发动机单元和车辆的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有高负载区域及低负载区域、且能够在四冲程发动机本体的燃烧停止后减小曲柄轴的旋转停止的位置偏差的发动机单元等。发动机单元包括：四冲程发动机本体，其具有高负载区域及低负载区域；三相无刷马达，其启动四冲程发动机本体，且在四冲程发动机本体启动后进行发电；逆变器，其包括多个开关部；以及控制装置。在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且曲柄轴正转时，控制装置配置成以使多个绕组的端子短路的方式控制多个开关部，因此对曲柄轴的正转施加阻力，并且从而使曲柄轴的正转在四冲程发动机本体的压缩冲程期间停止。
【专利说明】
发动机单元和车辆
技术领域
[0001]本发明涉及包括在四冲程期间具有高负载区域和低负载区域的四冲程发动机本体的发动机单元，并且还涉及装配有该发动机单元的车辆。
【背景技术】
[0002]安装到车辆的发动机的类型包括如下的四冲程发动机(例如单缸发动机)，其在四冲程期间具有使发动机的曲柄轴旋转的负载较大的高负载区域以及使曲柄轴旋转的负载较小的低负载区域。该四冲程发动机对启动马达要求较大的输出转矩，以在发动机启动时克服高负载区域而使曲柄轴旋转。
[0003]在该四冲程发动机中，在发动机停止时曲柄轴的旋转停止的位置会产生偏差。即，曲柄轴的旋转停止的位置在每次发动机停止时是不同的。曲柄轴的旋转停止的位置的偏差导致例如对启动马达要求的输出转矩的偏差，以在发动机启动时(再启动时)使曲柄轴旋转。为了应对该偏差可以考虑使启动马达的输出转矩变大，但是这涉及启动马达的尺寸增大，从而导致发动机单元对车辆的可安装性降低。
[0004]专利文献I(PTLl)公开了一种发动机启动装置，其通过在驱动曲柄轴暂时反转之后停止并且随后驱动曲柄轴正转，来使发动机启动。
[0005]由如专利文献I所示的发动机启动装置启动的发动机在其运转期间如果接收到燃烧停止指令，则停止燃烧。随后，曲柄轴的旋转停止。在专利文献I中，发动机启动装置响应于发动机启动操作而驱动启动马达，以使发动机的曲柄轴反转至预先设定的位置，并且继而使曲柄轴停止。
[0006]如专利文献I所示的发动机启动装置意图通过使曲柄轴反转至预先设定的位置并且继而停止反转，而在发动机停止时减小曲柄轴的旋转停止的位置的偏差的影响。
[0007]引用列表
[0008]专利文献
[0009]PTLl:日本专利申请特开N0.2003-343404
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题
[0011]本发明的目的在于提供发动机单元及装配有该发动机单元的车辆，该发动机单元包括在四冲程期间具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体，并且能够在四冲程发动机本体的燃烧停止后减小曲柄轴旋转停止的位置的偏差。
[0012]解决问题的技术手段
[0013]为了解决上述目的，本发明采用如下配置。
[0014](I) 一种发动机单元，其能够安装到车辆，该发动机单元包括:
[0015]四冲程发动机本体，其在四冲程期间具有使曲柄轴旋转的负载较大的高负载区域以及使该曲柄轴旋转的负载小于该高负载区域的负载的低负载区域；
[0016]三相无刷马达，其包括与三相对应的多个绕组，该三相无刷马达能够由设置在该车辆中的电池驱动，该三相无刷马达配置为通过响应于启动指令的接收驱动该曲柄轴正转，而使该四冲程发动机本体启动，该三相无刷马达配置为通过在该四冲程发动机本体启动后与该曲柄轴的旋转连动地旋转，而用作产生对该电池充电的电流的发电机；
[0017]逆变器，其包括控制在该电池与该三相无刷马达之间流动的电流的多个开关部；以及
[0018]控制装置，其包括启动马达控制器及燃烧控制器，该启动马达控制器配置成控制该逆变器中所包括的该多个开关部，以控制在该电池与该三相无刷马达之间流动的电流，该燃烧控制器配置成控制该四冲程发动机本体的燃烧动作；
[0019]该控制装置配置成在该四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且该曲柄轴正转时控制多个开关部，以使该多个绕组的端子短路，使得对该曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使该曲柄轴在该四冲程发动机本体的压缩冲程中停止正转。
[0020]在(I)的发动机单元中，三相无刷马达响应于启动指令的输入而驱动曲柄轴正转，以使四冲程发动机本体启动，并且通过在四冲程发动机本体启动之后与曲柄轴的旋转连动地旋转，来产生用于对电池充电的电流。控制装置在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且曲柄轴正转时控制多个开关部，以使多个绕组的端子短路，从而对曲柄轴的正转施加阻力。结果，曲柄轴的旋转与所施加的阻力对应地减速。由于绕组的短路所致的阻力起因于绕组的感应电压，因此随着曲柄轴的旋转速度增大则阻力增大，并且曲柄轴的旋转速度减小则阻力减小。因此，当曲柄轴的旋转速度较大时，阻力较大，使得曲柄轴的旋转迅速减速。伴随曲柄轴的旋转速度的减小，阻力减小。同时，四冲程发动机本体具有高负载区域及低负载区域，并且曲柄轴在压缩冲程中受到由于压缩反作用力引起的其旋转的阻力。随着正转的曲柄轴接近压缩上死点，该阻力压缩反作用力引起的阻力增大。伴随曲柄轴的旋转速度的减小，压缩反作用力引起的阻力减小。
[0021]通过使绕组短路而施加阻力的根据(I)的发动机单元能够使曲柄轴的旋转速度降低至曲柄轴的旋转不停止的程度，这能够抑制曲柄轴因压缩反作用力而回弹，并且能够防止曲柄轴克服压缩冲程。根据(I)的发动机单元能够通过利用多个绕组的端子的短路所致的阻力的特性及压缩反作用力所致的阻力的特性，来减小曲柄轴的正转停止的位置的偏差。
[0022 ] (2)根据(I)的发动机单元，其中
[0023]该控制装置配置成:
[0024]在该四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且到达该压缩冲程之前控制该多个开关部，以使该多个绕组的端子开始短路，使得对该曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使该曲柄轴在该四冲程发动机本体的压缩冲程中停止正转。
[0025]在根据(2)的配置中，在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且压缩冲程之前，开始多个绕组的端子的短路。在进入压缩冲程后，对正转施加压缩反作用力所致的阻力。因此，根据(2)的配置在压缩冲程中，在对正转施加压缩反作用力所致的阻力的期间内，使多个绕组的端子的短路所致的阻力被更可靠地施加一段时间。结果，可进一步减小曲柄轴的正转停止的位置的偏差。
[0026](3)根据(I)或(2)的发动机单元，其中
[0027]该控制装置配置成:
[0028]在通过利用该多个绕组的端子的短路对该曲柄轴的正转施加阻力而使该曲柄轴的正转在该压缩冲程中停止之后控制该多个开关部，以驱动该曲柄轴正转，从而使该四冲程发动机本体启动。
[0029]根据(3)的配置能够在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后利用多个绕组的端子的短路所致的阻力的特性及压缩反作用力所致的阻力的特性，以实现较小的曲柄轴的正转停止的位置的偏差。因此，在驱动曲柄轴正转以使四冲程发动机本体启动的配置中，曲柄轴开始正转的位置的偏差变化不大。因此，为了使四冲程发动机本体启动而对三相无刷马达要求的转矩的偏差能够减小。
[0030](4)根据(I)或(2)的发动机单元，其中
[0031]该控制装置配置成:
[0032]在由于通过该多个绕组的端子的短路对该曲柄轴的正转施加阻力而使该曲柄轴的正转在该压缩冲程中停止之后控制该多个开关部，以驱动该曲柄轴反转，并且继而在反转之后驱动该曲柄轴正转，以使该四冲程发动机本体启动。
[0033]根据(4)的配置能够在四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后利用多个绕组的端子的短路所致的阻力的特性及压缩反作用力所致的阻力的特性，以实现较小的曲柄轴的正转停止的位置的偏差。因此，在驱动曲柄轴反转并随后驱动曲柄轴正转以使四冲程发动机本体启动的配置中，曲柄轴开始反转的位置的偏差变化不大。因此，可减小在反转之后使曲柄轴正转的位置的偏差。这导致为了使四冲程发动机本体启动而对三相无刷马达要求的转矩的偏差较小。因此，允许三相无刷马达的输出转矩较小，并且因此允许三相无刷马达的尺寸减小。
[0034](5) 一种车辆，该车辆包括如(I)至(4)中任一项所述的发动机单元。
[0035]根据(5)的车辆的发动机单元能够减小曲柄轴的正转停止的位置的偏差。
[0036]本发明的有益效果
[0037]本发明可提供发动机单元及装配有该发动机单元的车辆，该发动机单元包括在四冲程期间具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体，且能够在四冲程发动机本体的燃烧停止之后减小曲柄轴的旋转停止的位置的偏差。
【附图说明】
[0038]图1是示意性地示出根据本发明的第一实施例的发动机单元的概略配置的局部剖视图。
[0039]图2是示意性地示出发动机启动时的曲柄角度位置与所需转矩的关系的说明图。
[0040]图3是放大示出图1中的三相无刷马达及其附近部分的放大剖视图。
[0041]图4是示出图3所示的三相无刷马达的与旋转轴线垂直的剖面的剖视图。
[0042]图5是示出图1所示的发动机单元的电气基本配置的方框图。
[0043]图6是图示出图1所示的发动机单元的动作的流程图。
[0044]图7(a)图示出图1所示的发动机单元的曲柄轴的动作;并且(b)示意性地示出曲柄轴的角度位置与旋转的阻力的关系。
[0045]图8是图示出第二实施例的发动机单元EU的动作的流程图。
[0046]图9是示出安装有发动机单元的车辆的外观图。
【具体实施方式】
[0047]对本发明人针对以下内容进行的研究进行描述，即在具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体中，使曲柄轴的正转在四冲程发动机本体的压缩冲程停止。
[0048]在具有高负载区域及低负载区域的四冲程发动机本体中，曲柄轴在包括高负载区域的压缩冲程正转时受到由压缩反作用力所致的旋转的阻力。
[0049]由压缩反作用力所致的阻力(即负载)与压缩冲程中的曲柄轴的位置对应。压缩冲程存在高负载区域的负载的顶峰。由压缩反作用力所致的负载具有随着正转的曲柄轴越接近压缩上死点则越大的特性。曲柄轴以克服负载的顶峰的方式正转。
[0050]由压缩反作用力所致的阻力(即负载)也受到曲柄轴的旋转速度的影响。曲柄轴的旋转速度越快，则由压缩反作用力所致的阻力越大。例如，四冲程发动机本体在其运转期间如果接收到燃烧停止指令，则停止燃烧。在燃烧停止后，曲柄轴因惯性而继续旋转。例如，在未对曲柄轴的旋转施加马达所致的负载的情况或负载较小的情况下，曲柄轴在压缩冲程以较快的旋转速度旋转。在此情况下，曲柄轴受到由较大的压缩反作用力所致的阻力。曲柄轴如果无法克服由压缩反作用力所致的较大的负载的顶峰，则会因压缩反作用力而回弹从而反转并停止。
[0051]在曲柄轴因压缩反作用力而回弹从而反转并停止的情况下，停止的位置取决于因压缩反作用力而回弹的力。因此，停止的位置的偏差较大。
[0052]停止的位置的偏差较大的情况并不限于例如未施加马达所致的旋转负载的情况或负载较小的情况，在例如在四冲程发动机本体的燃烧停止后通过马达的驱动而辅助曲柄轴的旋转的情况下也相同。
[0053]另一方面，例如在电流于马达与电池之间经过使得三相无刷马达对曲柄轴的旋转施加较强的阻力的配置中，曲柄轴的停止位置容易取决于曲柄轴的旋转速度。例如，在通过电流于三相无刷马达与电池之间流动而维持三相无刷马达的较强的阻力(制动力)的情况下，当与曲柄轴的旋转速度对应的惯性力低于三相无刷马达的阻力(制动力)时，曲柄轴易于停止。因此，难以利用随着曲柄轴越接近压缩上死点则变得越大的阻力的特性。例如，由于三相无刷马达的制动力，曲柄轴的旋转在未充分受到压缩反作用力所致的阻力的影响的情况下停止。在此情况下，曲柄轴停止的位置的偏差较大。
[0054]相反，本发明的发动机单元控制多个开关部，以使多个绕组的端子短路，从而对曲柄轴的正转施加阻力。曲柄轴的旋转根据阻力而减速。由于绕组的短路所致的阻力起因于绕组的感应电压，因此，曲柄轴的旋转速度增大则阻力增大，并且曲柄轴的旋转速度减小则阻力减小。因此，在曲柄轴的旋转速度较大时，阻力较大，使得曲柄轴的旋转迅速减速。随着曲柄轴的旋转速度减小，则旋转的阻力减小。这是如果由绕组的端子的短路产生阻力，开始施加阻力的时间点的旋转速度的偏差的影响较小的原因。此外，由绕组的端子的短路所致的阻力例如可以在比电流于电池与绕组之间流动而对旋转施加阻力的情况长的期间，使曲柄轴保持以较低的但旋转不停止的旋转速度旋转。
[0055]在通过使多个绕组的端子短路而使曲柄轴的正转在压缩冲程停止的情况下，由于旋转速度较低，故压缩反作用力变小，这能够抑制压缩反作用力所致的曲柄轴的回弹。此夕卜，通过使多个绕组的端子短路而迫使曲柄轴的正转在压缩冲程停止的做法涉及有效地利用与压缩冲程中的曲柄轴的位置对应的压缩反作用力所致的阻力的特性。当曲柄轴的旋转速度较低时，压缩反作用力所致的阻力较小。然而，压缩反作用力所致的阻力也具有正转的曲柄轴正转越接近压缩上死点则越大的特性。
[0056]当曲柄轴在压缩冲程中减速时，绕组的短路所致的阻力逐渐减少，并且压缩反作用力也贯穿整个压缩冲程而减少。然而，随着曲柄轴在压缩冲程旋转，压缩反作用力所致的阻力增大。
[0057]因此，能够抑制曲柄轴的压缩反作用力所致的回弹，并且曲柄轴在不克服压缩冲程的情况下易于停止在压缩反作用力所致的阻力的顶峰的中途。利用多个绕组的端子的短路所致的阻力的特性及压缩反作用力所致的阻力的特性的组合使得曲柄轴的正转易于在预定的位置或其附近停止。这就是减小曲柄轴的正转停止的位置的偏差的方式。即，通过多个绕组的端子的短路所致的阻力的特性及压缩反作用力所致的阻力的特性所得到的协同效应而减小正转停止的位置的偏差。
[0058]以下，将参照附图基于优选的实施例对本发明进行描述。
[0059][发动机单元]
[0060]图1示意性地示出本发明的第一实施例的发动机单元EU的概略配置的局部剖视图。本实施例的发动机单元EU为车辆用四冲程发动机单元。
[0061]发动机单元EU设置在作为车辆的示例的机动车(参照图9)中。发动机单元EU包括四冲程发动机本体E及三相无刷马达SG。四冲程发动机本体E为单缸的四冲程发动机。在四冲程发动机本体E中，图2所示的关系建立在曲柄角度位置与所需转矩之间。
[0062]图2示意性地示出发动机启动时的曲柄角度位置与所需转矩的关系说明图。
[0063]四冲程发动机本体E在四冲程期间具有使曲柄轴5旋转的负载较大的高负载区域TH、及使曲柄轴5旋转的负载小于高负载区域TH的负载的低负载区域TL。以曲柄轴5的旋转角度为基准进行观察，低负载区域TL等于或宽于高负载区域TH。特别地，低负载区域TL比负载区域TH宽。换句话说，与低负载区域TL相对应的旋转角度区域比与高负载区域TH相对应的旋转角度区域宽。更详细而言，在旋转期间，四冲程发动机本体E反复进行四个冲程，即，进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、及排气冲程。压缩冲程包括在高负载区域TH中而未包括在低负载区域TL中。在本实施例的四冲程发动机本体E中，高负载区域TH为与压缩冲程大致重叠的区域，低负载区域TL为与进气冲程、膨胀冲程、及排气冲程大致重叠的区域。高负载区域TH及低负载区域TL的分界无需与上述各冲程的分界一致。
[0064]四冲程发动机本体E的一个循环包括一个进气冲程、一个压缩冲程、一个膨胀冲程、及一个排气冲程。
[0065]如图1所示，发动机单元EU包括三相无刷马达SG。三相无刷马达SG为启动马达。更具体地，三相无刷马达SG为启动发电机。在发动机启动时，三相无刷马达SG驱动曲柄轴5正转以使四冲程发动机本体E启动。在四冲程发动机本体E启动后的至少一部分时间段期间，三相无刷马达SG通过曲柄轴5正转，以用作发电机。此时，三相无刷马达SG通过与曲柄轴5的旋转连动地旋转而进行发电。虽然三相无刷马达SG用作发电机，三相无刷马达SG在发动机的燃烧开始后并非必须始终用作发电机。例如也可以在发动机的燃烧开始后，三相无刷马达SG不立即用作发电机，而在满足预定条件的情况下，三相无刷马达SG用作发电机。预定条件的示例包括发动机的旋转速度达到预定速度的条件或者在发动机的燃烧开始后经过预定时间段的条件。在发动机的燃烧开始后，存在三相无刷马达SG用作发电机的期间及三相无刷马达SG用作马达(例如车辆驱动用马达)的期间也是可接受的。
[0066]三相无刷马达SG在曲柄轴5旋转时，响应于控制而对曲柄轴5的旋转施加阻力。三相无刷马达SG通过对曲柄轴5的旋转施加阻力而使曲柄轴5的旋转减速。
[0067]三相无刷马达SG附装到四冲程发动机本体E的曲柄轴5。在本实施例中，三相无刷马达SG在未经由动力传递机构(例如皮带、链、齿轮、减速器、增速器等)的情况下附装到曲柄轴5。然而，在本发明中，只要三相无刷马达SG配置为使得通过三相无刷马达SG的正转而驱动曲柄轴5正转即可。因此，三相无刷马达SG也可经由动力传递机构而附装到曲柄轴5。在本发明中，优选三相无刷马达SG的旋转轴线与曲柄轴5的旋转轴线大致一致。优选三相无刷马达SG在未经由动力传递机构的情况下附装到曲柄轴5，如该实施例所示。
[0068]四冲程发动机本体E包括曲轴箱I(发动机箱I)、气缸2、活塞3、连杆4及曲柄轴5。气缸2布置为沿预定的方向(例如斜上方)从曲轴箱I突起。活塞3往复自由移动地设置在气缸2内。曲柄轴5可旋转地设置在曲轴箱I内。连杆4的一端部(例如上端部)连结到活塞3。连杆4的另一端部(例如下端部)连结到曲柄轴5。气缸2的端部(例如上端部)附装有气缸盖6。曲柄轴5经由一对轴承7以自由旋转的方式被支撑在曲轴箱I上。曲柄轴5的一端部5a(例如右端部)从曲轴箱I向外侧突出。曲柄轴5的一端部5a附装有三相无刷马达SG。
[0069]曲柄轴5的另一端部5b(例如左端部)从曲轴箱I向外侧突出。曲柄轴5的另一端部5b附装有无级变速器CVT(Continuously Variable Transmiss1n)的主皮带盘20。主皮带盘20具有固定皮带轮21及可动皮带轮22。固定皮带轮21以与曲柄轴5—同旋转的方式固定在曲柄轴5的另一端部5b的前端部分。可动皮带轮22花键联接在曲柄轴5的另一端部5b。因此，可动皮带轮22可沿轴线方向X移动。可动皮带轮22配置为以可动皮带轮22与固定皮带轮21之间的间隔可变化的方式与曲柄轴5—同旋转。在主皮带盘20与次级皮带盘(未示出)上挂有皮带B ο曲柄轴5的旋转力传递至机动车(参照图9)的驱动轮。
[0070]图3是放大示出图1中的三相无刷马达SG及其附近部分的放大剖视图。图4是示出图3所示的三相无刷马达SG的与旋转轴线J垂直的剖面的剖视图。
[0071]三相无刷马达SG具有外转子30及内定子40。外转子30具有外转子主体部31。外转子主体部31例如包括强磁性材料。外转子主体部31呈具有底部的筒状。外转子主体部31具有筒状凸起部32、盘状底壁部33及筒状的背轭部34。筒状凸起部32在曲柄轴5的一端部5a容纳在筒状凸起部32的状态下固定在曲柄轴5。固定到筒状凸起部32的底壁部33呈沿曲柄轴5的径向Y延伸的盘形形状。背轭部34呈从底壁部33的外周缘向曲柄轴5的轴线方向X延伸的筒形形状。背轭部34朝曲轴箱I延伸。
[0072]底壁部33及背轭部34例如通过对金属板压制成形而一体地形成。然而，在本发明中，底壁部33与背轭部34作为独立的部件形成也是可接受的。更具体地，在外转子主体部31，背轭部34可与外转子主体部31的其他部分一体地形成，或者可以与外转子主体部31的其他部分分离地形成。在背轭部34与其他部分分离地形成的情况下，只要背轭部34由强磁性材料制成即可，并且其他部分也可由除强磁性材料以外的材料制成。
[0073]筒状凸起部32具有用于容纳曲柄轴5的一端部5a的锥状容纳孔32a。锥状容纳孔32a沿曲柄轴5的轴线方向X延伸。锥状容纳孔32a具有与曲柄轴5的一端部5a的外周面对应的锥角。在将曲柄轴5的一端部5a进入容纳孔32a时，一端部5a的外周面与容纳孔32a的内周面接触，并且曲柄轴5固定到容纳孔32a。结果，凸起部32相对于曲柄轴5的轴线方向X定位。在该情况下，将螺母35旋入至形成在曲柄轴5的一端部5a的前端部分的公螺纹部5c。以这种方式，筒状凸起部32固定到曲柄轴5。
[0074]筒状凸起部32具有大径部32b，该大径部32b设置在筒状凸起部32的近端部(图3中筒状凸起部32的右部)。筒状凸起部32具有形成在大径部32b的外周面上的凸缘部32c。凸缘部32c径向向外延伸。筒状凸起部32的大径部32b容纳在形成于外转子主体部31的底壁部33的中央部的孔部33a中。在该状态下，凸缘部32c与底壁部33的外周面(图3中的右侧面)相接触。筒状凸起部32的凸缘部32c与外转子主体部31的底壁部33通过铆钉36—起固定于外转子主体部31的圆周方向的多个部位。铆钉36贯通凸缘部32c和底壁部33。
[0075]三相无刷马达SG为永久磁铁式马达。外转子主体部31的背轭部具有设置在背轭部34的内周面的多个永久磁铁部37。各个永久磁铁部37以S极和N极沿三相无刷马达SG的径向排列的方式设置。
[0076]多个永久磁铁部37以N极与S极交替出现的方式沿三相无刷马达SG的圆周方向布置。在本实施例中，与内定子40相对的外转子30的磁极数为24个。所谓外转子30的磁极数指的是与内定子40相对的磁极数。与定子铁芯ST的齿部43相对的永久磁铁部37的磁极面的数量相当于外转子30的磁极数。外转子30所具有的每个磁极的磁极面相当于与内定子40相对的永久磁铁部37的磁极面。永久磁铁部37的磁极面由布置在永久磁铁部37与内定子40之间的非磁体材料(未示出)覆盖。在永久磁铁部37与内定子40之间未设置有磁体。非磁体并无特别限定，并且其示例包括不锈钢材料。在本实施例中，永久磁铁部37为铁氧体磁铁。在本发明中，永久磁铁可采用包括钕粘接磁铁、钐钴磁铁、钕磁铁等先前公知的磁铁。永久磁铁部37的形状并无特别限定。外转子30为将永久磁铁部37埋入在磁性材料的内嵌永久磁铁型(IPM(Inter1r Permanent Magnet)型)也是可接受的，但优选外转子30为具有从磁性材料露出的永久磁铁部37的表面永久磁铁型(SPM(Surface Permanent Magnet)型)，如本实施例所图示。
[0077]如上所述，附装到曲柄轴5以与曲柄轴5—同旋转的外转子30为用于增加曲柄轴5的惯量的旋转体。具有多个叶片部Fa的冷却风扇F设置到外转子30的底壁部33的外周面(图1及图3中的右侧面)。冷却风扇F借助于固定件(多个螺栓Fb)固定在底壁部33的外周面。
[0078]内定子40具有定子铁芯ST及多相定子绕组W。定子铁芯ST例如通过将薄板状的硅钢板沿轴线方向积层而获得。定子铁芯ST在其中心部具有内径大于外转子30的筒状凸起部32的外径的孔部41。定子铁芯ST具有径向向外一体地延伸的多个齿部43(参照图4)。在本实施例中，总计18个齿部沿圆周方向间隔布置。换句话说，定子铁芯ST总共具有沿圆周方向间隔布置的18个槽SL(参照图4)。齿部43沿圆周方向大致等间隔地布置。
[0079]三相无刷马达SG为三相马达。三相无刷马达SG包括对应于三相的多个定子绕组W。定子绕组W卷绕在各个齿部43上。多相定子绕组W以通过槽SL的方式设置。多相定子绕组W的每一者属于U相、V相、胃相中的任一者。定子绕组W例如以按U相、V相、W相的顺序布置。定子绕组W相当于本发明的绕组的示例。
[0080]如图3所示，内定子40具有沿三相无刷马达SG的径向形成在内定子40的中央部分的孔部41。曲柄轴5及外转子30的筒状凸起部32布置在孔41中，其中，确保在它们与限定孔41的(内定子40的)壁面之间具有间隙。在该状态下，内定子40附装到四冲程发动机本体E的曲轴箱I。内定子40的齿部43布置为使得齿部43与外转子30的永久磁铁部37的磁极面(内周面)隔开间隔。在该状态下，外转子30与曲柄轴5的旋转连动地旋转。外转子30与曲柄轴5—体地旋转。因此，外转子30的旋转速度与曲柄轴5的旋转速度相同。
[0081 ]将参照图4给出对外转子30的进一步描述。永久磁铁部37沿三相无刷马达SG的径向设置在内定子40的外侧。背轭部34沿径向设置在永久磁铁部37的外侧。永久磁铁部37在其与内定子40相对的表面上具有多个磁极面37a。磁极面37a沿三相无刷马达SG的圆周方向并排布置。磁极面37a的每一者具有N极或S极。N极与S极沿三相无刷马达SG的圆周方向交替地布置。永久磁铁部37的磁极面37a面对内定子40。在本实施例中，多个磁铁沿三相无刷马达SG的圆周方向布置，并且多个磁铁的每一者以S极与N极沿三相无刷马达SG的径向排列的方式配置。磁极面对37p包括沿圆周方向、彼此相邻的一个S极及一个N极。磁极面对37p的数量为磁极面37a的数量的1/2。在本实施例中，外转子30设置有与内定子40相对的24个磁极面37a，且外转子30所包括的磁极面对37p的数量为12个。在图4中，示出与12个磁铁对相对应的12个磁极面对37p。为了清楚地观察图，附图标记37p仅指一对。三相无刷马达SG具有的磁极面37a的数量大于齿部43的数量的2/3。三相无刷马达SG具有的磁极面37a的数量等于或大于齿部43的数量的4/3。
[0082]外转子30在其外表面包括用于检测外转子30的旋转位置的多个被检测部38。多个被检测部38通过磁作用而被检测出。沿圆周方向间隔布置的多个被检测部38设置在外转子30的外表面。在本实施例中，沿圆周方向间隔布置的多个被检测部38设置在外转子30的外周面。多个被检测部38布置在筒状的背轭部34的外周面。多个被检测部38中的每一者沿三相无刷马达SG的径向Y从背轭部34的外周面向外突起。底壁部33、背轭部34及被检测部38例如通过对铁等金属板进行压制成形而一体地形成。即，被检测部381由强磁体支撑。关于被检测部38的布置的细节将在下文进行描述。
[0083]转子位置检测装置50是检测外转子30的位置的装置。转子位置检测装置50设置在允许与多个被检测部38相对的位置。更具体而言，转子位置检测装置50布置在允许多个被检测部38相继与转子位置检测装置50相对的位置。转子位置检测装置50与被检测部38随着外转子30的旋转而通过的路径相对。转子位置检测装置50布置在远离内定子40的位置。在本实施例中，转子位置检测装置50布置为使得外转子30的背轭部34及永久磁铁部37沿曲柄轴5的径向位于转子位置检测装置50与具有定子绕组W的内定子40之间。转子位置检测装置50沿三相无刷马达SG的径向布置在外转子30的外侧。转子位置检测装置50面对外转子30的外周面。
[0084]转子位置检测装置50具有检测用绕组51、检测用磁铁52及铁芯53。检测用绕组51用作检测被检测部38的拾波线圈。铁芯53例如为铁制的、呈杆状的构件。检测用绕组51磁性地检测被检测部38。转子位置检测装置50在曲柄轴5的旋转开始之后，开始检测外转子30的旋转位置。除了由电动势产生的电压伴随被检测部38的通过而产生变化的上述配置以外，转子位置检测装置50也可以采用其它配置。转子位置检测装置50可采用的这些其它配置的示例包括始终对检测用绕组51通电并且通电电流根据伴随被检测部38的通过而产生的电感的变化而变化的配置。转子位置检测装置50并无特别限定，并且其可包括霍耳组件或MR组件。本实施例的发动机单元EU(参照图1)可包括霍耳组件或MR组件。
[0085]参照图4，将对外转子30的被检测部38的布置进行描述。在本实施例中，多个被检测部38设置在外转子30的外表面。多个被检测部38相对于相应的磁极面对37p具有相同的位置关系。转子位置检测装置50设置在允许与多个被检测部38相对的位置。转子位置检测装置50设置在于外转子30的旋转过程中允许与多个被检测部38的每一者相对的位置。转子位置检测装置50并非同时(一次)与多个被检测部38相对，而是与多个被检测部38中的一个相对。在图4中，点划线表示沿圆周方向的预先设定的特定位置。每个特定位置处于包括沿圆周方向彼此相邻的两个磁极(s极及N极)的磁极面对37p中的位置。在本实施例中，外转子30设置有11个被检测部38，该被检测部38的数量比规定位置的数量少一个。11个被检测部38分别设置在12个规定位置中的11个处。
[0086]图5是示出图1所示的发动机单元EU的电气基本配置的方框图。
[0087]发动机单元EU包括四冲程发动机本体E、三相无刷马达SG及控制装置CT。三相无刷马达SG、火花塞29及电池14连接到控制装置CT。
[0088]控制装置CT与多相定子绕组W连接，且从设置在车辆中的电池14中对多相定子绕组W供给电流。控制装置CT包括启动马达控制器62、燃烧控制器63及多个开关部611至616。在本实施例中，控制装置CT具有六个开关部611至616。开关部611至616构成逆变器61。逆变器61为三相桥式逆变器。逆变器61的开关部611至616设置在电池14与三相无刷马达SG之间。开关部611至616控制从电池14施加至三相无刷马达SG的电压。多个开关部611至616与多相定子绕组W的各相连接，且选择性地在多相定子绕组W与电池14之间施加或不施加电压。以这种方式，多个开关部611至616选择性地允许或者阻断电流通过多相定子绕组W与电池14之间。即，多个开关部611至616控制在电池14与三相无刷马达SG之间流动的电流。更具体地，当三相无刷马达SG用作启动马达时，通过开关部611至616的接通/断开动作而切换对多相定子绕组W的每一者的通电及通电停止。当三相无刷马达SG用作发电机时，通过开关部611至616的接通/断开动作而切换定子绕组W的每一者与电池14之间的电流的通过/阻断。通过依次接通/断开开关部611至616，而对从三相无刷马达SG输出的三相交流的整流和电压进行控制。
[0089]开关部611至616的每一者均具有开关组件。开关组件例如为晶体管，更详细而言，为FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)。然而，开关部611至616除采用FET以外，也可采用例如闸流体及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
[0090]启动马达控制器62控制多个开关部611至616。启动马达控制器62通过控制与三相对应的六个开关部611至616的每一者，而控制从电池14施加至三相无刷马达SG的电压。启动马达控制器62通过控制开关部611至616的每一者的接通/断开动作而控制三相无刷马达SG的动作。启动马达控制器62能够通过控制开关部611至616的每一者的接通/断开动作，而驱动三相无刷马达SG正转或反转。启动马达控制器62包括驱动控制单元621、接通/断开动作存储单元623、初始动作单元624、及阻力施加单元625。
[0091]包括驱动控制单元621和阻力施加单元625的启动马达控制器62以及燃烧控制器63通过计算机(未示出)及由计算机执行的控制软件而实现。这里，燃烧控制器63和启动马达控制器62可部分或全部通过作为电子电路的布线逻辑而实现。例如，启动马达控制器62及燃烧控制器63可以配置为相互隔开布置的单独的装置，或者替代地，它们可以一体地配置。
[0092]启动马达控制器62的驱动控制单元621指示三相无刷马达SG旋转曲柄轴5。驱动控制单元621控制逆变器61所包括的多个开关部611至616，以控制在电池14与三相无刷马达SG之间流动的电流。以这种方式，驱动控制单元621驱动三相无刷马达SG。
[0093]接通/断开动作存储单元623例如包括内存。接通/断开动作存储单元623存储与多个开关部611至616的接通/断开动作相关的数据。更具体地，接通/断开动作存储单元623存储用于供控制装置CT控制三相无刷马达SG及四冲程发动机本体E的映像表和记载有信息的软件。初始动作单元624由电子电路形成。初始动作单元624在曲柄轴5为停止状态时，产生使多个开关部611至616进行接通/断开动作的电信号。控制装置CT既可使接通/断开动作存储单元623及初始动作单元624二者同时动作，也可使接通/断开动作存储单元623及初始动作单元624的一者动作。
[0094]阻力施加单元625在四冲程发动机本体E的燃烧停止后控制三相无刷马达SG，以控制曲柄轴5的旋转，使得曲柄轴5的旋转停止。
[0095]燃烧控制器63使火花塞29进行点火动作，从而控制四冲程发动机本体E的燃烧动作。在四冲程发动机本体E包括喷射燃料并产生混合气体的燃料喷射器的情况下，燃烧控制器63通过控制燃料喷射器的喷射，来控制四冲程发动机本体E的燃烧动作。
[0096]用于使四冲程发动机本体E启动的启动开关16连接到启动马达控制器62。启动开关16由驾驶者操作，以启动四冲程发动机本体E。控制装置CT的启动马达控制器62检测电池14的电压，并且因此检测电池14的充电状态。对于电池14的充电状态的检测而言，即可采用检测电池14的电压，也可采用例如在充电状态下检测流入至电池14的电流。
[0097]控制装置CT指示启动马达控制器62控制逆变器61。控制装置CT通过逆变器61的动作控制三相无刷马达SG。在本实施例中，在逆变器61与电池14之间设置有电容器(未示出)，并且电池14和电容器构成蓄电单元。
[0098][发动机单元的动作]
[0099 ]图6是图示图1所示的发动机单元EU的动作的流程图。
[0?00]当发动机单元EU处于燃烧动作时，这里所图示的用于停止发动机单元EU的停止动作开始(步骤Sll)。
[0101]图7(a)图示图1所示的发动机单元EU中的曲柄轴5的运动。图7(b)示意性地示出曲柄轴5的角度位置与旋转的阻力的关系图。
[0102]将参照图6及图7依次描述发动机单元EU的动作。
[0103]燃烧动作状态例如为怠速状态。怠速状态指车辆停止且其发动机旋转的状态。在怠速状态下，发动机为无负载状态，且以最低限度的旋转速度运转。以下，使用怠速状态的示例对燃烧状态进行描述。
[0104]对于车辆停止时发动机停止的车辆，通常自车辆停止起经过预定时间之后判定为车辆停止，从而使发动机停止。在此情况下，在自车辆停止起至判定为车辆停止的期间，车辆停止且其发动机旋转，即车辆处于怠速状态。
[0105]发动机单元EU为怠速状态，即燃烧动作状态时(步骤Sll)，如果未接收到燃烧停止指令(步骤S12:否)，则控制装置CT继续燃烧动作。如果接收到燃烧停止指令(步骤S12:是)，则控制装置CT使发动机的燃烧停止(步骤S13)。更详细而言，燃烧控制器63使发动机的燃烧停止。燃烧停止指令也可以为响应于控制装置CT判定出车辆已停止而产生的内部指令。或者，燃烧停止指令可以为由驾驶者输入的外部指令。在停止发动机的燃烧之后，曲柄轴5因惯性而暂时持续旋转。曲柄轴5的旋转通过转子位置检测装置50而检测。
[0106]四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后(步骤S13之后)，控制装置CT指示三相无刷马达SG对曲柄轴5的正转施加阻力，从而迫使曲柄轴5在四冲程发动机本体E的压缩冲程停止(步骤S14至S19)。详细而言，启动马达控制器62的阻力施加单元625指示三相无刷马达SG对曲柄轴5的正转施加阻力，从而迫使曲柄轴5在四冲程发动机本体E的压缩冲程停止。
[0107]更详细而言，四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后，控制装置CT基于曲柄轴5的位置指示三相无刷马达SG对曲柄轴5的正转施加阻力。控制装置CT基于曲柄轴5的位置而开始对正转施加阻力。控制装置CT在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后且压缩冲程之前(步骤SI4:是)开始对正转施加阻力(步骤SI5)。
[0108]控制装置CT基于来自转子位置检测装置50的信号而检测曲柄轴5的位置。然而，控制装置CT也可基于例如来自除转子位置检测装置50以外的装置或感测器的信号而检测曲柄轴5的位置。控制装置CT检测曲柄轴5的旋转速度也是可以接受的。
[0109]在本实施例中，控制装置CT在曲柄轴5通过压缩上死点之后且曲柄轴5到达压缩冲程之前，开始对曲柄轴5的正转施加阻力。
[0110]在图7所示的示例中，在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后，响应于曲柄轴5通过预先确定的位置PO，阻力被施加到曲柄轴5的正转，使得曲柄轴5停止在压缩冲程的位置P2。在本示例中，位置PO位于膨胀冲程内。
[0111]在上述步骤S15中，控制装置CT指示开关部611至616使三相的定子绕组W的端子短路。在一个示例中，控制装置CT将负侧的开关部612、614、616同时设为接通状态。这导致定子绕组W的端子短路。在本实施例中，定子绕组W的全部端子均短路。即，定子绕组W的与三相无刷马达SG的三相的全部相对应的端子均短路。
[0112]发动机的燃烧停止(步骤S13)至定子绕组W的端子短路的期间为不使三相无刷马达SG对正转施加阻力的期间。
[0113]如果定子绕组W的端子发生短路，则由于定子绕组W的感应电压，电流在定子绕组W中流动。在定子绕组W中的电流流动引起在三相无刷马达SG中产生对旋转的阻力。三相无刷马达SG对曲柄轴5的旋转施加阻力。
[0114]由于定子绕组W的端子的短路所致的阻力起因于定子绕组W的感应电压，因此随着曲柄轴5的旋转速度增大则阻力增大，并且随着曲柄轴5的旋转速度减小则阻力减小。因此，当曲柄轴5的旋转速度较大时，阻力较大，使得曲柄轴5的旋转迅速减速。曲柄轴5的旋转速度越高，则定子绕组W的端子的短路所致的制动越见效。随着曲柄轴5的旋转速度减小，阻力变小。即，当曲柄轴5的旋转速度越低时，定子绕组W的端子的短路所致的制动越不见效。
[0115]通过使多个定子绕组W的端子短路而迫使曲柄轴5的正转在压缩冲程停止的做法涉及有效地利用压缩冲程中的压缩反作用力所致的阻力。
[0116]图7(b)表示曲柄轴5的正转停止在压缩冲程内的位置P2的情况下的旋转的阻力。图7(b)示意性地示出气体的压缩反作用力所致的旋转的阻力Ta、及定子绕组W的端子的短路所致的旋转的阻力Tb。在图7(b)中，所需转矩相当于旋转的阻力。
[0117]由于定子绕组W的短路所致的阻力起因于定子绕组W的感应电压，因此随着曲柄轴5的旋转速度减小，则阻力减小。当旋转速度较低时，定子绕组W的端子的短路所致的阻力较小，这使得曲柄轴5易于以较低的但旋转不停止的旋转速度旋转。
[0118]同时，曲柄轴5在压缩冲程中受到由气体的压缩反作用力所致的旋转的阻力。压缩反作用力所致的阻力取决于压缩冲程中的曲柄轴5的位置。随着正转的曲柄轴越接近压缩上死点则压缩反作用力所致的阻力Ta越大。如图7(b)所示，压缩反作用力所致的阻力Ta具有在压缩上死点附近具有峰值的顶峰的特性。曲柄轴的旋转速度越高，则压缩反作用力所致的阻力Ta越大。因此，当曲柄轴5的旋转速度较高时，则阻力Ta的顶峰变得越高。
[0119]例如，如果在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后，定子绕组W的端子的短路所致的阻力未施加，并且在压缩冲程的压缩上死点附近曲柄轴5的旋转速度较高，则压缩反作用力所致的阻力Ta较大。例如图7(b)所示的阻力Ta的顶峰作为一个整体而变高。在此情况下，曲柄轴5因压缩反作用力而回弹并反转。
[0120]本实施例的发动机单元EU配置为使得在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后，施加定子绕组W的端子的短路所致的阻力，以迫使曲柄轴5的正转在压缩冲程停止。该配置允许曲柄轴的旋转速度低至曲柄轴5的旋转不停止的程度，因此抑制曲柄轴5因压缩反作用力而回弹，并防止曲柄轴5克服压缩冲程。因此，可减小曲柄轴5的正转停止的位置的偏差。
[0121]此外，在压缩冲程期间，对曲柄轴5施加定子绕组W的端子的短路所致的阻力，允许更有效地利用定子绕组W的端子的短路所致的阻力的特性和压缩反作用力所致的阻力的特性。
[0122]随着曲柄轴5在压缩冲程中减速，定子绕组W的短路所致的旋转的阻力Tb逐渐变小，同时随着曲柄轴5在压缩冲程中正转，压缩反作用力所致的阻力Ta变大。定子绕组W的短路所致的阻力Tb的减少与压缩反作用力所致的阻力Ta的增大之间的平衡可用于稳定曲柄轴5的正转停止的位置。因此，可减小曲柄轴5的正转停止的位置的偏差。
[0123]控制装置CT基于转子位置检测装置50所输出的信号而判定曲柄轴5的旋转是否停止(步骤S16)。在本实施例中，转子位置检测装置50检测伴随被检测部38的通过而产生的电动势的变化。因此，一旦曲柄轴5的旋转变慢使得电动势的变化变小，则本实施例的转子位置检测装置50无法检测曲柄轴5的旋转。只要至少通过转子位置检测装置50检测出曲柄轴5的旋转，则曲柄轴5被认为正在旋转。转子位置检测装置50并不限定于本实施例所图示的一个装置，例如，它也可以配置为在曲柄轴5的旋转停止之前检测曲柄轴5的旋转。
[0124]如果曲柄轴5的旋转停止(步骤S16:是)，则控制装置CT等待接收启动指令，即再启动指令(步骤S17)。
[0125]在本实施例中，控制装置CT在开始曲柄轴5的下一次正转之前继续使定子绕组W的端子短路。由于控制装置CT在曲柄轴5的旋转停止之后继续使定子绕组W的端子短路，所以使曲柄轴5的停止状态稳定。例如，如果驱动曲柄轴5旋转的外力出现，则该旋转在定子绕组W中产生感应电压。由此产生的感应电压引起对旋转施加阻力。结果，曲柄轴5的停止状态稳定。这里，如果曲柄轴5的旋转停止(步骤S16:是)，控制装置CT停止使定子绕组W的端子短路也是可接受的。
[0126]在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止且曲柄轴的旋转停止的状态下，控制装置CT响应于启动指令的接收而控制多个开关部611至616，以指示三相无刷马达SG开始曲柄轴5的正转(步骤S18)。由控制装置CT引导的曲柄轴5的正转自曲柄轴5在压缩冲程中停止的位置开始。
[0127]例如当操作启动开关16时，启动指令从启动开关16被输入至控制装置CT。在发动机单元EU具有怠速终止功能的情况下，控制装置CT通过判定是否满足预先确定的发动机启动条件而自行执行启动指令。预先确定的发动机启动条件的达成包括在启动指令的接收中。预先确定的发动机启动条件例如为加速操作器(未示出)的操作。
[0128]如果接收到启动指令(步骤S17:“是”)，则控制装置CT指示使三相无刷马达SG旋转曲柄轴5，从而使四冲程发动机本体E启动(步骤SI8) ο详细而言，启动马达控制器62的驱动控制单元621指示三相无刷马达SG旋转曲柄轴5，从而使四冲程发动机本体E启动。
[0129]图7(a)图示曲柄轴5自停止的位置、即压缩冲程内的位置P2开始旋转的情况。
[0130]在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后，本实施例的发动机单元EU减小曲柄轴5的正转停止的位置的偏差。换句话说，四冲程发动机本体E启动时曲柄轴5开始正转的位置的偏差减小。曲柄轴5克服负载顶峰所需的转矩受到曲柄轴5在到达负载的顶峰之前被加速的旋转速度的影响。因此，所需转矩受到曲柄轴5开始正转的位置的影响。在本实施例中，由于曲柄轴5开始正转的位置的偏差减小，故而在启动四冲程发动机本体E时驱动曲柄轴5正转所需的最大转矩的偏差减小。结果，为了使四冲程发动机本体启动而对三相无刷马达要求的输出转矩能够减小。
[0131]然后，如果曲柄轴5的旋转速度超过预定的可点火的旋转速度(步骤S17:“是”)，控制装置CT使四冲程发动机本体E的燃烧动作开始(步骤S19)。更详细而言，控制装置CT的燃烧控制器63通过控制火花塞29而控制四冲程发动机本体E的燃烧动作。在四冲程发动机本体E包括喷射燃料而产生混合气体的燃料喷射器的情况下，燃烧控制器63也控制燃料喷射器的喷射，以控制四冲程发动机本体E的燃烧动作。燃烧动作的开始导致启动四冲程发动机本体E。
[0132]本实施例的发动机单元EU减小四冲程发动机本体E启动时曲柄轴5开始正转的位置的偏差。这导致为了使四冲程发动机本体启动而对三相无刷马达SG要求的转矩的偏差较小。因此，允许三相无刷马达SG的输出转矩减小，并且因此允许减小三相无刷马达SG的尺寸。
[0133]在四冲程发动机本体E启动后，三相无刷马达SG与曲柄轴5的旋转连动地旋转，以用作产生用于对电池14充电的电流的发电机。更具体地，当四冲程发动机本体E开始燃烧时，由四冲程发动机本体E驱动的三相无刷马达SG用作发电机。控制装置CT对多个开关部611至616进行接通/断开动作，以控制从多个定子绕组W供给至电池14的电流。控制装置CT基于转子位置检测装置50的检测用绕组51的电信号而对多个开关部611至616进行接通/断开动作。
[0134]在本实施例所图示的示例中，在四冲程发动机本体E的燃烧停止且曲柄轴5的旋转停止之后(步骤S16: “是”)，当接收到再启动指令时(步骤S17: “是”)，控制装置CT使曲柄轴5旋转。然而，本发明的控制装置并不限于此。在可行的示例中，当曲柄轴5的旋转由于施加给曲柄轴5的旋转的阻力而停止之后，控制装置在接收到再启动指令之前驱动曲柄轴5在预先确定的时间段正转。
[0135][第二实施例]
[0136]接着，将对本发明的第二实施例进行描述。在描述第二实施例时，对与第一实施例中的各要素相对应的要素标记相同的附图标记，并且将主要对与上述第一实施例不同的方面进行描述。
[0137]图8是图示出第二实施例的发动机单元EU的动作的流程图。
[0138]在本实施例的发动机单元EU中，当定子绕组W的端子的短路所致的阻力施加给曲柄轴5的正转，使得曲柄轴5的正转在压缩冲程停止之后，控制装置CT驱动曲柄轴5反转(步骤S201) ο控制装置CT驱动曲柄轴5反转，并且继而驱动曲柄轴5正转(步骤S18)。控制装置CT控制多个开关部611至616，以指示三相无刷马达SG驱动曲柄轴5反转。
[0139]更具体地，当在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止(步骤S13)、且曲柄轴5的旋转停止的情况下(步骤S16: “是”)未接收到再启动指令时，控制装置CT驱动曲柄轴5反转(步骤S201)。详细而言，启动马达控制器62的驱动控制单元621驱动曲柄轴5反转(步骤S201)。控制装置CT在接收到再启动指令时(步骤S17: “是”)驱动曲柄轴5正转(步骤S18)。
[0140]本实施例的发动机单元EU在四冲程发动机本体E的燃烧动作停止之后(步骤S13)，减小曲柄轴5的正转停止的位置的偏差。因此，在驱动曲柄轴5反转的情况下(步骤S201)，曲柄轴5的反转停止的位置的偏差变化不大。即，在步骤S18中，曲柄轴5开始正转的位置的偏差变化不大。
[0141]由于曲柄轴5开始正转的位置的偏差减小，故曲柄轴5正转所需的最大转矩的偏差减小。结果，为了使四冲程发动机本体启动而对三相无刷马达要求的转矩的偏差减小。
[0142]在本实施例所图示的示例中，当未接收到再启动指令时，驱动曲柄轴5反转(步骤S201)。然而，本发明的控制装置并不限于此。例如，本发明的控制装置可以在接收到再启动指令时，驱动曲柄轴反转。
[0143][机动车]
[0144]图9是示出安装有第一实施例和第二实施例的任一者的发动机单元的车辆的外观图。
[0145]图9所示的车辆A包括发动机单元EU、车体101、车轮102、103、及电池14。发动机单元EU可以是根据第一实施例及第二实施例的任一者的发动机单元EU。安装到车辆A的发动机单元EU驱动作为驱动轮的车轮103，使得车轮103旋转，以使车辆A行驶。
[0146]图9所示的装配有发动机单元EU的车辆A能够在四冲程发动机本体的燃烧停止后减小曲柄轴的旋转停止的位置的偏差。
[0147]图9所示的车辆A为机动车。然而，本发明的车辆并不限于机动车。本发明的车辆的示例包括速可达型机动车、轻型机动车、越野型机动车、和公路型机动车。除了机动车，骑乘式车辆也是可接受的。例如，ATV(A11-Terrain Vehicle，全地形车辆)是可接受的。本发明的车辆并不限于骑乘式车辆，例如也可为具有车室的四轮车辆。
[0148]上述实施例图示出四冲程发动机本体E为单缸发动机的情况。然而，只要为具有高负载区域及低负载区域的发动机，本发明的发动机并无特别限定。因此，多缸发动机也是可以采纳的。本实施例中所图示的发动机以外的发动机的示例包括串联单缸发动机、并联双缸发动机、串联双缸发动机、V型双缸发动机、和水平对向双缸发动机。多缸发动机的缸数并无特别限定。多缸发动机例如也可为四缸发动机。这里，一些四缸发动机不具有低负载区域。例如，四缸发动机配置为使得各缸的压缩冲程等间隔地产生(四缸发动机配置为使得爆炸等间隔地出现)。不具有低负载区域的该发动机与本发明的发动机的定义不符。
[0149]在上述实施例中所图示的示例中，当曲柄轴5沿正转方向位于压缩上死点之后的位置并且在压缩冲程之前，控制装置CT开始对曲柄轴5的正转施加阻力。或者，当曲柄轴沿正转方向位于压缩上死点之前的位置时，本发明的控制装置开始对曲柄轴的正转施加阻力也是可接受的。例如，本发明的控制装置可以在曲柄轴的正转停止前的最后循环前开始对曲柄轴的正转施加阻力。最后循环为包括膨胀冲程、排气冲程、进气冲程、和压缩冲程的循环，在最后循环中，包括曲柄轴的旋转停止的压缩冲程。
[0150]在上述实施例中所图示的示例中，控制装置CT在使曲柄轴5停止的压缩冲程期间对曲柄轴5施加定子绕组W的端子的短路所致的阻力。然而，本发明的控制装置也可不必在曲柄轴停止的压缩冲程期间施加绕组的端子的短路所致的阻力。
[0151]在上述实施例中所图示的示例中，控制装置CT对三相无刷马达SG的三相的全部均使定子绕组W的端子短路。或者，本发明的控制装置对三相的一部分使端子短路，以对曲柄轴的旋转施加阻力也是可接受的。例如，本发明的控制装置可以使与三相中的一相对应的定子绕组的端子短路。例如，本发明的控制装置可以使与二相对应的定子绕组的端子短路。
[0152]在上述实施例中所图示的示例中，控制装置CT通过使三相的定子绕组W的端子短路而对曲柄轴5的正转施加阻力。这里，本发明的控制装置除使绕组的端子短路所致的阻力的施加以外，也可结合不依靠使绕组的端子短路的阻力的施加而实施。例如，控制装置首先控制在电池与绕组之间流动的电流，以对曲柄轴的正转施加阻力。控制装置例如通过对开关部进行向量控制而控制在电池与绕组之间流动的电流。然后，控制装置通过使绕组的端子短路而对曲柄轴5的正转施加阻力。即，发动机的燃烧动作停止至曲柄轴在压缩冲程中停止的期间不仅包括使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的期间，还包括不使绕组的端子短路而对正转施加阻力的期间。
[0153]此外，本发明的发动机单元例如可采用下述配置。
[0154](Al)发动机的燃烧动作停止至曲柄轴在压缩冲程中停止的期间不仅包括使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的一个或多个期间以外，包括不使绕组的端子短路而对正转施加阻力的一个或多个期间。
[0155](A2)发动机的燃烧动作停止至曲柄轴在压缩冲程中停止的期间不仅包括使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的一个或多个期间以外，还包括不使三相无刷马达对正转施加阻力的一个或多个期间。
[0156](A3)发动机的燃烧动作停止至曲柄轴在压缩冲程中停止的期间不仅包括使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的一个或多个期间以外，还包括不使绕组的端子短路而对正转施加阻力的一个或多个期间、以及不使三相无刷马达对正转施加阻力的一个或多个期问。
[0157](A4)在(Al)至(A3)的配置中，发动机的燃烧动作停止至曲柄轴在压缩冲程中停止的期间的起点属于使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的期间。
[0158](A5)在(Al)至(A3)的配置中，发动机的燃烧动作停止至曲柄轴在压缩冲程中停止的期间的起点属于不使绕组的端子短路而对正转施加阻力的期间。
[0159](A6)在(Al)至(A3)的配置中，发动机的燃烧动作停止至曲柄轴在压缩冲程中停止的期间的起点属于不使三相无刷马达对正转施加阻力的期间。
[0160](A7)在(Al)至(A3)的配置中，发动机的燃烧动作停止至曲柄轴在压缩冲程中停止的期间的终点优选属于使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的期间、或不使三相无刷马达对正转施加阻力的期间。这使得在曲柄轴的正转停止时，易于确保绕组的端子的短路所致的阻力与压缩反作用力所致的阻力的平衡。
[0161](AS)发动机的燃烧动作停止至曲柄轴在压缩冲程中停止的期间不仅包括使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的一个或多个期间以外，还包括不使绕组的端子短路而对正转施加阻力的一个或多个期间。
[0162](A9)在(AS)的配置中，发动机的燃烧动作停止至曲柄轴在压缩冲程中停止的期间中的最后循环的期间为使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的期间。这里，最后循环为直到曲柄轴停止的压缩冲程的循环，并且包括膨胀冲程、排气冲程、进气冲程、及压缩冲程。
[0163](AlO)使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的期间也可包括仅使一相的定子绕组的端子短路的期间和仅使二相的定子绕组的端子短路的期间中的至少一者。
[0164](Al I)使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的期间优选未使三相的全部定子绕组W的端子短路的期间。
[0165](Al 2)在四冲程发动机本体中，优选曲柄轴的正转停止前的最后循环的至少一部分为使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的一个或多个期间。这使得在曲柄轴的正转停止时，易于确保绕组的端子的短路所致的阻力与压缩反作用力所致的阻力之间的平衡。
[0166](A13)优选曲柄轴的正转停止的压缩冲程的至少一部分为使多个绕组的端子短路而对曲柄轴的正转施加阻力的一个或多个期间。这使得在曲柄轴的正转停止时，易于确保绕组的端子的短路所致的阻力与压缩反作用力所致的阻力之间的平衡。
[0167]应当理解，本文中所使用的术语及表达用于描述，且并非用于以限定的方式解释，并不排除本文中所示且所提及的特征的任何均等物，并且允许在本发明所要求保护的范围内进行各种修改。
[0168]本发明可以体现为多种不同的形式。本公开应被视为提供本发明的原理的示例。基于多个示例并非意图将本发明限定于本文所述和/或所图示的优选实施例的理解，在本文中描述多个图示性实施例。
[0169]虽然本文中描述了本发明的若干个图示性实施例，但本发明并不限于本文所述的各种优选实施例。本发明也包括本领域的技术人员基于本公开所想到的等同的要素、修改、删除、(例如跨越各种实施例的特征的)组合、改良及/或变更的所有实施例。权利要求书中的限制应基于该权利要求书中所使用的用语广义地解释，而不应限于本说明书或本申请的诉讼期间所述的示例，该示例应解释为非排他性的。例如，在本公开中，术语“优选”为非排他性的，并表示“优选但不限定于此”。
[0170]附图标记列表
[0171]A 车辆
[0172]CT控制装置
[0173]E四冲程发动机本体
[0174]EU发动机单元
[0175]SG三相无刷马达
[0176]5曲柄轴
[0177]62启动马达控制器
[0178]63燃烧控制器
[0179]61逆变器
[0180]611至616开关部
【主权项】
1.一种发动机单元，其能够安装到车辆，所述发动机单元包括: 四冲程发动机本体，其在四冲程期间具有使曲柄轴旋转的负载较大的高负载区域以及使所述曲柄轴旋转的负载小于所述高负载区域的负载的低负载区域； 三相无刷马达，其包括与三相对应的多个绕组，所述三相无刷马达能够由设置在所述车辆中的电池驱动，所述三相无刷马达配置为通过响应于启动指令的接收驱动所述曲柄轴正转，而使所述四冲程发动机本体启动，所述三相无刷马达配置为通过在所述四冲程发动机本体启动后与所述曲柄轴的旋转连动地旋转，而用作产生对所述电池充电的电流的发电机； 逆变器，其包括控制在所述电池与所述三相无刷马达之间流动的电流的多个开关部；以及 控制装置，其包括启动马达控制器及燃烧控制器，所述启动马达控制器配置成控制所述逆变器中所包括的所述多个开关部，以控制在所述电池与所述三相无刷马达之间流动的电流，所述燃烧控制器配置成控制所述四冲程发动机本体的燃烧动作； 所述控制装置配置成在所述四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且所述曲柄轴正转时控制所述多个开关部，以使所述多个绕组的端子短路，使得对所述曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使所述曲柄轴在所述四冲程发动机本体的压缩冲程中停止正转。2.根据权利要求1所述的发动机单元，其中 所述控制装置配置成: 在所述四冲程发动机本体的燃烧动作停止之后且到达所述压缩冲程之前控制所述多个开关部，以使所述多个绕组的端子开始短路，使得对所述曲柄轴的正转施加阻力，从而迫使所述曲柄轴在所述四冲程发动机本体的压缩冲程中停止正转。3.根据权利要求1或2所述的发动机单元，其中 所述控制装置配置成: 在通过利用所述多个绕组的端子的短路对所述曲柄轴的正转施加阻力而使所述曲柄轴的正转在所述压缩冲程中停止之后，控制所述多个开关部，以驱动所述曲柄轴正转，从而使所述四冲程发动机本体启动。4.根据权利要求1或2所述的发动机单元，其中 所述控制装置配置成: 在由于通过所述多个绕组的端子的短路对所述曲柄轴的正转施加阻力而使所述曲柄轴的正转在所述压缩冲程中停止之后，控制所述多个开关部，以驱动所述曲柄轴反转，并且继而在反转之后驱动所述曲柄轴正转，以使所述四冲程发动机本体启动。5.—种车辆，其包括根据权利要求1至4中任一项所述的发动机单元。
【文档编号】F02N11/08GK105829704SQ201480070284
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月18日
【发明人】西川贵裕, 日野阳至
【申请人】雅马哈发动机株式会社