JP4844537B2 - エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アイドル時等に自動で停止したエンジンを再始動要求に応じて自動で始動するようにしたエンジンの始動制御装置に関し、特に、始動時の最初の数サイクルにおける過早着火の発生を抑制するための制御に係る。

従来より、燃費低減及びＣＯ_２排出量抑制等を目的として、アイドル時にエンジンを自動で停止するようにしたエンジン制御システム（アイドルストップシステム）が知られている。このようなシステムでは、発進操作等に基づく再始動要求に応じて即座にエンジンを始動しなくてはならないが、モータによるクランキングを経てエンジンを始動するという一般的な始動方法（スタータ始動）では始動時間がやや長くなるきらいがあり、また、クランキングに伴う騒音が運転者に違和感を与えるという不具合もある。

この点につき、特許文献１には、圧縮行程で停止している気筒（以下、停止時圧縮行程気筒ともいう。他の気筒も同様）に点火して燃焼させることにより一旦、エンジンを逆転作動させ、これにより停止時膨張行程気筒を圧縮してから点火、燃焼させることで、エンジンを正転させて自力で再始動させること（以下、逆転燃焼始動ともいう）が開示されている。

ところで、アイドルストップ後の再始動時には気筒内がかなり温度の高い状態になっているから、圧縮行程等において過早なタイミングで混合気が着火する虞れがある。特に、正転開始後に２番目に圧縮上死点（ＴＤＣ）を迎える停止時の吸気行程気筒では充填効率も有効圧縮比も高くなるから、過早着火が起きやすい。

これに対して本願の発明者らは、停止時吸気行程気筒への最初の燃料噴射タイミングを圧縮行程に設定して、燃料の気化潜熱による冷却を図るようにしたエンジンの制御装置について先に特許出願をしている（特許文献２）。このものでは、再始動時に気筒内の温度状態を推定し、より高温で過早着火の起きやすいときほど燃料を増量補正して、過早着火のより確実な抑制を図っている。
特開２００５−３１５２２９号公報 特開２００７−２７０７８７号公報

しかしながら、後者の従来例（特許文献２）のように燃料を増量すると、その分、燃費が悪化することになるし、空然比のリッチ化によってエミッションも悪化することになるから、そのような補正はできるだけ行いたくないのが実状である。

そこで、本願の発明者は、前記のような補正が必要か否か、即ち、エンジンの再始動時に停止時吸気行程気筒で過早着火が起きるかどうか、正確に判定できるようにするために鋭意、研究を重ねた結果、過早着火の起きやすさが逆転燃焼始動の際とスタータ始動の際とで、かなり異なることを見い出した。

すなわち、一般的なスタータ始動の際はクランキングにより十分な始動トルクが得られる反面、スタータモータの回転速度に制限されることからエンジン回転の立ち上がりは遅くなりがちで、気筒壁からの受熱が多くなって過早着火は起きやすくなる。

一方、逆転燃焼始動の場合は前記のようなモータ回転速度の制限がないため、エンジン回転はむしろ早く立ち上がるようになる。しかも、逆転作動の際に停止時吸気行程気筒から高温の空気が一旦、吸気通路に排出されることで、気筒内の温度がやや低下するようになり、前記スタータ始動に比べると過早着火は起き難くなるのである。

斯かる点に鑑みて本発明の目的は、エンジンの再始動時に過早着火の起きることを正確に判定できるようにし、必要な場合に限ってそれを抑制するための補正制御を行うことで、過早着火の抑制を図りつつ、そのための補正制御に付随する燃費やエミッションの悪化を最小限に留めることにある。

前記の目的を達成するために本発明では、まず、過早着火が逆転燃焼始動のときよりもスタータ始動のときに起きやすいという知見に基づき、それが起きるか否かの判定基準を逆転燃焼始動のときに相対的に厳しく設定したものである。

すなわち、請求項１の発明は、停止しているエンジンの圧縮行程気筒に点火して燃焼させることにより一旦、逆転作動させ、これにより圧縮される膨張行程気筒に点火して燃焼させることにより正転させて、エンジンを始動させる逆転燃焼始動手段と、停止しているエンジンの前記膨張行程気筒に点火して燃焼させるとともに、スタータモータを作動させて、エンジンを始動させるスタータ始動手段と、エンジンの自動停止後、所定の再始動条件が成立したときに、前記逆転燃焼始動手段とスタータ始動手段とのいずれかを選択して、エンジンを再始動させる選択手段と、を備えたエンジンの始動制御装置を前提とする。

そして、前記エンジンの再始動時に、該エンジンの停止中に吸気行程にあった停止時吸気行程気筒で過早着火が起きるか否かを予め設定した基準値に基づいて判定する過早着火判定手段と、前記過早着火判定手段により過早着火が起きると判定されたとき、前記停止時吸気行程気筒への燃料供給量の補正によって過早着火を抑制する過早着火抑制手段と、を備え、前記過早着火判定手段における判定の基準となる前記基準値は、前記逆転燃焼始動のときの方がスタータ始動のときに比べて、過早着火が起きると判定し難いように設定されている。

前記の構成により、逆転燃焼始動のときには、まず、圧縮行程で停止している気筒（停止時圧縮行程気筒）に点火され、当該気筒内の混合気の燃焼によってエンジンが少しだけ逆転作動することで、膨張行程で停止している気筒（停止時膨張行程気筒）が圧縮される。こうして圧縮した上で停止時膨張行程気筒内の混合気に点火して燃焼させることで、大きな正転トルクが得られる。

一方、スタータ始動の場合は、前記停止時膨張行程気筒の点火、燃焼によって正転側へのトルクが発生するとともに、スタータモータによってクランキングが行われる。このときにはスタータモータの作動によって十分なトルクが得られる一方で、モータ回転速度の制限からエンジン回転の立ち上がりがやや遅くなり、気筒壁からの受熱量が多くなって、過早着火が起きやすくなる。

そして、前記逆転燃焼始動及びスタータ始動のいずれの場合も、特に過早着火の起きやすい停止時吸気行程で過早着火が発生するか否かが過早着火判定手段により判定されて、過早着火が起きると判定されれば、その気筒への燃料供給量が過早着火抑制手段によって補正される。

すなわち、例えば従来例（特許文献２）と同様に、停止時吸気行程気筒への燃料供給量が増量されて、気化潜熱による冷却効果が高められることによって、過早着火がより確実に抑制される。或いは燃料供給量を零にして、過早着火を確実に阻止することもできる（請求項３）。

但し、そうして燃料噴射量を増量すれば、これに伴い燃費やエミッションの悪化を招くことになるし、燃料供給量を零にする（燃料カット）と燃焼が行われないことになるから、再始動に要する時間が長くなってしまうことは勿論、逆転燃焼始動の場合には始動に失敗する虞れもある。

この点、前記の構成では、逆転燃焼始動のときには過早着火の判定基準がより厳しく設定されて、過早着火が起きると判定され難くなっている。つまり、現実の過早着火の起きやすさに則して適切に判定基準が設定されており、これにより正確な判定を行えるので、前記のような補正制御は本当に必要なときにのみ行われるようになり、この補正制御に伴う燃費やエミッションの悪化は最小限に留めることができる。

一例として、過早着火判定手段は、再始動時の所定期間におけるエンジン回転数が予め設定した前記基準値としての判定基準回転数以下のときに、過早着火が起きると判定するようにすればよい（請求項２）。こうすれば、気筒壁からの受熱量を直接的に反映するエンジン回転の立ち上がり具合いに基づいて、過早着火を正確に判定することができる。この場合、逆転燃焼始動のときの判定基準回転数は、スタータ始動のときに比べて低い値に設定される。

そうして判定に用いるエンジン回転数は、従来例（特許文献２）にも記載されているように、停止時膨張行程気筒での燃焼時を起点とする所定期間に検出すればよく、より具体的には、例えばその燃焼後に停止時吸気行程気筒がＴＤＣ（エンジンの正転開始後２番目のＴＤＣ）を通過するまでの期間に検出すればよい。

さらに、前記したように燃料の増量によって過早着火を抑制する場合には、その増分が多いほど燃費及びエミッションが悪化することになるものの、増量が不十分であれば結局、過早着火を抑制できないことも考えられる。一方で、燃料カットにより再始動が遅延することは、特にアイドルストップからの復帰の場合には好ましくない。

そこで、前記のようにエンジン回転数に基づいて過早着火を判定する場合には、そのエンジン回転数が、判定基準回転数よりも低回転側の所定回転数よりも高ければ、燃料の増量によって過早着火の抑制を図る一方、その回転数以下で過早着火の抑制がより困難な状況であれば、燃料カットを行うようにするのがよい（請求項４）。

以上、説明したように、本発明に係るエンジンの始動制御装置によると、車両のアイドル時等に自動停止したエンジンを、逆転燃焼始動とスタータ始動とのいずれかを選択して再始動する際に、少なくとも停止時吸気行程気筒への燃料供給量を補正することにより、当該気筒における過早着火の発生を抑制することができる。また、その場合に過早着火の判定の基準となる基準値を逆転燃焼始動のときに相対的に厳しく設定して、現実に則した正確な判定を行えるようにすれば、燃料供給量の補正は本当に必要な場合にのみ行われるようになり、燃費やエミッションの悪化を最小限に留めることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（エンジン制御システムの概要）
図１は、本発明に係るエンジン始動制御装置を含むエンジン制御システムＥの実施形態を示し、このシステムＥはエンジン１と、これを制御するＥＣＵ２（エンジンコントローラ）とを備えている。エンジン１は、シリンダヘッド１０及びシリンダブロック１１を備え、図２に示すように４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄが設けられている。該各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、図１に示すように、クランク軸３に連結されるピストン１３がそれぞれ嵌挿され、これにより、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内部でピストン１３の上方には燃焼室１４が形成されている。

ここで、一般的に、多気筒４サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっており、この実施形態の４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒１２Ａ、２番気筒１２Ｂ、３番気筒１２Ｃ、４番気筒１２Ｄと呼ぶと、１番気筒（＃１）、３番気筒（＃３）、４番気筒（＃４）、２番気筒（＃２）の順にクランク角で１８０度ずつの位相差をもって燃焼が行われる。

前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれの燃焼室１４の頂部には、該燃焼室１４内の混合気に点火して燃焼させるための点火プラグ１５が設けられていて、それらの各点火プラグ１５先端の電極が燃焼室１４内に臨むように配置されている。また、その燃焼室１４の側方（図１の右方）には、該燃焼室１４内に燃料を直接、噴射するように燃料噴射弁１６が設けられている。燃料噴射弁１６は、ＥＣＵ２からのパルス信号の入力によりそのパルス幅に対応する時間だけ開弁されて、その開弁時間に応じた量の燃料を各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内に噴射する。

また、前記燃焼室１４の天井部に開口するように、シリンダヘッド１０には吸気ポート１７及び排気ポート１８が、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に各々２つずつ設けられていて、この各ポート開口部にそれぞれ吸気弁１９及び排気弁２０が配設されている。吸気ポート１７及び排気ポート１８は各々燃焼室１４から離れるよう斜め上方に向かって延びて、シリンダヘッド１０の吸気側及び排気側の側壁に開口し、吸気通路２１及び排気通路２２に連通している。

同図には示さないが、この実施形態のエンジン１は、吸気弁１９及び排気弁２０を別々のカム軸によって駆動する所謂ＤＯＨＣタイプの動弁系を備えており、これによる吸排気弁１９，２０の基本的な開閉作動タイミングは、上述の如く各気筒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設定されている。加えて、この実施形態では吸気側のカム軸に、クランク軸３の回転に対する位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な公知の位相可変機構２３（Variable Valve Timing 以下、ＶＶＴと略称する）が取り付けられている。

一例として、前記ＶＶＴ２３は、図示は省略するが、吸気側カム軸の前端部と、カムチェーンの巻き掛けられるスプロケットとの間に組み込まれており、油圧式アクチュエータによってスプロケットとカム軸との間に位相差を生じさせる周知構造のものである。このような油圧式のＶＶＴ２３は、エンジン１の始動時のように所要の油圧が供給されない状態では作動させないことが好ましい。

図２に示すように、吸気通路２１の下流側は各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に独立の分岐吸気通路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よりも上流の吸気通路２１は各気筒１２Ａ〜１２Ｄに共通の共通吸気通路２１ｃであり、ここには通路断面積を調整して吸気流を絞る電動スロットル弁２４が配設され、電動モータ２４ａにより駆動されるようになっている。

さらに、図２にのみ示すが、スロットル弁２４の上流側及び下流側には、それぞれ、吸気量を検出するためのエアフローセンサ２５と吸気圧力を検出するための吸気圧センサ２６とが配設されている。尚、この実施形態では、スロットル弁２４をバイパスする通路は設けておらず、アイドル運転時の吸気流量はスロットル開度にて調整する。

また、この実施形態のエンジン１にはスタータモータ２７が設けられている。このスタータモータ２７は従来周知のもので、詳細は図示しないが、軸方向に進退可能な出力軸の先端にピニオンギヤが設けられ、エンジン１の始動時にはそのピニオンギヤをフライホイール外周のリングギヤに噛合させて、該フライホイールを介してクランク軸３を強制的に回転（クランキング）させるようになっている。

また、エンジン１にはベルト等によりクランク軸３に駆動連結されたオルタネータ２８が付設されている。このオルタネータ２８には、詳細は図示しないが、フィールドコイルの電流を制御することによって出力電圧を変更し、これにより発電量を調整するレギュレータ回路２８ａが内蔵されており、このレギュレータ回路２８ａにＥＣＵ２からの制御指令（例えば電圧）が入力されることで、基本的には車両の電装品の電気負荷と車載バッテリ電圧とに応じて発電量が制御されるようになっている。

さらに、エンジン１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が設けられており、ＥＣＵ２は、主に一方のクランク角センサ３０からの信号に基づいてエンジン回転速度を求めるとともに、詳しくは後述するが、それら２つのクランク角センサ３０，３１から出力される互いに位相のずれたクランク角信号によって、クランク軸３の回転方向及び回転角度を検出するようになっている。

尚、図１に示す符号３２は、吸気側カム軸の特定の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であり、符号３３は、エンジン水温を検出する水温センサである。また、符号３４は、運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサである。

（エンジン制御の概要）
以上のように構成されたエンジン１の各センサ２５，２６，３０〜３４からの信号を受けて、ＥＣＵ２は、燃料噴射弁１６に噴射量及び噴射時期の制御信号を出力するとともに、点火プラグ１５の点火装置２９に対して点火時期の制御信号を出力し、スロットル弁２４のモータ２４ａに対してスロットル開度の制御信号を出力する。また、ＥＣＵ２は、ＶＶＴ２３の油圧制御回路の電磁弁に対しても制御信号を出力する。

さらに、本願発明の特徴として以下に詳述するように、ＥＣＵ２は、アイドル時に所定のエンジン停止条件が成立すれば、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料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、その後、運転者の操作等により所定の再始動条件が成立すれば、自動的にエンジン１を再始動させる。その際、ＥＣＵ２は、スタータモータ２７によるクランキングを経てエンジンを始動する一般的な始動（スタータ始動）と、以下に述べる逆転燃焼始動とのいずれかを選択して実行する。

ここで逆転燃焼始動とは、基本的にスタータモータ２７の力を借りることなく、エンジン１をそれ自体の力で始動させるものである。すなわち、図３に模式的に示すように、まず、ピストン１３が圧縮行程の途中で停止している気筒１２（図の例では＃１気筒１２Ａであり、以下、停止時圧縮行程気筒ともいう）を燃焼させて、ピストン１３を押し下げることによりクランク軸３を少しだけ逆転させ（同図(a)）、これにより、膨張行程にある気筒１２（図の例では＃２気筒１２Ｂであり、以下、停止時膨張行程気筒ともいう）のピストン１３を上昇させて、この気筒１２Ｂ内の混合気を圧縮する（同図(b)）。そうして圧縮されて温度及び圧力の高くなった膨張行程気筒１２Ｂ内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には比較的大きな正転方向のトルクが与えられる。

そのようにエンジン１をそれ自体の力のみによって始動させるためには、前記停止時膨張行程気筒１２Ｂの燃焼によってクランク軸３にできるだけ大きな正転方向のトルクを与え、これにより、同図(c)に示すように続いて圧縮上死点（以下、ＴＤＣと略称）を迎える気筒１２Ａが、その圧縮反力（圧縮圧力）に打ち勝ってＴＤＣを越えるようにしなければならない。従って、エンジン１の確実な始動のためには前記停止時膨張行程気筒１２Ｂ内に燃焼のための空気を十分に確保しておく必要がある。

具体的に停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン停止位置は、行程中央部からやや下死点（ＢＤＣ）寄りの上限位置（例えばＡＴＤＣ９５〜１００°ＣＡくらい）よりもＢＤＣ寄りにあれば、燃焼のための空気を確保できるが、それがＢＤＣ寄りになるほど、停止時圧縮行程気筒１２Ａにおいてはピストン１３がＴＤＣ寄りに位置することになるから、今度はエンジン１の逆転作動のための燃焼に必要な空気を確保できなくなる。よって、停止時膨張行程気筒１２Ｂにおけるピストン停止位置の下限は例えばＡＴＤＣ１２０〜１２５°ＣＡくらいになり、両者の間が、逆転燃焼始動に好適な範囲Ｒ（図６を参照）になる。

そこで、この実施形態では、アイドル時にエンジン１を自動で停止させるときに、アイドル回転速度よりもやや高い回転速度で燃料の供給を停止するとともに、その後の所定期間はスロットル弁２４を開き、これを適切なタイミングで閉じるようにしている。こうすれば、停止時膨張行程気筒１２Ｂ及び停止時圧縮行程気筒１２Ａへそれぞれ所要量の空気が吸入されて、膨張行程気筒１２Ｂの空気量が圧縮行程気筒１２Ａよりもやや多くなる。そして、２つの気筒１２Ａ，Ｂ内の空気の圧縮圧力のバランスによって、膨張行程気筒１２Ｂのピストン１３が前記の範囲Ｒ内に停止するようになる。

（自動停止制御）
次に、エンジン１の停止制御について、図４のフローチャートに基づいて説明する。このフローはエンジン運転中の所定のタイミングでスタートし、ステップＳＡ１では所定の自動停止条件が成立するまで待機する。例えば車速が所定速度よりも小さく、ブレーキの作動が所定時間継続していて、エンジン水温が所定範囲内にあり、さらにエンジン１を停止させることに特に不都合のない状況であれば、エンジン自動停止条件が成立したと判定する。

そうしてステップＳＡ１で自動停止条件が成立したと判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳＡ２に進んでエンジン回転速度調整制御を開始する。これは、例えばクランク角センサ３０からの信号に基づいてエンジン回転速度Ｎeの低下状態をモニターし、これに応じてオルタネータ２８の発電量を増減変更することにより、エンジン回転速度Ｎｅの低下度合いを調整するものである。

すなわち、エンジン１を停止させるときに、その回転速度Ｎｅが徐々に低下する過程で各気筒１２Ａ〜１２Ｄが順次、ＴＤＣを通過するときの回転速度（以下、ＴＤＣ回転速度ともいう）と、エンジン停止後に膨張行程にある気筒１２のピストン停止位置との間に明確な相関関係があることは分かっている。そこで、そのＴＤＣ回転速度を検出し、この検出値に応じてオルタネータ２８の発電量等を制御することで、エンジン回転の落ち具合いを調整して、停止時に膨張行程にある気筒１２のピストン１３を前記の再始動に適した範囲Ｒ内に停止させるようにする。

具体的には、まず、エンジン回転速度Ｎeが所定の回転速度Ｎ1（例えば７６０ｒｐｍ）になるように燃料噴射量等を制御して、ステップＳＡ３に進み、ここではエンジン回転速度Ｎeが前記所定回転速度Ｎ1以上になるまで待機する。この回転速度Ｎ1以上になればステップＳＡ４に進んで、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料噴射を停止し（燃料カット）、ステップＳＡ５に進む。

ステップＳＡ５ではスロットル弁２４を予め設定した開度になるように開いて、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気量を増大させ、十分な掃気が行われるようにする。ステップＳＡ６では、エンジン回転速度Ｎeが所定の回転速度Ｎ2以下になるまで待機する。この回転速度Ｎ2は、吸気の輸送遅れを考慮して、停止時膨張行程気筒１２Ｂへの吸気量が停止時圧縮行程気筒１２Ａよりも多くなるようなタイミングでスロットル弁２４を閉じるためのものであり、例えば約５７０〜６００ｒｐｍの範囲に設定すればよい。

そして、エンジン回転速度Ｎeが前記所定回転速度Ｎ2以下になるまでは待機して、前記のようにオルタネータ２８等の制御によってエンジン回転速度Ｎeの低下状態を調整する。すなわち、エンジン回転の低下が遅すぎれば、エンジン１の負荷が増えるようにオルタネータ２８の発電量を増大させる一方、エンジン回転の低下度合いが急すぎれば、エンジン１の負荷が減るように発電量を減少させる。

そうしてオルタネータ２８の制御によって、燃料カット後のエンジン回転速度Ｎeの低下度合いを調整することで、短周期のアップダウンを繰り返しながら徐々に低下するエンジン回転速度Ｎeの軌跡を徐々に修正し、遅くとも停止完了前の最後のＴＤＣまでには適正な状態に収束させることができる。

また、エンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎ2以下になれば（ステップＳＡ６でＹＥＳ）ステップＳＡ７に進んでスロットル弁２４を閉じるが、その後も、前記のようなオルタネータ２８の制御は継続する。そして、ステップＳＡ８では、エンジン１が最後のＴＤＣを通過したかどうか、即ちエンジン１の停止直前かどうか判定する。この判定は、例えば、ＴＤＣ回転速度が所定値以下になったときにＹＥＳと判定することができる。

最後のＴＤＣを通過すればエンジン１は、各々圧縮行程及び膨張行程にある２つの気筒１２，１２の圧縮反力によって正転側及び逆転側に数回、回動（揺動）した後に、停止する。そこで、停止直前であるＹＥＳと判定すればステップＳＡ９に進んでエンジン回転速度調整制御を終了し、ステップＳＡ１０に進んで、クランク角センサ３０，３１からの信号に基づいてエンジン１の停止（完全な停止）を確認するとともに、後述のサブルーチン（図５参照）により膨張行程気筒１２Ｂのピストン停止位置を検出し、これをメモリに記憶して、エンジン停止制御を完了する（エンド）。

すなわち、前記のようにエンジン１の停止直前には、クランク軸３が正逆両方に数回、回動するので、クランク角センサ３０からの信号をカウントするのみではピストン停止位置を検出できない。そこで、この実施形態では、２つのクランク角センサ３０，３１から出力される互いに位相のずれたクランク角信号に基づいて、以下のようにクランク軸３の回転方向及び回転角度を検出し、これにより各気筒１２Ａ〜１２ＤのＴＤＣ又はＢＤＣに対するクランク角、即ちピストン停止位置を検出するようにしている。

−ピストン停止位置の検出−
具体的に図５(a)は、ピストン１３の停止位置を検出するためのサブルーチンを示すフローチャートであり、スタート後のステップＳＢ１では、第１、第２クランク角センサ３０，３１からの各出力信号ＣＡ１，ＣＡ２に基づいて、その第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、Ｈｉｇｈのいずれであるか、或いは第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈ、Ｌｏｗのいずれであるか、を判定する。

すなわち、エンジン正転時には同図(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遅れを生じることから、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はＬｏｗに、また、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時には第２クランク角信号ＣＡ２はＨｉｇｈになる。一方、逆転時には同図(c)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の位相が半パルス幅程度進むことになるから、前記正転時とは逆に、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に、また、第１クランク各信号ＣＡ１の立ち下がり時には第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗになる。

つまり、それらクランク角信号ＣＡ１，ＣＡ２の位相の関係が前記図(b)のようになるか、図(c)のようになるかによって、エンジン１の正転、反転を判別することができる。そして、前記ステップＳＢ１でエンジン１が正転状態にあると判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳＢ２に進んでエンジン１の正転方向のクランク角変化を計測するためのＣＡカウンタのカウント数を増やす一方、逆転状態であると判定すれば（ＮＯ）ステップＳＢ３に進んで、ＣＡカウンタのカウント数を減らし、しかる後にリターンする。

そうしてＣＡカウンタによってクランク角信号ＣＡ１，ＣＡ２の立ち上がり又は立ち下がりの回数を数えることで、クランク軸３の回転角度を求めることができる。これは、第１クランク角信号ＣＡ１及び第２クランク角信号ＣＡ２の立ち上がり及び立ち下がりが、クランク軸３の回転により所定角度毎（この実施形態では、立ち上がり又は立ち下がりのそれぞれの間隔が略１０度毎）に生じるからである。

前記のサブルーチンによって、エンジン１の自動停止時に上述の如くクランク軸３が正逆、両方に回動しても、そのことに依らず正確にクランク角を検出して、ピストン停止位置を特定することができる。

以上の如くエンジン１の自動停止制御によれば、アイドル時の燃料カットの際に最初の所定期間、スロットル弁２４を開いて、停止後に各々膨張行程及び吸気行程になる気筒１２，１２にそれぞれ所要量の空気が吸入されるようにするとともに、オルタネータ２８等の制御によりエンジン回転速度Ｎｅの低下の度合いを調整することで、エンジン停止後の膨張行程気筒１２においてピストン１３を再始動に好適な範囲Ｒに停止させることができる。

また、前記の如くエンジン停止動作期間において所定期間、スロットル弁２４が開かれることで、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内の既燃ガスが殆ど全て気筒外へ掃気されて、それぞれ新気で満たされるようになる。但し、エンジン１の停止後は吸排気弁１９，２０の閉じている膨張行程気筒１２や圧縮行程気筒１２であってもすぐに空気圧がリークすることから、各気筒１２Ａ〜１２Ｄには、それぞれピストン停止位置に対応する容積内に略大気圧の新気（空気）が存在する状態になる。

（再始動制御）
次に、上述のように自動停止したエンジン１の再始動について、図８〜１２に基づいて詳細に説明する。上述したように、この実施形態ではエンジン１を自動停止させるときに、スロットル弁２４やオルタネータ２８の制御によってピストン１３を逆転燃焼始動に適した範囲Ｒに停止させるようにしているが、万一、その範囲Ｒからずれてしまえば、スタータモータ２７によるクランキングを経て始動することになる（スタータ始動）。

また、いずれの始動方法を採る場合でも、アイドルストップからの復帰であればエンジン１の各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内の空気がかなり温度の高い状態になっているから、正転の開始とともに最初にＴＤＣを迎える停止時圧縮行程気筒１２Ａや２番目にＴＤＣを迎える停止時吸気行程気筒１２Ｃでは、その温度及び圧力が高くなる圧縮行程等において過早なタイミングで混合気が着火する虞れがある。

すなわち、始動時には一時的にエンジン回転数が非常に低い状態になって気筒壁からの受熱が多くなり、混合気が自着火しやすくなる上に、特に停止時吸気行程気筒１２Ｃでは吸気の充填効率が高くなり、有効圧縮比も高くなるから、過早着火が極めて起きやすい。また、前記の逆転燃焼始動とスタータ始動とを比較すると、スタータ始動ではクランキングの回転速度に制限される結果としてエンジン回転の立ち上がりがより遅くなり、気筒壁からの受熱がより多くなる傾向がある。

一方、逆転燃焼始動の場合は、スタータ始動のようなモータ回転速度の制限がないため、回転変動は大きいもののエンジン回転はむしろ早く立ち上がる。しかも、エンジン１が最初に逆転するときに停止時吸気行程気筒１２Ｃから高温の空気が一旦、吸気ポート１７に排出されるようになるから、気筒１２Ｃ内の温度がやや低下し、このことによっても過早着火は、前記スタータ始動に比べれば起き難いといえる。

斯かる点を考慮して、この実施形態では、再始動時のエンジン回転の立ち上がり具合いから停止時吸気行程気筒１２Ｃにおける過早着火を判定し、過早着火が予想されるときには燃料の増量補正等によって過早着火を抑制するようにしたものであり、さらにそうした補正制御を本当に必要な場合に限って行うようにすることで、補正制御に起因する燃費やエミッションの悪化を最小限に留めるようにしている。

−始動方法の選択−
以下に、始動時の制御手順を図８のフローチャートに基づいて具体的に説明する。このフローは、上述の如くエンジン１が自動で停止された後にスタートし、ステップＳＣ１において少なくとも、吸気圧センサ２６、水温センサ３３、アクセル開度センサ３４、ブレーキスイッチ等からの信号を入力した後に、ステップＳＣ２において所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定する。再始動条件としては、例えばブレーキが解除された場合やアクセル操作等が行われた場合、エアコン等の動作のためにエンジンの運転が必要になった場合等であり、このような条件が成立していなければ成立するまで待機する一方、再始動条件が成立すれば（ステップＳＣ２でＹＥＳ）、ステップＳＣ３へ進む。

ステップＳＣ３では、図５のサブルーチンによって検出された停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン停止位置に基づいて、それが逆転燃焼始動に適した範囲Ｒにあるかどうか、即ちピストンが適正停止位置かどうか判定するとともに、エンジン水温が所定温度（例えば８０°Ｃ）以上であり、且つ、吸気圧が所定値以上であるか（即ち、所謂高地のように空気の薄い状態ではないか）どうか判定し、それらの条件がすべて満たされたときには逆転燃焼始動が可能であるＹＥＳと判定して、ステップＳＣ４に進む。

ステップＳＣ４では、過早着火を抑制するための補正制御に係る判定の基準である第１及び第２の基準回転数Ｎｅ１，Ｎｅ２を、それぞれ逆転燃焼始動の場合の適値に設定し、その後に図９のフローに進んで、詳細は後述するが、上述した逆転燃焼始動のための燃料噴射及び点火制御（逆転燃焼始動制御）を行う。一方、ステップＳＣ３にていずれか１つでも条件が満たされず、逆転燃焼始動が可能でない（ＮＯ）と判定すれば、ステップＳＣ５に進んでスタータ始動の場合に適した基準回転数Ｎｅ１，Ｎｅ２を設定した後、図１０のフローに進んで、後述するスタータ始動のための制御（スタータ始動制御）を行う。

ここで、前記第２基準回転数Ｎｅ２が、過早着火を抑制するための補正制御を行うかどうかの判定基準回転数であり、第１基準回転数Ｎｅ１（＜Ｎｅ２）は、燃料噴射量を増量する補正を行うか、それを零にする（燃料カット）かの分別を行う基準となる回転数である。すなわち、上述したように始動時のエンジン回転の立ち上がりが遅いほど気筒壁からの受熱量が多くなって、混合気が自着火しやすくなるので、以下に述べるように適切なタイミングで検出したエンジン回転数に基づいて、燃料噴射量の補正を行うかどうか判定するとともに、補正を行う場合でも比較的高回転で気化潜熱による過早着火の抑制が可能であれば、燃料を増量する一方、回転数が非常に低くて気化潜熱による過早着火の抑制が難しいときには、燃料カットするのである。

また、ステップＳＣ４，ＳＣ５を対比すると分かるように、基準回転数Ｎｅ１，Ｎｅ２はいずれも、逆転燃焼始動のときの方がスタータ始動のときよりも低回転側に、即ち判定の基準としては厳しく設定されていて、逆転燃焼始動のときの方が、過早着火が起きると判定し難くなっている。これは、上述したように逆転燃焼始動のときの方がスタータ始動のときに比べて過早着火が起き難いことを考慮したものである。

そうして過早着火の判定をより正確に行うためには、停止時吸気行程気筒１２ＣのＴＤＣ付近におけるエンジン回転数に基づいて判定を行うのが最も好ましいが、当該気筒１２Ｃへの燃料噴射及びその燃料の気化霧化のための時間等を考慮すれば、遅くともＴＤＣよりも９０°ＣＡくらい進角側（ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）で判定する必要がある。そこで、この実施形態では、以下に述べるように停止時吸気行程気筒１２ＣのＢＴＤＣ９０°ＣＡのエンジン回転数を検出し、これに基づいて過早着火の判定を行うようにしている。

図７のグラフは、エンジン１の正転開始後２番目のＴＤＣである停止時吸気行程気筒１２ＣのＴＤＣにおけるエンジン回転数を縦軸に示し、横軸には、それよりも９０°ＣＡ進角側（ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）でのエンジン回転数を示している。両者の間には明確な相関があり、過早着火の判定に適した「２番目ＴＤＣの回転数」を「ＢＴＤＣ９０°ＣＡの回転数」で代用できることが分かる。

前記図８に示すフローのステップＳＣ２，ＳＣ３によって、エンジン１の自動停止後、所定の再始動条件が成立したときに、逆転燃焼始動とスタータ始動とのいずれかを選択してエンジン１を再始動させる、ＥＣＵ２の選択始動制御部２ａ（選択手段）が構成されている。

−逆転燃焼始動の制御手順−
次に、逆転燃焼始動の手順を図９のフローチャートに基づいて具体的に説明する。このフローは前記図８のフローのステップＳＣ４に続いて実行され、ステップＳＤ１ではピストン停止位置（図５のサブルーチンを参照）に基づいて停止時圧縮行程気筒１２Ａ及び停止時膨張行程気筒１２Ｂ内の空気量をそれぞれ算出し、続くステップＳＤ２では、その空気量に対応して、所定の空燃比となるような燃料噴射量を算出して停止時圧縮行程気筒１２Ａに燃料を噴射する。

前記所定の空燃比は、ピストン停止位置に応じて予め設定されたマップから求められる。一例としてこのマップには、停止時圧縮行程気筒１２Ａ内の空気量が比較的多いときには空燃比がリーンに、即ちＡ／Ｆの値が大きくなるように燃料噴射量が設定され、空気量の比較的少ないときには空燃比がストイキよりもリッチになるように燃料噴射量が設定されている。このことで、エンジン１の逆転作動が大き過ぎず、小さ過ぎない適当なものになる。

続いてステップＳＤ３では、前記停止時圧縮行程気筒１２Ａへの燃料噴射から燃料の気化時間を考慮して設定される所定時間の経過後に、当該気筒１２Ａの点火プラグ１５に通電して混合気に点火する。そして、ステップＳＤ４では、そうして点火した後の所定時間内にクランク角センサ３０，３１からの信号のエッジ（クランク角信号の立ち上がり又は立ち下がり）が検出されるか否かによって、ピストン１３が動いたかどうか判定する（図５のサブルーチンを参照）。万一、ピストン１３が動かなかった場合には再度、点火するようにしてもよい。

続いてステップＳＤ５では、前記ステップＳＤ３で算出された停止時膨張行程気筒１２Ｂの空気量に対して所定の空燃比となるように該気筒１２Ｂ内に燃料を噴射する。この場合も空燃比は、エンジン停止時のピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められ、通常はストイキ或いはそれよりもリッチにされる。

そして、ステップＳＤ６では、前記エンジン１の逆転作動を検出してから所定時間（点火ディレイ）の経過後に停止時膨張行程気筒１２Ｂに点火して燃焼させる。この点火ディレイ時間は、エンジン１の逆転作動により停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン１３が上昇して、この気筒１２Ｂ内の混合気が十分に圧縮され、且つその圧縮反力によってピストン１３が殆ど停止するまでの時間に対応するもので、ピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められる。

このように停止時膨張行程気筒１２Ｂ内で十分に圧縮された混合気に点火して燃焼させれば、エンジン１は十分に大きなトルクでもって正転を開始する。これにより圧縮される停止時圧縮行程気筒１２Ａ内には、ステップＳＤ７で再び燃料を噴射し、それが気化するときに周囲の熱を奪うことによって（気化潜熱）、気筒１２Ａ内の温度及び圧力を低下させる。そして、当該気筒１２ＡがＴＤＣ、即ち正転開始後最初のＴＤＣを乗り越えると、エンジン１の各気筒１２Ａ〜１２Ｄがそれぞれ次の行程へと進むようになる。

そうして圧縮行程に進んだ停止時の吸気行程気筒１２（図３では＃３気筒１２Ｃ）には、概ね大気圧の空気がフルに充填されており、有効圧縮比も高くなる。しかも、エンジン回転数が非常に低いため、気筒壁からの受熱が多くなって混合気の自着火が極めて起きやすい状態になる。そこで、ステップＳＤ８では停止時吸気行程気筒１２が圧縮行程における所定のタイミング（一例として上述したＢＴＤＣ９０°ＣＡ）になったかどうか判定する。

そして、前記圧縮行程の所定のタイミングになるまで待機してステップＳＤ９に進み、このときのエンジン回転数Ｎｅが、燃料の補正制御をするかどうかの判定基準である第２基準回転数Ｎｅ２以下かどうか判定する。この判定がＮＯであれば過早着火は起きないと考えられるので、補正制御は行わずに後述のステップＳＤ１２に進む一方、判定がＹＥＳであればステップＳＤ１０に進んで、今度は燃料噴射量を増量するか零にするかの判定基準である第１基準回転数Ｎｅ１以下かどうか判定する（Ｎｅ≦Ｎｅ１）。

エンジン回転数Ｎｅが第１基準回転数Ｎｅ１よりも高ければステップＳＤ１１に進んで燃料噴射量を所定量だけ増量し、続くステップＳＤ１２において燃料噴射弁１６から燃料を噴射させる。こうして圧縮行程の中盤に燃料を噴射させることで、その気化潜熱によって気筒１２Ｃ内の温度及び圧力を低下させることができ、圧縮反力が小さくなるとともに、過早着火の抑制が図られる。燃料噴射量の増分は、例えばエンジン回転数、エンジン水温、吸気温等に基づいて設定することもできる。

そして、ステップＳＤ１３では、前記停止時吸気行程気筒１２ＣがＴＤＣを越えるまで待機して、ＴＤＣを越えて膨張行程に移行すれば点火プラグ１５に通電して混合気に点火し、しかる後に通常の燃焼制御に移行する。この通常制御では、停止時吸気行程気筒１２Ｃに続いて燃焼する停止時排気行程気筒１２Ｄや始動時の２度目の燃焼サイクルを迎える停止時膨張行程気筒１２Ｂ、停止時圧縮行程気筒１２Ａ、…において、それぞれ吸気行程で燃料を噴射し、ＴＤＣ前に点火して燃焼させる。

尚、停止時排気行程気筒１２Ｄまでは燃料噴射を圧縮行程で行い、ＴＤＣ後に点火するようにしてもよい。また、通常制御に移行する前にエンジン１の始動に成功したかどうか判定し、万一、失敗した場合には、後述するスタータ始動制御に移行するようにしてもよい。

前記図９に示すフローが全体として、停止時圧縮行程気筒１２Ａに点火して燃焼させることによりエンジン１を一旦、逆転作動させ、これにより圧縮される停止時膨張行程気筒１２Ｂに点火して燃焼させることにより正転させて、再始動させる、ＥＣＵ２の逆転燃焼始動制御部２ｂ（逆転燃焼始動手段）を構成している。

特にステップＳＤ９，ＳＤ１０により、エンジン１の再始動時に停止時吸気行程気筒１２Ｃで過早着火が起きるか否かを所定の基準（エンジン回転の立ち上がり具合い）に基づいて判定する、ＥＣＵ２の過早着火判定部２ｃ（過早着火判定手段）が構成され、また、ステップＳＤ１１，ＳＤ１４により、過早着火が起きると判定されたときに燃料供給量を増量するか、或いは燃料カットすることで過早着火を抑制する、ＥＣＵ２の過早着火抑制制御部２ｄ（過早着火抑制手段）が構成されている。

−スタータ始動の制御手順−
次にスタータ始動の手順を図１０のフローチャートに基づいて具体的に説明する。このフローは前記図８のフローのステップＳＣ５に続いて実行され、ステップＳＥ１では、前記逆転燃焼始動のフロー（図９）のステップＳＤ１と同様に、ピストン停止位置に基づいて停止時の圧縮行程気筒１２Ａ、膨張行程気筒１２Ｂ及び吸気行程気筒１２Ｃ内の空気量をそれぞれ算出する。

続いてステップＳＥ２では、クランキングを開始すべくスタータモータ２７を作動させ、ステップＳＥ３では、前記ステップＳＥ１にて算出した空気量に対応して例えばストイキ等、所定の空燃比となるような燃料噴射量を算出し、停止時膨張行程気筒１２Ｂに燃料を噴射する。そして、その燃料噴射から燃料の気化時間を考慮して設定される所定時間の経過後に、当該気筒１２Ｂの点火プラグ１５に通電して混合気に点火する（ステップＳＥ４）。

続いて、ステップＳＥ５において、前記ステップＳＥ１にて算出した空気量に対応して例えばストイキ等、所定の空燃比となるような燃料噴射量を算出して、停止時圧縮行程気筒１２Ａに燃料を噴射する。この噴射燃料の気化潜熱により気筒１２Ａ内の温度及び圧力が低下し、圧縮反力が小さくなる。このことは、エンジン回転をスムーズに立ち上げるとともに、過早着火の発生を抑制する上で有利になる。

続いてステップＳＥ６では、クランキングによるエンジン１の正転作動によって停止時圧縮行程気筒１２ＡがＴＤＣを通過したかどうか判定し、ＴＤＣを越えて膨張行程に移行すれば（ＹＥＳ）、当該気筒１２Ａの点火プラグ１５に通電して混合気に点火する（ステップＳＥ７）。こうしてＴＤＣ後に点火、燃焼させれば逆転方向のトルクが生成されないので、エンジン回転をスムーズに立ち上げる上で有利になる。

そうして停止時圧縮行程気筒１２ＡがＴＤＣを越えて膨張行程に移行すると、同時に停止時吸気行程気筒１２Ｃが圧縮行程に移行することになるが、この停止時吸気行程気筒１２Ｃには、前記した逆転燃焼始動のときと同じく概ね大気圧の空気がフルに充填されており、有効圧縮比も高くて、混合気の自着火が起きやすい状態になっている。

そこでステップＳＥ８〜ＳＥ１４では、前記した逆転燃焼始動のフロー（図９）のステップＳＤ８〜ＳＤ１４と同様の制御手順を実行して、停止時吸気行程気筒１２Ｃで過早着火が起きるか否かをエンジン回転の立ち上がり具合いによって判定し、この判定結果に基づいて燃料噴射量を増量したり、或いは燃料カットすることによって過早着火を抑制するようにしている。但し、ステップＳＥ９，ＳＥ１０における過早着火の判定に係る基準回転数Ｎｅ１，Ｎｅ２の値は、逆転燃焼始動のときよりも低回転側に（即ち、判定の基準としては緩く）設定されていて（図８のフローを参照）、スタータ始動のときの方が、過早着火が起きると判定しやすくなっている。

すなわち、スタータ始動の場合はスタータモータ２７の回転速度に制限されることから、逆転燃焼始動と比較してもエンジン回転の立ち上がりが遅くなる傾向があり、しかも、逆エンジン１の転燃作動によって停止時吸気行程気筒１２Ｃから高温の空気が一旦、吸気側に排出されることもないから、より過早着火の起きやすい状態といえる。この点を反映して前記のフローでは、スタータ始動のときの方が判定の基準が緩く設定されたものであり、これにより現実に則した正確な判定が行われるようになる。

前記図１０に示すフロー全体が、停止時膨張行程気筒１２Ｂに点火して燃焼させるとともに、スタータモータ２７を作動させてエンジン１を始動させる、ＥＣＵ２のスタータ始動制御部２ｅ（スタータ始動手段）を構成しており、特にステップＳＥ９，ＳＥ１０によりＥＣＵ２の過早着火判定部２ｃが、また、ステップＳＥ１１，ＳＥ１４により同過早着火抑制制御部２ｄが、それぞれ構成されている。

（エンジン始動の動作）
次に、前記逆転燃焼始動とスタータ始動とのそれぞれについて図面を参照して時系列に説明する。最初に逆転燃焼始動の場合は、前記図８のフローのステップＳＣ３において逆転燃焼始動が可能であるＹＥＳと判定されると（時刻ｔ０）、図１１(a)に符号ａ１として示すように、圧縮行程で停止している＃１気筒１２Ａの燃料噴射弁１６が作動されて燃料を噴射し、これにより形成される混合気に点火プラグ１５により点火されて（ａ２）燃焼すると、図(e)のようにクランク軸３が逆転作動を始めて（時刻ｔ１）、図(f)のようにエンジン回転速度Ｎｅが一時的に負の値になる。

そして、前記エンジン１の逆転作動がクランク角センサ３０，３１からの信号により検出されると、図(b)のように停止時膨張行程気筒１２Ｂ（＃２気筒）の燃料噴射弁１６が作動されて（ａ３）、当該気筒１２Ｂ内に混合気が形成され、逆転作動によるピストン１３の上昇によって圧縮される。この圧縮圧力によりエンジン１の回転方向が逆転から正転に反転するとき、即ち、図(e)(f)に示すようにエンジン１が正転を開始するのに同期して（時刻ｔ２：正転開始）図(b)に符号ａ４として示すように停止時膨張行程気筒１２Ｂに点火が行われ、これによる燃焼によって大きな正転トルクが発生する。

そうしてエンジン１が逆転するときに停止時吸気行程気筒１２Ｃでは、ピストン１３が上昇して高温の空気を一旦、吸気ポート１７に排出するようになる。この高温の空気は、吸気ポート１７にてやや冷やされた後に、エンジン１の正転開始に伴うピストン１３の下降によって再び気筒１２Ｃ内に吸い込まれるようになり、これにより気筒１２Ｃ内の温度がやや低下することになる。

また、前記エンジン１の正転開始に伴い停止時圧縮行程気筒１２Ａが圧縮されるとき、図(a)に符号ａ５として示すように、圧縮行程で当該気筒１２Ａ内へ再び燃料が噴射されて、その気化潜熱により気筒１２Ａ内の冷却が図られる。このことで、該気筒１２Ａの圧縮による温度及び圧力の上昇が抑制され、エンジン１は始動時に最初に迎えるＴＤＣ（最初のＴＤＣ）を確実に越えることができるようになる（時刻ｔ３）。しかも、その際のエンジン回転の落ち込みが小さくなる（図(f)参照）。

前記のようにして停止時圧縮行程気筒１２Ａが始動時の最初のＴＤＣを越えた後に、これに伴い圧縮行程に移行した停止時吸気行程気筒１２Ｃ（＃３気筒）に対し、図(c)に示すように圧縮行程の中盤に燃料の噴射が行われ（ａ６）、気化潜熱による気筒１２Ｃ内の冷却が図られる。これにより気筒１２Ｃ内の温度及び圧力の上昇が抑制されて、過早着火の抑制が図られるとともに、気筒１２Ｃの圧縮反力が小さくなってエンジン１は始動時の２番目のＴＤＣも乗り越えるようになる（時刻ｔ４）。

ここで、図(c)に破線で示すように、仮に気筒１２Ｃで過早着火が起きてしまうと、異音等が発生して乗員が違和感を感じる虞がある上に、図(f)に時刻ｔ４付近から破線で示すように、エンジン回転が著しく低下して始動時間が長くなり、さらには始動に失敗する虞もあるが、この実施形態では、前記圧縮行程中盤での燃料噴射の量が、エンジン回転の立ち上がり具合いに基づく過早着火の判定結果に応じて制御され、必要に応じて燃料増量や燃料カットが行われることにより、過早着火が確実に抑制される。

そうして２番目のＴＤＣを越えて膨張行程に移行した停止時吸気行程気筒１２Ｃに点火されて（ａ７）燃焼が行われると、エンジン１に正転方向のトルクが付加されて、図(f)のようにエンジン回転速度Ｎｅが上昇する。但し、前記のように点火時期がＴＤＣ以降まで遅角されていて、燃焼が膨張行程で開始することから、エンジン回転のの上昇は急峻なものにはならない。尚、燃料カットが行われた場合には点火も行われず、エンジン回転の上昇はより穏やかなものになる。

続いて、同図(d)に示すように、停止時排気行程気筒１２Ｄに対して燃料噴射が行われるとともに、そのときの吸気負圧に応じてＴＤＣ以降に遅角制御された点火時期に点火が行われて、燃焼する。こうして膨張行程で開始された燃焼によるエンジン回転の立ち上がりは、同図(f)に示すように比較的穏やかなものとなり、それはスムーズにアイドル回転数に収束するようになる。このため、エンジン１を自動で始動するときであっても運転者が違和感を感じることはない。

次に、スタータ始動の場合について説明する。図８のフローのステップＳＣ３において逆転燃焼始動が可能でないＮＯと判定されると（時刻ｔ０）、スタータモータ２７の作動により図１２(e)のようにクランク軸３が正転を始めて（クランキング）、同図(f)のようにエンジン回転速度Ｎｅが緩やかに上昇を始めるとともに、図(b)に符号ａ１として示すように、膨張行程で停止している＃１気筒１２Ｂ内に燃料が噴射され、点火プラグ１５により混合気に点火されて（ａ２）燃焼し、エンジン回転が助勢される（時刻ｔ１）。

そうしてエンジン１の正転開始に伴い圧縮される停止時圧縮行程気筒１２Ａにおいて、図(a)に示すように圧縮行程で燃料が噴射され（ａ３）、この燃料の気化潜熱によって気筒１２Ａ内の温度及び圧力の上昇が抑制される。このことで、過早着火の発生が抑制されるとともに、気筒１２Ａの圧縮反力が小さくなって、始動時の最初のＴＤＣを越えるときのエンジン回転の落ち込みが小さくなる（時刻ｔ２）。

そうしてＴＤＣを越えて膨張行程に移行した後に停止時圧縮行程気筒Ａに点火されて（ａ４）燃焼すると、エンジン１に正転方向のトルクが付加されて図(f)のようにエンジン回転が助勢される。また、前記のように停止時圧縮行程気筒１２Ａが最初のＴＤＣを越えるのと同時に圧縮行程に移行した停止時吸気行程気筒１２Ｃに対し、図(c)に示すように圧縮行程の中盤に燃料の噴射が行われ（ａ５）、気化潜熱による気筒１２Ｃ内の冷却が図られる。

このときも前記した逆転燃焼始動のときと同様に、仮に過早着火が起きてしまうと（図(c)に破線で示す）乗員が違和感を感じたり、エンジン回転が大きく低下して（図(f)に破線で示す）始動が遅延したりするという不具合を生じるが、この実施形態では、前記した逆転燃焼始動のときと同様に圧縮行程中盤での燃料噴射量を必要に応じて増量等することで、過早着火を確実に抑制することができる。

そうして停止時吸気行程気筒１２Ｃが始動時の２番目のＴＤＣを越えて膨張行程に移行した後に、点火されて（ａ６）燃焼すると、エンジン１に正転方向のトルクが付加されて、図(f)のようにエンジン回転速度が立ち上がる。このときも点火時期がＴＤＣ以降まで遅角されていることから、エンジン回転の上昇は緩やかでありスムーズにアイドル回転に収束してゆく。

したがって、この実施形態のエンジン・システムＥ（エンジンの始動制御装置）によると、アイドル等に自動で停止されたエンジン１を再始動させるときに、停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン１３が所定範囲Ｒに停止していれば、逆転燃焼始動が選択されてスタータモータ２７を用いずにエンジン１を自力で再始動させる一方、ピストン停止位置が前記範囲Ｒから外れていれば、スタータモータ２７によってクランキングし、エンジン１を再始動させる。

そして、いずれの始動態様においても特に過早着火の起きやすい停止時吸気行程１２Ｃにおいて過早着火が起きるか否かをエンジン回転の立ち上がり具合いに基づいて判定し、過早着火が起きると判定すれば、当該気筒１２Ｃへの燃料噴射量を増量するか或いは燃料カットすることにより、過早着火を抑制することができる。

そうして過早着火が起きるか否かの判定を、気筒壁からの受熱量を直接的に反映するエンジン回転の立ち上がり具合いに基づいて行うとともに、その判定基準である回転数Ｎｅ２を、逆転燃焼始動のときにスタータ始動のときよりも低回転側に設定することにより、現実の過早着火の起きやすさに則した適切な基準に基づいて正確な判定を行うことができ、燃料噴射量の補正制御は本当に必要なときにのみ行われるようになるから、過早着火を抑制しつつ、そのための補正制御に付随する燃費やエミッションの悪化は最小限に留めることができる。

また、この実施形態では、前記判定の基準回転数Ｎｅ２よりも低回転側に分別回転数Ｎｅ１を設定し、検出したエンジン回転数Ｎｅが分別回転数Ｎｅ１よりも高ければ、燃料の増量によって過早着火を抑制する一方、分別回転数Ｎｅ１以下であれば燃料カットすることで、過早着火を確実に抑制することができる。つまり、燃料カットに付随する再始動の遅延をできるだけ回避しながら、より確実な過早着火の抑制が図られている。

尚、上述した実施形態では、エンジン１の再始動時に停止時吸気行程気筒１２Ｃにおいて過早着火が起きることを、エンジン回転の立ち上がり具合いに基づいてに判定するようにしているが、これに限らず、例えばエンジン水温、アイドル停止時間、さらには外気温等も加味して過早着火の起こりやすさを判定するようにしてもよい。

また、この実施形態では、過早着火を抑制するための補正制御として、燃料増量と燃料カットとを組み合わせているが、燃料増量のみ或いは燃料カットのみによって過早着火を抑制するようにしてもよい。

本発明に係るエンジン始動制御装置は、独自の逆転燃焼始動と一般的なスタータ始動とを使い分けて、短時間で且つスムーズにエンジンを再始動できるものであり、自動車のアイドリングストップシステムにおいて極めて有用である。

本発明の実施形態に係るエンジン制御システムの概略構成図である。 エンジンの吸気系の構成を示す模式図である。 逆転燃焼始動の際のエンジンの動作を示す説明図である。 エンジン自動停止の制御手順の概略を示すフローチャートである。 (a)は、ピストン位置検出のサブルーチンを示し、(b)、(c)は各々、エンジンの正転、逆転に伴い２つのクランク角センサから出力される信号を示す説明図である。 逆転燃焼始動に好適なピストン停止範囲を示す説明図である。 始動時のエンジン正転開始後２番目のＴＤＣにおけるエンジン回転数と、その９０°ＣＡ進角側のエンジン回転数との相関を示すグラフ図である。 始動方式の選択と基準回転数の設定手順を示すフローチャートである。 逆転燃焼始動の際の燃焼制御の手順を示すフローチャートである。 スタータ始動についての図９相当図である。 逆転燃焼始動時の各気筒毎の筒内圧とエンジン回転速度等の変化を示すタイムチャートである。 スタータ始動時の図１１相当図である。

Ｅ エンジン制御システム（エンジンの始動制御装置）
１ エンジン
２ ＥＣＵ（エンジンコントローラ）
２ａ 選択始動制御部（選択手段）
２ｂ 逆転燃焼始動制御部（逆転燃焼始動手段）
２ｃ 過早着火判定部（過早着火判定手段）
２ｄ 過早着火抑制制御部（過早着火抑制手段）
２ｅ スタータ始動制御部（スタータ始動手段）
１２Ａ〜１２Ｄ 気筒
２７ スタータモータ
Ｎｅ１ 第１基準回転数（基準値、判定基準回転数）
Ｎｅ２ 第２基準回転数（分別回転数）

Claims (4)

1. 停止しているエンジンの圧縮行程気筒に点火して燃焼させることにより一旦、逆転作動させ、これにより圧縮される膨張行程気筒に点火して燃焼させることにより正転させて、エンジンを始動させる逆転燃焼始動手段と、
   停止しているエンジンの前記膨張行程気筒に点火して燃焼させるとともに、スタータモータを作動させて、エンジンを始動させるスタータ始動手段と、
   エンジンの自動停止後、所定の再始動条件が成立したときに、前記逆転燃焼始動手段とスタータ始動手段とのいずれかを選択して、エンジンを再始動させる選択手段と、を備えたエンジンの始動制御装置において、
   前記エンジンの再始動時に、該エンジンの停止中に吸気行程にあった停止時吸気行程気筒で過早着火が起きるか否かを予め設定した基準値に基づいて判定する過早着火判定手段と、
   前記過早着火判定手段により過早着火が起きると判定されたとき、前記停止時吸気行程気筒への燃料供給量の補正によって過早着火を抑制する過早着火抑制手段と、を備え、
   前記過早着火判定手段における判定の基準となる前記基準値は、前記逆転燃焼始動のときの方がスタータ始動のときに比べて、過早着火が起きると判定し難いように設定されていることを特徴とするエンジンの始動制御装置。
2. 過早着火判定手段は、エンジン再始動時の所定の期間におけるエンジン回転数が、予め設定した前記基準値としての判定基準回転数以下のときに過早着火が起きると判定するものであり、
   逆転燃焼始動のときの前記判定基準回転数が、スタータ始動のときに比べて低い値に設定されている、請求項１に記載のエンジンの始動制御装置。
3. 過早着火抑制手段は、過早着火判定手段によって過早着火が起きると判定されたとき、停止時吸気行程気筒に供給する燃料を増量するか、又は燃料供給量を零にするかのいずれかの補正を行う、請求項１又は２のいずれかに記載のエンジンの始動制御装置。
4. 過早着火抑制手段は、エンジン再始動時の所定の期間におけるエンジン回転数が、判定基準回転数よりも低い値に設定されている分別回転数よりも高いときには、停止時吸気行程気筒に供給する燃料を増量する一方、前記分別回転数以下であれば燃料供給量を零にする、請求項３に記載のエンジンの始動制御装置。

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