JP2013530336A - 圧縮自己着火式エンジンの始動装置および始動方法 - Google Patents

圧縮自己着火式エンジンの始動装置および始動方法 Download PDF

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Abstract

圧縮自己着火式エンジンの自動停止時に、燃料噴射弁（１５）からの燃料噴射を停止する燃料カットが実行されるとともに、吸気絞り弁（３０）の開度が全閉にされてその状態が少なくとも最終ＴＤＣまで維持される。さらに、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度（Ｎｅｔ）が予め定められた特定速度範囲（Ｐ）内に収まるように、上記燃料カット後における補機（３２）の動作が制御されてエンジン負荷が調節される。これにより、停止圧縮気筒（２Ｃ）のピストン（５）が、上死点と下死点との間の中間位置（ＣＡｘ）よりも下死点側に設定された目標位置に高い精度で停止し、エンジンの再始動時間が短縮される。

Description

本発明は、気筒内に噴射された燃料を自己着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに対し予め定められた所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動的に停止させるとともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ、停止時に圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒に対し燃料噴射を実行することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動装置および始動方法に関する。
ディーゼルエンジンに代表される圧縮自己着火式エンジンは、一般に、ガソリンエンジンのような火花点火式エンジンよりも熱効率に優れ、排出されるＣＯ2の量も少ないことから、近年、車載用エンジンとして広く普及しつつある。
上記のような圧縮自己着火式エンジンにおいて、より一層のＣＯ2の削減を図るには、アイドル運転時等にエンジンを自動的に停止させ、その後車両の発進操作等が行われたときにエンジンを自動的に再始動させる、いわゆるアイドルストップ制御の技術を採用することが有効であり、そのことに関する種々の研究もなされている。
例えば、下記特許文献１には、所定の自動停止条件が成立したときにディーゼルエンジンを自動的に停止させ、所定の再始動条件が成立すると、スタータモータを駆動しながら燃料噴射を実行してディーゼルエンジンを再始動させるディーゼルエンジンの制御装置において、停止時（停止完了時）に圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒のピストン停止位置に基づき、最初に燃料を噴射する気筒を可変的に設定することが開示されている。
具体的に、同文献では、ディーゼルエンジンが自動停止されると、その時点で圧縮行程にある停止圧縮気筒のピストン位置を求め、そのピストン位置が予め定められた適正位置（例えば圧縮上死点前１２０度ＣＡから１００度ＣＡまでの範囲）にあるか否かを判定し、適正位置にあるときには、上記停止圧縮気筒に最初の燃料を噴射する一方、上記適正位置よりも上死点側にあるときには、停止時に吸気行程にある気筒である停止吸気気筒に最初の燃料を噴射するようにしている。
このような構成によれば、停止圧縮気筒のピストンが上記適正位置にあるときには、停止圧縮気筒に燃料を噴射することでその燃料を確実に自着火させることができ、比較的短時間でエンジンを再始動させることができる。一方、停止圧縮気筒のピストンが上記適正位置から上死点側に外れているときには、そのピストンによる圧縮代が少なく気筒内の空気が十分に高温化しないことから、停止圧縮気筒に燃料を噴射しても失火が起きるおそれがある。そこで、このような場合には、停止圧縮気筒ではなく停止吸気気筒に燃料を噴射することで、筒内の空気を十分に圧縮して確実に燃料を自着火させることができる。
特開２００９−６２９６０号公報
しかしながら、上記特許文献１の技術では、停止圧縮気筒のピストンが適正位置にあるときには速やかにエンジンを再始動できるものの、上記適正位置から上死点側に外れてしまった場合には、停止吸気気筒に燃料を噴射する必要があるため、停止吸気気筒のピストンが圧縮上死点付近に到達するまでは（つまりエンジン全体として２回目の上死点を迎えるまでは）、燃料噴射に基づく自着火を行わせることができず、再始動時間が長くなってしまうという問題がある。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、圧縮自己着火式エンジンを自動停止させる際に、停止圧縮気筒のピストンをより高い精度で目標位置に停止させることにより、再始動のために停止圧縮気筒に噴射された燃料を確実に自着火させ、より短時間でエンジンを再始動させることを目的とする。
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒内に噴射された燃料を自己着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに対し予め定められた所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動的に停止させるとともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ、停止時に圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒に対し燃料噴射を実行することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動装置に関する。この始動装置は、上記エンジンの吸気通路を流れる空気の流量を調節する吸気絞り弁と、上記エンジンの各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁と、上記エンジンに負荷を与える補機とを含む各種機器を制御する制御手段を備える。制御手段は、上記自動停止条件が成立した以降に、上記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する燃料カットを実行するとともに、上記吸気絞り弁の開度を全閉にしてその状態を全気筒における停止直前の最後の上死点である最終ＴＤＣまで少なくとも維持し、さらに、上記最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度が予め定められた特定速度範囲内に収まるように、上記燃料カット後における上記補機の動作を制御してエンジン負荷を調節することにより、上記停止圧縮気筒のピストンを上死点と下死点との間の中間位置よりも下死点側で停止させる。
本発明によれば、圧縮自己着火式エンジンを自動停止させる際に、停止圧縮気筒のピストンをより高い精度で目標位置に停止させることができ、その結果、再始動のために停止圧縮気筒に噴射された燃料を確実に自着火させることができ、より短時間でエンジンを再始動させることができる。
本発明の一実施形態にかかる始動装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。 上記エンジンの自動停止制御時における各状態量の変化を示すタイムチャートである。 停止圧縮気筒のピストン停止位置の目標範囲を示す図である。 停止圧縮気筒のピストン停止位置と、エンジンの再始動時間との関係を示すグラフである。 最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度と、停止圧縮気筒のピストン停止位置との関係を示すグラフである。 エンジンの自動停止時に実行される制御動作の具体的内容を示すフローチャートである。 エンジンの再始動時に実行される制御動作の具体的内容を示すフローチャートである。
（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる始動装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるディーゼルエンジンは、走行駆動用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼルエンジンである。このエンジンのエンジン本体１は、いわゆる直列４気筒型のものであり、紙面に直交する方向に列状に並ぶ４つの気筒２Ａ〜２Ｄを有するシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、各気筒２Ａ〜２Ｄにそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。
上記ピストン５の上方には燃焼室６が形成されており、この燃焼室６には、後述する燃料噴射弁１５から噴射される燃料（軽油）が供給される。そして、噴射された燃料が、ピストン５の圧縮作用により高温・高圧化した燃焼室６で自着火し（圧縮自己着火）、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動するようになっている。
上記ピストン５は図外のコネクティングロッドを介してクランクシャフト７と連結されており、上記ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて上記クランクシャフト７が中心軸回りに回転するようになっている。
ここで、図示のような４サイクル４気筒のディーゼルエンジンでは、各気筒２Ａ〜２Ｄに設けられたピストン５が、クランク角で１８０度（１８０度ＣＡ）の位相差をもって上下運動する。このため、各気筒２Ａ〜２Ｄでの燃料噴射およびそれに基づく燃焼のタイミングは、１８０度ＣＡずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的には、列状に並ぶ上記気筒２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの気筒番号をそれぞれ１番、２番、３番、４番とすると、１番気筒２Ａ→３番気筒２Ｃ→４番気筒２Ｄ→２番気筒２Ｂの順に燃焼が行われる。このため、例えば１番気筒２Ａが膨張行程であれば、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄ、２番気筒２Ｂは、それぞれ、圧縮行程、吸気行程、排気行程となる（図２参照）。
上記シリンダヘッド４には、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室６に開口する吸気ポート９および排気ポート１０と、各ポート９，１０を開閉可能に閉止する吸気弁１１および排気弁１２とが設けられている。なお、吸気弁１１および排気弁１２は、シリンダヘッド４に配設された一対のカムシャフト等を含む動弁機構１３，１４により、クランクシャフト７の回転に連動して開閉駆動される。
また、上記シリンダヘッド４には、燃料噴射弁１５が各気筒２Ａ〜２Ｄにつき１つずつ設けられている。各燃料噴射弁１５は、蓄圧室としてのコモンレール２０と分岐管２１を介してそれぞれ接続されている。コモンレール２０には、燃料供給ポンプ２３から燃料供給管２２を通じて供給された燃料（軽油）が高圧状態で蓄えられており、このコモンレール２０内で高圧化された燃料が分岐管２１を通じて各燃料噴射弁１５にそれぞれ供給されるようになっている。
各燃料噴射弁１５は、複数の噴孔を有する噴射ノズルが先端部に設けられた電磁式のニードル弁からなり、その内部に、上記噴射ノズルに通じる燃料通路と、電磁力により作動して上記燃料通路を開閉するニードル状の弁体とを有している（いずれも図示省略）。そして、通電による電磁力で上記弁体が開方向に駆動されることにより、コモンレール２０から供給された燃料が上記噴射ノズルの各噴孔から燃焼室６に向けて直接噴射されるようになっている。
上記シリンダブロック３やシリンダヘッド４の内部には、冷却水が流通する図外のウォータジャケットが設けられており、このウォータジャケット内の冷却水の温度を検出するための水温センサＳＷ１が、上記シリンダブロック３に設けられている。
また、上記シリンダブロック３には、クランクシャフト７の回転角度および回転速度を検出するためのクランク角センサＳＷ２が設けられている。このクランク角センサＳＷ２は、クランクシャフト７と一体に回転するクランクプレート２５の回転に応じてパルス信号を出力する。
具体的に、上記クランクプレート２５の外周部には、一定ピッチで並ぶ多数の歯が突設されており、その外周部における所定範囲には、基準位置を特定するための歯欠け部２５ａ（歯の存在しない部分）が形成されている。そして、このように基準位置に歯欠け部２５ａを有したクランクプレート２５が回転し、それに基づくパルス信号が上記クランク角センサＳＷ２から出力されることにより、クランクシャフト７の回転角度（クランク角）および回転速度（エンジン回転速度）が検出されるようになっている。
一方、上記シリンダヘッド４には、動弁用のカムシャフト（図示省略）の角度を検出するためのカム角センサＳＷ３が設けられている。カム角センサＳＷ３は、カムシャフトと一体に回転するシグナルプレートの歯の通過に応じて、気筒判別用のパルス信号を出力するものである。
すなわち、上記クランク角センサＳＷ２から出力されるパルス信号の中には、上述した歯欠け部２５ａに対応して３６０度ＣＡごとに生成される無信号部分が含まれるが、その情報だけでは、各気筒２Ａ〜２Ｄがそれぞれ吸気、圧縮、膨張、排気のいずれの行程にあるのかを判別することができない。そこで、７２０度ＣＡごとに１回転するカムシャフトの回転に基づきカム角センサＳＷ３からパルス信号を出力させ、その信号が出力されるタイミングと、上記クランク角センサＳＷ２の無信号部分のタイミング（歯欠け部２５ａの通過タイミング）とに基づいて、気筒判別を行うようにしている。
上記吸気ポート９および排気ポート１０には、吸気通路２８および排気通路２９がそれぞれ接続されている。すなわち、外部からの吸入空気（新気）が上記吸気通路２８を通じて燃焼室６に供給されるとともに、燃焼室６で生成された排気ガス（燃焼ガス）が上記排気通路２９を通じて外部に排出されるようになっている。
上記吸気通路２８のうち、エンジン本体１から所定距離上流側までの範囲は、気筒２Ａ〜２Ｄごとに分岐した分岐通路部２８ａとされており、各分岐通路部２８ａの上流端がそれぞれサージタンク２８ｂに接続されている。このサージタンク２８ｂよりも上流側には、単一の通路からなる共通通路部２８ｃが設けられている。
上記共通通路部２８ｃには、各気筒２Ａ〜２Ｄに流入する空気量（吸気流量）を調節するための吸気絞り弁３０が設けられている。吸気絞り弁３０は、エンジンの運転中は基本的に全開もしくはこれに近い高開度に維持されており、エンジンの停止時等の必要時にのみ閉弁されて吸気通路２８を遮断するように構成されている。
上記サージタンク２８ｂには、吸気圧力を検出するための吸気圧センサＳＷ４が設けられており、上記サージタンク２８ｂと吸気絞り弁３０との間の共通通路部２８ｃには、吸気流量を検出するためのエアフローセンサＳＷ５が設けられている。
上記クランクシャフト７には、タイミングベルト等を介してオルタネータ３２が連結されている。このオルタネータ３２は、図外のフィールドコイルの電流を制御して発電量を調節するレギュレータ回路を内蔵しており、車両の電気負荷やバッテリの残容量等から定められる発電量の目標値（目標発電電流）に基づき、クランクシャフト７から駆動力を得て発電を行うように構成されている。
上記シリンダブロック３には、エンジンを始動するためのスタータモータ３４が設けられている。このスタータモータ３４は、モータ本体３４ａと、モータ本体３４ａにより回転駆動されるピニオンギア３４ｂとを有している。
上記ピニオンギア３４ｂは、クランクシャフト７の一端部に連結されたリングギア３５と離接可能に噛合している。そして、上記スタータモータ３４を用いてエンジンを始動する際には、ピニオンギア３４ｂが所定の噛合位置に移動して上記リングギア３５と噛合し、ピニオンギア３４ｂの回転力がリングギア３５に伝達されることにより、クランクシャフト７が回転駆動されるようになっている。
（２）制御系
以上のように構成されたエンジンは、その各部がＥＣＵ５０により統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されたマイクロプロセッサであり、本発明にかかる制御手段に相当する。
上記ＥＣＵ５０には、各種センサから種々の情報が入力される。すなわち、ＥＣＵ５０は、エンジンの各部に設けられた上記水温センサＳＷ１、クランク角センサＳＷ２、カム角センサＳＷ３、吸気圧センサＳＷ４、およびエアフローセンサＳＷ５と電気的に接続されており、これら各センサＳＷ１〜ＳＷ５からの入力信号に基づいて、エンジンの冷却水温、クランク角、エンジン回転速度、気筒判別情報、吸気圧力、吸気流量等の種々の情報を取得する。
また、ＥＣＵ５０には、車両に設けられた各種センサ（ＳＷ６〜ＳＷ９）からの情報も入力される。すなわち、車両には、運転者により踏み込み操作されるアクセルペダル３６の開度を検出するためのアクセル開度センサＳＷ６と、ブレーキペダル３７のＯＮ／ＯＦＦ（ブレーキの有無）を検出するためのブレーキセンサＳＷ７と、車両の走行速度（車速）を検出するための車速センサＳＷ８と、バッテリ（図示省略）の残容量を検出するためのバッテリセンサＳＷ９とが設けられている。ＥＣＵ５０は、これら各センサＳＷ６〜ＳＷ９からの入力信号に基づいて、アクセル開度、ブレーキの有無、車速、バッテリの残容量といった情報を取得する。
上記ＥＣＵ５０は、上記各センサＳＷ１〜ＳＷ９からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。具体的に、ＥＣＵ５０は、上記燃料噴射弁１５、吸気絞り弁３０、オルタネータ３２、およびスタータモータ３４と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。
上記ＥＣＵ５０が有するより具体的な機能について説明する。ＥＣＵ５０は、例えばエンジンの通常運転時に、運転条件に基づき定められる所要量の燃料を燃料噴射弁１５から噴射させたり、車両の電気負荷やバッテリの残容量等に基づき定められる所要量の電力をオルタネータ３２に発電させる等の制御を実行する。さらに、ＥＣＵ５０は、このような基本的な制御以外にも、いわゆるアイドルストップ制御として、予め定められた特定の条件下でエンジンを自動的に停止させるとともに、自動停止したエンジンを再始動させる制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ５０は、エンジンの自動停止に関する制御を担う自動停止制御部５１と、エンジンの再始動に関する制御を担う再始動制御部５２とを機能的に有している。
上記自動停止制御部５１は、エンジンの運転中に、予め定められたエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、エンジンを自動停止させる制御を実行するものである。
例えば、車両が停止状態（車速が０ｋｍ／ｈ）にあること等の複数の条件が揃い、エンジンを停止させても支障のない状態であることが確認された場合に、自動停止条件が成立したと判定する。そして、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止する等により、エンジンを停止させる。
上記再始動制御部５２は、エンジンが自動停止した後、予め定められた再始動条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、エンジンを再始動させる制御を実行するものである。
例えば、車両を発進させるために運転者がアクセルペダル３６を踏み込むなどして、エンジンを始動させる必要が生じたときに、再始動条件が成立したと判定する。そして、スタータモータ３４を駆動してクランクシャフト７に回転力を付与しつつ、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を再開させる等により、エンジンを再始動させる。
（３）自動停止制御
次に、上記ＥＣＵ５０の自動停止制御部５１により実行されるエンジンの自動停止制御の内容をより具体的に説明する。図２は、エンジンの自動停止制御時における各状態量の変化を示すタイムチャートである。本図では、エンジンの自動停止条件が成立した時点をｔ１としている。
図２に示すように、エンジンの自動停止制御の際には、まず、自動停止条件の成立時点ｔ１で、吸気絞り弁３０の開度Ｋが全閉（０％）に設定される。そして、開度Ｋを全閉にしたまま、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止する制御（燃料カット）が実行される（時点ｔ２）。さらに、燃料カットの実行後、エンジン回転速度Ｎｅが徐々に低下する途上で、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを、エンジン回転速度Ｎｅの低下度合いに応じて低下させる制御が実行される（時点ｔ３〜ｔ４）。
このような制御を実行するのは、エンジンが完全停止したときに圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒（図２では気筒２Ｃ）のピストン停止位置を、図３に示すように、上死点と下死点との間の中間位置ＣＡｘよりも下死点側の範囲（図中のＲの範囲）に収めるためである。停止圧縮気筒２Ｃのピストン５がこのような下死点寄りの範囲Ｒで停止していれば、エンジンの再始動時に、上記停止圧縮気筒２Ｃに最初の（エンジン全体として最初の）燃料を噴射することにより、エンジンを迅速かつ確実に再始動させることができる。
この点につき図４を用いて詳しく説明する。図４は、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置（横軸）と、エンジンの再始動時間（縦軸）との関係を示すグラフである。なお、ここでいう再始動時間とは、スタータモータ３４の始動時点から、エンジン回転速度が７５０ｒｐｍになるまでの時間をいう。また、図中に黒丸で示すプロットＸ１は、停止圧縮気筒２Ｃに最初の燃料を噴射してエンジンを再始動させたケースを表し、黒いひし形で示すプロットＸ２は、停止吸気気筒（つまりエンジンの停止完了時に吸気行程にある気筒；図２では気筒２Ｄ）に最初の燃料を噴射してエンジンを再始動させたケースを表している。これらのプロットのデータは、エンジン冷却水温７５℃、外気温２５℃、高度０ｍ（気圧が標準大気圧）という条件下で得られたものである。
図４のグラフに示すように、停止圧縮気筒２Ｃのピストン５が上死点からクランク角で約８０度手前の位置（ＢＴＤＣ８０度ＣＡ付近）よりもさらに下死点側にあれば、停止圧縮気筒２Ｃに最初の燃料を噴射することでエンジンを再始動させることができる（プロットＸ１）。つまり、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が上記のような範囲にあれば、この気筒２Ｃ内に比較的多くの空気が存在するため、エンジン再始動時のピストン５の上昇に伴い、上記気筒２Ｃ内の空気は十分に圧縮されて高温化する。このため、再始動時の最初の燃料を上記停止圧縮気筒２Ｃ内に噴射しても、この燃料は気筒２Ｃ内で確実に自着火して燃焼する。
このように、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置がＢＴＤＣ８０度ＣＡ付近よりも下死点側にあれば、この停止圧縮気筒２Ｃに燃料を噴射することでエンジンを再始動させることができる。この場合、エンジン全体として１回目の上死点を迎えた時点で燃料噴射を開始できるため、エンジンの再始動に要する時間はかなり短期間で済む（概ね３００〜４００ｍｓｅｃ）。以下では、上記のように停止圧縮気筒２Ｃに燃料を噴射してエンジンを再始動させることを、１圧縮始動ということがある。
一方、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置がＢＴＤＣ８０度ＣＡ付近よりも上死点側にあれば、停止圧縮気筒２Ｃに燃料を噴射してもこれを自着火させることができないため、停止吸気気筒２Ｄに最初の燃料を噴射する必要が生じる（プロットＸ２）。つまり、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が上記のような範囲にあると、この気筒２Ｃ内に比較的少量の空気しか存在しないため、エンジン再始動時にピストン５が上昇しても、上記気筒２Ｃ内の空気が十分に圧縮されず、大幅な高温化は望めない。このため、停止圧縮気筒２Ｃではなく、次に圧縮行程を迎える停止吸気気筒２Ｄに最初の燃料を噴射することで、エンジンを再始動させる必要が生じる。
図３に示すように、停止圧縮気筒２Ｃと停止吸気気筒２Ｄとは、位相が１８０度ＣＡずれているため、停止圧縮気筒２Ｃのピストン５が上死点を通過した後は、その次に、停止吸気気筒２Ｄのピストン５が圧縮上死点を迎える。そこで、この停止吸気気筒２Ｄのピストン５が圧縮上死点付近まで上昇する（つまりエンジン全体として２回目の上死点を迎える）のを待ってから、当該気筒２Ｄ内に最初の燃料を噴射する。これにより、エンジンの再始動に要する時間は増大するものの（概ね４００〜５００ｍｓｅｃ）、エンジンを確実に再始動させることができる。以下では、上記のように停止吸気気筒２Ｄに燃料を噴射してエンジンを再始動させることを、２圧縮始動ということがある。
以上のことから理解できるように、エンジンの再始動時には、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置がＢＴＤＣ８０度ＣＡ付近よりも下死点側にあるか上死点側にあるかに応じて（ＢＴＤＣ８０度ＣＡを境にして）、停止圧縮気筒２Ｃに燃料噴射する１圧縮始動と、停止吸気気筒２Ｄに燃料噴射する２圧縮始動とを使い分けるようにするとよい。これにより、エンジン停止時のピストン位置にかかわらず、エンジンを確実に再始動させることができる。
しかしながら、図４のグラフから明らかなように、１圧縮始動によりエンジンを再始動させた方が、１回目の上死点（停止圧縮気筒２Ｃの上死点）をやり過ごす必要がない分、再始動に要する時間が２圧縮始動のときよりも大幅に短く済む。
よって、再始動時間を短縮するという観点からは、できる限り１圧縮始動でエンジンを再始動させることが望ましく、そのためには、少なくともＢＴＤＣ８０度ＣＡ付近よりも下死点側に停止圧縮気筒２Ｃのピストン５を停止させる必要がある。
図３に示したピストン停止位置の目標範囲Ｒは、上記のような１圧縮始動が可能な範囲として設定されている。このため、目標範囲Ｒの上限値である中間位置ＣＡｘは、ＢＴＤＣ８０度ＣＡよりもやや下死点寄りの値として、ＢＴＤＣ９０度ＣＡに設定されている。このような目標範囲Ｒ（９０度ＣＡよりも下死点側）に停止圧縮気筒２Ｃのピストン５を停止させることにより、１圧縮始動が可能になり、エンジンの再始動時間をより短縮することができる。
ところで、上記目標範囲Ｒ内にピストン停止位置を収めようとしても、各気筒２Ａ〜２Ｄ内に存在する空気が平均的に多ければ、ピストン５に作用する圧縮反力と膨張反力とがバランスする位置として、上死点と下死点との間の中間的な位置（図３の中間位置ＣＡｘ付近）にピストン停止位置が集中し易いという傾向が生じる。
図５は、エンジンを自動停止させる過程で吸気絞り弁３０の開度Ｋを３％にした場合と、開度Ｋを０％（全閉）にした場合とで、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置を比較したグラフである。具体的に、このグラフにおける開度Ｋ＝０％のプロットＸ３（白抜きのひし形のプロット）は、図２に示したような自動停止制御、つまり吸気絞り弁３０を全閉（Ｋ＝０％）にしてから燃料カットを実行し、エンジンが完全停止するまで全閉状態を維持した場合のピストン停止位置を示しており、開度Ｋ＝３％のプロットＸ４（白抜きの三角形のプロット）は、吸気絞り弁３０をＫ＝３％まで開いた状態で同様の制御を行った場合のピストン停止位置を示している。なお、エンジン自動停止時のエンジン回転速度Ｎｅは極低速であるため、上記吸気絞り弁３０の開度Ｋ＝３％は、吸気絞り弁３０の略全開相当である（つまり、吸気絞り弁３０の開度Ｋを３％まで開けば、全開時と同程度の新気が流入する）。また、図５のグラフの横軸（最終ＴＤＣ回転速度Ｎｅｔ）は、全気筒における停止直前の最後の上死点の通過時、つまり、気筒２Ａ〜２Ｄの中で最後に上死点を迎える気筒のその上死点通過時（当実施形態のような４サイクル４気筒エンジンでは停止吸気気筒２Ｄまたは停止膨張気筒（停止時に膨張行程にある気筒）２Ａが上死点を迎える時点ｔ４）でのエンジン回転速度を表し、縦軸は、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置を表す。なお、以下では、上記「全気筒における停止直前の最後の上死点」のことを、最終ＴＤＣと称する。
上記最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔは、ある範囲にないと最終ＴＤＣ（最後の上死点）として成立しない。図５の例によれば、概ね５０ｒｐｍ〜２００ｒｐｍが、最終ＴＤＣとして成立し得る範囲である。
図５のグラフにおけるプロットＸ４に示すように、吸気絞り弁３０の開度Ｋ＝３％のときは、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔの値と関係なく、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が概ねＢＴＤＣ９０度ＣＡの付近に集中していることが分かる。これは、開度Ｋ＝３％の状態でエンジンを停止させた場合は、吸気通路２８からある程度の空気が供給され、各気筒内の平均的な空気量が多くなることで、圧縮行程気筒のピストン５に作用する圧縮反力（圧縮された空気の正圧による反力）と、膨張行程気筒のピストン５に作用する膨張反力（膨張した空気の負圧による反力）との影響が大きくなるためと考えられる。このような圧縮や膨張による反力の影響が大きいと、ピストン５の最終的な停止位置が、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔとは関係なく、上死点と下死点との間の中間的な位置（つまり圧縮反力と膨張反力とがバランスする位置である９０度ＣＡ付近）になり易い。
これに対し、吸気絞り弁３０の開度Ｋ＝０％のときは、プロットＸ３に示すように、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔと、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置との間に、明確な相関関係が生じる。つまり、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔが大きいほど、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が上死点側に近くなり、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔが小さいほど、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が下死点側に近くなる。これは、開度Ｋ＝０％の状態でエンジンを停止させた場合には、吸気通路２８の空気の流通が遮断された状態でピストン５が往復運動することにより、各気筒内の平均的な空気量が徐々に減少し、空気の圧縮や膨張によってピストン５に作用する反力（圧縮反力および膨張反力）の影響が小さくなるためと考えられる。このように圧縮反力や膨張反力による影響が小さくなると、ピストン５に作用する摩擦力（シリンダー壁との摺動摩擦による反力）の影響が支配的となるため、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔの大小（つまり最後の上死点を通過するときのピストン５の勢いの相違）により最終的なピストン停止位置が左右されることで、両者の間に明確な相関関係が生じる。図５の例では、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔに応じて、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が、概ねＢＴＤＣ７０度〜１１５度ＣＡの間で変化している。
上述したように、停止圧縮気筒２Ｃに最初の燃料を噴射することでエンジンを再始動させる１圧縮始動を可能にするには、当該気筒２Ｃのピストン停止位置を、図３に示した中間位置ＣＡｘ（当実施形態ではＢＴＤＣ９０度ＣＡ）よりも下死点側の範囲Ｒに収める必要がある。このような範囲Ｒにピストン停止位置が収まるのは、図５によれば、吸気絞り弁３０の開度Ｋ＝０％（全閉）のときで、かつ、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔが６０〜１３０ｒｐｍ（図５の範囲Ｐ）のときである。つまり、開度Ｋ＝０％としておけば、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔを上記範囲Ｐ（以下、特定速度範囲Ｐという）に収めることで、停止圧縮気筒２Ｃのピストン５をＢＴＤＣ９０度ＣＡよりも下死点側で停止させることができ、その後の再始動時に、１圧縮始動によって迅速にエンジンを始動させることができる。
これに対し、吸気絞り弁３０の開度Ｋ＝３％のときは、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置がＢＴＤＣ９０度ＣＡ付近に集中するので、ピストン５を確実に９０度ＣＡよりも下死点側で停止させることが困難になってしまう。
以上のような点を考慮して、当実施形態では、図２の時点ｔ１（自動停止条件の成立時点）で、吸気絞り弁３０の開度Ｋを０％（全閉）に設定し、その状態をエンジンが完全停止する時点ｔ５まで継続させるようにしている。これにより、図５のプロットＸ３に示したように、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が、ＢＴＤＣ９０度ＣＡを挟んである程度の幅をもつことになるため、ＢＴＤＣ９０度ＣＡよりも下死点側でピストン５が停止するケースをつくり出すことができる。
ただし、ピストン停止位置がＢＴＤＣ９０度ＣＡよりも下死点側になるのは、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔが上記特定速度範囲Ｐ（６０〜１３０ｒｐｍ）のときである。つまり、ピストンを確実に９０度ＣＡよりも下死点側で停止させるには、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔを上記特定速度範囲Ｐに収める必要がある。そのための制御として、当実施形態では、図２の時点ｔ３で、エンジン回転速度Ｎｅの低下度合いに応じてオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅの値を変化させ、エンジン（クランクシャフト７）にかかる負荷を調節することにより、最終ＴＤＣ通過時（時点ｔ４）のエンジン回転速度Ｎｅｔを上記特定速度範囲Ｐに収めるようにしている。
上記特定速度範囲Ｐは、図５のプロットＸ３の分布に対応して、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔの上限値（約２００ｒｐｍ）から下限値（約５０ｒｐｍ）までの速度域のうち、その中間値（１３０ｒｐｍ）よりも低回転側の範囲に設定されている。このように、最終ＴＤＣとなり得る回転速度域の中でも比較的低速寄りの範囲を上記特定速度範囲Ｐとして設定することで、最終ＴＤＣを超えるときのピストンスピードを比較的遅くすることができ、停止圧縮気筒２Ｃのピストン５を上述した目標範囲Ｒ（上死点と下死点との中間位置ＣＡｘよりも下死点側）に確実に停止させることができる。
なお、図２の例では、上記目標発電電流Ｇｅを調節する制御として、最初にＧｅを増大させておき（時点ｔ１）、その後の時点ｔ３で、増大後の値から必要量だけＧｅを低下させるようにしている。Ｇｅをこのような方法で制御するのは、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅは、増大させるときよりも低下させるときの方が制御の応答性がよく、瞬時にエンジンにかかる負荷を調節できるためである。
次に、以上のようなエンジン自動停止時の制御を司るＥＣＵ５０の自動停止制御部５１の制御動作について、図６のフローチャートを用いて説明する。図６のフローチャートに示す処理がスタートすると、自動停止制御部５１は、各種センサ値を読み込む制御を実行する（ステップＳ１）。具体的には、上記水温センサＳＷ１、クランク角センサＳＷ２、カム角センサＳＷ３、吸気圧センサＳＷ４、エアフローセンサＳＷ５、アクセル開度センサＳＷ６、ブレーキセンサＳＷ７、車速センサＳＷ８、およびバッテリセンサＳＷ９からそれぞれの検出信号を読み込み、これらの信号に基づいて、エンジンの冷却水温、回転速度、クランク角、気筒判別情報、吸気圧力、吸気流量、アクセル開度、ブレーキの有無、車速、バッテリの残容量等の各種情報を取得する。
次いで、自動停止制御部５１は、上記ステップＳ１で取得された情報に基づいて、エンジンの自動停止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、車両が停止していること（車速＝０ｋｍ／ｈ）、アクセルペダル３６の開度がゼロ（アクセルＯＦＦ）であること、ブレーキペダル３７が操作中（ブレーキＯＮ）であること、エンジンの冷却水温が所定値以上（温間状態）にあること、バッテリの残容量が所定値以上であること、等の複数の条件が全て揃ったときに、自動停止条件が成立したと判定する。なお、車速については、必ずしも完全停止（車速＝０ｋｍ／ｈ）を条件とする必要はなく、所定の低車速以下（例えば５ｋｍ／ｈ以下）という条件を設定してもよい。
上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されて自動停止条件が成立したことが確認された場合、自動停止制御部５１は、吸気絞り弁３０の開度Ｋを全閉（０％）に設定するとともに（ステップＳ３）、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを増大させる制御を実行する（ステップＳ４）。
すなわち、図２のタイムチャートに示すように、上記自動停止条件が成立した時点ｔ１で、吸気絞り弁３０の開度Ｋを、通常運転時に設定される所定の高開度（図例では８０％）から、全閉（０％）まで低下させる。また、これと同時に、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを、時点ｔ１までの設定値よりも増大させ、予め定められた所定値に変更する。例えば、アイドル時の目標発電電流Ｇｅが、バッテリ残容量や車両の電気負荷等の条件に応じて例えば０〜５０Ａの範囲に設定されるものとすると、これよりも高い６０Ａまで目標発電電流Ｇｅを増大させる。
次いで、自動停止制御部５１は、吸気圧センサＳＷ４に基づく吸気圧力（ブースト圧）Ｂｔが、予め定められた閾値Ｂｔｘよりも低下したか否かを判定する（ステップＳ５）。すなわち、吸気絞り弁３０が全閉の状態でピストン５が何往復かすると、吸気通路２８内の空気が排気側に送り出されて、吸気通路２８の圧力が負圧になるので、その効果を確認すべく、上記ステップＳ５の判定を行う。なお、上記閾値Ｂｔｘは、ここでは−２０ｋＰａに設定される。
上記ステップＳ５でＹＥＳと判定されて吸気圧力Ｂｔが閾値Ｂｔｘよりも低下していることが確認された場合、自動停止制御部５１は、燃料噴射弁１５を常に閉状態に維持することにより、燃料噴射弁１５からの燃料の供給を停止する制御を実行する（ステップＳ６）。図２に示すタイムチャートでは、吸気圧力Ｂｔが−２０ｋＰａ（閾値Ｂｔｘ）未満まで低下した時点ｔ２で、上記燃料供給の停止（燃料カット）が実行されている。
次いで、自動停止制御部５１は、各気筒２Ａ〜２Ｄのいずれかのピストン５が上死点を迎えたときのエンジン回転速度Ｎｅ（上死点回転速度）の値が、予め定められた第１所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ７）。なお、図２に示すように、エンジン回転速度Ｎｅは、上記各気筒２Ａ〜２Ｄのいずれかが圧縮上死点を迎える度に一時的に落ち込み、圧縮上死点を超えた後で再び上昇するというアップダウンを繰り返しながら徐々に低下していくので、上記上死点回転速度は、上記アップダウンの谷のタイミングにおける回転速度Ｎｅとして測定することができる。
上記ステップＳ７での上死点回転速度に関する判定は、停止直前の最後の上死点（最終ＴＤＣ）からｎ回前の上死点の通過タイミング（図２の時点ｔ３）を特定するために行われる。すなわち、エンジンが自動停止する過程で、その回転速度Ｎｅの低下の仕方には一定の規則性があるため、上死点の通過時にそのときの回転速度Ｎｅ（上死点回転速度）を調べれば、それが最終ＴＤＣの何回前の上死点にあたるのかを推定することができる。そこで、上死点回転速度を随時測定し、それが予め設定された第１所定範囲（最終ＴＤＣのｎ回前の上死点回転速度にあたるものとして実験等により予め調べられた範囲）に入るか否かを判定することにより、最終ＴＤＣのｎ回前（図２の例では２回前）の上死点通過タイミングを特定する。
上記ステップＳ７でＹＥＳと判定されて現時点が最終ＴＤＣのｎ回前の上死点通過タイミングであることが確認された場合、自動停止制御部５１は、その時点（図２の時点ｔ３）におけるエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅをこれまでの値（時点ｔ１以後の値）からどの程度低下させるかという低下目標値を算出するとともに（ステップＳ８）、算出した低下目標値に合わせて上記目標発電電流Ｇｅを低下させる制御を実行する（ステップＳ９）。
上記ステップＳ９での目標発電電流Ｇｅの低下量は、上記ステップＳ７で所定範囲内にあると判定された上死点回転速度が、その所定範囲の上限値に近いほど小さく、下限値に近いほど大きく設定される。つまり、最終ＴＤＣのｎ回前（時点ｔ３）の上死点回転速度が大きいほど、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅの値が大きく（つまりエンジン負荷が大きく）され、上記時点ｔ３での上死点回転速度が小さいほど、目標発電電流Ｇｅの値が小さく（つまりエンジン負荷が小さく）される。
このような制御が行われることで、エンジンが最終ＴＤＣを迎えたとき（時点ｔ４）の回転速度Ｎｅｔは、比較的ばらつきの少ないものとなり、かなり高い確率で、図５に示した特定速度範囲Ｐ内に収まることになる。
次いで、自動停止制御部５１は、各気筒２Ａ〜２Ｄのいずれかが上死点を迎えたときのエンジン回転速度Ｎｅ（上死点回転速度）の値が、予め定められた第２所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ここでの判定に用いられる第２所定範囲は、最終ＴＤＣを通過したことを特定するためのものであり、上記ステップＳ７での第１所定範囲よりも小さい値に設定される。どのような回転速度の範囲にあれば最終ＴＤＣと判断できるかは、上記ステップＳ７で説明したときと同様、実験等により予め調べておく。
上記ステップＳ１０でＹＥＳと判定されて現時点が最終ＴＤＣの通過タイミングであることが確認された場合、自動停止制御部５１は、その時点（図２の時点ｔ４）で、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを予め定められた所定値（例えば０Ａ）に設定する制御を実行する（ステップＳ１１）。
以上のような制御を経た後、エンジンは、その後一度も上死点を超えることなく（一時的には逆転方向に動きながら）、完全停止状態に至る（図２の時点ｔ５）。この時点での停止圧縮気筒２Ｃのピストン位置は、ほとんどのケースで、図３に示した目標範囲Ｒ、つまり上死点と下死点との中間位置ＣＡｘ（ここでは９０度ＣＡ）よりも下死点側にあると考えられる。すなわち、エンジンが停止するまでの過程で、上述したように、吸気絞り弁３０を全閉（０％）にしつつ燃料カットを実行し（Ｓ３，Ｓ６）、かつエンジンが最終ＴＤＣを迎える前にオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを調節するようにしたため（Ｓ９）、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔは、かなり高い確率で、図５に示した特定速度範囲Ｐ内に含まれていたはずである。そうであれば、図５に示した関係により、エンジンが完全停止したときの停止圧縮気筒２Ｃのピストン位置は、９０度ＣＡ（＝ＣＡｘ）よりも下死点側になっていると考えられる。
その後、自動停止制御部５１は、エンジン回転速度Ｎｅ＝０ｒｐｍであるか否かを判定することにより、エンジンが完全停止したか否かを判定する（ステップＳ１２）。そして、エンジンが完全停止していれば、吸気絞り弁３０の開度Ｋを、通常運転時に設定される開度（例えば８０％）に設定する制御を実行する（ステップＳ１３）。
（４）再始動制御
次に、エンジンが自動停止した後でＥＣＵ５０の再始動制御部５２により実行される制御の内容を図７のフローチャートに基づき説明する。
図７のフローチャートに示す処理がスタートすると、再始動制御部５２は、各種センサ値に基づいて、エンジンの再始動条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。例えば、車両発進のためにアクセルペダル３６が踏み込まれたこと（アクセルＯＮ）、バッテリの残容量が低下したこと、エンジンの冷却水温が所定値未満（冷間状態）になったこと、エンジンの停止継続時間（自動停止後の経過時間）が所定時間を越えたこと、等の条件の少なくとも１つが成立したときに、再始動条件が成立したと判定する。
上記ステップＳ２１でＹＥＳと判定されて再始動条件が成立したことが確認された場合、再始動制御部５２は、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が、図３に示した目標範囲Ｒ、つまり上死点と下死点との間の中間位置ＣＡｘ（ここでは９０度ＣＡ）よりも下死点側にあるか否かを判定する（ステップＳ２２）。
ここで、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置は、上述した自動停止制御（図６）の効果により、ほとんどの場合において、上記目標範囲Ｒ（ＣＡｘよりも下死点側）に収まっているはずである。ただし、何らかの原因で、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が目標範囲Ｒを外れる（ＣＡｘよりも上死点側にある）ケースもあり得ると考えられる。そこで、念のために上記ステップＳ２２の判定を行っている。
上記ステップＳ２２でＹＥＳと判定されて停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が目標範囲Ｒ（ＣＡｘよりも下死点側）にあることが確認された場合、再始動制御部５２は、停止圧縮気筒２Ｃに最初の燃料を噴射してエンジンを再始動させる制御（１圧縮始動）を実行する（ステップＳ２３）。すなわち、スタータモータ３４を駆動してクランクシャフト７に回転力を付与しつつ、停止圧縮気筒２Ｃに燃料を噴射して自着火させることにより、エンジン全体として１回目の上死点を迎えた時点から燃焼を再開させ、エンジンを再始動させる。
一方、可能性としては少ないが、上記ステップＳ２２でＮＯと判定されて停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が目標範囲Ｒを外れていることが確認された場合、再始動制御部５２は、停止吸気気筒２Ｄに最初の燃料を噴射してエンジンを再始動させる制御（２圧縮始動）を実行する（ステップＳ２４）。すなわち、スタータモータ３４を駆動してクランクシャフト７に回転力を付与しつつ、停止吸気気筒２Ｄに燃料を噴射して自着火させることにより、エンジン全体として２回目の上死点を迎えた時点から燃焼を再開させ、エンジンを再始動させる。
（５）作用効果等
以上説明したように、当実施形態では、４サイクルのディーゼルエンジンからなるエンジンの自動停止制御時に、吸気絞り弁３０の開度を全閉（０％）に設定するとともに（図２の時点ｔ１）、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止する燃料カットを実行した後（時点ｔ２）、さらに、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを、エンジン回転速度Ｎｅの低下度合いに応じて低下させることにより（時点ｔ３）、最終ＴＤＣ（全気筒における停止直前の最後の上死点）の通過時に、エンジン回転速度Ｎｅを図５に示した特定速度範囲Ｐ内に収めるようにした。このような構成によれば、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置を、より高い精度で図３に示した目標範囲Ｒ内に収めることができ、その結果、再始動のために停止圧縮気筒２Ｃに噴射された燃料を確実に自着火させることができ、より短時間でエンジンを再始動させることができるという利点がある。
すなわち、上記実施形態のように、エンジンの自動停止制御時に吸気絞り弁３０を全閉にし、その状態をエンジンの完全停止まで継続させた場合には、各気筒２Ａ〜２Ｄ内の平均的な空気量が少なめになり、エンジン停止時のピストン位置が、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔの大小（つまり最後の上死点を乗り越えるときのピストンの勢いの相違）によって左右され易くなる。そこで、上記実施形態では、このような状態を敢えてつくり出した上で、ある時点（図２では時点ｔ３）でのオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを調節することにより、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔを図５の特定速度範囲Ｐ内に収めるようにした。これにより、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が、かなり高い確率で上死点と下死点との間の中間位置ＣＡｘよりも下死点側（目標範囲Ｒ）に収まることになる。
このような範囲Ｒに停止圧縮気筒２Ｃのピストン５があれば、エンジンの再始動のためにスタータモータ３４を駆動したときに、ピストン５の上昇によって当該気筒２Ｃ内の空気が十分に圧縮されて高温化するため、当該気筒２Ｃ内に最初の燃料を噴射することで、その燃料を確実に自着火させて燃焼させることができる。これにより、エンジン全体として１回目の上死点を迎える時点から燃焼を再開でき、より迅速にエンジンを再始動させることができる。
また、上記実施形態では、最終ＴＤＣよりもｎ回前に上死点を迎える気筒の上死点通過時（図２の時点ｔ３）に、そのときのエンジン回転速度Ｎｅに基づきオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅの低下目標値を算出し、その目標値に合わせて上記オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを変化させるようにしたため、最終ＴＤＣを迎える前のエンジン回転速度Ｎｅの低下度合いに応じてエンジンにかかる負荷を適正に調節することができ、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔを上記特定速度範囲Ｐに確実に収めることができる。これにより、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置をより高い精度で目標範囲Ｒ内に収めることができ、当該気筒２Ｃ内に最初の燃料を噴射することによる迅速なエンジン再始動（１圧縮始動）を図ることができる。
特に、上記実施形態では、エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔ１でオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを一旦増大させておき、上記最終ＴＤＣのｎ回前の上死点通過時点ｔ３でＧｅを必要量だけ低下させるようにしたため、最終ＴＤＣを迎える前のエンジン負荷を優れた応答性で調節することができる。
つまり、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅの制御は、Ｇｅを低下させるときの方が、増大させるときよりも応答性に優れる。そこで、エンジンの自動停止制御の開始時にＧｅを予め増大させてから、時点ｔ３で必要量低下させることにより、優れた応答性でエンジンにかかる負荷を調節することができ、上記停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置をより確実に目標範囲Ｒに収めることができる。
また、上記実施形態では、吸気絞り弁３０を全閉にする前の時点（ｔ１よりも前の時点）において、エンジンの運転状態にかかわらず上記吸気絞り弁３０を一定の開弁位置（図２の例ではＫ＝８０％）に維持するようにしたため、自動停止制御の開始直前まで（時点ｔ１まで）着火安定性を十分に確保でき、自動停止制御の開始時におけるエンジン回転速度Ｎｅがばらつくのを効果的に防止することができる。これにより、予め想定される予定のラインに沿ってエンジン回転速度Ｎｅを低下させることができ、エンジンの完全停止に至るまでに要する時間（停止時間）を効果的に安定化させることができる等の利点がある。
なお、上記実施形態では、エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔ１で、吸気絞り弁３０の開度Ｋを全閉（０％）にし、その状態をエンジンが完全停止するまで（回転速度Ｎｅ＝０ｒｐｍになるまで）維持することにより、図５のプロットＸ３の分布に示したように、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔに応じて比較的大きく変化する状況をつくり出すようにしたが、図５のプロットＸ３のような分布を得ることができれば、開度Ｋ＝０％を必ずしもエンジンの完全停止まで維持する必要はない。例えば、最終ＴＤＣの通過時点（図２時点ｔ４）まで開度Ｋ＝０％に設定すれば、上記プロットＸ３に近い（右下がりの）分布が得られると考えられるので、吸気絞り弁３０の開度Ｋは、少なくとも最終ＴＤＣまで０％に維持すればよい。
また、上記実施形態では、エンジンの自動停止条件の成立時点ｔ１で吸気絞り弁３０の開度Ｋを全閉（０％）に設定し、ある程度の吸気圧力の低下が見られる時点ｔ２で、燃料噴射弁１５からの燃料の供給を停止する燃料カットを実行するようにしたが、吸気絞り弁３０を全閉にするのと同じ時点ｔ１で燃料カットを実行してもよい。
また、上記実施形態では、エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔ１でオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを一旦増大させておき、上記最終ＴＤＣのｎ回前の上死点通過時点ｔ３でＧｅを必要量だけ低下させるようにしたが、時点ｔ１〜ｔ３の間、目標発電電流Ｇｅを比較的低い値に維持しておき、上記時点ｔ３（最終ＴＤＣのｎ回前の上死点通過時点）で、そのときのエンジン回転速度Ｎｅに応じて目標発電電流Ｇｅを増大させるようにしてもよい。この場合、時点ｔ３で目標発電電流Ｇｅを低下させるようにした上記実施形態と比べると、制御の応答性は劣るが、例えば目標発電電流Ｇｅを所要量増大させるのにどの程度の時間を要するかというデータが予め分かっていれば、その応答時間を考慮した制御を行うことで、上記実施形態と同様、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔを上記特定速度範囲Ｐ内に適正に収めることができると考えられる。
また、上記実施形態では、最終ＴＤＣのｎ回前の上死点通過時点ｔ３で、オルタネータ３２の発電量（目標発電電流Ｇｅ）を変化させ、これによってエンジンにかかる負荷を調節するようにしたが、エンジン（クランクシャフト７）に負荷を与えるものとして、オルタネータ３２以外の補機があれば、その補機の動作を制御することによってエンジン負荷を調節してもよい。
また、上記実施形態では、圧縮自己着火式エンジンの一例としてのディーゼルエンジン（軽油を自己着火により燃焼させるエンジン）に、本発明にかかる自動停止・再始動制御を適用した例を説明したが、本発明と同様の構成は、圧縮自己着火式のエンジンであれば、ディーゼルエンジンに限らず適用可能である。例えば、最近では、ガソリンを含む燃料を高圧縮比で圧縮して自己着火させるタイプのエンジンが研究、開発されているが、このような圧縮自己着火式のガソリンエンジンに対しても、本発明にかかる自動停止・再始動制御を好適に適用することができる。
最後に、上記実施形態に基づき開示された本発明の構成およびその効果について概説する。
本発明は、気筒内に噴射された燃料を自己着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに対し予め定められた所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動的に停止させるとともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ、停止時に圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒に対し燃料噴射を実行することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動装置に関する。この始動装置は、上記エンジンの吸気通路を流れる空気の流量を調節する吸気絞り弁と、上記エンジンの各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁と、上記エンジンに負荷を与える補機とを含む各種機器を制御する制御手段を備える。制御手段は、上記自動停止条件が成立した以降に、上記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する燃料カットを実行するとともに、上記吸気絞り弁の開度を全閉にしてその状態を全気筒における停止直前の最後の上死点である最終ＴＤＣまで少なくとも維持し、さらに、上記最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度が予め定められた特定速度範囲内に収まるように、上記燃料カット後における上記補機の動作を制御してエンジン負荷を調節することにより、上記停止圧縮気筒のピストンを上死点と下死点との間の中間位置よりも下死点側で停止させる。
また、本発明は、上記圧縮自己着火式エンジンの始動方法に関する。この始動方法には、上記自動停止条件が成立した以降に、上記エンジンの各気筒に設けられた燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する燃料カットを実行するとともに、上記エンジンの吸気通路を流れる空気の流量を調節する吸気絞り弁の開度を全閉にしてその状態を全気筒における停止直前の最後の上死点である最終ＴＤＣまで少なくとも維持するステップと、上記最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度が予め定められた特定速度範囲内に収まるように、上記エンジンに負荷を与える補機の上記燃料カット後の動作を制御してエンジン負荷を調節することにより、上記停止圧縮気筒のピストンを上死点と下死点との間の中間位置よりも下死点側で停止させるステップとが含まれる。
これらの発明のように、エンジンの自動停止制御時に吸気絞り弁を全閉にし、その状態を少なくとも最終ＴＤＣまで維持した場合には、各気筒内の平均的な空気量が少なめになり、エンジン停止時のピストン位置が、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度の大小（つまり最後の上死点を乗り越えるときのピストンの勢いの相違）によって左右され易くなる。そこで、本発明では、このような状態を敢えてつくり出した上で、補機の動作制御に伴いエンジン負荷を調節することにより、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度を予め定められた特定速度範囲内に収めるようにした。これにより、停止圧縮気筒のピストン停止位置が、かなり高い確率で上死点と下死点との間の中間位置よりも下死点側に収まることになる。
このような範囲に停止圧縮気筒のピストン位置があれば、エンジンの再始動のためにスタータモータを駆動したときに、ピストンの上昇によって当該気筒内の空気が十分に圧縮されて高温化するため、当該気筒内に最初の燃料を噴射することで、その燃料を確実に自着火させて燃焼させることができる。これにより、エンジン全体として１回目の上死点を迎える時点から燃焼を再開でき、より迅速にエンジンを再始動させることができる。
具体的に、上記特定速度範囲は、上記最終ＴＤＣでのエンジン回転速度となり得る速度域のうち、その上限値と下限値との中間値よりも低回転側の範囲に設定するとよい。
これにより、最終ＴＤＣを超えるときのピストンスピードを比較的遅くすることができ、停止圧縮気筒のピストンを上述した範囲（上死点と下死点との中間位置よりも下死点側）に確実に停止させることができる。
本発明の始動装置において、好ましくは、上記補機は、上記エンジンから駆動力を得て発電するオルタネータであり、上記制御手段は、上記燃料カットの実行後、上記最終ＴＤＣよりも所定回数前に上死点を迎える気筒の上死点通過時に、そのときのエンジン回転速度に基づき上記オルタネータの目標発電電流を算出し、その目標発電電流に合わせて上記オルタネータの発電量を変化させる。
このように、最終ＴＤＣを迎える前に、エンジン回転速度の低下度合いに応じてオルタネータの発電量を変化させるようにした場合には、オルタネータの発電制御に基づきエンジンにかかる負荷を適正に調節することができ、停止圧縮気筒のピストン停止位置をより高い精度で上述した範囲内（上死点と下死点との中間位置よりも下死点側）に収めることができる。
本発明の始動装置において、好ましくは、上記制御手段は、上記自動停止条件の成立に伴い上記吸気絞り弁を全閉にする前の時点では、上記エンジンの運転状態にかかわらず上記吸気絞り弁を一定の開弁位置に維持する。
この構成によれば、自動停止制御の開始直前まで着火安定性を十分に確保でき、自動停止制御の開始時におけるエンジン回転速度がばらつくのを効果的に防止することができる。
本発明は、気筒内に噴射された燃料を自己着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに対し予め定められた所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動的に停止させるとともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ、停止時に圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒に対し燃料噴射を実行することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動装置および始動方法に関する。
ディーゼルエンジンに代表される圧縮自己着火式エンジンは、一般に、ガソリンエンジンのような火花点火式エンジンよりも熱効率に優れ、排出されるＣＯ2の量も少ないことから、近年、車載用エンジンとして広く普及しつつある。
上記のような圧縮自己着火式エンジンにおいて、より一層のＣＯ2の削減を図るには、アイドル運転時等にエンジンを自動的に停止させ、その後車両の発進操作等が行われたときにエンジンを自動的に再始動させる、いわゆるアイドルストップ制御の技術を採用することが有効であり、そのことに関する種々の研究もなされている。
例えば、下記特許文献１には、所定の自動停止条件が成立したときにディーゼルエンジンを自動的に停止させ、所定の再始動条件が成立すると、スタータモータを駆動しながら燃料噴射を実行してディーゼルエンジンを再始動させるディーゼルエンジンの制御装置において、停止時（停止完了時）に圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒のピストン停止位置に基づき、最初に燃料を噴射する気筒を可変的に設定することが開示されている。
具体的に、同文献では、ディーゼルエンジンが自動停止されると、その時点で圧縮行程にある停止圧縮気筒のピストン位置を求め、そのピストン位置が予め定められた適正位置（例えば圧縮上死点前１２０度ＣＡから１００度ＣＡまでの範囲）にあるか否かを判定し、適正位置にあるときには、上記停止圧縮気筒に最初の燃料を噴射する一方、上記適正位置よりも上死点側にあるときには、停止時に吸気行程にある気筒である停止吸気気筒に最初の燃料を噴射するようにしている。
このような構成によれば、停止圧縮気筒のピストンが上記適正位置にあるときには、停止圧縮気筒に燃料を噴射することでその燃料を確実に自着火させることができ、比較的短時間でエンジンを再始動させることができる。一方、停止圧縮気筒のピストンが上記適正位置から上死点側に外れているときには、そのピストンによる圧縮代が少なく気筒内の空気が十分に高温化しないことから、停止圧縮気筒に燃料を噴射しても失火が起きるおそれがある。そこで、このような場合には、停止圧縮気筒ではなく停止吸気気筒に燃料を噴射することで、筒内の空気を十分に圧縮して確実に燃料を自着火させることができる。
特開２００９−６２９６０号公報
しかしながら、上記特許文献１の技術では、停止圧縮気筒のピストンが適正位置にあるときには速やかにエンジンを再始動できるものの、上記適正位置から上死点側に外れてしまった場合には、停止吸気気筒に燃料を噴射する必要があるため、停止吸気気筒のピストンが圧縮上死点付近に到達するまでは（つまりエンジン全体として２回目の上死点を迎えるまでは）、燃料噴射に基づく自着火を行わせることができず、再始動時間が長くなってしまうという問題がある。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、圧縮自己着火式エンジンを自動停止させる際に、停止圧縮気筒のピストンをより高い精度で目標位置に停止させることにより、再始動のために停止圧縮気筒に噴射された燃料を確実に自着火させ、より短時間でエンジンを再始動させることを目的とする。
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒内に噴射された燃料を自己着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに対し予め定められた所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動的に停止させるとともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ、停止時に圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒に対し燃料噴射を実行することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動装置に関する。この始動装置は、上記エンジンの吸気通路を流れる空気の流量を調節する吸気絞り弁と、上記エンジンの各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁と、上記エンジンに負荷を与える補機とを含む各種機器を制御する制御手段を備える。制御手段は、上記自動停止条件が成立した以降に、上記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する燃料カットを実行するとともに、上記吸気絞り弁の開度を全閉にしてその状態を全気筒における停止直前の最後の上死点である最終ＴＤＣまで少なくとも維持し、さらに、上記最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度が、上記最終ＴＤＣでのエンジン回転速度となり得る速度域のうちその上限値と下限値との中間値よりも低回転側の範囲に設定された特定速度範囲内に収まるように、上記燃料カット後における上記補機の動作を制御してエンジン負荷を調節することにより、上記停止圧縮気筒のピストンを上死点と下死点との間の中間位置よりも下死点側で停止させる。
本発明によれば、圧縮自己着火式エンジンを自動停止させる際に、停止圧縮気筒のピストンをより高い精度で目標位置に停止させることができ、その結果、再始動のために停止圧縮気筒に噴射された燃料を確実に自着火させることができ、より短時間でエンジンを再始動させることができる。
本発明の一実施形態にかかる始動装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。 上記エンジンの自動停止制御時における各状態量の変化を示すタイムチャートである。 停止圧縮気筒のピストン停止位置の目標範囲を示す図である。 停止圧縮気筒のピストン停止位置と、エンジンの再始動時間との関係を示すグラフである。 最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度と、停止圧縮気筒のピストン停止位置との関係を示すグラフである。 エンジンの自動停止時に実行される制御動作の具体的内容を示すフローチャートである。 エンジンの再始動時に実行される制御動作の具体的内容を示すフローチャートである。
（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる始動装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるディーゼルエンジンは、走行駆動用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼルエンジンである。このエンジンのエンジン本体１は、いわゆる直列４気筒型のものであり、紙面に直交する方向に列状に並ぶ４つの気筒２Ａ〜２Ｄを有するシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、各気筒２Ａ〜２Ｄにそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。
上記ピストン５の上方には燃焼室６が形成されており、この燃焼室６には、後述する燃料噴射弁１５から噴射される燃料（軽油）が供給される。そして、噴射された燃料が、ピストン５の圧縮作用により高温・高圧化した燃焼室６で自着火し（圧縮自己着火）、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動するようになっている。
上記ピストン５は図外のコネクティングロッドを介してクランクシャフト７と連結されており、上記ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて上記クランクシャフト７が中心軸回りに回転するようになっている。
ここで、図示のような４サイクル４気筒のディーゼルエンジンでは、各気筒２Ａ〜２Ｄに設けられたピストン５が、クランク角で１８０度（１８０度ＣＡ）の位相差をもって上下運動する。このため、各気筒２Ａ〜２Ｄでの燃料噴射およびそれに基づく燃焼のタイミングは、１８０度ＣＡずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的には、列状に並ぶ上記気筒２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの気筒番号をそれぞれ１番、２番、３番、４番とすると、１番気筒２Ａ→３番気筒２Ｃ→４番気筒２Ｄ→２番気筒２Ｂの順に燃焼が行われる。このため、例えば１番気筒２Ａが膨張行程であれば、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄ、２番気筒２Ｂは、それぞれ、圧縮行程、吸気行程、排気行程となる（図２参照）。
上記シリンダヘッド４には、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室６に開口する吸気ポート９および排気ポート１０と、各ポート９，１０を開閉可能に閉止する吸気弁１１および排気弁１２とが設けられている。なお、吸気弁１１および排気弁１２は、シリンダヘッド４に配設された一対のカムシャフト等を含む動弁機構１３，１４により、クランクシャフト７の回転に連動して開閉駆動される。
また、上記シリンダヘッド４には、燃料噴射弁１５が各気筒２Ａ〜２Ｄにつき１つずつ設けられている。各燃料噴射弁１５は、蓄圧室としてのコモンレール２０と分岐管２１を介してそれぞれ接続されている。コモンレール２０には、燃料供給ポンプ２３から燃料供給管２２を通じて供給された燃料（軽油）が高圧状態で蓄えられており、このコモンレール２０内で高圧化された燃料が分岐管２１を通じて各燃料噴射弁１５にそれぞれ供給されるようになっている。
各燃料噴射弁１５は、複数の噴孔を有する噴射ノズルが先端部に設けられた電磁式のニードル弁からなり、その内部に、上記噴射ノズルに通じる燃料通路と、電磁力により作動して上記燃料通路を開閉するニードル状の弁体とを有している（いずれも図示省略）。そして、通電による電磁力で上記弁体が開方向に駆動されることにより、コモンレール２０から供給された燃料が上記噴射ノズルの各噴孔から燃焼室６に向けて直接噴射されるようになっている。
上記シリンダブロック３やシリンダヘッド４の内部には、冷却水が流通する図外のウォータジャケットが設けられており、このウォータジャケット内の冷却水の温度を検出するための水温センサＳＷ１が、上記シリンダブロック３に設けられている。
また、上記シリンダブロック３には、クランクシャフト７の回転角度および回転速度を検出するためのクランク角センサＳＷ２が設けられている。このクランク角センサＳＷ２は、クランクシャフト７と一体に回転するクランクプレート２５の回転に応じてパルス信号を出力する。
具体的に、上記クランクプレート２５の外周部には、一定ピッチで並ぶ多数の歯が突設されており、その外周部における所定範囲には、基準位置を特定するための歯欠け部２５ａ（歯の存在しない部分）が形成されている。そして、このように基準位置に歯欠け部２５ａを有したクランクプレート２５が回転し、それに基づくパルス信号が上記クランク角センサＳＷ２から出力されることにより、クランクシャフト７の回転角度（クランク角）および回転速度（エンジン回転速度）が検出されるようになっている。
一方、上記シリンダヘッド４には、動弁用のカムシャフト（図示省略）の角度を検出するためのカム角センサＳＷ３が設けられている。カム角センサＳＷ３は、カムシャフトと一体に回転するシグナルプレートの歯の通過に応じて、気筒判別用のパルス信号を出力するものである。
すなわち、上記クランク角センサＳＷ２から出力されるパルス信号の中には、上述した歯欠け部２５ａに対応して３６０度ＣＡごとに生成される無信号部分が含まれるが、その情報だけでは、各気筒２Ａ〜２Ｄがそれぞれ吸気、圧縮、膨張、排気のいずれの行程にあるのかを判別することができない。そこで、７２０度ＣＡごとに１回転するカムシャフトの回転に基づきカム角センサＳＷ３からパルス信号を出力させ、その信号が出力されるタイミングと、上記クランク角センサＳＷ２の無信号部分のタイミング（歯欠け部２５ａの通過タイミング）とに基づいて、気筒判別を行うようにしている。
上記吸気ポート９および排気ポート１０には、吸気通路２８および排気通路２９がそれぞれ接続されている。すなわち、外部からの吸入空気（新気）が上記吸気通路２８を通じて燃焼室６に供給されるとともに、燃焼室６で生成された排気ガス（燃焼ガス）が上記排気通路２９を通じて外部に排出されるようになっている。
上記吸気通路２８のうち、エンジン本体１から所定距離上流側までの範囲は、気筒２Ａ〜２Ｄごとに分岐した分岐通路部２８ａとされており、各分岐通路部２８ａの上流端がそれぞれサージタンク２８ｂに接続されている。このサージタンク２８ｂよりも上流側には、単一の通路からなる共通通路部２８ｃが設けられている。
上記共通通路部２８ｃには、各気筒２Ａ〜２Ｄに流入する空気量（吸気流量）を調節するための吸気絞り弁３０が設けられている。吸気絞り弁３０は、エンジンの運転中は基本的に全開もしくはこれに近い高開度に維持されており、エンジンの停止時等の必要時にのみ閉弁されて吸気通路２８を遮断するように構成されている。
上記サージタンク２８ｂには、吸気圧力を検出するための吸気圧センサＳＷ４が設けられており、上記サージタンク２８ｂと吸気絞り弁３０との間の共通通路部２８ｃには、吸気流量を検出するためのエアフローセンサＳＷ５が設けられている。
上記クランクシャフト７には、タイミングベルト等を介してオルタネータ３２が連結されている。このオルタネータ３２は、図外のフィールドコイルの電流を制御して発電量を調節するレギュレータ回路を内蔵しており、車両の電気負荷やバッテリの残容量等から定められる発電量の目標値（目標発電電流）に基づき、クランクシャフト７から駆動力を得て発電を行うように構成されている。
上記シリンダブロック３には、エンジンを始動するためのスタータモータ３４が設けられている。このスタータモータ３４は、モータ本体３４ａと、モータ本体３４ａにより回転駆動されるピニオンギア３４ｂとを有している。
上記ピニオンギア３４ｂは、クランクシャフト７の一端部に連結されたリングギア３５と離接可能に噛合している。そして、上記スタータモータ３４を用いてエンジンを始動する際には、ピニオンギア３４ｂが所定の噛合位置に移動して上記リングギア３５と噛合し、ピニオンギア３４ｂの回転力がリングギア３５に伝達されることにより、クランクシャフト７が回転駆動されるようになっている。
（２）制御系
以上のように構成されたエンジンは、その各部がＥＣＵ５０により統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されたマイクロプロセッサであり、本発明にかかる制御手段に相当する。
上記ＥＣＵ５０には、各種センサから種々の情報が入力される。すなわち、ＥＣＵ５０は、エンジンの各部に設けられた上記水温センサＳＷ１、クランク角センサＳＷ２、カム角センサＳＷ３、吸気圧センサＳＷ４、およびエアフローセンサＳＷ５と電気的に接続されており、これら各センサＳＷ１〜ＳＷ５からの入力信号に基づいて、エンジンの冷却水温、クランク角、エンジン回転速度、気筒判別情報、吸気圧力、吸気流量等の種々の情報を取得する。
また、ＥＣＵ５０には、車両に設けられた各種センサ（ＳＷ６〜ＳＷ９）からの情報も入力される。すなわち、車両には、運転者により踏み込み操作されるアクセルペダル３６の開度を検出するためのアクセル開度センサＳＷ６と、ブレーキペダル３７のＯＮ／ＯＦＦ（ブレーキの有無）を検出するためのブレーキセンサＳＷ７と、車両の走行速度（車速）を検出するための車速センサＳＷ８と、バッテリ（図示省略）の残容量を検出するためのバッテリセンサＳＷ９とが設けられている。ＥＣＵ５０は、これら各センサＳＷ６〜ＳＷ９からの入力信号に基づいて、アクセル開度、ブレーキの有無、車速、バッテリの残容量といった情報を取得する。
上記ＥＣＵ５０は、上記各センサＳＷ１〜ＳＷ９からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。具体的に、ＥＣＵ５０は、上記燃料噴射弁１５、吸気絞り弁３０、オルタネータ３２、およびスタータモータ３４と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。
上記ＥＣＵ５０が有するより具体的な機能について説明する。ＥＣＵ５０は、例えばエンジンの通常運転時に、運転条件に基づき定められる所要量の燃料を燃料噴射弁１５から噴射させたり、車両の電気負荷やバッテリの残容量等に基づき定められる所要量の電力をオルタネータ３２に発電させる等の制御を実行する。さらに、ＥＣＵ５０は、このような基本的な制御以外にも、いわゆるアイドルストップ制御として、予め定められた特定の条件下でエンジンを自動的に停止させるとともに、自動停止したエンジンを再始動させる制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ５０は、エンジンの自動停止に関する制御を担う自動停止制御部５１と、エンジンの再始動に関する制御を担う再始動制御部５２とを機能的に有している。
上記自動停止制御部５１は、エンジンの運転中に、予め定められたエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、エンジンを自動停止させる制御を実行するものである。
例えば、車両が停止状態（車速が０ｋｍ／ｈ）にあること等の複数の条件が揃い、エンジンを停止させても支障のない状態であることが確認された場合に、自動停止条件が成立したと判定する。そして、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止する等により、エンジンを停止させる。
上記再始動制御部５２は、エンジンが自動停止した後、予め定められた再始動条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、エンジンを再始動させる制御を実行するものである。
例えば、車両を発進させるために運転者がアクセルペダル３６を踏み込むなどして、エンジンを始動させる必要が生じたときに、再始動条件が成立したと判定する。そして、スタータモータ３４を駆動してクランクシャフト７に回転力を付与しつつ、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を再開させる等により、エンジンを再始動させる。
（３）自動停止制御
次に、上記ＥＣＵ５０の自動停止制御部５１により実行されるエンジンの自動停止制御の内容をより具体的に説明する。図２は、エンジンの自動停止制御時における各状態量の変化を示すタイムチャートである。本図では、エンジンの自動停止条件が成立した時点をｔ１としている。
図２に示すように、エンジンの自動停止制御の際には、まず、自動停止条件の成立時点ｔ１で、吸気絞り弁３０の開度Ｋが全閉（０％）に設定される。そして、開度Ｋを全閉にしたまま、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止する制御（燃料カット）が実行される（時点ｔ２）。さらに、燃料カットの実行後、エンジン回転速度Ｎｅが徐々に低下する途上で、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを、エンジン回転速度Ｎｅの低下度合いに応じて低下させる制御が実行される（時点ｔ３〜ｔ４）。
このような制御を実行するのは、エンジンが完全停止したときに圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒（図２では気筒２Ｃ）のピストン停止位置を、図３に示すように、上死点と下死点との間の中間位置ＣＡｘよりも下死点側の範囲（図中のＲの範囲）に収めるためである。停止圧縮気筒２Ｃのピストン５がこのような下死点寄りの範囲Ｒで停止していれば、エンジンの再始動時に、上記停止圧縮気筒２Ｃに最初の（エンジン全体として最初の）燃料を噴射することにより、エンジンを迅速かつ確実に再始動させることができる。
この点につき図４を用いて詳しく説明する。図４は、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置（横軸）と、エンジンの再始動時間（縦軸）との関係を示すグラフである。なお、ここでいう再始動時間とは、スタータモータ３４の始動時点から、エンジン回転速度が７５０ｒｐｍになるまでの時間をいう。また、図中に黒丸で示すプロットＸ１は、停止圧縮気筒２Ｃに最初の燃料を噴射してエンジンを再始動させたケースを表し、黒いひし形で示すプロットＸ２は、停止吸気気筒（つまりエンジンの停止完了時に吸気行程にある気筒；図２では気筒２Ｄ）に最初の燃料を噴射してエンジンを再始動させたケースを表している。これらのプロットのデータは、エンジン冷却水温７５℃、外気温２５℃、高度０ｍ（気圧が標準大気圧）という条件下で得られたものである。
図４のグラフに示すように、停止圧縮気筒２Ｃのピストン５が上死点からクランク角で約８０度手前の位置（ＢＴＤＣ８０度ＣＡ付近）よりもさらに下死点側にあれば、停止圧縮気筒２Ｃに最初の燃料を噴射することでエンジンを再始動させることができる（プロットＸ１）。つまり、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が上記のような範囲にあれば、この気筒２Ｃ内に比較的多くの空気が存在するため、エンジン再始動時のピストン５の上昇に伴い、上記気筒２Ｃ内の空気は十分に圧縮されて高温化する。このため、再始動時の最初の燃料を上記停止圧縮気筒２Ｃ内に噴射しても、この燃料は気筒２Ｃ内で確実に自着火して燃焼する。
このように、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置がＢＴＤＣ８０度ＣＡ付近よりも下死点側にあれば、この停止圧縮気筒２Ｃに燃料を噴射することでエンジンを再始動させることができる。この場合、エンジン全体として１回目の上死点を迎えた時点で燃料噴射を開始できるため、エンジンの再始動に要する時間はかなり短期間で済む（概ね３００〜４００ｍｓｅｃ）。以下では、上記のように停止圧縮気筒２Ｃに燃料を噴射してエンジンを再始動させることを、１圧縮始動ということがある。
一方、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置がＢＴＤＣ８０度ＣＡ付近よりも上死点側にあれば、停止圧縮気筒２Ｃに燃料を噴射してもこれを自着火させることができないため、停止吸気気筒２Ｄに最初の燃料を噴射する必要が生じる（プロットＸ２）。つまり、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が上記のような範囲にあると、この気筒２Ｃ内に比較的少量の空気しか存在しないため、エンジン再始動時にピストン５が上昇しても、上記気筒２Ｃ内の空気が十分に圧縮されず、大幅な高温化は望めない。このため、停止圧縮気筒２Ｃではなく、次に圧縮行程を迎える停止吸気気筒２Ｄに最初の燃料を噴射することで、エンジンを再始動させる必要が生じる。
図３に示すように、停止圧縮気筒２Ｃと停止吸気気筒２Ｄとは、位相が１８０度ＣＡずれているため、停止圧縮気筒２Ｃのピストン５が上死点を通過した後は、その次に、停止吸気気筒２Ｄのピストン５が圧縮上死点を迎える。そこで、この停止吸気気筒２Ｄのピストン５が圧縮上死点付近まで上昇する（つまりエンジン全体として２回目の上死点を迎える）のを待ってから、当該気筒２Ｄ内に最初の燃料を噴射する。これにより、エンジンの再始動に要する時間は増大するものの（概ね４００〜５００ｍｓｅｃ）、エンジンを確実に再始動させることができる。以下では、上記のように停止吸気気筒２Ｄに燃料を噴射してエンジンを再始動させることを、２圧縮始動ということがある。
以上のことから理解できるように、エンジンの再始動時には、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置がＢＴＤＣ８０度ＣＡ付近よりも下死点側にあるか上死点側にあるかに応じて（ＢＴＤＣ８０度ＣＡを境にして）、停止圧縮気筒２Ｃに燃料噴射する１圧縮始動と、停止吸気気筒２Ｄに燃料噴射する２圧縮始動とを使い分けるようにするとよい。これにより、エンジン停止時のピストン位置にかかわらず、エンジンを確実に再始動させることができる。
しかしながら、図４のグラフから明らかなように、１圧縮始動によりエンジンを再始動させた方が、１回目の上死点（停止圧縮気筒２Ｃの上死点）をやり過ごす必要がない分、再始動に要する時間が２圧縮始動のときよりも大幅に短く済む。
よって、再始動時間を短縮するという観点からは、できる限り１圧縮始動でエンジンを再始動させることが望ましく、そのためには、少なくともＢＴＤＣ８０度ＣＡ付近よりも下死点側に停止圧縮気筒２Ｃのピストン５を停止させる必要がある。
図３に示したピストン停止位置の目標範囲Ｒは、上記のような１圧縮始動が可能な範囲として設定されている。このため、目標範囲Ｒの上限値である中間位置ＣＡｘは、ＢＴＤＣ８０度ＣＡよりもやや下死点寄りの値として、ＢＴＤＣ９０度ＣＡに設定されている。このような目標範囲Ｒ（９０度ＣＡよりも下死点側）に停止圧縮気筒２Ｃのピストン５を停止させることにより、１圧縮始動が可能になり、エンジンの再始動時間をより短縮することができる。
ところで、上記目標範囲Ｒ内にピストン停止位置を収めようとしても、各気筒２Ａ〜２Ｄ内に存在する空気が平均的に多ければ、ピストン５に作用する圧縮反力と膨張反力とがバランスする位置として、上死点と下死点との間の中間的な位置（図３の中間位置ＣＡｘ付近）にピストン停止位置が集中し易いという傾向が生じる。
図５は、エンジンを自動停止させる過程で吸気絞り弁３０の開度Ｋを３％にした場合と、開度Ｋを０％（全閉）にした場合とで、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置を比較したグラフである。具体的に、このグラフにおける開度Ｋ＝０％のプロットＸ３（白抜きのひし形のプロット）は、図２に示したような自動停止制御、つまり吸気絞り弁３０を全閉（Ｋ＝０％）にしてから燃料カットを実行し、エンジンが完全停止するまで全閉状態を維持した場合のピストン停止位置を示しており、開度Ｋ＝３％のプロットＸ４（白抜きの三角形のプロット）は、吸気絞り弁３０をＫ＝３％まで開いた状態で同様の制御を行った場合のピストン停止位置を示している。なお、エンジン自動停止時のエンジン回転速度Ｎｅは極低速であるため、上記吸気絞り弁３０の開度Ｋ＝３％は、吸気絞り弁３０の略全開相当である（つまり、吸気絞り弁３０の開度Ｋを３％まで開けば、全開時と同程度の新気が流入する）。また、図５のグラフの横軸（最終ＴＤＣ回転速度Ｎｅｔ）は、全気筒における停止直前の最後の上死点の通過時、つまり、気筒２Ａ〜２Ｄの中で最後に上死点を迎える気筒のその上死点通過時（当実施形態のような４サイクル４気筒エンジンでは停止吸気気筒２Ｄまたは停止膨張気筒（停止時に膨張行程にある気筒）２Ａが上死点を迎える時点ｔ４）でのエンジン回転速度を表し、縦軸は、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置を表す。なお、以下では、上記「全気筒における停止直前の最後の上死点」のことを、最終ＴＤＣと称する。
上記最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔは、ある範囲にないと最終ＴＤＣ（最後の上死点）として成立しない。図５の例によれば、概ね５０ｒｐｍ〜２００ｒｐｍが、最終ＴＤＣとして成立し得る範囲である。
図５のグラフにおけるプロットＸ４に示すように、吸気絞り弁３０の開度Ｋ＝３％のときは、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔの値と関係なく、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が概ねＢＴＤＣ９０度ＣＡの付近に集中していることが分かる。これは、開度Ｋ＝３％の状態でエンジンを停止させた場合は、吸気通路２８からある程度の空気が供給され、各気筒内の平均的な空気量が多くなることで、圧縮行程気筒のピストン５に作用する圧縮反力（圧縮された空気の正圧による反力）と、膨張行程気筒のピストン５に作用する膨張反力（膨張した空気の負圧による反力）との影響が大きくなるためと考えられる。このような圧縮や膨張による反力の影響が大きいと、ピストン５の最終的な停止位置が、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔとは関係なく、上死点と下死点との間の中間的な位置（つまり圧縮反力と膨張反力とがバランスする位置である９０度ＣＡ付近）になり易い。
これに対し、吸気絞り弁３０の開度Ｋ＝０％のときは、プロットＸ３に示すように、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔと、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置との間に、明確な相関関係が生じる。つまり、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔが大きいほど、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が上死点側に近くなり、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔが小さいほど、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が下死点側に近くなる。これは、開度Ｋ＝０％の状態でエンジンを停止させた場合には、吸気通路２８の空気の流通が遮断された状態でピストン５が往復運動することにより、各気筒内の平均的な空気量が徐々に減少し、空気の圧縮や膨張によってピストン５に作用する反力（圧縮反力および膨張反力）の影響が小さくなるためと考えられる。このように圧縮反力や膨張反力による影響が小さくなると、ピストン５に作用する摩擦力（シリンダー壁との摺動摩擦による反力）の影響が支配的となるため、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔの大小（つまり最後の上死点を通過するときのピストン５の勢いの相違）により最終的なピストン停止位置が左右されることで、両者の間に明確な相関関係が生じる。図５の例では、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔに応じて、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が、概ねＢＴＤＣ７０度〜１１５度ＣＡの間で変化している。
上述したように、停止圧縮気筒２Ｃに最初の燃料を噴射することでエンジンを再始動させる１圧縮始動を可能にするには、当該気筒２Ｃのピストン停止位置を、図３に示した中間位置ＣＡｘ（当実施形態ではＢＴＤＣ９０度ＣＡ）よりも下死点側の範囲Ｒに収める必要がある。このような範囲Ｒにピストン停止位置が収まるのは、図５によれば、吸気絞り弁３０の開度Ｋ＝０％（全閉）のときで、かつ、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔが６０〜１３０ｒｐｍ（図５の範囲Ｐ）のときである。つまり、開度Ｋ＝０％としておけば、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔを上記範囲Ｐ（以下、特定速度範囲Ｐという）に収めることで、停止圧縮気筒２Ｃのピストン５をＢＴＤＣ９０度ＣＡよりも下死点側で停止させることができ、その後の再始動時に、１圧縮始動によって迅速にエンジンを始動させることができる。
これに対し、吸気絞り弁３０の開度Ｋ＝３％のときは、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置がＢＴＤＣ９０度ＣＡ付近に集中するので、ピストン５を確実に９０度ＣＡよりも下死点側で停止させることが困難になってしまう。
以上のような点を考慮して、当実施形態では、図２の時点ｔ１（自動停止条件の成立時点）で、吸気絞り弁３０の開度Ｋを０％（全閉）に設定し、その状態をエンジンが完全停止する時点ｔ５まで継続させるようにしている。これにより、図５のプロットＸ３に示したように、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が、ＢＴＤＣ９０度ＣＡを挟んである程度の幅をもつことになるため、ＢＴＤＣ９０度ＣＡよりも下死点側でピストン５が停止するケースをつくり出すことができる。
ただし、ピストン停止位置がＢＴＤＣ９０度ＣＡよりも下死点側になるのは、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔが上記特定速度範囲Ｐ（６０〜１３０ｒｐｍ）のときである。つまり、ピストンを確実に９０度ＣＡよりも下死点側で停止させるには、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔを上記特定速度範囲Ｐに収める必要がある。そのための制御として、当実施形態では、図２の時点ｔ３で、エンジン回転速度Ｎｅの低下度合いに応じてオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅの値を変化させ、エンジン（クランクシャフト７）にかかる負荷を調節することにより、最終ＴＤＣ通過時（時点ｔ４）のエンジン回転速度Ｎｅｔを上記特定速度範囲Ｐに収めるようにしている。
上記特定速度範囲Ｐは、図５のプロットＸ３の分布に対応して、最終ＴＤＣ通過時の回転速度Ｎｅｔの上限値（約２００ｒｐｍ）から下限値（約５０ｒｐｍ）までの速度域のうち、その中間値（１３０ｒｐｍ）よりも低回転側の範囲に設定されている。このように、最終ＴＤＣとなり得る回転速度域の中でも比較的低速寄りの範囲を上記特定速度範囲Ｐとして設定することで、最終ＴＤＣを超えるときのピストンスピードを比較的遅くすることができ、停止圧縮気筒２Ｃのピストン５を上述した目標範囲Ｒ（上死点と下死点との中間位置ＣＡｘよりも下死点側）に確実に停止させることができる。
なお、図２の例では、上記目標発電電流Ｇｅを調節する制御として、最初にＧｅを増大させておき（時点ｔ１）、その後の時点ｔ３で、増大後の値から必要量だけＧｅを低下させるようにしている。Ｇｅをこのような方法で制御するのは、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅは、増大させるときよりも低下させるときの方が制御の応答性がよく、瞬時にエンジンにかかる負荷を調節できるためである。
次に、以上のようなエンジン自動停止時の制御を司るＥＣＵ５０の自動停止制御部５１の制御動作について、図６のフローチャートを用いて説明する。図６のフローチャートに示す処理がスタートすると、自動停止制御部５１は、各種センサ値を読み込む制御を実行する（ステップＳ１）。具体的には、上記水温センサＳＷ１、クランク角センサＳＷ２、カム角センサＳＷ３、吸気圧センサＳＷ４、エアフローセンサＳＷ５、アクセル開度センサＳＷ６、ブレーキセンサＳＷ７、車速センサＳＷ８、およびバッテリセンサＳＷ９からそれぞれの検出信号を読み込み、これらの信号に基づいて、エンジンの冷却水温、回転速度、クランク角、気筒判別情報、吸気圧力、吸気流量、アクセル開度、ブレーキの有無、車速、バッテリの残容量等の各種情報を取得する。
次いで、自動停止制御部５１は、上記ステップＳ１で取得された情報に基づいて、エンジンの自動停止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、車両が停止していること（車速＝０ｋｍ／ｈ）、アクセルペダル３６の開度がゼロ（アクセルＯＦＦ）であること、ブレーキペダル３７が操作中（ブレーキＯＮ）であること、エンジンの冷却水温が所定値以上（温間状態）にあること、バッテリの残容量が所定値以上であること、等の複数の条件が全て揃ったときに、自動停止条件が成立したと判定する。なお、車速については、必ずしも完全停止（車速＝０ｋｍ／ｈ）を条件とする必要はなく、所定の低車速以下（例えば５ｋｍ／ｈ以下）という条件を設定してもよい。
上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されて自動停止条件が成立したことが確認された場合、自動停止制御部５１は、吸気絞り弁３０の開度Ｋを全閉（０％）に設定するとともに（ステップＳ３）、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを増大させる制御を実行する（ステップＳ４）。
すなわち、図２のタイムチャートに示すように、上記自動停止条件が成立した時点ｔ１で、吸気絞り弁３０の開度Ｋを、通常運転時に設定される所定の高開度（図例では８０％）から、全閉（０％）まで低下させる。また、これと同時に、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを、時点ｔ１までの設定値よりも増大させ、予め定められた所定値に変更する。例えば、アイドル時の目標発電電流Ｇｅが、バッテリ残容量や車両の電気負荷等の条件に応じて例えば０〜５０Ａの範囲に設定されるものとすると、これよりも高い６０Ａまで目標発電電流Ｇｅを増大させる。
次いで、自動停止制御部５１は、吸気圧センサＳＷ４に基づく吸気圧力（ブースト圧）Ｂｔが、予め定められた閾値Ｂｔｘよりも低下したか否かを判定する（ステップＳ５）。すなわち、吸気絞り弁３０が全閉の状態でピストン５が何往復かすると、吸気通路２８内の空気が排気側に送り出されて、吸気通路２８の圧力が負圧になるので、その効果を確認すべく、上記ステップＳ５の判定を行う。なお、上記閾値Ｂｔｘは、ここでは−２０ｋＰａに設定される。
上記ステップＳ５でＹＥＳと判定されて吸気圧力Ｂｔが閾値Ｂｔｘよりも低下していることが確認された場合、自動停止制御部５１は、燃料噴射弁１５を常に閉状態に維持することにより、燃料噴射弁１５からの燃料の供給を停止する制御を実行する（ステップＳ６）。図２に示すタイムチャートでは、吸気圧力Ｂｔが−２０ｋＰａ（閾値Ｂｔｘ）未満まで低下した時点ｔ２で、上記燃料供給の停止（燃料カット）が実行されている。
次いで、自動停止制御部５１は、各気筒２Ａ〜２Ｄのいずれかのピストン５が上死点を迎えたときのエンジン回転速度Ｎｅ（上死点回転速度）の値が、予め定められた第１所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ７）。なお、図２に示すように、エンジン回転速度Ｎｅは、上記各気筒２Ａ〜２Ｄのいずれかが圧縮上死点を迎える度に一時的に落ち込み、圧縮上死点を超えた後で再び上昇するというアップダウンを繰り返しながら徐々に低下していくので、上記上死点回転速度は、上記アップダウンの谷のタイミングにおける回転速度Ｎｅとして測定することができる。
上記ステップＳ７での上死点回転速度に関する判定は、停止直前の最後の上死点（最終ＴＤＣ）からｎ回前の上死点の通過タイミング（図２の時点ｔ３）を特定するために行われる。すなわち、エンジンが自動停止する過程で、その回転速度Ｎｅの低下の仕方には一定の規則性があるため、上死点の通過時にそのときの回転速度Ｎｅ（上死点回転速度）を調べれば、それが最終ＴＤＣの何回前の上死点にあたるのかを推定することができる。そこで、上死点回転速度を随時測定し、それが予め設定された第１所定範囲（最終ＴＤＣのｎ回前の上死点回転速度にあたるものとして実験等により予め調べられた範囲）に入るか否かを判定することにより、最終ＴＤＣのｎ回前（図２の例では２回前）の上死点通過タイミングを特定する。
上記ステップＳ７でＹＥＳと判定されて現時点が最終ＴＤＣのｎ回前の上死点通過タイミングであることが確認された場合、自動停止制御部５１は、その時点（図２の時点ｔ３）におけるエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅをこれまでの値（時点ｔ１以後の値）からどの程度低下させるかという低下目標値を算出するとともに（ステップＳ８）、算出した低下目標値に合わせて上記目標発電電流Ｇｅを低下させる制御を実行する（ステップＳ９）。
上記ステップＳ９での目標発電電流Ｇｅの低下量は、上記ステップＳ７で所定範囲内にあると判定された上死点回転速度が、その所定範囲の上限値に近いほど小さく、下限値に近いほど大きく設定される。つまり、最終ＴＤＣのｎ回前（時点ｔ３）の上死点回転速度が大きいほど、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅの値が大きく（つまりエンジン負荷が大きく）され、上記時点ｔ３での上死点回転速度が小さいほど、目標発電電流Ｇｅの値が小さく（つまりエンジン負荷が小さく）される。
このような制御が行われることで、エンジンが最終ＴＤＣを迎えたとき（時点ｔ４）の回転速度Ｎｅｔは、比較的ばらつきの少ないものとなり、かなり高い確率で、図５に示した特定速度範囲Ｐ内に収まることになる。
次いで、自動停止制御部５１は、各気筒２Ａ〜２Ｄのいずれかが上死点を迎えたときのエンジン回転速度Ｎｅ（上死点回転速度）の値が、予め定められた第２所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ここでの判定に用いられる第２所定範囲は、最終ＴＤＣを通過したことを特定するためのものであり、上記ステップＳ７での第１所定範囲よりも小さい値に設定される。どのような回転速度の範囲にあれば最終ＴＤＣと判断できるかは、上記ステップＳ７で説明したときと同様、実験等により予め調べておく。
上記ステップＳ１０でＹＥＳと判定されて現時点が最終ＴＤＣの通過タイミングであることが確認された場合、自動停止制御部５１は、その時点（図２の時点ｔ４）で、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを予め定められた所定値（例えば０Ａ）に設定する制御を実行する（ステップＳ１１）。
以上のような制御を経た後、エンジンは、その後一度も上死点を超えることなく（一時的には逆転方向に動きながら）、完全停止状態に至る（図２の時点ｔ５）。この時点での停止圧縮気筒２Ｃのピストン位置は、ほとんどのケースで、図３に示した目標範囲Ｒ、つまり上死点と下死点との中間位置ＣＡｘ（ここでは９０度ＣＡ）よりも下死点側にあると考えられる。すなわち、エンジンが停止するまでの過程で、上述したように、吸気絞り弁３０を全閉（０％）にしつつ燃料カットを実行し（Ｓ３，Ｓ６）、かつエンジンが最終ＴＤＣを迎える前にオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを調節するようにしたため（Ｓ９）、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔは、かなり高い確率で、図５に示した特定速度範囲Ｐ内に含まれていたはずである。そうであれば、図５に示した関係により、エンジンが完全停止したときの停止圧縮気筒２Ｃのピストン位置は、９０度ＣＡ（＝ＣＡｘ）よりも下死点側になっていると考えられる。
その後、自動停止制御部５１は、エンジン回転速度Ｎｅ＝０ｒｐｍであるか否かを判定することにより、エンジンが完全停止したか否かを判定する（ステップＳ１２）。そして、エンジンが完全停止していれば、吸気絞り弁３０の開度Ｋを、通常運転時に設定される開度（例えば８０％）に設定する制御を実行する（ステップＳ１３）。
（４）再始動制御
次に、エンジンが自動停止した後でＥＣＵ５０の再始動制御部５２により実行される制御の内容を図７のフローチャートに基づき説明する。
図７のフローチャートに示す処理がスタートすると、再始動制御部５２は、各種センサ値に基づいて、エンジンの再始動条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。例えば、車両発進のためにアクセルペダル３６が踏み込まれたこと（アクセルＯＮ）、バッテリの残容量が低下したこと、エンジンの冷却水温が所定値未満（冷間状態）になったこと、エンジンの停止継続時間（自動停止後の経過時間）が所定時間を越えたこと、等の条件の少なくとも１つが成立したときに、再始動条件が成立したと判定する。
上記ステップＳ２１でＹＥＳと判定されて再始動条件が成立したことが確認された場合、再始動制御部５２は、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が、図３に示した目標範囲Ｒ、つまり上死点と下死点との間の中間位置ＣＡｘ（ここでは９０度ＣＡ）よりも下死点側にあるか否かを判定する（ステップＳ２２）。
ここで、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置は、上述した自動停止制御（図６）の効果により、ほとんどの場合において、上記目標範囲Ｒ（ＣＡｘよりも下死点側）に収まっているはずである。ただし、何らかの原因で、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が目標範囲Ｒを外れる（ＣＡｘよりも上死点側にある）ケースもあり得ると考えられる。そこで、念のために上記ステップＳ２２の判定を行っている。
上記ステップＳ２２でＹＥＳと判定されて停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が目標範囲Ｒ（ＣＡｘよりも下死点側）にあることが確認された場合、再始動制御部５２は、停止圧縮気筒２Ｃに最初の燃料を噴射してエンジンを再始動させる制御（１圧縮始動）を実行する（ステップＳ２３）。すなわち、スタータモータ３４を駆動してクランクシャフト７に回転力を付与しつつ、停止圧縮気筒２Ｃに燃料を噴射して自着火させることにより、エンジン全体として１回目の上死点を迎えた時点から燃焼を再開させ、エンジンを再始動させる。
一方、可能性としては少ないが、上記ステップＳ２２でＮＯと判定されて停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が目標範囲Ｒを外れていることが確認された場合、再始動制御部５２は、停止吸気気筒２Ｄに最初の燃料を噴射してエンジンを再始動させる制御（２圧縮始動）を実行する（ステップＳ２４）。すなわち、スタータモータ３４を駆動してクランクシャフト７に回転力を付与しつつ、停止吸気気筒２Ｄに燃料を噴射して自着火させることにより、エンジン全体として２回目の上死点を迎えた時点から燃焼を再開させ、エンジンを再始動させる。
（５）作用効果等
以上説明したように、当実施形態では、４サイクルのディーゼルエンジンからなるエンジンの自動停止制御時に、吸気絞り弁３０の開度を全閉（０％）に設定するとともに（図２の時点ｔ１）、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止する燃料カットを実行した後（時点ｔ２）、さらに、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを、エンジン回転速度Ｎｅの低下度合いに応じて低下させることにより（時点ｔ３）、最終ＴＤＣ（全気筒における停止直前の最後の上死点）の通過時に、エンジン回転速度Ｎｅを図５に示した特定速度範囲Ｐ内に収めるようにした。このような構成によれば、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置を、より高い精度で図３に示した目標範囲Ｒ内に収めることができ、その結果、再始動のために停止圧縮気筒２Ｃに噴射された燃料を確実に自着火させることができ、より短時間でエンジンを再始動させることができるという利点がある。
すなわち、上記実施形態のように、エンジンの自動停止制御時に吸気絞り弁３０を全閉にし、その状態をエンジンの完全停止まで継続させた場合には、各気筒２Ａ〜２Ｄ内の平均的な空気量が少なめになり、エンジン停止時のピストン位置が、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔの大小（つまり最後の上死点を乗り越えるときのピストンの勢いの相違）によって左右され易くなる。そこで、上記実施形態では、このような状態を敢えてつくり出した上で、ある時点（図２では時点ｔ３）でのオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを調節することにより、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔを図５の特定速度範囲Ｐ内に収めるようにした。これにより、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が、かなり高い確率で上死点と下死点との間の中間位置ＣＡｘよりも下死点側（目標範囲Ｒ）に収まることになる。
このような範囲Ｒに停止圧縮気筒２Ｃのピストン５があれば、エンジンの再始動のためにスタータモータ３４を駆動したときに、ピストン５の上昇によって当該気筒２Ｃ内の空気が十分に圧縮されて高温化するため、当該気筒２Ｃ内に最初の燃料を噴射することで、その燃料を確実に自着火させて燃焼させることができる。これにより、エンジン全体として１回目の上死点を迎える時点から燃焼を再開でき、より迅速にエンジンを再始動させることができる。
また、上記実施形態では、最終ＴＤＣよりもｎ回前に上死点を迎える気筒の上死点通過時（図２の時点ｔ３）に、そのときのエンジン回転速度Ｎｅに基づきオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅの低下目標値を算出し、その目標値に合わせて上記オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを変化させるようにしたため、最終ＴＤＣを迎える前のエンジン回転速度Ｎｅの低下度合いに応じてエンジンにかかる負荷を適正に調節することができ、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔを上記特定速度範囲Ｐに確実に収めることができる。これにより、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置をより高い精度で目標範囲Ｒ内に収めることができ、当該気筒２Ｃ内に最初の燃料を噴射することによる迅速なエンジン再始動（１圧縮始動）を図ることができる。
特に、上記実施形態では、エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔ１でオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを一旦増大させておき、上記最終ＴＤＣのｎ回前の上死点通過時点ｔ３でＧｅを必要量だけ低下させるようにしたため、最終ＴＤＣを迎える前のエンジン負荷を優れた応答性で調節することができる。
つまり、オルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅの制御は、Ｇｅを低下させるときの方が、増大させるときよりも応答性に優れる。そこで、エンジンの自動停止制御の開始時にＧｅを予め増大させてから、時点ｔ３で必要量低下させることにより、優れた応答性でエンジンにかかる負荷を調節することができ、上記停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置をより確実に目標範囲Ｒに収めることができる。
また、上記実施形態では、吸気絞り弁３０を全閉にする前の時点（ｔ１よりも前の時点）において、エンジンの運転状態にかかわらず上記吸気絞り弁３０を一定の開弁位置（図２の例ではＫ＝８０％）に維持するようにしたため、自動停止制御の開始直前まで（時点ｔ１まで）着火安定性を十分に確保でき、自動停止制御の開始時におけるエンジン回転速度Ｎｅがばらつくのを効果的に防止することができる。これにより、予め想定される予定のラインに沿ってエンジン回転速度Ｎｅを低下させることができ、エンジンの完全停止に至るまでに要する時間（停止時間）を効果的に安定化させることができる等の利点がある。
なお、上記実施形態では、エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔ１で、吸気絞り弁３０の開度Ｋを全閉（０％）にし、その状態をエンジンが完全停止するまで（回転速度Ｎｅ＝０ｒｐｍになるまで）維持することにより、図５のプロットＸ３の分布に示したように、停止圧縮気筒２Ｃのピストン停止位置が、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔに応じて比較的大きく変化する状況をつくり出すようにしたが、図５のプロットＸ３のような分布を得ることができれば、開度Ｋ＝０％を必ずしもエンジンの完全停止まで維持する必要はない。例えば、最終ＴＤＣの通過時点（図２時点ｔ４）まで開度Ｋ＝０％に設定すれば、上記プロットＸ３に近い（右下がりの）分布が得られると考えられるので、吸気絞り弁３０の開度Ｋは、少なくとも最終ＴＤＣまで０％に維持すればよい。
また、上記実施形態では、エンジンの自動停止条件の成立時点ｔ１で吸気絞り弁３０の開度Ｋを全閉（０％）に設定し、ある程度の吸気圧力の低下が見られる時点ｔ２で、燃料噴射弁１５からの燃料の供給を停止する燃料カットを実行するようにしたが、吸気絞り弁３０を全閉にするのと同じ時点ｔ１で燃料カットを実行してもよい。
また、上記実施形態では、エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔ１でオルタネータ３２の目標発電電流Ｇｅを一旦増大させておき、上記最終ＴＤＣのｎ回前の上死点通過時点ｔ３でＧｅを必要量だけ低下させるようにしたが、時点ｔ１〜ｔ３の間、目標発電電流Ｇｅを比較的低い値に維持しておき、上記時点ｔ３（最終ＴＤＣのｎ回前の上死点通過時点）で、そのときのエンジン回転速度Ｎｅに応じて目標発電電流Ｇｅを増大させるようにしてもよい。この場合、時点ｔ３で目標発電電流Ｇｅを低下させるようにした上記実施形態と比べると、制御の応答性は劣るが、例えば目標発電電流Ｇｅを所要量増大させるのにどの程度の時間を要するかというデータが予め分かっていれば、その応答時間を考慮した制御を行うことで、上記実施形態と同様、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度Ｎｅｔを上記特定速度範囲Ｐ内に適正に収めることができると考えられる。
また、上記実施形態では、最終ＴＤＣのｎ回前の上死点通過時点ｔ３で、オルタネータ３２の発電量（目標発電電流Ｇｅ）を変化させ、これによってエンジンにかかる負荷を調節するようにしたが、エンジン（クランクシャフト７）に負荷を与えるものとして、オルタネータ３２以外の補機があれば、その補機の動作を制御することによってエンジン負荷を調節してもよい。
また、上記実施形態では、圧縮自己着火式エンジンの一例としてのディーゼルエンジン（軽油を自己着火により燃焼させるエンジン）に、本発明にかかる自動停止・再始動制御を適用した例を説明したが、本発明と同様の構成は、圧縮自己着火式のエンジンであれば、ディーゼルエンジンに限らず適用可能である。例えば、最近では、ガソリンを含む燃料を高圧縮比で圧縮して自己着火させるタイプのエンジンが研究、開発されているが、このような圧縮自己着火式のガソリンエンジンに対しても、本発明にかかる自動停止・再始動制御を好適に適用することができる。
最後に、上記実施形態に基づき開示された本発明の構成およびその効果について概説する。
本発明は、気筒内に噴射された燃料を自己着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに対し予め定められた所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動的に停止させるとともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ、停止時に圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒に対し燃料噴射を実行することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動装置に関する。この始動装置は、上記エンジンの吸気通路を流れる空気の流量を調節する吸気絞り弁と、上記エンジンの各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁と、上記エンジンに負荷を与える補機とを含む各種機器を制御する制御手段を備える。制御手段は、上記自動停止条件が成立した以降に、上記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する燃料カットを実行するとともに、上記吸気絞り弁の開度を全閉にしてその状態を全気筒における停止直前の最後の上死点である最終ＴＤＣまで少なくとも維持し、さらに、上記最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度が、上記最終ＴＤＣでのエンジン回転速度となり得る速度域のうちその上限値と下限値との中間値よりも低回転側の範囲に設定された特定速度範囲内に収まるように、上記燃料カット後における上記補機の動作を制御してエンジン負荷を調節することにより、上記停止圧縮気筒のピストンを上死点と下死点との間の中間位置よりも下死点側で停止させる。
また、本発明は、上記圧縮自己着火式エンジンの始動方法に関する。この始動方法には、上記自動停止条件が成立した以降に、上記エンジンの各気筒に設けられた燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する燃料カットを実行するとともに、上記エンジンの吸気通路を流れる空気の流量を調節する吸気絞り弁の開度を全閉にしてその状態を全気筒における停止直前の最後の上死点である最終ＴＤＣまで少なくとも維持するステップと、上記最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度が、上記最終ＴＤＣでのエンジン回転速度となり得る速度域のうちその上限値と下限値との中間値よりも低回転側の範囲に設定された特定速度範囲内に収まるように、上記エンジンに負荷を与える補機の上記燃料カット後の動作を制御してエンジン負荷を調節することにより、上記停止圧縮気筒のピストンを上死点と下死点との間の中間位置よりも下死点側で停止させるステップとが含まれる。
これらの発明のように、エンジンの自動停止制御時に吸気絞り弁を全閉にし、その状態を少なくとも最終ＴＤＣまで維持した場合には、各気筒内の平均的な空気量が少なめになり、エンジン停止時のピストン位置が、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度の大小（つまり最後の上死点を乗り越えるときのピストンの勢いの相違）によって左右され易くなる。そこで、本発明では、このような状態を敢えてつくり出した上で、補機の動作制御に伴いエンジン負荷を調節することにより、最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度を、最終ＴＤＣでのエンジン回転速度となり得る速度域のうちその上限値と下限値との中間値よりも低回転側の範囲に設定された特定速度範囲内に収めるようにした。このように、最終ＴＤＣを超えるときのピストンスピードを比較的遅くすることにより、停止圧縮気筒のピストン停止位置が、かなり高い確率で上死点と下死点との間の中間位置よりも下死点側に収まることになる。
このような範囲に停止圧縮気筒のピストン位置があれば、エンジンの再始動のためにスタータモータを駆動したときに、ピストンの上昇によって当該気筒内の空気が十分に圧縮されて高温化するため、当該気筒内に最初の燃料を噴射することで、その燃料を確実に自着火させて燃焼させることができる。これにより、エンジン全体として１回目の上死点を迎える時点から燃焼を再開でき、より迅速にエンジンを再始動させることができる。
本発明の始動装置において、好ましくは、上記補機は、上記エンジンから駆動力を得て発電するオルタネータであり、上記制御手段は、上記燃料カットの実行後、上記最終ＴＤＣよりも所定回数前に上死点を迎える気筒の上死点通過時に、そのときのエンジン回転速度に基づき上記オルタネータの目標発電電流を算出し、その目標発電電流に合わせて上記オルタネータの発電量を変化させる。
このように、最終ＴＤＣを迎える前に、エンジン回転速度の低下度合いに応じてオルタネータの発電量を変化させるようにした場合には、オルタネータの発電制御に基づきエンジンにかかる負荷を適正に調節することができ、停止圧縮気筒のピストン停止位置をより高い精度で上述した範囲内（上死点と下死点との中間位置よりも下死点側）に収めることができる。
上記構成において、より好ましくは、上記目標発電電流は、上記自動停止条件が成立した時点で一旦増大され、その後、上記最終ＴＤＣよりも所定回数前の上死点通過時に必要量だけ低減される。
この構成によれば、最終ＴＤＣを迎える前のエンジン負荷を優れた応答性で調節することができる。
本発明の始動装置において、好ましくは、上記制御手段は、上記自動停止条件の成立に伴い上記吸気絞り弁を全閉にする前の時点では、上記エンジンの運転状態にかかわらず上記吸気絞り弁を一定の開弁位置に維持する。
この構成によれば、自動停止制御の開始直前まで着火安定性を十分に確保でき、自動停止制御の開始時におけるエンジン回転速度がばらつくのを効果的に防止することができる。

Claims (5)

  1. 気筒内に噴射された燃料を自己着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに対し予め定められた所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動的に停止させるとともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ、停止時に圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒に対し燃料噴射を実行することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動装置であって、
    上記エンジンの吸気通路を流れる空気の流量を調節する吸気絞り弁と、上記エンジンの各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁と、上記エンジンに負荷を与える補機とを含む各種機器を制御する制御手段を備え、
    上記制御手段は、
    上記自動停止条件が成立した以降に、上記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する燃料カットを実行するとともに、上記吸気絞り弁の開度を全閉にしてその状態を全気筒における停止直前の最後の上死点である最終ＴＤＣまで少なくとも維持し、
    さらに、上記最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度が予め定められた特定速度範囲内に収まるように、上記燃料カット後における上記補機の動作を制御してエンジン負荷を調節することにより、上記停止圧縮気筒のピストンを上死点と下死点との間の中間位置よりも下死点側で停止させる、ことを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動装置。
  2. 請求項１記載の圧縮自己着火式エンジンの始動装置において、
    上記特定速度範囲は、上記最終ＴＤＣでのエンジン回転速度となり得る速度域のうち、その上限値と下限値との中間値よりも低回転側の範囲に設定される、ことを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動装置。
  3. 請求項１記載の圧縮自己着火式エンジンの始動装置において、
    上記補機は、上記エンジンから駆動力を得て発電するオルタネータであり、
    上記制御手段は、上記燃料カットの実行後、上記最終ＴＤＣよりも所定回数前に上死点を迎える気筒の上死点通過時に、そのときのエンジン回転速度に基づき上記オルタネータの目標発電電流を算出し、その目標発電電流に合わせて上記オルタネータの発電量を変化させる、ことを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動装置。
  4. 請求項１記載の圧縮自己着火式エンジンの始動装置において、
    上記制御手段は、上記自動停止条件の成立に伴い上記吸気絞り弁を全閉にする前の時点では、上記エンジンの運転状態にかかわらず上記吸気絞り弁を一定の開弁位置に維持する、ことを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動装置。
  5. 気筒内に噴射された燃料を自己着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに対し予め定められた所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動的に停止させるとともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ、停止時に圧縮行程にある気筒である停止圧縮気筒に対し燃料噴射を実行することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動方法であって、
    上記自動停止条件が成立した以降に、上記エンジンの各気筒に設けられた燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する燃料カットを実行するとともに、上記エンジンの吸気通路を流れる空気の流量を調節する吸気絞り弁の開度を全閉にしてその状態を全気筒における停止直前の最後の上死点である最終ＴＤＣまで少なくとも維持するステップと、
    上記最終ＴＤＣ通過時のエンジン回転速度が予め定められた特定速度範囲内に収まるように、上記エンジンに負荷を与える補機の上記燃料カット後の動作を制御してエンジン負荷を調節することにより、上記停止圧縮気筒のピストンを上死点と下死点との間の中間位置よりも下死点側で停止させるステップとを含む、ことを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動方法。
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