CN103133167A

CN103133167A - 压缩自动点火式发动机的起动控制装置及方法

Info

Publication number: CN103133167A
Application number: CN2012104580740A
Authority: CN
Inventors: 志茂大辅; 中本仁寿; 山内健生; 田贺淳一; 小林谦太; 宫崎正浩
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: CN103133167B; JP5786679B2; US20130138328A1; DE102012021244A1; DE102012021244B4; US9212615B2; JP2013113163A

Abstract

本发明提供一种压缩自动点火式发动机的起动控制装置及方法，在发动机自动停止后再起动时，判定停止时压缩行程汽缸的活塞是否在相对于基准停止位置位于下死点侧的特定范围内，当在特定范围内时，通过从燃料喷射阀向停止时压缩行程汽缸喷射最初的燃料，以此再起动发动机。在对该停止时压缩行程汽缸的最初的燃料喷射中，执行引起超过压缩上死点后迎来热释放率的峰值的主燃烧的主喷射，和引起在主喷射之前的预燃烧的预喷射。预喷射在喷射的燃料容纳于所述活塞的腔室内的正时至少执行一次，并基于停止时压缩行程汽缸的活塞到达压缩上死点的一压缩TDC时的缸内压力的推定值决定其次数及喷射量。

Description

压缩自动点火式发动机的起动控制装置及方法

技术领域

本发明涉及设置于通过自动点火使从燃料喷射阀喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机上，在规定的自动停止条件成立时使上述发动机自动停止，并且之后在规定的再起动条件成立时，使用起动马达对上述发动机赋予旋转力的同时从上述燃料喷射阀喷射燃料，以此再起动上述发动机的压缩自动点火式发动机的起动控制装置。

背景技术

以柴油发动机为代表的压缩自动点火式发动机的热效率通常比如汽油发动机那样的火花点火式发动机更好，排出的CO₂的量也少，因此近年来作为车载用发动机被广泛普及。

对于如上所述的压缩自动点火式发动机，为了谋求CO₂的更进一步削减，采用在怠速运行时等自动停止发动机，在之后进行车辆的出发操作等时再起动发动机的所谓的怠速熄火控制的技术是有效的，关于这些的各种研究也在进行着。

例如，在日本特开2009-62960号公报中，公开了当规定的自动停止条件成立时停止柴油发动机，当规定的再起动条件成立时驱动起动马达的同时执行燃料喷射，从而再起动柴油发动机的柴油发动机的控制装置，根据压缩行程中停止的汽缸（停止时压缩行程汽缸）的活塞停止位置，可变地设定最先喷射燃料的汽缸。

更具体的是在上述文献中，柴油发动机自动停止时，求出在该时刻处于压缩行程的上述停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置，判定该活塞停止位置是否在设定于相对地靠近下死点的适当位置上，当在适当位置上时，向上述停止时压缩行程汽缸喷射最初的燃料，以此从整个发动机迎来第一次压缩上死点起再次开始燃烧（以下，将其称为“一压缩起动”）。

另一方面，在上述停止时压缩行程汽缸的活塞比上述适当位置更位于上死点侧时，在进气行程中停止的汽缸（停止时进气行程汽缸）向压缩行程转移之后，对该汽缸喷射最初的燃料，以此在整个发动机迎来第二次压缩上死点起再次开始燃烧（以下，将其称为“二压缩起动”）。这样，执行不对停止时压缩行程汽缸喷射燃料而是对停止时进气行程汽缸喷射燃料的二压缩起动的原因是，停止时压缩行程汽缸的活塞从上述适当位置向上死点侧偏离时，利用该活塞的压缩幅度（至上死点的行程量）小而汽缸内的空气不能充分高温化，因此即使向停止时压缩行程汽缸喷射燃料也有可能引起失火。

发明内容

在上述专利文献1的技术中，停止时压缩行程汽缸的活塞位于适当位置上时，通过一压缩起动能够迅速地再起动发动机，但是从上述适当位置向上死点侧偏离时，需要执行二压缩起动，而再起动所需的时间变长。即，在二压缩起动中，等待停止时进气行程汽缸转移至压缩行程之后喷射燃料，因此在整个发动机迎来第二次压缩上死点之前不能利用来自燃烧的能量，与此相应地再起动时间变长。因此，理想的是尽量以高频率执行通过一压缩起动的发动机再起动。

本发明是鉴于上述问题而形成的，其目的在于提供通过执行适应缸内环境的适当的燃料喷射控制，以此更能增加通过一压缩起动的迅速的再起动的机会的压缩自动点火式发动机的再起动控制装置。

作为解决上述问题的方法，本发明是设置于通过自动点火使从燃料喷射阀喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机上，在规定的自动停止条件成立时使所述发动机自动停止，并且之后在规定的再起动条件成立时，使用起动马达对所述发动机赋予旋转力的同时从所述燃料喷射阀喷射燃料，以此再起动所述发动机的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其中，具备：判定伴随着所述自动停止在压缩行程中停止的停止时压缩行程汽缸的活塞是否在相对于规定的基准停止位置设定在下死点侧的特定范围内的判定部；判定为所述停止时压缩行程汽缸的活塞停止在所述特定范围内，且发动机的再起动条件成立时，控制所述燃料喷射阀以向所述停止时压缩行程汽缸喷射最初的燃料的喷射控制部；和推定所述再起动开始后停止时压缩行程汽缸的活塞到达压缩上死点的一压缩TDC时的缸内压力的缸内压推定部；所述活塞的与所述燃料喷射阀相对的冠面的规定部位上具有相对于其他部位凹陷的腔室；所述喷射控制部，至少作为对所述停止时压缩行程汽缸的最初的燃料喷射，执行引起超过压缩上死点后迎来热释放率的峰值的主燃烧的主喷射，和引起在主喷射之前的预燃烧的预喷射；所述预喷射在喷射的燃料容纳于所述活塞的腔室内的正时至少执行一次，并设定为通过所述缸内压推定部推定的一压缩TDC时的缸内压力越低，越增加所述预喷射的次数，且使每一次预喷射的喷射量越少。

根据本发明，发动机自动停止后，在通过对停止时压缩行程汽缸的燃料喷射以再起动发动机的一压缩起动时，在燃料容纳于设置于活塞的冠面上的腔室内的正时首先执行预喷射，之后执行主喷射。通过预喷射在活塞的腔室内形成比较浓的混合气（rich mixture），该混合气经过规定的点火延迟时间后通过自动点火燃烧（预燃烧），因此停止时压缩行程汽缸的缸内温度·压力上升，接着执行主喷射时，喷射的燃料立刻通过自动点火燃烧（主燃烧）。该主燃烧为超过压缩上死点后迎来热释放率的峰值的燃烧，并起到按压通过压缩上死点后的活塞的作用，因此向发动机赋予正方向的转矩，以提高其转速。

这样，主喷射的燃料的点火性通过其以前的预喷射（预燃烧）而改善，因此即使停止时压缩行程汽缸中的压缩幅度不那么大，也能确实地执行停止时压缩行程汽缸中的燃烧。借助于此，可以将作为可进行一压缩起动的活塞停止位置范围的特定范围扩大至上死点侧，因此可以增加一压缩起动的机会，确保迅速的起动性。

而且，在本发明中，推定停止时压缩行程汽缸到达压缩上死点的一压缩TDC时的缸内压力，其推定的缸内压力越低，越增加所述预喷射的次数（每一次预喷射的喷射量越少），因此缸内压力越低，越可以减弱每一次预喷射的渗透性（penetration）。借助于此，尽管缸内压力低，但是可以回避强渗透性的燃料的喷射（借助于此燃料容易扩散），因此可以在腔室的内部确实地形成浓且点火容易的混合气，可以良好地确保预喷射的燃料的点火性。

在本发明中，优选的是所述缸内压推定部基于所述停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置、作为从所述自动停止完成时至所述再起动条件成立时的经过时间的发动机停止时间、所述发动机的冷却水温、大气压推定所述一压缩TDC时的缸内压力。

根据该结构，可以基于停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置或发动机停止时间等适当地推定一压缩TDC时的缸内压力。

在本发明中，优选的是所述喷射控制部在二～五次的范围内可变地设定根据一压缩TDC时的缸内压力设定的所述预喷射的次数。

根据该结构，可以在充分宽的范围内调节预喷射的渗透性，因此可以与一压缩TDC时的缸内压力无关地良好地确保预喷射的燃料的点火性。

在本发明中，优选的是所述压缩自动点火式发动机是将几何压缩比设定为12以上、小于16的柴油发动机。

几何压缩比为12以上、小于16的柴油发动机与以往较多使用的柴油发动机相比，压缩比低，相对地点火性差，因此可以较好地应用通过预喷射提高再起动时的点火性的本发明的结构。

又，本发明是压缩自动点火式发动机的起动控制方法，包括：再起动条件成立并向汽缸内喷射最初的燃料时，执行引起超过压缩上死点后迎来热释放率的峰值的主燃烧的主喷射，和引起在该主喷射开始之前迎来热释放率的峰值的预燃烧的预喷射，所述预喷射设定为推定喷射最初的燃料的汽缸的活塞在再起动后到达压缩上死点时的该汽缸的缸内压力，并且所推定的缸内压力越低，越增加其次数，且使每一次的喷射量越少。

更具体地是在通过自动点火使从燃料喷射阀喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机中，在规定的自动停止条件成立时使所述发动机自动停止，并且之后在规定的再起动条件成立时，使用起动马达对所述发动机赋予旋转力的同时从所述燃料喷射阀喷射燃料，以此再起动所述发动机的压缩自动点火式发动机的起动控制方法，其中，具备：判定伴随着所述自动停止在压缩行程中停止的停止时压缩行程汽缸的活塞是否在相对于规定的基准停止位置设定在下死点侧的特定范围内的步骤；判定为所述停止时压缩行程汽缸的活塞停止在所述特定范围内，且发动机的再起动条件成立时，控制所述燃料喷射阀以向所述停止时压缩行程汽缸喷射最初的燃料的步骤；和推定所述再起动开始后停止时压缩行程汽缸的活塞到达压缩上死点的一压缩TDC时的缸内压力的步骤；所述活塞的与所述燃料喷射阀相对的冠面的规定部位上具有相对于其他部位凹陷的腔室；所述喷射燃料的步骤中，至少作为对所述停止时压缩行程汽缸的最初的燃料喷射，执行引起超过压缩上死点后迎来热释放率的峰值的主燃烧的主喷射，和引起在该主喷射开始之前迎来热释放率的峰值的预燃烧的预喷射；所述预喷射在喷射的燃料容纳于所述活塞的腔室内的正时至少执行一次，并设定为通过所述缸内压力推定步骤推定的一压缩TDC时的缸内压力越低，越增加所述预喷射的次数，且使每一次预喷射的喷射量越少。

如以上说明，根据本发明的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，具有通过执行适应缸内环境的适当的燃料喷射控制，以此可以增加通过一压缩起动迅速再起动的机会的优点。

附图说明

图1是示出适用根据本发明的一实施形态的起动控制装置的柴油发动机的整体结构的图；

图2是示出在上述发动机的自动停止控制时各状态量的变化的时序图；

图3是示出通过上述发动机的自动停止控制作用的说明图，其中，图3（a）示出发动机即将停止之前的各汽缸的活塞位置，图3（b）示出发动机的停止结束后的活塞位置；

图4是示出上述发动机的自动停止控制的具体动作例的流程图；

图5是示出上述发动机的再起动控制的具体动作例的流程图；

图6是示出上述发动机再起动时被预喷射的燃料的特性的说明图，其中，图6（a）示出将预喷射的次数设定为一次的情况，图6（b）示出将预喷射的次数设定为多次的情况；

图7是将执行预喷射后的缸内的当量比的变化按照不同的预喷射的次数示出的图；

图8是示出混合气的当量比和点火延迟时间之间的关系的图；

图9是示出在执行预喷射及主喷射时，基于各喷射的燃料到底以何种正时燃烧的图；

图10是预喷射的次数及喷射量的设定图，其中，图10（a）示出一压缩TDC时的缸内压力和预喷射的次数之间的关系，图10（b）示出一压缩TDC时的缸内压力和每一次预喷射的喷射量之间的关系；

图11示出通过一压缩起动再起动发动机时的具体动作例的流程图。

具体实施方式

（1）发动机整体结构

图1是示出适用根据本发明的一实施形态的起动控制装置的柴油发动机的整体结构的图。该图示出的柴油发动机是作为行驶驱动用的动力源而搭载在车辆上的四冲程的柴油发动机。该发动机的发动机主体1是所谓的直列四汽缸型，具有在与纸面正交的方向上以列状排列的四个汽缸2A～2D的汽缸体3、设置于汽缸体3的上表面的汽缸盖4、和分别可往复滑动地插入在各汽缸2A～2D中的活塞5。

在上述活塞5的上方形成有燃烧室6，通过来自于后述的燃料喷射阀15的喷射向该燃烧室6供给作为燃料的轻油。而且，喷射的燃料（轻油）在因活塞5的压缩作用而高温·高压化的燃烧室6中自动点火（压缩自动点火），通过其燃烧的膨胀力被按压的活塞5在上下方向上往复运动。

上述活塞5是通过图以外的连杆与曲轴7连接，对应于上述活塞5的往复运动（上下运动），上述曲轴7绕中心轴旋转。

在这里，如图示的四冲程四汽缸的柴油发动机中，设置于各汽缸2A～2D中的活塞5以曲轴角180°（180°CA）的相位差上下运动。因此，在各汽缸2A～2D中的燃烧（为此的燃料喷射）的正时设定为每错开180°CA相位的正时。具体地，将汽缸2A、2B、2C、2D的汽缸编号分别作为1号、2号、3号、4号时，以1号汽缸2A→3号汽缸2C→4号汽缸2D→2号汽缸2B的顺序进行燃烧。因此，例如1号汽缸2A为膨胀行程时，3号汽缸2C、4号汽缸2D、2号汽缸2B分别为压缩行程、进气行程、排气行程。

在上述汽缸盖4上设置有向各汽缸2A～2D的燃烧室6开口的进气道9及排气道10、开闭各道9、10的进气门11及排气门12。另外，进气门11及排气门12通过包含配设在汽缸盖4上的一对凸轮轴等的阀动机构13、14与曲轴7的旋转连动地开闭驱动。

又，在上述汽缸盖4上设置有每个汽缸2A～2D各一个的燃料喷射阀15。各燃料喷射阀15通过分歧管21分别与作为蓄压室的共轨20相连接。在共轨20中以高压状态蓄积有从燃料供给泵23通过燃料供给管22供给的燃料（轻油），在该共轨20内被高压化的燃料通过分歧管21分别供给至各燃料喷射阀15中。

上述燃料喷射阀15是在前端部具有多个喷孔的多喷孔型燃料喷射阀，在其内部具有通向上述各喷孔的燃料通路和为了开闭该燃料通路而利用电磁驱动的针状的阀体（任意一个都图示省略）。而且，通过通电而产生的电磁力向打开方向驱动上述阀体，以此由共轨20供给的燃料从上述各喷孔向燃烧室6直接喷射。另外，本实施形态的燃料喷射阀15具有8～12个的多个喷孔。

与上述燃料喷射阀15相对的活塞5的冠面（上表面）的中央部上形成有相对于其他部分（冠面的周缘部）向下方凹陷的腔室5a。因此，在活塞5位于上死点附近的状态下从上述燃料喷射阀15喷射燃料时，该燃料首先侵入到腔室5a的内部。

在这里，本实施形态的发动机主体1的几何压缩比（活塞5位于下死点时的燃烧室体积和活塞5位于上死点时的燃烧室体积之比）被设定为14。即，一般车载用的柴油发动机的几何压缩比较多被设定为18或者其以上，相对于此，在本实施形态中，几何压缩比被设定为相当低的值的14。

在上述汽缸体3或汽缸盖4的内部设置有冷却水流通的图以外的水套，并在上述汽缸体3上设置有用于检测该水套内的冷却水的温度的水温传感器SW1。

又，在上述汽缸体3上设置有用于检测曲轴7的旋转角度及转速的曲轴角传感器SW2。该曲轴角传感器SW2对应于与曲轴7一体地旋转的曲轴盘25的旋转输出脉冲信号。

具体地，在上述曲轴盘25的外周部突设有以一定间距排列的多个齿，在其外周部上的规定范围形成有用于特别指定基准位置的缺齿部25a（不存在齿的部分）。而且，这样的在基准位置上具有缺齿部25a的曲轴盘25旋转，并且基于该旋转的脉冲信号从上述曲轴角传感器SW2输出，以此检测曲轴7的旋转角度（曲轴角）及转速（发动机转速）。

另一方面，在上述汽缸盖4上设置有用于检测阀动用的凸轮轴（图示省略）的角度的凸轮角传感器SW3。凸轮角传感器SW3对应于与凸轮轴一体地旋转的信号板的齿的通过输出汽缸辨别用的脉冲信号。

即，在从上述曲轴角传感器SW2输出的脉冲信号中包含有对应于上述缺齿部25a每360°CA生成的无信号部分，但是仅用该信息是不能辨别出例如活塞5正在上升时其相应于哪一个汽缸的压缩行程或排气行程。因此，基于每720°CA旋转一次的凸轮轴的旋转从凸轮角传感器SW3输出脉冲信号，并根据输出该信号的正时和上述曲轴角传感器SW2的无信号部分的正时（缺齿部25a的通过正时）进行汽缸辨别。

上述进气道9及排气道10分别与进气通路28及排气通路29连接。即，来自外部的吸入空气（新气）通过上述进气通路28向燃烧室6供给，而在燃烧室6中生成的排气（燃烧气体）通过上述排气通路29向外部排出。

上述进气通路28中，从发动机主体1至规定距离上游测的范围为向每个汽缸2A～2D分歧的分歧通路部28a，各分歧通路部28a的上游端分别与缓冲罐28b连接。在该缓冲罐28b的上游测设置有由单一的通路构成的共通通路部28c。

在上述共通通路部28c上设置有用于调节流入各汽缸2A～2D的空气量（进气流量）的进气节流阀30。进气节流阀30配置为在发动机运行中是基本上维持全开或者接近全开的高开度，仅在发动机停止时等必要时才闭阀以阻断进气通路28。

又，在上述进气节流阀30和缓冲罐28b之间的共通通路部28c上设置有检测进气流量的空气流量传感器SW4。

上述曲轴7通过皮带等与交流发电机32连接。该交流发电机32形成为内设有控制图以外的励磁线圈的电流以调节发电量的调节器回路，基于由车辆的电气负荷或电池的剩余容量等决定的发电量的目标值（目标发电电流），从曲轴7获得驱动力以进行发电的结构。

在上述汽缸体3上设置有用于起动发动机的起动马达34。该起动马达34具有马达主体34a和通过马达主体34a旋转驱动的小齿轮34b。上述小齿轮34b与连接在曲轴7的一端部上的环形齿轮35可分离和连接地啮合。而且，在使用上述起动马达34起动发动机时，小齿轮34b移动至规定的啮合位置并与上述环形齿轮35啮合，小齿轮34b的旋转力传递至环形齿轮35，以此旋转驱动曲轴7。

（2）控制系统

如上所述构成的发动机的各部分由ECU（发动机控制单元）50统一地控制。ECU 50是由众所周知的CPU、ROM、RAM等构成的微处理器，相当于根据本发明的起动控制装置。

来自各种传感器的各种信息被输入至上述ECU 50中。即，ECU 50与设置在发动机的各部分上的上述水温传感器SW1、曲轴角传感器SW2、凸轮角传感器SW3、及空气流量传感器SW4电气连接，根据来自这些各传感器SW1～SW4的输入信号得到发动机的冷却水温度、曲轴角、转速、汽缸辨别信息、进气流量等的各种信息。

又，来自设置于车辆的各种传感器（SW5～SW9）的信息也被输入至ECU 50中。即，在车辆上设置有检测大气压的大气压传感器SW5、用于检测由驾驶员踩踏操作的加速器踏板36的开度的加速器开度传感器SW6、用于检测制动踏板37的启动/停止（制动的有无）的制动传感器SW7、用于检测车辆的行驶速度（车速）的车速传感器SW8、和用于检测电池（图示省略）的剩余容量的电池传感器SW9。ECU 50根据来自这些各传感器SW5～SW9的输入信号得到加速器开度、制动的有无、车速、电池的剩余容量等信息。

上述ECU 50根据来自上述各传感器SW1～SW9的输入信号执行各种运算等，同时控制发动机的各部分。具体地，ECU 50与上述燃料喷射阀15、进气节流阀30、交流发电机32、及起动马达34电气连接，根据上述运算的结果等向这些机器分别输出驱动用的控制信号。

说明上述ECU 50所具有的更具体的功能。ECU 50具有例如在发动机的通常运行时，从燃料喷射阀15喷射基于运行条件而规定的所需量的燃料，并使交流发电机32以基于车辆的电气负荷及电池的剩余容量等而规定的所需发电量发电等的基本的功能，除此之外还具有在预先规定的特定的条件下自动停止发动机或者再起动发动机的所谓怠速熄火功能的功能。因此，ECU 50作为与发动机的自动停止或再起动控制相关的功能性要素，具有自动停止控制部51及再起动控制部52。

上述自动停止控制部51在发动机的运行中，判定预先设定的发动机的自动停止条件是否成立，当成立时，执行自动停止发动机的控制。

例如，在车辆处于停止状态等的多个条件具备，并确认为即使停止发动机也不妨碍的状态的情况下，判定为自动停止条件成立。而且，通过停止来自燃料喷射阀15的燃料喷射（燃料中断）等而停止发动机。

上述再起动控制部52在发动机自动停止后，判定预先设定的再起动条件是否成立，当成立时，执行再起动发动机的控制。

例如，为了使车辆出发而由驾驶员踩踏加速器踏板36等，从而产生起动发动机的必要性时，判定为再起动条件成立。而且，驱动起动马达34对曲轴7赋予旋转力，同时再次开始来自燃料喷射阀15的燃料喷射，以此再起动发动机。

（3）自动停止控制

接着，更具体地说明通过上述ECU 50的自动停止控制部51执行的发动机的自动停止控制的内容。图2是示出在发动机的自动停止控制时各状态量的变化的时序图。在本图中将发动机的自动停止条件成立的时刻作为t1。

如图2所示，在发动机的自动停止控制时，首先在自动停止条件的成立时刻t1进气节流阀30向关闭方向驱动，其开度由自动停止条件成立之前设定的通常运行时的开度（图例中80%）减少为最终的全开（0%）。而且，使开度为全闭的状态下，在时刻t2执行停止来自燃料喷射阀15的燃料喷射的控制（燃料中断）。

接着，在执行上述燃料中断后，发动机转速逐渐地下降的途中进气节流阀30再次打开。具体地，将全汽缸2A～2D的发动机即将停止之前的最后的上死点设定为最终TDC时，通过该最终TDC的前一个上死点时（时刻t4）进气节流阀30向打开方向驱动，其开度增加至超过0%的规定的开度（例如10～30%左右）。

之后，在时刻t5迎来最终TDC之后，发动机虽然因为活塞的暂时地回摆而逆旋转，但是一次也不会超过上死点，在时刻t6达到完全停止状态。

在这里，在时刻t4执行如上所述的打开进气节流阀30的控制的原因是，尽量使发动机完全停止时处于压缩行程的汽缸、即停止时压缩行程汽缸（图2中3号汽缸2C）的活塞停止位置，如图3（b）所示收敛于相对于位于上死点和下死点之间的基准停止位置X设定在下死点侧的特定范围Rx。另外，基准停止位置X根据发动机的形状（排气量、缸径/行程比等）或暖机的进行程度等而不同，例如可以设定在上死点前（BTDC）90°～75°CA的期间的任意位置。例如，基准停止位置X为BTDC80°CA时，上述特定范围Rx为BTDC80°～180°CA的范围。

如果上述停止时压缩行程汽缸2C的活塞5停止在上述特定范围Rx内，则之后发动机的再起动条件成立时，能够通过对上述停止时压缩行程汽缸2C喷射最初的（作为整个发动机最先）燃料的一压缩起动迅速地再起动发动机。另一方面，如果停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置从上述特定范围Rx偏离，则再起动开始后，需要通过向接着停止时压缩行程汽缸2C迎来压缩行程的汽缸、即发动机停止时处于进气行程的停止时进气行程汽缸（图2中4号汽缸2D）喷射燃料的二压缩起动再起动发动机。如这样按照活塞停止位置分别采用一压缩起动和二压缩起动的原因是，因活塞停止位置的不同而在停止时压缩行程汽缸2C中的点火性不同，其具体情况在以下的“（4）再起动控制”中进行说明。

上述二压缩起动不能使燃料燃烧到停止时进气行程汽缸2D转移至压缩行程，因此在起动的迅速性方面必然是一压缩起动更有利。因此，为了能够以高频率执行一压缩起动，需要尽量使停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置收敛于上述特定范围Rx。因此，在本实施形态中，如图2所示，在时刻t4打开进气节流阀30。即，根据图2的控制，在最终TDC的前一个上死点（ii）之前（时刻t4之前），使进气节流阀30的开度设定为0%，如果超过最终TDC的前一个上死点（ii）（超过时刻t4），则使进气节流阀30的开度增大至超过0%的规定开度。借助于此，对于从最终TDC的前一个上死点（ii）迎来进气行程（时刻t4～t5为进气行程）的停止时压缩行程汽缸2C的进气流量大于对于从最终TDC的前两个上死点（iii）迎来进气行程（时刻t3～t4为进气行程）的汽缸、换而言之发动机完全停止时处于膨胀行程的停止时膨胀行程汽缸（图2中1号汽缸2A）的进气流量。

对于这一点利用图3（a）、图3（b）进行详细说明。如上所述通过最终TDC的前一个上死点（ii）时打开进气节流阀30，如上所述，在发动机即将自动停止之前，停止时压缩行程汽缸2C内的进气量大于停止时膨胀行程汽缸2A内的进气量。借助于此，如图3（a）所示，作用于停止时压缩行程汽缸2C的活塞5的因压缩空气产生的按压力增大，另一方面作用于停止时膨胀行程汽缸2A的活塞5的因压缩空气产生的按压力减小。因此，发动机完全停止时，如图3（b）所示，停止时压缩行程汽缸2C的活塞5的停止位置自然地靠近下死点（停止时膨胀行程汽缸2A的活塞5的停止位置靠近上死点），其结果是，可以使停止时压缩行程汽缸2C的活塞5以比较高的频率停止在相对于上述基准停止位置X位于下死点侧的特定范围Rx内。如果活塞5停止在特定范围Rx内，则再起动发动机时，可以通过向停止时压缩行程汽缸2C喷射燃料的一压缩起动迅速地再起动发动机。

接着，利用图4的流程图说明管理如以上所述的发动机自动停止控制的自动停止控制部51的控制动作的一个示例。图4的流程图所示的处理开始时，自动停止控制部51执行读取各种传感器值的控制（步骤S1）。具体是从水温传感器SW1、曲轴角传感器SW2、凸轮角传感器SW3、空气流量传感器SW4、大气压传感器SW5、加速器开度传感器SW6、制动传感器SW7、车速传感器SW8、及电池传感器SW9中读取各个检测信号，并根据这些信号获得发动机冷却水温、曲轴角、转速、汽缸辨别信息、进气流量、大气压、加速器开度、制动的有无、车速、电池的剩余容量等的各种信息。

接着，自动停止控制部51根据在上述步骤S1中获得的信息判定发动机的自动停止条件是否成立（步骤S2）。例如，当车辆处于停止状态、加速器踏板36的开度为零（加速器停止）、以规定踏力以上的力踩踏制动踏板37（制动器启动）、发动机的冷却水温达到规定值以上、电池的剩余容量为规定值以上等的多个条件全部具备时，判定为自动停止条件成立。另外，关于车辆处于停止状态的条件，并不一定必须是完全停止（车速=0km/h），也可以在达到规定的低车速以下（例如3km/以下）时判定为车辆处于停止状态。

在上述步骤S2中判定为“是”，从而确认自动停止条件成立时，自动停止控制部51执行将进气节流阀30的开度设定为“全闭（0%）”的控制（步骤S3）。即，如图2的时序图所示，在上述自动停止条件成立的时刻t1将进气节流阀30的开度向关闭方向开始驱动，最终使其开度降低至0%。

接着，自动停止控制部51执行停止从燃料喷射阀15的燃料的供给的燃料中断（步骤S4）。即，在自动停止条件成立以后的时刻t2（图2），使对于各汽缸2A～2D的燃料喷射阀15的驱动信号全部为“OFF”，将各燃料喷射阀15的阀体维持在全闭位置，执行燃料中断。

接着，自动停止控制部51判定四个汽缸2A～2D中的任意一个的活塞5迎来上死点时的发动机转速（上死点转速）的值是否在预先设定的规定范围内（步骤S5）。另外，如图2所示，发动机转速重复着每当四个汽缸2A～2D中的任意一个迎来压缩上死点（压缩行程和膨胀行程之间的上死点）时暂时性地下降，在超过压缩上死点之后再次上升的所谓的上升下降并逐步地下降。因此，上死点转速作为在发动机转速的上升下降的波谷的正时的转速可以测定。

在上述步骤S5中有关上死点转速的判定是为了特别指定发动机即将停止之前的最后的上死点（最终TDC）的前一个上死点的通过正时（图2的时刻t4）而执行的。即，发动机自动停止的过程中，发动机转速下降的方式具有一定的规则性，因此如果在通过上死点时调查此时的转速（上死点转速），则可以推定其对应于最终TDC的前几个的上死点。因此，总是测定上死点转速，并判定其是否在预先设定的规定范围，即作为通过最终TDC的前一个上死点时的转速通过实验等预先求出的规定范围内，以此特别指定上述最终TDC的前一个上死点的通过正时。

在上述步骤S5中判定为“是”，从而确认当前时刻为最终TDC的前一个上死点的通过正时（图2的时刻t4）时，自动停止控制部51向打开方向开始驱动进气节流阀30，执行将其开度增大至超过0%的规定开度（例如10～30%左右）的控制（步骤S6）。借助于此，对于从时刻t4起迎来进气行程的停止时压缩行程汽缸2C的进气流量大于对于其一周期前（时刻t3～t4）为止是进气行程的停止时膨胀行程汽缸2A的进气流量。

之后，自动停止控制部51判定发动机转速是否为0rpm，以此判定发动机是否完全停止（步骤S7）。而且，如果发动机完全停止，则自动停止控制部51例如将进气节流阀30的开度设定为通常运行时设定的规定的开度（例如80%）等，从而完成自动停止控制。

如以上所述，在该自动停止控制中，因在通过最终TDC的前一个上死点时（在时刻t4）打开进气节流阀30的步骤S6的控制，而在停止时压缩行程汽缸2C和停止时膨胀行程汽缸2A的进气流量上产生差异，因此发动机完全停止时，停止时压缩行程汽缸2C的活塞5以比较高的频率收敛于靠近下死点的特定范围Rx（图3（b））内。

（4）再起动控制

接着利用图5的流程图说明由上述ECU 50的再起动控制部52执行的发动机的再起动控制的具体内容。另外，从此处的说明可以明了，在本实施形态中，上述ECU 50的再起动控制部52兼备作为判定停止时压缩行程汽缸2C的活塞5是否在特定范围Rx内的判定部的功能、作为再起动发动机时喷射燃料的喷射控制部的功能、作为推定停止时压缩行程汽缸2C的活塞5迎来压缩上死点时（一压缩TDC时）的缸内压力的缸内压推定部的功能。

图5的流程图所示的处理开始时，再起动控制部52根据各种传感器值，判定发动机再起动条件是否成立（步骤S11）。例如，在为了使车辆出发而踩踏加速器踏板36（加速器启动）、发动机的冷却水温不到规定值、电池的剩余容量的下降幅度超过允许值、发动机的停止时间（自动停止后经过的时间）超过规定时间等的条件中的至少一个成立时判定为再起动条件成立。

在上述步骤S11中判定为“是”，从而确认再起动条件成立时，再起动控制部52根据曲轴角传感器SW2及凸轮角传感器SW3特别指定伴随着上述的发动机的自动停止控制而在压缩行程中停止的停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置，并判定其特别指定的活塞停止位置是否在相对于基准停止位置X位于下死点侧的特定范围Rx（图3（b））内（步骤S12）。

在上述步骤S12中判定为“是”，从而确认停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置在特定范围Rx内时，再起动控制部52执行通过向停止时压缩行程汽缸2C喷射最初的燃料的一压缩起动再起动发动机的控制（步骤S13）。即，驱动起动马达34以向曲轴7赋予旋转力，同时从燃料喷射阀15向停止时压缩行程汽缸2C喷射燃料以自动点火，以此从作为整个发动机最先迎来压缩上死点时起再次开始燃烧，从而再起动发动机。

在这里，可以认为停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置由于上述的自动停止控制（图2、图4）的效果，在比较多的情况下收敛于上述特定范围Rx。但是，在某些情况下，上述活塞停止位置也会偏离特定范围Rx（活塞5停止在相对于基准停止位置X位于上死点侧的位置上）。此时，在上述步骤S12中判定为“否”。

在上述步骤S12中判定为“否”时（即停止时压缩行程汽缸2C的活塞5停止在相对于特定范围Rx位于上死点侧的位置上时），再起动控制部52执行通过向在进气行程中停止的停止时进气行程汽缸2D喷射最初的燃料的二压缩起动再起动发动机的控制（步骤S14）。即，停止时压缩行程汽缸2C的活塞5超过上死点，接着停止时进气行程汽缸2D迎来压缩行程为止，不喷射燃料，而是仅通过起动马达34的驱动强制地旋转发动机。而且，在该时刻从燃料喷射阀15向停止时进气行程汽缸2D喷射燃料，并使喷射的燃料自动点火，以此从作为整个发动机迎来第二次压缩上死点时起再次开始燃烧，从而再起动发动机。

如以上所述，在图5的再起动控制中，根据停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置区别使用一压缩起动（S13）和二压缩起动（S14）。以下对于一压缩起动和二压缩起动的特征将两者对比并进行说明。

如图3（b）所示，特定范围Rx相对于预先设定的基准停止位置X（例如BTDC90°～75°CA之间的任意位置）设定在下死点侧。如果停止时压缩行程汽缸2C的活塞5停止在这样的靠近下死点的特定范围Rx内，则由于通过活塞5的压缩幅度（至上死点的行程量）大，因此伴随着发动机再起动时的活塞5的上升，上述汽缸2C内的空气充分压缩而达到高温·高压化。因此，将再起动时的最初的燃料喷射至停止时压缩行程汽缸2C时，该燃料在汽缸2C内比较容易地达到自动点火，并燃烧（一压缩起动）。

相对于此，如果停止时压缩行程汽缸2C的活塞5从特定范围Rx向上死点侧偏离，则通过活塞5的压缩幅度变小，即便活塞5上升至上死点，缸内的空气也不会充分高温·高压化，因此即使向停止时压缩行程汽缸2C喷射燃料，也有可能引起失火。因此，在这样的情况下，向停止时进气行程汽缸2D喷射燃料而不是向停止时压缩行程汽缸2C喷射燃料，并通过自动点火再起动发动机（二压缩起动）。

在上述二压缩起动中，停止时进气行程汽缸2D的活塞5到达压缩上死点附近之前（即作为整个发动机迎来第二个压缩上死点之前），不能执行基于燃料喷射的燃烧，并且发动机再起动所需的时间、即从起动马达34的驱动开始时刻起直至发动机完全运转（例如转速达到750rpm的状态）的时间变长。因此，优选的是再起动发动机时，尽量通过一压缩起动再起动发动机。

因此，在本实施形态中，至少在上述步骤S13中执行一压缩起动时，使燃料喷射阀15执行预喷射。预喷射是指将在压缩上死点附近或者其以后喷射的扩散燃烧用的燃料喷射作为主喷射时，在该主喷射之前初步地喷射的燃料喷射。为了确实地引起基于主喷射主要地在压缩上死点以后发生的扩散燃烧（以下，将该燃烧称为“主燃烧”）而利用预喷射的燃料。即，在比主喷射早的阶段，通过预喷射喷射少量的燃料，使其喷射的燃料在经过了规定的点火延迟时间之后燃烧（以下，将该燃烧称为“预燃烧”），以此提高缸内温度·压力，促进随后的主燃烧。

如果对停止时压缩行程汽缸2C执行如上所述的预喷射，则可以有意地提高在压缩上死点附近的缸内温度·压力，因此即使停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置稍微靠近上死点侧，也可以确实地通过一压缩起动再起动发动机。作为上述特定范围Rx的边界的基准停止位置X是考虑通过这样的预喷射的点火性的改善而设定的。即，在没有预喷射的情况下，上述基准停止位置X只能设定在相对于图3（b）的示例位于下死点侧的位置上，但是通过预喷射改善点火性，从而可以设定在比基准停止位置X更位于上死点侧的位置上，其结果是，可以将基准停止位置X设定在例如BTDC90°～75°CA的、远远偏离下死点的位置上。借助于此，特定范围Rx扩大至上死点侧，因此停止时压缩行程汽缸2C的活塞5以更高的频率收敛于上述特定范围Rx内，增加通过一压缩起动执行迅速的再起动的机会。

在这里，本实施形态的预喷射在比压缩上死点前更提前的规定的曲轴角范围内执行多次（更具体的是二～五次）。这是因为如果是相同量的燃料，则与通过一次预喷射喷射完相比，分成多次预喷射进行喷射更能在设置于活塞5的冠面上的腔室5a内持续地形成浓混合气，从而能够缩短点火延迟时间。

对于这一点利用图6（a）、图6（b）进行详细说明。图6（a）、图6（b）是用于说明通过预喷射喷射的燃料在腔室5a内所示出的特性的图。

上述预喷射比主喷射提前，且在喷射的燃料容纳于上述腔室5a内的正时进行。该正时例如是上死点前（BTDC）20°～0°CA的范围。图6（a）示出在该曲轴角范围内执行仅一次预喷射的情况，图6（b）示出在相同的曲轴角范围内执行多次预喷射的情况。

如图6（a）所示，执行一次预喷射时，喷雾F的渗透性（渗透力）强，因此由于喷雾F沿着腔室5a的壁面卷扬至上方等，使燃料扩散至整个腔室5a，甚至是腔室5a的外部，其结果是，在腔室5a内分布浓混合气的频率（空间频率）下降。相对于此，如图6（b）所示，执行多次预喷射时，每一次预喷射的喷射量少，喷雾F的渗透性弱，因此在腔室5a的底部附近停留较多的燃料（图中的双阴影线的部分），其结果是，在腔室5a内分布浓混合气的频率变高。

图7是用于说明在利用具有八个喷孔的八喷孔燃料喷射阀15预喷射规定量的燃料时，喷射后的当量比Φ是如何变化的图。具体地是，图中的A1示出在BTDC14°CA的一次的正时喷射6mm³的燃料之后的当量比Φ的变化，A2示出在BTDC18°CA以后的三次的正时以每次2mm³（总共6mm³）喷射燃料之后的当量比Φ的变化，A3示出在BTDC18°CA以后的五次的正时以每次1.2 mm³（总共6 mm³）喷射燃料之后的当量比Φ的变化。另外，图的纵轴是示出当量比Φ＞0.75的混合气在腔室5a内到底以何种程度的频率存在的浓混合气比率，图的横轴是压缩上死点前的曲轴角。

从本图中可知将预喷射的次数设定为一次的情况下（A1），喷射之后不久的当量比Φ（浓混合气比率）大，但是不能将大的当量比维持至进行主喷射的压缩上死点附近。这是因为如前面所述，喷雾的渗透性过于强，喷雾卷扬至上方（汽缸盖4侧）并扩散。另一方面，如果将预喷射的次数增加至三次、五次（A2、A3），则抑制喷雾的渗透性，因此较多的燃料偏向腔室5a内的特定地点，并较长地持续其状态。其结果是，当量比Φ的变化变得缓慢，将大的当量比维持至压缩上死点（BTDC0°CA）附近。

在这里，可以知道混合气的当量比Φ越大（即燃料越浓）点火延迟时间越短。图8是示出混合气的当量比Φ和点火延迟时间τ之间的关系的图，更具体地是，计算出了假定将大气压的空气从BTDC75°CA的活塞位置以120rpm的转速进行压缩，在此时的最高温度、压力之下喷射燃料时，点火延迟时间τ随着当量比Φ如何变化的结果。另外，120rpm的转速是作为发动机再起动时最先通过上死点时能够得到的转速（大概是100～120rpm左右）的一个示例而设定的。

根据图8，例如混合气的当量比Φ为0.75时，点火延迟时间τ为15ms。当量比Φ小于该0.75时，当量比Φ越小（即燃料越稀），点火延迟时间τ越急速地增大。另一方面，当量比Φ大于0.75时，当量比Φ越大（即燃料越浓），点火延迟时间τ越短，但是其变化率变缓，即使当量比Φ稍微大于0.75，点火延迟时间τ的变化也并不大（例如，即使Φ=1，τ也仅变小1ms）。

由此，即使在例如从图3（b）的基准停止位置X的附近等的活塞位置（远远偏离下死点的位置）开始压缩的情况下，如果使Φ＞0.75的混合气在压缩上死点附近之前产生（参照图7），并将其保持15ms左右，则也有可能使混合气点火。15ms仅仅相当于在转速120rpm时10°CA，因此如果是在再起动时最先通过压缩上死点时，则可认为混合气在缸内温度·压力达到最高的压缩上死点附近必然会点火。

根据以上理由，在本实施形态中，使预喷射执行多次而不是一次。如图7所示，将预喷射的次数设定为多次时，可以在达到压缩上死点为止持续地产生Φ＞0.75的浓的混合气。借助于此，可以认为即使停止时压缩行程汽缸2C的活塞5位于如基准停止位置X的附近等的远远偏离下死点的位置上（即，通过活塞5的压缩幅度小的情况），也可以确保预喷射的燃料的点火性，从而确实地引起预燃烧。发生预燃烧时，停止时压缩行程汽缸2C的缸内温度·压力增高，之后的主喷射的燃料容易自动点火，因此确实地进行一压缩起动。

图9是用于验证执行预喷射的效果的说明图。在这里，作为一个示例，执行三次预喷射，将此时的燃料喷射率（mm³/deg）的变化在下段图示，将热释放率（J/deg）的变化在上段图示。具体地是，在BTDC18°～10°CA期间，作为预喷射每一次以2mm³的燃料喷射三次（下段的波形Ip），之后作为主喷射将比预喷射多的（至少大于一次预喷射的量的）燃料在压缩上死点（BTDC0°CA）喷射（下段的波形Im）。而且，将伴随着这样的燃料喷射到底发生怎样的燃烧作为热释放率的变化（上段的波形Bp、Bm）进行图示。

如图9所示，执行三次预喷射（Ip）时，最后的预喷射结束后，经过规定的点火延迟时间之后，预喷射的燃料的自动点火引起预燃烧（Bp）。该预燃烧（Bp）发生在压缩上死点（BTDC0°CA）之前，同样地在压缩上死点之前迎来热释放率的峰值。之后，热释放率暂时下降，但是通过从压缩上死点起开始主喷射（Im），以此接着发生由该主喷射的燃料的自动点火引起的主燃烧（Bm）。该主燃烧（Bm）基于在通过预燃烧（Bp）使缸内变成高温·高压化的状态下执行的主喷射（Im），几乎无点火延迟地开始燃烧（扩散燃烧）。

又，根据图9，通过热释放率的波谷而分割预燃烧和主燃烧，成为分别独立的燃烧。即，在本实施形态中，预燃烧（Bp）是用于将停止时压缩行程汽缸2C的缸内环境改善为有利于燃料的自动点火的状态（即，提高压缩上死点附近的缸内温度·压力）的燃烧，可以理解为其并不是像主燃烧一样用于产生起动发动机的转矩的燃烧。

接着说明如何决定上述预喷射的次数。上述ECU 50的再起动控制部52在再起动条件成立并开始发动机的再起动时，之后，在压缩行程中停止的停止时压缩行程汽缸2C的活塞5迎来压缩上死点时，推定上述停止时压缩行程汽缸2C中的缸内压力到底达到何种程度的值，并根据该推定的缸内压力决定预喷射的次数。另外，再起动开始后停止时压缩行程汽缸2C的活塞5迎来的压缩上死点是作为整个发动机最早的压缩上死点，在以下，将其称为“一压缩TDC”，同时将此时的停止时压缩行程汽缸2C中的缸内压力称为“一压缩TDC时的缸内压力”。

具体地是，预喷射的次数，随着上述推定的一压缩TDC时的缸内压力越低而越增大，在该实施形态中，如图10（a）所示，根据一压缩TDC时的缸内压力被设定为二～五次中的任意次数。例如，在一压缩TDC时的缸内压力最低的条件下预喷射的次数被设定为五次，在上述缸内压力最高的条件下预喷射的次数被设定为二次。

又，在本实施形态中，即使预喷射的次数为二～五次中的任意次数，预喷射的燃料的总量也是一定的。因此，如图10（b）所示，越增加预喷射的次数，预喷射的每一次的喷射量设定为越少。例如，进行二次预喷射时的每一次的喷射量为3mm³，如果预喷射的总量为6mm³，则预喷射为三次、四次、五次时的每一次的喷射量分别成为2mm³、1.5mm³、1.2mm³。

图11是用于以如上所述的停止时压缩行程汽缸2C中的燃烧控制为中心说明一压缩起动时的控制的具体内容的流程图。如该图中所示，开始通过一压缩起动（图5的步骤S13）再起动发动机时，上述再起动控制部52执行推定一压缩TDC时的缸内压力、即停止时压缩行程汽缸2C的活塞5迎来压缩上死点时的该汽缸2C的缸内压力的控制（步骤S21）。

具体地是，在上述步骤S21中，从内设于ECU 50的计数器定时器中获得作为从发动机完全停止起直至再起动条件成立的经过时间的发动机停止时间，并从水温传感器SW1及大气压传感器SW5中获得再起动条件成立时的发动机的冷却水温和大气压。而且，根据在这里取得的发动机停止时间、冷却水温、及大气压和在图5的步骤S12中特别指定的停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置，通过运算求出上述一压缩TDC时的缸内压力。例如，能够推定为停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置尽管是在特定范围Rx内，但是越是位于下死点侧，上述一压缩TDC时的缸内压力越高。同样地，能够推定为发动机停止时间越短，一压缩TDC时的缸内压力越高，并且能够推定为冷却水温或者大气压越高，一压缩TDC时的缸内压力越高。另外，发动机停止时间变短时缸内压力增高的原因是，从活塞环的间隙向燃烧室6的外部泄漏的空气的量随着发动机停止时间变短而变少。

在这里，电池的剩余容量变化时，由于从该电池接受电力的供给以使曲轴7旋转的起动马达34的驱动力的差异，而导致到达上述一压缩TDC为止的活塞5的上升速度发生偏差，因此可以认为一压缩TDC时的缸内压力受到影响。但是，在本实施形态中，作为自动停止条件的一个，存在电池的剩余容量为规定值以上的条件（即，只有电池的剩余容量具有余裕才能执行发动机的自动停止），因此发动机再起动时到达一压缩TDC的活塞5的上升速度不会那么大地变化，而是收敛于某一定的速度范围（例如100～120rpm左右）。因此，在本实施形态中，推定一压缩TDC时的缸内压力时，不考虑电池的剩余容量，而仅根据上述活塞停止位置、发动机停止时间、冷却水温、及大气压推定上述一压缩TDC时的缸内压力。

通过上述方法推定一压缩TDC时的缸内压力（停止时压缩行程汽缸2C的活塞5迎来压缩上死点时的缸内压力）后，再起动控制部52根据所推定的缸内压力执行决定预喷射的次数、正时、及喷射量的控制（步骤S22）。即，所推定的一压缩TDC时的缸内压力越低，预喷射的次数越多，上述缸内压力越高，预喷射的次数越少。又，根据所决定的预喷射的次数决定执行各预喷射的正时和其喷射量。

如上所述从二～五次中选择上述预喷射的次数，各预喷射的正时在主喷射之前且在活塞5的腔室5a内能够获得燃料的曲轴角范围（例如BTDC20°～0°CA）内被设定为与所决定的次数相对应的适宜的正时。此外，各预喷射的喷射量作为将预先设定的预喷射的总量除以预喷射的次数的值来决定。

接着，再起动控制部52开始起动马达34的驱动（步骤S23）。借助于此，发动机被强制地旋转，上述停止时压缩行程汽缸2C的活塞5向压缩上死点移动。而且，在该活塞上升的过程中驱动燃料喷射阀15，执行根据在上述步骤S22中决定的喷射次数、正时、及喷射量的预喷射（步骤S24）。借助于此，如图9所示，发生在压缩上死点（BTDC0°CA）之前迎来热释放率的峰值的预燃烧（Bp），并谋求缸内的高温·高压化。

接着，再起动控制部52接着上述的预喷射执行从燃料喷射阀15喷射至少大于每一次预喷射的喷射量的燃料的主喷射（步骤S25）。该主喷射是从上述预燃烧（Bp）的热释放率超过峰值的压缩上死点附近开始进行，并引起在超过压缩上死点后迎来热释放率的峰值的主燃烧（Bm）。主燃烧（Bm）的燃烧能量起到按压通过压缩上死点后的活塞5的作用，并利用为提高发动机的转速的正方向的转矩。

通过上述过程完成在一压缩起动时停止时压缩行程汽缸2C中的最初的燃烧控制。另外，尽管在图11中省略，但是对于上述停止时压缩行程汽缸2C之后迎来压缩行程的汽缸，也可以根据需要执行基于预喷射及主喷射的燃烧控制。发动机再起动时点火性最为严格的是作为整个发动机最先迎来压缩上死点（一压缩TDC）的停止时压缩行程汽缸2C中的燃烧，但是至少对于迎来第二次或第三次压缩上死点（二压缩TDC、三压缩TDC）的汽缸2D、2B，也认为点火性的改善是不充分的。这是因为即使是二压缩TDC或三压缩TDC，发动机转速也不充分地加快，因此有可能由于从活塞环的间隙的空气泄漏或冷却损失而不能使缸内的空气充分地高温·高压化。因此，从确实地防止失火的观点考虑，也可以对上述汽缸2D、2B等（以下称为“后续汽缸”）执行基于预喷射及主喷射的燃烧控制。

但是，发动机转速在上述后续汽缸迎来压缩上死点的二压缩TDC、三压缩TDC…时，比停止时压缩行程汽缸2C迎来压缩上死点的一压缩TDC时更快，因此并不一定使针对上述后续汽缸的预喷射的次数等必须与针对停止时压缩行程汽缸2C的预喷射的次数等相同。例如，可以考虑针对停止时压缩行程汽缸2C的预喷射的次数为四次或五次等多次时，随着向二压缩TDC、三压缩TDC…推进，减少针对后续汽缸的预喷射的次数，同时与此相伴调节各预喷射的正时或喷射量。

又，基于如上所述的预喷射及主喷射的燃烧控制不仅在通过对停止时压缩行程汽缸2C喷射最初的燃料的一压缩起动再起动发动机时可以进行，同样地在通过对停止时进气行程汽缸2D喷射最初的燃料的二压缩起动（图5的步骤S14）再起动发动机时也可以进行。

（5）作用效果等

如以上说明，在本实施形态中，对于具有在规定的条件下自动地停止发动机或再起动发动机的所谓的怠速熄火功能的柴油发动机，采用如以下的特征的结构。

发动机的自动停止后，再起动条件成立时，ECU（发动机控制单元）50的再起动控制部52判定在压缩行程中停止的停止时压缩行程汽缸2C的活塞5是否在相对于规定的基准停止位置X设定在下死点侧的特定范围Rx（图3（b））内，当在特定范围Rx内时，从燃料喷射阀15向上述停止时压缩行程汽缸2C喷射最初的燃料，以此再起动发动机（一压缩起动）。在对该停止时压缩行程汽缸2C的最初的燃料喷射中，例如如图9所示，执行引起在超过压缩上死点后迎来热释放率的峰值的主燃烧（Bm）的主喷射（Im）、和引起在该主喷射的开始之前迎来热释放率的峰值的预燃烧（Bp）的预喷射（Ip）。在喷射的燃料容纳于活塞5的腔室5a内的正时执行多次预喷射，其次数等由停止时压缩行程汽缸2C的活塞5到达压缩上死点的一压缩TDC时的缸内压力的推定值决定。即，上述再起动控制部52推定上述一压缩TDC的缸内压力，所推定的缸内压力越低，越增加上述预喷射的次数，同时使其每一次预喷射的喷射量设定为越小。

根据上述结构，发动机自动停止后，在通过向停止时压缩行程汽缸2C的燃料喷射再起动发动机的一压缩起动时，在燃料容纳于活塞5的腔室5a内的正时首先执行预喷射，之后执行主喷射。通过预喷射在活塞5的腔室5a内形成比较浓的混合气，其混合气在经过规定的点火延迟时间之后通过自动点火而燃烧（预燃烧），因此停止时压缩行程汽缸2C的缸内温度·压力上升，接着该预喷射而执行主喷射时，喷射的燃料立刻通过自动点火而燃烧（主燃烧）。该主燃烧为在超过压缩上死点后迎来热释放率的峰值的燃烧，并起到按压通过压缩上死点后的活塞5的作用，因此对发动机赋予正方向的转矩，以提高其转速。

这样，通过其以前的预喷射（预燃烧）以改善主喷射的燃料的点火性，因此即使停止时压缩行程汽缸2C中的压缩幅度（至上死点的行程量）不那么大，也可以确实地执行停止时压缩行程汽缸2C中的燃烧。借助于此，可以将作为可进行一压缩起动的活塞停止位置范围的特定范围Rx扩大至上死点侧，因此可以增加一压缩起动的机会，确保迅速的起动性。

而且，在上述实施形态中，推定停止时压缩行程汽缸2C到达压缩上死点的一压缩TDC时的缸内压力，其推定的缸内压力越低，越增加上述预喷射的次数（每一次预喷射的喷射量越少），因此缸内压力越低，越可以减弱每一次预喷射的渗透性。借助于此，尽管缸内压力低，但是可以回避强渗透性的燃料的喷射（借助于此燃料容易扩散），因此可以在腔室5a的内部确实地形成浓且容易点火的混合气，可以良好地确保预喷射的燃料的点火性。

尤其是，如上述实施形态，具有根据一压缩TDC时的缸内压力在二～五次的范围内可变地设定预喷射的次数时，可以在充分宽的范围内调节预喷射的渗透性，与缸内压力无关地良好地确保预喷射的燃料的点火性的优点。

另外，在上述实施形态中，至少对停止时压缩行程汽缸2C喷射最初的燃料时，以二～五次的范围多次执行预喷射，但是例如在停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置尽管在特定范围Rx内但是相当位于下死点侧时，或者发动机自动停止后几乎不留有时间而再起动条件成立时（即发动机停止时间相当短时）等，预想到停止时压缩行程汽缸2C的活塞5上升至压缩上死点时（一压缩TDC时）的缸内温度·压力变得相当高时，也可以将预喷射的次数设定为仅一次。

又，在上述实施形态中，尽管以具备几何压缩比为14的发动机主体1的柴油发动机为例说明了本发明的优选的形态，但是显然可以应用本发明的结构的发动机的几何压缩比并不限于14。例如，如果是几何压缩比小于16的柴油发动机，则由于其与至今为止较多使用的柴油发动机相比压缩比低，相对地点火性差，因此具有可以较好地应用通过预喷射提高再起动时的点火性的本发明的结构的余地。另一方面，柴油发动机的几何压缩比从点火性的限度考虑认为有必要是12以上。从以上说明，可以说可优选地应用本发明的柴油发动机是几何压缩比为12以上、小于16的柴油发动机，更优选的是几何压缩比为13以上、15以下的柴油发动机。

又，本发明并不限于如上所述实施形态的柴油发动机（将轻油通过自动点火燃烧的发动机），只要是压缩自动点火式的发动机都可以应用。例如，近来，正在研究、开发以高压缩比压缩含汽油的燃料以自动点火的类型的发动机，但是对于这样的压缩自动点火式的汽油发动机，也可以较好地应用根据本发明的自动停止·再起动控制。

Claims

1.一种压缩自动点火式发动机的起动控制装置，是设置于通过自动点火使从燃料喷射阀喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机上，在规定的自动停止条件成立时使所述发动机自动停止，并且之后在规定的再起动条件成立时，使用起动马达对所述发动机赋予旋转力的同时从所述燃料喷射阀喷射燃料，以此再起动所述发动机的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其特征在于，具备：

判定伴随着所述自动停止在压缩行程中停止的停止时压缩行程汽缸的活塞是否在相对于规定的基准停止位置设定在下死点侧的特定范围内的判定部；

判定为所述停止时压缩行程汽缸的活塞停止在所述特定范围内，且发动机的再起动条件成立时，控制所述燃料喷射阀以向所述停止时压缩行程汽缸喷射最初的燃料的喷射控制部；和

推定所述再起动开始后停止时压缩行程汽缸的活塞到达压缩上死点的一压缩TDC时的缸内压力的缸内压推定部；

所述活塞的与所述燃料喷射阀相对的冠面的规定部位上具有相对于其他部位凹陷的腔室；

所述喷射控制部，至少作为对所述停止时压缩行程汽缸的最初的燃料喷射，执行引起超过压缩上死点后迎来热释放率的峰值的主燃烧的主喷射，和引起在该主喷射开始之前迎来热释放率的峰值的预燃烧的预喷射；

所述预喷射在喷射的燃料容纳于所述活塞的腔室内的正时至少执行一次，并设定为通过所述缸内压推定部推定的一压缩TDC时的缸内压力越低，越增加所述预喷射的次数，且使每一次预喷射的喷射量越少。

2.根据权利要求1所述的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其特征在于，所述缸内压推定部基于所述停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置、作为从所述自动停止完成时至所述再起动条件成立时的经过时间的发动机停止时间、所述发动机的冷却水温、大气压推定所述一压缩TDC时的缸内压力。

3.根据权利要求1或2所述的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其特征在于，所述喷射控制部在二～五次的范围内可变地设定根据一压缩TDC时的缸内压力设定的所述预喷射的次数。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其特征在于，所述压缩自动点火式发动机是将几何压缩比设定为12以上、小于16的柴油发动机。

5.一种压缩自动点火式发动机的起动控制方法，包括：

再起动条件成立并向汽缸内喷射最初的燃料时，执行引起超过压缩上死点后迎来热释放率的峰值的主燃烧的主喷射，和引起在该主喷射开始之前迎来热释放率的峰值的预燃烧的预喷射；

所述预喷射设定为推定喷射最初的燃料的汽缸的活塞在再起动后到达压缩上死点时的该汽缸的缸内压力，并且所推定的缸内压力越低，越增加其次数，且使每一次的喷射量越少。