JP2004293474A - エンジンの始動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】アイドルストップを行うエンジンにおいて、簡単な機構でピストンを適正位置に停止させ易くするとともに、気筒内に残存する既燃ガスの量を削減して再始動性を更に向上させる。
【解決手段】吸気通路が分岐する分岐部より上流の共通吸気通路１５ｃに設けられたスロットル弁１７と、エンジン停止条件成立後のエンジン停止動作期間中にスロットル弁１７を制御するスロットル弁制御手段とを備え、スロットル弁制御手段は、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒３Ｃおよび膨張行程となる気筒３Ａにおいてピストン４の上死点方向への移動に対する抵抗を大きくするとともに各気筒３の掃気を促進すべく、エンジン停止条件成立後、速やかにスロットル弁１７の開度を増大させる。
【選択図】 図１
【解決手段】吸気通路が分岐する分岐部より上流の共通吸気通路１５ｃに設けられたスロットル弁１７と、エンジン停止条件成立後のエンジン停止動作期間中にスロットル弁１７を制御するスロットル弁制御手段とを備え、スロットル弁制御手段は、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒３Ｃおよび膨張行程となる気筒３Ａにおいてピストン４の上死点方向への移動に対する抵抗を大きくするとともに各気筒３の掃気を促進すべく、エンジン停止条件成立後、速やかにスロットル弁１７の開度を増大させる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドリング時等に自動的にエンジンを一旦停止させ、その後に自動的に再始動させるエンジンの始動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃費低減およびＣＯ２排出量抑制等のため、アイドル時に自動的にエンジンをいったん停止させ、その後に発進操作等の再始動条件が成立したときに自動的にエンジンを再始動させる（以下アイドルストップ又はＩ／Ｓという）ようにしたエンジンの始動装置が開発されてきている。
【０００３】
アイドルストップにおける再始動は、発進操作等に応じて即座に始動させることが要求されるため、スタータ（始動用のモータ）によりエンジン出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを始動させるような、始動完了までにかなりの時間を要する従来の一般的な始動の方法は好ましくない。
【０００４】
そこで、停止状態のエンジンの特定気筒（膨張行程にある気筒）に燃料を供給して着火、燃焼を行わせ、そのエネルギーでエンジンが即時的に始動されるようにすることが望ましい。しかし、膨張行程にある気筒に燃料を供給して着火させても、必ずしも燃焼が起こるとは限らず、また燃焼が起こってもエンジン始動のための充分なトルクが得られるとは限らない。円滑に再始動を行うためには一定以上の着火性と発生トルクの大きさが求められる。
【０００５】
このような問題の対策として、例えば特許文献１に示されるように、エンジンのクランク軸に対して制動装置を設け、エンジン停止時に膨張行程となる気筒のピストンが行程途中の適正位置で停止するように制動装置を制御するようにしたもの、あるいは特許文献２に示されるように、ＩＧ ＯＦＦ（点火停止）後、排気弁の閉時期を制御してピストンが適正位置にある状態でエンジンを停止させ易くしたものなどが提案されている。
【０００６】
再始動するためのピストンの適正停止位置とは、一般的には上死点後９０°ＣＡ（クランク角）前後、即ち上死点と下死点の中間付近であり、この位置でピストンを停止させると、適度に存在する筒内空気と再始動時に供給される燃料とで良好な燃焼が得られ、再始動に充分なトルクを発生させ易い。即ち、特許文献１及び特許文献２は、燃焼によって充分な再始動トルクが得られるように、ピストンの停止位置を規制しようとするものである。
【０００７】
【特許文献１】
実開昭６０−１２８９７５号公報
【特許文献２】
ＷＯ ０１／４４６３６ Ａ２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に示された始動装置は、車両の制動装置とは別にクランク軸を制動し得る装置が必要になって機構が複雑化する上、ピストンが適正位置に停止するように制動装置を精度良くコントロールすることが非常に困難である。
【０００９】
また、上記特許文献２に示された始動装置は、排気弁を適時に閉じて気筒内にガスを閉じ込め、ピストンが上死点付近にあるときの筒内圧を高めるようにしている。このため、気筒内に既燃ガス（排気）が残存し易く、再始動性を悪化させる要因となっている。
【００１０】
特許文献２に限らず、一般的にアイドルストップを行うアイドル運転中は吸気量が少ないので、エンジン停止時の掃気が不十分になり易い。従って、たとえピストンを適正位置に停止させて再始動性を向上させても、一方では気筒内に残存する既燃ガスによって再始動時の燃焼が妨げられ、再始動性向上効果を目減りさせるという問題があった。
【００１１】
特に吸気通路の分岐部より上流にスロットル弁が設けられている場合には吸気容積が大きいため吸気系の遅れが大きくなり易く、また、エンジン停止直前の運転状態がアイドル運転中であって、その空燃比が理論空燃比或いはそれよりリッチ側である状態では、スロットル弁が略全閉状態のため、エンジン停止時の掃気が不十分となり、始動性の悪化が避け難いものであった。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑み、簡単な機構でピストンを適正位置に停止させ易くするとともに、気筒内に残存する既燃ガスの量を削減して再始動性を更に向上させることにより、一層の燃費低減およびＣＯ２排出量抑制等を図ることができるエンジンの始動装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、所定のエンジン停止条件が成立したときに自動的に燃料供給を停止してエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後における再始動条件成立時に、膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、各気筒の吸気通路が分岐する分岐部より上流の共通吸気通路に設けられ、エンジンの気筒に導入される吸気量を調節するスロットル弁と、エンジン停止条件成立後のエンジン停止動作期間中に上記スロットル弁の開度を調節するスロットル弁制御手段とを備え、上記スロットル弁制御手段は、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒および膨張行程となる気筒においてピストンの上死点方向への移動に対する抵抗を大きくするとともに各気筒の掃気を促進すべく、上記エンジン停止条件成立後、速やかに上記スロットル弁の開度を増大させることを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、エンジン停止動作期間を経てエンジン停止に至るときに、圧縮行程にある気筒（以下圧縮行程気筒という）ではピストンが上死点に近づくにつれて当該気筒内の空気が圧縮され、その圧力でエンジンが逆転して圧縮行程気筒のピストンが下死点側に押し返されるとともに膨張行程にある気筒（以下膨張行程気筒という）のピストンが上死点側に移動し、それに伴い膨張行程気筒内の空気が圧縮され、その圧力で膨張行程気筒のピストンが下死点側に押し返され、このような動作の繰り返しでピストンがある程度振動してから停止する。この際、圧縮行程気筒及び膨張行程気筒においてそれぞれピストンが上死点に近いほどこれを押し戻す力が大きくなり、特に上記のようにエンジン停止前に吸気量が増加されれば、上死点に近づいたときにピストンを押し戻す力が増大するので、極めて高い確率でピストンが行程中間部に近い所定範囲内に停止することとなる。
【００１５】
このように停止位置が調整されることにより、エンジンの始動時には、膨張行程気筒で燃焼用の空気量が少なくなりすぎたり、燃焼によるエネルギーがうまくピストンに作用しなくなったりすることが避けられ、良好に膨張行程気筒での燃焼による始動が行われる。
【００１６】
更に、エンジン停止条件成立後、速やかにスロットル弁の開度を増大させるので、各気筒の掃気が促進され、再始動時の新気割合が増加して良好な燃焼を行い易くなり、再始動性の向上が図られる。特に各気筒の吸気通路の分岐部より上流の共通吸気通路にスロットル弁が設けられており、比較的吸気系の遅れが生じ易いエンジンであっても、或いはエンジン停止条件が成立した時の運転状態が、理論空燃比ないしはそれよりリッチ側の空燃比でアイドル運転されているエンジンであっても、掃気性が高められ、高い再始動性向上効果が得られる。
【００１７】
なお、ここでいう速やかとは、略同時または直後の意味であり、特にエンジン停止条件成立時点と燃料供給停止時点との間に時間差がある場合は、少なくとも燃料供給停止時点にはスロットル弁の開度を増大させる制御が開始していることを言う。また、共通吸気通路をバイパスする吸気経路を形成するＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブが設けられたエンジンの場合、スロットル弁にはこのＩＳＣバルブを含むものとする。
【００１８】
本発明の装置において、上記分岐部にサージタンク（容積室）が設けられ、上記スロットル弁は、そのサージタンクよりも上流に設けられているようにしても良い。
【００１９】
サージタンクを設けると、通常運転時には吸気脈動が低減される等、吸気性能が向上するものの、アイドルストップによるエンジンの自動停止時には吸気系の遅れによって掃気が不十分となり易い。しかし本構成によると、エンジン停止条件成立後、速やかにスロットル弁の開度を増大させるので、吸気系の遅れを補って掃気の促進が充分に行われ、再始動性を向上させることができる。
【００２０】
請求項３の発明は、燃焼のための火花を発生させる点火プラグと、その点火プラグの点火時期を制御する点火制御手段とを備え、上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記点火制御手段が点火時期をリタードさせるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うことを特徴とする。
【００２１】
更に請求項４の発明は、少なくとも吸気弁の開閉タイミングを変更可能にするバルブタイミング可変手段と、上記バルブタイミング可変手段による吸気弁の開閉タイミングを制御するバルブタイミング制御手段とを備え、上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記バルブタイミング制御手段が上記吸気弁の閉時期を有効膨張比に対して有効圧縮比が所定量小さくなるように遅延させるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うことを特徴とする。
【００２２】
そして請求項５及び請求項６の発明は、空燃比を調節する空燃比制御手段を備え、上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記空燃比制御手段が空燃比をアイドル運転時（理論空燃比もしくはそれよりリッチ側が望ましい）よりも増大（理論空燃比よりもリーン側が望ましい）させるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うことを特徴とする。
【００２３】
請求項３の構成によると点火時期のリタードにより、請求項４の構成によると有効圧縮比の低減により、請求項５及び６の構成によると空燃比の増大（リーン化）により、何れの場合もエンジン停止条件成立後の発生トルクを減少させ、トルク変動を抑制させることができる。従ってエンジン停止時の回転数減少特性のばらつきが減少し、ピストンが適正位置に停止する確率を向上させることができる。
【００２４】
また、上記スロットル弁よりも上記各気筒寄りの上記共通吸気通路と排気通路とを連通して排気を還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路に設けられ、排気還流量を調節するＥＧＲ弁と、上記ＥＧＲ弁の開度を調節するＥＧＲ弁制御手段とを備え、上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記ＥＧＲ弁制御手段が上記ＥＧＲ弁を閉弁させるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うように構成すれば、ＥＧＲ（排気還流）を行うエンジンにおいて、アイドルストップによるエンジンの自動停止中に排気の還流がなされず、気筒内の掃気が更に促進される。
【００２５】
また、上記スロットル弁の開度の増大は、上記エンジン停止条件成立と同期してなされる（条件成立後、可及的速やかに制御を開始する）ようにすれば、スロットル弁の開度増大効果を最も多く得ることができ、気筒内の掃気をより一層促進させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
図１及び図２は本発明の一実施形態によるエンジンの概略構成を示している。これらの図において、エンジン１の本体はシリンダヘッド２ａ及びシリンダブロック２で構成される。当実施形態ではエンジン１は４気筒４サイクルエンジンであり、４つの気筒３（詳しくは、図２に示す状態で左から順に１番気筒３Ａ、２番気筒３Ｂ、３番気筒３Ｃ、４番気筒３Ｄ）を有している。各気筒３にはピストン４が嵌挿され、ピストン４の上方に燃焼室５が形成されている。上記ピストン４はコンロッドを介してクランクシャフト６に連結されている。
【００２８】
各気筒３の燃焼室５の頂部には点火プラグ７が装備され、そのプラグ先端が燃焼室５内に臨んでいる。
【００２９】
更に、燃焼室５の側方部には、燃焼室５内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁８が設けられている。この燃料噴射弁８は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。そして、点火プラグ７付近に向けて燃料を噴射するように燃料噴射弁８の噴射方向が設定されている。なお、この燃料噴射弁８には図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給され、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
【００３０】
また、各気筒３の燃焼室５に対して吸気ポート９及び排気ポート１０が開口し、これらのポート９，１０に吸気弁１１及び排気弁１２が装備されている。これら吸気弁１１及び排気弁１２は、カムシャフト２６，２７等からなる動弁機構により駆動される。そして、後に詳述するように各気筒が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒の吸・排気弁の開閉タイミングが設定されている。
【００３１】
吸気弁１１及び排気弁１２の開閉時期は、カム位相可変機構２６ａ，２７ａによって可変となっている。カム位相可変機構２６ａ，２７ａは、カムシャフト２６，２７の回転位相をクランクシャフトの回転位相に対して変動させる、従来から知られた機構であり、バルブタイミング可変手段として機能する。図２に示すように吸気弁１１側のカムシャフト２６にはカム位相可変機構２６ａが、排気弁１２側のカムシャフト２７にはカム位相可変機構２７ａが設けられており、それぞれ独立して制御されている。従って、吸気弁１１及び排気弁１２の開閉時期は、カム位相可変機構２６ａ，２７ａによってそれぞれ独立して全体的に前後に変動させることができる。
【００３２】
吸気ポート９及び排気ポート１０には吸気通路１５及び排気通路１６が接続されている。吸気通路１５は、サージタンク１５ｂの下流に気筒別の分岐吸気通路１５ａを有し、各分岐吸気通路１５ａの下流端が各気筒の吸気ポート９に連通する。サージタンク１５ｂの上流の共通吸気通路１５ｃには、気筒３に導入される吸気量を調節するスロットル弁１７が設けられている。スロットル弁１７はスロットル弁アクチュエータ１８により、その開度が調節されるようになっている。吸気通路１５の更に上流には吸気量を検出するエアフローセンサ２０が設けられている。
【００３３】
共通吸気通路１５ｃのスロットル弁１７より下流の部分と排気通路１６との間には、これらを連通するＥＧＲ通路５０が設けられている。ＥＧＲ通路５０には、ＥＧＲ弁５１が設けられ、ＥＧＲ弁アクチュエータ５２によってその開度が調節されるようになっている。ＥＧＲ弁アクチュエータ５２によってＥＧＲ弁５１が開弁状態とされると、排気通路１６を通る排気の一部がＥＧＲ通路５０を介して共通吸気通路１５ｃに還流され、再び吸気として気筒３に供される。即ちＥＧＲ（排気還流）がなされる。
【００３４】
また、上記クランクシャフト６に対し、その回転角を検出するクランク角センサが設けられており、当実施形態では、後に詳述するように、互いに一定量だけ位相のずれたクランク角信号を出力する２つのクランク角センサ２１，２２が設けられている。さらにカムシャフト２６，２７に対し、その特定回転位置を検出することで気筒識別信号を与えることのできるカム角センサ２３が設けられている。また、エンジン１を始動させるためのモータであるスタータ２８が設けられており、このスタータ２８の駆動力が図外のスタータギヤを介してクランクシャフト６に直接伝達されることにより、エンジン１が始動するように構成されている。
【００３５】
なお、この他にもエンジン１の制御に必要な検出要素として、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ２４、アクセル開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ２５（図３参照）等が装備されている。
【００３６】
図３は、エンジン１の制御ブロック図であり、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３０を中心に、信号を入力するスイッチやセンサと、出力する装置やアクチュエータ等を示す。なお、このブロック図は、アイドルストップ制御に関するものなので、その他の制御に関する部分については省略している。
【００３７】
ＥＣＵ３０の入力側には、上記エアフローセンサ２０、クランク角センサ２１，２２、カム角センサ２３、水温センサ２４及びアクセル開度センサ２５に加え、Ｉ／Ｓ（アイドルストップ）を行うためのセンサ類として、ブレーキの踏み込み深さを検出するブレーキセンサ６２、車速を検出する車速センサ６３、ＡＴ（自動変速機）のシフトレバー位置を検出するインヒビタスイッチ６４、パーキングブレーキのＯＮ／ＯＦＦを検出するパーキングブレーキスイッチ６５、ウインカのＯＮ／ＯＦＦを検出するウインカスイッチ６６、エアコンのＯＮ／ＯＦＦを検出するエアコンスイッチ６７及びブレーキ負圧（制動力を補う倍力装置を構成するブースター内の負圧）を検出するブレーキ負圧センサ６８がそれぞれ接続され、各検出信号が入力される。
【００３８】
またＥＣＵ３０の出力側には、上記点火プラグ７、燃料噴射弁８、スロットル弁アクチュエータ１８、ＥＧＲ弁アクチュエータ５２、カム位相可変機構２６ａ，２７ａ及びスタータ２８に加え、アイドルストップ表示ランプ７１、電動オイルポンプ７２、ＡＴＦ切換弁７３及びヒルホルダ用ソレノイド弁７４が接続され、各装置類への駆動信号を出力する。
【００３９】
アイドルストップ表示ランプ７１は、Ｉ／Ｓの実施状況を運転者に示すためのランブで、詳細は後述するが、Ｉ／Ｓによるエンジンの停止中であることや、Ｉ／Ｓが禁止中であること、或いはエンジンを再始動すること等を表示するランプの総称である。
【００４０】
電動オイルポンプ７２は、Ｉ／Ｓによるエンジン停止中に、ＡＴへの油圧を供給する電動のオイルポンプである。通常運転時、ＡＴ内部のクラッチは、クランクシャフト６に直結して駆動される図外の機械式オイルポンプを油圧供給源として作動する。従って、Ｉ／Ｓによってエンジンが停止すると、油圧が低下し、クラッチは解放する。これではエンジン再始動後、クラッチを再締結させるための時間ロスが発生し、発進性が悪化する。それを防止するため、エンジンの停止中には別途電動オイルポンプ７２によってＡＴに油圧を供給するように構成されている。
【００４１】
ＡＴＦ切換弁７３は、油圧供給源からＡＴへのＡＴＦ（自動変速機油）の通路を切換える切換え弁である。通常の運転時には機械式オイルポンプからＡＴにＡＴＦを導き、Ｉ／Ｓによるエンジン停止中には電動オイルポンプ７２から導くように切換える。
【００４２】
ヒルホルダ用ソレノイド弁７４は、ブレーキオイルの供給通路を遮断する図略のヒルホルダーを駆動するためのソレノイド弁である。通常運転時にはエンジンに連動する倍力装置が作動し、ブレーキ油圧が高められている。しかしエンジン停止中にはこの倍力装置が作動しないため、ブレーキ油圧が低下し、制動力が減少する。従って、例えば坂道等でアイドルストップを行った場合、制動力不足によって車両が動く可能性がある。それを防止するため、ヒルホルダは、ヒルホルダ用ソレノイド弁７４でブレーキオイルの供給通路を遮断することによってブレーキ油圧を高い状態で保持するように構成されている。
【００４３】
ＥＣＵ３０は、内部にスロットル弁制御手段３１、燃料噴射弁制御手段３２、点火制御手段３３、ＥＧＲ弁制御手段３９、カム位相制御手段３５、アイドルストップ制御手段３４、表示制御手段３６、ＡＴ制御手段３７及びヒルホルダ制御手段３８を含む。
【００４４】
スロットル弁制御手段３１は、アクセル開度センサ２５からのアクセル開度情報や、クランク角センサ２１，２２からのクランク角速度情報に基づくエンジン回転数等から、必要なスロットル弁１７の開度を演算し、スロットル弁アクチュエータ１８を制御する。
【００４５】
燃料噴射弁制御手段３２及び点火制御手段３３は、上記アクセル開度情報やエンジン回転数情報に加え、エアフローセンサ２０による吸気量情報や水温センサ２４による冷却水温度情報等から、必要な燃料噴射量とその噴射時期及び適正な点火時期を演算し、燃料噴射弁８及び点火プラグ７に制御信号を出力する。
【００４６】
スロットル弁制御手段３１によって調節される吸気量と燃料噴射弁制御手段３２によって調節される供給燃料量とによって空燃比が決定する。即ち、スロットル弁制御手段３１と燃料噴射弁制御手段３２とは空燃比制御手段として機能する。通常のアイドル運転時、空燃比は理論空燃比もしくはそれよりリッチ側の設定となっている。そして後述するように、アイドルストップのためのエンジン停止動作期間において、出力トルクの変動を抑制するために空燃比はアイドル運転時よりもリーン側、より好ましくは理論空燃比よりもリーン側の設定とされる。
【００４７】
ＥＧＲ弁制御手段３９は、必要なＥＧＲ弁５１の開度をＥＧＲ弁アクチュエータ５２に出力し、ＥＧＲ量（還流される排気の量）を制御する。通常運転時には、ＥＧＲ量を多くすることにより吸気中の酸素の量を抑制して燃焼温度を低下させてＮＯｘ排出量を削減したり、エンジンの冷間時に排気によって筒内温度を上昇させたりする制御等を行う。そして後述するように、アイドルストップのためのエンジン停止動作期間において、各気筒３内の掃気を促進させるためにＥＧＲ弁５１を閉弁させる制御を行う。
【００４８】
カム位相制御手段３５は、クランクシャフト６に対するカムシャフト２６，２７の位相変動信号をカム位相可変機構２６ａ，２７ａに出力し、吸気弁１１及び排気弁１２の開閉時期を制御する。通常運転時は、エンジンの回転数に応じた最適な吸排気弁の開閉時期を設定し、広回転域に亘って高出力を得るための制御等を行う。そして後述するように、アイドルストップのためのエンジン停止動作期間において、出力トルクの変動を抑制するために吸気弁１１の閉時期を遅らせる制御を行う。
【００４９】
アイドルストップ制御手段３４は、Ｉ／Ｓの実行条件を判定したり、ＥＣＵ３０内の各手段にＩ／Ｓを実行するための必要な情報を提供したりする。
【００５０】
Ｉ／Ｓの実行条件としては、基本停止条件、基本再始動条件及びＩ／Ｓ禁止条件に類別される。各条件は適宜設定して良いが、例えばブレーキセンサ６２から得られるブレーキの踏み込み深さが所定値以上、かつ車速センサ６３から得られる車速がゼロ、かつインヒビタスイッチ６４から得られるＡＴのシフトレバー位置が非走行レンジ、かつパーキングブレーキスイッチ６５の信号がＯＮ、かつウインカスイッチ６６の信号がＯＦＦ、かつエアコンスイッチ６７がＯＦＦの場合に基本停止条件が成立とされる。
【００５１】
また、例えばブレーキの踏み込み深さが所定値以下、又は車速が所定値以上、又はＡＴのシフトレバー位置が走行レンジ、又はウインカスイッチ６６の信号がＯＮ、又はエアコンスイッチ６７がＯＮ、又はブレーキ負圧センサ６８から得られるブレーキ負圧が所定値以下の場合に基本再始動条件が成立とされる。
【００５２】
そして、例えばエンジン冷却水温度Ｔｃが所定値以下（例えばＴｃ＜６０℃）、又はバッテリのモニタ電圧が所定値以下、又は前回の再始動からの経過時間が所定値以下の場合にＩ／Ｓ禁止条件が成立とされる。
【００５３】
基本停止条件が成立し、かつＩ／Ｓ禁止条件が成立しないとき、最終的にエンジンの停止条件が成立（当明細書では、これをエンジン停止条件の成立という）したとされ、Ｉ／Ｓによるエンジンの自動停止が行われる。即ち燃料噴射弁８からの燃料噴射を停止させるとともに、点火プラグ７の点火を停止させる。
【００５４】
エンジン停止の際の制御としては、まずエンジン停止条件成立時にＥＧＲ弁５１が開弁していればこれを閉弁して気筒３内の掃気が促進されるようにする。そして出力トルクの変動を抑制するために点火時期のリタード（又は吸気弁１１の閉弁時期を遅らせる、或いは空燃比をリーン側にする、でも良い）を行う。更にスロットル弁１７を所定開度、所定期間開弁して燃料カット後における気筒３内の掃気を促進するとともに、ピストン４が適正位置（図４の範囲Ａ）に停止し易くなるようにする。
【００５５】
エンジンの自動停止中に基本再始動条件またはＩ／Ｓ禁止条件が成立すると、最終的に再始動条件が成立（当明細書では、これを再始動条件の成立という）したとされ、再始動がなされる。即ち燃料噴射弁８からの燃料噴射と点火プラグ７の点火を復帰させる。
【００５６】
再始動の際の制御としては、先ずエンジン停止時に圧縮行程となる気筒（説明の都合上、これを３番気筒３Ｃであると想定し、以下圧縮行程気筒３Ｃと記す。）に対して初回の燃焼を実行してエンジンを少し逆転させることにより、エンジン停止時に膨張行程となる気筒（同様に１番気筒３Ａであると想定し、以下膨張行程気筒３Ａと記す。）のピストン上昇によって筒内圧力を高めるようにしてから、当該膨張行程気筒３Ａで燃焼を行わせるようにする。
【００５７】
当実施形態では、圧縮行程気筒３Ｃでの初回燃焼、膨張行程気筒３Ａでの燃焼を行わせるとともに、初回燃焼後の圧縮行程気筒３Ｃの筒内に燃焼用空気を残存させて圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が上昇に転じてから上死点付近に達したときに再燃焼を行わせる第１再始動制御モードと、圧縮行程気筒３Ｃでの初回燃焼及び膨張行程気筒３Ａでの燃焼は行わせるが圧縮行程気筒３Ｃでの再燃焼を行わせない第２再始動制御モードと、圧縮行程気筒３Ｃでの初回燃焼を行わずにスタータ２８でアシストしつつ膨張行程気筒３Ａでの燃焼及びその次の圧縮行程気筒３Ｃでの燃焼により始動を行う第３再始動制御モードとを、ピストン４の停止位置に応じて選択的に実行するようになっている。
【００５８】
表示制御手段３６は、Ｉ／Ｓの実行状況に応じてアイドルストップ表示ランプ７１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。アイドルストップ表示ランプ７１は、図外の自動停止中ランプ、アイドルストップ禁止中ランプ及び再始動ランプによって構成されている。Ｉ／Ｓによるエンジンの自動停止中は、自動停止中ランプを点灯させ、Ｉ／Ｓ禁止条件が成立中はアイドルストップ禁止中ランプを点灯させ、エンジンの再始動時には再始動ランプを点灯させる。このようにして、運転者がアイドルストップの制御状況を認識できるようにしている。
【００５９】
ＡＴ制御手段３７は、アイドルストップが実行されることにより、自動変速機に供給される作動油の圧力が低下した場合に、ＡＴＦ切換弁７３に切換指令信号を出力して上記作動油の供給経路をエンジン１によって駆動される図外の機械式オイルポンプ側から電動オイルポンプ７２側に切換えるとともに、電動オイルポンプ７２を作動させる作動指令信号を出力して、この電動オイルポンプ７２から自動変速機に所定圧力の作動油を供給するように構成されている。
【００６０】
ヒルホルダ制御手段３８は、Ｉ／Ｓによるエンジン停止中に、ヒルホルダ用ソレノイド弁７４によってヒルホルダの制御を行う。
【００６１】
アイドルストップによるエンジン停止時のピストン４の停止位置は、クランク角センサ２１，２２からの信号によって以下のように検出される。図５はクランクシャフト６が回転することによって得られるパルス信号であり、クランク角センサ２１からの第１クランク角信号ＣＡ１と、クランク角センサ２２からの第２クランク角信号ＣＡ２とを示す。図５（ａ）は正転時（図１の状態で右回り）のもの、図５（ｂ）は逆転時のものを示す。エンジンの正転時には、図５（ａ）のように、第１クランク角信号ＣＡ１に対して第２クランク角信号ＣＡ２が半パルス幅程度の位相遅れをもって生じることにより、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗ、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈとなる。一方、エンジンの逆転時には、図５（ｂ）のように、第１クランク角信号ＣＡ１に対して第２クランク角信号ＣＡ２が半パルス幅程度の位相の進みをもって生じることにより、エンジンの正転時とは逆に第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈ、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗとなる。ＥＣＵ３０は、この差異を検出して、クランクシャフト６が正転中か逆転中かを判定しつつパルス信号をカウントする。カウントした値はＣＡカウンタ値として記憶され、エンジン１が作動中は常時更新される。そして、ＣＡカウンタ値の増減がなくなった状態がエンジン１の停止であり、そのときのＣＡカウンタ値によってピストン４の停止位置が検出される。
【００６２】
図６は、ＣＡカウンタ値の積算フローチャートである。スタート後、ステップＳ５１で、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗとなっているか、或いは第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈとなっているかの判定がなされ、ＹＥＳであればエンジン１は正転していることを示すので、ステップＳ５２に移行して計測したパルス数をＣＡカウンタ値に加算する（ＣＡカウンタｕｐ）。ステップＳ５１でＮＯであれば、エンジン１が逆転していることを示すので、ステップＳ５３に移行して計測したパルス数をＣＡカウンタ値から減算する（ＣＡカウンタｄｏｗｎ）。
【００６３】
以上のような当実施形態の装置の作用を次に説明する。４気筒４サイクルエンジンであるエンジン１では、各気筒３が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっており、図７に示すように、上記サイクルが１番気筒３Ａ、３番気筒３Ｃ、４番気筒３Ｄ、２番気筒３Ｂの順にクランク角で１８０°（１８０°ＣＡ）ずつの位相差をもって行われるようになっている。
【００６４】
エンジン１が運転されている状態においてエンジン１の出力を要しない所定のアイドリング状態となった場合には、エンジン停止条件成立か否かの判定に基づき、アイドルストップが実行される。
【００６５】
図７は、アイドルストップにおけるエンジン停止までの説明図である。また、図８はその際のＥＣＵ３０の概略制御フローチャートを示す。制御スタート後、各種センサ類（図３参照）からの信号を読み取る（ステップＳ１）。次にその信号に基づき、エンジン停止条件が成立したか否かの判定を行い（ステップＳ３）、ＮＯであればリターンするが、ＹＥＳであれば以下のエンジン自動停止のための一連の制御（図７のエンジン停止条件成立時点ｔ１からエンジン停止までの制御）を行う。まずエンジン停止条件成立時点ｔ１でＥＧＲ弁５１が開弁していれば、ＥＧＲ弁制御手段３９からＥＧＲ弁アクチュエータ５２に閉弁指令を発信してこれを閉弁させる（ステップＳ４）。こうすることで気筒３内に排気が還流されなくなるので掃気が促進されるようになる。
【００６６】
続いてステップＳ５で、点火制御手段３３によって点火プラグ７の点火時期をリタードさせる（又は吸気弁１１の閉弁時期を遅らせる、或いは空燃比をリーン側にする、でも良い）。こうすることでエンジン１の発生トルクを減少させ、トルク変動を抑制させているので、エンジン停止時の回転数減少特性のばらつきが減少し、ピストン４が適正位置（図４の範囲Ａ）に停止する確率を向上させている。
【００６７】
更に次のステップＳ６でスロットル弁制御手段３１によってスロットル弁１７を所定開度開弁する（図７に示すように所定のスロットル開度とされる）。スロットル弁１７の開弁は、吸気量を増大させて気筒３内の掃気を促進するためになされるものである。しかし当実施形態のスロットル弁１７は比較的各気筒３から離れた共通吸気通路１５ｃに設けられており、しかも各気筒３との間にサージタンク１５ｂが設けられているので、スロットル弁１７の開弁から実際に吸気量が増大するまでの応答遅れが比較的長い構造となっている。そこで当実施形態では、図８のステップＳ４〜Ｓ６の制御をエンジン停止条件成立時点ｔ１に同期（ステップＳ３でＹＥＳと判定されてから可及的速やかに開始）させている。こうしてエンジン停止動作期間における最も早いタイミングであるエンジン停止条件成立時点ｔ１でスロットル弁１７を開弁し、応答遅れによって吸気量の増大効果が目減りすることを可及的に防止している。従って、たとえエンジン停止条件成立時点ｔ１では理論空燃比ないしはそれよりリッチ側の空燃比でアイドル運転していても、このように早いタイミングからなされた吸気の増大により、各気筒の掃気が充分になされるので、エンジン停止後の再始動時には充分な酸素によって良好な燃焼が得られ易くなっている。つまり再始動性が向上している。
【００６８】
続いてステップＳ７でエンジン回転数が燃料カット許容回転数域（６５０±１０ｒｐｍ）にあるか否かの判定を行う。ここでＮＯであれば、ＹＥＳとなるまで待機する。ステップＳ７でＹＥＳと判定されたとき、燃料噴射弁８からの燃料供給を停止（燃料カット）し、点火プラグ７での点火を停止する（ステップＳ９）。このように当実施形態では、燃料カット許容回転数域を設け、エンジン回転数が燃料カット許容回転数域内にある時を狙って燃料カットを行うようにしている。例えばアイドル回転数が６５０±５０ｒｐｍにフィードバック制御されているとき、燃料カット許容回転数域は上記のように６５０±１０ｒｐｍに設定される。つまり、アイドル時には６５０±５０ｒｐｍの範囲でエンジン回転数にふらつきが発生するところ、その中で６５０±１０ｒｐｍの範囲に入った瞬間を狙って燃料カットを行うのである。これは、ピストン４を再始動のための好ましい範囲内（図４の範囲Ａ）で停止させるためになされるもので、燃料カット許容回転数域で燃料カットを行うと、ピストン４が好ましい範囲内で停止する確率が高くなることが確認されている。エンジン停止条件成立時点ｔ１でのエンジン回転数が、燃料カット許容回転数域にあれば時点ｔ１に同期して燃料カットがなされる。しかしそうでない場合は、図７に示すようにエンジン回転数が燃料カット許容回転数域に入る時点ｔ２まで燃料カットが保留される。
【００６９】
時点ｔ２（エンジン回転数Ｎ２）で燃料カットを行った後、エンジン回転数が予め設定された所定回転数Ｎ３（当実施形態ではＮ３＝５００ｒｐｍ）まで低下した時点ｔ３でスロットル弁１７を閉じるように制御される（ステップＳ１３、Ｓ１５）。これにより、気筒３内の空気の圧力を利用してエンジン停止位置が好ましい範囲内となる確率を高めるようにしている。
【００７０】
すなわち、上記時点ｔ１からｔ３の間、スロットル弁１７が所定開度に開かれることにより、多少の時間的遅れをもって一時的に吸気負圧が減少（吸気量が増大）し、その後に吸気圧負圧が増大（吸気量が減少）するが、一時的に吸気負圧が減少する期間が、膨張行程気筒３Ａの吸気行程の期間に概ね対応するように予め上記所定回転数等が設定されている。これにより、スロットル弁１７が開かれない場合と比べ、更にはスロットル弁１７が燃料カット時点ｔ２で開く場合と比べても、エンジン停止前に各気筒３に吸入される空気量が増加し、そのうちでも特に膨張行程気筒３Ａに流入する吸気量が多くなる。
【００７１】
そして、エンジン停止に至るときには、圧縮行程気筒３Ｃではピストン４が上死点に近づくにつれて当該気筒３Ｃ内の空気が圧縮されてピストン４を押し返す方向に圧力が作用し、これによりエンジン１が逆転して圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が下死点側に押し返されると、膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点側に移動し、それに伴い当該気筒３Ａ内の空気が圧縮され、その圧力で膨張行程気筒３Ａのピストン４が下死点側に押し返される。このようにしてピストン４がある程度振動してから停止し、この際、圧縮行程及び膨張行程においてそれぞれピストン４が上死点に近いほどこれを押し戻す力が大きいため、ピストン４の停止位置は行程中間部に近い位置（図４の範囲Ａ）となる場合が多い。
【００７２】
更に、上記のようなスロットル弁１７の制御により膨張行程気筒３Ａの吸気量が圧縮行程気筒３Ｃと比べて多くなるようにすれば、膨張行程気筒３Ａにおいてピストン４が行程中間部に近い範囲のうちでも多少下死点寄り（図４の範囲Ａ２）に停止することが多くなる。
【００７３】
なお、燃料カット時点ｔ２からエンジン１が完全に停止するまでに慣性でエンジン１が数回転する間に充分掃気がなされ、膨張行程といえども筒内は殆ど新気となる。また、エンジン１が停止すると圧縮行程気筒３Ｃでも圧力は直ぐにリークする。従って、エンジン停止後は、いずれの気筒も筒内には略大気圧の新気が存在する状態となる。
【００７４】
また、スロットル弁１７をエンジン停止まで閉弁しないようにしても良いが、そうするとエンジン停止までずっと吸気量が多い状態が続くので、吸気の圧縮によるピストン４の押し下げ力が減衰し難く、ピストン４の振動回数が増加してエンジン停止時に揺れ戻しが大きくなる場合がある。従って、当実施形態に示すように好適な時点ｔ３でスロットル弁１７を閉弁するのが望ましい。
【００７５】
続いて、エンジン停止の判定行うため、常時カウント中のＣＡカウンタ値（図６参照）を読み取る（ステップＳ１６）。次のステップＳ１７で、ＣＡカウンタ値の変化度合いからエンジン１が完全に停止したか否かの判定がなされ、ＹＥＳであればＣＡカウンタ値から決定されるピストン４の停止位置を記憶（ステップＳ１９）してリターンする。
【００７６】
次にエンジン１の再始動について説明する。エンジン停止後に上記基本再始動条件またはＩ／Ｓ禁止条件が成立すると、再始動条件が成立したとされ、自動的にエンジン１を再始動する制御が行われる。この際、ピストン４の停止位置が膨張行程気筒３Ａにおいて行程中間部付近の所定範囲内で、かつ、上死点寄りの範囲Ａ１（図４）にある場合は、第１再始動制御モードが実行される。
【００７７】
図９は上記第１再始動制御モードによる場合のエンジンの各気筒の行程と始動制御開始時点からの各気筒における燃焼（図中に燃焼の順序に従って▲１▼，▲２▼，▲３▼……で示す）との関係を示すとともに、各燃焼によるエンジンの動作方向を矢印で示しており、また図１０は、上記第１再始動制御モードによる場合のエンジン回転速度、クランク角、角気筒の筒内圧及び図示トルクの時間的変化を示している。
【００７８】
これらの図に示すように、上記第１再始動制御モードによる場合には、先ず圧縮行程気筒３Ｃにおいて燃焼空燃比は理論空燃比よりもリーンとされつつ初回燃焼（図９中の▲１▼）が行われ、この初回燃焼による燃焼圧（図１０中のａ部分）で圧縮行程気筒のピストン４が下死点側に押し下げられてエンジン１が逆転方向に駆動され、それに伴い、膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点に近づくことにより当該気筒３Ａ内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇する（図１０中のｂ部分）。そして、膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点に充分に近づいた時点で当該気筒３Ａに対する点火が行われて、予め当該気筒３Ａに噴射されている燃料が燃焼し（図９中の▲２▼）、その燃焼圧（図１０中のｃ部分）でエンジン１が正転方向に駆動される。さらに、上記圧縮行程気筒３Ｃに対して適当なタイミングで燃料が噴射されることにより、圧縮行程気筒３Ｃの上死点付近で当該気筒３Ｃにおける２回目の燃焼が行われる（図９中の▲３▼）。その燃焼圧（図１０中のｄ部分）でエンジン駆動力が高められる。
【００７９】
この場合、圧縮行程気筒３Ｃの初回燃焼では空燃比がリーンとされたことにより初回燃焼後も当該気筒３Ｃに空気が残存するため、上記２回目の燃焼が可能となる。そして、上記初回燃焼により圧縮行程気筒３Ｃ内の温度が高くなっている状態で燃料が噴射されるとともに圧縮が行われるため、当該気筒３Ｃでの２回目の燃焼は圧縮自己着火により行われる。
【００８０】
このようにして上記２回目の燃焼が行われてから、当該気筒３Ｃの次に圧縮行程を迎える気筒（４番気筒３Ｄ）の圧縮上死点に達した後は、通常制御により各気筒で順次燃焼が行われ、再始動が完了する。
【００８１】
ピストン４の停止位置が膨張行程気筒３Ａにおいて行程中間部付近の所定範囲内で、かつ、下死点寄りの範囲Ａ２（図４参照）にある場合の再始動時には、第２再始動制御モードによる制御が行われる。
【００８２】
この第２再始動制御モードによる制御としては、先ず圧縮行程気筒３Ｃにおいて燃焼空燃比が略理論空燃比もしくはそれよりリッチとされつつ初回燃焼（図９中の▲１▼に相当する燃焼）が行われる。そして、初回燃焼により圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が押し下げられてエンジン１が逆転方向に駆動され、それに伴い膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点に近づくことにより当該気筒３Ａ内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇し、膨張行程気筒３Ａのピストンが上死点に充分に近づいた時点で当該気筒３Ａに対する点火が行われて、予め当該気筒３Ａに噴射されている燃料が燃焼すること（図９中の▲２▼に相当）によりエンジン１が正転方向に駆動されることは、第１再始動制御モードによる制御と同様である。ただし、第２再始動制御モードでは、膨張行程気筒３Ａの燃焼後に圧縮行程気筒３Ｃが上死点を過ぎるときに燃焼（図９中の▲３▼の燃焼）は行われず、次に圧縮行程を迎える気筒（４番気筒３Ｄ）の圧縮上死点に達するまでエンジンの回転が慣性で維持され、その後は通常制御に移行して再始動が完了する。
【００８３】
上述のように第１再始動制御モードと第２再始動制御モードとがピストン４の停止位置によって使い分けられることにより、エンジン１の再始動が効果的に行われる。この点を図１１も参照しつつ説明する。
【００８４】
図１１はエンジン停止時のピストン位置と圧縮行程気筒３Ｃの初回燃焼（逆転用）における要求空燃比、圧縮行程気筒３Ｃの空気量、膨張行程気筒３Ａの空気量及び発生頻度との関係を示しており、この図のように、エンジン停止時に膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点寄り（圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が下死点寄り）となるほど膨張行程気筒３Ａの空気量が少なくて圧縮行程気筒３Ｃの空気量が多くなり、逆に膨張行程気筒３Ａのピストン４が下死点寄り（圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が上死点寄り）となるほど膨張行程気筒３Ａの空気量が多くて圧縮行程気筒３Ｃの空気量が少なくなる。
【００８５】
また、圧縮行程気筒３Ｃでの初回燃焼では、圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が下死点より少し手前（膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点より少し手前）となる所定位置までエンジンを逆転させるだけのトルクを生じさせることが要求されるが、圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が上死点寄りにあれば、圧縮行程気筒３Ｃ内の空気量が少なく、かつ、上記所定位置までの逆転に要求されるトルクが比較的大きいので、要求空燃比がリッチとなり、一方、圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が下死点寄りにあれば圧縮行程気筒内３Ｃの空気量が多く、かつ、上記所定位置までの逆転に要求されるトルクが比較的小さいので、要求空燃比がリーンとなる。
【００８６】
膨張行程気筒３Ａにおいては、ピストン４が下死点寄りにある程空気量が多いため燃料を多く燃焼させることができる。
【００８７】
従って、エンジン停止時に膨張行程気筒３Ａのピストン位置が中間部より下死点寄り（圧縮行程気筒３Ｃのピストン位置が上死点寄り）の所定範囲Ａ２にある場合、圧縮行程気筒３Ｃでは初回燃焼時の空燃比が上記要求に適合するようにリッチとされ、初回燃焼後に燃焼用空気が残存しないため圧縮上死点付近での２回目の燃焼は行われないが、膨張行程気筒３Ａでは空気量が比較的多くて、それに応じた燃料が噴射された上で、圧縮されてから着火、燃焼が行われるため、比較的大きなトルクが得られ、上記圧縮行程気筒３Ｃの圧縮上死点を過ぎてさらに次の気筒の圧縮上死点を越えるまでエンジンを回転させることができ、再始動を達成することができる。
【００８８】
一方、エンジン停止時に膨張行程気筒３Ａのピストン位置が中間部より上死点寄り（圧縮行程気筒３Ｃのピストン位置が下死点寄り）の所定範囲Ａ１にある場合、範囲Ａ２にある場合と比べると、膨張行程気筒内３Ａの空気量が少ないため膨張行程での燃焼により得られるトルクが小さくなるが、圧縮行程気筒３Ｃでは初回燃焼時の空燃比が上記要求に対応してリーンとされ、それにより初回燃焼後も残存する余剰空気が利用されて圧縮上死点付近での２回目の燃焼が行われるため、エンジン正転方向の駆動のためのトルクが補われ、膨張行程気筒３Ａでの燃焼と圧縮行程気筒３Ｃにおける２回目の燃焼の両方により、再始動を達成するに足るトルクが得られる。
【００８９】
ところで、当実施形態では、前述のようにエンジン停止の際、エンジン停止条件成立時点ｔ１後に速やかに所定期間だけスロットル弁１７の開度を増大させて吸気量を増加させることにより、圧縮行程気筒３Ｃ及び膨張行程気筒３Ａにおいてピストン４の上死点方向への移動に対する抵抗を大きくし、かつ、膨張行程気筒３Ａの吸気量をより多くしているため、図１１中にも示すように、エンジン停止時の膨張行程気筒３Ａにおけるピストン位置は行程中間部付近の所定範囲Ａ内となることが殆どであり、そのうちでも多少下死点寄りの範囲Ａ２内となることが多く、このように停止位置が調整されることで効果的に再始動が行われる。
【００９０】
すなわち、ピストン停止位置が上記範囲Ａよりも膨張行程気筒３Ａの上死点側（圧縮行程気筒３Ｃの下死点側）に近づきすぎた場合には、エンジン逆転方向の移動量を充分にとることができなくなるとともに、膨張行程気筒３Ａの空気量が少なくなるので膨張行程気筒３Ａでの燃焼により得られるトルクが少なくなり、また、上記範囲よりも膨張行程気筒３Ａの下死点側（圧縮行程気筒３Ｃの上死点側）に近づきすぎた場合には、圧縮行程気筒３Ｃの空気量が少なくなるのでエンジン逆転のためのトルクが充分に得られなくなる。これに対し、ピストン停止位置が上記範囲Ａ内にあれば、圧縮行程気筒３Ｃでの初期燃焼による逆転駆動が可能で、かつ、膨張行程気筒３Ａでの燃焼が良好に行われてその燃焼エネルギーを充分にピストンに作用させることができ、とくにピストン停止位置が膨張行程気筒３Ａの下死点寄りの範囲Ａ２にあれば膨張行程気筒３Ａの空気量を充分に多く確保でき、膨張行程気筒３Ａでの燃焼エネルギーを増大させ、始動性を高めることができる。
【００９１】
なお、稀にエンジン停止時のピストン位置が上記範囲Ａから外れた場合や、エンジン停止中に筒内温度が低下し、冷却水温度Ｔｃが所定の温度よりも低温（Ｔｃ＜６０℃）となった場合には、第３再始動制御モードが実行されてスタータ２８により始動がアシストされる。
【００９２】
以上、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明の装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で種々変更可能である。例えばアイドル回転数（６５０±５０ｒｐｍ）や燃料カット許容回転数（６５０±１０ｒｐｍ）の具体的な値は、エンジンの特性によって適宜設定して良い。また、アイドルアップ（比較的エンジン温度状態が低温のときにアイドル回転数を上昇させる制御）がなされているときには、それに応じて燃料カット許容回転数も変更させるようにしても良い。
【００９３】
上記実施形態では、ＥＧＲ弁５１の閉弁、スロットル弁１７の開度の増大及び点火時期のリタード（又は吸気弁１１の閉時期の遅延又は空燃比のリーン化）が、上記エンジン停止条件成立と同期してなされているが、これらはエンジン停止条件成立時点ｔ１後、速やかに、少なくとも燃料カット時点ｔ２には開始しているようになされれば良く、その範囲でエンジン停止条件成立時点ｔ１から若干の遅れをもった設定としても良い。但し、スロットル弁１７の開弁時期をエンジン停止条件成立時点ｔ１に近づけるほど吸気系の遅れを補う効果が大となり、同期させた場合には最も大なる効果を得ることができる。
【００９４】
上記実施形態では、エンジン停止動作期間において、点火制御手段３３によって点火プラグ７の点火時期をリタードさせる制御に替えて、吸気弁１１の閉弁時期を遅らせる、或いは空燃比をリーン側にする、でも良い（図８のステップＳ５参照）とした。その選択はエンジン１の特性に合わせて最適なものとすれば良いが、必要に応じてこれらの制御のうち幾つかを併せて行うようにしても良い。
【００９５】
上記実施形態では、エンジン停止時のピストン位置が所定範囲内にあるときのエンジン始動時に、圧縮行程気筒３Ｃで初回燃焼を行わせてエンジンを少し逆転させてから膨張行程気筒３Ａでの燃焼を行わせるようにしているが、上記圧縮行程気筒３Ｃでの初回燃焼によるエンジン逆転を行わず、エンジン停止状態でいきなり膨張行程気筒３Ａに燃料を供給し、所定時間後に点火することにより、膨張行程気筒３Ａでの燃焼を最初に行わせるようにしてもよい。
【００９６】
この場合も、膨張行程気筒３Ａのピストン停止位置が上死点に近づきすぎていると筒内の空気量が少ないので燃焼によるエネルギーが充分に得られず、また、上記停止位置が下死点に近づきすぎていると燃焼によるエネルギーがピストン４に作用する行程が極端に短くなるため、充分な駆動トルクが得られない。
【００９７】
従って、前述のような停止動作期間における吸気量の調節によりピストン停止位置が行程途中の所定範囲Ａ内となる確率を高めるようにすることが始動性向上のために有効であり、特に下死点寄りの範囲Ａ２内に停止すれば、燃焼によるエネルギーがピストン４に作用する行程が極端に短くなることは避けつつ、筒内の空気量を比較的多くして燃焼エネルギーを高めることができ、始動性向上に有利となる。
【００９８】
【発明の効果】
以上のように本発明のエンジンの始動装置によると、所定のエンジン停止条件が成立したときに自動的に燃料供給を停止してエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後における再始動条件成立時に、膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、各気筒の吸気通路が分岐する分岐部より上流の共通吸気通路に設けられ、エンジンの気筒に導入される吸気量を調節するスロットル弁と、エンジン停止条件成立後のエンジン停止動作期間中に上記スロットル弁の開度を調節するスロットル弁制御手段とを備え、上記スロットル弁制御手段は、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒および膨張行程となる気筒においてピストンの上死点方向への移動に対する抵抗を大きくするとともに各気筒の掃気を促進すべく、上記エンジン停止条件成立後、速やかに上記スロットル弁の開度を増大させることを特徴とするので、簡単な機構でピストンを適正位置に停止させ易くするとともに、比較的吸気系の遅れが大である構造であっても、或いはエンジン停止条件が成立した時の運転状態が、理論空燃比ないしはそれよりリッチ側の空燃比でアイドル運転されているエンジンであっても、掃気を促進し、気筒内に残存する既燃ガスの量を削減して再始動性を更に向上させることができる。その結果、一層の燃費低減およびＣＯ２排出量抑制等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。
【図２】上記エンジンの概略平面図である。
【図３】上記エンジンの概略制御ブロック図である。
【図４】エンジン停止時のピストン位置に応じた再始動制御モード選択のための範囲の設定を示す説明図である。
【図５】２つのクランク角センサからのクランク角信号を示すものであって、（ａ）はエンジン正転時の信号、（ｂ）はエンジン逆転時の信号である。
【図６】エンジン停止時のピストン位置を検出するための処理を示すフローチャートである。
【図７】エンジン停止時のエンジン回転数、スロットル開度及び吸気管負圧の変化並びに各気筒のサイクルを示す説明図である。
【図８】アイドルストップにおけるエンジンの自動停止のための制御フローチャートである。
【図９】エンジン再始動時の各気筒のサイクル及び燃焼動作を示す説明図である。
【図１０】エンジン再始動時のエンジン回転数、クランク角、各気筒の筒内圧及び図示トルクの変化を示す説明図である。
【図１１】エンジン停止時のピストン位置と圧縮行程気筒の要求空燃比、圧縮行程気筒の空気量、膨張行程気筒の空気量及び発生頻度との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１ａ エンジン
３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ） 気筒（１番気筒，・・・，４番気筒）
４ ピストン
７ 点火プラグ
８ 燃料噴射弁
１１ 吸気弁
１２ 排気弁
１５ 吸気通路
１５ａ 分岐吸気通路
１５ｂ サージタンク
１５ｃ 共通吸気通路
１６ 排気通路
１７ スロットル弁
２６ａ，２７ａ カム位相可変機構（バルブタイミング可変手段）
３０ ＥＣＵ
３１ スロットル弁制御手段（空燃比制御手段）
３２ 燃料噴射弁制御手段（空燃比制御手段）
３３ 点火制御手段
３５ カム位相制御手段（バルブタイミング制御手段）
３９ ＥＧＲ弁制御手段
５０ ＥＧＲ通路
５１ ＥＧＲ弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドリング時等に自動的にエンジンを一旦停止させ、その後に自動的に再始動させるエンジンの始動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃費低減およびＣＯ２排出量抑制等のため、アイドル時に自動的にエンジンをいったん停止させ、その後に発進操作等の再始動条件が成立したときに自動的にエンジンを再始動させる（以下アイドルストップ又はＩ／Ｓという）ようにしたエンジンの始動装置が開発されてきている。
【０００３】
アイドルストップにおける再始動は、発進操作等に応じて即座に始動させることが要求されるため、スタータ（始動用のモータ）によりエンジン出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを始動させるような、始動完了までにかなりの時間を要する従来の一般的な始動の方法は好ましくない。
【０００４】
そこで、停止状態のエンジンの特定気筒（膨張行程にある気筒）に燃料を供給して着火、燃焼を行わせ、そのエネルギーでエンジンが即時的に始動されるようにすることが望ましい。しかし、膨張行程にある気筒に燃料を供給して着火させても、必ずしも燃焼が起こるとは限らず、また燃焼が起こってもエンジン始動のための充分なトルクが得られるとは限らない。円滑に再始動を行うためには一定以上の着火性と発生トルクの大きさが求められる。
【０００５】
このような問題の対策として、例えば特許文献１に示されるように、エンジンのクランク軸に対して制動装置を設け、エンジン停止時に膨張行程となる気筒のピストンが行程途中の適正位置で停止するように制動装置を制御するようにしたもの、あるいは特許文献２に示されるように、ＩＧ ＯＦＦ（点火停止）後、排気弁の閉時期を制御してピストンが適正位置にある状態でエンジンを停止させ易くしたものなどが提案されている。
【０００６】
再始動するためのピストンの適正停止位置とは、一般的には上死点後９０°ＣＡ（クランク角）前後、即ち上死点と下死点の中間付近であり、この位置でピストンを停止させると、適度に存在する筒内空気と再始動時に供給される燃料とで良好な燃焼が得られ、再始動に充分なトルクを発生させ易い。即ち、特許文献１及び特許文献２は、燃焼によって充分な再始動トルクが得られるように、ピストンの停止位置を規制しようとするものである。
【０００７】
【特許文献１】
実開昭６０−１２８９７５号公報
【特許文献２】
ＷＯ ０１／４４６３６ Ａ２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に示された始動装置は、車両の制動装置とは別にクランク軸を制動し得る装置が必要になって機構が複雑化する上、ピストンが適正位置に停止するように制動装置を精度良くコントロールすることが非常に困難である。
【０００９】
また、上記特許文献２に示された始動装置は、排気弁を適時に閉じて気筒内にガスを閉じ込め、ピストンが上死点付近にあるときの筒内圧を高めるようにしている。このため、気筒内に既燃ガス（排気）が残存し易く、再始動性を悪化させる要因となっている。
【００１０】
特許文献２に限らず、一般的にアイドルストップを行うアイドル運転中は吸気量が少ないので、エンジン停止時の掃気が不十分になり易い。従って、たとえピストンを適正位置に停止させて再始動性を向上させても、一方では気筒内に残存する既燃ガスによって再始動時の燃焼が妨げられ、再始動性向上効果を目減りさせるという問題があった。
【００１１】
特に吸気通路の分岐部より上流にスロットル弁が設けられている場合には吸気容積が大きいため吸気系の遅れが大きくなり易く、また、エンジン停止直前の運転状態がアイドル運転中であって、その空燃比が理論空燃比或いはそれよりリッチ側である状態では、スロットル弁が略全閉状態のため、エンジン停止時の掃気が不十分となり、始動性の悪化が避け難いものであった。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑み、簡単な機構でピストンを適正位置に停止させ易くするとともに、気筒内に残存する既燃ガスの量を削減して再始動性を更に向上させることにより、一層の燃費低減およびＣＯ２排出量抑制等を図ることができるエンジンの始動装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、所定のエンジン停止条件が成立したときに自動的に燃料供給を停止してエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後における再始動条件成立時に、膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、各気筒の吸気通路が分岐する分岐部より上流の共通吸気通路に設けられ、エンジンの気筒に導入される吸気量を調節するスロットル弁と、エンジン停止条件成立後のエンジン停止動作期間中に上記スロットル弁の開度を調節するスロットル弁制御手段とを備え、上記スロットル弁制御手段は、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒および膨張行程となる気筒においてピストンの上死点方向への移動に対する抵抗を大きくするとともに各気筒の掃気を促進すべく、上記エンジン停止条件成立後、速やかに上記スロットル弁の開度を増大させることを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、エンジン停止動作期間を経てエンジン停止に至るときに、圧縮行程にある気筒（以下圧縮行程気筒という）ではピストンが上死点に近づくにつれて当該気筒内の空気が圧縮され、その圧力でエンジンが逆転して圧縮行程気筒のピストンが下死点側に押し返されるとともに膨張行程にある気筒（以下膨張行程気筒という）のピストンが上死点側に移動し、それに伴い膨張行程気筒内の空気が圧縮され、その圧力で膨張行程気筒のピストンが下死点側に押し返され、このような動作の繰り返しでピストンがある程度振動してから停止する。この際、圧縮行程気筒及び膨張行程気筒においてそれぞれピストンが上死点に近いほどこれを押し戻す力が大きくなり、特に上記のようにエンジン停止前に吸気量が増加されれば、上死点に近づいたときにピストンを押し戻す力が増大するので、極めて高い確率でピストンが行程中間部に近い所定範囲内に停止することとなる。
【００１５】
このように停止位置が調整されることにより、エンジンの始動時には、膨張行程気筒で燃焼用の空気量が少なくなりすぎたり、燃焼によるエネルギーがうまくピストンに作用しなくなったりすることが避けられ、良好に膨張行程気筒での燃焼による始動が行われる。
【００１６】
更に、エンジン停止条件成立後、速やかにスロットル弁の開度を増大させるので、各気筒の掃気が促進され、再始動時の新気割合が増加して良好な燃焼を行い易くなり、再始動性の向上が図られる。特に各気筒の吸気通路の分岐部より上流の共通吸気通路にスロットル弁が設けられており、比較的吸気系の遅れが生じ易いエンジンであっても、或いはエンジン停止条件が成立した時の運転状態が、理論空燃比ないしはそれよりリッチ側の空燃比でアイドル運転されているエンジンであっても、掃気性が高められ、高い再始動性向上効果が得られる。
【００１７】
なお、ここでいう速やかとは、略同時または直後の意味であり、特にエンジン停止条件成立時点と燃料供給停止時点との間に時間差がある場合は、少なくとも燃料供給停止時点にはスロットル弁の開度を増大させる制御が開始していることを言う。また、共通吸気通路をバイパスする吸気経路を形成するＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブが設けられたエンジンの場合、スロットル弁にはこのＩＳＣバルブを含むものとする。
【００１８】
本発明の装置において、上記分岐部にサージタンク（容積室）が設けられ、上記スロットル弁は、そのサージタンクよりも上流に設けられているようにしても良い。
【００１９】
サージタンクを設けると、通常運転時には吸気脈動が低減される等、吸気性能が向上するものの、アイドルストップによるエンジンの自動停止時には吸気系の遅れによって掃気が不十分となり易い。しかし本構成によると、エンジン停止条件成立後、速やかにスロットル弁の開度を増大させるので、吸気系の遅れを補って掃気の促進が充分に行われ、再始動性を向上させることができる。
【００２０】
請求項３の発明は、燃焼のための火花を発生させる点火プラグと、その点火プラグの点火時期を制御する点火制御手段とを備え、上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記点火制御手段が点火時期をリタードさせるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うことを特徴とする。
【００２１】
更に請求項４の発明は、少なくとも吸気弁の開閉タイミングを変更可能にするバルブタイミング可変手段と、上記バルブタイミング可変手段による吸気弁の開閉タイミングを制御するバルブタイミング制御手段とを備え、上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記バルブタイミング制御手段が上記吸気弁の閉時期を有効膨張比に対して有効圧縮比が所定量小さくなるように遅延させるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うことを特徴とする。
【００２２】
そして請求項５及び請求項６の発明は、空燃比を調節する空燃比制御手段を備え、上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記空燃比制御手段が空燃比をアイドル運転時（理論空燃比もしくはそれよりリッチ側が望ましい）よりも増大（理論空燃比よりもリーン側が望ましい）させるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うことを特徴とする。
【００２３】
請求項３の構成によると点火時期のリタードにより、請求項４の構成によると有効圧縮比の低減により、請求項５及び６の構成によると空燃比の増大（リーン化）により、何れの場合もエンジン停止条件成立後の発生トルクを減少させ、トルク変動を抑制させることができる。従ってエンジン停止時の回転数減少特性のばらつきが減少し、ピストンが適正位置に停止する確率を向上させることができる。
【００２４】
また、上記スロットル弁よりも上記各気筒寄りの上記共通吸気通路と排気通路とを連通して排気を還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路に設けられ、排気還流量を調節するＥＧＲ弁と、上記ＥＧＲ弁の開度を調節するＥＧＲ弁制御手段とを備え、上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記ＥＧＲ弁制御手段が上記ＥＧＲ弁を閉弁させるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うように構成すれば、ＥＧＲ（排気還流）を行うエンジンにおいて、アイドルストップによるエンジンの自動停止中に排気の還流がなされず、気筒内の掃気が更に促進される。
【００２５】
また、上記スロットル弁の開度の増大は、上記エンジン停止条件成立と同期してなされる（条件成立後、可及的速やかに制御を開始する）ようにすれば、スロットル弁の開度増大効果を最も多く得ることができ、気筒内の掃気をより一層促進させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
図１及び図２は本発明の一実施形態によるエンジンの概略構成を示している。これらの図において、エンジン１の本体はシリンダヘッド２ａ及びシリンダブロック２で構成される。当実施形態ではエンジン１は４気筒４サイクルエンジンであり、４つの気筒３（詳しくは、図２に示す状態で左から順に１番気筒３Ａ、２番気筒３Ｂ、３番気筒３Ｃ、４番気筒３Ｄ）を有している。各気筒３にはピストン４が嵌挿され、ピストン４の上方に燃焼室５が形成されている。上記ピストン４はコンロッドを介してクランクシャフト６に連結されている。
【００２８】
各気筒３の燃焼室５の頂部には点火プラグ７が装備され、そのプラグ先端が燃焼室５内に臨んでいる。
【００２９】
更に、燃焼室５の側方部には、燃焼室５内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁８が設けられている。この燃料噴射弁８は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。そして、点火プラグ７付近に向けて燃料を噴射するように燃料噴射弁８の噴射方向が設定されている。なお、この燃料噴射弁８には図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給され、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
【００３０】
また、各気筒３の燃焼室５に対して吸気ポート９及び排気ポート１０が開口し、これらのポート９，１０に吸気弁１１及び排気弁１２が装備されている。これら吸気弁１１及び排気弁１２は、カムシャフト２６，２７等からなる動弁機構により駆動される。そして、後に詳述するように各気筒が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒の吸・排気弁の開閉タイミングが設定されている。
【００３１】
吸気弁１１及び排気弁１２の開閉時期は、カム位相可変機構２６ａ，２７ａによって可変となっている。カム位相可変機構２６ａ，２７ａは、カムシャフト２６，２７の回転位相をクランクシャフトの回転位相に対して変動させる、従来から知られた機構であり、バルブタイミング可変手段として機能する。図２に示すように吸気弁１１側のカムシャフト２６にはカム位相可変機構２６ａが、排気弁１２側のカムシャフト２７にはカム位相可変機構２７ａが設けられており、それぞれ独立して制御されている。従って、吸気弁１１及び排気弁１２の開閉時期は、カム位相可変機構２６ａ，２７ａによってそれぞれ独立して全体的に前後に変動させることができる。
【００３２】
吸気ポート９及び排気ポート１０には吸気通路１５及び排気通路１６が接続されている。吸気通路１５は、サージタンク１５ｂの下流に気筒別の分岐吸気通路１５ａを有し、各分岐吸気通路１５ａの下流端が各気筒の吸気ポート９に連通する。サージタンク１５ｂの上流の共通吸気通路１５ｃには、気筒３に導入される吸気量を調節するスロットル弁１７が設けられている。スロットル弁１７はスロットル弁アクチュエータ１８により、その開度が調節されるようになっている。吸気通路１５の更に上流には吸気量を検出するエアフローセンサ２０が設けられている。
【００３３】
共通吸気通路１５ｃのスロットル弁１７より下流の部分と排気通路１６との間には、これらを連通するＥＧＲ通路５０が設けられている。ＥＧＲ通路５０には、ＥＧＲ弁５１が設けられ、ＥＧＲ弁アクチュエータ５２によってその開度が調節されるようになっている。ＥＧＲ弁アクチュエータ５２によってＥＧＲ弁５１が開弁状態とされると、排気通路１６を通る排気の一部がＥＧＲ通路５０を介して共通吸気通路１５ｃに還流され、再び吸気として気筒３に供される。即ちＥＧＲ（排気還流）がなされる。
【００３４】
また、上記クランクシャフト６に対し、その回転角を検出するクランク角センサが設けられており、当実施形態では、後に詳述するように、互いに一定量だけ位相のずれたクランク角信号を出力する２つのクランク角センサ２１，２２が設けられている。さらにカムシャフト２６，２７に対し、その特定回転位置を検出することで気筒識別信号を与えることのできるカム角センサ２３が設けられている。また、エンジン１を始動させるためのモータであるスタータ２８が設けられており、このスタータ２８の駆動力が図外のスタータギヤを介してクランクシャフト６に直接伝達されることにより、エンジン１が始動するように構成されている。
【００３５】
なお、この他にもエンジン１の制御に必要な検出要素として、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ２４、アクセル開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ２５（図３参照）等が装備されている。
【００３６】
図３は、エンジン１の制御ブロック図であり、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３０を中心に、信号を入力するスイッチやセンサと、出力する装置やアクチュエータ等を示す。なお、このブロック図は、アイドルストップ制御に関するものなので、その他の制御に関する部分については省略している。
【００３７】
ＥＣＵ３０の入力側には、上記エアフローセンサ２０、クランク角センサ２１，２２、カム角センサ２３、水温センサ２４及びアクセル開度センサ２５に加え、Ｉ／Ｓ（アイドルストップ）を行うためのセンサ類として、ブレーキの踏み込み深さを検出するブレーキセンサ６２、車速を検出する車速センサ６３、ＡＴ（自動変速機）のシフトレバー位置を検出するインヒビタスイッチ６４、パーキングブレーキのＯＮ／ＯＦＦを検出するパーキングブレーキスイッチ６５、ウインカのＯＮ／ＯＦＦを検出するウインカスイッチ６６、エアコンのＯＮ／ＯＦＦを検出するエアコンスイッチ６７及びブレーキ負圧（制動力を補う倍力装置を構成するブースター内の負圧）を検出するブレーキ負圧センサ６８がそれぞれ接続され、各検出信号が入力される。
【００３８】
またＥＣＵ３０の出力側には、上記点火プラグ７、燃料噴射弁８、スロットル弁アクチュエータ１８、ＥＧＲ弁アクチュエータ５２、カム位相可変機構２６ａ，２７ａ及びスタータ２８に加え、アイドルストップ表示ランプ７１、電動オイルポンプ７２、ＡＴＦ切換弁７３及びヒルホルダ用ソレノイド弁７４が接続され、各装置類への駆動信号を出力する。
【００３９】
アイドルストップ表示ランプ７１は、Ｉ／Ｓの実施状況を運転者に示すためのランブで、詳細は後述するが、Ｉ／Ｓによるエンジンの停止中であることや、Ｉ／Ｓが禁止中であること、或いはエンジンを再始動すること等を表示するランプの総称である。
【００４０】
電動オイルポンプ７２は、Ｉ／Ｓによるエンジン停止中に、ＡＴへの油圧を供給する電動のオイルポンプである。通常運転時、ＡＴ内部のクラッチは、クランクシャフト６に直結して駆動される図外の機械式オイルポンプを油圧供給源として作動する。従って、Ｉ／Ｓによってエンジンが停止すると、油圧が低下し、クラッチは解放する。これではエンジン再始動後、クラッチを再締結させるための時間ロスが発生し、発進性が悪化する。それを防止するため、エンジンの停止中には別途電動オイルポンプ７２によってＡＴに油圧を供給するように構成されている。
【００４１】
ＡＴＦ切換弁７３は、油圧供給源からＡＴへのＡＴＦ（自動変速機油）の通路を切換える切換え弁である。通常の運転時には機械式オイルポンプからＡＴにＡＴＦを導き、Ｉ／Ｓによるエンジン停止中には電動オイルポンプ７２から導くように切換える。
【００４２】
ヒルホルダ用ソレノイド弁７４は、ブレーキオイルの供給通路を遮断する図略のヒルホルダーを駆動するためのソレノイド弁である。通常運転時にはエンジンに連動する倍力装置が作動し、ブレーキ油圧が高められている。しかしエンジン停止中にはこの倍力装置が作動しないため、ブレーキ油圧が低下し、制動力が減少する。従って、例えば坂道等でアイドルストップを行った場合、制動力不足によって車両が動く可能性がある。それを防止するため、ヒルホルダは、ヒルホルダ用ソレノイド弁７４でブレーキオイルの供給通路を遮断することによってブレーキ油圧を高い状態で保持するように構成されている。
【００４３】
ＥＣＵ３０は、内部にスロットル弁制御手段３１、燃料噴射弁制御手段３２、点火制御手段３３、ＥＧＲ弁制御手段３９、カム位相制御手段３５、アイドルストップ制御手段３４、表示制御手段３６、ＡＴ制御手段３７及びヒルホルダ制御手段３８を含む。
【００４４】
スロットル弁制御手段３１は、アクセル開度センサ２５からのアクセル開度情報や、クランク角センサ２１，２２からのクランク角速度情報に基づくエンジン回転数等から、必要なスロットル弁１７の開度を演算し、スロットル弁アクチュエータ１８を制御する。
【００４５】
燃料噴射弁制御手段３２及び点火制御手段３３は、上記アクセル開度情報やエンジン回転数情報に加え、エアフローセンサ２０による吸気量情報や水温センサ２４による冷却水温度情報等から、必要な燃料噴射量とその噴射時期及び適正な点火時期を演算し、燃料噴射弁８及び点火プラグ７に制御信号を出力する。
【００４６】
スロットル弁制御手段３１によって調節される吸気量と燃料噴射弁制御手段３２によって調節される供給燃料量とによって空燃比が決定する。即ち、スロットル弁制御手段３１と燃料噴射弁制御手段３２とは空燃比制御手段として機能する。通常のアイドル運転時、空燃比は理論空燃比もしくはそれよりリッチ側の設定となっている。そして後述するように、アイドルストップのためのエンジン停止動作期間において、出力トルクの変動を抑制するために空燃比はアイドル運転時よりもリーン側、より好ましくは理論空燃比よりもリーン側の設定とされる。
【００４７】
ＥＧＲ弁制御手段３９は、必要なＥＧＲ弁５１の開度をＥＧＲ弁アクチュエータ５２に出力し、ＥＧＲ量（還流される排気の量）を制御する。通常運転時には、ＥＧＲ量を多くすることにより吸気中の酸素の量を抑制して燃焼温度を低下させてＮＯｘ排出量を削減したり、エンジンの冷間時に排気によって筒内温度を上昇させたりする制御等を行う。そして後述するように、アイドルストップのためのエンジン停止動作期間において、各気筒３内の掃気を促進させるためにＥＧＲ弁５１を閉弁させる制御を行う。
【００４８】
カム位相制御手段３５は、クランクシャフト６に対するカムシャフト２６，２７の位相変動信号をカム位相可変機構２６ａ，２７ａに出力し、吸気弁１１及び排気弁１２の開閉時期を制御する。通常運転時は、エンジンの回転数に応じた最適な吸排気弁の開閉時期を設定し、広回転域に亘って高出力を得るための制御等を行う。そして後述するように、アイドルストップのためのエンジン停止動作期間において、出力トルクの変動を抑制するために吸気弁１１の閉時期を遅らせる制御を行う。
【００４９】
アイドルストップ制御手段３４は、Ｉ／Ｓの実行条件を判定したり、ＥＣＵ３０内の各手段にＩ／Ｓを実行するための必要な情報を提供したりする。
【００５０】
Ｉ／Ｓの実行条件としては、基本停止条件、基本再始動条件及びＩ／Ｓ禁止条件に類別される。各条件は適宜設定して良いが、例えばブレーキセンサ６２から得られるブレーキの踏み込み深さが所定値以上、かつ車速センサ６３から得られる車速がゼロ、かつインヒビタスイッチ６４から得られるＡＴのシフトレバー位置が非走行レンジ、かつパーキングブレーキスイッチ６５の信号がＯＮ、かつウインカスイッチ６６の信号がＯＦＦ、かつエアコンスイッチ６７がＯＦＦの場合に基本停止条件が成立とされる。
【００５１】
また、例えばブレーキの踏み込み深さが所定値以下、又は車速が所定値以上、又はＡＴのシフトレバー位置が走行レンジ、又はウインカスイッチ６６の信号がＯＮ、又はエアコンスイッチ６７がＯＮ、又はブレーキ負圧センサ６８から得られるブレーキ負圧が所定値以下の場合に基本再始動条件が成立とされる。
【００５２】
そして、例えばエンジン冷却水温度Ｔｃが所定値以下（例えばＴｃ＜６０℃）、又はバッテリのモニタ電圧が所定値以下、又は前回の再始動からの経過時間が所定値以下の場合にＩ／Ｓ禁止条件が成立とされる。
【００５３】
基本停止条件が成立し、かつＩ／Ｓ禁止条件が成立しないとき、最終的にエンジンの停止条件が成立（当明細書では、これをエンジン停止条件の成立という）したとされ、Ｉ／Ｓによるエンジンの自動停止が行われる。即ち燃料噴射弁８からの燃料噴射を停止させるとともに、点火プラグ７の点火を停止させる。
【００５４】
エンジン停止の際の制御としては、まずエンジン停止条件成立時にＥＧＲ弁５１が開弁していればこれを閉弁して気筒３内の掃気が促進されるようにする。そして出力トルクの変動を抑制するために点火時期のリタード（又は吸気弁１１の閉弁時期を遅らせる、或いは空燃比をリーン側にする、でも良い）を行う。更にスロットル弁１７を所定開度、所定期間開弁して燃料カット後における気筒３内の掃気を促進するとともに、ピストン４が適正位置（図４の範囲Ａ）に停止し易くなるようにする。
【００５５】
エンジンの自動停止中に基本再始動条件またはＩ／Ｓ禁止条件が成立すると、最終的に再始動条件が成立（当明細書では、これを再始動条件の成立という）したとされ、再始動がなされる。即ち燃料噴射弁８からの燃料噴射と点火プラグ７の点火を復帰させる。
【００５６】
再始動の際の制御としては、先ずエンジン停止時に圧縮行程となる気筒（説明の都合上、これを３番気筒３Ｃであると想定し、以下圧縮行程気筒３Ｃと記す。）に対して初回の燃焼を実行してエンジンを少し逆転させることにより、エンジン停止時に膨張行程となる気筒（同様に１番気筒３Ａであると想定し、以下膨張行程気筒３Ａと記す。）のピストン上昇によって筒内圧力を高めるようにしてから、当該膨張行程気筒３Ａで燃焼を行わせるようにする。
【００５７】
当実施形態では、圧縮行程気筒３Ｃでの初回燃焼、膨張行程気筒３Ａでの燃焼を行わせるとともに、初回燃焼後の圧縮行程気筒３Ｃの筒内に燃焼用空気を残存させて圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が上昇に転じてから上死点付近に達したときに再燃焼を行わせる第１再始動制御モードと、圧縮行程気筒３Ｃでの初回燃焼及び膨張行程気筒３Ａでの燃焼は行わせるが圧縮行程気筒３Ｃでの再燃焼を行わせない第２再始動制御モードと、圧縮行程気筒３Ｃでの初回燃焼を行わずにスタータ２８でアシストしつつ膨張行程気筒３Ａでの燃焼及びその次の圧縮行程気筒３Ｃでの燃焼により始動を行う第３再始動制御モードとを、ピストン４の停止位置に応じて選択的に実行するようになっている。
【００５８】
表示制御手段３６は、Ｉ／Ｓの実行状況に応じてアイドルストップ表示ランプ７１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。アイドルストップ表示ランプ７１は、図外の自動停止中ランプ、アイドルストップ禁止中ランプ及び再始動ランプによって構成されている。Ｉ／Ｓによるエンジンの自動停止中は、自動停止中ランプを点灯させ、Ｉ／Ｓ禁止条件が成立中はアイドルストップ禁止中ランプを点灯させ、エンジンの再始動時には再始動ランプを点灯させる。このようにして、運転者がアイドルストップの制御状況を認識できるようにしている。
【００５９】
ＡＴ制御手段３７は、アイドルストップが実行されることにより、自動変速機に供給される作動油の圧力が低下した場合に、ＡＴＦ切換弁７３に切換指令信号を出力して上記作動油の供給経路をエンジン１によって駆動される図外の機械式オイルポンプ側から電動オイルポンプ７２側に切換えるとともに、電動オイルポンプ７２を作動させる作動指令信号を出力して、この電動オイルポンプ７２から自動変速機に所定圧力の作動油を供給するように構成されている。
【００６０】
ヒルホルダ制御手段３８は、Ｉ／Ｓによるエンジン停止中に、ヒルホルダ用ソレノイド弁７４によってヒルホルダの制御を行う。
【００６１】
アイドルストップによるエンジン停止時のピストン４の停止位置は、クランク角センサ２１，２２からの信号によって以下のように検出される。図５はクランクシャフト６が回転することによって得られるパルス信号であり、クランク角センサ２１からの第１クランク角信号ＣＡ１と、クランク角センサ２２からの第２クランク角信号ＣＡ２とを示す。図５（ａ）は正転時（図１の状態で右回り）のもの、図５（ｂ）は逆転時のものを示す。エンジンの正転時には、図５（ａ）のように、第１クランク角信号ＣＡ１に対して第２クランク角信号ＣＡ２が半パルス幅程度の位相遅れをもって生じることにより、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗ、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈとなる。一方、エンジンの逆転時には、図５（ｂ）のように、第１クランク角信号ＣＡ１に対して第２クランク角信号ＣＡ２が半パルス幅程度の位相の進みをもって生じることにより、エンジンの正転時とは逆に第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈ、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗとなる。ＥＣＵ３０は、この差異を検出して、クランクシャフト６が正転中か逆転中かを判定しつつパルス信号をカウントする。カウントした値はＣＡカウンタ値として記憶され、エンジン１が作動中は常時更新される。そして、ＣＡカウンタ値の増減がなくなった状態がエンジン１の停止であり、そのときのＣＡカウンタ値によってピストン４の停止位置が検出される。
【００６２】
図６は、ＣＡカウンタ値の積算フローチャートである。スタート後、ステップＳ５１で、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗとなっているか、或いは第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈとなっているかの判定がなされ、ＹＥＳであればエンジン１は正転していることを示すので、ステップＳ５２に移行して計測したパルス数をＣＡカウンタ値に加算する（ＣＡカウンタｕｐ）。ステップＳ５１でＮＯであれば、エンジン１が逆転していることを示すので、ステップＳ５３に移行して計測したパルス数をＣＡカウンタ値から減算する（ＣＡカウンタｄｏｗｎ）。
【００６３】
以上のような当実施形態の装置の作用を次に説明する。４気筒４サイクルエンジンであるエンジン１では、各気筒３が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっており、図７に示すように、上記サイクルが１番気筒３Ａ、３番気筒３Ｃ、４番気筒３Ｄ、２番気筒３Ｂの順にクランク角で１８０°（１８０°ＣＡ）ずつの位相差をもって行われるようになっている。
【００６４】
エンジン１が運転されている状態においてエンジン１の出力を要しない所定のアイドリング状態となった場合には、エンジン停止条件成立か否かの判定に基づき、アイドルストップが実行される。
【００６５】
図７は、アイドルストップにおけるエンジン停止までの説明図である。また、図８はその際のＥＣＵ３０の概略制御フローチャートを示す。制御スタート後、各種センサ類（図３参照）からの信号を読み取る（ステップＳ１）。次にその信号に基づき、エンジン停止条件が成立したか否かの判定を行い（ステップＳ３）、ＮＯであればリターンするが、ＹＥＳであれば以下のエンジン自動停止のための一連の制御（図７のエンジン停止条件成立時点ｔ１からエンジン停止までの制御）を行う。まずエンジン停止条件成立時点ｔ１でＥＧＲ弁５１が開弁していれば、ＥＧＲ弁制御手段３９からＥＧＲ弁アクチュエータ５２に閉弁指令を発信してこれを閉弁させる（ステップＳ４）。こうすることで気筒３内に排気が還流されなくなるので掃気が促進されるようになる。
【００６６】
続いてステップＳ５で、点火制御手段３３によって点火プラグ７の点火時期をリタードさせる（又は吸気弁１１の閉弁時期を遅らせる、或いは空燃比をリーン側にする、でも良い）。こうすることでエンジン１の発生トルクを減少させ、トルク変動を抑制させているので、エンジン停止時の回転数減少特性のばらつきが減少し、ピストン４が適正位置（図４の範囲Ａ）に停止する確率を向上させている。
【００６７】
更に次のステップＳ６でスロットル弁制御手段３１によってスロットル弁１７を所定開度開弁する（図７に示すように所定のスロットル開度とされる）。スロットル弁１７の開弁は、吸気量を増大させて気筒３内の掃気を促進するためになされるものである。しかし当実施形態のスロットル弁１７は比較的各気筒３から離れた共通吸気通路１５ｃに設けられており、しかも各気筒３との間にサージタンク１５ｂが設けられているので、スロットル弁１７の開弁から実際に吸気量が増大するまでの応答遅れが比較的長い構造となっている。そこで当実施形態では、図８のステップＳ４〜Ｓ６の制御をエンジン停止条件成立時点ｔ１に同期（ステップＳ３でＹＥＳと判定されてから可及的速やかに開始）させている。こうしてエンジン停止動作期間における最も早いタイミングであるエンジン停止条件成立時点ｔ１でスロットル弁１７を開弁し、応答遅れによって吸気量の増大効果が目減りすることを可及的に防止している。従って、たとえエンジン停止条件成立時点ｔ１では理論空燃比ないしはそれよりリッチ側の空燃比でアイドル運転していても、このように早いタイミングからなされた吸気の増大により、各気筒の掃気が充分になされるので、エンジン停止後の再始動時には充分な酸素によって良好な燃焼が得られ易くなっている。つまり再始動性が向上している。
【００６８】
続いてステップＳ７でエンジン回転数が燃料カット許容回転数域（６５０±１０ｒｐｍ）にあるか否かの判定を行う。ここでＮＯであれば、ＹＥＳとなるまで待機する。ステップＳ７でＹＥＳと判定されたとき、燃料噴射弁８からの燃料供給を停止（燃料カット）し、点火プラグ７での点火を停止する（ステップＳ９）。このように当実施形態では、燃料カット許容回転数域を設け、エンジン回転数が燃料カット許容回転数域内にある時を狙って燃料カットを行うようにしている。例えばアイドル回転数が６５０±５０ｒｐｍにフィードバック制御されているとき、燃料カット許容回転数域は上記のように６５０±１０ｒｐｍに設定される。つまり、アイドル時には６５０±５０ｒｐｍの範囲でエンジン回転数にふらつきが発生するところ、その中で６５０±１０ｒｐｍの範囲に入った瞬間を狙って燃料カットを行うのである。これは、ピストン４を再始動のための好ましい範囲内（図４の範囲Ａ）で停止させるためになされるもので、燃料カット許容回転数域で燃料カットを行うと、ピストン４が好ましい範囲内で停止する確率が高くなることが確認されている。エンジン停止条件成立時点ｔ１でのエンジン回転数が、燃料カット許容回転数域にあれば時点ｔ１に同期して燃料カットがなされる。しかしそうでない場合は、図７に示すようにエンジン回転数が燃料カット許容回転数域に入る時点ｔ２まで燃料カットが保留される。
【００６９】
時点ｔ２（エンジン回転数Ｎ２）で燃料カットを行った後、エンジン回転数が予め設定された所定回転数Ｎ３（当実施形態ではＮ３＝５００ｒｐｍ）まで低下した時点ｔ３でスロットル弁１７を閉じるように制御される（ステップＳ１３、Ｓ１５）。これにより、気筒３内の空気の圧力を利用してエンジン停止位置が好ましい範囲内となる確率を高めるようにしている。
【００７０】
すなわち、上記時点ｔ１からｔ３の間、スロットル弁１７が所定開度に開かれることにより、多少の時間的遅れをもって一時的に吸気負圧が減少（吸気量が増大）し、その後に吸気圧負圧が増大（吸気量が減少）するが、一時的に吸気負圧が減少する期間が、膨張行程気筒３Ａの吸気行程の期間に概ね対応するように予め上記所定回転数等が設定されている。これにより、スロットル弁１７が開かれない場合と比べ、更にはスロットル弁１７が燃料カット時点ｔ２で開く場合と比べても、エンジン停止前に各気筒３に吸入される空気量が増加し、そのうちでも特に膨張行程気筒３Ａに流入する吸気量が多くなる。
【００７１】
そして、エンジン停止に至るときには、圧縮行程気筒３Ｃではピストン４が上死点に近づくにつれて当該気筒３Ｃ内の空気が圧縮されてピストン４を押し返す方向に圧力が作用し、これによりエンジン１が逆転して圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が下死点側に押し返されると、膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点側に移動し、それに伴い当該気筒３Ａ内の空気が圧縮され、その圧力で膨張行程気筒３Ａのピストン４が下死点側に押し返される。このようにしてピストン４がある程度振動してから停止し、この際、圧縮行程及び膨張行程においてそれぞれピストン４が上死点に近いほどこれを押し戻す力が大きいため、ピストン４の停止位置は行程中間部に近い位置（図４の範囲Ａ）となる場合が多い。
【００７２】
更に、上記のようなスロットル弁１７の制御により膨張行程気筒３Ａの吸気量が圧縮行程気筒３Ｃと比べて多くなるようにすれば、膨張行程気筒３Ａにおいてピストン４が行程中間部に近い範囲のうちでも多少下死点寄り（図４の範囲Ａ２）に停止することが多くなる。
【００７３】
なお、燃料カット時点ｔ２からエンジン１が完全に停止するまでに慣性でエンジン１が数回転する間に充分掃気がなされ、膨張行程といえども筒内は殆ど新気となる。また、エンジン１が停止すると圧縮行程気筒３Ｃでも圧力は直ぐにリークする。従って、エンジン停止後は、いずれの気筒も筒内には略大気圧の新気が存在する状態となる。
【００７４】
また、スロットル弁１７をエンジン停止まで閉弁しないようにしても良いが、そうするとエンジン停止までずっと吸気量が多い状態が続くので、吸気の圧縮によるピストン４の押し下げ力が減衰し難く、ピストン４の振動回数が増加してエンジン停止時に揺れ戻しが大きくなる場合がある。従って、当実施形態に示すように好適な時点ｔ３でスロットル弁１７を閉弁するのが望ましい。
【００７５】
続いて、エンジン停止の判定行うため、常時カウント中のＣＡカウンタ値（図６参照）を読み取る（ステップＳ１６）。次のステップＳ１７で、ＣＡカウンタ値の変化度合いからエンジン１が完全に停止したか否かの判定がなされ、ＹＥＳであればＣＡカウンタ値から決定されるピストン４の停止位置を記憶（ステップＳ１９）してリターンする。
【００７６】
次にエンジン１の再始動について説明する。エンジン停止後に上記基本再始動条件またはＩ／Ｓ禁止条件が成立すると、再始動条件が成立したとされ、自動的にエンジン１を再始動する制御が行われる。この際、ピストン４の停止位置が膨張行程気筒３Ａにおいて行程中間部付近の所定範囲内で、かつ、上死点寄りの範囲Ａ１（図４）にある場合は、第１再始動制御モードが実行される。
【００７７】
図９は上記第１再始動制御モードによる場合のエンジンの各気筒の行程と始動制御開始時点からの各気筒における燃焼（図中に燃焼の順序に従って▲１▼，▲２▼，▲３▼……で示す）との関係を示すとともに、各燃焼によるエンジンの動作方向を矢印で示しており、また図１０は、上記第１再始動制御モードによる場合のエンジン回転速度、クランク角、角気筒の筒内圧及び図示トルクの時間的変化を示している。
【００７８】
これらの図に示すように、上記第１再始動制御モードによる場合には、先ず圧縮行程気筒３Ｃにおいて燃焼空燃比は理論空燃比よりもリーンとされつつ初回燃焼（図９中の▲１▼）が行われ、この初回燃焼による燃焼圧（図１０中のａ部分）で圧縮行程気筒のピストン４が下死点側に押し下げられてエンジン１が逆転方向に駆動され、それに伴い、膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点に近づくことにより当該気筒３Ａ内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇する（図１０中のｂ部分）。そして、膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点に充分に近づいた時点で当該気筒３Ａに対する点火が行われて、予め当該気筒３Ａに噴射されている燃料が燃焼し（図９中の▲２▼）、その燃焼圧（図１０中のｃ部分）でエンジン１が正転方向に駆動される。さらに、上記圧縮行程気筒３Ｃに対して適当なタイミングで燃料が噴射されることにより、圧縮行程気筒３Ｃの上死点付近で当該気筒３Ｃにおける２回目の燃焼が行われる（図９中の▲３▼）。その燃焼圧（図１０中のｄ部分）でエンジン駆動力が高められる。
【００７９】
この場合、圧縮行程気筒３Ｃの初回燃焼では空燃比がリーンとされたことにより初回燃焼後も当該気筒３Ｃに空気が残存するため、上記２回目の燃焼が可能となる。そして、上記初回燃焼により圧縮行程気筒３Ｃ内の温度が高くなっている状態で燃料が噴射されるとともに圧縮が行われるため、当該気筒３Ｃでの２回目の燃焼は圧縮自己着火により行われる。
【００８０】
このようにして上記２回目の燃焼が行われてから、当該気筒３Ｃの次に圧縮行程を迎える気筒（４番気筒３Ｄ）の圧縮上死点に達した後は、通常制御により各気筒で順次燃焼が行われ、再始動が完了する。
【００８１】
ピストン４の停止位置が膨張行程気筒３Ａにおいて行程中間部付近の所定範囲内で、かつ、下死点寄りの範囲Ａ２（図４参照）にある場合の再始動時には、第２再始動制御モードによる制御が行われる。
【００８２】
この第２再始動制御モードによる制御としては、先ず圧縮行程気筒３Ｃにおいて燃焼空燃比が略理論空燃比もしくはそれよりリッチとされつつ初回燃焼（図９中の▲１▼に相当する燃焼）が行われる。そして、初回燃焼により圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が押し下げられてエンジン１が逆転方向に駆動され、それに伴い膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点に近づくことにより当該気筒３Ａ内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇し、膨張行程気筒３Ａのピストンが上死点に充分に近づいた時点で当該気筒３Ａに対する点火が行われて、予め当該気筒３Ａに噴射されている燃料が燃焼すること（図９中の▲２▼に相当）によりエンジン１が正転方向に駆動されることは、第１再始動制御モードによる制御と同様である。ただし、第２再始動制御モードでは、膨張行程気筒３Ａの燃焼後に圧縮行程気筒３Ｃが上死点を過ぎるときに燃焼（図９中の▲３▼の燃焼）は行われず、次に圧縮行程を迎える気筒（４番気筒３Ｄ）の圧縮上死点に達するまでエンジンの回転が慣性で維持され、その後は通常制御に移行して再始動が完了する。
【００８３】
上述のように第１再始動制御モードと第２再始動制御モードとがピストン４の停止位置によって使い分けられることにより、エンジン１の再始動が効果的に行われる。この点を図１１も参照しつつ説明する。
【００８４】
図１１はエンジン停止時のピストン位置と圧縮行程気筒３Ｃの初回燃焼（逆転用）における要求空燃比、圧縮行程気筒３Ｃの空気量、膨張行程気筒３Ａの空気量及び発生頻度との関係を示しており、この図のように、エンジン停止時に膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点寄り（圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が下死点寄り）となるほど膨張行程気筒３Ａの空気量が少なくて圧縮行程気筒３Ｃの空気量が多くなり、逆に膨張行程気筒３Ａのピストン４が下死点寄り（圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が上死点寄り）となるほど膨張行程気筒３Ａの空気量が多くて圧縮行程気筒３Ｃの空気量が少なくなる。
【００８５】
また、圧縮行程気筒３Ｃでの初回燃焼では、圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が下死点より少し手前（膨張行程気筒３Ａのピストン４が上死点より少し手前）となる所定位置までエンジンを逆転させるだけのトルクを生じさせることが要求されるが、圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が上死点寄りにあれば、圧縮行程気筒３Ｃ内の空気量が少なく、かつ、上記所定位置までの逆転に要求されるトルクが比較的大きいので、要求空燃比がリッチとなり、一方、圧縮行程気筒３Ｃのピストン４が下死点寄りにあれば圧縮行程気筒内３Ｃの空気量が多く、かつ、上記所定位置までの逆転に要求されるトルクが比較的小さいので、要求空燃比がリーンとなる。
【００８６】
膨張行程気筒３Ａにおいては、ピストン４が下死点寄りにある程空気量が多いため燃料を多く燃焼させることができる。
【００８７】
従って、エンジン停止時に膨張行程気筒３Ａのピストン位置が中間部より下死点寄り（圧縮行程気筒３Ｃのピストン位置が上死点寄り）の所定範囲Ａ２にある場合、圧縮行程気筒３Ｃでは初回燃焼時の空燃比が上記要求に適合するようにリッチとされ、初回燃焼後に燃焼用空気が残存しないため圧縮上死点付近での２回目の燃焼は行われないが、膨張行程気筒３Ａでは空気量が比較的多くて、それに応じた燃料が噴射された上で、圧縮されてから着火、燃焼が行われるため、比較的大きなトルクが得られ、上記圧縮行程気筒３Ｃの圧縮上死点を過ぎてさらに次の気筒の圧縮上死点を越えるまでエンジンを回転させることができ、再始動を達成することができる。
【００８８】
一方、エンジン停止時に膨張行程気筒３Ａのピストン位置が中間部より上死点寄り（圧縮行程気筒３Ｃのピストン位置が下死点寄り）の所定範囲Ａ１にある場合、範囲Ａ２にある場合と比べると、膨張行程気筒内３Ａの空気量が少ないため膨張行程での燃焼により得られるトルクが小さくなるが、圧縮行程気筒３Ｃでは初回燃焼時の空燃比が上記要求に対応してリーンとされ、それにより初回燃焼後も残存する余剰空気が利用されて圧縮上死点付近での２回目の燃焼が行われるため、エンジン正転方向の駆動のためのトルクが補われ、膨張行程気筒３Ａでの燃焼と圧縮行程気筒３Ｃにおける２回目の燃焼の両方により、再始動を達成するに足るトルクが得られる。
【００８９】
ところで、当実施形態では、前述のようにエンジン停止の際、エンジン停止条件成立時点ｔ１後に速やかに所定期間だけスロットル弁１７の開度を増大させて吸気量を増加させることにより、圧縮行程気筒３Ｃ及び膨張行程気筒３Ａにおいてピストン４の上死点方向への移動に対する抵抗を大きくし、かつ、膨張行程気筒３Ａの吸気量をより多くしているため、図１１中にも示すように、エンジン停止時の膨張行程気筒３Ａにおけるピストン位置は行程中間部付近の所定範囲Ａ内となることが殆どであり、そのうちでも多少下死点寄りの範囲Ａ２内となることが多く、このように停止位置が調整されることで効果的に再始動が行われる。
【００９０】
すなわち、ピストン停止位置が上記範囲Ａよりも膨張行程気筒３Ａの上死点側（圧縮行程気筒３Ｃの下死点側）に近づきすぎた場合には、エンジン逆転方向の移動量を充分にとることができなくなるとともに、膨張行程気筒３Ａの空気量が少なくなるので膨張行程気筒３Ａでの燃焼により得られるトルクが少なくなり、また、上記範囲よりも膨張行程気筒３Ａの下死点側（圧縮行程気筒３Ｃの上死点側）に近づきすぎた場合には、圧縮行程気筒３Ｃの空気量が少なくなるのでエンジン逆転のためのトルクが充分に得られなくなる。これに対し、ピストン停止位置が上記範囲Ａ内にあれば、圧縮行程気筒３Ｃでの初期燃焼による逆転駆動が可能で、かつ、膨張行程気筒３Ａでの燃焼が良好に行われてその燃焼エネルギーを充分にピストンに作用させることができ、とくにピストン停止位置が膨張行程気筒３Ａの下死点寄りの範囲Ａ２にあれば膨張行程気筒３Ａの空気量を充分に多く確保でき、膨張行程気筒３Ａでの燃焼エネルギーを増大させ、始動性を高めることができる。
【００９１】
なお、稀にエンジン停止時のピストン位置が上記範囲Ａから外れた場合や、エンジン停止中に筒内温度が低下し、冷却水温度Ｔｃが所定の温度よりも低温（Ｔｃ＜６０℃）となった場合には、第３再始動制御モードが実行されてスタータ２８により始動がアシストされる。
【００９２】
以上、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明の装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で種々変更可能である。例えばアイドル回転数（６５０±５０ｒｐｍ）や燃料カット許容回転数（６５０±１０ｒｐｍ）の具体的な値は、エンジンの特性によって適宜設定して良い。また、アイドルアップ（比較的エンジン温度状態が低温のときにアイドル回転数を上昇させる制御）がなされているときには、それに応じて燃料カット許容回転数も変更させるようにしても良い。
【００９３】
上記実施形態では、ＥＧＲ弁５１の閉弁、スロットル弁１７の開度の増大及び点火時期のリタード（又は吸気弁１１の閉時期の遅延又は空燃比のリーン化）が、上記エンジン停止条件成立と同期してなされているが、これらはエンジン停止条件成立時点ｔ１後、速やかに、少なくとも燃料カット時点ｔ２には開始しているようになされれば良く、その範囲でエンジン停止条件成立時点ｔ１から若干の遅れをもった設定としても良い。但し、スロットル弁１７の開弁時期をエンジン停止条件成立時点ｔ１に近づけるほど吸気系の遅れを補う効果が大となり、同期させた場合には最も大なる効果を得ることができる。
【００９４】
上記実施形態では、エンジン停止動作期間において、点火制御手段３３によって点火プラグ７の点火時期をリタードさせる制御に替えて、吸気弁１１の閉弁時期を遅らせる、或いは空燃比をリーン側にする、でも良い（図８のステップＳ５参照）とした。その選択はエンジン１の特性に合わせて最適なものとすれば良いが、必要に応じてこれらの制御のうち幾つかを併せて行うようにしても良い。
【００９５】
上記実施形態では、エンジン停止時のピストン位置が所定範囲内にあるときのエンジン始動時に、圧縮行程気筒３Ｃで初回燃焼を行わせてエンジンを少し逆転させてから膨張行程気筒３Ａでの燃焼を行わせるようにしているが、上記圧縮行程気筒３Ｃでの初回燃焼によるエンジン逆転を行わず、エンジン停止状態でいきなり膨張行程気筒３Ａに燃料を供給し、所定時間後に点火することにより、膨張行程気筒３Ａでの燃焼を最初に行わせるようにしてもよい。
【００９６】
この場合も、膨張行程気筒３Ａのピストン停止位置が上死点に近づきすぎていると筒内の空気量が少ないので燃焼によるエネルギーが充分に得られず、また、上記停止位置が下死点に近づきすぎていると燃焼によるエネルギーがピストン４に作用する行程が極端に短くなるため、充分な駆動トルクが得られない。
【００９７】
従って、前述のような停止動作期間における吸気量の調節によりピストン停止位置が行程途中の所定範囲Ａ内となる確率を高めるようにすることが始動性向上のために有効であり、特に下死点寄りの範囲Ａ２内に停止すれば、燃焼によるエネルギーがピストン４に作用する行程が極端に短くなることは避けつつ、筒内の空気量を比較的多くして燃焼エネルギーを高めることができ、始動性向上に有利となる。
【００９８】
【発明の効果】
以上のように本発明のエンジンの始動装置によると、所定のエンジン停止条件が成立したときに自動的に燃料供給を停止してエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後における再始動条件成立時に、膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、各気筒の吸気通路が分岐する分岐部より上流の共通吸気通路に設けられ、エンジンの気筒に導入される吸気量を調節するスロットル弁と、エンジン停止条件成立後のエンジン停止動作期間中に上記スロットル弁の開度を調節するスロットル弁制御手段とを備え、上記スロットル弁制御手段は、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒および膨張行程となる気筒においてピストンの上死点方向への移動に対する抵抗を大きくするとともに各気筒の掃気を促進すべく、上記エンジン停止条件成立後、速やかに上記スロットル弁の開度を増大させることを特徴とするので、簡単な機構でピストンを適正位置に停止させ易くするとともに、比較的吸気系の遅れが大である構造であっても、或いはエンジン停止条件が成立した時の運転状態が、理論空燃比ないしはそれよりリッチ側の空燃比でアイドル運転されているエンジンであっても、掃気を促進し、気筒内に残存する既燃ガスの量を削減して再始動性を更に向上させることができる。その結果、一層の燃費低減およびＣＯ２排出量抑制等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。
【図２】上記エンジンの概略平面図である。
【図３】上記エンジンの概略制御ブロック図である。
【図４】エンジン停止時のピストン位置に応じた再始動制御モード選択のための範囲の設定を示す説明図である。
【図５】２つのクランク角センサからのクランク角信号を示すものであって、（ａ）はエンジン正転時の信号、（ｂ）はエンジン逆転時の信号である。
【図６】エンジン停止時のピストン位置を検出するための処理を示すフローチャートである。
【図７】エンジン停止時のエンジン回転数、スロットル開度及び吸気管負圧の変化並びに各気筒のサイクルを示す説明図である。
【図８】アイドルストップにおけるエンジンの自動停止のための制御フローチャートである。
【図９】エンジン再始動時の各気筒のサイクル及び燃焼動作を示す説明図である。
【図１０】エンジン再始動時のエンジン回転数、クランク角、各気筒の筒内圧及び図示トルクの変化を示す説明図である。
【図１１】エンジン停止時のピストン位置と圧縮行程気筒の要求空燃比、圧縮行程気筒の空気量、膨張行程気筒の空気量及び発生頻度との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１ａ エンジン
３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ） 気筒（１番気筒，・・・，４番気筒）
４ ピストン
７ 点火プラグ
８ 燃料噴射弁
１１ 吸気弁
１２ 排気弁
１５ 吸気通路
１５ａ 分岐吸気通路
１５ｂ サージタンク
１５ｃ 共通吸気通路
１６ 排気通路
１７ スロットル弁
２６ａ，２７ａ カム位相可変機構（バルブタイミング可変手段）
３０ ＥＣＵ
３１ スロットル弁制御手段（空燃比制御手段）
３２ 燃料噴射弁制御手段（空燃比制御手段）
３３ 点火制御手段
３５ カム位相制御手段（バルブタイミング制御手段）
３９ ＥＧＲ弁制御手段
５０ ＥＧＲ通路
５１ ＥＧＲ弁
Claims (8)
- 所定のエンジン停止条件が成立したときに自動的に燃料供給を停止してエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後における再始動条件成立時に、膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、
各気筒の吸気通路が分岐する分岐部より上流の共通吸気通路に設けられ、エンジンの気筒に導入される吸気量を調節するスロットル弁と、
エンジン停止条件成立後のエンジン停止動作期間中に上記スロットル弁の開度を調節するスロットル弁制御手段とを備え、
上記スロットル弁制御手段は、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒および膨張行程となる気筒においてピストンの上死点方向への移動に対する抵抗を大きくするとともに各気筒の掃気を促進すべく、上記エンジン停止条件成立後、速やかに上記スロットル弁の開度を増大させることを特徴とするエンジンの始動装置。 - 上記吸気通路が分岐する分岐部にサージタンクが設けられ、上記スロットル弁は、そのサージタンクよりも上流に設けられていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動装置。
- 燃焼のための火花を発生させる点火プラグと、その点火プラグの点火時期を制御する点火制御手段とを備え、
上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記点火制御手段が点火時期をリタードさせるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うことを特徴とする請求項１または２記載のエンジンの始動装置。 - 少なくとも吸気弁の開閉タイミングを変更可能にするバルブタイミング可変手段と、
上記バルブタイミング可変手段による吸気弁の開閉タイミングを制御するバルブタイミング制御手段とを備え、
上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記バルブタイミング制御手段が上記吸気弁の閉時期を有効膨張比に対して有効圧縮比が所定量小さくなるように遅延させるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジンの始動装置。 - 空燃比を調節する空燃比制御手段を備え、上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記空燃比制御手段が空燃比をアイドル運転時よりも増大させるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエンジンの始動装置。
- 上記空燃比制御手段は、アイドル運転時の空燃比を理論空燃比もしくはそれよりリッチ側とし、上記エンジン停止条件成立後の増大させた空燃比を理論空燃比よりもリーン側とすることを特徴とする請求項５記載のエンジンの始動装置。
- 上記スロットル弁よりも上記各気筒寄りの上記共通吸気通路と排気通路とを連通して排気を還流するＥＧＲ通路と、
上記ＥＧＲ通路に設けられ、排気還流量を調節するＥＧＲ弁と、
上記ＥＧＲ弁の開度を調節するＥＧＲ弁制御手段とを備え、
上記エンジン停止条件成立後、速やかに、上記ＥＧＲ弁制御手段が上記ＥＧＲ弁を閉弁させるとともに上記スロットル弁制御手段が上記スロットル弁の開度の増大を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエンジンの始動装置。 - 上記スロットル弁の開度の増大は、上記エンジン停止条件成立と同期してなされることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のエンジンの始動装置。
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