JP2002039038A - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スタータを用いることなく、自己始動の可能な
エンジン始動装置を提供することにある。 【解決手段】コントロールユニット３０は、膨張行程に
ある気筒を検出して、燃料を噴射・点火してエンジンを
再始動させる。バルブタイミング位相可変機構４４は、
圧縮行程にある気筒の吸気弁の開閉タイミングを制御す
る。コントロールユニット３０は、膨張行程にある気筒
の燃料噴射・点火時に、圧縮行程にある気筒の吸気弁が
開くように、バルブタイミング位相可変機構４４による
吸気弁の閉時期を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンを始動す
るエンジン始動装置に係り、特に、スタータを用いるこ
となく、エンジンを始動するエンジン始動制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車が市街地を走行する場合、
信号待ちや渋滞時等で停止している際には、エンジンは
アイドリング状態で回転を続けているため、燃料消費率
の悪化，排出ガスの増加，乗り心地の悪化，騒音の増加
を招いていた。そこで、例えば、特開昭５８−１８５５
７号公報に記載されているように、自動車が確実に停止
していると判断した場合には、エンジンを停止させるこ
とが知られている。再始動に際しては、所定の再始動条
件が整うと、スタータモータを用いてエンジンを再始動
させるようにしている。しかしながら、スタータモータ
は、元来エンジンの始動時にのみ使用することを前提と
して開発されているので、頻繁に停止・再始動を繰り返
すエンジンにあっては、スタータ使用回数の極端な増加
を招き、スタータや、その周辺部品の寿命が短くなり、
破損や消耗によりエンジン再始動ができなくなる恐れが
あった。また、スタータの使用増加に伴い、バッテリー
の充放電負荷も増加するため、バッテリーの寿命が短く
なったり、降雨時，夜間など、放電電流が多い場合には
バッテリーの放電が増加し、再始動が不可能になった
り、オルタネータの充電量、言い替えれば駆動負荷が増
加して燃費の悪化を招いたりする恐れがあった。

【０００３】そこで、例えば、特開平１１−１２５１３
６号公報に記載されているように、エンジンの停止時
に、ピストンを上死点後５°〜１１０°の範囲に停止さ
せておき、始動時には、シリンダ内の空気量に応じた燃
料を噴射した後、点火することにより、エンジンを自己
始動させるものが知られている。これによって、従来の
始動時にスタータモータが消費していた電力を低減し、
スタータモータおよび補機類の軽量化を図ったり、ある
いはスタータを完全に廃止して、エンジンシステムの小
型軽量化とコストダウンを図ることが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１１−１２５１３６号公報に記載されている方式につい
て、本発明者らが実験を行ったところ、自己始動が不可
能であることが判明した。すなわち、多気筒エンジン，
例えば、１−３−４−２の各気筒の順で点火する４気筒
エンジンを例にとり、自己始動に用いる気筒を第１気筒
とすると、第１気筒の膨張行程時には、第３気筒の圧縮
が始まっている。そのため、第１気筒の最初の燃焼によ
って生じるトルクでは、第３気筒の圧縮を行なうことが
できず、エンジンはそのまま停止してしまい、自己始動
に失敗することが判明した。

【０００５】本発明の目的は、スタータを用いることな
く、自己始動の可能なエンジン始動装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、シリンダ内に燃料を直接噴射する
燃料噴射手段と、エンジン停止時のクランク角を検知す
るクランク角検知手段と、シリンダ内の混合気に点火す
る点火手段と、エンジンの一時停止後に、膨張行程にあ
る気筒を検出して、燃料を噴射・点火してエンジンを再
始動させるエンジン始動装置において、再始動時に、圧
縮行程にある気筒の圧縮力を低下させる低圧圧縮制御手
段を備えるようにしたものである。かかる構成により、
膨張行程で発生したトルクを消費する圧縮力を低減し
て、スタータを用いることなく、自己始動し得るものと
なる。

【０００７】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記低圧圧縮制御手段は、上記圧縮行程にある気筒の吸
気弁の開閉タイミングを制御するバルブタイミング位相
可変手段と、上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火
時に、上記圧縮行程にある気筒の吸気弁が開くように、
上記バルブタイミング位相可変手段による吸気弁の閉時
期を制御する制御手段とからなるようにしたものであ
る。

【０００８】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記低圧圧縮制御手段は、上記圧縮行程にある気筒の排
気側に設けられた補助排気弁と、上記膨張行程にある気
筒の燃料噴射・点火時に、上記圧縮行程にある気筒の上
記補助排気弁が開くように、上記補助排気弁を制御する
制御手段とからなるようにしたものである。

【０００９】（４）また、上記目的を達成するために、
本発明は、シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射手
段と、エンジン停止時のクランク角を検知するクランク
角検知手段と、シリンダ内の混合気に点火する点火手段
と、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検
出して、燃料を噴射・点火してエンジンを再始動させる
エンジン始動装置において、上記再始動時の膨張力を大
きくする高圧膨張制御手段を備えるようにしたものであ
る。かかる構成により、膨張行程で発生したトルクを大
きくして、スタータを用いることなく、自己始動し得る
ものとなる。

【００１０】（５）上記（４）において、好ましくは、
上記高圧膨張制御手段は、再始動時に、吸気行程にある
気筒の吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを可変する可
変バルブタイミング手段と、上記膨張行程にある気筒の
燃料噴射・点火時に、上記吸気行程にある気筒の上記吸
気弁及び排気弁を閉じるように、上記可変バルブタイミ
ング手段を制御するとともに、この気筒のシリンダに燃
料を噴射し、点火する制御手段とからなるようにしたも
のである。

【００１１】（６）上記（５）において、好ましくは、
上記制御手段は、上記吸気行程にある気筒の膨張・排気
行程の後に、空吸気及び空排気行程を設けるようにした
ものである。

【００１２】（７）上記（４）において、好ましくは、
上記高圧膨張制御手段は、再始動時に、膨張行程にある
気筒に高圧空気を供給する高圧空気供給手段と、上記膨
張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記高圧空気
供給手段から高圧空気を供給するように制御する制御手
段とからなるようにしたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を用いて、本発
明の第１の実施形態によるエンジン始動装置の構成につ
いて説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態によ
るエンジン始動装置の全体構成について説明する。な
お、以下の説明において、本実施形態による多気筒エン
ジンは、例えば、１−３−４−２の各気筒の順で点火す
る４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第１気
筒とする。図１は、本発明の第１の実施形態によるエン
ジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。

【００１４】燃料噴射弁１０は、シリンダ２０内に直接
燃料を噴射するように取付けられている。燃料噴射弁１
０から噴射される燃料量や噴射タイミングは、コントロ
ールユニット３０によって制御される。シリンダ２０の
上部には、吸気弁４０及び排気弁５０が設けられてい
る。また、シリンダ２０の上部には、点火プラグ６０が
設けられている。点火プラグ６０による点火時期は、コ
ントロールユニット３０によって制御される。

【００１５】シリンダ２０内で上下動するピストン７０
の往復運動は、コンロッド７２を介して、クランクシャ
フト７４に伝達され、クランクシャフト７４を回転させ
る。クランクシャフト７４が回転すると、リングギア７
６も同様に回転する。

【００１６】クランク角センサ８０は、リングギヤ７６
を用いて、エンジンの回転速度，すなわち、クランクシ
ャフト７４の回転角度を検出する。検出された信号は、
コントロールユニット３０に取り込まれる。ストッパ９
０は、リングギア７６と係合して、クランクシャフト７
４の回転を停止する。

【００１７】吸気弁４０を動かすカム４２には、バルブ
タイミング位相可変機構４４が取り付けられている。バ
ルブタイミング位相可変機構４４は、吸気弁４０の開閉
を、あらかじめ設定されたクランク角に対して進めたり
遅らせたりすることができるものであり、コントロール
ユニット３０によって制御される。バルブタイミング位
相可変機構４４は、４気筒のエンジンの内、第３気筒に
のみ設けられている。すなわち、自己始動に用いる第１
気筒が膨張行程にあるとき、第３気筒は圧縮行程にあ
り、この圧縮行程にある気筒にバルブタイミング位相可
変機構４４を設けている。

【００１８】エンジン停止時に、コントロールユニット
３０は、クランク角センサ８０の検出信号を用いて、ク
ランク角がスタータレススタートが可能な位置で停止さ
せるように、ストッパ９０を制御する。また、コントロ
ールユニット３０は、燃料噴射弁１０からの燃料の噴射
を停止し、さらに、点火プラグ６０への点火信号の供給
を停止する。コントロールユニット３０によるエンジン
停止時の制御の詳細については、図２用いて後述する。

【００１９】エンジンの始動時に、コントロールユニッ
ト３０は、クランク角センサ８０の検出信号を用いて、
吸気弁４０と排気弁５０が閉じており、かつ、ピストン
７０がコンロッド７２を押して下がり始めている，すな
わち、膨張行程にある気筒を検出する。そして、膨張行
程の気筒のシリンダ２０内に、燃料噴射弁１０から燃料
を噴射し、点火プラグ６０に点火信号を供給して、シリ
ンダ２０内の燃料噴霧に点火する。コントロールユニッ
ト３０によるエンジン始動時の制御の詳細については、
図４を用いて後述する。

【００２０】次に、図２を用いて、本実施形態によるエ
ンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン
自動停止時の制御内容について説明する。図２は、本発
明の第１の実施形態によるエンジン始動装置のコントロ
ールユニットによるエンジン自動停止時の制御内容を示
すフローチャートである。

【００２１】ステップｓ１００〜ｓ１２０において、コ
ントロールユニット３０は、自動車が確実に停止してい
る状態であることを確認するための処理を実行する。即
ち、ステップｓ１００において、コントロールユニット
３０は、車速ゼロであるか否かを判断する。車速がゼロ
の場合にはステップｓ１０５に進み、車速がゼロでない
場合には自動車が確実に停止していないので、ステップ
ｓ１００に戻る。

【００２２】次に、ステップｓ１０５において、コント
ロールユニット３０は、ブレーキが踏まれているか否か
を判断する。ブレーキが踏まれている場合にはステップ
ｓ１１０に進み、ブレーキが踏まれていない場合には自
動車が確実には停止していないので、ステップｓ１００
に戻る。

【００２３】次に、ステップｓ１１０において、コント
ロールユニット３０は、ナビゲーションシステムをチェ
ックする。ここでは、ナビゲーションシステムが右折を
指示していない場合にはステップｓ１１５に進み、ナビ
ゲーションシステムが右折を指示している場合には、こ
の後、速やかに右折をする可能性があるため、自動車が
確実には停止していないので、ステップｓ１００に戻
る。

【００２４】次に、ステップｓ１１５において、コント
ロールユニット３０は、ターンシグナルをチェックす
る。ここでは、ターンシグナルが右折を指示していない
場合にはステップｓ１２０に進み、ターンシグナルが右
折を指示している場合には、この後、速やかに右折をす
る可能性があり、または発進のためにターンシグナルを
点灯しているため、自動車が確実に停止していないの
で、ステップｓ１００に戻る。

【００２５】次に、ステップｓ１２０において、コント
ロールユニット３０は、停止状態になってから（ステッ
プｓ１００〜ｓ１１５の要件を満たしてから）一定時間
経過しているか否かを判断する。一定時間が経過してい
る場合にはステップｓ１２５に進み、一定時間が経過し
ていない場合には自動車が確実には停止していないの
で、ステップｓ１００に戻る。

【００２６】ステップｓ１００〜ｓ１２０の要件を満た
しており、自動車が確実に停止していると判断される
と、ステップｓ１２５において、コントロールユニット
３０は、燃料噴射弁１０からの燃料噴射を停止する。さ
らに、ステップｓ１３０において、コントロールユニッ
ト３０は、点火プラグ３０による点火をカットする。

【００２７】次に、ステップｓ１３５において、コント
ロールユニット３０は、エンジンの回転数が、エンジン
停止寸前の回転数Ｎmin以下か否かを判断する。ここ
で、エンジン停止寸前の回転数Nminは、例えば、３００
ｒｐｍとする。エンジン停止寸前の回転数Ｎminよりも
高い場合には、ステップｓ１３５に戻り、エンジン停止
寸前の回転数Ｎmin以下になるのを監視し、エンジン停
止寸前の回転数Ｎmin以下になると、ステップｓ１４０
に進む。

【００２８】次に、ステップｓ１４０において、コント
ロールユニット３０は、自己始動に用いる第１気筒が膨
張行程の中盤（上死点後１０°〜１４０°）であるか否
かを判断する。第１気筒が膨張行程の中盤（上死点後１
０°〜１４０°）にないときはステップｓ１４０に戻
り、中盤になるとステップｓ１４５に進む。

【００２９】第１気筒が膨張行程の中盤にあると判断さ
れると、ステップｓ１４５において、コントロールユニ
ット３０は、ストッパ９０を作動させてエンジンを強制
的に停止させる。

【００３０】次に、ステップｓ１４５において、コント
ロールユニット３０は、後のスタータレス始動時に参照
できるように、最初に燃料を噴射する気筒（本実施例で
は第１気筒）の番号と、エンジン停止時のクランク角を
記憶する。

【００３１】以上説明したように、本実施形態において
は、自己始動に用いる気筒（上述の例では、第１気筒）
を、膨張行程の中盤（上死点後１０°〜１４０°）で強
制的に停止されるようにしている。

【００３２】ここで、図３を用いて、自己始動に用いる
気筒（上述の例では、第１気筒）を停止するクランク角
を上死点後１０°〜１４０°の範囲とする理由について
説明する。図３は、本発明の第１の実施形態によるエン
ジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン自
動停止時のクランク角の説明図である。

【００３３】スタータレス始動に用いようとする気筒
が、たとえ膨張行程にある場合でも、斜線で示した領域
Ａ，Ｃでは、始動させることができないものである。す
なわち、ピストン位置が圧縮上死点付近（領域Ａ）で
は、シリンダ内の空気量が少ないため、混合気の量も少
なくなり、混合気の爆発により、クランクシャフトをエ
ンジン始動に十分な回転数まで加速することができない
ためである。また、ピストン位置が下死点付近（領域
Ｃ）では、上死点の場合と異なり、多くの混合気を得る
ことができるが、クランクの構造上十分なトルクを得る
ことができず、また排気弁が開き始めることから、クラ
ンクシャフトの回転数を十分に上げることができないた
めである。そこで、本実施形態によるスタータレススタ
ートでは、圧縮上死点を基準として、約１０°〜２５°
より大きく、約１２０°〜１４０°より小さい領域Ｂを
使うようにしている。

【００３４】次に、図４〜図７を用いて、本実施形態に
よるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエ
ンジン始動時の制御内容について説明する。図４は、本
発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置のコント
ロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示す
フローチャートである。

【００３５】図４のステップｓ２００〜ｓ２２０におい
て、コントロールユニット３０は、エンジン再始動時の
安全を確保する。即ち、ステップｓ２００において、コ
ントロールユニット３０は、車速ゼロであるか否かを判
断する。車速がゼロの場合はステップｓ２０５に進み、
ゼロでない場合はステップｓ２００に戻る。

【００３６】次に、ステップｓ２０５において、コント
ロールユニット３０は、ブレーキが踏まれているか否か
を判断する。ブレーキが踏まれている場合はステップｓ
２１０に進み、ブレーキが踏まれていない場合はステッ
プｓ２００に戻る。

【００３７】次に、マニュアルトランスミッション（Ｍ
Ｔ）車の場合、ステップｓ２１０において、コントロー
ルユニット３０は、クラッチペダルが踏まれているか否
かを判断する。クラッチペダルが踏まれている場合はス
テップｓ２１５に進み、クラッチペダルが踏まれていな
い場合はステップｓ２００に戻る。

【００３８】また、オートマティックトランスミッショ
ン（ＡＴ）車の場合、ステップｓ２１５において、コン
トロールユニット３０は、シフトレバーがドライブ
（Ｄ）レンジにあるか否かを判断する。Ｄレンジにある
場合はステップｓ２１８に進み、Ｄレンジにない場合は
運転者の発進意図がないと考えられるので、ステップｓ
２００に戻る。

【００３９】次に、同じくＡＴ車の場合、ステップｓ２
１８において、シフトレバーがＤレンジにあり、かつ、
ブレーキペダルが離されるか、その踏力が所定値以下に
弱められた場合には、運転者に発進意図があると判断さ
れるので、ステップｓ２２０に進む。ブレーキペダルが
所定値以上の踏力を保っている場合は、運転者に発進意
図がないので、ステップｓ２００に戻る。

【００４０】次に、ステップｓ２２０において、コント
ロールユニット３０は、水温がＴmin以上か否かを判断
する。エンジン水温が低いと、摩擦の増大によりスター
タレス始動ができないので、水温信号のチェックを行な
っている。水温がＴmin以上の場合はステップｓ２３０
に進み、水温がＴminより低い場合はステップｓ２２５
に進む。

【００４１】そして、水温がＴminより低い場合は、ス
テップｓ２２５において、コントロールユニット３０
は、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り
替える。

【００４２】一方、水温がＴmin以上の場合には、ステ
ップｓ２３０において、コントロールユニット３０は、
エンジンの停止時に記憶されている始動時のクランク角
の情報（図２のステップｓ１５０において記憶した情
報）を参照する。

【００４３】次に、ステップｓ２３５において、コント
ロールユニット３０は、バルブタイミング位相可変機構
４４を制御して、吸気側カム４２の位相を遅らせて、吸
気バルブ４０の閉時期を上死点前１０°（ＴＤＣ−１０
°）に設定する。上述したように、バルブタイミング位
相可変機構４４は、４気筒のエンジンの内、第３気筒に
のみ設けられており、自己始動に用いる第１気筒が膨張
行程にあるとき、第３気筒は圧縮行程にある。この第３
気筒の圧縮行程における吸気バルブ４０の閉時期を上死
点前１０°に設定する ここで、図５を用いて、本実施形態によるエンジン始動
装置によるエンジン始動時の第３気筒の吸気バルブリフ
ト制御の内容について説明する。図５は、本発明の第１
の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動
時の吸気バルブリフト制御の説明図である。

【００４４】図５において、横軸は時間を示しており、
第３気筒の各行程（排気行程，吸気行程，圧縮行程，膨
張行程）を示している。また、縦軸は、吸気弁４０及び
排気弁５０のそれぞれのバルブリフト量を示している。

【００４５】図中、実線Ｅは、通常の排気弁５０のバル
ブリフト量を示している。第３気筒の排気行程におい
て、ＢＤＣの少し前から排気弁５０はリフトアップし始
め、ＴＤＣ後に排気弁５０は閉じる。また、実線Ａは、
通常の吸気弁４０のバルブリフト量を示している。第３
気筒の吸気行程において、ＴＤＣの少し前から吸気弁４
０はリフトアップし始め、ＢＤＣ後に吸気弁４０は閉じ
る。以上のように、通常の動作では、第３気筒の吸気弁
４０は、ＢＤＣ後に吸気弁４０は閉じるように制御され
ている。

【００４６】それに対して、ステップｓ２３５では、コ
ントロールユニット３０は、バルブタイミング位相可変
機構４４を制御して、吸気側カム４２の位相を遅らせ
て、吸気バルブ４０の閉時期を上死点前１０°（ＴＤＣ
−１０°）に設定している。即ち、図中に破線Ｂで示す
ように、吸気バルブ４０の閉時期を上死点前１０°（Ｔ
ＤＣ−１０°）としている。その結果、第３気筒は圧縮
行程においても、吸気弁５０が開いている状態としてい
る。

【００４７】なお、上述の説明では、設定される吸気弁
４０の閉時期は、例えば、上死点前１０度（ＴＤＣ−１
０°）の固定値としているが、第１気筒の始動時クラン
ク角に応じた値とすることができる。例えば、第１気筒
によって多くのトルクが発生できるときには、第３気筒
の吸気弁４０の閉時期を、例えば、一点鎖線Ｄで示すよ
うに、上死点前３０°（ＴＤＣ−３０°）と早くして圧
縮圧力を上げるようにすることができる。また、発生ト
ルクが少ないときには、吸気弁４０の閉時期を、例え
ば、二点鎖線Ｃで示すように、上死点前２°（ＴＤＣ−
２°）遅らせて、圧縮圧力を低くするように設定するこ
ともできる。即ち、第１気筒の始動時クランク角に応じ
て、上死点前３０°（ＴＤＣ−３０°）から上死点前２
°（ＴＤＣ−２°）の範囲で可変することもできる。

【００４８】次に、図４のステップｓ２４０において、
コントロールユニット３０は、ステップｓ２３０におい
て参照したクランク角に基づいて、第１気筒の容積，即
ち、第１気筒内の空気量を算出し、この算出された空気
量に対して所定の空燃比（Ａ／Ｆ）となる燃料噴射量を
決定する。すなわち、ピストンが上死点に近い場合に
は、空気量が少ないため、燃料噴射も少なくし、逆にピ
ストンが下死点に近い場合には、空気量が多いので燃料
噴射量も多くなる。

【００４９】次に、ステップｓ２４５において、コント
ロールユニット３０は、燃料噴射弁を制御して、第１気
筒のシリンダ内に、ステップｓ２４０で決定した噴射量
の燃料を噴射する。

【００５０】次に、ステップｓ２５０において、コント
ロールユニット３０は、ステップｓ２４５による燃料噴
射後、所定時間（燃料の気化が十分に進む時間）の経過
後、第１気筒に点火信号を送り、点火プラグ６０で点火
火花を飛ばして点火する。燃料噴霧に点火されることに
より、燃料が燃焼して膨張力が発生し、ピストンを押し
下げる膨張行程が第１気筒で発生する。

【００５１】このとき、圧縮行程にある第３気筒は、吸
気弁４０が開いているために圧縮圧力が下がるので、圧
縮のために要する仕事が少なくなり、第１気筒の燃焼に
よって生じた回転トルクを必要以上に落とすことなく、
第３気筒の圧縮上死点を越える。

【００５２】次に、ステップｓ２５５において、コント
ロールユニット３０は、始動が成功したか否かを判断す
る。始動の成功は、エンジンの回転数が所定回転数（例
えば、３００ｒｐｍ）以上になったか否かで判断する。
なお、この時点で、エンジンは完全な回転には至ってい
ないので、リングギア７６の回転速度（角速度）が、３
００ｒｐｍ時の回転速度以上になったか否かで判断す
る。始動が成功すると、ステップｓ２８０に進み、始動
が成功しない場合には、ステップｓ２６０に進む。

【００５３】エンジンの始動が成功した場合には、ステ
ップｓ２８０において、コントロールユニット３０は、
バルブタイミング位相可変機構４４によって吸気バルブ
４０の閉時期を上死点前１０°（ＴＤＣ−１０°）に設
定していたものを、通常の設定に戻す。即ち、吸気バル
ブ４０のバルブリフト量を、図５に示した破線Ｃの特性
から実線Ａの特性に戻す。そして、ステップｓ２８５に
おいて、コントロールユニット３０は、通常のエンジン
の運転制御に切り替える。

【００５４】一方、ステップｓ２５５の判定で、始動が
成功しなかったと判断されると、ステップｓ２６０にお
いて、コントロールユニット３０は、始動に用いていな
い膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒があるか否か
を判断する。始動に用いていない膨張行程中盤の適切な
クランク角の気筒がなれば、ステップｓ２７０に進み、
コントロールユニット３０は、スタータレス始動を中止
して、スタータ始動に切り替える。始動に用いていない
膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒があると、ステ
ップｓ２７５に進む。

【００５５】始動に用いていない膨張行程の気筒がある
場合には、ステップｓ２７５において、コントロールユ
ニット３０は、現在膨張行程にある別の気筒のＮｏとク
ランク角を参照する。１−３−４−２の各気筒の順で点
火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第
１気筒とした場合、第１気筒の次に膨張行程となるのは
第３気筒であるので、第３気筒のクランク角を参照す
る。そして、ステップｓ２４０に戻り、ステップｓ２４
０〜ｓ２５０を実行することにより、第３気筒の燃料噴
射及び点火をして、次回の燃焼を行わせる。

【００５６】ここで、第３気筒が膨張行程の時、圧縮行
程にあるのは、第４気筒である。第４気筒には、バルブ
タイミング位相可変機構４４は備えていないため、第３
気筒が膨張行程にあるとき、第４気筒の圧縮力は通常の
圧縮力であるが、その前の行程の第１気筒の燃焼によ
り、クランクシャフトは回転を始めているため、その慣
性力に第３気筒の膨張による回転駆動力が加わって、第
４気筒の圧縮力に打ち勝って、始動成功に導くことがで
きる。始動成功時には、ステップｓ２８０，ｓ２８５の
処理を経て、通常の運転に切り替わる。

【００５７】ここで、図６を用いて、上述した本実施形
態によるスタータレススタートの各行程の相関について
説明する。図６は、本発明の第１の実施形態によるエン
ジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図で
ある。図６において、横軸は、時間（行程）を示してい
る。また、縦軸は、第１，第３，第４，第２の各気筒を
示している。

【００５８】第１行程では、第１気筒が膨張行程にあ
り、第３気筒が圧縮行程にある。そこで、図４のステッ
プｓ２４５，ｓ２５０の処理により、第１気筒で燃料噴
霧を燃焼する。このとき、ステップｓ２３５の処理によ
り、第３気筒の吸気弁の閉じるタイミングが遅れてお
り、吸気弁が開いているため、圧縮行程であるが、その
圧縮力の小さな低圧圧縮（図６においては、通常の圧縮
行程と区別するため、（圧縮）と図示している）となっ
ている。第１行程で、始動が成功すれば、第２行程以降
は、通常の４サイクルの行程を各気筒毎に繰り返して、
通常の運転状態となる。

【００５９】また、第１行程で始動が成功しなかった場
合でも、第２行程では、第３気筒が膨張行程となってお
り、図４のステップｓ２４５，ｓ２５０の処理により、
第３気筒で燃料噴霧を燃焼する。このとき、第４気筒は
通常の圧縮行程であるが、その前の行程の第１気筒の燃
焼により、クランクシャフトは回転を始めているため、
その慣性力に第３気筒の膨張による回転駆動力が加わっ
て、第４気筒の圧縮力に打ち勝って、始動成功に導くこ
とができる。始動成功時には、通常の運転に切り替わ
る。

【００６０】なお、以上の説明では、バルブタイミング
位相可変機構４４は、第３気筒にのみ設けてあるが、第
４気筒にも設けてもよいものである。それによって、第
２行程の第４気筒の圧縮行程は、低圧圧縮行程とするこ
とができるので、始動をより確実にすることができる。
この場合、図４のステップｓ２７５の処理後、破線で示
すように、ステップｓ２３５に戻り、第４気筒の吸気バ
ルブ閉時期を、例えば、上死点前１０°（ＴＤＣ−１０
°）とした後、ステップｓ２４０以降の処理を実行す
る。

【００６１】ここで、図７を用いて、本実施形態による
エンジン始動装置によるエンジン始動時のエンジン回転
数及びトルクの推移について説明する。図７は、本発明
の第１の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジ
ン始動時のエンジン回転数及びトルクの推移の説明図で
ある。図７（Ａ）は、横軸に時間を示し、縦軸にエンジ
ン回転数を示している。図７（Ｂ）は、横軸に時間を示
し、縦軸に発生するトルク回転数を示している。なお、
実線は本実施形態による状態を示し、破線は従来例によ
る状態を示している。

【００６２】図７（Ｂ）において、実線Ｇ１は、始動気
筒である第１気筒の燃焼によって発生するトルクを示し
ている。一方、図７（Ｂ）において、破線Ｇ３oldは、
圧縮行程にある第３気筒によって消費されるトルクを示
している。したがって、第１気筒の燃焼によって発生す
るトルクＧ１は、圧縮行程にある第３気筒によってトル
クＧ３oldとして消費される。図７（Ａ）において、破
線Ｆoldは、始動気筒である第１気筒のエンジン回転数
の推移を示しているが、図示するように、エンジン回転
数は上がることなく、エンジンの始動に失敗することと
なる。

【００６３】一方、図７（Ｂ）において、実線Ｇ３new
は、本実施形態によるバルブタイミング位相可変機構４
４を用いることによって、圧縮行程を定圧圧縮としたと
き、第３気筒によって消費されるトルクを示している。
本実施形態によって消費される圧縮トルクＧ３newは、
従来の圧縮トルクＧ３oldよりも小さいため、第１気筒
の燃焼によって発生するトルクＧ１は、圧縮行程にある
第３気筒によってトルクＧ３newによって完全には消費
されないものである。図７（Ａ）において、実線Ｆnew
は、始動気筒である第１気筒のエンジン回転数の推移を
示しているが、図示するように、エンジン回転数は完全
に低下することなく、次の第３気筒の発生トルク（図７
（Ｂ）の実線Ｇ３new）によって再び上昇するため、エ
ンジンの始動を成功することができる。

【００６４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、圧縮行程における圧縮力を低減できるので、スター
タを用いることなく、自己始動を可能とすることができ
る。なお、最近のエンジンでは、バルブタイミング位相
可変機構を備えているものがあり、かかるエンジンで
は、新たな機構を追加することなく、エンジンの制御の
みで、自己始動を可能にすることができる。

【００６５】次に、図８及び図９を用いて、本発明の第
２の実施形態によるエンジン始動装置の構成について説
明する。本実施形態による多気筒エンジンは、第１の実
施形態と同様に、例えば、１−３−４−２の各気筒の順
で点火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒
を第１気筒とする。最初に、本実施形態によるエンジン
始動装置の全体構成について説明する。図８は、本発明
の第２の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を
示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一
部分を示している。

【００６６】第１の実施形態においては、吸気弁４０が
バルブタイミング位相可変機構４４を備えていたのに対
して、本実施形態では、かかるバルブタイミング位相可
変機構４４は備えておらず、代わりに、排気弁５０の側
に、補助排気弁１００及びデコンプ機構１０２を備えて
いる。自己始動に用いる気筒を第１気筒とする場合、補
助排気弁１００及びデコンプ機構１０２は、圧縮行程に
ある第３気筒に設けられている。補助排気弁１００は、
排気弁５０よりも小型な排気弁である。デコンプ機構１
０２は、補助排気弁１００を開閉するアクチュエータで
ある。

【００６７】本実施形態では、膨張行程にある第１気筒
において自己始動のための燃焼を行うとき、コントロー
ルユニット３０Ａは、圧縮行程にある第３気筒のデコン
プ機構１０２を動作させて、補助排気弁１００を開き、
第３気筒の圧縮力を低下させて、図１に示した実施形態
と同様に、低圧圧縮とするものである。

【００６８】次に、図９を用いて、本実施形態によるエ
ンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン
始動時の制御内容について説明する。図９は、本発明の
第２の実施形態によるエンジン始動装置のコントロール
ユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフロー
チャートである。なお、図４に示したフローチャートと
同一符号は、同一処理内容を示している。

【００６９】コントロールユニット３０Ａは、図９のス
テップｓ２００〜ｓ２２０において、エンジン再始動時
の始動条件を確保し、また、運転者の発進意図を検知す
る。そして、ステップｓ２３０以降に進む。そして、ス
テップｓ２３０において、コントロールユニット３０Ａ
は、エンジンの停止時に記憶されている始動時のクラン
ク角の情報（図２のステップｓ１５０において記憶した
情報）を参照する。

【００７０】次に、ステップｓ２３５Ａにおいて、コン
トロールユニット３０Ａは、デコンプ機構１０２を動作
させて、設定したクランク角，例えば、上死点前１０度
（ＴＤＣ−１０°）になるまで、補助排気弁１００を開
き、第３気筒の圧縮圧力を逃がす。これにより、第１の
実施形態と同様に、スタータレス始動時に、圧縮行程に
ある第３気筒の圧縮力を低下させて、低圧圧縮状態とす
ることができる。

【００７１】なお、補助排気弁１００の閉時期は、例え
ば、上死点前１０度（ＴＤＣ−１０°）の固定値として
いるが、第１気筒の始動時クランク角に応じた値とする
ことができる。例えば、第１気筒によって多くのトルク
が発生できるときには、第３気筒の補助排気弁１００の
閉時期を、例えば、上死点前３０°（ＴＤＣ−３０°）
と早くして圧縮圧力を上げるようにすることができる。
また、発生トルクが少ないときには、補助排気弁１００
の閉時期を、例えば、上死点前２°（ＴＤＣ−２°）遅
らせて、圧縮圧力を低くするように設定することもでき
る。即ち、第１気筒の始動時クランク角に応じて、上死
点前３０°（ＴＤＣ−３０°）から上死点前２°（ＴＤ
Ｃ−２°）の範囲で可変することもできる。

【００７２】以下、コントロールユニット３０Ａは、図
４のステップｓ２４０〜２８５の処理を実行することに
より、第１気筒の燃料を燃焼させることにより、膨張力
を発生させる。このとき、圧縮行程にある第３気筒は、
補助排気弁１００が開いているために圧縮圧力が下がる
ので、圧縮のために要する仕事が少なくなり、第１気筒
の燃焼によって生じた回転トルクを必要以上に落とすこ
となく、第３気筒の圧縮上死点を越えることにより、エ
ンジンの始動に成功する。始動成功時には、ステップｓ
２８０，ｓ２８５の処理を経て、通常の運転に切り替わ
る。

【００７３】なお、以上の説明では、補助排気弁１００
及びデコンプ機構１０２は、第３気筒にのみ設けてある
が、第４気筒や、全ての気筒にも設けてもよいものであ
る。それによって、第２行程の第４気筒の圧縮行程は、
低圧圧縮行程とすることができるので、始動をより確実
にすることができる。

【００７４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、圧縮行程における圧縮力を低減できるので、スター
タを用いることなく、自己始動を可能とすることができ
る。また、排気弁を開いて既燃焼ガスをシリンダ内に吸
引するため、この高温の既燃焼ガスに燃料を噴射するこ
とにより、燃料噴霧が気化しやすく、点火を確実に行う
ことができる。

【００７５】次に、図１０〜図１２を用いて、本発明の
第３の実施形態によるエンジン始動装置の構成について
説明する。本実施形態による多気筒エンジンは、第１の
実施形態と同様に、例えば、１−３−４−２の各気筒の
順で点火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気
筒を第１気筒とする。最初に、図１０を用いて、本実施
形態によるエンジン始動装置の全体構成について説明す
る。図１０は、本発明の第３の実施形態によるエンジン
始動装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図
１と同一符号は、同一部分を示している。

【００７６】第１及び第２の実施形態においては、圧縮
力を低下させる低圧圧縮としたのに対して、本実施形態
においては、膨張力を高める高圧膨張を行うようにして
いる。そのため、本実施形態においては、吸気弁４０
は、可変バルブタイミング機構４６を備えており、ま
た、排気弁５０は、可変バルブタイミング機構５６を備
えている。可変バルブタイミング機構４６，５６は、４
気筒エンジンの場合、全ての気筒に備えられている。可
変バルブタイミング機構４６，５６は、例えば、電磁力
を利用して、吸気弁４０，排気弁５０の開閉を制御可能
なものであり、コントロールユニット３０Ｂからの制御
信号によって、開閉時期が制御される。

【００７７】本実施形態では、本来は行程の違う２つ以
上の気筒を同時に、スタータレス始動のための膨張行程
として用いることにより、従来よりも高い膨張行程のト
ルクを発生させて、スタータレス始動を可能としてい
る。

【００７８】次に、図１１及び図１２を用いて、本実施
形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットに
よるエンジン始動時の制御内容について説明する。図１
１は、本発明の第３の実施形態によるエンジン始動装置
のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内
容を示すフローチャートである。なお、図１と同一符号
は、同一処理内容を示している。本実施形態では、特
に、ステップｓ２３５Ｂ，ｓ２４５Ｂ，ｓ２５０Ｂ，ｓ
２５２，ｓ２７５Ｂの処理内容に特徴がある。

【００７９】また、図１２は、本発明の第３の実施形態
によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程
の説明図である。図１２において、横軸は、時間（行
程）を示している。また、縦軸は、第１，第３，第４，
第２の各気筒を示している。

【００８０】図１１のステップｓ２００〜ｓ２２０にお
いて、コントロールユニット３０Ｂは、エンジン再始動
時の始動条件を確保し、また、運転者の発進意図を検知
する。その後、ステップｓ２２０において、コントロー
ルユニット３０Ｂは、水温がＴmin以上か否かを判断
し、エンジン水温が低い場合には、ステップｓ２２５に
おいて、コントロールユニット３０Ｂは、スタータレス
始動を中止して、スタータ始動に切り替える。

【００８１】一方、水温がＴmin以上の場合には、ステ
ップｓ２３０Ｂにおいて、コントロールユニット３０Ｂ
は、エンジンの停止時に記憶されている始動時のクラン
ク角の情報（図２のステップｓ１５０において記憶した
情報）を参照する。

【００８２】次に、ステップｓ２３５Ｂにおいて、コン
トロールユニット３０Ｂは、始動に用いるのが第１気筒
の場合、さらに、本来は吸気行程である第４気筒の可変
バブルタイミング機構４６，５６を制御して、吸気弁４
０及び排気弁５０を閉じる。

【００８３】次に、ステップｓ２４０において、コント
ロールユニット３０Ｂは、ステップｓ２３０Ｂにおいて
参照したクランク角に基づいて、第１気筒の容積，即
ち、第１気筒内の空気量を算出し、この算出された空気
量に対して所定の空燃比（Ａ／Ｆ）となる燃料噴射量を
決定する。すなわち、ピストンが上死点に近い場合に
は、空気量が少ないため、燃料噴射も少なくし、逆にピ
ストンが下死点に近い場合には、空気量が多いので燃料
噴射量も多くなる。この燃料噴射量は、第１気筒に対す
る燃料噴射量であると同時に、第４気筒に対する燃料噴
射量ともなる。

【００８４】次に、ステップｓ２４５Ｂにおいて、コン
トロールユニット３０Ｂは、燃料噴射弁を制御して、第
１気筒及び第４気筒のシリンダ内に、ステップｓ２４０
で決定した噴射量の燃料を、それぞれ、同時に噴射す
る。

【００８５】次に、ステップｓ２５０Ｂにおいて、コン
トロールユニット３０Ｂは、ステップｓ２４５Ｂによる
燃料噴射後、所定時間（燃料の気化が十分に進む時間）
の経過後、第１気筒及び第４気筒にそれぞれ点火信号を
送り、点火プラグ６０で点火火花を飛ばして点火する。
燃料噴霧に点火されることにより、燃料が燃焼して膨張
力が発生し、ピストンを押し下げる膨張行程が第１気筒
及び第４気筒で同時に発生する。

【００８６】ここで、図１２に示すように、第１行程で
は、第１気筒及び第４気筒が、同時に膨張行程となる。
したがって、図６に示した例に比べて、膨張力を倍とし
て、発生するトルクを大きくすることができる。このと
き、第３気筒は通常の圧縮行程であるため、トルクが消
費されるが、発生するトルクが大きいため、自己始動を
成功させることができる。

【００８７】次に、ステップｓ２５２において、コント
ロールユニット３０Ｂは、第２行程が終了したか否かを
判断する。終了していない場合には、ステップｓ２７５
Ｂに進み、終了すると、ステップｓ２５５に進む。

【００８８】第１行程が終了した時点では、まだ、第２
行程は終了していないため、ステップｓ２７５Ｂにおい
て、コントロールユニット３０Ｂは、現在膨張行程にあ
る別の気筒のＮｏとクランク角を参照する。１−３−４
−２の各気筒の順で点火する４気筒エンジンとし、自己
始動に用いる気筒を第１気筒及び第４気筒とした場合、
次に膨張行程となるのは第３気筒及び第２気筒であるの
で、例えば、第３気筒のクランク角を参照する。そし
て、ステップｓ２３５Ｂに戻り、ステップｓ２３５Ｂ〜
ｓ２５０Ｂを実行することにより、第３気筒及び第２気
筒のの燃料噴射及び点火をして、次回の燃焼を行わせ
る。その結果、図１２に示すように、第２行程では、第
３気筒及び第２気筒が、同時に膨張行程となる。したが
って、図６に示した例に比べて、膨張力を倍として、発
生するトルクを大きくすることができる。このとき、第
１気筒及び第４気筒は排気行程であるため、トルクの消
費は殆どなく、発生するトルクが大きいため、自己始動
を成功させることができる。

【００８９】第２行程が終了すると、ステップｓ２５５
において、コントロールユニット３０Ｂは、始動が成功
したか否かを判断する。始動が成功すると、ステップｓ
２８５に進み、始動が成功しない場合には、ステップｓ
２７０に進む。

【００９０】エンジンの始動が成功した場合には、ステ
ップｓ２８５において、コントロールユニット３０Ｂ
は、通常のエンジンの運転制御に切り替える。

【００９１】一方、ステップｓ２５５の判定で、始動が
成功しなかったと判断されると、ステップｓ２７０にお
いて、コントロールユニット３０Ｂは、スタータレス始
動を中止して、スタータ始動に切り替える。

【００９２】なお、図１２に示す例では、第１行程から
第４行程でクランクシャフトが１回転するが、第３行程
では、第４気筒を、燃焼に寄与しない吸気行程（以下、
「空吸気」と称する）とし、また、第４行程では、第４
気筒を、燃焼に寄与しない排気行程（以下、「空排気」
と称する）とする。同様にして、第４行程では、第２気
筒を、空吸気とし、また、第５行程では、第２気筒を、
空排気とする。これにより、合わせてシリンダ内の掃気
を行ない、次行程の燃焼効率を高めることができる。

【００９３】なお、上述の説明では、図１２に示すよう
に、第３気筒の第１行程は圧縮行程になっているが、コ
ントロールユニット３０Ｂが、可変バルブタイミング機
構４６を制御して、吸気弁４０を閉じるタイミングを、
例えば上死点前１０度まで遅らせることで、第１の実施
形態と同様に、第３気筒の圧縮仕事による抵抗を除き、
スタータレス始動時に、エンジン回転数をスムーズに上
昇させることができる。または、吸気弁４０を遅く閉じ
る代わりに、可変バルブタイミング機構５６を制御し
て、排気弁５０を開けて圧縮圧力を逃がしても良いもの
である。

【００９４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、膨張行程における膨張力を向上できるので、スター
タを用いることなく、自己始動を可能とすることができ
る。なお、可変バルブタイミング機構を備えているエン
ジンでは、新たな機構を追加することなく、エンジンの
制御のみで、自己始動を可能にすることができる。

【００９５】次に、図１３〜図１５を用いて、本発明の
第４の実施形態によるエンジン始動装置の構成について
説明する。本実施形態による多気筒エンジンは、第１の
実施形態と同様に、例えば、１−３−４−２の各気筒の
順で点火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気
筒を第１気筒とする。最初に、図１３を用いて、本実施
形態によるエンジン始動装置の全体構成について説明す
る。図１３は、本発明の第４の実施形態によるエンジン
始動装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図
１と同一符号は、同一部分を示している。

【００９６】第３の実施形態においては、同時に２つの
気筒を膨張行程とすることにより、膨張力を高める高圧
膨張を行うようにしているの対して、本実施形態では、
高圧空気をシリンダ内に強制的に送り込むとともに、そ
の空気量に応じた燃料を噴射することにより、高圧膨張
を行うようにしている。この高圧膨張により、従来より
も高い膨張行程のトルクを発生させて、スタータレス始
動を可能としている。

【００９７】そのため、本実施形態においては、補助吸
気弁１１０及びエアタンク１２０を備えている。補助吸
気弁１１０は、スタータレス始動の際に膨張行程にある
気筒の吸気側であって、エアタンク１２０の出口の位置
に設けられている。補助吸気弁１１０は、アクチュエー
タ１１２によって開閉される。アクチュエータ１１２
は、コントロールユニット３０Ｃによって制御される。

【００９８】また、エアタンク１２０内には、エアポン
プ１２２によって加圧されたエアが蓄積されている。エ
アタンク１２０の内部の圧力は、圧力センサ１２４によ
って検出され、コントロールユニット３０Ｃに取り込ま
れる。圧力センサ１４２は、シリンダ２０内に、燃焼状
態を把握するための圧力センサが取り付けられている場
合には、それで代用しても良いものである。エアポンプ
１２２は、例えば、車両の減速時に駆動軸に接続して作
動させる。このように構成することにより、車両の減速
エネルギーを有効活用することができる。なお、エアポ
ンプ１２２は、モーターによって駆動するようにしても
よいものである。さらに、過給機付きエンジンにおいて
は、エアポンプを特に設けず、正圧時の吸気管内圧力を
ワンウェイバルブ等によりエアタンク１２０内に蓄積す
るようにしても良いものである。また、アクチュエータ
１１２の作動により、車両のエンジンブレーキ時に、シ
リンダの圧縮圧力を導入することもできる。この場合に
は、エアポンプ１２２は作動させなくてもよいものであ
る。エアタンク１２０の容積は、例えば、エンジンの上
死点における燃焼室容積程度でもよく、圧力も２〜１０
気圧程度としている。

【００９９】次に、図１４及び図１５を用いて、本実施
形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットに
よるエンジン始動時の制御内容について説明する。図１
４は、本発明の第４の実施形態によるエンジン始動装置
のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内
容を示すフローチャートである。なお、図１と同一符号
は、同一処理内容を示している。本実施形態では、特
に、ステップｓ２３２，２３４，２４０Ｃ，ｓ２７７，
ｓ２７９の処理内容に特徴がある。

【０１００】また、図１５は、本発明の第４の実施形態
によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程
の説明図である。図１５において、横軸は、時間（行
程）を示している。また、縦軸は、第１，第３，第４，
第２の各気筒を示している。

【０１０１】図１４のステップｓ２００〜ｓ２２０にお
いて、コントロールユニット３０Ｃは、エンジン再始動
時の始動条件を確保し、また、運転者の発進意図を検知
する。その後、ステップｓ２２０において、コントロー
ルユニット３０Ｃは、水温がＴmin以上か否かを判断
し、エンジン水温が低い場合には、ステップｓ２２５に
おいて、コントロールユニット３０Ｃは、スタータレス
始動を中止して、スタータ始動に切り替える。

【０１０２】一方、水温がＴmin以上の場合には、ステ
ップｓ２３０において、コントロールユニット３０は、
エンジンの停止時に記憶されている始動時のクランク角
の情報（図２のステップｓ１５０において記憶した情
報）を参照する。

【０１０３】次に、ステップｓ２３２において、コント
ロールユニット３０Ｃは、エアタンク１２０の内圧を圧
力センサ１２４によって検出し、コントロールユニット
３０Ｃは記憶する。なお、スタータレス始動を行なう前
に、あらかじめエアタンク１２０の内圧は２〜１０気圧
に昇圧されている。

【０１０４】次に、ステップｓ２３２において、コント
ロールユニット３０Ｃは、アクチュエータ１１２を動作
させて、補助吸気弁１１０を開き、シリンダ２０内に圧
縮空気を導入する。

【０１０５】次に、ステップｓ２４０Ｃにおいて、コン
トロールユニット３０Ｃは、ステップｓ２３０において
参照したクランク角及びステップｓ２３２で検出・記憶
したエアタンク１２０の内圧に基づいて、第１気筒内の
空気量を算出し、この算出された空気量に対して所定の
空燃比（Ａ／Ｆ）となる燃料噴射量を決定する。

【０１０６】次に、ステップｓ２４５において、コント
ロールユニット３０Ｃは、燃料噴射弁を制御して、第１
気筒のシリンダ内に、ステップｓ２４０Ｃで決定した噴
射量の燃料を噴射する。

【０１０７】次に、ステップｓ２５０において、コント
ロールユニット３０Ｃは、ステップｓ２４５による燃料
噴射後、所定時間（燃料の気化が十分に進む時間）の経
過後、第１気筒に点火信号を送り、点火プラグ６０で点
火火花を飛ばして点火する。燃料噴霧に点火されること
により、燃料が燃焼して膨張力が発生し、ピストンを押
し下げる。

【０１０８】ここで、図１５に示すように、第１行程で
は、第１気筒が膨張行程となるが、このときの膨張行程
は、高圧のエアに対して燃料を噴射しているため、通常
の膨張行程よりも膨張力が大きな高圧膨張（図１５で
は、[膨張]として図示している）となり、発生するトル
クを大きくすることができる。このとき、第３気筒は通
常の圧縮行程であるため、トルクが消費されるが、第１
気筒で発生するトルクが大きいため、自己始動を成功さ
せることができる。

【０１０９】次に、ステップｓ２５５において、コント
ロールユニット３０Ｃは、始動が成功したか否かを判断
する。始動が成功すると、ステップｓ２８５に進み、始
動が成功しない場合には、ステップｓ２６０に進む。

【０１１０】エンジンの始動が成功した場合には、ステ
ップｓ２８５において、コントロールユニット３０は、
通常のエンジンの運転制御に切り替える。

【０１１１】一方、ステップｓ２５５の判定で、始動が
成功しなかったと判断されると、ステップｓ２６０にお
いて、コントロールユニット３０Ｃは、始動に用いてい
ない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒があるか否
かを判断する。始動に用いていない膨張行程中盤の適切
なクランク角の気筒がなければ、ステップｓ２７０に進
み、コントロールユニット３０Ｃは、スタータレス始動
を中止して、スタータ始動に切り替える。始動に用いて
いない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒がある
と、ステップｓ２７５に進む。

【０１１２】始動に用いていない膨張行程の気筒がある
場合には、ステップｓ２７５において、コントロールユ
ニット３０は、現在膨張行程にある別の気筒のＮｏとク
ランク角を参照する。１−３−４−２の各気筒の順で点
火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第
１気筒とした場合、第１気筒の次に膨張行程となるのは
第３気筒であるので、第３気筒のクランク角を参照す
る。

【０１１３】次に、ステップｓ２７７において、コント
ロールユニット３０Ｃは、エアタンク１２０の内圧が基
準値（例えば、２気圧）以上か否かを判断する。基準値
以上であれば、ステップｓ２４０Ｃに戻り、ステップｓ
２４０Ｃ〜ｓ２５０を実行することにより、第３気筒の
燃料噴射及び点火をして、次回の燃焼を行わせ、高圧膨
張により、膨張力を得る。なお、エアタンク１２０及び
補助吸気弁１１０は、第３気筒にも設けられている。

【０１１４】また、エアタンクの内圧が基準値に満たな
い場合には、ステップｓ２７９において、コントロール
ユニット３０Ｃは、エアポンプ１２２を動作させて、エ
アタンク１２０内に圧縮空気を充填する。その後、ステ
ップｓ２４０Ｃに戻り、ステップｓ２４０Ｃ〜ｓ２５０
を実行することにより、第３気筒の燃料噴射及び点火を
して、次回の燃焼を行わせ、高圧膨張により、膨張力を
得る。

【０１１５】以上のようにして、補助吸気弁１１０から
急速に空気をシリンダ２０内に導入するので、シリンダ
２０内の乱れを促進することができ、燃料と空気の混合
を促進して燃焼効率を向上し、使用燃料量を抑えること
もできる。

【０１１６】なお、補助吸気弁１１０は、スタータレス
始動で最初に用いる気筒が決まっているとき、例えばそ
れが第１気筒であるときには第３気筒にのみ設ければ良
いし、最初に用いる気筒が任意のときには全気筒に設け
る必要がある。その場合でも、エアタンク１２０，エア
ポンプ１２２，圧力センサ１２４は１つでよく、個々の
シリンダへの配管をそれぞれ備えればよいものである。

【０１１７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、膨張行程における膨張力を向上できるので、スター
タを用いることなく、自己始動を可能とすることができ
る。

【０１１８】なお、上述の各実施形態では、主として４
気筒エンジンの場合を記述したが、燃料をシリンダ内に
噴射する機構を備えていれば、主として２気筒以上のエ
ンジンで同様の手段を用い、効果を得ることができる。
また、説明のために第１気筒を最初に燃料噴射および点
火を行なっているが、クランク角により、他の気筒を第
１に燃料噴射および点火することはもちろん可能であ
る。

【０１１９】また、各実施形態とも、ストッパ９０によ
り、エンジンを機械的に止める構成としたが、上記のよ
うに最初に燃焼に用いる気筒を限定しなければ、クラン
ク角が上死点または下死点付近にある場合を除き、必ず
しもストッパ機構を用いる必要はないものである。ま
た、第２の実施形態においては、デコンプ機構１０２を
制御して用いることにより、さらに、第３の実施形態に
おいては、吸排気弁４０，５０の開閉を制御することに
より、クランク角を概略所望の位置に停止させることも
できる。

【０１２０】以上説明したように、本発明の各実施形態
によれば、スタータを用いずにエンジンを再始動できる
ので、エンジンの自動停止・始動機能を備えながら、ス
タータモータの使用頻度を抑え、スタータの信頼性を向
上させることができる。また、スタータの使用電力を節
約し、燃費を向上させることができる。さらに、アイド
リング時のエンジン停止により、不要なアイドリングを
防止し、排出ガス量，騒音，振動を抑え、燃費を向上さ
せることができる。また、最初の気筒の燃焼時に圧縮行
程にある別の気筒の圧縮仕事により、エンジン回転数が
減少して始動に失敗する恐れがなくなり、スムーズな始
動を行なうことができる。

【０１２１】

【発明の効果】本発明によれば、スタータを用いること
なく、エンジンの自己始動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装
置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装
置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時の
制御内容を示すフローチャートである。

【図３】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装
置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時の
クランク角の説明図である。

【図４】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装
置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御
内容を示すフローチャートである。

【図５】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装
置によるエンジン始動時の吸気バルブリフト制御の説明
図である。

【図６】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装
置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。

【図７】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装
置によるエンジン始動時のエンジン回転数及びトルクの
推移の説明図である。

【図８】本発明の第２の実施形態によるエンジン始動装
置の全体構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の第２の実施形態によるエンジン始動装
置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御
内容を示すフローチャートである。

【図１０】本発明の第３の実施形態によるエンジン始動
装置の全体構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の第３の実施形態によるエンジン始動
装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制
御内容を示すフローチャートである。

【図１２】本発明の第３の実施形態によるエンジン始動
装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。

【図１３】本発明の第４の実施形態によるエンジン始動
装置の全体構成を示すブロック図である。

【図１４】本発明の第４の実施形態によるエンジン始動
装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制
御内容を示すフローチャートである。

【図１５】本発明の第４の実施形態によるエンジン始動
装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。

【符号の説明】

１０…燃料噴射弁 ２０…シリンダ ３０…コントロールユニット ４０…吸気弁 ４２…カム軸 ４４…バルブタイミング位相可変機構 ４６，５６…可変バルブタイミング機構 ５０…排気弁 ６０…点火プラグ ７０…ピストン ７２…コンロッド ７４…クランクシャフト ７６…リングギヤ ８０…クランク角センサ ９０…ストッパ １００…補助排気弁 １０２…デコンプ機構 １１０…補助吸気弁 １１２…アクチュエータ １２０…エアタンク １２２…エアポンプ １２４…圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 29/02 ３２１ Ｆ０２Ｄ 29/02 ３２１Ａ 41/02 ３０１ 41/02 ３０１Ａ ３２０ ３２０ 41/06 ３３０ 41/06 ３３０Ｊ Ｆ０２Ｎ 9/04 Ｆ０２Ｎ 9/04 Ｅ (72)発明者 藤井 敬士 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 藤枝 護 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 阿保 松春 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 3G092 AA01 AA06 AA11 AA13 BA08 BB06 DA01 DA02 DA07 DA09 DD03 EC09 FA30 GA01 GA10 GB10 HE01Z HE08Z 3G093 BA21 BA22 CA02 DA01 DA05 EA05 EA12 EA15 3G301 HA01 HA04 HA06 HA19 KA04 KA28 LB04 MA18 NC01 PE01Z PE08Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射
   手段と、エンジン停止時のクランク角を検知するクラン
   ク角検知手段と、シリンダ内の混合気に点火する点火手
   段と、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を
   検出して、燃料を噴射・点火してエンジンを再始動させ
   るエンジン始動装置において、 再始動時に、圧縮行程にある気筒の圧縮力を低下させる
   低圧圧縮制御手段を備えたことを特徴とするエンジン始
   動装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のエンジン始動装置におい
   て、 上記低圧圧縮制御手段は、 上記圧縮行程にある気筒の吸気弁の開閉タイミングを制
   御するバルブタイミング位相可変手段と、 上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記圧
   縮行程にある気筒の吸気弁が開くように、上記バルブタ
   イミング位相可変手段による吸気弁の閉時期を制御する
   制御手段とからなることを特徴とするエンジン始動装
   置。
3. 【請求項３】請求項１記載のエンジン始動装置におい
   て、 上記低圧圧縮制御手段は、 上記圧縮行程にある気筒の排気側に設けられた補助排気
   弁と、 上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記圧
   縮行程にある気筒の上記補助排気弁が開くように、上記
   補助排気弁を制御する制御手段とからなることを特徴と
   するエンジン始動装置。
4. 【請求項４】シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射
   手段と、エンジン停止時のクランク角を検知するクラン
   ク角検知手段と、シリンダ内の混合気に点火する点火手
   段と、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を
   検出して、燃料を噴射・点火してエンジンを再始動させ
   るエンジン始動装置において、 上記再始動時の膨張力を大きくする高圧膨張制御手段を
   備えたことを特徴とするエンジン始動装置。
5. 【請求項５】請求項４記載のエンジン始動装置におい
   て、 上記高圧膨張制御手段は、 再始動時に、吸気行程にある気筒の吸気弁及び排気弁の
   開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング手段
   と、 上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記吸
   気行程にある気筒の上記吸気弁及び排気弁を閉じるよう
   に、上記可変バルブタイミング手段を制御するととも
   に、この気筒のシリンダに燃料を噴射し、点火する制御
   手段とからなることを特徴とするエンジン始動装置。
6. 【請求項６】請求項５記載のエンジン始動装置におい
   て、 上記制御手段は、上記吸気行程にある気筒の膨張・排気
   行程の後に、空吸気及び空排気行程を設けることを特徴
   とするエンジン始動装置。
7. 【請求項７】請求項４記載のエンジン始動装置におい
   て、 上記高圧膨張制御手段は、 再始動時に、膨張行程にある気筒に高圧空気を供給する
   高圧空気供給手段と、上記膨張行程にある気筒の燃料噴
   射・点火時に、上記高圧空気供給手段から高圧空気を供
   給するように制御する制御手段とからなることを特徴と
   するエンジン始動装置。