JP4315056B2

JP4315056B2 - エンジンの始動装置

Info

Publication number: JP4315056B2
Application number: JP2004160220A
Authority: JP
Inventors: 雅之鐵野; 淳一田賀; 啓二荒木
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: JP2005337184A

Description

本発明は、エンジンの始動装置に関し、エンジンのアイドル運転状態等において予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止させるとともに、この状態で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構成されたエンジンの始動装置に関するものである。

近年、燃費の低減およびＣＯ_２排出量の抑制等を図るため、アイドル運転時等にエンジンを自動的に一旦停止させ、その後に車両の発進操作が行われる等の再始動条件が成立した時点で、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自動停止制御（いわゆるアイドルストップ制御）の技術が開発されている。このアイドルストップ制御時における再始動は、車両の発進操作等に応じてエンジンをスムーズに始動させることが要求されるが、従来から一般的に行われているように、スタータモータによりエンジンの出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを再始動させる方法によると、スタータモータが頻繁に作動状態となって大きな騒音が発生するとともに、スタータモータの寿命が短くなる等の問題がある。

そこで、膨張行程で停止状態にある気筒内に燃料を噴射して点火、燃焼させることにより、その燃焼エネルギーでエンジンを即時的に始動させることが望ましい。しかし、上記のように膨張行程で停止状態にある気筒のピストン停止位置が不適切である場合、例えば上死点あるいは下死点に極めて近い位置にピストンが停止している場合には、気筒内の空気量が著しく少なくなって燃焼エネルギーが充分に得られなくなり、あるいは燃焼エネルギーがピストンに作用する行程が短すぎる等により、エンジンを正常に始動させることができない可能性がある。

このような問題の対策として、例えば下記特許文献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、膨張行程で停止状態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上記制動装置を制御し、あるいは下記特許文献２に示すように、エンジンの自動停止条件が成立したと判定されると、希薄空燃比噴射モードを選択して吸気圧力を増大させることにより、膨張行程で停止状態となる気筒のピストンを所定位置で停止させることが可能なように圧縮圧力を上昇させることが行われている。
実開昭６０−１２８９７５号公報特開２００１−１７３４７３号公報

上記特許文献１に開示されたエンジンの始動装置によると、車両の制動装置とは別にエンジンのクランク軸を制動するための装置を設ける必要があり、しかも膨張行程で停止状態となる気筒のピストンを適正位置に停止させるには上記制動装置を精度良くコントロールしなければならず、このコントロールが困難であるという問題がある。

一方、上記特許文献２に開示されているように、エンジンの自動停止条件が成立した時点で、吸気圧力を増大させて圧縮圧力を上昇させるように構成した場合においても、燃料噴射の停止後におけるエンジン回転速度の低下度合が変化すると、ピストンの停止位置が変動してエンジンの再始動に適した位置にピストンを適正に停止させることが困難であるという問題がある。

本発明は上記の事情に鑑み、簡単な構成でエンジンの自動停止時にピストンを適正位置に停止させてエンジンを確実に再始動させ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。

請求項１に係る本発明は、気筒内空燃比が理論空燃比付近に設定された均一燃焼形態の運転状態にあるときと、気筒内空燃比が理論空燃比よりも大きく、均一燃焼形態の気筒内空燃比よりもリーンに設定された成層燃焼形態の運転状態にあるときとの双方においてエンジンの自動停止が行われるように予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジンの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、少なくとも膨張行程で停止した気筒に燃料を噴射して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを自動的に再始動させるように構成されたエンジンの始動装置であって、エンジンの均一燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、燃料噴射を停止する際におけるエンジンの目標回転速度を通常のアイドル回転速度よりも高い値に設定し、この目標回転速度が一定時間に亘り継続された後に燃料噴射を停止させ、かつエンジンの成層燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、燃料噴射を停止する際におけるエンジンの目標回転速度を通常のアイドル回転速度よりも高い値で、上記均一燃焼形態の目標回転速度よりも低い値に設定し、この目標回転速度が一定時間に亘り継続された後に燃料噴射を停止させる自動停止制御手段を備えたものである。

請求項２に係る本発明は、上記請求項１に記載のエンジンの始動装置において、エンジンの成層燃焼形態でエンジンの自動停止条件が成立した場合には、燃料噴射が停止されるまでエンジンが成層燃焼形態から均一燃焼形態に切り替えられるのを禁止するものである。

請求項３に係る本発明は、気筒内空燃比が理論空燃比付近に設定された均一燃焼形態の運転状態にあるときと、気筒内空燃比が理論空燃比よりも大きく、均一燃焼形態の気筒内空燃比よりもリーンに設定された成層燃焼形態の運転状態にあるときとの双方においてエンジンの自動停止が行われるように予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジンの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、少なくとも膨張行程で停止した気筒に燃料を噴射して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを自動的に再始動させるように構成されたエンジンの始動装置であって、エンジンの回転速度が通常のアイドル回転速度よりも高い状態でエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定する判定手段と、エンジンの成層燃焼形態でエンジンの自動停止条件が成立したと判定された場合には、燃料噴射を停止する際におけるエンジンの目標回転速度を通常のアイドル回転速度よりも高い値で、均一燃焼形態の目標回転速度よりも低い値に設定するとともに、燃料噴射が停止されるまでエンジンが成層燃焼形態から均一燃焼形態に切り替えられるのを禁止する禁止手段とを備えたものである。

請求項４に係る本発明は、上記請求項１〜３項の何れか１項に記載のエンジンの始動装置において、エンジンを自動停止させる運転領域を成層燃焼形態とするとともに、排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒の浄化性能を向上させる必要がある場合にエンジンを均一燃焼形態とする燃焼制御手段を備えたものである。

請求項５に係る本発明は、上記請求項１〜４項の何れか１項に記載のエンジンの始動装置において、気筒内に導入される吸気流量を調節する吸気流量調節手段と、エンジンを自動停止させる際に、燃料噴射の停止時点からエンジン回転速度が所定速度以下に低下するまでの間は、エンジンの燃焼形態に拘わらず吸気流量を増大させる方向に上記吸気流量調節手段を作動させるとともに、エンジン回転速度が所定速度以下に低下した時点で吸気流量を減少させる方向に吸気流量調節手段を作動させる吸気流量制御手段とを備え、上記吸気流量を減少させる際のエンジン回転速度をエンジンの燃焼形態の如何に拘わらず一定値に設定するものである。

請求項１に係る発明によれば、エンジンの自動停止条件が成立してエンジンを自動停止させる際に、エンジンの運転状態に応じて設定されたエンジンの目標回転速度が一定時間に亘って継続されることにより、エンジンの回転速度が安定した状態で燃料噴射が停止されるため、この燃料噴射の停止後にエンジンの回転速度を低下させる制御を適正に実行して、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒のピストンをエンジンの再始動に適した位置に停止させることができるとともに、エンジンの運転状態に応じて設定されたエンジンの目標回転速度が一定時間に亘って継続される前に、エンジンの自動停止条件が解除された場合には、エンジンの自動停止制御を中止することにより発進要求に対する応答性を向上させることができる。

そして、エンジンの均一燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、エンジンの目標回転速度が、エンジンを自動停止させない通常のアイドル回転速度よりも高い値に設定され、上記目標回転速度が一定時間に亘り継続された状態で燃料噴射が停止されるため、燃料噴射の停止後にエンジンの回転速度を低下させる制御を適正に実行して、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒のピストンをエンジンの再始動に適した位置に停止させることができるとともに、エンジンが停止状態となるまでの間に各気筒内の既燃ガスを確実に排出することができる。また、エンジンの気筒に導入される吸気流量が多く、エンジンの自動停止時における掃気性を充分に確保できるエンジンの成層燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、燃料噴射を停止する際におけるエンジンの目標回転速度が均一燃焼形態の目標回転速度よりも低い値に設定されることにより、各気筒の掃気性を確保しつつ、燃料噴射が停止されるまでの間における燃費を改善できるとともに、エンジン騒音の発生を効果的に抑制できるという利点がある。

請求項２に係る発明によれば、エンジンの自動停止時における各気筒の掃気性を充分に確保できるエンジンの成層燃焼形態でエンジンの自動停止制御が開始された場合には、燃料噴射が停止されるまでエンジンが成層燃焼形態から均一燃焼形態に切り替えられるのを禁止することにより、エンジンの自動停止時における各気筒の掃気性を損なうことなく、効果的に燃費を改善するとともに、エンジン騒音の発生を抑制できるという利点がある。

請求項３に係る発明によれば、エンジンの回転速度が通常のアイドル回転速度よりも高い状態でエンジンの自動停止条件が成立したか否か判定して、燃料噴射の停止後にエンジンの回転速度を低下させる制御を適正に実行することにより、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒のピストンをエンジンの再始動に適した位置に停止させることができる。そして、エンジンの気筒に導入される吸気流量が多く、エンジンの自動停止時における各気筒の掃気性を充分に確保できるとともに、目標回転速度が均一燃焼形態よりも高い値に設定されたエンジンの成層燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、均一燃焼形態への切り替えが禁止されるため、燃費が改善されるとともに、エンジン騒音の発生が効果的に抑制されるという利点がある。

請求項４に係る発明によれば、通常時には、エンジンの成層燃焼形態でエンジンの自動停止制御が実行されることにより、燃費が効果的に改善されるとともに、エンジン騒音の発生が抑制されるという利点がある。また、排気ガス浄化触媒の浄化性能を向上させる必要がある場合、例えば排気ガス浄化触媒の温度が低下するのを防止して活性温度を維持する必要がある場合、または排気ガス浄化触媒のＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘを離脱させる場合等には、エンジンを均一燃焼形態とすることにより、排気浄化性能を充分に確保することができる。

請求項５に係る発明によれば、エンジンを自動停止させる際に、燃料噴射の停止時点からエンジン回転速度が所定速度以下に低下するまでの間は吸気流量を増大させることにより、各気筒の掃気性を効果的に向上させるとともに、ポンピングロスを低減する制御を実行した後に、エンジンが成層燃焼形態にあるか均一燃焼形態にあるかに拘わらず、エンジンの回転速度が予め設定された一定値以下に低下した時点で、エンジンの気筒内に導入される吸気流量を減少させることにより、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒のピストンをエンジンの再始動に適した位置に停止させる制御を適正に実行できるという利点がある。

図１および図２は、本発明に係るエンジンの始動装置を有する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とを備えている。上記エンジン本体１には、四つの気筒１２Ａ〜１２Ｄが設けられるとともに、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、クランク軸３に連結されたピストン１３が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室１４が形成されている。

上記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の頂部には、プラグ先端が燃焼室１４内に臨むように点火プラグ１５が設置されている。また、上記燃焼室１４の側方には、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、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、上記ＥＣＵ２から入力されたパルス信号の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上記点火プラグ１５の電極付近に向けて噴射するように構成されている。

また、上記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の上部には、燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１７および排気ポート１８が設けられるとともに、これらのポート１７，１８に、吸気弁１９および排気弁２０がそれぞれ装備されている。上記吸気弁１９および排気弁２０は、図示を省略したカムシャフト等を有する動弁機構によって駆動されることにより、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からなる吸気流量調節手段が配設されている。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、各気筒１２Ａ〜１２Ｄからの排気が集合する排気通路２２の集合部下流には、排気ガス浄化触媒３７が配設されている。この排気ガス浄化触媒３７は、例えば、排気の空燃比状態が理論空燃比近傍にあるときにＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘの浄化率が極めて高い、いわゆる三元触媒からなるとともに、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い酸素過剰雰囲気でこれを吸蔵する酸素吸蔵能を有し、酸素濃度の比較的低いときには吸蔵している酸素を放出して、ＨＣ、ＣＯ等と反応させるものである。なお、上記排気ガス浄化触媒３７は、三元触媒に限らず、上記のような酸素吸蔵能を有するものであれば良く、例えば酸素過剰雰囲気でもＮＯｘを浄化可能な、いわゆるリーンＮＯｘ触媒であってもよい。

上記エンジン本体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、図示を省略したフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより目標発電電流を調整するレギュレータ回路２８ａを内蔵し、このレギュレータ回路２８ａに入力される上記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、後述するよう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、カムシャフトに設けられた気筒識別用の特定回転位置を検出するカム角センサ３２と、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ３３と、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から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。

そして、ＥＣＵ２には、上記各センサ２５，２６，３０〜３５からの検出信号を受け、燃料噴射弁１６に対して燃料の噴射量および噴射時期を制御するための制御信号を出力するとともに、点火プラグ１５に付設された点火装置２７に対して点火時期を制御することにより、エンジンの運転状態に対応した燃焼制御を実行する燃焼制御手段４１と、上記スロットル弁２３のアクチュエータ２４に対してスロットル開度を制御するための制御信号を出力して吸気流量を制御する吸気流量制御手段４２と、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料噴射を所定のタイミングで停止（燃料カット）して、エンジンを自動的に停止させるとともに、その後に運転者によるアクセル操作が行われる等により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制御を実行する自動停止制御手段４３と、オルタネータ２８の目標発電電流を設定する発電電流制御手段４６とが設けられている。

上記燃焼制御手段４１および吸気流量制御手段４２は、エンジンを自動停止させない低負荷低回転のアイドル運転領域（通常のアイドル運転領域）および高回転高負荷の全負荷領域で、気筒１２Ａ〜１２Ｄ内の空燃比が略理論空燃比に設定された均一燃焼形態の燃焼制御を実行し、上記領域以外の通常運転領域で、気筒１２Ａ〜１２Ｄ内の空燃比が理論空燃比よりもかなり大きい値、例えば空燃比が３０〜４０に設定された成層燃焼形態の燃焼制御を実行するように構成されている。また、上記成層燃焼形態の燃焼制御が実行される通常運転領域において、排気ガス浄化触媒３７の浄化性能を向上させる必要がある場合、例えば排気ガス浄化触媒３７の温度が低下するのを防止して活性温度を維持する必要がある場合、または排気ガス浄化触媒３７のＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘを離脱させる場合等には、気筒１２Ａ〜１２Ｄ内の空燃比が略理論空燃比に設定された均一燃焼形態の燃焼制御が実行されるようになっている。

上記自動停止制御手段４３は、エンジンの自動停止時に圧縮行程の途中でピストン１３が停止した圧縮行程気筒で初回の燃焼を行わせることにより、そのピストン１３を押し下げてクランク軸３を少しだけ逆転させ、エンジンの自動停止時に膨張行程の途中でピストン１３が停止した膨張行程気筒のピストン１３を一旦上昇させて、その気筒内の混合気を圧縮した状態で、この混合気に点火して燃焼させることにより、クランク軸３に正転方向の駆動トルクを与えてエンジンを再始動させる制御を実行するように構成されている。

上記のようにして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してエンジンを適正に再始動させるためには、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を充分に確保し、これに続いて圧縮上死点を迎える気筒がその圧縮反力に打ち勝って圧縮上死点を超えるようにしなければならない。したがって、エンジンの自動停止時にピストン１３が膨張行程の途中にある上記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。

すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示すように、エンジンの停止時点で膨張行程および圧縮行程になる気筒では、それぞれ位相が１８０°ＣＡだけずれているため、各ピストン１３が互いに逆方向に作動し、膨張行程気筒のピストン１３が行程中央よりも下死点側に位置していれば、その気筒の空気量が多くなって充分な燃焼エネルギーが得られる。しかし、上記膨張行程気筒のピストン１３が極端に下死点側に位置した状態となると、圧縮行程気筒内の空気量が少なくなり過ぎてクランク軸３を逆転させるための燃焼エネルギーが充分に得られなくなる。

これに対して上記膨張行程気筒の行程中央、つまり圧縮上死点後のクランク角が９０°ＣＡとなる位置よりもやや下死点側の所定範囲、例えば圧縮上死点後のクランク角が１００°〜１２０°ＣＡとなる適正範囲Ｒ内にピストン１３を停止させることができれば、圧縮行程気筒内に所定量の空気が確保されて上記初回の燃焼によりクランク軸３を少しだけ逆転させ得る程度の燃焼エネルギーが得られることになる。しかも、膨張行程気筒内に多くの空気量を確保することにより、クランク軸３を正転させるための燃焼エネルギーを充分に発生させてエンジンを確実に再始動させることが可能となる。

そこで、ＥＣＵ２に設けられた上記自動停止制御手段４３により、図４に示すように、エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔ０で、エンジンの目標回転速度を、エンジンを自動停止させないときの通常のアイドル回転速度よりも高い値に設定して安定させる制御を実行する。例えば、通常のアイドル回転速度が６５０ｒｐｍ（自動変速機がドライブレンジ）に設定されたエンジンにおいて、成層燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、上記目標回転速度を８１０ｒｐｍ程度（自動変速機はニュートラルレンジ）に設定することにより、エンジンの回転速度Ｎｅを通常のアイドル回転速度よりも少し高い回転速度で安定させる制御を実行し、エンジンの回転速度Ｎｅが目標回転速度で安定した時点ｔ１で燃料噴射を停止させてエンジンの回転速度Ｎｅを低下させるように構成されている。

なお、均一燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、エンジンの目標回転速度を例えば８６０ｒｐｍ程度（自動変速機はニュートラルレンジ）に設定することにより、エンジンの回転速度Ｎｅを上記通常のアイドル回転速度よりも高く、かつ上記成層燃焼形態でエンジンを停止させる場合よりも高い回転速度で安定させた状態で、燃料噴射を停止させるようになっている。

また、自動停止制御手段４３には、エンジンを自動停止させない通常のアイドル回転速度よりも高い値にエンジンの回転速度Ｎｅを制御した状態で、エンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定する判定手段４４と、エンジンの成層燃焼形態でエンジンの自動停止条件が成立した場合に、燃料噴射が停止されるまでエンジンが成層燃焼形態から均一燃焼形態に切り替えられるのを禁止する禁止手段４５とが設けられている。

図４および図５に示すように、エンジンを自動停止させる制御動作の初期段階である上記燃料噴射の停止時点ｔ１でスロットル弁２３の開度Ｋを、例えば全開の３０％程度の開度に増大させてブースト圧（吸気圧力）Ｂｔを上昇させることにより、エンジンの各気筒１２Ａ〜１２Ｄに吸入される吸気流量を、エンジン運転の継続に必要な最小限の吸気流量よりも所定量だけ多い状態に設定して各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気性を確保する制御が上記吸気流量制御手段４２において実行されるとともに、上記燃料噴射の停止時点ｔ１でオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを上記自動停止条件の成立時点ｔ０よりも低下させることにより、クランク軸３の回転抵抗を低減する制御が上記発電電流制御手段４６において実行されるように構成されている。

また、上記時点ｔ１で燃料噴射を停止することにより、エンジンの回転速度Ｎｅが、予め設定された基準速度（例えば７９０ｒｐｍ）以下に低下したことが確認された時点ｔ２で、上記スロットル弁２３を閉止する。このスロットル弁２３が閉止された時点ｔ２からブースト圧Ｂｔが低下し始めてエンジンの各気筒１２Ａ〜１２Ｄに導入される吸気流量が減少し、上記スロットル弁２３の開放時点ｔ１から閉止時点ｔ２までの間に共通吸気通路２１ｃに導入された空気が、サージタンク２１ｂおよび分岐吸気通路２１ａを経由することにより、吸気行程を迎える第４気筒１２Ｄ、第２気筒１２Ｂ、第１気筒１２Ａおよび第３気筒１２Ｃの順に所定の輸送遅れをもって導入される。そして、上記吸気の輸送遅れを考慮してスロットル弁２３の開放時点ｔ１および閉止時点ｔ２を適正時期に設定することにより、エンジンの停止時に圧縮行程となる第３気筒１２Ｃよりも多くの空気が膨張行程となる第１気筒１２Ａに導入されることになる。

次いで、エンジンの回転速度Ｎｅが上記基準速度Ｎ２以下に低下したことが確認された時点ｔ２で、オルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを一時的に増大させ、かつ後述するようにエンジンの上死点回転速度ｎｅが所定範囲内となった時点ｔ３で、オルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅをエンジン回転速度Ｎｅの低下度合に対応した値に調節することにより、予め行った実験結果等に基づいて設定された基準ラインに沿ってエンジンの回転速度Ｎｅを低下させる制御を実行するように構成されている。

上記のようにエンジンを自動停止させる際に、燃料噴射の停止時点ｔ１から、クランク軸３やフライホイール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。具体的には、図４および図５に示すように、上記各気筒１２Ａ〜１２Ｄが圧縮上死点を迎える度にエンジンの回転速度Ｎｅが一時的に落ち込んだ後に、圧縮上死点を超えた時点で再び上昇するというアップダウンを繰り返しながらエンジン回転速度Ｎｅが次第に低下する。

そして、エンジンの停止前に最後の圧縮上死点を超えた時点ｔ５の後に圧縮上死点を迎える気筒１２Ｃでは、慣性力によるピストン１３の上昇に伴って空気圧が高まり、その圧縮反力によりピストン１３が押し返されてクランク軸３が逆転する。このクランク軸３の逆転により、エンジンの停止時に膨張行程となる膨張行程気筒１２Ａの空気圧が上昇するため、その圧縮反力に応じて膨張行程気筒１２Ａのピストン１３が下死点側に押し返されてクランク軸３が再び正転し始め、このクランク軸３の逆転と正転とが数回繰り返されてピストン１３が往復作動した後に停止することになる。このピストン１３の停止位置は、上記圧縮行程気筒１２Ｃおよび膨張行程気筒１２Ａにおける圧縮反力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、上記最後の圧縮上死点を超えた時点ｔ５におけるエンジンの回転慣性、つまりエンジン回転速度Ｎｅの高低によっても変化する。

したがって、エンジンが自動停止する際に膨張行程にある膨張行程気筒１２Ａのピストン１３を再始動に適した上記適正範囲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の圧縮反力がそれぞれ充分に大きくなり、かつ膨張行程気筒１２Ａの圧縮反力が圧縮行程気筒１２Ｃの圧縮反力よりも所定値以上大きくなるように、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、燃料噴射の停止時点ｔ１でスロットル弁２３の開度Ｋを大きな値に設定することにより、上記膨張行程気筒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た後、エンジンの回転速度Ｎｅが予め設定された基準速度（例えば７９０ｒｐｍ）以下に低下したことが確認された時点ｔ２で、上記スロットル弁２３を閉止してその開度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。

すなわち、図６は、上記のようにエンジンの回転速度Ｎｅが所定速度となった時点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、このピストン位置を縦軸に取るとともに、上記エンジンの上死点回転速度ｎｅを横軸に取って、両者の関係をグラフ化したものである。この作業を繰り返してエンジンの停止動作期間中における上記上死点回転速度ｎｅと、膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン停止位置との相関関係を示す分布図が得られることになる。

上記の分布図から、エンジンの停止動作期間中における上死点回転速度ｎｅと膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン停止位置との間に所定の相関関係が見られ、図６に示す例では、エンジンが停止状態となる前の６番目〜２番目における上死点回転速度ｎｅがハッチングで示す範囲内にあれば、上記ピストン１３の停止位置がエンジンの再始動に適した範囲Ｒ（圧縮上死点後の１００°〜１２０°ＣＡ）に入ることが分かる。特に、エンジンが停止状態となる前の２番目の上死点回転速度ｎｅについてみれば、図７に示すように、上記上死点回転速度ｎｅが略２８０ｒｐｍ〜３８０ｒｐｍの範囲内にあるとともに、約３２０ｒｐｍを境にしてそれ以下の低回転側では、上記上死点回転速度ｎｅが低下するのに伴ってピストン停止位置が徐々に上死点寄りに変化している。一方、上記上死点回転速度ｎｅが３２０ｒｐｍ以上の高回転側では、この上死点回転速度ｎｅの高低に拘わらず、ピストン１３の停止位置が概ね一定になり、略適正範囲Ｒ内に入ることが分かる。

上記のような特徴的な分布傾向が見られるのは、エンジンの上死点回転速度ｎｅが３２０ｒｐｍ以上の高回転側にあると、エンジン停止時の膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃにそれぞれ充分な量の空気が充填され、この空気の圧縮反力によってピストン停止位置が行程の中央寄りに集中するためであると考えられる。なお、上記３２０ｒｐｍ以下の低回転側でピストン停止位置が左下がりの分布状態となるのは、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内で往復動するピストン１３が圧縮上死点側で反転した後、摩擦抵抗等により減速されて行程中央まで戻ることができずに停止するためであると考えられる。

一方、燃料噴射の停止後にスロットル弁２３を開放操作することなく、これを閉止状態に維持した場合には、図７に破線で示すように、一様な右肩上がりの分布状態となり、エンジンの上死点回転速度ｎｅの高低に応じてピストン１３の停止位置が変化することになる。これは、スロットル弁２３を閉じたままに維持すると、吸気負圧が大きい（吸気の圧力が低い）状態に維持され、エンジンの停止後に膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃになる気筒の圧縮反力が小さくなるために、エンジンの回転速度（回転慣性）と摩擦抵抗との影響が相対的に大きくなるからである。

したがって、上記回転慣性および摩擦抵抗の影響を抑制しつつ、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気性を充分に確保するために、図４および図５に示すように、燃料噴射を停止した時点ｔ１から所定時間が経過するまで、つまりエンジン回転速度Ｎｅが基準速度Ｎ２（例えば７９０ｒｐｍ程度）以下に低下する時点ｔ２までは、スロットル弁２３の開度Ｋを比較的大きな値（例えば全開の３０％の開度）に設定する必要がある。また、上記ピストン１３を適正位置に停止させる制御が可能な速度にエンジンの回転速度Ｎｅを維持するために、上記燃料噴射の停止時点ｔ１でオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを、例えば０に設定することが好ましい。

そして、エンジン回転速度Ｎｅが基準速度Ｎ２以下に低下した時点ｔ２で、上記スロットル弁２３の開度Ｋを低減するとともに、オルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを予め設定された初期値に上昇させる制御を実行した後、エンジンの上死点回転速度ｎｅが所定範囲内になった時点ｔ３で、上記オルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅをエンジン回転速度Ｎｅの低下状態に対応した値に低下させてクランク軸３の回転抵抗を調節し、エンジンの外部負荷をエンジン回転速度Ｎｅの低下度合に対応させて変化させることにより、予め行った実験等に基づいて設定された基準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可能となる。

具体的には、上記基準ラインに沿ってエンジンの回転速度Ｎｅが低下している過程でエンジンの上死点回転速度ｎｅを検出し、この上死点回転速度ｎｅが、例えば４８０ｒｐｍ〜５４０ｒｐｍ内にあると判定されることにより、エンジンが停止状態となる前の４番目の圧縮上死点を通過した状態にあることが確認された時点ｔ３の上死点回転速度ｎｅに基づき、図１１に示すように、エンジンの上死点回転速度ｎｅが高い程、目標発電電流Ｇｅが大きな値に設定されたマップから、上記上死点回転速度ｎｅの検出値に対応した目標発電電流Ｇｅを読み出し、この値に対応したオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅするように構成されている。

また、エンジン回転速度Ｎｅが基準速度Ｎ２以下に低下した時点ｔ２でオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを上昇させる際の初期値は、上記マップから読み出される目標発電電流Ｇｅの最大値よりも大きな値に設定され、上記時点ｔ２において初期値に上昇させた目標発電電流Ｇｅを上記時点ｔ３で低下させることにより、上記上死点回転速度ｎｅの検出値に基づいてオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを制御するように構成されている。例えば、上記マップから読み出される目標発電電流Ｇｅが０〜５０Ａに設定されている場合には、その最大値である５０Ａよりも高い値、例えば６０Ａに上記初期値が設定されている。そして、上記時点ｔ２で目標発電電流Ｇｅが６０Ａに設定された後、上記時点ｔ３でマップから読み出された値に基づいて上記目標発電電流Ｇｅの低下量が設定され、この値に基づいてオルタネータ２８の目標発電電流を低下させる制御が実行されるようになっている。

上記のようにしてオルタネータ２８の発電電流の制御が実行されることにより、最後の圧縮上死点を通過した時点ｔ５で、クランク軸３、フライホイール、ピストン１３およびコネクティングロッド等が有する運動エネルギーや圧縮行程気筒１２Ｃで圧縮された空気が有する位置エネルギー等が、その後に作用する摩擦抵抗損失等と見合うものとなり、エンジンの停止状態で膨張行程となる気筒１２Ａのピストン１３をエンジンの再始動に適した範囲Ｒ内に停止させることが可能になる。

上記ＥＣＵ２の自動停止制御手段によりエンジンを自動停止させる際の制御動作を、図８〜図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御動作がスタートすると、エンジンの自動停止制御を実行することが可能な運転状態にあるか否かを示す自動停止許可フラグＦがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１）。この自動停止許可フラグＦは、車速が所定値（例えば１０ｋｍ／ｈ）以上、操舵角が所定値以下、バッテリー電圧が基準値以上、かつエアコンがＯＦＦ状態にある等の条件が全て満たされている場合に、エンジンの自動停止が可能な状態にあると判断してＯＮ状態となるように設定されている。

上記ステップＳ１でＹＥＳと判定された場合には、アクセルセンサ３４がＯＦＦ状態であり、かつブレーキセンサ３５がＯＮ状態であるか否かが判定され（ステップＳ２）、ＹＥＳと判定されて車両が所定の減速状態にあることが確認された場合には、エンジン回転速度Ｎｅが、予め１１００ｒｐｍ程度に設定された減速時燃料カット用の判断基準値ＦＣ・ＯＮよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ３）、ＮＯと判定された場合には、下記ステップＳ７に移行する。

上記ステップＳ３でＹＥＳと判定されてエンジン回転速度Ｎｅが上記減速時燃料カット用の判断基準値ＦＣ・ＯＮよりも大きいことが確認された場合には、減速時の燃料カット（ＦＣ）を実行する（ステップＳ４）。次いで、エンジン回転速度Ｎｅが、予め９００ｒｐｍ程度に設定された燃料復帰用の判断基準値ＦＣ・ＯＦＦ以下に低下したか否かを判定し（ステップＳ５）、ＹＥＳと判定された時点で、上記減速時の燃料カット（ＦＣ）を終了して通常の燃料噴射状態に復帰する（ステップＳ６）。

次いで、現在、気筒１２Ａ〜１２Ｄ内の空燃比を理論空燃比よりもかなり大きい値に設定する成層燃焼形態の運転状態にあるか否かを判定し（ステップＳ７）、ＹＥＳと判定された場合には、エンジンを均一燃焼形態とすることを禁止する均一燃焼禁止フラグがＯＮ状態にあるか否かを判定する（ステップＳ８）。このステップＳ８でＮＯと判定された場合には、上記均一燃焼禁止フラグをＯＮ状態とした後（ステップＳ９）、エンジンの目標回転速度を、通常のアイドル回転速度（６５０ｒｐｍ程度）よりも所定量だけ高い値、例えば７５０ｒｐｍ程度に設定して、この速度を維持する（ステップＳ１０）。

上記ステップＳ７でＮＯと判定されて気筒内の空燃比を理論空燃比ないし理論空燃比付近に設定する均一燃焼形態の運転状態にあることが確認された場合には、エンジンの目標回転速度を、上記７５０ｒｐｍよりさらに高い値、例えば８００ｒｐｍ程度に設定して、この速度を維持する（ステップＳ１１）。そして、アクセルセンサ３４がＯＮ状態となり、あるいはブレーキセンサ３５がＯＦＦ状態となったか否か、つまり減速状態が解除されたか否かを判定し（ステップＳ１２）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ステップＳ１にリターンして上記制御動作を繰り返す。また、上記ステップＳ１２でＮＯと判定されて減速状態が解除されていないことが確認された場合には、車速が０か否か、つまり停車状態となって自動停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１３）。

上記ステップＳ１３でＹＥＳと判定されて停車状態となったことが確認された場合には、この時点ｔ０で気筒内の空燃比を理論空燃比よりもかなり大きい値に設定する成層燃焼形態の運転状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１４）、ＹＥＳと判定された場合には、エンジンの目標回転速度Ｎ１を、通常のアイドル回転速度（６５０ｒｐｍ）よりも所定量だけ高い値、例えば８１０ｒｐｍ程度に設定して成層リーン燃焼状態とするとともに（ステップＳ１５）、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気性を向上させるためにＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁（図示せず）を閉止して排気還流を停止させる（ステップＳ１６）。

また、上記ステップＳ１３でＮＯと判定されて成層燃焼形態の運転状態にないことが確認された場合、例えば、触媒温度の低下、ないしＮＯｘ触媒のリフレッシュを図る等ために、気筒内の空燃比を理論空燃比ないし理論空燃比付近に設定する均一燃焼形態の運転状態にあることが確認された場合には、エンジンを均一燃焼形態とすることを禁止する均一燃焼禁止フラグがＯＮ状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１７）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ステップＳ１５に移行して成層燃焼形態の制御を実行する。

上記ステップＳ１７でＮＯと判定されて均一燃焼禁止フラグがＯＦＦ状態にあることが確認された場合には、エンジンの目標回転速度Ｎ１を、上記８１０ｒｐｍよりさらに高い値、例えば８６０ｒｐｍ程度に設定して均一燃焼形態の制御を実行し（ステップＳ１８）、かつスロットル弁２３を開弁方向に操作してブースト圧Ｂｔが例えば−４００ｍｍＨｇ程度に設定された目標圧Ｐ１となるようにスロットル弁２３の開度Ｋをフィードバック制御するとともに（ステップＳ１９）、自動変速機のシフトレンジをニュートラルに設定して無負荷状態とする（ステップＳ２０）。

上記のようにステップＳ１で車速が１０ｋｍ／ｈよりも大きい走行時にあってエンジンの自動停止許可フラグＦがＯＮ状態にあることが確認されるとともに、ステップＳ２で車両が減速状態（ブレーキセンサ３５がＯＮ状態）にあることが確認された場合に、エンジンの目標回転速度Ｎ１をエンジンの燃焼状態に対応した所定値として安定させる制御を実行するように構成したため、エンジン回転速度Ｎｅが通常のアイドル回転速度（６５０ｒｐｍ）に低下する前に、エンジンの自動停止制御が実行されることになる。

また、上記ステップＳ１３で車速が０であると判定されてエンジンの自動停止条件が成立したことが確認された時点ｔ０で、上記ステップＳ１５，Ｓ１８においてエンジンの目標回転速度Ｎ１を所定値に設定するとともに、上記ステップＳ１７において自動変速機のシフトレンジをドライブ状態（Ｄレンジ）からニュートラル状態（Ｎレンジ）にシフトすることにより、自動変速機の負荷を軽減するように構成したため、図４に示されるように、エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔ０からエンジン回転速度Ｎｅが、やや上昇することになる。

次いで、上記ステップＳ１３でＹＥＳと判定されてエンジンの自動停止条件が成立したことが確認された時点ｔ０の後に、予め１ｓｅｃ（秒）程度に設定された所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ２１）、ＮＯと判定された場合には、アクセルセンサ３４がＯＮ状態となったか否か、つまり運転者による発進操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ２２）。このステップＳ２２でＹＥＳと判定された場合には、エンジンの自動停止を行うことなく、ステップＳ１に移行する。これにより、車速が０となった直後に運転者の発進操作が行われた場合、つまり車両の再加速要求があった場合に、エンジンの自動停止制御が禁止されて再加速応答性が確保されることになる。

そして、上記ステップＳ２１でＹＥＳと判定された時点で、燃料噴射の停止条件（ＦＣ条件）が成立したか否か、具体的にはエンジン回転速度Ｎｅが目標回転速度Ｎ１となるとともに、ブースト圧Ｂｔが上記目標圧Ｐ１となった状態で安定したか否かを判定する（ステップＳ２３）。このステップＳ２３でＹＥＳと判定され、エンジン回転速度Ｎｅおよびブースト圧Ｂｔが安定した状態となったことが確認された時点（図４の時点ｔ１）で、燃料噴射を停止させた後（ステップＳ２４）、エンジンを均一燃焼形態とすることを禁止する均一燃焼禁止フラグがＯＮ状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２５）。このステップＳ２５でＹＥＳと判定された場合には、上記均一燃焼禁止フラグをＯＦＦ状態とした後（ステップＳ２６）、オルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを０に設定して発電を停止させるとともに（ステップＳ２７）、スロットル弁２３を開弁して、その開度Ｋを例えば３０％程度に設定する（ステップＳ２８）。

その後、上記ステップＳ２０で燃料噴射が停止された時点ｔ１から所定時間が経過したか否か、つまり燃料噴射の停止後に２回の圧縮上死点を迎えてその前に噴射された燃料の燃焼が終了したか否かを判定し（ステップＳ２９）、ＹＥＳと判定された時点で上記点火装置２７による点火を停止させる（ステップＳ３０）。次いで、エンジンの回転速度Ｎｅが予め７９０ｒｐｍ程度に設定された基準速度Ｎ２以下となったか否かを判定することにより（ステップＳ３１）、図４および図５に示す燃料噴射の停止時点ｔ１の後に、エンジンの回転速度Ｎｅが低下し始めたか否かを判定し、ＹＥＳと判定された時点ｔ２でスロットル弁２３を閉止状態としてその開度Ｋを０％とする（ステップＳ３２）。この結果、上記ステップＳ２８でスロットル弁２３が開放されて大気圧に近付くように上昇したブースト圧Ｂｔが、上記スロットル弁２３の閉止操作に応じて所定の時間差をもって低下し始めることになる。

また、オルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを予め６０Ａ程度に設定された初期値に設定してオルタネータ２８を作動させる発電制御を開始する（ステップＳ３３）。なお、上記ステップＳ３１でエンジンの回転速度Ｎｅが基準速度Ｎ２以下となったと判定された時点ｔ２でスロットル弁２３を閉弁状態とするように構成された上記実施形態に代え、エンジンの上死点回転速度ｎｅが、例えば７９０ｒｐｍ程度に設定された基準速度Ｎ２以下になったと判定された時点で、スロットル弁２３を閉弁状態とするとともに、オルタネータ２８の発電制御を開始するように構成してもよい。

次いで、エンジンの上死点回転速度ｎｅが第１所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３４）。この第１所定範囲は、予め設定された基準ラインに沿ってエンジンの回転速度Ｎｅが低下している過程で、例えばエンジンが停止状態となる前の４番目の圧縮上死点を通過する時点ｔ３における上死点回転速度ｎｅに基づいて設定された値であり、具体的には４８０ｒｐｍ〜５４０ｒｐｍの範囲内に設定されている。

上記ステップＳ３４でＹＥＳと判定され、エンジンの上死点回転速度ｎｅが上記所定範囲（４８０ｒｐｍ〜５４０ｒｐｍ）内にあることが確認された場合には、その時点ｔ３の上死点回転速度ｎｅに対応したオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを設定する（ステップＳ３５）。すなわち、図１１に示すように、エンジンの上死点回転速度ｎｅが高い程、目標発電電流Ｇｅが大きな値に設定されたマップから上死点回転速度ｎｅに対応した目標発電電流Ｇｅを読み出し、この値に基づいてオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを上記初期値（６０Ａ）から、上記マップから読み出された値に低下させる制御を実行する。

次いで、エンジンの上死点回転速度ｎｅが、エンジン停止前の２番目の圧縮上死点を通過する時点ｔ４における上死点回転速度ｎｅに基づいて設定された第２所定範囲内、例えば２６０ｒｐｍ〜４００ｒｐｍの範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３６）。このステップＳ３６でＹＥＳと判定され、エンジン停止前の２番目の圧縮上死点を通過したことが確認された時点ｔ４で、エンジンの上死点回転速度ｎｅが高い程、燃料噴射量が大きな値に設定された図外のマップから、エンジンの停止時に圧縮行程となる気筒１２Ｃに対する燃料噴射量を設定し、この気筒１２Ｃの圧縮行程後半で燃料噴射を行う（ステップＳ３７）。この気筒１２Ｃに噴射された燃料が気化することによって気筒内温度が低下し、その内部圧力の上昇が抑制されることになる。

そして、エンジンの上死点回転速度ｎｅが所定値Ｎ３以下であるか否かを判定する（ステップＳ３８）。この所定値Ｎ３は、予め設定された基準ラインに沿ってエンジンの回転速度Ｎｅが低下している過程で最後の圧縮上死点を超える際の上死点回転速度ｎｅに対応した値であり、例えば２６０ｒｐｍ程度に設定されている。また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄが順次圧縮上死点を通過する各時点のブースト圧Ｂｔが検知され、その値が記憶される。

上記ステップＳ３８でＹＥＳと判定されてエンジンの上死点回転速度ｎｅが上記所定値Ｎ３以下になったこと、つまりエンジンが最後の圧縮上死点を通過したことが確認された場合には、この時点ｔ５で、その１回前の圧縮上死点を通過する際のブースト圧Ｂｔを読み出し、この値をエンジン停止前の２番目の圧縮上死点（ＴＤＣ）におけるブースト圧Ｂｔとして設定する（ステップＳ３９）。

そして、エンジンが最後の圧縮上死点を迎える時点ｔ５における上死点回転速度ｎｅ（以下、最終上死点回転速度ｎｅ１という）と、エンジン停止前の２番目の圧縮上死点におけるブースト圧Ｂｔ（以下、ブースト圧Ｂｔ２という）とに基づき、ピストン１３が各行程の後期寄り位置（膨張行程気筒１２Ａでは下死点寄りの位置）で停止する傾向があるか否かを判定する（ステップＳ４１）。具体的には、最終上死点回転速度ｎｅ１が所定回転速度Ｎ４（例えばＮ４＝２００ｒｐｍ）以上であり、かつ上記ブースト圧Ｂｔ２が所定圧力Ｐ２（例えばＰ２＝−２００ｍｍＨｇ）以下であるとき（真空側であるとき）に、上記行程の後期寄りの位置で停止する傾向が大きい、つまり膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン停止位置が、圧縮上死点後１００°〜１２０°ＣＡとなる適正範囲Ｒに対して１２０°ＣＡに近い位置で停止する傾向が大きいため、上記ステップＳ４０でＹＥＳと判定される。

上記ステップＳ４０でＮＯと判定された場合には、エンジンが上記のように行程の後期寄りの位置で停止する傾向が顕著ではなく、行程の比較的に前期寄りの位置、つまり膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン停止位置が、圧縮上死点後１００°〜１２０°ＣＡとなる適正範囲Ｒに対して１００°ＣＡに近い位置または１００°ＣＡ以下で停止する可能性がある。そこで、ピストン１３を上記適正範囲Ｒ内により確実に停止させるために、スロットル弁２３を開放操作する。例えばスロットル弁２３の開度Ｋを、全開の４０％程度に設定された第１開度Ｋ１とするようにスロットル弁２３を開弁し（ステップＳ４１）、吸気流量を増加させることにより、吸気行程気筒１２Ｄの吸気抵抗を減少させる。この結果、エンジンが行程の後期寄りの位置で停止し易くなり、結果的に膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒ内の下限（１００°ＣＡ）を超えることが防止されることになる。

一方、上記ステップＳ４０でＹＥＳと判定された場合には、エンジンの回転慣性が大きいとともに、圧縮行程気筒１２Ｃへの最終吸気行程における吸気流量が少なく、その圧縮反力が小さい状態にあって、ピストン１３が行程の後期寄りの位置で停止し易い条件が既に揃っている。そこで、スロットル弁２３の開度Ｋを、例えば５％程度に設定された第２開度Ｋ２とするようにスロットル弁２３を操作する（ステップＳ４２）。上記第２開度Ｋ２は、エンジンの特性等に応じ、さらに小開度、あるいは閉止状態としてもよい。このようにして吸気行程気筒１２Ｄに適度の吸気抵抗が生じ、ピストン１３の停止位置が上記適正範囲Ｒを超えてさらに後期側となるという事態の発生が効果的に防止される。

次いで、エンジンが停止状態になったか否かを判定し（ステップＳ４３）、ＹＥＳと判定された時点で、自動変速機のシフトレンジをニュートラル状態からドライブ状態（Ｄレンジ）に復帰させるとともに（ステップＳ４４）、自動停止許可フラグＦをＯＦＦとした後に（ステップＳ４５）、制御動作を終了する。

上記のようにして自動停止状態となったエンジンを再始動させる際の制御動作を図１２〜図１４に示すフローチャートと、図１５および図１６に示すタイムチャートとに基づいて説明する。まず、所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ１０１）、ＹＥＳと判定された場合、例えば、停車状態から発進のためのアクセル操作等が行われた場合、バッテリー電圧が低下した場合、あるいはエアコンが作動した場合等には、エンジン水温、自動停止からの経過時間、吸気温度等に基づいて筒内温度を推定する（ステップＳ１０２）。

そして、エンジンの自動停止時に検出されたピストン１３の停止位置に基づき、圧縮行程気筒１２Ｃおよび膨張行程気筒１２Ａ内の空気量を算出する（ステップＳ１０３）。つまり、上記ピストン１３の停止位置から圧縮行程気筒１２Ｃおよび膨張行程気筒１２Ａの燃焼室容積が求められる。なお、エンジンの自動停止時には、燃料噴射の停止後にエンジンが数回転してから停止するので膨張行程気筒１２Ａも新気で満たされた状態にあり、かつ、エンジン停止中に圧縮行程気筒１２Ｃおよび膨張行程気筒１２Ａの内部が略大気圧となっているので、上記燃焼室容積から新気量が求められることになる。

次に、上記クランク角センサ３０，３１の出力信号に応じて検出されたピストン１３の停止位置が、圧縮行程気筒１２Ｃにおける適正停止範囲Ｒ（上死点前ＢＴＤＣ６０°ＣＡ〜８０°ＣＡ）のうち、下死点ＢＤＣ寄りにあるか否が判定される（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４でＹＥＳと判定され、圧縮行程気筒１２Ｃ内の空気量が比較的に多いことが確認された場合には、上記ステップＳ１０３で算出された圧縮行程気筒１２Ｃの空気量に対し、λ（空気過剰率）＞１なる空燃比（例えば空燃比＝２０程度）となるように１回目の燃料噴射を行う（ステップＳ１０５）。この空燃比は、ピストン１３の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒１２Ｃの１回目用第１空燃比マップＭ１から求められ、λ＞１というリーン空燃比に設定される。これにより、圧縮行程気筒１２Ｃ内の空気量が比較的多いときであっても、逆転のための燃焼エネルギーが過多となることが防止される。

一方、上記ステップＳ１０４でＮＯと判定され、圧縮行程気筒１２Ｃ内の空気量が比較的に少ないときは、上記ステップＳ１０３で算出された圧縮行程気筒１２Ｃの空気量に対してλ≦１なる空燃比となるように１回目の燃料噴射を行う（ステップＳ１０６）。この空燃比は、ピストン１３の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒１２Ｃの１回目用第２空燃比マップＭ２から求められ、λ≦１（理論空燃比ないしはそれよりリッチ空燃比）に設定されることにより、圧縮行程気筒１２Ｃ内の空気量が少ないときであっても、逆転のための燃焼エネルギーが充分に得られるようになっている。

次に、圧縮行程気筒１２Ｃへの１回目燃料噴射から気化時間を考慮して設定した所定時間の経過後に、当該気筒１２Ｃに対して点火を行う（ステップＳ１０７）。そして、点火後の一定時間内にクランク角センサ３０，３１のエッジ、つまりクランク角信号の立ち上がり、または立ち下がりが検出されたか否かにより、ピストン１３が動いたか否かを判定し（ステップＳ１０８）、ＮＯと判定されて失火が生じてピストン１３が動かなかったことが確認された場合には、圧縮行程気筒１２Ｃに対して再点火を行う（ステップＳ１０９）。

上記ステップＳ１０８でＹＥＳと判定されてピストン１３が動いたことが確認されると、ピストン１３の停止位置および上記ステップＳ１０２で推定した筒内温度に基づいて、膨張行程気筒１２Ａに対する分割燃料噴射の分割比（１回目の前段噴射と２回目の後段噴射との比率）を算出する（ステップＳ１２１）。上記後段の噴射比率は、膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン停止位置が下死点寄りであるほど、また筒内温度が高いほど大きな値に設定される。

次に、上記ステップＳ１０３で算出した膨張行程気筒１２Ａの空気量に対して所定の空燃比（λ≦１）となるように燃料噴射量を算出する（ステップＳ１２２）。この際の空燃比は、ピストン１３の停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒１２Ａ用の空燃比マップＭ３から求められる。また、ステップＳ１２２で算出された膨張行程気筒１２Ａへの燃料噴射量とステップＳ１２１で算出された分割比とに基づき、膨張行程気筒１２Ａに対する前段（１回目）の燃料噴射量を算出し、燃料を噴射する（ステップＳ１２３）。

次に、上記ステップＳ１０２で推定された筒内温度に基づき、膨張行程気筒１２Ａに対する後段（２回目）の燃料噴射時期を算出する（ステップＳ１２４）。この２回目の噴射時期は、ピストン１３が上死点側への移動（エンジンの逆転）を開始した後で、気筒内の空気が圧縮されている時期であるとともに、噴射燃料の気化潜熱が圧縮圧力を効果的に減少させるように、つまりピストン１３を上死点へ近付けるように設定され、かつこの２回目の噴射燃料が点火時期までに気化する時間が可及的に長くなるように設定される。

次に、ステップＳ１２２で算出された膨張行程気筒１２Ａへの燃料噴射量とステップＳ１２１で算出された分割比とによって、膨張行程気筒１２Ａに対する後段（２回目）の燃料噴射量を算出し（ステップＳ１２５）、上記ステップＳ１２４で算出された２回目の噴射時期に噴射する（ステップＳ１２６）。

上記膨張行程気筒１２Ａへの２回目の燃料噴射後に、所定のディレイ時間が経過した時点で点火する（ステップＳ１２７）。このディレイ時間は、ピストン１３の停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒１２Ａ用の点火マップＭ４から求められる。上記点火による膨張行程気筒１２Ａでの初回燃焼により、エンジンは逆転から正転に転ずる。したがって、圧縮行程気筒１２Ｃのピストン１３が上死点側に移動し、気筒内のガス（上記ステップＳ１０７の点火によって燃焼した既燃ガス）が圧縮され始める。

次に、燃料の気化時間を考慮に入れ、圧縮行程気筒１２Ｃに２回目の燃料を噴射する（ステップＳ１２８）。この際の燃料噴射量は、１回目の噴射量とを合計した噴射量に基づく全体の空燃比が可燃空燃比（下限は７〜８）よりもさらにリッチ（例えば６程度）になるように、ピストン１３の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒１２Ｃの２回目用空燃比マップＭ５から求められる。この圧縮行程気筒１２Ｃにおける２回目の噴射燃料による気化潜熱に応じて、圧縮行程気筒１２Ｃの圧縮上死点付近における圧縮圧力が低減されることにより、当該圧縮上死点を容易に越えることが可能となる。

なお、上記圧縮行程気筒１２Ｃへの２回目の燃料噴射は、専ら筒内の圧縮圧力を低減させるためになされるものであって、これに対する点火、燃焼は行われず、可燃空燃比よりもリッチなために自着火も起こらず、この不燃燃料は、その後に排気通路２２の排気ガス浄化触媒３７に吸蔵されている酸素と反応して、無害化される。

上記のように圧縮行程気筒１２Ｃにおいて２回目に噴射された燃料は燃焼しないので、膨張行程気筒１２Ａでの最初の燃焼に続く次の燃焼は、図１５に示すように、吸気行程気筒１２Ｄ、つまり停止時に吸気行程にあった第４気筒での最初の燃焼となる。この吸気行程気筒１２Ｄのピストン１３が圧縮上死点を越えるためのエネルギーとしては、膨張行程気筒１２Ａにおける初回燃焼のエネルギーの一部が充てられ、上記膨張行程気筒１２Ａにおける初回燃焼のエネルギーが、圧縮行程気筒１２Ｃが圧縮上死点を乗り超えるためと吸気行程気筒１２Ｄが圧縮上死点を越えるためとの両方に供される。

したがって、円滑な始動のためには吸気行程気筒１２Ｄが圧縮上死点を越えるためのエネルギーが小さいことが望ましく、このために上記吸気行程気筒１２Ｄ内の空気密度を推定し、その推定値から吸気行程気筒１２Ｄの空気量を算定した後（ステップＳ１４０）、上記ステップＳ１０２で推定した筒内温度に基づいて、自着火を防止するための空燃比補正値を算出する（ステップＳ１４１）。すなわち自着火が起こると、その燃焼によって圧縮上死点に至る前にピストン１３を下死点側に押し戻す力（逆トルク）が発生し、その分だけ圧縮上死点を越えるためのエネルギーが多く消費されるので望ましくない。そこで上記逆トルクを抑制するために空燃比をリーン側に補正し、圧縮自己着火が起こらないようにしている。

次に、上記ステップＳ１４０で算定した吸気行程気筒１２Ｄの空気量と、上記ステップＳ１４１で算出した空燃比補正値を考慮した空燃比とに基づき、吸気行程気筒１２Ｄへの燃料噴射量を算出する（ステップＳ１４２）。そして、上記吸気行程気筒１２Ｄに対する燃料噴射を行うが、この燃料噴射は、その気化潜熱によって圧縮圧力が低減されるように、つまり圧縮上死点を越えるための必要エネルギーが低減されるように、圧縮行程の後期まで遅延され（ステップＳ１４３）、その遅延量は、エンジンの自動停止期間、吸気温度、エンジン水温等に基づいて算出される。

また、上記逆トルクの発生を抑制するため、点火時期を上死点以降に遅延して点火する（ステップＳ１４４）。以上の制御が実行されることにより、吸気行程気筒１２Ｄにおいて、圧縮上死点まではその圧縮圧力が小さくなって上死点を越え易くなり、上死点を過ぎた時点で燃焼エネルギーによる正転方向のトルクが発生することになる。

上記ステップＳ１４４の後、通常の制御状態に移行してもよいが、当実施形態では、さらにエンジン回転速度の吹上がりを抑制する制御を行っている。このエンジン回転速度の吹上がりとは、吸気行程気筒１２Ｄでの初回燃焼以降、エンジン回転速度が必要以上に急上昇することをいい、加速ショックが発生したり、運転者に違和感が与えられたりする原因となるので望ましくない。上記エンジン回転速度の吹上がりは、自動停止期間中の吸気圧力（スロットル弁２３より下流の圧力）が略大気圧となっているために、始動直後（吸気行程気筒１２Ｄでの初回燃焼以降）の各気筒１２Ａ〜１２Ｄでの燃焼エネルギーが通常のアイドル運転時の燃焼エネルギーに比べて一時的に大きくなることにより発生する。このために下記のステップＳ１４５〜Ｓ１５８で、上記エンジン回転速度の吹上がりを抑制する制御を行っている。

まず、オルタネータ２８の目標電流値を通常より高めに設定して発電を開始し（ステップＳ１４５）、このオルタネータ２８の発電によってクランク軸３の回転抵抗（エンジンの外部負荷）を増大させてエンジン回転速度の吹上がりを抑制する。次に、吸気圧センサ２６によって検出された吸気圧力が、エンジンの自動停止を行わない場合の通常のアイドル時における吸気圧力より高いか否かを判定し（ステップＳ１５０）、ＹＥＳと判定されると、エンジン回転速度の吹上がりが起こり易い状態となっているので、スロットル弁２３の開度を通常のアイドル運転時におけるスロットル開度よりもさらに小さくすることにより（ステップＳ１５１）、燃焼エネルギーの発生量を抑制する。

そして、排気通路２２に設けられた排気ガス浄化触媒３７の温度が活性温度以下であるか否かを判定し（ステップＳ１５２）、ＹＥＳと判定された場合には、気筒内の目標空燃比をλ≦１なるリッチ空燃比に設定するとともに（ステップＳ１５３）、点火時期を上死点以降に遅延させる（ステップＳ１５４）。これにより、上記触媒３７の温度上昇が促進されるとともに、点火時期の遅延によって燃焼エネルギーの発生量が抑制される。

一方、上記ステップＳ１５２でＮＯと判定されて排気ガス浄化触媒３７の温度が活性温度よりも高いことが確認された場合には、気筒内の目標空燃比をλ＞１のリーン空燃比に設定して成層リーンの燃焼状態とする（ステップＳ１５８）。このリーン燃焼によって燃料の消費が抑制されつつ、燃焼エネルギーの発生量が抑制されることになる。

上記ステップＳ１５４またはステップＳ１５８を経てステップＳ１５０に戻り、このステップＳ１５０でＮＯと判定されてエンジンの自動停止を行わない場合の通常のアイドル時によりも吸気圧力が低下したことが確認されるまで、上記制御動作が繰り返される。このステップＳ１５０でＮＯと判定されると、もはやエンジン回転速度の吹上がりが生じる虞がないので、オルタネータ２８の発電電流も含めて通常の制御状態に移行する（ステップＳ１６０）。

上記の再始動制御が実行されることにより、図１５および図１６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Ｊ３が行われ、その点火によって燃焼（図１５中の（１））が行われる。この燃焼（１）による燃焼圧（図１６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。ここで、圧縮行程気筒１２Ｃの１回目の燃料噴射Ｊ３が、比較的空気量の多いときにはリーン空燃比（λ＞１）、少ないときには理論空燃比ないしはそれよりリッチ空燃比（λ≦１）となるように噴射されるので、エンジン逆転のための適度な燃焼エネルギー、すなわち膨張行程気筒１２Ａ内の空気を充分圧縮しつつ、その圧縮上死点を超えて逆転し過ぎることのない程度の燃焼エネルギーを得ることができる。

上記エンジンの逆回転開始に伴って膨張行程気筒１２Ａ（第１気筒）のピストン１３が上死点方向に動き始める。また、その直後に膨張行程気筒１２Ａでの１回目（前段）の燃料噴射Ｊ１が行われ、気化し始める。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、上記気筒１２Ａ内の空気が圧縮された時点で２回目（後段）の燃料噴射Ｊ２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がより上死点に近付くので圧縮空気（混合気）の密度が増大する（図１６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付いた時点で当該気筒１２Ａに対する点火が行われて、気化が促進された１回目の噴射燃料（Ｊ１）と２回目の噴射燃料（Ｊ２）とが燃焼し（図１５中の（２））、その燃焼圧（図１６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（Ｊ４）されることにより（図１５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上記圧縮行程気筒１２Ｃの圧縮圧力が低減され（図１６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（Ｊ５）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１５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１６中のｅ部分）。つまり燃料噴射（Ｊ５）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１５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１５中の（３））と、２番目の圧縮上死点（図１５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、それ以降（図１５中の（５）、（６）・・・）は、触媒３７の温度に応じて空燃比をリーン（λ＞１）にし、あるいは点火時期を遅延させることにより、エンジン回転速度の吹上がりを防止しつつ、通常運転に移行する。

上記のように予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジンの運転を継続させる燃料噴射を停止してエンジンを自動的に停止させるとともに、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、少なくとも膨張行程で停止状態にある気筒１２Ａに燃料を噴射して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを再始動させるように構成されたエンジンの始動装置において、エンジンの均一燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、燃料噴射を停止する際におけるエンジンの目標回転速度Ｎ１を通常のアイドル回転速度よりも高い値に設定し、この目標回転速度Ｎ１が一定時間に亘り継続された後に燃料噴射を停止させ、かつエンジンの成層燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、燃料噴射を停止する際におけるエンジンの目標回転速度Ｎ１を上記均一燃焼形態の目標回転速度Ｎ１よりも低い値に設定し、この目標回転速度Ｎ１が一定時間に亘り継続された後に燃料噴射を停止させる制御を自動停止制御手段４３において実行するように構成したため、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒１２Ａのピストン１３をエンジンの再始動に適した位置、つまり行程中央よりもやや下死点側に片寄った位置に停止させる制御を適正に実行することができる。

すなわち、エンジンの自動停止条件が成立してエンジンを自動停止させる際に、エンジンの運転状態に応じて設定されたエンジンの目標回転速度Ｎ１が一定時間、例えば１秒間に亘って継続されることにより、エンジンの回転速度が安定した状態で燃料噴射が停止されるため、この燃料噴射の停止後にエンジンの回転速度を低下させる制御を適正に実行して、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒１２Ａのピストンをエンジンの再始動に適した位置に停止させることができる。また、エンジンの運転状態に応じて設定された上記エンジンの目標回転速度Ｎ１が一定時間に亘って継続される前に、アクセルセンサ３４がＯＮ状態となる等によりエンジンの自動停止条件が解除された場合には、エンジンの自動停止制御を中止することにより発進要求に対する応答性を向上させることができる。

そして、エンジンの均一燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、エンジンの目標回転速度Ｎ１を、通常のアイドル回転速度（６５０ｒｐｍ）よりも高い値、例えば８６０ｒｐｍに設定し、上記目標回転速度Ｎ１が一定時間に亘り継続された状態で燃料噴射を停止することにより、この燃料噴射の停止時点ｔ１からエンジンが停止状態となるまでの間におけるエンジン回転数（吸気、圧縮、膨張、排気の行程数）を充分に確保することができる。したがって、予め設定された基準ラインに沿ってエンジン回転速度Ｎｅを低下させることにより、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒１２Ａ内に導入される空気量が圧縮行程となる気筒１２Ｃよりも大きくなるように調節することができ、上記膨張行程気筒１２Ａのピストン１３をエンジンの再始動に適した範囲Ｒ内、つまり行程中央よりもやや下死点側に片寄った位置に停止させることができるとともに、エンジンが停止状態となるまでの間に既燃ガスを確実に排出して掃気性を確保することができる。

また、エンジンの気筒１２Ａ〜１２Ｄに導入される吸気流量が多く、エンジンの自動停止時における掃気性を充分に確保できるエンジンの成層燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、燃料噴射を停止する際におけるエンジンの目標回転速度Ｎ１が均一燃焼形態の目標回転速度Ｎ１（８６０ｒｐｍ）よりも低い値（８１０ｒｐｍ）に設定されるため、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気性を損なうことなく、燃料噴射が停止されるまでの間における燃費を改善できるとともに、エンジン騒音の発生を効果的に抑制できるという利点がある。

上記実施形態では、エンジンの自動停止時における掃気性を充分に確保できるエンジンの成層燃焼形態でエンジンの自動停止条件が成立した場合には、燃料噴射が停止されるまでエンジンが成層燃焼形態から均一燃焼形態に切り替えられるのを禁止するように構成したため、エンジンの停止動作中に上記成層燃焼形態から、吸気流量の少ない均一燃焼形態に切り替えられることに起因して各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気性が低下したり、燃費が悪化したりするのを防止できるとともに、エンジンの目標回転速度Ｎ１が大きな値に設定されることに起因してエンジン騒音が大きくなるという事態の発生を効果的に抑制できるという利点がある。

特に上記実施形態に示すように、エンジンの気筒１２Ａ〜１２Ｄに導入される吸気流量が多く、エンジンの自動停止時における掃気性を充分に確保できるエンジンの成層燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合においても、エンジンの目標回転速度Ｎ１を、エンジンを自動停止させない通常のアイドル回転速度（６５０ｒｐｍ）よりも高い値（８１０ｒｐｍ）に設定して燃料噴射を停止するようにしたため、エンジン停止時における各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気性を確保しつつ、燃料噴射の停止後にエンジンの回転速度を低下させる制御を適正に実行して、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒１２Ａのピストン１３をエンジンの再始動に適した位置に停止させることができる。

また、上記のようにエンジンの回転速度Ｎｅが通常のアイドル回転速度よりも高い状態でエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定する判定手段４４と、エンジンの成層燃焼形態でエンジンの自動停止条件が成立したと判定された場合に、燃料噴射を停止する際におけるエンジンの目標回転速度Ｎ１を均一燃焼形態の目標回転速度Ｎ１（８６０ｒｐｍ）よりも低い値（８１０ｒｐｍ）に設定するとともに、燃料噴射が停止されるまでエンジンが成層燃焼形態から均一燃焼形態に切り替えられるのを禁止する禁止手段４５とを自動停止制御手段４３に設け場合には、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒１２Ａのピストン１３をエンジンの再始動に適した位置に停止させる自動停止制御を適正に実行することができる。

すなわち、エンジンの回転速度Ｎｅが通常のアイドル回転速度よりも高い状態でエンジンの自動停止条件が成立した時点でエンジンの自動停止制御が実行されるため、通常のアイドル回転速度まで一旦、低下したエンジン回転速度Ｎｅを、上記目標回転速度Ｎ１まで上昇させるように構成した場合のように、エンジン回転速度Ｎｅの上昇に伴う不快感が運転者に与えられたり、エンジンを自動停止させるまでの時間が必要以上に長くなったりする等の弊害が生じるのを防止しつつ、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒１２Ａのピストン１３をエンジンの再始動に適した位置に停止させることができる。そして、エンジンの気筒１２Ａ〜１２Ｄに導入される吸気流量が多く、エンジンの自動停止時における掃気性を充分に確保できるエンジンの成層燃焼形態でエンジンの自動停止条件が成立した場合には、均一燃焼形態への切り替えが禁止されて成層燃焼形態のままエンジンが停止状態となるため、燃費の改善効果が高いエンジンの成層燃焼形態からエンジンの自動停止制御が実行される頻度を増大させることにより、効果的に燃費を改善できるとともに、エンジン回転速度が高くなってエンジン騒音が発生するのを防止できるという利点がある。

上記実施形態では、エンジンを自動停止させる運転領域を成層燃焼形態とするとともに、排気ガス浄化触媒３７の浄化性能を向上させる必要がある場合にエンジンを均一燃焼形態とする制御を燃焼制御手段４１において実行するように構成したため、通常時に、エンジンの成層燃焼形態でエンジンの自動停止制御を実行することにより、燃費が効果的に改善されるとともに、エンジン騒音の発生が抑制されるという利点がある。また、排気ガス浄化触媒の浄化性能を向上させる必要がある場合、例えば排気ガス浄化触媒３７の温度が低下するのを防止して活性温度を維持する必要がある場合、または排気ガス浄化触媒３７のＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘを離脱させる場合等には、エンジンを均一燃焼形態とすることにより、排気浄化性能を充分に確保することができる。

なお、エンジンの成層燃焼状態でエンジンの自動停止条件が成立した後、排気ガス浄化触媒のＮＯｘ吸着材に吸着されたＮＯｘを離脱させる必要が生じてエンジンを均一燃焼形態とする運転状態となった場合には、上記禁止手段４５により均一燃焼形態への切り替えが禁止されるとともに、エンジン再始動後の所定時期に上記均一燃焼形態への切り替えが行われることにより、排気ガス浄化触媒３７の浄化性能を向上させる制御が実行されることになる。

また、上記実施形態に示すように、燃料噴射の停止時点ｔ１からエンジンの回転速度Ｎｅが所定速度以下に低下するまでの間は吸気流量を増大させるように構成した場合には、エンジンを自動停止させる動作の初期に吸気流量を増大させることにより、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気性を効果的に向上させるとともに、ポンピングロスを低減した状態でエンジンを自動停止させることができる。しかも、エンジンが成層燃焼形態にあるか均一燃焼形態にあるかに拘わらず、エンジンの回転速度Ｎｅが予め設定された一定値（例えば７９０ｒｐｍ）以下に低下した時点で、エンジンの気筒１２Ａ〜１２Ｄ内に導入される吸気流量を減少させることにより、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒１２Ａのピストン１３をエンジンの再始動に適した位置に停止させる制御を適正に実行できるという利点がある。

すなわち、図１７に示すように、エンジンが均一燃焼形態にある場合には、成層燃焼形態に比べて燃料噴射の停止時点ｔ１におけるエンジンの目標回転速度Ｎ１が高い値に設定されることにより、燃料噴射の停止時点ｔ１からエンジンが停止状態となるまでの間におけるエンジン回転数（吸気、圧縮、膨張、排気の行程数）が多くなる傾向があるが、エンジンの回転速度Ｎｅが予め設定された一定値（７９０ｒｐｍ）以下に低下した時点ｔ２，ｔ２′以降の行程数は略同一の行程数となる。したがって、エンジンが成層燃焼形態にある場合および均一燃焼形態にある場合の何れにおいても、エンジンの回転速度Ｎｅがそれぞれ上記一定値以下に低下した時点ｔ２，ｔ２′で、エンジンの気筒１２Ａ〜１２Ｄ内に導入される吸気流量を減少させることにより、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒１２Ａのピストンをエンジンの再始動に適した位置に停止させることができる。

さらに、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ｔ０で、エンジンの目標回転速度Ｎ１を、通常のアイドル回転速度よりも高い値に設定してエンジン回転速度Ｎｅのフィードバック制御を行うとともに、ブースト圧Ｂｔが一定値となるように上記スロットル弁２３からなる吸気流量調節手段を制御してエンジンの運転状態を安定させた状態で、燃料噴射を停止させるように構成したため、予め設定された基準ラインに沿ってエンジン回転速度Ｎｅを低下させるエンジンの自動停止制御を、より適正に実行することができる。

上記実施形態では、エンジンを自動停止させる際に、エンジンの回転速度Ｎｅが予め設定された基準速度Ｎ２となって燃料噴射が停止された後に、所定時間が経過して例えばエンジン停止前の４番目の圧縮上死点を迎えたことが確認された時点ｔ３で、その上死点回転速度ｎｅを検出するとともに、この上死点回転速度ｎｅに対応した目標発電電流Ｇｅを図１１に示すマップから読み出し、上記上死点回転速度ｎｅが低い場合に、高い場合に比べてオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅの低下量を大きな値に設定するように構成したため、予め設定された基準ラインに沿ってエンジン回転速度Ｎｅを低下させるようにオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを適正に制御することができる。このようにしてエンジンが停止状態となる前の２番目の上死点回転速度ｎｅ等が図６のハッチングで示す範囲内に収まるように、エンジンが停止状態となる前の４番目の上死点回転速度ｎｅに基づいてオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを調節し、エンジンの回転抵抗を変化させることにより、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒のピストン１３をエンジンの再始動に適した位置に停止させることができる。

また、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒１２Ａのピストン１３をエンジンの再始動に適した位置に停止させるためには、エンジンが停止状態となる直前に上記オルタネータ２８の発電電流を制御してクランク軸３の回転抵抗を調節することが望ましい。しかし、エンジンが停止状態となる直前には、エンジンの回転速度Ｎｅが低くなって上記オルタネータ２８の発電機能が充分に発揮されず、その目標発電電流Ｇｅを変化させてもクランク軸３の回転抵抗をそれ程顕著に変動させることができないので、エンジン回転速度Ｎｅの低下状態を正確に調節することは困難である。このため、上記エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒１２Ａのピストン１３を適正位置に停止させるには、燃料噴射の停止後にオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを予め設定された初期値に上昇させるとともに、エンジン回転速度Ｎｅが低下する過程の中期段階（例えばエンジンの停止前の４番目〜６番目の圧縮上死点を迎える時点）で、エンジン回転速度の低下度合に対応した値にオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを低下させる制御を実行することが望ましい。

すなわち、上記オルタネータ２８は、目標発電電流Ｇｅを例えば０Ａから６０Ａ程度までの任意の値に調節することにより、クランク軸３の回転抵抗を広範囲において正確に調節することができるが、図１８に示すように、目標発電電流Ｇｅを例えば１０Ａ程度の小さな電流値から６０Ａ程度の大きな電流値に設定して発電電流を上昇させる場合には、０．１ｓｅｃ程度の時間を要することが知られている。これに対し、オルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを、例えば６０Ａ程度の大きな電流値から１０Ａ程度の小さな電流値に設定して発電電流を下降させる場合には、瞬時に発電電流を変化させることができる。

したがって、上記エンジンを自動停止させる動作の初期に、オルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを６０Ａ程度の初期値に上昇させて、オルタネータ２８の発電機能を充分に発揮し得る状態とした後に、ピストン１３が圧縮上死点を通過するときのエンジンの上死点回転速度ｎｅを検出し、この上死点回転速度ｎｅが低い場合には、高い場合に比べて目標発電電流Ｇｅの低下量を大きな値に設定することにより、エンジン回転速度Ｎｅの低下状態に対応してクランク軸３の回転抵抗を調節して膨張行程気筒１２Ａのピストン１３をエンジンの再始動に適した位置に停止させる制御を実行することが望ましい。

なお、ピストン１３が圧縮上死点を通過するときのエンジンの上死点回転速度ｎｅを検出するとともに、この上死点回転速度ｎｅに基づき、上記目標発電電流Ｇｅの低下量を制御するように構成した上記実施形態に代え、ピストン１３が行程中央位置を通過する時点等のクランク角を検出角度として設定し、この検出角度となった時点で検出されたエンジンの回転速度Ｎｅに基づいて目標発電電流Ｇｅの低下量を設定することも可能である。しかし、ピストン１３が行程中央位置を通過する時点では、エンジンの回転速度Ｎｅが顕著に変動する状態にあり、エンジンの回転速度Ｎｅの低下状態を正確に判別することが困難であるため、上記実施形態に示すように、エンジン回転速度Ｎｅが一時的に安定した状態となるピストン１３が圧縮上死点を通過するときのエンジンの上死点回転速度ｎｅに基づき、オルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅの低下量を設定することが望ましい。

特に上記実施形態では、エンジンを自動停止させる動作の初期にあってエンジン回転速度Ｎｅが充分に高い領域で、吸気絞り量を小さくして気筒１２Ａ〜１２Ｄ内に導入される吸気流量を充分に確保するとともに、これと同時にオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを０に設定する等により、この目標発電電流Ｇｅを一時的に低下させるように構成したため、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気性を効果的に向上させることができるとともに、クランク軸３の回転抵抗およびポンピングロスの両方を低減することができる。したがって、エンジンを自動停止させる動作の初期に、エンジンの回転速度Ｎｅが顕著に低下するのを防止しつつ、その後の所定のタイミングでオルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを初期値に上昇させることにより、オルタネータ２８の発電機能を迅速かつ充分に発揮させてエンジンの外部負荷を適正値に調節できるという利点がある。

また、上記実施形態に示すように、エンジンを自動停止させる動作の初期に、自動変速機をニュートラル状態として外乱によるエンジン回転速度Ｎｅの変動を抑制した状態で、燃料噴射を停止してエンジンの回転速度Ｎｅを低下させるように構成した場合には、エンジンの再始動に適した位置にピストン１３を停止させる自動停止制御を適正に実行できるという利点がある。

また、上記実施形態では、ピストン１３が最後の圧縮上死点を迎える時点ｔ５における上死点回転速度ｎｅ１に基づき、ピストン１３が行程の後半寄りの位置で停止する傾向があるか否かを判定し、その判定結果に応じてスロットル弁２３の開度Ｋを調節するように構成したため、エンジンの停止直前におけるピストン１３のストローク量を適正に調節してエンジンの再始動に適した範囲Ｒ内にピストン１３を停止させる自動停止制御を適正に実行することができる。

例えば最終上死点回転速度ｎｅ１が２００ｒｐｍ以上であり、かつ上記ブースト圧Ｂｔ２がＰ２＝−２００ｍｍＨｇ以下である条件を満たすか否かによってピストン１３が行程の後半寄りの位置で停止する傾向があるか否かを判定し、ＮＯと判定された場合には、スロットル弁２３の開度Ｋを４０％程度に予め設定された第１開度に設定して、吸気行程気筒１２Ｄの吸気抵抗を減少させることにより、膨張行程気筒１２Ａのピストン１３の位置が適正範囲Ｒの下限を超えた状態となるのを効果的に防止することができる。一方、上記判定結果がＹＥＳの場合には、スロットル弁２３の開度Ｋを５％程度の第２開度に設定して、吸気行程気筒１２Ｄに適度の吸気抵抗を生じさせることにより、ピストン１３の停止位置が上記適正範囲Ｒを超えてさらに後期側となるのを防止できるという利点がある。

なお、上記実施形態では、サージタンク２１ｂの上流側に配設されたスロットル弁２３からなる吸気流量調節手段により各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気流量を調節するように構成した例について説明したが、これに限らず、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに設けられた吸気弁１９のリフト量を変更する周知の可変動弁機構を設けることにより、上記各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気流量を調節するように構成してもよく、あるいは各気筒１２Ａ〜１２Ｄに接続された分岐吸気通路２１ａに個別に弁体が配設された多連型スロットル弁を用いて上記各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気流量を調節するように構成してもよい。

さらに、上記実施形態において、エンジンの回転速度Ｎｅが、燃料噴射の停止後に７９０ｒｐｍ程度に予め設定された基準速度Ｎ２よりも低下した時点ｔ２で、スロットル弁２３の開度Ｋを減少させる動作と、オルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅを増大させる動作を同時に行っているが、必ずしも両者の動作時点を合せる必要はなく、オルタネータ２８の目標発電電流Ｇｅの増大時期を、スロットル弁２３の開度を減少させる時点ｔ２より少し前後にずらすようにしてもよい。

また、上記実施形態におけるエンジンの始動装置では、自動停止状態にあるエンジンを再始動させる際に、圧縮行程気筒１２Ｃに第１回の燃焼を行わせることにより、最初にクランク軸３を少しだけ逆回転させて膨張行程気筒１２Ａ内の混合気を圧縮した後に点火するようにしているが、本発明に係るエンジンの始動装置は、これに限るものではなく、膨張行程気筒１２Ａに対して最初に点火を行うことによりエンジンを再始動させるように構成してもよい。

さらに、上記実施形態では、エンジンの再始動時に、膨張行程気筒１２Ａで初回燃焼のための燃料噴射を分割噴射（Ｊ１＋Ｊ２）としたが、これを、気化潜熱による圧縮圧力の低減と気化性能の確保とが可及的に両立できるタイミング（所定燃料噴射時期）を実験等によって策定し、この所定燃料噴射時期における１回の燃料噴射としてもよい。また、エンジンの再始動時に、膨張行程気筒１２Ａにおいて最初の燃焼のために行う分割燃料噴射は、必要に応じて３分割以上としてもよい。

また、上記実施形態では省略しているが、エンジン再始動時において、所定の条件成立時、例えばピストン停止位置が適正停止範囲Ｒ内にない場合や、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等に、スタータモータによるアシストを伴う制御を行うようにしてもよい。

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。エンジンの停止時に膨張行程および圧縮行程になる気筒のピストン停止位置と空気量との関係を示す説明図である。エンジン停止時におけるエンジン回転速度の変化状態等を示すタイムチャートである。エンジン停止時におけるスロットル開度および目標発電電流等の変化状態を示すタイムチャートである。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。エンジン停止前の２番目における上死点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。エンジンの自動停止制御動作の前半部を示すフローチャートである。エンジンの自動停止制御動作の中盤部を示すフローチャートである。エンジンの自動停止制御動作の後半部を示すフローチャートである。エンジンの回転速度に応じてオルタネータの目標発電電流を設定するためのマップの一例を示すグラフである。エンジンの再始動時における制御動作の前半部を示すフローチャートである。エンジンの再始動時における制御動作の中盤部を示すフローチャートである。エンジンの再始動時における制御動作の後半部を示すフローチャートである。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の変化状態等を示すタイムチャートである。エンジン停止時におけるエンジン回転速度の変化状態等を示すタイムチャートである。オルタネータの発電電流の変化状態を示すタイムチャートである。

符号の説明

１２Ａ〜１２Ｄ気筒
２２排気通路
２３スロットル弁（吸気流量調節手段）
３７排気ガス浄化触媒
４１燃焼制御手段
４２吸気流量制御手段
４３自動停止制御手段
４４判定手段
４５禁止手段

Claims

気筒内空燃比が理論空燃比付近に設定された均一燃焼形態の運転状態にあるときと、気筒内空燃比が理論空燃比よりも大きく、均一燃焼形態の気筒内空燃比よりもリーンに設定された成層燃焼形態の運転状態にあるときとの双方においてエンジンの自動停止が行われるように予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジンの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、少なくとも膨張行程で停止した気筒に燃料を噴射して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを自動的に再始動させるように構成されたエンジンの始動装置であって、エンジンの均一燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、燃料噴射を停止する際におけるエンジンの目標回転速度を通常のアイドル回転速度よりも高い値に設定し、この目標回転速度が一定時間に亘り継続された後に燃料噴射を停止させ、かつエンジンの成層燃焼形態でエンジンを自動停止させる場合には、燃料噴射を停止する際におけるエンジンの目標回転速度を通常のアイドル回転速度よりも高い値で、上記均一燃焼形態の目標回転速度よりも低い値に設定し、この目標回転速度が一定時間に亘り継続された後に燃料噴射を停止させる自動停止制御手段を備えたことを特徴とするエンジンの始動装置。
エンジンの成層燃焼形態でエンジンの自動停止条件が成立した場合には、燃料噴射が停止されるまでエンジンが成層燃焼形態から均一燃焼形態に切り替えられるのを禁止することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。
気筒内空燃比が理論空燃比付近に設定された均一燃焼形態の運転状態にあるときと、気筒内空燃比が理論空燃比よりも大きく、均一燃焼形態の気筒内空燃比よりもリーンに設定された成層燃焼形態の運転状態にあるときとの双方においてエンジンの自動停止が行われるように予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジンの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、少なくとも膨張行程で停止した気筒に燃料を噴射して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを自動的に再始動させるように構成されたエンジンの始動装置であって、エンジンの回転速度が通常のアイドル回転速度よりも高い状態でエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定する判定手段と、エンジンの成層燃焼形態でエンジンの自動停止条件が成立したと判定された場合には、燃料噴射を停止する際におけるエンジンの目標回転速度を通常のアイドル回転速度よりも高い値で、均一燃焼形態の目標回転速度よりも低い値に設定するとともに、燃料噴射が停止されるまでエンジンが成層燃焼形態から均一燃焼形態に切り替えられるのを禁止する禁止手段とを備えたことを特徴とするエンジンの始動装置。
エンジンを自動停止させる運転領域を成層燃焼形態とするとともに、排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒の浄化性能を向上させる必要がある場合にエンジンを均一燃焼形態とする燃焼制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの始動装置。
気筒内に導入される吸気流量を調節する吸気流量調節手段と、エンジンを自動停止させる際に、燃料噴射の停止時点からエンジン回転速度が所定速度以下に低下するまでの間は、エンジンの燃焼形態に拘わらず吸気流量を増大させる方向に上記吸気流量調節手段を作動させるとともに、エンジン回転速度が所定速度以下に低下した時点で吸気流量を減少させる方向に吸気流量調節手段を作動させる吸気流量制御手段とを備え、上記吸気流量を減少させる際のエンジン回転速度をエンジンの燃焼形態の如何に拘わらず一定値に設定することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの始動装置。