸朝正方向旋轉，而最初使曲柄軸朝反方向旋轉。

(12)亦可為引擎系統包含可由駕駛員操作之啟動開關，控制裝置係於主開關被接通且啟動開關被接通，且引擎啟動時之混合氣之點火前，進行第1控制、第2控制及第3控制。

於此情形時，當使啟動開關接通時，最初不使曲柄軸朝正方向旋轉，而最初使曲柄軸朝反方向旋轉。

(13)本發明之另一態樣之跨坐型車輛包含：本體部，其具有驅動輪及電池；以及上述引擎系統，其產生用以使驅動輪旋轉之動力。

該跨坐型車輛由於包含上述引擎系統，故不管引擎之摩擦力變動與否均可使引擎適當地啟動。因此，可自引擎停止之狀態迅速地行駛。

1‧‧‧車體

2‧‧‧前叉

3‧‧‧前輪

4‧‧‧把手

5‧‧‧座部

6‧‧‧ECU

7‧‧‧電池

8‧‧‧後輪

10‧‧‧引擎

11‧‧‧活塞

12‧‧‧連桿

13‧‧‧曲柄軸

15‧‧‧進氣閥

16‧‧‧排氣閥

17‧‧‧閥驅動部

18‧‧‧火星塞

19‧‧‧噴射器

20‧‧‧氣缸

21‧‧‧燃燒室

22‧‧‧進氣口

23‧‧‧進氣通路

24‧‧‧排氣口

25‧‧‧排氣通路

30‧‧‧旋轉電機

30c‧‧‧線圈

31‧‧‧定子

31a‧‧‧齒部

32‧‧‧轉子

32a‧‧‧轉子本體

32b‧‧‧第1磁極

32c‧‧‧第2磁極

32n‧‧‧第2部分

32s‧‧‧第1部分

41‧‧‧主開關

42‧‧‧啟動開關

43‧‧‧進氣壓力感測器

61‧‧‧CPU

62‧‧‧ROM

63‧‧‧RAM

64‧‧‧電機驅動部

65‧‧‧轉換部

66‧‧‧平滑電容器

100‧‧‧機車

200‧‧‧引擎系統

611‧‧‧電機控制部

612‧‧‧位置判定部

A1‧‧‧角度

A2‧‧‧角度

A3‧‧‧角度

A4‧‧‧角度

A5‧‧‧角度

A12‧‧‧角度

A23‧‧‧角度

A34‧‧‧角度

A45‧‧‧角度

AR1、AR2、AR3、AR4‧‧‧檢測區域

AS1、AS2、AS3、AS4‧‧‧角度感測器

ASW‧‧‧角度

CRK、HU、HV、HW‧‧‧信號

D1‧‧‧第1占空比

D2‧‧‧第2占空比

D3‧‧‧第3占空比

D4‧‧‧第4占空比

D5‧‧‧第5占空比

EU‧‧‧引擎單元

N‧‧‧磁極

N1‧‧‧節點

N2‧‧‧節點

N3‧‧‧節點

N4‧‧‧節點

N5‧‧‧節點

Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6‧‧‧開關元件

S‧‧‧磁極

S11‧‧‧步驟

S12‧‧‧步驟

S13‧‧‧步驟

S14‧‧‧步驟

S15‧‧‧步驟

S16‧‧‧步驟

S21‧‧‧步驟

S22‧‧‧步驟

S23‧‧‧步驟

S24‧‧‧步驟

S25‧‧‧步驟

S26‧‧‧步驟

S27‧‧‧步驟

S28‧‧‧步驟

S31‧‧‧步驟

S32‧‧‧步驟

SW‧‧‧切換角度

SW1‧‧‧切換角度

t1‧‧‧時間點

t2‧‧‧時間點

t3‧‧‧時間點

t4‧‧‧時間點

t23‧‧‧時間點

TV‧‧‧節流閥

U、V、W‧‧‧線圈

圖1係表示本發明之一實施形態之機車之概略構成的模式性側視圖。

圖2係用以對引擎系統之構成進行說明之模式圖。

圖3係表示ECU、旋轉電機及複數個角度感測器之構成之模式圖。

圖4(a)及(b)係用以對作用於曲柄軸之旋轉負載進行說明之圖。

圖5係表示於引擎啟動時作用於曲柄軸之旋轉負載及供給至旋轉電機之電流之占空比之變化的時序圖。

圖6係表示利用圖3之電機控制部之引擎之啟動處理之一例的流程圖。

圖7(a)係沿曲柄軸之旋轉中心線之旋轉電機之模式性剖視圖。

圖7(b)係圖7(a)之A-A線剖視圖。

圖7(c)係圖7(a)之B-B線剖視圖。

圖8係轉子本體之內周面之展開圖。

圖9係藉由曲柄軸朝正方向旋轉2圈而自4個角度感測器輸出之4個信號之波形圖。

圖10係表示利用圖3之電機控制部之引擎之啟動處理之另一例之流程圖。

圖11係表示於曲柄角位於排氣上死點或其附近之狀態下使曲柄軸停止之情形時之切換角度之圖。

圖12係用以說明另一實施形態之引擎系統之引擎啟動時之動作的時序圖。

圖13係表示另一實施形態之引擎之啟動處理之流程圖。

以下，一面參照圖式一面對本發明之一實施形態之引擎系統及跨坐型車輛進行說明。於以下之說明中，將機車設為跨坐型車輛之一例進行說明。

(1)機車

圖1係表示本發明之一實施形態之機車之概略構成之模式性側視圖。於圖1之機車100中，前叉2可朝左右方向擺動地設置於車體1之前部。於前叉2之上端安裝有把手4，於前叉2之下端，可旋轉地安裝有前輪3。

於車體1之大致中央上部設置有座部5。於座部5之後部之下方配置有ECU(Engine Control Unit；引擎控制裝置)6及電池7。又，於車體1之下部設置有引擎單元EU。引擎單元EU包含引擎10。本例之引擎10為4衝程單氣缸引擎。由ECU6及引擎單元EU構成引擎系統200。於車體1之後端下部可旋轉地安裝有後輪8。後輪8利用由引擎10產生之動力而進行旋轉。

(2)引擎系統

圖2係用以對引擎系統200之構成進行說明之模式圖。如圖2所示，引擎單元EU包含引擎10及旋轉電機30。引擎10包含活塞11、連桿(connecting rod)12、曲柄軸13、進氣閥15、排氣閥16、閥驅動部17、火星塞18及噴射器19。

活塞11可於氣缸20內往復移動地設置，且經由連桿12而連接於曲柄軸13。活塞11之往復運動轉換為曲柄軸13之旋轉運動。於曲柄軸13設置有旋轉電機30。旋轉電機30作為啟動兼發電機發揮功能。即，旋轉電機30為具有啟動馬達之功能之發電機，使曲柄軸13朝正方向及反方向旋轉驅動且藉由曲柄軸13之旋轉而產生電力。正方向為引擎10通 常動作時之曲柄軸13之旋轉方向，反方向為其相反之方向。旋轉電機30不經由減速機而直接對曲柄軸13傳遞轉矩。藉由將曲柄軸13之正方向之旋轉(正轉)時之轉矩傳遞至後輪8，而使後輪8旋轉。

於氣缸20內之活塞11上形成有燃燒室21。燃燒室21係經由進氣口22而與進氣通路23連通，且經由排氣口24而與排氣通路25連通。以使進氣口22開閉之方式設置有進氣閥15，以使排氣口24開閉之方式設置有排氣閥16。進氣閥15及排氣閥16係藉由閥驅動部17驅動。於進氣通路23設置有用以調整自外部流入之空氣之流量之節流閥TV。火星塞18係以對燃燒室21內之混合氣進行點火之方式構成。噴射器19係以對進氣通路23噴射燃料之方式構成。

於ECU6電性連接有主開關41、啟動開關42、進氣壓力感測器43及複數個(本例中為4個)角度感測器AS1、AS2、AS3、AS4。角度感測器AS1、AS2、AS3、AS4例如包括霍耳IC(積體電路)或磁阻元件。

主開關41例如設置於圖1之把手4之下方，啟動開關42例如設置於圖1之把手4。主開關41及啟動開關42由駕駛員進行操作。進氣壓力感測器43檢測進氣通路23內之壓力。角度感測器AS1、AS2、AS3、AS4設置於旋轉電機30。

如下所述，於本例之引擎10之通常動作時，藉由曲柄軸13朝正方向旋轉2圈，而進行包括進氣行程、壓縮行程、膨脹行程及排氣行程之1個循環之動作。曲柄軸13旋轉2圈(720°)相當於引擎10之1個循環。因此，若僅判定曲柄軸13旋轉1圈(360°)之範圍中之曲柄軸13之旋轉位置，則無法判定曲柄軸13旋轉2圈(720°)之範圍中之曲柄軸13之絕對旋轉位置。因此，無法檢測對應於引擎10之1個循環之曲柄角。

進氣通路23內之壓力於進氣行程、壓縮行程、膨脹行程及排氣行程中分別不同。因此，可根據旋轉1圈(360°)之範圍中之曲柄軸13 之旋轉位置與進氣通路23內之壓力，而檢測旋轉2圈(720°)之範圍中之曲柄軸13之旋轉位置作為曲柄角。然而，於引擎10啟動時，曲柄軸13之旋轉速度較低，故而可正確地檢測進氣通路23內之壓力。

將主開關41及啟動開關42之操作以操作信號之形式賦予至ECU6，將進氣壓力感測器43之檢測結果以檢測信號之形成賦予至ECU6。於引擎10啟動時，ECU6根據自角度感測器AS1~AS4輸出之信號而檢測曲柄軸13之旋轉角度(旋轉量)。於本實施形態中，如下所述，曲柄軸13之旋轉角度係自曲柄軸13旋轉1圈(360°)之範圍中之基準位置之旋轉角度。於引擎10啟動後，ECU6根據自角度感測器AS1~AS4輸出之信號及藉由進氣壓力感測器43檢測出之壓力，而檢測曲柄軸13旋轉2圈(720°)之範圍中之曲柄軸13之旋轉位置作為曲柄角。

當主開關41接通時，ECU6係於引擎10啟動後，根據操作信號、檢測信號及所檢測出之旋轉角度而控制旋轉電機30、火星塞18及噴射器19。另一方面，當主開關41斷開時，ECU6成為斷開狀態。

(3)ECU、旋轉電機及複數個角度感測器

圖3係表示ECU6、旋轉電機30及複數個角度感測器AS1、AS2、AS3、AS4之構成之模式圖。如圖3所示，ECU6包含CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)(中央運算處理裝置)、ROM(唯讀記憶體)62、RAM(隨機存取記憶體)63、電機驅動部64、轉換部65及平滑電容器66。旋轉電機30包含U相、V相及W相之線圈U、V、W。旋轉電機30作為三相同步電動機發揮功能且作為三相同步發電機發揮功能。

ECU6之轉換部65包含開關元件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6。開關元件Q1~Q6之各者例如為FET(Field Effect Transistor，場效應電晶體)。開關元件Q1連接於節點N1與節點N3之間，開關元件Q2連接於節點N3與節點N2之間。開關元件Q3連接於節點N1與節點N4之間，開 關元件Q4連接於節點N4與節點N2之間。開關元件Q5連接於節點N1與節點N5之間，開關元件Q6連接於節點N5與節點N2之間。節點N1連接於電池7之正端子，節點N2連接於電池7之負端子。線圈U之一端連接於節點N3，線圈V之一端連接於節點N4，線圈W之一端連接於節點N5。平滑電容器66連接於節點N1與節點N2之間。

ROM62記憶CPU61之控制程式等。RAM63記憶各種資料且作為CPU61之作業區域發揮功能。CPU61係藉由執行記憶於ROM62之控制程式，而實現電機控制部611及位置判定部612之功能。電機控制部611及位置判定部612係於下文進行敍述。再者，於ECU6中，亦可代替CPU61、ROM62及RAM63而使用微電腦。

對位置判定部612賦予自角度感測器AS1、AS2、AS3、AS4分別輸出之信號HU、HV、HW、CRK。又，對位置判定部612賦予藉由進氣壓力感測器43檢測出之壓力。位置判定部612根據信號HU、HV、HW、CRK而檢測曲柄軸13旋轉1圈之範圍中之曲柄軸13之旋轉角度。又，位置判定部612根據信號HU、HV、HW、CRK及所檢測出之壓力而檢測曲柄角。所檢測出之旋轉角度及曲柄角記憶於RAM63並且賦予至電機控制部611。曲柄角係隨著曲柄軸13朝正方向旋轉而變大，且隨著曲柄軸13朝反方向旋轉而變小。位置判定部612係以固定之週期重複旋轉角度及曲柄角之檢測。每當檢測曲柄角時，將記憶於RAM63之旋轉角度及曲柄角更新。

電機控制部611係根據藉由位置判定部612檢測出之旋轉角度及曲柄角而控制電機驅動部64。電機驅動部64對轉換部65之開關元件Q1~Q6之各者賦予控制信號。

於引擎10啟動時，以旋轉電機30作為三相同步電動機發揮功能之方式控制開關元件Q1~Q6之接通斷開。於此情形時，藉由轉換部65而將電池7之直流電力轉換成交流電力，藉由該交流電力而驅動旋 轉電機30。

於引擎10完全爆炸後，以旋轉電機30作為發電機發揮功能之方式控制開關元件Q1~Q6之接通斷開。於此情形時，利用轉換部65將由旋轉電機30產生之交流電力轉換為直流電力，利用該直流電力對電池7進行充電。所謂完全爆炸係指引擎10轉移為無需旋轉電機30之驅動力而僅藉由混合氣之燃燒來穩定地驅動曲柄軸13之狀態。

於引擎10完全爆炸後，藉由場磁控制而控制旋轉電機30之發電電力。所謂場磁控制係指藉由使開關元件Q1~Q6之導通期間之相位以各相之感應電壓之相位為基準而變化，從而控制旋轉電機30之發電電力。具體而言，開關元件Q1、Q2之接通斷開之切換時序、開關元件Q3、Q4之接通斷開之切換時序及開關元件Q5、Q6之切換時序分別以U相、V相及W相之感應電壓之相位為基準提前或延遲。藉此，調整旋轉電機30之發電電力。

(4)作用於曲柄軸之旋轉負載

於本例之引擎10之通常動作時，藉由曲柄軸13朝正方向旋轉2圈，而進行包括進氣行程、壓縮行程、膨脹行程及排氣行程之1個循環之動作。

於以下之說明中，將自壓縮行程向膨脹行程轉移時之上死點稱作壓縮上死點，將自排氣行程向進氣行程轉移時之上死點稱作排氣上死點。又，將自進氣行程向壓縮行程轉移時之下死點稱作進氣下死點，將自膨脹行程向排氣行程轉移時之下死點稱作膨脹下死點。

又，將活塞11位於一個循環之壓縮上死點時之曲柄角稱作角度A1，將活塞11位於一個循環之膨脹下死點時之曲柄角稱作角度A2。又，將活塞11位於一個循環之排氣上死點時之曲柄角稱作角度A3，將活塞11位於下一循環之進氣下死點時之曲柄角稱作角度A4。進而，將活塞11位於下一循環之壓縮上死點時之曲柄角稱作角度A5。

圖2之閥驅動部17包含未圖示之凸輪軸及搖臂等。閥驅動部17之凸輪軸與曲柄軸13之旋轉連動而旋轉，且搖臂動作，藉此，逐一循環地使進氣閥15及排氣閥16提昇。於此情形時，藉由進氣閥15及排氣閥16之反作用力而對曲柄軸13作用旋轉負載。

圖4(a)及(b)係用以說明作用於曲柄軸13之旋轉負載之圖。圖4(a)表示進氣閥15及排氣閥16之提昇量與曲柄角之關係。於圖4(a)中，縱軸表示閥提昇量，橫軸表示曲柄角。圖4(b)表示於混合氣之燃燒停止之狀態下作用於曲柄軸13之旋轉負載與曲柄角之關係。於圖4(b)中，縱軸表示旋轉負載，橫軸表示曲柄角。

如圖4(a)中實線所示，排氣閥16於自大於角度A1且小於角度A2之角度至略大於角度A3之角度為止之區域被提昇。排氣閥16之提昇量於角度A2與角度A3之間之角度A23最大。另一方面，如圖4(a)中一點鏈線所示，進氣閥15於自略小於角度A3之角度至大於角度A4且小於角度A5之角度為止之區域被提昇。進氣閥15之提昇量於角度A3與角度A4之間之角度A34最大。

如上所述，進氣閥15及排氣閥16與曲柄軸13之旋轉連動而被提昇。如圖4(b)所示，於排氣閥16被提昇之區域中，藉由排氣閥16之反作用力而使得作用於曲柄軸13之旋轉負載以角度A23為峰值局部變大。又，於進氣閥15被提昇之區域中，藉由進氣閥15之反作用力而使得作用於曲柄軸13之旋轉負載以角度A34為峰值局部變大。藉由進氣閥15及排氣閥16之反作用力而作用於曲柄軸13之旋轉負載包含於本發明之第2旋轉負載。

於進氣閥15及排氣閥16關閉之狀態下，活塞11越接近上死點，圖2之燃燒室21內之壓力(以下稱作缸內壓)越高。藉此，於進氣閥15及排氣閥16未被提昇之區域中，藉由缸內壓而作用於曲柄軸13之旋轉負載以角度A1、A5為峰值局部變大。

由缸內壓所致之旋轉負載與由進氣閥15及排氣閥16之反作用力所致之旋轉負載相比較大，相當於本發明之第1負載。於本實施形態中，引擎10之1個循環中之進氣閥15及排氣閥16未被提昇之區域相當於高負載區域，進氣閥15及排氣閥16之至少一者被提昇之區域相當於低負載區域。

(5)引擎啟動時之動作

當引擎10停止時，於混合氣之燃燒停止之狀態下，曲柄軸13朝正方向旋轉，故而曲柄軸13容易以圖4(b)之角度A45停止。於此情形時，若欲於引擎10啟動時使曲柄軸13朝正方向旋轉，則為了使曲柄角自角度A45超過角度A5而需要較大之正方向之轉矩。

因此，於本實施形態中，當圖2之主開關41接通且啟動開關42接通時，藉由自電池7對旋轉電機30供給電流而使曲柄軸13朝反方向旋轉。於此情形時，於使主開關41接通後且使曲柄軸13朝反方向旋轉之前，不使曲柄軸13朝正方向旋轉。藉此，如圖4(b)中粗實線之箭頭所示，曲柄角自角度A45變小至角度A12。其後，如圖4(b)中粗一點鏈線之箭頭所示，曲柄軸13朝正方向旋轉。藉此，曲柄角超過角度A5，引擎10發生完全爆炸。

如上所述，於旋轉電機30作為三相同步電動機發揮功能之情形時，藉由控制圖3之開關元件Q1~Q6之接通斷開而調整交流電力之每1週期自電池7對圖2之線圈U、V、W分別供給電流之期間之比率(以下稱作占空比)。

供給至旋轉電機30之電流之占空比越高，則藉由旋轉電機30而產生之轉矩越大，供給至旋轉電機30之電流之占空比越低，則藉由旋轉電機30而產生之轉矩越小。於使曲柄軸13自圖4(b)之角度A45朝反方向旋轉之情形時，若占空比較低，則有可能因進氣閥15及排氣閥16之反作用力而使得曲柄軸13停止。於此情形時，無法使曲柄角減小至 角度A12。

因此，於本實施形態中，於使曲柄軸13朝反方向旋轉之情形時，以對抗由進氣閥15及排氣閥16之反作用力所致之旋轉負載而使曲柄軸13朝反方向旋轉之方式設定占空比。將此時所設定之占空比稱作第1占空比。第1占空比例如設定為50%以上且100%以下，較佳為設定為70%以上且100%以下。第1占空比預先記憶於圖3之ROM62。

另一方面，於使曲柄軸13自圖4(b)之角度A23朝反方向旋轉之情形時，若占空比較高，則對抗由缸內壓所致之旋轉負載而使曲柄軸13朝反方向旋轉，曲柄角有可能小於角度A1。因此，即便使曲柄軸13朝正方向旋轉，亦有可能無法超過角度A1。

因此，於本實施形態中，於藉由圖3之位置判定部612檢測出之旋轉角度成為預先設定之切換角度SW時，藉由由缸內壓所致之旋轉負載，以使曲柄軸13之反方向之旋轉停止之方式切換占空比。再者，基準位置例如設定於角度A2附近及角度A4附近。

將此時所設定之占空比稱作第2占空比。第2占空比低於第1占空比。第2占空比例如設定為0%以上且低於50%，較佳為設定為0%以上且20%以下，更佳為設定為0%。藉由將第2占空比設定得更低，可減少對旋轉電機30供給之電流。因此，可減少消耗電力。切換角度SW及第2占空比預先記憶於圖3之ROM62。

於藉由使曲柄軸13朝反方向旋轉而使得曲柄角自角度A45接近角度A34時，氣閥15之反作用力使曲柄軸13朝正方向旋轉。於曲柄角自角度A34接近角度A3時，進氣閥15之反作用力使曲柄軸13朝反方向旋轉。又，於曲柄角自角度A3接近角度A23時，排氣閥16之反作用力使曲柄軸13朝正方向旋轉。於曲柄角自角度A23接近角度A2與角度A12之間之角度時，進氣閥15之反作用力使曲柄軸13朝反方向旋轉。進而，於曲柄角自角度A2與角度A12之間之角度接近角度A1時，缸內壓 使曲柄軸13朝正方向旋轉。

如上所述，當引擎10停止時，曲柄軸13容易於角度A45停止。因此，以於角度A23與角度A1之間之曲柄角使曲柄軸13之反方向之旋轉停止之方式，將切換角度SW設定為例如自基準位置起角度A23以下且大於角度A1之角度ASW為止之旋轉角度。例如，於基準位置處於角度A4之情形時，將切換角度SW設定為角度A4與角度ASW之差量。

如上所述，於曲柄角自角度A23接近角度A2與角度A12之間之角度時，進氣閥15之反作用力使曲柄軸13朝反方向旋轉。因此，若曲柄角低於角度A23，則無需用以使曲柄軸13朝反方向旋轉之反方向之轉矩。於此情形時，由於可將第2占空比設定得較低，故而得以減少消耗電力。例如，於基準位置處於角度A4之情形時，切換角度較佳為設定為自角度A4之基準位置至角度A23為止之旋轉角度。藉此，消耗電力更減少。

於本實施形態中，圖3之電機控制部611係於使曲柄軸13朝反方向旋轉之情形時，根據藉由位置判定部612檢測出之旋轉角度而檢測旋轉速度作為曲柄軸13之旋轉狀態。又，電機控制部611係於所檢測出之旋轉速度滿足預先設定之條件(以下稱作第1旋轉條件)之情形時，以曲柄軸13朝正方向旋轉之方式控制圖3之電機驅動部64。於此情形時，第1旋轉條件係曲柄軸13之旋轉速度為0或預先設定之閾值以下。因此，電機控制部611係於曲柄軸13之反方向之旋轉速度成為0或預先設定之閾值以下之情形時，使曲柄軸13之正方向之旋轉開始。第1旋轉條件預先記憶於圖3之ROM62。

將使曲柄軸13朝正方向旋轉之情形時對旋轉電機30供給之電流之占空比稱作第3占空比。第3占空比設定為高於第2占空比之值。第3占空比較佳為設定為與第1占空比相等或高於第1占空比之值。第3占空比預先記憶於圖3之ROM62。

圖5係表示於引擎10啟動時作用於曲柄軸13之旋轉負載及供給至旋轉電機30之電流之占空比之變化的時序圖。於最初狀態下，引擎10處於停止狀態。又，曲柄軸13之曲柄角處於圖4(b)之角度A45。

於時間點t1將圖2之啟動開關42接通。藉此，以第1占空比D1對旋轉電機30供給電流，使得曲柄軸13朝反方向旋轉。藉此，對曲柄軸13作用由進氣閥15及排氣閥16之反作用力所致之旋轉負載。

繼而，於時間點t2，若旋轉角度成為上述切換角度，則供給至旋轉電機30之電流之占空比自第1占空比D1切換為第2占空比D2。藉此，自旋轉電機30對曲柄軸13賦予之反方向之轉矩變小。

繼而，於時間點t3，若藉由由缸內壓所致之旋轉負載使曲柄軸13之旋轉停止，則對旋轉電機30供給之電流之占空比自第2占空比D2切換為第3占空比D3。又，供給至旋轉電機30之電流之方向切換。藉此，曲柄軸13朝正方向旋轉。於本例中，第3占空比D3設定得高於第1占空比D1。於時間點t3，曲柄軸13之曲柄角處於圖4(b)之角度A12。

其後，曲柄軸13之曲柄角於時間點t4超過圖4(b)之角度A5。於曲柄角為角度A5時或處於包含角度A5之固定之角度範圍時進行混合氣之點火。藉此，引擎10發生完全爆炸。

(6)引擎之啟動處理之一例

圖6係表示利用圖3之電機控制部611所進行之引擎10之啟動處理的流程圖。本啟動處理係藉由使圖2之主開關41接通且使啟動開關42接通，而根據記憶於圖3之ROM62之控制程式來執行。於圖6之啟動處理之例中，假定於引擎10啟動前在曲柄角處於圖4(b)之角度A45之狀態下使曲柄軸13停止。

當開始啟動處理時，電機控制部611以藉由以第1占空比對旋轉電機30供給電流而使曲柄軸13朝反方向旋轉之方式，控制電機驅動部64(步驟S11)。於啟動處理中，電機控制部611以使曲柄軸13最初不朝 正方向旋轉而最初朝反方向旋轉之方式控制電機驅動部64。自主開關41之接通至曲柄軸13之反方向之旋轉為止，不使曲柄軸13朝正方向旋轉。

其次，電機控制部611判定藉由位置判定部612檢測出之旋轉角度是否成為切換角度(步驟S12)。當旋轉角度成為切換角度時，電機控制部611以藉由以第2占空比對旋轉電機30供給電流而使曲柄軸13朝反方向旋轉之方式控制電機驅動部64(步驟S13)。即，電機控制部611係將對旋轉電機30供給之電流之占空比自第1占空比切換為第2占空比。

其後，電機控制部611係根據藉由位置判定部612檢測出之旋轉角度而檢測曲柄軸13之旋轉狀態(步驟S14)，判定所檢測出之旋轉狀態是否滿足預先設定之第1旋轉條件(步驟S15)。於所檢測出之旋轉狀態不滿足預先設定之第1旋轉條件之情形時，電機控制部611返回至步驟S14之處理。

於所檢測出之旋轉狀態滿足預先設定之第1旋轉條件之情形時，電機控制部611以藉由以第3占空比對旋轉電機30供給電流而使曲柄軸13朝正方向旋轉之方式控制電機驅動部64(步驟S16)。藉此，啟動處理結束，執行混合氣之點火。

(7)旋轉電機及複數個角度感測器之詳細情況

圖7(a)係沿曲柄軸13之旋轉中心線之旋轉電機30之模式性剖視圖，圖7(b)係圖7(a)之A-A線剖視圖，圖7(c)係圖7(a)之B-B線剖視圖。

如圖7(a)~(c)所示，旋轉電機30包含定子31及轉子32。定子31固定於未圖示之曲柄軸箱。又，定子31具有複數個(本例中為18個)齒部31a。於複數個齒部31a分別設置有繞組，且形成有複數個線圈30c。於圖7(b)、(c)中省略繞組之圖示。於本例中，將18個線圈30c中之6個線圈30c用作圖3之U相之線圈U，將其他6個線圈30c用作圖3之V相之線圈V，將剩餘6個線圈30c用作圖3之W相之線圈W。複數個線圈30c 係以沿以曲柄軸13之旋轉中心線為中心之圓排列之方式配置。

轉子32包含轉子本體32a、複數個(本例中為11個)第1磁極32b及1個第2磁極32c，且可相對於定子31相對旋轉地構成。轉子本體32a形成為具有底部之圓筒狀。轉子本體32a之底部固定於曲柄軸13。藉此，轉子32與曲柄軸13一併旋轉。

複數個第1磁極32b及1個第2磁極32c以與曲柄軸13平行地以固定之長度延伸之方式且以於轉子本體32a之內周面沿周方向排列之方式配置。

圖8係轉子本體32a之內周面之展開圖。於圖8中，轉子本體32a之底部以影線表示。如圖7(b)、(c)及圖8所示，複數個第1磁極32b由永久磁鐵構成。複數個第1磁極32b係以N極與S極交替地排列之方式安裝於轉子本體32a。另一方面，第2磁極32c具有第1部分32s及第2部分32n。第1部分32s被磁化為S極，第2部分32n被磁化為N極。第1部分32s及第2部分32n係於2個N極之第1磁極32b之間依序以自轉子本體32a之底部沿軸方向排列之方式安裝於轉子本體32a。

如圖7(b)、(c)所示，於定子31之複數個齒部31a之前端部之間，沿以曲柄軸13之旋轉中心線為中心之圓形成有複數個間隙。於複數個間隙中之4個間隙分別設置有角度感測器AS1、AS2、AS3、AS4。角度感測器AS1、AS2、AS3配置於與曲柄軸13之旋轉中心線正交之同一平面內。於與曲柄軸13之旋轉中心線平行之方向，角度感測器AS4設置於與角度感測器AS1、AS2、AS3不同之位置。

如圖8中一點鏈線所示，角度感測器AS1、AS2、AS3於在轉子32旋轉時第2磁極32c之第1部分32s移動之軌道上之固定位置分別具有檢測區域AR1、AR2、AR3。另一方面，角度感測器AS4於在轉子32旋轉時第2磁極32c之第2部分32n移動之軌道上之固定位置具有檢測區域AR4。

藉由轉子32旋轉而切換通過檢測區域AR1、AR2、AR3、AR4之磁通之方向。角度感測器AS1、AS2、AS3、AS4將表示通過對應之檢測區域AR1、AR2、AR3、AR4之磁通之方向之切換的信號設為信號HU、HV、HW、CRK輸出(參照圖3)。

圖9係藉由曲柄軸13朝正方向旋轉2圈而自4個角度感測器AS1、AS2、AS3、AS4輸出之4個信號HU、HV、HW、CRK之波形圖。於圖9中表示2個橫軸。2個橫軸中之上側之橫軸表示曲柄軸13之旋轉位置。另一方面，下側之橫軸表示與上側之橫軸所示之旋轉位置對應之曲柄角之一例。

各角度感測器AS1~AS4係於N極通過檢測區域AR1~AR4時輸出高位準之信號，於S極通過檢測區域AR1~AR4時輸出低位準之信號。

如上所述，檢測區域AR1、AR2、AR3位於第1部分32s移動之軌道上。於此情形時，當曲柄軸13以固定速度旋轉時，通過檢測區域AR1、AR2、AR3之磁通之方向以固定之週期切換。藉此，如圖9所示，信號HU、HV、HW以固定之週期切換為高位準與低位準。信號HU、HV、HW之相位相互偏移固定角度。

另一方面，檢測區域AR4位於第2部分32n移動之軌道上。因此，於第2部分32n通過檢測區域AR4時，如圖9中空之箭頭所示，信號CRK維持於高位準之範圍變大。藉此，可根據信號CRK維持於高位準之範圍而檢測第2磁極32c之檢測區域AR4之通過。以下，將第2磁極32c通過檢測區域AR4時之曲柄軸13之旋轉位置稱作基準位置。

位置判定部612係根據自角度感測器AS4輸出之信號CRK而判定曲柄軸13是否位於基準位置。於曲柄軸13之旋轉位置成為基準位置之後，位置判定部612對信號HU、HV、HW之上升及下降進行計數，藉此判定曲柄軸13之旋轉角度。於此情形時，位置判定部612係藉由對 信號HU、HV、HW之上升及下降之次數進行計數而判定曲柄軸13之旋轉角度。再者，位置判定部612亦可藉由對信號HU、HV、HW之上升次數進行計數而判定曲柄軸13之旋轉角度。又，位置判定部612亦可藉由對信號HU、HV、HW之下降次數進行計數而判定曲柄軸13之旋轉角度。

如上所述，曲柄軸13旋轉2圈相當於引擎10之1個循環。因此，若僅判定曲柄軸13旋轉1圈(360°)之範圍中之曲柄軸13之旋轉位置，則無法檢測出與引擎10之1個循環對應之曲柄角。圖2之進氣通路23內之壓力於進氣行程、壓縮行程、膨脹行程及排氣行程中分別不同。因此，位置判定部612係於上述引擎10啟動後，根據旋轉1圈(360°)之範圍中之曲柄軸13之自基準位置之旋轉角度與藉由圖2之進氣壓力感測器43檢測出之壓力，而檢測旋轉2圈(720°)之範圍中之曲柄軸13之旋轉位置作為曲柄角。

(8)第2磁極之較佳之配置例

於以下之說明中，將圖2之活塞11之上死點與下死點之中間點稱作中間位置。如圖4(b)所示，於包含角度A1、A5之固定區域中，活塞11位於上死點或其附近，由缸內壓所致之旋轉負載作用於曲柄軸13。因此，於活塞11位於較中間位置更靠近上死點之位置時，容易藉由缸內壓而使曲柄軸13之旋轉速度變化。另一方面，於活塞11位於較中間位置更靠近下死點之位置時，作用於曲柄軸13之旋轉負載相對較小。因此，曲柄軸13之旋轉速度之變化相對較小。

因此，於本實施形態中，圖7(b)、(c)及圖8之第2磁極32c係如圖9之下側之橫軸所示，以於活塞11位於較中間位置更靠近下死點之位置時藉由角度感測器AS4進行檢測之方式配置。藉此，於曲柄軸13之旋轉速度之變化相對較小之狀態下穩定地檢測第2磁極32c。因此，根據複數個第1磁極32b及第2磁極32c之檢測之旋轉角度之檢測精度提高。

再者，旋轉角度是否成為切換角度之判定既可藉由對信號HU、HV、HW之所有信號之上升及下降進行計數而進行，亦可藉由對信號HU、HV、HW中之2個信號之上升及下降進行計數而進行。又，亦可藉由對信號HU、HV、HW中之1個信號之上升及下降進行計數而進行。

(9)引擎之啟動處理之另一例

圖10係表示利用圖3之電機控制部611之引擎10之啟動處理之另一例之流程圖。圖11係表示於曲柄角位於排氣上死點或其附近之狀態下使曲柄軸停止之情形時之切換角度的圖。於圖11中，縱軸表示旋轉負載，橫軸表示曲柄角。圖10之啟動處理之例係應用於在引擎10啟動前曲柄軸13之停止位置不明確之情形。於本例中，圖9之基準位置亦位於曲柄角A2及曲柄角A4。圖11之例不同於圖6之例之方面在於追加有步驟S31、S32。

當開始啟動處理時，電機控制部611係以藉由以第1占空比對旋轉電機30供給電流而使曲柄軸13朝反方向旋轉之方式，控制電機驅動部64(步驟S11)。於啟動處理中，電機控制部611係以使曲柄軸13最初不朝正方向旋轉而最初朝反方向旋轉之方式控制電機驅動部64。

其後，電機控制部611檢測曲柄軸13之旋轉狀態(步驟S31)，判定所檢測出之旋轉狀態是否滿足預先設定之條件(以下稱為第2旋轉條件)(步驟S32)。此處，旋轉狀態例如為曲柄軸13之旋轉速度。於此情形時，第2旋轉條件係曲柄軸13之反方向之旋轉速度為0或預先設定之閾值以下。因此，電機控制部611係於曲柄軸13之反方向之旋轉速度成為0或預先設定之閾值以下之情形時，判定旋轉狀態滿足預先設定之第2旋轉條件。再者，曲柄軸13之旋轉速度可藉由位置判定部612根據信號HU、HV、HW之上升或下降而檢測。第2旋轉條件既可與第1旋轉條件相同，亦可不同。

例如，當於引擎10啟動前在曲柄角處於圖11之角度A3之狀態下使曲柄軸13停止時，位置判定部612檢測自角度A2之基準位置之旋轉角度。藉此，切換角度SW係根據角度A2之基準位置而設定。於此情形時，藉由於角度A1之由缸內壓所致之旋轉負載而使曲柄軸13之反方向之旋轉停止。因此，藉由位置判定部612檢測出之旋轉角度未達到切換角度SW。

電機控制部611係於所檢測出之旋轉狀態不滿足預先設定之第2旋轉條件之情形時，進入至步驟S12之處理，判定藉由位置判定部612檢測出之旋轉角度是否成為切換角度(步驟S12)。旋轉角度成為切換角度之情形時之動作與圖6之步驟S13~S16之動作相同。於在步驟S12中旋轉角度未成為切換角度之情形時，電機控制部611返回至步驟S31之處理。

於步驟S32中，於所檢測出之旋轉狀態滿足預先設定之第2旋轉條件之情形時，電機控制部611進入至步驟S16之處理，以藉由以第3占空比對旋轉電機30供給電流而使曲柄軸13朝正方向旋轉之方式，控制電機驅動部64。

若於引擎10啟動前在曲柄角處於較圖11之角度A2更接近角度A12之角度之狀態下使曲柄軸13停止，則位置判定部612無法檢測角度A2之基準位置。因此，無法設定切換角度。又，藉由角度A1處之由缸內壓所致之旋轉負載而使曲柄軸13之反方向之旋轉停止。於此情形時，於所檢測出之旋轉狀態滿足預先設定之第2旋轉條件之情形時，電機控制部611進入至步驟S16之處理，以藉由以第3占空比對旋轉電機30供給電流而使曲柄軸13朝正方向旋轉之方式，控制電機驅動部64。

(10)效果

於上述引擎系統200中，於引擎10啟動時之混合氣之點火前，以 曲柄軸13朝反方向旋轉之方式以第1占空比對旋轉電機30供給電流。當藉由位置判定部612檢測出之旋轉角度成為切換角度時，對旋轉電機30供給之電流之占空比自第1占空比切換為第2占空比。藉此，自旋轉電機30對曲柄軸13賦予之反方向之轉矩減少。其結果，藉由由缸內壓所致之旋轉負載而使曲柄軸13朝反方向之旋轉停止。其後，藉由曲柄軸13之旋轉狀態滿足預先設定之第1旋轉條件，而使曲柄軸13朝正方向旋轉。藉此，曲柄角超過與最初之壓縮上死點對應之角度A5。

根據上述構成，即便於在曲柄軸13之反方向之旋轉時，引擎10之摩擦力變動之情形時，亦可降低於旋轉角度成為固定之切換角度時對旋轉電機30供給之電流之占空比。藉此，不管引擎10之摩擦力變動與否，均藉由由缸內壓所致之旋轉負載而使曲柄軸13朝反方向之旋轉停止。因此，不管引擎10之狀態如何，均可使引擎10適當地啟動。

又，根據曲柄軸13旋轉1圈(360°)之範圍內之基準位置而檢測曲柄軸13之旋轉角度，判定旋轉角度是否成為切換角度。因此，無需檢測引擎10之1個循環(720°)中之曲柄軸13之絕對旋轉位置(曲柄角)，且無需用於檢測曲柄軸13之絕對旋轉位置之追加動作。例如，無需於使曲柄軸13朝反方向旋轉之前，使曲柄軸13朝正方向旋轉之動作。因此，得以抑制引擎10啟動時之消耗電流。

(11)其他實施形態

(11-1)於上述實施形態中，於使曲柄軸13朝反方向旋轉後而旋轉角度成為切換角度時，占空比自第1占空比D1切換為第2占空比D2。藉此，自旋轉電機30對曲柄軸13賦予之反方向之轉矩變小，因此曲柄軸13之反方向之旋轉速度降低。本發明並不限定於上述實施形態。

例如亦可於使曲柄軸13朝反方向旋轉後而旋轉角度成為切換角度時，自旋轉電機30對曲柄軸13賦予正方向之轉矩。圖12係用以說明另一實施形態之引擎系統之引擎啟動時之動作的時序圖。於本例中， 與圖5之例同樣地，於最初狀態下，引擎10處於停止狀態。又，曲柄軸13之曲柄角處於圖4(b)之角度A45。

於時間點t1，以自旋轉電機30對曲柄軸13賦予反方向之轉矩之方式，以第1占空比D1對旋轉電機30供給電流。藉此，曲柄軸13朝反方向旋轉。

於時間點t2，若旋轉角度成為切換角度，則以自旋轉電機30對曲柄軸13賦予正方向之轉矩之方式對旋轉電機30供給電流。藉此，曲柄軸13之反方向之旋轉速度降低。此時，對旋轉電機30供給之電流之占空比被設定為高於第1占空比D1之第4占空比D4。

繼而，於時間點t23，當旋轉角度自切換角度朝反方向旋轉預先設定之固定角度時，將對旋轉電機30供給之電流之占空比設定為0%。即，使對旋轉電機30之電流供給停止。藉此，自旋轉電機30對曲柄軸13賦予之轉矩成為0。將此時所設定之占空比0%稱作第5占空比D5。上述固定角度係以小於圖4(b)之角度A23與角度A12之差量之方式設定。

其後，與圖5之例同樣地，於時間點t3，當藉由由缸內壓所致之旋轉負載使曲柄軸13之反方向之旋轉停止時，供給至旋轉電機30之電流之占空比自第5占空比D5切換為第3占空比D3。藉此，對曲柄軸13賦予正方向之轉矩，而使曲柄軸13朝正方向旋轉。於本例中，第3占空比D3被設定得高於第1、第4及第5占空比D1、D4、D5。

第4占空比D4及固定角度係以藉由由缸內壓所致之旋轉負載使曲柄軸13朝反方向之旋轉停止之方式設定。第4占空比D4亦可設定得低於第1占空比D1。

又，於圖12之時序圖中，自時間點t2至時間點t3供給至旋轉電機30之電流之占空比亦可保持為第4占空比D4。

於圖12之例中，自時間點t2至時間點t23，對旋轉電機30供給電 流以對曲柄軸13賦予正方向之轉矩。並不限定於此，亦可於對朝反方向旋轉之曲柄軸13賦予正方向之轉矩之情形時，進行使旋轉電機30短路之控制(所謂之短路煞車控制)。

例如於在時間點t2曲柄軸13朝反方向旋轉之狀態下，將圖3之開關元件Q1、Q3、Q5斷開，且將圖3之開關元件Q2、Q4、Q6接通。於此情形時，旋轉電機30之繞組短路，曲柄軸13之旋轉能量轉換為熱能，藉此於旋轉電機30產生制動力。將所產生之制動力設為正方向之轉矩而賦予至曲柄軸13。

圖13係表示另一實施形態之引擎之啟動處理之流程圖。圖13之流程圖係對應於圖12所示之時序圖之動作，藉由圖3之電機控制部611而執行。

當開始啟動處理時，電機控制部611係與圖6之步驟S11同樣地，以曲柄軸13朝反方向旋轉之方式控制圖3之電機驅動部64(步驟S21)。

其次，電機控制部611判定藉由位置判定部612檢測出之旋轉角度是否成為切換角度(步驟S22)。當旋轉角度成為切換角度時，電機控制部611係以自旋轉電機30對曲柄軸13賦予正方向之轉矩之方式控制電機驅動部64(步驟S23)，從而使曲柄軸13之反方向之旋轉速度降低。

其後，電機控制部611判定曲柄軸13是否進而朝固定角度反方向旋轉(步驟S24)。電機控制部611係於曲柄軸13進而朝固定角度反方向旋轉之情形時，以停止對旋轉電機30之電流供給之方式控制電機驅動部64(步驟S25)。

繼而，電機控制部611與圖6之步驟S14、S15、S16同樣地執行步驟S26、S27、S28之處理。藉此，啟動處理結束，執行混合氣之點火。再者，如上所述，於自圖12之時間點t2至時間點t3使供給至旋轉電機30之電流之占空比保持為第4占空比D4之情形時，亦可不進行步 驟S25之處理。

(11-2)於上述實施形態中，藉由使主開關41接通且使啟動開關42接通而執行利用電機控制部611之引擎10之啟動處理，執行引擎10之啟動處理之時序並不限定於上述示例。亦可藉由使主開關41接通而執行啟動處理。於此情形時，電機控制部611係當使主開關41接通時，不使曲柄軸13朝正方向旋轉而使曲柄軸13朝反方向旋轉。

於本發明之引擎系統200中，亦可藉由滿足預先設定之怠速停止條件而使引擎10自動地停止，其後藉由滿足預先設定之怠速停止解除條件而使引擎10自動地再啟動。怠速停止條件例如包含與節流開度(節流閥TV之開度)、車速及曲柄軸13之旋轉速度中之至少一者有關之條件。怠速停止解除條件例如為操作加速器握把而使節流開度大於0。

於此情形時，亦可於滿足怠速停止解除條件之引擎10之再啟動時，執行圖6之引擎10之啟動處理。藉此，使怠速停止解除後之引擎10適當地啟動。

(11-3)於上述實施形態中，於使曲柄軸13朝反方向旋轉時，檢測出旋轉速度作為曲柄軸13之旋轉狀態並且判定是否滿足第1旋轉條件，但本發明並不限定於此。

作為曲柄軸13之旋轉狀態，亦可代替旋轉速度而檢測作用於曲柄軸13之轉矩。於此情形時，第1或第2旋轉條件例如為所檢測出之轉矩之值處於預先設定之範圍內。藉此，電機控制部611係於所檢測出之轉矩之值成為預先設定之範圍內之情形時，使曲柄軸13之正方向之旋轉開始。

(11-4)於上述實施形態中，當開始引擎10之啟動處理時，藉由位置判定部612而檢測旋轉角度，判定所檢測出之旋轉角度是否成為切換角度。

此處，於在開始引擎10之啟動處理時，曲柄角處於圖4(b)之角度A12之情形時，即便以第1占空比對旋轉電機30供給電流，曲柄軸13亦有可能不朝反方向旋轉。於曲柄軸13不旋轉之情形時，無法檢測出圖8之第2磁極32c，故而亦無法檢測出旋轉角度。因此，電機控制部611亦可於在執行圖6之步驟S11之處理後，於固定期間內未檢測出旋轉角度之情形時，設為曲柄軸13之旋轉狀態處於停止狀態並執行步驟S16之處理。藉此，不管曲柄軸13之停止狀態如何，均可使引擎10適當地啟動。

(11-5)於上述實施形態中，於引擎10啟動後，根據藉由進氣壓力感測器43而檢測出之壓力，而檢測曲柄軸13旋轉2圈之範圍內之旋轉位置作為曲柄角，但本發明並不限定於此。如上所述，於引擎10停止時，於曲柄角處於圖4(b)之角度A45之狀態下曲柄軸13容易停止。因此，亦可藉由假定引擎10之啟動開始處理開始時之曲柄角為角度A45或處於其附近之角度，而預先設定最初檢測出第2磁極32c時之旋轉與相當於1個循環之曲柄軸13之兩圈旋轉中之任一圈旋轉對應。於此情形時，無需進氣壓力感測器43。

(11-6)於上述實施形態中，位置判定部612判定自曲柄軸13旋轉1圈(360°)之範圍內之基準位置之曲柄軸13之旋轉角度是否成為切換角度，但本發明並不限定於此。如上所述，當引擎10停止時，曲柄軸13容易於角度A45附近停止。因此，位置判定部612亦可當啟動處理開始時，判定自曲柄軸13之朝反方向之旋轉之開始位置的曲柄軸13之旋轉角度(旋轉量)是否成為切換角度SW1(預先設定之固定旋轉量)。例如，於在引擎10停止時曲柄軸13容易於角度A45附近停止之情形時，如圖4(b)中虛線之箭頭所示，切換角度SW1被設定為角度A45與角度ASW之差量。切換角度SW1係考慮引擎10停止時之曲柄軸13之停止位置之偏移而實驗性地決定。

本例之啟動處理之例不同於圖6、圖10或圖13之啟動處理之例之方面在於：位置判定部612檢測自停止之曲柄軸13之停止位置之旋轉角度；及電機控制部611於步驟S12、S22中判定藉由位置判定部612所檢測出之旋轉角度是否成為切換角度SW1。

於本例中，當開始啟動處理時，於藉由以第1占空比對旋轉電機30供給電流而使曲柄軸13朝反方向旋轉切換角度SW1之後，藉由以第2占空比對旋轉電機30供給電流而使曲柄軸13進而朝反方向旋轉。其後，於曲柄軸13之旋轉狀態滿足第1旋轉條件之情形時，藉由以第3占空比對旋轉電機30供給電流而使曲柄軸13朝正方向旋轉。

於曲柄軸13之停止位置之偏移較大之情形時，啟動處理有可能失敗。於此情形時，藉由重複啟動處理而可使啟動處理成功。

(11-7)於上述(11-6)之啟動處理之例中，亦可藉由於引擎10停止時電性地對曲柄軸13施加制動，而使曲柄軸13於特定位置(例如角度A45附近)停止。藉此，引擎10之啟動性提高。

(11-8)上述實施形態為將本發明應用於機車之例，但並不限定於此，亦可將本發明應用於三輪機車或ATV(All Terrain Vehicle；全地形車輛)等其他跨坐型車輛。

(12)請求項之各構成要素與實施形態之各要素之對應

以下，對請求項之各構成要素與實施形態之各要素之對應之例進行說明，但本發明並不限定於下述示例。

於上述實施形態中，電池7為電池之例，機車100為車輛及跨坐型車輛之例，引擎系統200為引擎系統之例，1個循環中之進氣閥15及排氣閥16未被提昇之區域為高負載區域之例，1個循環中之進氣閥15及排氣閥16之至少一者被提昇之區域為低負載區域之例。

又，曲柄軸13為曲柄軸之例，由缸內壓所致之旋轉負載為第1旋轉負載之例，由進氣閥15及排氣閥16之反作用力所致之旋轉負載為第 2旋轉負載之例，引擎10為引擎之例。

又，旋轉電機30為旋轉電機之例，角度感測器AS1~AS4、轉子本體32a、複數個第1磁極32b、第2磁極32c及位置判定部612為旋轉角度檢測部之例，ECU6為控制裝置之例，圖6之步驟S11及圖13之步驟S21之處理為第1控制之例，圖6之步驟S13及圖13之步驟S23之處理為第2控制之例，圖6之步驟S16及圖13之步驟S28之處理為第3控制之例。

又，排氣閥16為排氣閥之例，轉子本體32a為旋轉構件之例，第2磁極32c為第1被檢測體之例，複數個第1磁極32b為第2被檢測體之例，角度感測器AS4為第1檢測器之例，角度感測器AS1、AS2、AS3為第2檢測器之例。

進而，位置判定部612為判定部之例，電機控制部611為旋轉狀態檢測部之例，後輪8為驅動輪之例，車體1為本體部之例。

作為請求項之各構成要素，亦可使用具有請求項中所記載之構成或功能之其他各種要素。

(13)參考形態

參考形態之引擎系統係搭載於包含電池之車輛者，且包含：4衝程引擎，其於燃燒停止狀態下之4衝程之間具有高負載區域及低負載區域，於高負載區域中作用於曲柄軸之第1旋轉負載大於在低負載區域中作用於曲柄軸之第2旋轉負載；旋轉電機，其構成為可自電池接受電流之供給而使曲柄軸旋轉，且可藉由伴隨曲柄軸之旋轉之發電而對電池進行充電；曲柄角檢測部，其檢測曲柄角；以及控制裝置，其以藉由自電池對旋轉電機供給電流而使曲柄軸朝正方向或反方向旋轉之方式控制旋轉電機；控制裝置係於引擎啟動時之混合氣之點火前，於進行第1控制之後，進行第2控制，其後進行第3控制，該第1控制係以在低負載區域中對抗第2旋轉負載而使曲柄軸朝反方向旋轉之方式 對旋轉電機供給電流，該第2控制係以藉由高負載區域中之第1旋轉負載使曲柄軸之反方向之旋轉停止之方式，於藉由曲柄角檢測部檢測出之曲柄角成為預先設定之切換角度時調整自旋轉電機對曲柄軸賦予之轉矩，該第3控制係以曲柄軸朝正方向旋轉之方式對旋轉電機供給電流。

於該引擎系統中，於4衝程引擎啟動時之混合氣之點火前，以曲柄軸朝反方向旋轉之方式藉由第1控制對旋轉電機供給電流。當藉由曲柄角檢測部檢測出之曲柄角成為切換角度時，藉由第2控制調整自旋轉電機對曲柄軸賦予之轉矩。藉此，藉由高負載區域中之第1旋轉負載而使曲柄軸朝反方向之旋轉停止。其後，藉由第3控制使曲柄軸朝正方向旋轉。藉此，曲柄角超過與最初之壓縮上死點對應之角度。

根據上述構成，即便於在曲柄軸之反方向之旋轉時引擎之摩擦力變動之情形時，亦可於曲柄角成為固定之切換角度時調整自旋轉電機對曲柄軸賦予之轉矩。藉此，不管引擎之摩擦力變動與否，均藉由高負載區域中之第1旋轉負載而使曲柄軸朝反方向之旋轉停止。因此，不管引擎之狀態如何均可使引擎適當地啟動。

[產業上之可利用性]

本發明可有效地利用於各種引擎系統及跨坐型車輛。

6‧‧‧ECU

10‧‧‧引擎

11‧‧‧活塞

12‧‧‧連桿

13‧‧‧曲柄軸

15‧‧‧進氣閥

16‧‧‧排氣閥

17‧‧‧閥驅動部

18‧‧‧火星塞

19‧‧‧噴射器

20‧‧‧氣缸

21‧‧‧燃燒室

22‧‧‧進氣口

23‧‧‧進氣通路

24‧‧‧排氣口

25‧‧‧排氣通路

30‧‧‧旋轉電機

41‧‧‧主開關

42‧‧‧啟動開關

43‧‧‧進氣壓力感測器

200‧‧‧引擎系統

AS1、AS2、AS3、AS4‧‧‧角度感測器

EU‧‧‧引擎單元

TV‧‧‧節流閥

Claims (13)

1. 一種引擎系統，其係搭載於包含電池之車輛者，且包含：4衝程引擎，其於燃燒停止狀態下之4衝程之間具有高負載區域及低負載區域，於上述高負載區域中作用於曲柄軸之第1旋轉負載大於在上述低負載區域中作用於上述曲柄軸之第2旋轉負載；旋轉電機，其構成為可自上述電池接受電流之供給而使上述曲柄軸旋轉，且可藉由伴隨上述曲柄軸之旋轉之發電而對上述電池進行充電；旋轉角度檢測部，其檢測上述曲柄軸之旋轉角度；以及控制裝置，其以藉由自上述電池對上述旋轉電機供給電流而使上述曲柄軸朝正方向或反方向旋轉之方式控制上述旋轉電機；且上述控制裝置係於上述引擎啟動時之混合氣之點火前，於進行第1控制之後，進行第2控制，其後進行第3控制，上述第1控制係對上述旋轉電機供給電流，於上述低負載區域中對抗上述第2旋轉負載而使上述曲柄軸最初朝反方向旋轉，上述第2控制係以藉由上述高負載區域中之上述第1旋轉負載使上述曲柄軸之反方向之旋轉停止之方式，於藉由上述旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為預先設定之切換角度時，藉由對上述旋轉電機供給之電流之調整而使自上述旋轉電機對上述曲柄軸賦予之轉矩減少，從而於上述高負載區域中使上述曲柄軸朝反方向旋轉，上述第3控制係以上述曲柄軸朝正方向旋轉之方式對上述旋轉電機供給電流。
2. 如請求項1之引擎系統，其中上述控制裝置係： 於上述第1控制中，藉由以第1占空比對上述旋轉電機供給電流而使上述曲柄軸朝反方向旋轉；於上述第2控制中，於藉由上述旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為上述切換角度時，將對上述旋轉電機供給之電流之占空比自上述第1占空比切換為低於上述第1占空比之第2占空比。
3. 如請求項1或2之引擎系統，其中上述第1旋轉負載具有因壓縮行程中之壓力產生之第1峰值，上述第2旋轉負載具有因排氣閥之反作用力產生之第2峰值，上述切換角度係以於對應於上述第2峰值之角度以下且較對應於上述第1峰值之角度大的角度進行自上述第1占空比向上述第2占空比之切換之方式設定。
4. 如請求項3之引擎系統，其中上述第2占空比為0。
5. 如請求項1或2之引擎系統，其中上述控制裝置係：於上述第2控制中，於藉由上述旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為上述切換角度時，以對上述曲柄軸賦予正方向之轉矩之方式對上述旋轉電機供給電流。
6. 如請求項1或2之引擎系統，其中上述控制裝置係：於上述第2控制中，於藉由上述旋轉角度檢測部檢測出之旋轉角度成為上述切換角度時，以對上述曲柄軸賦予正方向之轉矩之方式使上述旋轉電機短路。
7. 如請求項1或2之引擎系統，其中上述旋轉角度檢測部包含：旋轉構件，其與上述曲柄軸一併旋轉；第1被檢測體，其設置於上述旋轉構件；複數個第2被檢測體，其等沿上述旋轉構件之旋轉方向設置於上述旋轉構件；第1檢測器，其可於上述旋轉構件旋轉時檢測上述第1被檢測 體地設置；第2檢測器，其可於上述旋轉構件旋轉時檢測上述複數個第2被檢測體地設置；以及判定部，其根據利用上述第1檢測器對上述第1被檢測體之檢測及利用上述第2檢測器對上述第2被檢測體之檢測而判定上述旋轉角度；且上述第1被檢測體配置為於活塞位於較下死點與上死點之間之中間位置更靠近下死點之位置時，藉由上述第1檢測器進行檢測。
8. 如請求項1或2之引擎系統，其還包含檢測上述曲柄軸之旋轉狀態之旋轉狀態檢測部，且上述控制裝置係於藉由上述第2控制使上述曲柄軸朝反方向旋轉時，於藉由上述旋轉狀態檢測部檢測出之旋轉狀態滿足預先設定之第1條件時開始上述第3控制。
9. 如請求項8之引擎系統，其中上述控制裝置係於在上述第1控制之後藉由上述旋轉狀態檢測部檢測出之旋轉狀態滿足預先設定之第2條件時不進行上述第2控制而開始上述第3控制。
10. 如請求項1或2之引擎系統，其中上述控制裝置係當於上述引擎啟動時之混合氣之點火前開始啟動處理時，於最初進行上述第1控制之後，進行上述第2控制，其後進行上述第3控制。
11. 如請求項10之引擎系統，其進而包含用以使上述控制裝置成為接通狀態或斷開狀態而接通或斷開之主開關，上述控制裝置係於上述主開關被接通且上述引擎啟動時之混合氣之點火前，開始上述啟動處理，於上述啟動處理中，於最初進行上述第1控制之後，進行上述第2控制，其後進行上述第3控制。
12. 如請求項11之引擎系統，其具備可由駕駛員操作之啟動開關，上述控制裝置係於上述主開關被接通且上述啟動開關被接通，且上述引擎啟動時之混合氣之點火前，進行上述第1控制、上述第2控制及上述第3控制。
13. 一種跨坐型車輛，其包含：本體部，其具有驅動輪及電池；以及如請求項1或2之引擎系統，其產生用以使上述驅動輪旋轉之動力。