JP2006283671A - 車両のエンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジン自動停止制御中の完全停止直前ないしは完全停止直後に再始動条件が成立したとき、速やかかつ円滑にエンジンを再始動させることができる車両のエンジン始動装置を提供する。
【解決手段】 自動停止制御において、最後の圧縮上死点を越えた後の最初のエンジン逆転期間後半以降に上記再始動条件が成立したとき（ｔ７）、筒内圧力状態を推定し、この筒内圧力が所定の高い状態であると推定されるときは、膨張行程気筒１２Ａで燃焼を行わせて正転方向の再始動を行い、所定の低い状態と推定されるときは、圧縮行程気筒１２Ｃで燃焼を行わせて一旦逆転させた後、膨張行程気筒１２Ａで燃焼を行わせて正転方向に転じさせる再始動を行う。
【選択図】 図６

Description

本発明は、アイドル運転時や車両の減速時等にいったんエンジンを自動的に停止させるとともに、この停止させたエンジンを自動的に始動させるエンジンの始動装置に関するものである。

近年、燃費低減およびＣＯ₂排出量の抑制等を図るため、アイドル運転時や車両の減速時等にエンジンを自動的にいったん停止させるとともに、その後に発進操作等の再始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させるようにしたエンジンの始動装置が開発されてきている。

このエンジンの再始動は、再始動条件成立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方法は好ましくない。

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。以下、エンジン停止時に膨張行程にある気筒を便宜上膨脹行程気筒と称する。）に燃料を供給して燃焼を行わせ、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、膨張行程気筒に単に燃料を供給して燃焼させ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燃焼によって充分なトルクを発生させることが必要である。

そのためには、再始動する際に膨張行程気筒のピストンが適正範囲内で停止していることが望ましい。この適正範囲とは、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、乃至はそれよりややずれた範囲であり、この適正範囲内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ることができる。

このようにピストンを適正範囲内に停止させるエンジン停止制御として、例えば特許文献１には、エンジン停止動作中の吸気流量を調節することにより筒内空気量の適正化を図り、ピストンが適正範囲内で停止し易くした技術が開示されている。特許文献１に記載のエンジンの始動装置によれば、ピストンが精度良く適正範囲内に停止するので、再始動性を高めることができる。
特開２００４−１２４７５４号公報

ところで、上記のようなエンジン自動停止制御を実行中、その完了前にアクセルペダル操作やブレーキペダル操作等による再始動条件が成立する場合が起こり得る。上記特許文献１に示される装置は、エンジンが完全に停止し、ピストンが適正範囲内に停止した状態からの再始動を想定したものであるから、そのような場合に円滑な再始動を行うためには、エンジンが完全に停止するのを待って、あらためて自動再始動制御を実行することになる。しかしそれでは再始動が遅れてしまい、もたつきの原因となる虞がある。

そこで最近では、上記のような場合に、エンジンが完全に停止する前に自動再始動制御を開始させるような研究もなされつつある。

そのような制御において、エンジンの自動停止動作に入った直後の、エンジン回転速度がまだ比較的高いときに再始動条件が成立した場合には、比較的容易にそのまま再始動に転じさせることができるが、エンジンの完全停止間近の低回転速度になるに従い、円滑に再始動させることが難しくなる。特にエンジンが完全停止する時点前後からの再始動は困難である。それは、エンジンが完全停止する直前にはエンジン（クランクシャフト）が一時的に正転と逆転を繰り返すという、通常の運転時にはあり得ない動作を行っているからである。また完全停止直後は、まだ筒内圧力が比較的高く、筒内圧力が低下していることを前提に行われる通常の自動再始動制御を適用したのでは円滑な再始動ができない虞がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、エンジン自動停止制御中の完全停止直前ないしは完全停止直後に再始動条件が成立したとき、速やかかつ円滑にエンジンを再始動させることができる車両のエンジン始動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の請求項１に係る車両のエンジンの始動装置は、所定の自動停止条件が成立したときに、エンジン運転を継続させるための燃料供給を停止してエンジンを自動的に停止させる自動停止制御を行うとともに、自動停止状態にあるエンジンの再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にある気筒で燃焼を行わせてエンジンを自動的に再始動させる自動再始動制御を行う停止再始動制御手段を備えた車両のエンジン始動装置であって、上記停止再始動制御手段は、上記自動停止制御において、燃料供給停止後に各気筒で順次圧縮上死点を通過しながらエンジン回転速度を減じて行く過程の中で、最後の圧縮上死点を越えた後の最初のエンジン逆転期間後半以降に上記再始動条件が成立したとき、筒内圧力状態を推定し、上記筒内圧力が所定の高い状態であると推定されるときは、上記最後の圧縮上死点を越えた後に膨張行程にある膨張行程気筒で燃焼を行わせて正転方向の再始動を行い、所定の低い状態と推定されるときは、上記最後の圧縮上死点を越えた後に圧縮行程にある圧縮行程気筒で燃焼を行わせて一旦逆転させた後、上記膨張行程気筒で燃焼を行わせて正転方向に転じさせる再始動を行うことを特徴とする。

この発明によると、自動停止制御中のエンジンが完全に停止する前であっても自動再始動制御を開始することができるので、速やかにエンジンを再始動させることができる。

また、エンジンが完全に停止するタイミング付近で再始動条件が成立したとき、筒内圧力が低い状態の場合、まず圧縮行程気筒で燃焼を行わせて一旦エンジンを逆転させることにより、膨張行程気筒の筒内圧力を高めることができる。そして、筒内圧力の高められた後膨張行程気筒で燃焼を行わせることにより、エンジンを正転方向に転じさせるための充分な燃焼エネルギーを得ることができる。つまり、筒内圧力が低い状態からであっても円滑な再始動を行うことができる。

一方、筒内圧力が高い状態のとき、上記のようなエンジンの逆転を行わなくても膨張行程気筒での燃焼で充分な燃焼エネルギーが得られる状態となっている。むしろ、上記のような逆転を行うと、逆転のエネルギーが大きくなりすぎ、正転させる際の妨げになりかねない。そこで、筒内圧力が高い状態のときには、上記のようなエンジンの逆転を行わず、直ちに膨張行程気筒で燃焼を行わせて正転方向の再始動を行うことにより、迅速かつ円滑な再始動を実現することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の車両のエンジン始動装置において、上記停止再始動制御手段は、上記筒内圧力推定時点がエンジンの完全停止以前である場合、逆転から正転に移行するタイミングで上記膨張行程気筒での燃焼を行わせて正転方向の再始動を行うことを特徴とする。

この発明によると、エンジンが逆転から正転に移行しようとする勢い（慣性）を利用して、それに燃焼エネルギーを付加してエンジンを正転させることになるので、静止状態から燃焼エネルギーのみによってエンジンを正転させる場合よりも、より大きなエンジントルクを得ることができ、再始動性を高めることができる。

請求項３に係る発明は、所定の自動停止条件が成立したときに、エンジン運転を継続させるための燃料供給を停止してエンジンを自動的に停止させる自動停止制御を行うとともに、自動停止状態にあるエンジンの再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にある気筒で燃焼を行わせてエンジンを自動的に再始動させる自動再始動制御を行う停止再始動制御手段を備えた車両のエンジン始動装置であって、
上記停止再始動制御手段は、上記自動停止制御において、燃料供給停止後に各気筒で順次圧縮上死点を通過しながらエンジン回転速度を減じて行く過程の中で、最後の圧縮上死点を越えた後の最初のエンジン逆転期間後半以降に上記再始動条件が成立したとき、筒内圧力状態を推定し、
上記筒内圧力状態が所定値より高いと推定されるときは、上記最後の圧縮上死点を越えた後に圧縮行程にある圧縮行程気筒で理論空燃比よりリーン側での燃焼を行わせ、低いと推定されるときは、上記圧縮行程気筒で理論空燃比ないしはそれよりよりリッチ側での燃焼を行わせ、いずれの場合も一旦逆転させた後、上記最後の圧縮上死点を越えた後に膨張行程にある膨張行程気筒で燃焼を行わせて正転方向に転じさせる再始動を行うことを特徴とする。

この発明によると、自動停止制御中のエンジンが完全に停止する前であっても自動再始動制御を開始することができるので、速やかにエンジンを再始動させることができる。

また、エンジンが完全に停止するタイミング付近で再始動条件が成立したとき、筒内圧力が低い状態のとき、まず圧縮行程気筒で理論空燃比ないしはそれよりよりリッチ側での燃焼を行わせて一旦エンジンを逆転させることにより、膨張行程気筒の筒内圧力を高めることができる。そして、筒内圧力の高められた後膨張行程気筒で燃焼を行わせることにより、エンジンを正転方向に転じさせるための充分な燃焼エネルギーを得ることができる。つまり、筒内圧力が低い状態からであっても円滑な再始動を行うことができる。

一方、筒内圧力が高い状態のとき、膨張行程気筒では比較的高い燃焼エネルギーが得られる状態となっている。むしろ、上記のように圧縮行程気筒で理論空燃比ないしはそれよりよりリッチ側での燃焼を行わせてエンジンを逆転させると、逆転のエネルギーが大きくなりすぎ、正転させる際の妨げになりかねない。そこで、筒内圧力が高い状態のときには、圧縮行程気筒で理論空燃比よりリーン側での燃焼を行わせ、比較的弱い燃焼エネルギーで逆転させることにより、膨張行程気筒では適度な圧縮状態が得られ、エンジンを正転方向に転じさせるための充分な燃焼エネルギーを得ることができる。

また、圧縮行程気筒での燃焼で消費されなかった未燃ガス（酸素）を利用し、この気筒での直後の膨張行程で燃料を追加し、燃焼を行わせることにより、さらに正転方向のエンジントルクを高め、始動性を高めることもできる。

請求項４に係る発明は、請求項３記載の車両のエンジン始動装置において、上記停止再始動制御手段は、上記筒内圧力推定時点がエンジンの完全停止以前である場合、正転から逆転に移行するタイミングで上記圧縮行程気筒での燃焼を行わせて一旦逆転させる再始動を行うことを特徴とする。

この発明によると、エンジンが正転から逆転に移行しようとする勢い（慣性）を利用して、それに燃焼エネルギーを付加してエンジンを逆転させることになるので、静止状態から燃焼エネルギーのみによってエンジンを逆転させる場合よりも、少ない燃料で必要な逆転のエンジントルクを得ることができる。つまり燃料消費の抑制が図られる。また、より多くの未燃ガスを残して次の膨張行程に移行することができるので、その膨張行程でより多くの燃料追加を行い、高い正転方向の燃焼エネルギーを得ることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両のエンジン始動装置において、上記停止再始動制御手段は、上記筒内圧力状態の推定を、上記最後の圧縮上死点を通過した時点からの経過時間に基づいて推定し、該経過時間が短いほど筒内圧力が高いと推定することを特徴とする。

最後の圧縮上死点を通過した後は、膨張行程気筒、圧縮行程気筒ともに吸排気弁の開閉がない。従って、筒内ガスの出入りは、ピストンリング等の隙間から次第に漏出する分のみとなる。すなわち、時間が経過するに従って筒内圧力が大気圧に近づいてゆく。このように、最後の圧縮上死点を通過した時点からの時間経過と筒内圧力状態とは密接な関係がある。本発明によれば、その関係を利用することにより、簡単かつ精度良く筒内圧力状態を推定することができる。

以上の記載から明らかなように、本発明によると、停止再始動制御手段は、自動停止制御において、最後の圧縮上死点を越えた後の最初のエンジン逆転期間後半以降に上記再始動条件が成立したとき、筒内圧力状態を推定し、上記筒内圧力が所定の高い状態であると推定されるときは、上記最後の圧縮上死点を越えた後に膨張行程にある膨張行程気筒で燃焼を行わせて正転方向の再始動を行い、所定の低い状態と推定されるときは、上記最後の圧縮上死点を越えた後に圧縮行程にある圧縮行程気筒で燃焼を行わせて一旦逆転させた後、上記膨張行程気筒で燃焼を行わせて正転方向に転じさせる再始動を行うので、エンジン自動停止制御中の完全停止直前ないしは完全停止直後に再始動条件が成立したとき、速やかかつ円滑にエンジンを再始動させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の第１実施形態について説明する。

図１および図２は本発明の一実施形態による４サイクル火花点火式エンジンの概略構成を示している。このエンジンには、シリンダヘッド１０およびシリンダブロック１１を有するエンジン本体１と、エンジン制御用のＥＣＵ２（図３に示す）とを備え、エンジン本体１には、複数の気筒（図示の実施形態では４つの気筒）１２Ａ〜１２Ｄが設けられている。各気筒１２Ａ〜１２Ｄにはコンロッドを介してクランク軸３に連結されたピストン１３が嵌挿され、ピストン１３の上方に燃焼室１４が形成されている。

各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の頂部には点火プラグ１５が装備され、そのプラグ先端が燃焼室１４内に臨んでいる。さらに、燃焼室１４の側方部には、燃焼室１４内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６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１５付近に向けて燃料を噴射するように燃料噴射弁１６の噴射方向が設定されている。なお、この燃料噴射弁１６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。

また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４に対して吸気ポート１７及び排気ポート１８が開口し、これらのポート１７，１８に吸気弁１９及び排気弁２０が装備されている。これら吸気弁１９及び排気弁２０は、図外のカムシャフト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１２Ａ〜１２Ｄ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１２Ａ〜１２Ｄの吸・排気弁１９，２０の開閉タイミングが設定されている。

上記吸気ポート１７および排気ポート１８には、吸気通路２１および排気通路２２が接続されている。上記吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は、図２に示すように、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対応して独立した分岐吸気通路２１ａとされ、この各分岐吸気通路２１ａの上流端がそれぞれサージタンク２１ｂに連通している。このサージタンク２１ｂよりも上流側には共通吸気通路２１ｃが設けられるとともに、この共通吸気通路２１ｃには、アクチュエータ２４により駆動されるスロットル弁２３が配設されている。このスロットル弁２３の上流側および下流側には、それぞれ吸気流量を検出するエアフローセンサ２５と、吸気圧力（ブースト圧）を検出する吸気圧センサ２６とが配設されている。

また、エンジン本体１には、タイミングベルト等によりクランク軸３に連結されたオルタネータ（発電機）２８が付設されている。このオルタネータ２８は、図略のフィールドコイルの電流をレギュレータ回路２８ａで制御して出力電圧を調節できるように構成され、ＥＣＵ２からの制御信号に基づき、通常時に車両の電気負荷および車載バッテリーの電圧等に対応した目標発電電流の制御が実行されるように構成されている。

さらに、上記エンジンには、クランク軸３の回転角を検出する２つのクランク角センサ３０，３１が設けられ、一方のクランク角センサ３０から出力される検出信号に基づいてエンジンの回転速度が検出されるとともに、上記両クランク角センサ３０，３１から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランク軸３の回転方向および回転角度が検出されるようになっている。

また、上記エンジンでは、カムシャフトの特定回転位置を検出して気筒識別信号として出力するカム角センサ３２と、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ３３とが設けられ、さらに図３に示すように運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出し、運転者の加速要求度合を検知するするアクセルセンサ３４と、運転者がブレーキ操作を行ったことを検出するブレーキセンサ３５と、車速を検出する車速センサ３８とが設けられている。そしてそれぞれ出力される各検出信号がＥＣＵ２に入力されるようになっている。

図３は当実施形態のエンジン始動装置のブロック図である。この図に示すように、エンジンと車軸７８，７９（図略の駆動輪に連結されている）との間に、自動変速機構５０が設けられている。自動変速機構５０の詳細な構造は省略するが、自動変速機構５０は、クランク軸３に連結されたトルクコンバータ５１と、クラッチプレートやバンドブレーキ等から構成される摩擦要素６７〜７１（具体的には、図４に示すフォワードクラッチ６７、リバースクラッチ６８、３−４クラッチ６９、２−４ブレーキ７０、ローリバースブレーキ７１）と、ワンウェイクラッチ７２（図４に示す）と、第１遊星ギヤ機構６５及び第２遊星ギヤ機構６６と、差動機構７７等から構成されている。

トルクコンバータ５１には、クランク軸３に直結されてエンジンと連動するオイルポンプ６１が取付けられている。自動変速機構５０には、このオイルポンプ６１とは別に電動オイルポンプ６２が設けられ、これらの各オイルポンプ６１，６２が切換弁９１を介して自動変速機構５０に設けられた油圧制御機構６３に接続されている。そして、ＥＣＵ２からの切替え信号に基づいて切換弁９１がオイルポンプ６１と電動オイルポンプ６２との間で切替え制御を行う。その他、ＥＣＵ２は、油圧制御機構６３の油路（流体路）の切替えやライン圧（摩擦要素６７〜７１の締結中の油圧）の設定、摩擦要素６７〜７１の締結や解放時の過渡的な油圧制御等を行い、摩擦要素６７〜７１を断続（締結、解放）させるように構成されている。

ここで、オイルポンプ６１とは別に電動オイルポンプ６２を設けているのは、エンジンの停止時や始動初期にエンジン回転速度が十分でないために、オイルポンプ６１によっては所望のライン圧を供給し難い場合に、ライン圧を確保するためであり、この観点からオイルポンプ６１と電動オイルポンプ６２との切替えのタイミングが設定されている。

自動変速機構５０は、油圧制御機構６３によって各摩擦要素６７〜７１の断続を行うことで、エンジンから駆動輪側への駆動力の伝達が可能なドライブ状態と、駆動力の伝達が切り離されたニュートラル状態とに切替える。また締結する摩擦要素６７〜７１の組合せによって変速段の切替えを行う。

なお、当明細書で用いる「ドライブ状態」や「ニュートラル状態」とは、必ずしも変速レバー等によるシフト操作位置（ＤやＮ）を示すものではなく、駆動力の伝達状態に基づいた実質的な自動変速機構５０の状態を言う。従って、変速レバー等によるシフト操作位置がＤレンジポジションのままで、油圧制御機構６３の制御によって自動変速機構５０を駆動力の伝達が切り離された状態としたものもニュートラル状態に含む。

図４は、締結要素６７〜７２の断続状態と変速段との関係を示す図である。図４において、○印は各摩擦要素６７〜７１が締結された状態を示し、●印はワンウェイクラッチ７２が、駆動時（エンジンからの駆動力が駆動輪側へ向かう場合）にはロックされて駆動力を伝達可能とし、逆駆動時（駆動輪からの逆駆動力がエンジン側へ向かう場合）にはアンロックされて逆駆動力を伝達しないことを示す。無印は各締結要素６７〜７２が解放またはアンロックされた状態を示している。従って、Ｎレンジでは、全ての締結要素６７〜７２が解放／アンロックされ、Ｄレンジの第１速段ではフォワードクラッチ６７が締結されるとともにワンウェイクラッチ７２が駆動側ロック状態かつ逆駆動側アンロック状態とされ、第２速段ではフォワードクラッチ６７および２−４ブレーキ７０が締結され、第３速段ではフォワードクラッチ６７および３−４クラッチ６９が締結され、第４速段では３−４クラッチ６９および２−４ブレーキ７０が締結されている。

なお図４は、全てのシフトレンジやギヤ・ポジションを網羅するものではなく、当実施形態の説明に直接関与しない部分は省略して示している。

図３に戻って説明を続ける。ＥＣＵ２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータ等からなり、具体的には、予めＲＯＭ（又はＲＡＭ）に記憶されているプログラムがＣＰＵによって実行されることによって、車両の各種動作等が制御される。ＥＣＵ２は、上記各センサ２５，２６，３０〜３５，３８からの信号を受け、上記燃料噴射弁１６に対して燃料噴射量及び噴射時期を制御する信号を出力するとともに、点火プラグ１５に対して点火時期制御信号を出力し、かつ、スロットル弁２３のアクチュエータ２４に対してはスロットル開度を制御するための制御信号を出力し、さらにオルタネータ２８のレギュレータ回路２８ａに対して発電量を制御する信号を出力する。

また、ＥＣＵ２は、上記各センサ２５，２６，３０〜３５，３８からの信号を受け、油圧制御機構６３の元圧の供給元をオイルポンプ６１と電動オイルポンプ６２との間で切り換える切換信号を切換弁９１に出力するとともに、油圧制御機構６３（具体的にはこれに含まれるソレノイドバルブ等）に対して各摩擦要素６７〜７１の作動圧を調圧する信号を出力する。

そして、ＥＣＵ２は、所定のエンジン自動停止条件が成立したときに、燃料の供給を停止して自動的にエンジンを停止させるとともに、このエンジンの自動停止動作期間中、或いはエンジンの自動停止後、乗員によるアクセルやブレーキの操作等により所定のエンジン再始動条件が成立したときに、エンジンの燃焼によるエネルギーにより自動的にエンジンを再始動させる停止再始動制御手段２ａを備えている。

次に、当実施形態のエンジンの始動装置の作動について説明する。まず、ＥＣＵ２の停止再始動制御手段２ａによって自動停止制御が実行され、エンジンが完全に停止してから停止再始動制御手段２ａによる自動再始動制御が実行される場合について説明する。

図５は、エンジンを自動停止させる際の圧縮行程気筒と膨張行程気筒との関係を示す図である。圧縮行程気筒とは、特定の気筒を指すものではなく、気筒１２Ａ〜１２Ｄのうちの何れかの気筒であって、エンジン停止時に圧縮行程となっている気筒、或いは圧縮行程となることになる気筒のことである。同様に膨張行程気筒とは、エンジン停止時に膨脹行程となっている気筒、或いは膨脹行程となることになる気筒のことである。図５（ａ）は圧縮行程気筒および膨張行程気筒のピストン１３の位置関係を示す図であり、図５（ｂ）はピストン１３の停止位置と各気筒内の空気量との関係を示す図である。

当実施形態のエンジンは４気筒４サイクルエンジンなので、図５（ａ）に示すように、圧縮行程気筒と膨張行程気筒とでは、それぞれ位相が１８０°ＣＡだけずれており、ピストン１３の位置および移動方向が逆位相となっている。すなわち白抜き矢印で示すように、圧縮行程気筒においてピストン１３がＴＤＣ（上死点）方向に移動するとき、膨脹行程気筒ではピストン１３がＢＤＣ（下死点）方向に移動する。

この動作を利用して、当実施形態では、自動停止させたエンジンを再始動させる際、膨張行程気筒での燃焼に先立って、圧縮行程気筒で燃焼を行わせることにより、そのピストン１３をいったん逆方向に、ＢＤＣを越えない程度に押し下げるようにしている（クランク軸３は一時的に逆方向に回転する）。これによって膨張行程気筒のピストン１３もいったん逆方向、つまりＴＤＣ方向に移動する。そうすると膨張行程気筒内の空気（燃料噴射後は混合気となる）が圧縮される。そこで圧縮された混合気に点火して燃焼させることにより、強い力でピストン１３を反転させてＢＤＣ方向に押し下げる。すなわちクランク軸３の回転方向を逆転から正転に向かわせる。このように、エンジンをいったん逆転させてから膨張行程気筒で燃焼させることにより、単に膨張行程気筒で燃焼させるよりも強い正転方向の駆動トルクが得られ、エンジンの再始動性が向上される。

このように、再始動モータ等を使用することなく、特定の気筒に噴射された燃料に点火するだけでエンジンが適正に再始動するように構成されているが、上記膨張行程気筒の混合気を燃焼させることにより得られる燃焼エネルギーは、全てがクランク軸３からの出力となるわけではなく、膨張行程気筒に続いて圧縮上死点を迎える気筒（当実施形態では圧縮行程気筒および吸気行程気筒）がその圧縮反力に打ち勝って圧縮上死点を超えるためにも消費される。従って、その消費分を差し引いてもクランク軸３に正転方向の駆動力が残っていなければならない。そのため、初期状態（エンジン停止状態）の膨張行程気筒内に充分な空気量を確保しておく必要がある。一方、圧縮行程気筒にも、最初にクランク軸３を逆転させて膨張行程気筒内の空気を圧縮させるに足る空気量を確保しておく必要がある。

図５（ｂ）は、横軸に膨張行程気筒のピストン停止位置（ＡＴＤＣ°ＣＡ：上死点後のクランク角）、縦軸に膨張行程気筒および圧縮行程気筒の筒内空気量を示す。何れの気筒も停止後ある程度の時間が経過しており、筒内が略大気圧となった状態での空気量である。上述のように、膨張行程気筒のピストン１３と圧縮行程気筒のピストン１３とは逆位相なので、一方の空気量が増大する（ピストン１３がＢＤＣ方向に移動する）と他方の空気量が減少する（ピストン１３がＴＤＣ方向に移動する）。

そこで、圧縮行程気筒での燃焼エネルギーをある程度確保しつつ、膨張行程気筒での大きな燃焼エネルギーを得るためには、膨張行程気筒のピストン１３を、行程中央よりもややＢＤＣ寄り、例えば１００〜１２０ＡＴＤＣ°ＣＡの範囲内（図５（ｂ）に示す範囲Ｒ内）に停止させれば好適である。以下、この範囲を適正範囲Ｒと称する。

膨張行程気筒のピストン１３を適正範囲Ｒ内に停止させる制御の具体的手法は種々あるが、当実施形態の停止再始動制御手段２ａは、後述するように主にスロットル弁２３の開度を調節することによって吸気流量を増減させる制御を行っている。

図６は、エンジンを自動停止させる際のタイムチャートである。横軸に時間ｔ（ｓ）、縦軸にエンジン回転速度Ｎｅ（ｒｐｍ）、スロットル開度Ｋ（％）、ブースト圧（吸気圧力）Ｂｔ（ｍｍＨｇ）、各気筒１２Ａ〜１２Ｄにおける行程の推移および自動変速機構５０の状態（ドライブ状態Ｄであるかニュートラル状態Ｎであるか）ＡＴをそれぞれ示す。なお、図６ではエンジンの完全停止時（時点ｔ４）に膨張行程にある気筒は気筒１２Ａとなっている。以下便宜上、気筒１２Ａを膨張行程気筒１２Ａと想定して説明を進める。他の気筒も同様に圧縮行程気筒１２Ｃ、吸気行程気筒１２Ｄおよび排気行程気筒１２Ｂと称する。

図６を参照して停止再始動制御手段２ａによる自動停止制御の概要を説明する。この自動停止制御の主目的は、エンジンの自動停止条件成立時点ｔ０の後、時点ｔ１で燃料供給を停止（Ｆ／Ｃ）し、エンジン完全停止時点ｔ４における膨張行程気筒１２Ａのピストン停止位置を適正範囲Ｒ内に導くことにある。

エンジンの運転中、自動停止条件の成立した時点が時点ｔ０である。当実施形態の自動停止条件は、例えばアクセルＯＦＦ、ブレーキＯＮ、車速１７ｋｍ／ｈ以下、ステアリングの舵角が所定値以下、バッテリー電圧が所定値以上、等の条件が全て満たされたときに成立するようになっている。

自動停止条件成立時点ｔ０以降、停止再始動制御手段２ａは、膨張行程気筒１２Ａのピストン１３を、より確実に適正範囲Ｒ内に停止させるため、エンジン回転速度Ｎｅの目標値を目標回転速度Ｎ１（例えば８６０ｒｐｍ）に設定するとともに、ブースト圧Ｂｔを所定の目標値（例えば−４００ないし―６００ｍｍＨｇ）に設定する。停止再始動制御手段２ａは、エンジン回転速度Ｎｅとブースト圧Ｂｔとが、共に目標値に収束するようにエンジン出力の調整を行う。具体的には、点火時期のリタード（遅角）を行い、そのリタード量をフィードバック制御する。

そして、エンジン回転速度Ｎｅとブースト圧Ｂｔとが各目標値に収束した時点ｔ１で燃料供給を停止する。目標回転速度Ｎ１は、通常のアイドル回転速度（例えば６５０ｒｐｍ）よりも高回転となっている。このように比較的高い目標回転速度Ｎ１で燃料供給停止を行うことにより、エンジン完全停止時点ｔ４までのクランク軸３の総回転数を相対的に増やすことができる。従って既燃ガスの掃気を充分に行うことができる。またエンジン完全停止時点ｔ４までの時間が相対的に長くなるので、エンジン停止時のピストン停止位置を適正な範囲に導くエンジン自動停止制御を行い易くなる。

時点ｔ１で燃料噴射が停止されると、クランク軸３等が有する運動エネルギーが摩擦抵抗による機械的な損失や、各気筒１２Ａ〜１２Ｄのポンプ仕事によって消費されることにより、エンジンのクランク軸３は惰性で数回転し、４気筒４サイクルのエンジンでは１０回前後の圧縮上死点を迎えた後に停止する（実線で示す特性Ｎｅ１）。

このピストン１３の停止位置は、エンジン完全停止直前の膨張行程気筒１２Ａ内の空気量と圧縮行程気筒１２Ｃ内の空気量とのバランスにより略決定されるとともに、エンジンの摩擦抵抗等の影響を受け、最後の圧縮上死点を超えた時点ｔ３におけるエンジンの回転慣性、つまり時点ｔ３でのエンジン回転速度Ｎｅの高低によっても変化する。

したがって、膨張行程気筒１２Ａのピストン１３を適正範囲Ｒ内に停止させるためには、まず膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃに充分な空気を供給しつつ、膨張行程気筒１２Ａの空気量が圧縮行程気筒１２Ｃの空気量よりも多くなるように、両気筒１２Ａ，１２Ｃに対する吸気流量を調節する必要がある。

このために、当実施形態では、燃料供給停止時点ｔ１でスロットル開度Ｋを大きな値（例えば全開時の３０％程度の開度）に設定することによりブースト圧Ｂｔを高め、膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃの両方に所定量の空気を吸入させる吸気流量増大制御を行い、その後、エンジンの回転速度Ｎｅが予め設定された基準速度Ｎ２（例えば７６０ｒｐｍ程度）以下に低下したことが確認された時点ｔ２で、スロットル開度Ｋを低減することにより上記吸入空気量を調節するようにしている（実線で示す各特性Ｋ１、Ｂｔ１）。

ところで、エンジンの回転速度Ｎｅが目標回転速度Ｎ１となった時点ｔ１で燃料噴射を停止し、その後の所定期間に亘りスロットル弁２３を開弁状態に維持するようにして、惰性により回転するエンジンの各気筒１２Ａ〜１２Ｄに設けられたピストン１３が圧縮上死点を通過する際の上死点回転速度ｎｅを計測するとともに、エンジンの停止時点における膨張行程気筒１２Ａのピストン位置を調べると、エンジンが停止状態となる前の６番目〜２番目における上死点回転速度ｎｅが、図７にハッチングで示すような所定の範囲内にあるとき、上記ピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒ内に入ることが実験的に確かめられている。

従って、最終的に膨張行程気筒１２Ａのピストン１３を適正範囲Ｒ内に停止させるためには、エンジンが停止状態となる前の６番目〜２番目における各上死点回転速度ｎｅが、図７にハッチングで示すような所定の範囲内に逐次入るようにエンジン回転速度Ｎｅを低下させて行けば良い。そのような精緻な制御を行うには、クランク軸３に作用する外部からの影響を可及的に排除することが望ましい。

そこで当実施形態では、燃料供給停止時点ｔ１に先立ち、自動変速機構５０をドライブ状態Ｄからニュートラル状態Ｎに切替えることにより、エンジン停止制御における駆動輪側からの影響を実質的に遮断するようにしている（実線で示す特性ＡＴ１）。従って、エンジン停止制御におけるピストン停止位置精度を高めることができ、再始動性を向上させることができる。また、車両走行中であってもピストンを精度良く適正範囲内に停止させることができるようになるので、エンジンの自動停止を行う機会が拡大し、燃費低減およびＣＯ₂排出量の削減が促進される。

また特に図示しないが、当実施形態では時点ｔ１に先立ち、オルタネータ２８の発電量をゼロにし、オルタネータ２８による負荷の影響も遮断している。

なお、各上死点回転速度ｎｅが、図７にハッチングで示すような所定の範囲内に逐次入るようにクランク軸３に作用する負荷を適宜調節するようにしても良い。例えば、いったんゼロにしたオルタネータ２８の発電量を、適宜増減させることにより、クランク軸３に作用する負荷を調節することができる。

燃料噴射停止時点ｔ１以降、停止再始動制御手段２ａはエンジン回転速度Ｎｅの低下に伴い、各上死点回転速度ｎｅを読み取って行く。そして上死点回転速度ｎｅが所定の最終ＴＤＣ判定閾値Ｎ９（例えばＮ９＝２６０ｒｐｍに設定される）より低くなった時点ｔ３で、それが最後の圧縮上死点（以下最終ＴＤＣともいう。当実施形態では膨張行程気筒１２Ａにおける圧縮上死点）を超えたタイミングであると判定する。すなわち時点ｔ３以降は、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内でピストン１３は移動するが、上死点ＴＤＣ或いは下死点ＢＤＣを越えて次の行程に移行することはない。

時点ｔ３以降、停止再始動制御手段２ａは、再びスロットル開度Ｋを増大させる。こうすることにより、ブースト圧Ｂｔが上昇するので、吸気行程気筒１２Ｄでの吸気抵抗が低減され、クランク軸３の負荷が削減される。従って、膨張行程気筒１２Ａや圧縮行程気筒１２Ｃにおけるピストン１３の作動がより滑らかになり、狙いの適正範囲Ｒ内に停止させ易くなる。なお、時点ｔ３以降は各気筒１２Ａ〜１２Ｄにおける行程の推移はなく、膨張行程気筒１２Ａや圧縮行程気筒１２Ｃで吸気弁１９が開くことがない。従って、ブースト圧Ｂｔが上昇しても、既に膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃにバランス良く配分された空気量に変化はない。

なお、時点ｔ３における上死点回転速度ｎｅやブースト圧Ｂｔの条件によっては、必ずしもクランク軸３の負荷を削減した方がピストン１３を適正範囲Ｒ内に停止させ易いとは限らない場合がある。その場合には、時点ｔ３以降のスロットル開度Ｋの増大を省略したり、増大量を調節したりする制御を行っても良い。

時点ｔ３以降、ピストン１３が同一行程内で何回か振動した後、時点ｔ４において完全に停止する。その停止直前から停止までのピストン１３の動作をクランク角センサ３０，３１で検出することにより、停止再始動制御手段２ａがピストン１３の停止位置を検出する。

図８は、ピストン停止位置の検出制御動作を示すフローチャートである。この検出制御がスタートすると、第１クランク角信号ＣＡ１（クランク角センサ３０からの信号）および第２クランク角信号ＣＡ２（クランク角センサ３１からの信号）に基づき、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であるか否か、または第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であるか否かを判定する（ステップＳ１）。これにより、エンジンの停止動作時における上記信号ＣＡ１，ＣＡ２の位相の関係が、図９（ａ）のようになるか、それとも図９（ｂ）のようになるかを判定してエンジンが正転状態にあるか逆転状態にあるかを判別する。

すなわち、エンジンの正転時には、図９（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９（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。

そこで、ステップＳ１の判定がＹＥＳであれば、エンジンの正転方向のクランク角変化を計測するためのＣＡカウンタをアップし（ステップＳ２）、ステップＳ１の判定がＮＯの場合は、上記ＣＡカウンタをダウンする（ステップＳ３）。そして、時点ｔ４においてエンジンが完全に停止した後に上記ＣＡカウンタの計測値を調べることでピストン停止位置を求める（ステップＳ４）。

次に、エンジンが完全に停止した状態からのエンジンの再始動時の制御について説明する。停止再始動制御手段２ａは、上記のようにして自動停止状態にあるエンジンについて、所定の再始動条件（例えばアクセルＯＮ、ブレーキＯＦＦ、バッテリー電圧が所定値以下等のうちの少なくとも１つ）が成立した場合であって、膨張行程気筒１２Ａのピストン１３が適正範囲Ｒ内にある場合には、圧縮行程気筒１２Ｃにおいて初回燃焼を実行してエンジンを逆転作動させることにより、膨張行程気筒１２Ａの筒内圧力を高め、このように筒内圧力が高まった状態で当該膨張行程気筒１２Ａに対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせるようにして、当該エンジンを自動的に再始動するように制御する。

このエンジンの再始動制御を図１０および図１１のタイムチャートに基づいて説明する。なお、エンジンの再始動制御はこれに限定するものではなく、その他の公知の再始動制御であってもよい。

図１０および図１１に示すように、先ず圧縮行程気筒１２Ｃ（第３気筒）において１回目の燃料噴射Ｊ２が行われ、その点火によって燃焼（図１０中の（１））が行われる。この燃焼（１）による燃焼圧（図１１中のａ部分）で、圧縮行程気筒１２Ｃのピストン１３が下死点側に押し下げられてエンジンが逆転方向に駆動される。

上記エンジンの逆転作動に伴って停止時膨張行程気筒１２Ａ（第１気筒）のピストン１３が上死点方向に動き始める。そして、膨張行程気筒１２Ａのピストン１３が上死点側（望ましくは行程中央より上死点寄り）に移動し、膨張行程気筒１２Ａ内の空気が圧縮された時点で燃料噴射Ｊ１が行われる。この噴射燃料の気化潜熱によって圧縮圧力が低減し、ピストン１３がより上死点に近づくので圧縮空気（混合気）の密度が増大する（図１１中のｂ部分）。

上記膨張行程気筒１２Ａのピストン１３が上死点に充分に近づいた時点で当該膨脹行程気筒１２Ａに対する点火が行われて、上記噴射燃料（Ｊ１）が燃焼し（図１０中の（２））、その燃焼圧（図１１中のｃ部分）によりエンジンが正転方向に駆動される。

また、圧縮行程気筒１２Ｃに対して適当なタイミングで可燃空燃比よりもリッチな燃料が噴射（Ｊ３）されることにより（図１０中の（３））、この圧縮行程気筒１２Ｃでは燃焼させないものの、燃料噴射による気化潜熱によって当該圧縮行程気筒１２Ｃの圧縮圧力が低減され（図１１中のｄ部分）、これに応じて当該圧縮上死点（始動開始から最初の圧縮上死点）を超えるために消費される膨張行程気筒１２Ａの最初の燃焼エネルギーが低減されることになる。

さらに、次の燃焼気筒である吸気行程気筒１２Ｄにおける燃料噴射（Ｊ４）の時期を、燃料の気化潜熱によって気筒内の温度、および圧縮圧力を低下させる適正なタイミング（図１０中の（４）に示すように、例えば圧縮行程の中期以降）に設定しているため、上記吸気行程気筒１２Ｄの圧縮行程で圧縮上死点前に自着火することが防止される。また、上記吸気行程気筒１２Ｄの点火時期が圧縮上死点以降に設定されていることも相俟って、圧縮上死点前での燃焼が防止される（図１１中のｅ部分）。つまり燃料噴射（Ｊ４）による圧縮圧力の低減と圧縮上死点前の燃焼を行わないことにより、膨張行程気筒１２Ａにおける初回燃焼のエネルギーが上記圧縮上死点（エンジン始動開始時点から２番目の圧縮上死点）を超えるために消費されるのを抑制することができる。

このようにして膨張行程気筒１２Ａにおける初回燃焼（図１０中の（２））のエネルギーにより、再始動開始後の最初の圧縮上死点（図１０中の（３））と、２番目の圧縮上死点（図１０中の（４））とを超えることが可能となり、円滑で確実な始動性を確保することができ、これ以降、通常運転に移行する。

次に、自動停止制御中の完全停止直前に再始動条件が成立した場合の停止再始動制御手段２ａの制御について説明する。この場合、再始動条件が成立してもエンジンが完全に停止するのを待って、その後上記の自動再始動制御を行っても良いが、より迅速な再始動を実現するためには、直ちに再始動に向けた動作を開始する方が望ましい。また、仮に完全停止まで待って再始動を行うにしても、まだ筒内圧力が高い状態なので、筒内圧力が低下していることを前提に行われる上記の通常の自動再始動制御を適用したのでは円滑な再始動ができない虞がある。

そこで当実施形態の停止再始動制御手段２ａは、次のような制御を行うことにより、迅速かつ円滑な再始動を実現している。なおこの制御は、エンジンが完全に停止した直後に再始動条件が成立した場合の再始動制御にも適用することができる。

その際の制御について図６を参照しつつ説明する。ここでは、最終ＴＤＣ通過時点ｔ３以降、かつ１回目のエンジン逆転（エンジン回転速度Ｎｅ＜０の領域）の後半以降である時点ｔ７で再始動条件が成立した場合について説明する。

時点ｔ７では、既に１回目の逆転が終了し、正転に転じている状態である。ここで再始動条件が成立すると、停止再始動制御手段２ａは再始動の準備として、スロットル開度Ｋを低減し（破線で示す特性Ｋ２）、ブースト圧Ｂｔを低下させる（破線で示す特性Ｂｔ２）。ブースト圧Ｂｔが高いまま再始動すると、エンジン回転速度Ｎｅが必要以上に吹き上がってしまうからである。また、自動変速機構５０をニュートラル状態Ｎからドライブ状態Ｄに切替える（破線で示すＡＴ２）。

さらに停止再始動制御手段２ａは、筒内圧力状態の推定を行う。具体的には、最終ＴＤＣ通過時点ｔ３から再始動条件成立時点ｔ７までの経過時間が、所定時間以下であれば筒内圧力が高い状態であると推定し、所定時間を超えていれば低い状態であると推定する。この所定時間は、エンジンの特性や温度等によって決まる値であり、予め実験等によって求めておく。

筒内圧力が高い状態であると推定されたときには、直ちに膨張行程気筒１２Ａに燃料を噴射し、点火して燃焼を行わせる。つまり正転方向のエンジントルクを発生させる。また、圧縮行程気筒１２Ｃでは、圧縮上死点に達する前に燃料を噴射する。すると燃料の気化潜熱によって筒内圧力が低下するので、より圧縮上死点を越え易くなって始動性が向上する。圧縮上死点を越えたら点火して燃焼させ、正転方向のエンジントルクを発生させる。

その後、通常の制御に移行するが、その際、エンジン回転速度Ｎｅの必要以上の吹上がりを抑制するため、以下の吹上がり抑制制御が実行される。

まず、エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎ６（例えばＮ６＝５００ｒｐｍに設定される）に達するまでは、通常の燃焼が行われる（空気過剰率λ＝１、通常点火時期）。そして、エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎ６以上になったとき、ブースト圧Ｂｔが所定値Ｐ１（例えばＰ１＝−４００ｍｍＨｇに設定される）より低ければ、図６に特性Ｋ２で示すスロットル開度Ｋの低減によってブースト圧Ｂｔが充分低下し、必要以上の吹上がりの懸念がないので、そのまま通常制御を継続する。一方、エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎ６以上になったとき、ブースト圧Ｂｔが所定値Ｐ１以上であれば、ブースト圧ＢｔがＰ１まで低下するまで、点火リタードまたはリーン燃焼（空気過剰率λ＞１）によって燃焼トルクを抑制し、必要以上の吹上がりを抑制する。

一方、時点ｔ７で筒内圧力が低い状態であると推定されたときには、まず圧縮行程気筒１２Ｃでの燃焼を行わせ、一旦エンジンを逆転させる。但し、エンジンの正転回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎ７（例えばＮ７＝５０ｒｐｍ）まで低下するのを待ってから実行する。こうすることで、エンジンを逆転させるための燃焼エネルギーが、エンジンの正転方向の慣性エネルギーと相殺されて目減りすることを効果的に回避することができる。なお、所定回転速度Ｎ７≒０ｒｐｍとして、エンジンが正転から逆転に転じるタイミングで逆転のための燃焼を行わせても良い。

エンジンの回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎ７まで低下したら、圧縮行程気筒１２Ｃに燃料を噴射し（空気過剰率λ≦１）、点火して燃焼させ、エンジンを逆転させる。その後、膨張行程気筒１２Ａに燃料を噴射してエンジンが逆転から正転に転じるタイミングまたは上死点付近で燃焼させる。こうしてエンジンを正転方向に転じさせて再始動を行わせる（破線で示す特性Ｎｅ３）。

エンジンが正転に転じたら、圧縮行程気筒１２Ｃでは、圧縮上死点に達する前に燃料を噴射する。すると燃料の気化潜熱によって筒内圧力が低下するので、より圧縮上死点を越え易くなって始動性が向上する。但し、既に圧縮行程気筒１２Ｃ内の酸素は逆転のための燃焼のために消費されているので、この燃料は燃焼させない。

図１２及び図１３は、上述したような、自動停止制御中に再始動条件が成立したときの割り込み制御の概略フローチャートである。

この制御がスタートすると、まずステップＳ１１で、再始動条件成立時点が自動変速機構５０をドライブ状態Ｄからニュートラル状態Ｎに切替えた後であるか否かの判定が行われる。ステップＳ１１がＮＯであれば、実質的な自動停止制御が未だ行われていない段階なので、ステップＳ６０に移行して、通常制御を継続する。

ステップＳ１１でＹＥＳと判定されると、次にステップＳ１２で燃料供給停止（Ｆ／Ｃ）の実行後であるか否かの判定がなされる。ステップＳ１２がＮＯであれば、自動変速機構５０をニュートラル状態Ｎからドライブ状態Ｄに切替え（ステップＳ１５）、通常制御に戻る（ステップＳ６０）。

ステップＳ１２でＹＥＳと判定されると、次にステップＳ２１で最終ＴＤＣ通過後（時点ｔ３経過後）であるか否かの判定がなされる。ステップＳ２１でＮＯであれば、自動変速機構５０をニュートラル状態Ｎからドライブ状態Ｄに切替え（ステップＳ１６）、燃料噴射を復帰させて（ステップＳ１７）、通常制御に戻る（ステップＳ６０）。

ステップＳ２１でＹＥＳと判定されると、スロットル開度Ｋ＝０％とし（ステップＳ２２）、自動変速機構５０をニュートラル状態Ｎからドライブ状態Ｄに切替える（ステップＳ２３）。その後、さらに１回目の逆回転終了後か否かの判定がなされ（ステップＳ２５）、ここでＹＥＳと判定されればステップＳ２６に移行し、筒内圧力状態の推定値が所定の高い状態であるか否か、すなわち最終ＴＤＣ通過時点ｔ３からの経過時間が所定値以下であるか否かの判定がなされる。ステップステップＳ２６がＹＥＳ、すなわち時点ｔ３からの経過時間が所定値以下で、筒内圧力が高い状態であると推定された場合には、最初から膨張行程気筒１２Ａに燃料を噴射し（ステップＳ３１）、燃焼を行わせる。但し、エンジンが逆転中（ステップＳ３２でＮＯ）の場合には、正転に転じるまで待機（ステップＳ３２でＹＥＳ）してから点火、燃焼を行わせる。次に、圧縮行程気筒１２Ｃで、圧縮上死点に達する前に燃料を噴射し、圧縮上死点を越えたら点火して燃焼させる（ステップＳ３４）。これら膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃでの燃焼によって正転方向のエンジントルクを発生させ、正転方向の再始動を行う。

さらにステップＳ５１以下の以下の吹上がり抑制制御が実行される。まず、エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎ６（＝５００ｒｐｍ）以上（ステップＳ５１でＹＥＳ）となるまで、通常の燃焼を行う（ステップＳ５３）。そしてステップＳ５１でＹＥＳとなったら、ブースト圧Ｂｔが所定値Ｐ１（＝−４００ｍｍＨｇ）以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ５５）。ステップＳ５５でＮＯであればもはや必要以上の吹上がりの懸念がないので、そのまま通常制御を継続する（ステップＳ６０）。ステップＳ５５でＹＥＳであれば、ＮＯとなるまで、すなわちブースト圧Ｂｔが充分低下するまで、点火リタードまたはリーン燃焼（空気過剰率λ＞１）によって燃焼トルクを抑制し、必要以上の吹上がりを抑制する（ステップＳ５７）。

遡って、ステップＳ２６でＮＯ、つまり筒内圧力が所定の低い状態であると推定された場合には、エンジンの正転回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎ７（＝５０ｒｐｍ）以下であることを確認し、そうでない場合には所定回転速度Ｎ７まで低下するのを待ってから（ステップＳ４１でＹＥＳ）、圧縮行程気筒１２Ｃでの燃焼（空気過剰率λ≦１）を行わせ、一旦エンジンを逆転させる（ステップＳ４２）。その後、膨張行程気筒１２Ａに燃料を噴射してエンジンが逆転から正転に転じるタイミングまたは上死点付近で燃焼させる。こうしてエンジンを正転方向に転じさせて再始動を行わせる（ステップＳ４４）。

エンジンが正転に転じたら、圧縮行程気筒１２Ｃで、圧縮上死点に達する前に燃料を噴射する。但し、この燃料は燃焼させない（ステップＳ４５）。その後、ステップＳ５１に移行して吹上がり抑制制御を実行する。

さらに遡って、ステップＳ２５でＮＯ、つまり再始動条件成立時点が、最終ＴＤＣ通過後かつ１回目の逆転終了前であった場合、さらに１回目の逆転開始前か否かの判定がなされる（ステップＳ２８）。ここでＹＥＳの場合、エンジンは正転中であるから、そのままステップＳ３１に移行して、正転方向からの始動を行う。ステップＳ２８でＮＯの場合、エンジンは１回目の逆転中である。そこでこの逆転が終了するまで待機し、終了した時点（ステップＳ２９でＹＥＳ）でステップＳ３１に移行して、正転方向からの始動を行う。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。但し、第１実施形態と同一の機構、同様の制御についてはその重複説明を省略する。第２実施形態は、第１実施形態に対し、自動停止制御中の完全停止直前に再始動条件が成立した場合の停止再始動制御手段２ａの制御のみ異なる。

最終ＴＤＣ通過時点ｔ３以降、かつ１回目のエンジン逆転（エンジン回転速度Ｎｅ＜０の領域）の後半以降（たとえば図６に示す時点ｔ８）で再始動条件が成立した場合、筒内圧力状態を推定することは第１実施形態と同様であるが、当実施形態では、何れの場合も一旦逆転させてからの始動を行う。

筒内圧力が高いと推定される場合には、圧縮行程気筒１２Ｃで空気過剰率λ＞１のリーン燃焼を行わせ、膨張行程気筒１２Ａで適度な圧縮をさせた後、その膨張行程気筒１２Ａで燃焼を行わせてエンジンを正転に転じさせるとともに、その直後の圧縮行程気筒１２Ｃでは未燃ガスを利用して、膨張行程に移行した後に追加燃料を燃焼させる。これによって更に正転方向のエンジントルクを高めることができる（図６に破線で示す特性Ｎｅ３）。

一方、筒内圧力が低いと推定される場合には、第１実施形態と同様の制御を実行する。

図１４及び図１５は、当実施形態における、自動停止制御中に再始動条件が成立したときの割り込み制御の概略フローチャートである。図１２及び図１３と同一符号を付したステップは第１実施形態と同様の制御なので、その重複説明を省略する。

当実施形態では、ステップＳ２５でＹＥＳ、つまり最終ＴＤＣを通過し、１回目の逆転も終了した後に再始動条件が成立した場合には、エンジン回転速度Ｎｅ≦Ｎ７（＝５０ｒｐｍ）となっていることを確認し、そうでない場合にはそうなるまで待機する（ステップＳ７１）。そしてステップＳ７１でＹＥＳとなったら、筒内圧力状態を推定し、高い状態であると推定された場合（ステップＳ７２でＹＥＳ）、圧縮行程気筒１２Ｃに燃料を噴射（空気過剰率λ＞１）し、リーン燃焼を行わせてエンジンを逆転させる（ステップＳ７５）。そして膨張行程気筒１２Ａに燃料を噴射し（ステップＳ７６）、逆転から正転に転じるタイミングまたは上死点付近で燃焼させる。こうしてエンジンを正転方向に転じさせて再始動を行わせる（ステップＳ７７）。

エンジンが正転に転じたら、圧縮行程気筒１２Ｃで、圧縮上死点に達する前に燃料を噴射する。すると燃料の気化潜熱によって筒内圧力が低下するので、より圧縮上死点を越え易くなって始動性が向上する。そして圧縮上死点を越えて膨張行程に移行したら、未燃ガスを利用して再燃焼させ、さらなる正転方向のエンジントルクを得る。

その後、第１実施形態と同様に、ステップＳ５１に移行して吹上がり抑制制御を実行する。

一方、ステップＳ７２でＮＯの場合には、ステップＳ４２に移行して、第１実施形態と同様の制御を行う。

以上、本発明の第１および第２実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。その変形例を以下に説明する。

（１）上記自動停止制御、自動再始動制御、自動停止制御の途中から自動再始動制御を割り込ませる制御において設定した各値（目標回転速度Ｎ１、基準速度Ｎ２、所定回転速度Ｎ６およびＮ７、最終ＴＤＣ判定閾値Ｎ９、所定ブースト圧Ｐ１等）は、実施の一例を示すものであって、エンジンの特性等に応じて適宜変更して良い。

（２）上記各実施形態では、エンジンが完全停止した後のエンジン再始動時に、エンジンをいったん逆転作動させてから正転作動させるものとなされているが、正転作動だけで再始動させるものであってもよい。ただし、エンジンをいったん逆転作動させると、停止時膨張行程気筒１２Ａの燃焼エネルギーが高まることから、より確実にエンジンを再始動させることができる。

（３）上記各実施形態では、自動変速機構５０として４段変速式の自動変速機を挙げているが、必ずしも４段変速式の自動変速機でなくても良く、４段式以外の多段自動変速機または無段変速機（ＣＶＴ）であっても良い。

（４）上記各実施形態では省略しているが、エンジン再始動時であって所定の条件成立時、例えばピストン停止位置が所定の適正範囲内にない場合や、適正範囲内にある場合でもその停止位置が適正範囲の境界に近い場合、或いは始動後の所定時期までにエンジン回転速度が所定値に達しない場合、さらにエンジンを逆転作動させることなく、エンジンの初回燃焼を停止時膨張行程で行う場合等に、始動モータ等（スタータとオルタネータとを統合したモータ（ＩＳＧ：Integrated Starter Generator）を含む）によるアシストを伴う制御を行うようにしてもよい。この場合でもエンジンの燃焼によるエネルギーによってスタータモータの負担を軽減することができる。ただし、この場合には、各気筒内へ直接、噴射される燃料の気化霧化及び空気との混合が十分に進むように、燃料噴射弁１６により吸気行程で燃料を噴射させるようにするのが好ましい。

（５）上記各実施形態では、燃料噴射弁１６について筒内噴射型のものを採用しているが、ポート噴射型の燃料噴射弁を採用する場合にも適用することができる。

本発明に係る始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。 エンジンの吸気系および排気系の構成を示す説明図である。 本発明に係る始動装置におけるブロック図である。 同自動変速機構における締結要素の断続状態と変速段との関係例を示す関係図である。 エンジンを自動停止させる際の圧縮行程気筒と膨張行程気筒との関係を示す図である。（ａ）は圧縮行程気筒および膨張行程気筒のピストン１３の位置関係を示す図であり、（ｂ）はピストン１３の停止位置と各気筒内の空気量との関係を示す図である。 エンジンを自動停止させる際のタイムチャートであり、エンジン回転速度、スロットル開度、ブースト圧、各気筒における行程および自動変速機構の状態のそれぞれの時間的変化を示す図である。 エンジン停止時のエンジン回転速度とピストン停止位置との相関関係を示す分布図である。 ピストン停止位置の検出制御動作を示すフローチャートである。 クランク角信号の出力信号を示す説明図であり、（ａ）は正転時、（ｂ）は逆転時のパターンを示す。 エンジンの再始動時における燃焼動作等を示すタイムチャートである。 エンジンの再始動時におけるエンジン回転速度等の時間的変化を示すタイムチャートである。 自動停止制御中に再始動条件が成立したときの割り込み制御の概略フローチャート（前半）である。 図１２のフローチャートの後半である。 本発明の第２実施形態に係る、自動停止制御中に再始動条件が成立したときの割り込み制御の概略フローチャート（前半）である。 図１４のフローチャートの後半である。

符号の説明

１ エンジン本体
２ａ 停止再始動制御手段
１２Ａ 膨張行程気筒（最後の圧縮上死点通過後、膨張行程にある気筒）
１２Ｃ 圧縮行程気筒（最後の圧縮上死点通過後、圧縮行程にある気筒）

Claims (5)

1. 所定の自動停止条件が成立したときに、エンジン運転を継続させるための燃料供給を停止してエンジンを自動的に停止させる自動停止制御を行うとともに、自動停止状態にあるエンジンの再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にある気筒で燃焼を行わせてエンジンを自動的に再始動させる自動再始動制御を行う停止再始動制御手段を備えた車両のエンジン始動装置であって、
   上記停止再始動制御手段は、上記自動停止制御において、燃料供給停止後に各気筒で順次圧縮上死点を通過しながらエンジン回転速度を減じて行く過程の中で、最後の圧縮上死点を越えた後の最初のエンジン逆転期間後半以降に上記再始動条件が成立したとき、筒内圧力状態を推定し、
   上記筒内圧力が所定の高い状態であると推定されるときは、上記最後の圧縮上死点を越えた後に膨張行程にある膨張行程気筒で燃焼を行わせて正転方向の再始動を行い、所定の低い状態と推定されるときは、上記最後の圧縮上死点を越えた後に圧縮行程にある圧縮行程気筒で燃焼を行わせて一旦逆転させた後、上記膨張行程気筒で燃焼を行わせて正転方向に転じさせる再始動を行うことを特徴とする車両のエンジン始動装置。
2. 上記停止再始動制御手段は、上記筒内圧力推定時点がエンジンの完全停止以前である場合、逆転から正転に移行するタイミングで上記膨張行程気筒での燃焼を行わせて正転方向の再始動を行うことを特徴とする請求項１記載の車両のエンジン始動装置。
3. 所定の自動停止条件が成立したときに、エンジン運転を継続させるための燃料供給を停止してエンジンを自動的に停止させる自動停止制御を行うとともに、自動停止状態にあるエンジンの再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にある気筒で燃焼を行わせてエンジンを自動的に再始動させる自動再始動制御を行う停止再始動制御手段を備えた車両のエンジン始動装置であって、
   上記停止再始動制御手段は、上記自動停止制御において、燃料供給停止後に各気筒で順次圧縮上死点を通過しながらエンジン回転速度を減じて行く過程の中で、最後の圧縮上死点を越えた後の最初のエンジン逆転期間後半以降に上記再始動条件が成立したとき、筒内圧力状態を推定し、
   上記筒内圧力状態が所定値より高いと推定されるときは、上記最後の圧縮上死点を越えた後に圧縮行程にある圧縮行程気筒で理論空燃比よりリーン側での燃焼を行わせ、低いと推定されるときは、上記圧縮行程気筒で理論空燃比ないしはそれよりよりリッチ側での燃焼を行わせ、いずれの場合も一旦逆転させた後、上記最後の圧縮上死点を越えた後に膨張行程にある膨張行程気筒で燃焼を行わせて正転方向に転じさせる再始動を行うことを特徴とする車両のエンジン始動装置。
4. 上記停止再始動制御手段は、上記筒内圧力推定時点がエンジンの完全停止以前である場合、正転から逆転に移行するタイミングで上記圧縮行程気筒での燃焼を行わせて一旦逆転させる再始動を行うことを特徴とする請求項３記載の車両のエンジン始動装置。
5. 上記停止再始動制御手段は、上記筒内圧力状態の推定を、上記最後の圧縮上死点を通過した時点からの経過時間に基づいて推定し、該経過時間が短いほど筒内圧力が高いと推定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両のエンジン始動装置。

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