JP5899868B2 - 圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料を自着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに設けられ、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させると共に、その後所定の再始動条件が成立したときに、エンジン停止時に圧縮行程となる停止時圧縮行程気筒のピストンの停止位置が相対的に下死点寄りに設定された特定範囲内にある場合は、スタータモータを用いてエンジンに回転力を付与しつつ上記停止時圧縮行程気筒に燃料噴射弁から燃料を噴射することにより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制御装置に関する。

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ＣＯ_２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ＣＯ_２の削減を図るには、アイドル運転時等にエンジンを自動停止させ、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、圧縮行程で停止した気筒（停止時圧縮行程気筒）のピストン停止位置に基づいて、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上記停止時圧縮行程気筒のピストンの停止位置を求め、そのピストン停止位置が相対的に下死点寄りに設定された適正位置にあるか否かを判定し、適性位置にある場合には、上記停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射することで、エンジン全体として１回目の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を開始させるようにしている（以下、これを「１圧縮始動」という）。

一方、上記停止時圧縮行程のピストンが上記適正位置よりも上死点側にある場合には、吸気行程で停止した気筒（停止時吸気行程気筒）が圧縮行程に移行してから当該気筒に最初の燃料を噴射することにより、エンジン全体として２回目の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を再開させる（以下、これを「２圧縮始動」という）。このように、停止時圧縮行程気筒ではなく停止時吸気行程気筒に燃料を噴射する２圧縮始動を行うのは、停止時圧縮行程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（上死点までのストローク量）が少なく気筒内の空気が十分に高温化しないことから、停止時圧縮行程気筒に燃料を噴射しても失火が起きるおそれがあるためである。

また、エンジンの自動停止に関しては、例えば特許文献２には、エンジンを自動停止させる過程の前半期間では、各気筒の全行程で吸気弁を全閉状態とすることにより、各気筒内への新気の導入を抑制して、筒内温度の低下を抑制し、エンジン再始動時のグロー通電を抑制し得るディーゼルエンジンが開示されている。

特開２００９−０６２９６０号公報（段落００４８） 特開２００９−２２２００２号公報（段落００４７）

上記特許文献１の技術では、エンジン停止時に圧縮行程となる停止時圧縮行程気筒のピストンが適性位置にあるときには、１圧縮始動によって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、２圧縮始動を行う必要があり、再始動に要する時間が長くなってしまう。すなわち、２圧縮始動では、エンジン停止時に吸気行程となる停止時吸気行程気筒が圧縮行程に移行するのを待ってから燃料を噴射するので、エンジン全体として２回目の圧縮上死点を迎えるまでは、燃焼によるエネルギーを利用することができず、その分だけ再始動時間が長くなってしまう。このため、できるだけ高い頻度で、１圧縮始動によるエンジン再始動を可能にすることが望まれる。

そこで、例えば、エンジンを自動停止させる過程において、オルタネータの吸収トルク（発電量）を調節することにより、停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置が下死点寄りになるように、各気筒の上死点通過回転数を制御することが提案される。

しかし、圧縮自己着火式エンジンは、一般に、回転系の慣性重量が大きいため、オルタネータを緻密に制御しても、ピストン停止位置を狙いの停止位置に安定して収束させることが困難である。特に、手動変速機（ＭＴ）を搭載している車両では、デュアルマスフライホイール（ＤＭＦ）が組み込まれることが多いので、エンジン停止動作時においては、エンジンの回転変動（回転数の挙動）によってＤＭＦの弾性部材が回転方向（フライホイールの円周方向）に伸縮し、弾性部材を介して取り付けられたマス（分割したフライホイール部分）の挙動によってエンジンの回転変動を助長するようになるため、オルタネータの制御でピストン停止位置を狙いの停止位置に安定して収束させることはより一層困難となる。

そこで、エンジンを自動停止させる過程において、停止時圧縮行程気筒の吸気行程中（例えばエンジンが自動停止する前の全気筒の最後の上死点（「最終ＴＤＣ」という）の１つ前の上死点（「２ＴＤＣ」という）から上記最終ＴＤＣまでの期間）の上記停止時圧縮行程気筒内への流入空気量が、エンジン停止時に膨張行程となる停止時膨張行程気筒の吸気行程中（例えば上記最終ＴＤＣの２つ前の上死点（「３ＴＤＣ」という）から上記２ＴＤＣまでの期間）の上記停止時膨張行程気筒内への流入空気量よりも多くなるように、吸気通路に設けられた吸気絞り弁を制御することが提案される。

これによれば、エンジンを自動停止させる過程において、停止時圧縮行程気筒内には停止時膨張行程気筒内よりも多くの量の空気が流入する。これにより、エンジンが自動停止したときには、停止時圧縮行程気筒には圧縮反力（圧縮された空気が膨張しようとする力）が働き、停止時膨張行程気筒には膨張反力（膨張された空気が収縮しようとする力）が働く。そのため、停止時圧縮行程気筒のピストンが下ってピストン停止位置が自ずと下死点寄りとなり、停止時膨張行程気筒のピストンが上ってピストン停止位置が自ずと上死点寄りとなる。結果として、停止時圧縮行程気筒のピストンを安定して下死点寄りに停止させることができ、圧縮自己着火式エンジンを高い頻度で１圧縮始動で迅速に再始動させることが可能となる。

しかし、さらに次のような問題がある。上記のように、エンジンを自動停止させる過程において、停止時圧縮行程気筒内への流入空気量が停止時膨張行程気筒内への流入空気量よりも多くなるように吸気絞り弁を制御する具体的動作としては、例えば、停止時膨張行程気筒の吸気行程中は吸気絞り弁を閉じておき（開度０％）、停止時圧縮行程気筒の吸気行程中は吸気絞り弁を開く（開度０％超）ことが考えられる。吸気絞り弁を開くことによって、吸気絞り弁よりも下流側の吸気通路内の圧力（以下、単に「下流側圧力」という）が増大し、停止時圧縮行程気筒内への流入空気量が増大する。ここで、上記下流側圧力は最終的に大気圧まで増大するが、大気圧まで増大するにはある程度の時間を要する。そのため、停止時圧縮行程気筒の吸気行程が下流側圧力の増大中に（すなわち下流側圧力がまだ大気圧に達していないうちに）終了する場合がある。すると、停止時圧縮行程気筒の吸気行程中のエンジン回転速度が高いとき（すなわち停止時圧縮行程気筒の吸気行程の期間が短いとき）は、低いとき（すなわち停止時圧縮行程気筒の吸気行程の期間が長いとき）に比べて、停止時圧縮行程気筒の吸気行程終了時の下流側圧力が低くなる。そのため、停止時圧縮行程気筒内への流入空気量の増大の程度が小さくなり、停止時圧縮行程気筒内への流入空気量と停止時膨張行程気筒内への流入空気量との偏差が小さくなる。よって、エンジンが自動停止したときに停止時圧縮行程気筒に働く圧縮反力及び停止時膨張行程気筒に働く膨張反力が小さくなり、結果として、停止時圧縮行程気筒のピストンを安定して下死点寄りに停止させることが困難となる。

このような問題は、エンジンを自動停止させる過程において、例えばエンジンが停止するときの振動を抑制するために、上記吸気絞り弁の開度が全開未満の所定開度以下（例えば３０％以下）に制限されているような場合により顕著となる。つまり、吸気絞り弁の開度が相対的に小さい開度に制限されているときは、制限されていないときに比べて、吸気絞り弁を開いたときに上記下流側圧力が大気圧まで増大するのに要する時間がより長くなるため、停止時圧縮行程気筒の吸気行程が下流側圧力の増大中に終了する可能性がより多くなるからである。

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、たとえ停止時圧縮行程気筒の吸気行程中のエンジン回転速度が高くても、停止時圧縮行程気筒内への流入空気量を十分増大させ、もって１圧縮始動による迅速なエンジン再始動の機会を増やすことのできる圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料を自着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに設けられ、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停止させると共に、その後所定の再始動条件が成立したときに、エンジン停止時に圧縮行程となる停止時圧縮行程気筒のピストンの停止位置が相対的に下死点寄りに設定された特定範囲内にある場合は、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、上記停止時圧縮行程気筒に上記燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、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制御装置であって、吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、エンジンを自動停止させる過程において、上記停止時圧縮行程気筒の吸気行程中の流入空気量が、エンジン停止時に膨張行程となる停止時膨張行程気筒の吸気行程中の流入空気量よりも多くなるように上記吸気絞り弁を制御する制御手段とを有し、上記制御手段は、上記停止時圧縮行程気筒の吸気行程中のエンジン回転速度が高いほど、該気筒の吸気行程中の上記吸気絞り弁の開度を大きくすることを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、エンジンを自動停止させる過程において、停止時圧縮行程気筒内には停止時膨張行程気筒内よりも多くの量の空気が流入するため、前述したように、エンジンが自動停止したときには、停止時圧縮行程気筒には圧縮反力が働き、停止時膨張行程気筒には膨張反力が働く。その上で、停止時圧縮行程気筒の吸気行程中のエンジン回転速度が高いほど、該気筒の吸気行程中の吸気絞り弁の開度が大きくされるので、停止時圧縮行程気筒の吸気行程中のエンジン回転速度が高いときは、低いときに比べて、吸気絞り弁よりも下流側の吸気通路内の圧力（下流側圧力）の増大速度が大きくなる。そのため、たとえ停止時圧縮行程気筒の吸気行程中のエンジン回転速度が高くても、停止時圧縮行程気筒の吸気行程終了時の下流側圧力が十分高くなり、停止時圧縮行程気筒内に多量の空気が流入する結果、停止時圧縮行程気筒内への流入空気量と停止時膨張行程気筒内への流入空気量との偏差が十分大きくなる。よって、エンジンが自動停止したときに停止時圧縮行程気筒に働く圧縮反力及び停止時膨張行程気筒に働く膨張反力が十分大きくなり、結果として、停止時圧縮行程気筒のピストンを安定して下死点寄りに停止させることができ、圧縮自己着火式エンジンを高い頻度で１圧縮始動で迅速に再始動させることが可能となる。

本発明において、好ましくは、上記制御手段は、エンジンを自動停止させる過程において、上記吸気絞り弁の開度を全開未満の所定開度以下に制限しつつ、上記吸気絞り弁の制御を行うものである（請求項２）。

この構成によれば、エンジンを自動停止させる過程において、吸気絞り弁の開度が全開未満の所定開度以下（例えば３０％以下）に制限されるので、エンジンが停止するときのＮＶＨ（ノイズ（騒音）・バイブレーション（振動）・ハーシュネス（乗り心地））が良好となる。また、エンジンを自動停止させる過程において、新気の導入が相対的に少なくなるので、筒内冷却が抑制され、再始動時の燃料の自己着火性が確保される。また、この構成のように、吸気絞り弁の開度が相対的に小さい開度に制限される場合は、吸気絞り弁を開いたときに上記下流側圧力が大気圧まで増大するのに要する時間がより長くなる。しかし、そのような状況下であっても、本発明では、エンジン回転速度が高いほど吸気絞り弁の開度が大きくされるので、停止時圧縮行程気筒内への流入空気量を十分増大させ、圧縮自己着火式エンジンを高い頻度で１圧縮始動で迅速に再始動させることが可能となる。

本発明において、好ましくは、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段が備えられ、上記制御手段は、上記停止時圧縮行程気筒の吸気行程の開始以前に上記検出手段で検出されたエンジン回転速度が高いほど、該気筒の吸気行程中の上記吸気絞り弁の開度を大きくする（請求項３）。

吸気行程の開始以前のエンジン回転速度が相対的に高いときは吸気行程中のエンジン回転速度もまた相対的に高く、吸気行程の開始以前のエンジン回転速度が相対的に低いときは吸気行程中のエンジン回転速度もまた相対的に低いと推定される。よって、この構成によれば、停止時圧縮行程気筒の吸気行程が開始する時点又は開始するより前の時点で、停止時圧縮行程気筒の吸気行程中のエンジン回転速度がどの程度高いかが分かるので、遅滞なく、確実に、停止時圧縮行程気筒の吸気行程中の吸気絞り弁の開度をエンジン回転速度に応じた適正開度まで大きくすることができる。特に、停止時圧縮行程気筒の吸気行程が開始するより前の時点で検出されたエンジン回転速度を用いる場合に、その効果がより大きくなる。

本発明において、好ましくは、上記圧縮自己着火式エンジンは、幾何学的圧縮比が１６未満に設定されたディーゼルエンジンである（請求項４）。

この構成によれば、幾何学的圧縮比が１６未満のディーゼルエンジンは、従来から多用されてきたディーゼルエンジンに比べれば圧縮比が低く、その分、圧縮行程の途中位置に停止するピストンの圧縮代（停止位置から圧縮上死点までの有効圧縮比）は小さく、燃料の自己着火性が相対的に低いため、停止時圧縮行程気筒のピストンを安定して下死点寄りに停止させて１圧縮始動の頻度を高めることができるという本発明の作用効果は非常に大きいものとなる。

以上説明したように、本発明によれば、たとえ停止時圧縮行程気筒の吸気行程中のエンジン回転速度が高くても、停止時圧縮行程気筒内への流入空気量を十分増大させることができるので、１圧縮始動による迅速なエンジン再始動の機会を増やすことができる。

本発明の一実施形態に係る始動制御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。 上記エンジンの自動停止制御による作用を示すための説明図であり、（ａ）はエンジンの停止直前の各気筒のピストン位置を示し、（ｂ）はエンジンの停止完了後のピストン位置を示している。 停止時圧縮行程気筒の吸気行程中の下流側圧力（インマニ圧）と停止時膨張行程気筒の吸気行程中の下流側圧力との偏差と、停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置との相関図である。 ２ＴＤＣを通過するときのエンジン回転速度と、停止時圧縮行程気筒の吸気行程中の下流側圧力（インマニ圧）と停止時膨張行程気筒の吸気行程中の下流側圧力との偏差との相関図である。 本実施形態の作用を説明するためのタイムチャートである。 上記エンジンの自動停止制御の具体的動作例を示すフローチャートである。 上記エンジンの再始動制御の具体的動作例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係る始動制御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、燃料としての軽油が、後述する燃料噴射弁１５からの噴射によって供給される。そして、噴射された燃料（軽油）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°（１８０°ＣＡ）の位相差をもって上下運動する。このため、各気筒２Ａ〜２Ｄでの燃焼（そのための燃料噴射）のタイミングは、１８０°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、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。

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及び排気ポート１０と、各ポート９，１０を開閉する吸気弁１１及び排気弁１２とが設けられている。なお、吸気弁１１及び排気弁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に分岐管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。

上記燃料噴射弁１５は、先端部に複数の噴孔を有した多噴孔型のものであり、その内部に、上記各噴孔に通じる燃料通路と、この燃料通路を開閉するために電磁的に駆動され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。なお、本実施形態における燃料噴射弁１５は、８〜１２個という多数の噴孔を有している。

上記燃料噴射弁１５と対向するピストン５の冠面（上面）の中央部には、他の部分（冠面の周縁部）よりも下方に凹んだキャビティ５ａが形成されている。このため、ピストン５が上死点の近くにある状態で上記燃料噴射弁１５から燃料が噴射された場合、この燃料は、まずキャビティ５ａの内部に進入することになる。

ここで、本実施形態のエンジン本体１は、その幾何学的圧縮比（ピストン５が下死点にあるときの燃焼室容積とピストン５が上死点にあるときの燃焼室容積との比）が１４に設定されている。すなわち、一般的な車載用のディーゼルエンジンの幾何学的圧縮比が１８もしくはそれ以上に設定されることが多いのに対し、本実施形態では、幾何学的圧縮比が１４というかなり低い値に設定されている。

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の回転角度及び回転速度（すなわちエンジン回転速度）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）及び回転速度（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。

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°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、例えばピストン５が上昇しているときに、それがどの気筒の圧縮行程又は排気行程にあたるのか判別することができない。そこで、７２０°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及び排気ポート１０には、吸気通路２８及び排気通路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に供給されると共に、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。

また、上記吸気絞り弁３０とサージタンク２８ｂ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ＳＷ４が設けられている。サージタンク２８ｂには、サージタンク２８ｂ内の圧力を検出するインマニ圧センサＳＷ５が設けられている。ここで、サージタンク２８ｂ内の圧力は、吸気絞り弁３０よりも下流側の吸気通路２８内の圧力、すなわち下流側圧力に相当する。

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ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５０により統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。

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、エアフローセンサＳＷ４、及びインマニ圧センサ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、吸気流量、吸気圧力（下流側圧力）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、及びスタータモータ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発電量をオルタネータ３２に発電させる等の基本的な機能を有する他、いわゆるアイドルストップ機能として、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、又は再始動させる機能をも有している。このため、ＥＣＵ５０は、エンジンの自動停止又は再始動制御に関する機能的要素として、自動停止制御部５１及び再始動制御部５２を有している。

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、且つ、エンジンを停止させても支障のない状態であるか（システム条件が成立したか）否かを判定し、両方が確認された場合に、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、車両が停止状態にあること等の複数の要件が揃い（自動停止条件が成立し）、且つ、エンジンを停止させても支障のない状態である（システム条件が成立した）ことが確認された場合に、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止（燃料カット）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ことにより、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、且つ、システム条件が成立した時点をｔ１としている。なお、図中、「インマニ圧」とあるのは、インマニ圧センサＳＷ５で検出されるサージタンク２８ｂ内の圧力（下流側圧力）のことである。

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、上記２つの条件の成立時点ｔ１で、吸気絞り弁３０が閉方向に駆動され、その開度が、上記条件が成立する前に設定されていた通常運転時の開度（図例では８０％）から、最終的に全閉（０％）まで低減される。そして、吸気絞り弁３０の開度を全閉にしたまま、時点ｔ２で、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。

次いで、上記燃料カットの実行後、エンジン回転速度が徐々に低下する途上で、吸気絞り弁３０が再び開かれる。具体的には、全気筒２Ａ〜２Ｄにおけるエンジン停止直前の最後の上死点を最終ＴＤＣとしたときに、この最終ＴＤＣよりも１つ前の上死点（２ＴＤＣ）の通過時（時点ｔ４）に、吸気絞り弁３０が開方向に駆動され、その開度が０％を超える所定の開度（図例ではＢ又はＣ）まで増やされる。

その後、時点ｔ５で最終ＴＤＣ（ｉ）を迎えた後、エンジンは、一時的にピストンの揺れ戻しにより逆回転するも、一度も上死点を越えることなく、時点ｔ６で完全停止状態に至る。

ここで、上記のように吸気絞り弁３０を開く制御を時点ｔ４で実行するのは、エンジンが完全停止したときに圧縮行程にある気筒、つまり停止時圧縮行程気筒（図２では３番気筒２Ｃ）のピストン停止位置を、図３（ｂ）に示すように、上死点と下死点との間に位置する基準停止位置Ｘよりも下死点側に設定された特定範囲Ｒｘにできるだけ収めるためである。なお、基準停止位置Ｘは、エンジンの形状（排気量、ボア／ストローク比等）や暖機の進行度合い等によって異なり得るが、例えば上死点前（ＢＴＤＣ）９０°ＣＡ近傍の位置に設定することができる。例えば、基準停止位置ＸがＢＴＤＣ９０°ＣＡである場合、上記特定範囲Ｒｘは、ＢＴＤＣ９０〜１８０°ＣＡの範囲となる。

上記停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が上記特定範囲Ｒｘで停止していれば、その後エンジンの再始動条件が成立したときに、上記停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の（エンジン全体として最初の）燃料を噴射する１圧縮始動によって、エンジンを迅速に再始動させることができる。一方、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が上記特定範囲Ｒｘから外れていれば、再始動の開始後、停止時圧縮行程気筒２Ｃの次に圧縮行程を迎える気筒、つまりエンジン停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒（図２では４番気筒２Ｄ）に燃料を噴射する２圧縮始動によってエンジンを再始動する必要が生じる。このように、ピストン停止位置によって１圧縮始動と２圧縮始動とを使い分けるのは、ピストン停止位置によって停止時圧縮行程気筒２Ｃでの着火性が異なるからである。

上記２圧縮始動は、停止時吸気行程気筒２Ｄが圧縮行程に移行するまで燃料を燃焼させることができないので、始動の迅速性という点では、１圧縮始動の方が有利である。このため、１圧縮始動を高い頻度で実行可能にするには、できるだけ停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置を上記特定範囲Ｒｘに収める必要がある。そこで、本実施形態では、図２に示したように、時点ｔ４で吸気絞り弁３０を開くようにしている。すなわち、図２の制御によれば、最終ＴＤＣの１つ前の上死点（２ＴＤＣ（ｉｉ））までは（時点ｔ４までは）、吸気絞り弁３０の開度が０％とされ、２ＴＤＣ（ｉｉ）を過ぎると（時点ｔ４を過ぎると）、吸気絞り弁３０の開度が０％超の所定開度まで増大される。これにより、２ＴＤＣ（ｉｉ）から吸気行程を迎える（時点ｔ４〜時点ｔ５が吸気行程となる）停止時圧縮行程気筒２Ｃに対する流入空気量が、最終ＴＤＣの２つ前の上死点（３ＴＤＣ（ｉｉｉ））から吸気行程を迎える（時点ｔ３〜時点ｔ４が吸気行程となる）気筒、言い換えると、エンジンが完全停止したときに膨張行程にある停止時膨張行程気筒（図２では１番気筒２Ａ）に対する流入空気量よりも増大することになる。

この点について図３（ａ），（ｂ）を用いてより詳しく説明する。上記のように２ＴＤＣ（ｉｉ）の通過時に吸気絞り弁３０を開くと、上述したように、エンジンが自動停止する直前に、停止時圧縮行程気筒２Ｃ内への流入空気量（充填量）が停止時膨張行程気筒２Ａ内への流入空気量（充填量）よりも多くなる。これにより、図３（ａ）に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５に作用する圧縮空気による押下げ力（圧縮された空気が膨張しようとする力）が大きくなる一方、停止時膨張行程気筒２Ａのピストン５に作用する圧縮空気による押下げ力が小さくなる（むしろ停止時膨張行程気筒２Ａのピストン５に作用する膨張空気による押上げ力が大きくなる）。このため、エンジンが完全停止したときには、図３（ｂ）に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５の停止位置が自ずと下死点寄りとなり（停止時膨張行程気筒２Ａのピストン５の停止位置は上死点寄りとなり）、結果として、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５を、比較的高い頻度で、上記基準停止位置Ｘよりも下死点側の特定範囲Ｒｘに停止させることができるようになる。特定範囲Ｒｘでピストン５が停止していれば、エンジンの再始動時には、停止時圧縮行程気筒２Ｃに燃料を噴射する１圧縮始動によってエンジンを迅速に再始動させることが可能となる。

上記のような技術を前提として、本実施形態では、さらに次のような改良が加えられている。

図４は、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中（時点ｔ４〜時点ｔ５）の下流側圧力（インマニ圧センサＳＷ５で検出されるサージタンク２８ｂ内の圧力）と、停止時膨張行程気筒２Ａの吸気行程中（時点ｔ３〜時点ｔ４）の下流側圧力との偏差（図中「インマニ圧偏差」と記す）と、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置との相関図である。図５は、２ＴＤＣを通過するときのエンジン回転速度（２ＴＤＣ通過回転速度）と、上記インマニ圧偏差との相関図である。

図４に示される例によれば、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中の下流側圧力（インマニ圧）と停止時膨張行程気筒２Ａの吸気行程中の下流側圧力との偏差がαを境にして、αより大きいときは、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置は下死点寄り（およそＢＴＤＣ１０２〜１３８°ＣＡの範囲）となり、αより小さいときは、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置は上死点寄り（およそＢＴＤＣ７３〜６０°ＣＡの範囲）となる。

図５に示される例によれば、２ＴＤＣ通過回転速度が低いほど、上記インマニ圧偏差が大きくなる。図例では、２ＴＤＣ通過回転速度がｎ１〜ｎ２ｒｐｍを境にして、ｎ１〜ｎ２ｒｐｍより低いときは、上記インマニ圧偏差がαより大きくなり、ｎ１〜ｎ２ｒｐｍより高いときは、上記インマニ圧偏差がαより小さくなる。

これらを総合すると、２ＴＤＣ通過回転速度が低いほど、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が下死点寄りとなる。図４、図５に示される例においては、２ＴＤＣ通過回転速度がｎ１〜ｎ２ｒｐｍより低いときは、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置がおよそＢＴＤＣ１０２〜１３８°ＣＡの範囲となり、１圧縮始動が可能となる。しかし、２ＴＤＣ通過回転速度がｎ１〜ｎ２ｒｐｍより高いときは、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置がおよそＢＴＤＣ７３〜６０°ＣＡの範囲となり、１圧縮始動が難しくなる。

そこで、本実施形態では、１圧縮始動を高い頻度で実行可能にするため、２ＴＤＣ通過回転速度が高いときでも、上記インマニ圧偏差を大きくして、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置を下死点寄りにする対策が講じられている。

図６は、図２の各状態量のうち、「ＴＤＣ通過回転速度」、「クランク角」及び「インマニ圧」を抜き出し、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程（時点ｔ４〜時点ｔ５）付近におけるこれらの挙動をより詳しく示すタイムチャートである。図２及び図６に実線で示す変化は２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に低い場合のもの、図２及び図６に鎖線で示す変化は２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に高い場合のものである。そして、２ＴＤＣ通過回転速度として、それが相対的に低い場合は符号Ａを付し、相対的に高い場合は符号Ａ’を付した。また、時点ｔ４で開く吸気絞り弁３０の開度として、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に低い場合は符号Ｂを付し、相対的に高い場合は符号Ｃを付した。また、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に低い場合の最終ＴＤＣに符号ｉ及び最終ＴＤＣ通過時点に符号ｔ５を付したのに対し、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に高い場合の最終ＴＤＣに符号ｉ’及び最終ＴＤＣ通過時点に符号ｔ５’を付した。

上記のように、エンジンの自動停止制御において、停止時膨張行程気筒２Ａの吸気行程中（時点ｔ３〜時点ｔ４）は吸気絞り弁３０を閉じておき（開度０％）、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中（時点ｔ４〜時点ｔ５）は吸気絞り弁３０を開く（開度０％超）ことにより、停止時圧縮行程気筒２Ｃ内への流入空気量が停止時膨張行程気筒２Ａ内への流入空気量よりも多くなり、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５を比較的高い頻度で基準停止位置Ｘよりも下死点側の特定範囲Ｒｘに停止させることができるようになる。

図２に示したように、時点ｔ４で吸気絞り弁３０を開くことにより、吸気絞り弁３０よりも下流側の吸気通路２８内の圧力、すなわちインマニ圧（下流側圧力）が増大し、停止時圧縮行程気筒２Ｃ内への流入空気量が増大する。インマニ圧は最終的に大気圧まで増大するが、大気圧まで増大するにはある程度の時間がかかる。図例では、インマニ圧は、最終ＴＤＣ（ｉ）通過後（時点ｔ５の後）に大気圧まで増大している。そのため、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程はインマニ圧の増大中に（すなわちインマニ圧がまだ大気圧に達していないうちに）終了する。

図６に示したように、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に低いＡのとき、すなわち停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中（時点ｔ４〜時点ｔ５）のエンジン回転速度が相対的に低いと判断されるときは、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程の期間が長くなり、最終ＴＤＣ（ｉ）を相対的に遅く迎えて、上記吸気行程は相対的に遅い時点ｔ５で終了する。一方、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に高いＡ’のとき、すなわち停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中（時点ｔ４〜時点ｔ５’）のエンジン回転速度が相対的に高いと判断されるときは、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程の期間が短くなり、最終ＴＤＣ（ｉ’）を相対的に早く迎えて、上記吸気行程は相対的に早い時点ｔ５’で終了する。

そして、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に低いＡのときは、時点ｔ４で吸気絞り弁３０を開度Ｂまで開く（図２参照）。この結果、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程終了時点ｔ５ではインマニ圧はｃまで増大し、停止時膨張行程気筒２Ａの吸気行程終了時点ｔ４でのインマニ圧ａとの偏差（インマニ圧偏差）が相対的に大きくなる。そのため、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が十分下死点寄りとなり、１圧縮始動が可能となる。これに対し、いまもし仮に、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に高いＡ’のときでも、時点ｔ４で開く吸気絞り弁３０の開度をＢとすると、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程終了時点ｔ５’ではインマニ圧はｂまでしか増大せず、上記インマニ圧ａとのインマニ圧偏差が相対的に小さくなる。そのため、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が下死点寄りとなり難く、１圧縮始動が難しくなる。

そこで、本実施形態では、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に高いＡ’のときは、時点ｔ４で吸気絞り弁３０を上記開度Ｂより大きい開度Ｃまで開く（図２参照）。この結果、インマニ圧の増大速度が大きくなり、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程終了時点ｔ５’ではインマニ圧はｄまで増大し、上記インマニ圧ａとのインマニ圧偏差が十分大きくなる。そのため、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が十分下死点寄りとなり、１圧縮始動が可能となる。

次に、以上のようなエンジン自動停止制御を司る自動停止制御部５１の具体的制御動作の一例について、図７のフローチャートを用いて説明する。

図７のフローチャートに示す処理がスタートすると、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、水温センサＳＷ１、クランク角センサＳＷ２、カム角センサＳＷ３、エアフローセンサＳＷ４、インマニ圧センサ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、及びバッテリセンサ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、クランク角、エンジン回転速度、気筒判別情報、吸気流量、インマニ圧、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、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、等の複数の要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３ｋｍ／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、エンジンを停止させても支障のない状態であるか否か、つまりシステム条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３）。例えば、エンジンの冷却水温が所定値以上であること、バッテリの残容量が所定値以上であること等の複数の要件が全て揃ったときに、システム条件が成立したと判定する。

上記ステップＳ３でＹＥＳと判定されてシステム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の開度を全閉（０％）に設定する制御を実行する（ステップＳ４）。すなわち、図２のタイムチャートに示したように、上記自動停止条件及びシステム条件が成立した時点ｔ１で、吸気絞り弁３０の開度を閉方向に駆動し始め、その開度を最終的に０％まで低下させる。

次いで、自動停止制御部５１は、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（ステップＳ５）。すなわち、上記条件が成立した以降の時点ｔ２で、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃料噴射弁１５に対する駆動信号を全てＯＦＦにし、各燃料噴射弁１５の弁体を全閉位置に維持することにより、燃料カットを実行する。

次いで、自動停止制御部５１は、４つの気筒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（上死点通過回転速度）の値が、予め定められた所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。なお、図２に示すように、エンジン回転速度は、４つの気筒２Ａ〜２Ｄのいずれかが圧縮上死点（圧縮行程と膨張行程の間の上死点）を迎える度に一時的に落ち込み、圧縮上死点を越えた後に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。よって、上死点通過回転速度は、エンジン回転速度のアップダウンの谷のタイミングにおける回転速度として測定することができる（図２の「ＴＤＣ通過回転速度」参照）。

上記ステップＳ６での上死点通過回転速度に関する判定は、エンジン停止直前の最後の上死点（最終ＴＤＣ）よりも１つ前の上死点（２ＴＤＣ）を通過するタイミング（図２の時点ｔ４）を特定するために行われる。すなわち、エンジンを自動停止させる過程において、エンジン回転速度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（上死点通過回転速度）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、上死点通過回転速度を常時測定し、それが予め設定された所定範囲、すなわち、最終ＴＤＣの１つ前の上死点（２ＴＤＣ）を通過するときの回転速度として予め実験等により求められた所定範囲の中に入るか否かを判定することにより、上記２ＴＤＣの通過タイミングを特定する。

上記ステップＳ６でＹＥＳと判定されて現時点が２ＴＤＣ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、そのときの（図２の時点ｔ４での）ＴＤＣ通過回転速度、すなわち２ＴＤＣ通過回転速度が、予め定められた所定回転速度Ｋ１以上か否かを判定する（ステップＳ７）。この所定回転速度Ｋ１は、例えば、図４、図５に示された例の場合、ｎ１〜ｎ２ｒｐｍを採用することができる。

そして、２ＴＤＣ通過回転速度が上記所定回転速度Ｋ１未満のときは、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に低いとき（Ａのとき）と判断して、吸気絞り弁３０の開度を７％（開度Ｂ）とする（ステップＳ８）。これに対し、２ＴＤＣ通過回転速度が上記所定回転速度Ｋ１以上のときは、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に高いとき（Ａ’のとき）と判断して、吸気絞り弁３０の開度を３０％（開度Ｃ）とする（ステップＳ９）。これにより、いずれの場合も、時点ｔ４から吸気行程を迎える停止時圧縮行程気筒２Ｃに対する流入空気量が、その１サイクル前（時点ｔ３〜時点ｔ４）が吸気行程であった停止時膨張行程気筒２Ａに対する流入空気量よりも増大する。しかも、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に高いＡ’のときは、時点ｔ４で、吸気絞り弁３０を、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に低いＡのときの開度Ｂより大きい開度Ｃまで開くので、インマニ圧の増大速度が大きくなり、図６に示したように、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程終了時点ｔ５’ではインマニ圧はｄまで増大し、停止時膨張行程気筒２Ａの吸気行程終了時点ｔ４でのインマニ圧ａとのインマニ圧偏差が十分大きくなる。

その後、自動停止制御部５１は、エンジン回転速度が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Ｓ１０）。そして、エンジンが完全停止していれば（時点ｔ６）、自動停止制御部５１は、例えば、吸気絞り弁３０の開度を、通常運転時に設定される所定の開度（例えば８０％）に設定する等して、自動停止制御を終了する。

以上のように、この自動停止制御では、時点ｔ４の２ＴＤＣ通過時に吸気絞り弁３０を開くステップＳ７、Ｓ８の制御により、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程と停止時膨張行程気筒２Ａの吸気行程とのインマニ圧偏差が大きくなり、停止時圧縮行程気筒２Ｃと停止時膨張行程気筒２Ａとの流入空気量（充填量）に差が生じているため、エンジンが完全停止したときには、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が、比較的高い頻度で下死点寄りの特定範囲Ｒｘ（図３（ｂ））内に収まることになる。しかも、２ＴＤＣ通過回転速度が高いＡ’のときは、低いＡのときに比べて、時点ｔ４での吸気絞り弁３０の開度を大きくしているので（開度Ｃ＞開度Ｂ）、２ＴＤＣ通過回転速度が高いＡ’のときでも、上記インマニ圧偏差が十分大きくなり、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置を確実に下死点寄りにすることができ、１圧縮始動をより一層高い頻度で実行することが可能となる。

なお、ステップＳ８の２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に低いＡのときの開度７％及びステップＳ９の２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に高いＡ’のときの開度３０％は、主として、ＭＴ（手動変速）車両の場合に好適である。ＡＴ（自動変速）車両の場合は、２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に低いＡのときの開度は２０％及び２ＴＤＣ通過回転速度が相対的に高いＡ’のときの開度は３０％が好適と考えられる。ＭＴ車両のほうがより小さい開度に抑えられているのは、ＭＴ車両では、デュアルマスフライホイール（ＤＭＦ）が組み込まれることが多いので、停止直前での大きなエンジン回転変動（回転数の挙動）に起因して、ＤＭＦの弾性部材が大きく回転方向（フライホイールの円周方向）に伸縮し、弾性部材を介して取り付けられたマス（分割したフライホイール部分）が回転方向に暴れるため、ＡＴ車両よりも振動の問題が大きくなり易く、そのために、エンジンを自動停止させる過程において、そもそものエンジン回転変動を小さくするためである。したがって、ＭＴ車両、ＡＴ車両のいずれの場合も、吸気絞り弁３０の開度が全開未満の所定開度以下（３０％以下）に制限されているのは、エンジンを自動停止させる過程において、エンジンが停止するときの振動を抑制する観点からである。すなわち、１圧縮始動性を高める観点からは、時点ｔ４での吸気絞り弁３０の開度は大きいほど好ましく、振動抑制の観点からは、小さいほど好ましいといえる。

ステップＳ７の所定回転速度Ｋ１（例えばｎ１〜ｎ２ｒｐｍ）の具体的数値としては、例えば、ＭＴ車両の場合で２１０〜２８０ｒｐｍ等が採用可能である（ＡＴ車両の場合はこれより高い回転数が好ましい）。

（４）再始動制御
次に、上記ＥＣＵ５０の再始動制御部５２により実行されるエンジンの再始動制御の具体的制御動作の一例について、図８のフローチャートを用いて説明する。

図８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Ｓ１１）。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）、エンジンの冷却水温が所定値未満になったこと、バッテリの残容量の低下幅が許容値を超えたこと、エンジンの停止時間（自動停止後の経過時間）が所定時間を越えたこと、等の要件の少なくとも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Ｓ１１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、上述したエンジンの自動停止制御に伴い圧縮行程で停止した停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置を、クランク角センサＳＷ２及びカム角センサＳＷ３に基づき特定し、その特定したピストン停止位置が、基準停止位置Ｘよりも下死点側の特定範囲Ｒｘ（図３（ｂ））にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

上記ステップＳ１２でＹＥＳと判定されて停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が特定範囲Ｒｘにあることが確認された場合、再始動制御部５２は、停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の燃料を噴射する１圧縮始動によってエンジンを再始動させる制御を実行する（ステップＳ１３）。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、燃料噴射弁１５から停止時圧縮行程気筒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最初の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を再開させて、エンジンを再始動させる。

ここで、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置は、上述した自動停止制御（図２、図６、図７）の効果により、比較的多くのケースにおいて、上記特定範囲Ｒｘに収まっていると考えられる。しかしながら、場合によっては、上記ピストン停止位置が特定範囲Ｒｘを外れる（基準停止位置Ｘよりも上死点側でピストン５が停止する）こともあり得る。このようなときは、上記ステップＳ１２でＮＯと判定されることになる。

上記ステップＳ１２でＮＯと判定された場合（つまり停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が特定範囲Ｒｘよりも上死点側で停止している場合）、再始動制御部５２は、吸気行程で停止していた停止時吸気行程気筒２Ｄに最初の燃料を噴射する２圧縮始動によってエンジンを再始動させる制御を実行する（ステップＳ１４）。すなわち、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が上死点を超えて、次に停止時吸気行程気筒２Ｄが圧縮行程を迎えるまで、燃料を噴射することなく、スタータモータ３４の駆動のみによってエンジンを強制的に回転させる。そして、停止時吸気行程気筒２Ｄのピストン５が圧縮上死点付近に近づいた時点で燃料噴射弁１５から停止時吸気行程気筒２Ｄに燃料を噴射し、噴射した燃料を自着火させることにより、エンジン全体として２回目の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を再開させ、エンジンを再始動させる。

本実施形態では、少なくとも上記ステップＳ１３で１圧縮始動を行う場合に、燃料噴射弁１５にプレ噴射を行わせるようにしている。プレ噴射とは、圧縮上死点付近で噴射される拡散燃焼用の燃料噴射をメイン噴射とした場合に、このメイン噴射よりも前に予備的に噴射される燃料噴射のことである。プレ噴射による燃焼（プレ燃焼）は、メイン噴射に基づく圧縮上死点付近での拡散燃焼（メイン燃焼）を確実に引き起こすために利用される。すなわち、メイン噴射よりも早い段階で、プレ噴射によって少量の燃料を噴射し、その噴射した燃料を所定の着火遅れの後に燃焼（プレ燃焼）させることにより、筒内温度・圧力を上昇させて、その後に続くメイン燃焼を促進する。

上記のようなプレ噴射を停止時圧縮行程気筒２Ｃに対し実行すれば、圧縮上死点付近での筒内温度・圧力を意図して高めることができるので、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が少々上死点側に近づいても、確実に１圧縮始動によりエンジンを再始動させることができるようになる。図３（ｂ）に示した特定範囲Ｒｘの境界である基準停止位置Ｘは、このようなプレ噴射による着火性の改善を加味して設定されたものである。つまり、プレ噴射がなかった場合には、上記基準停止位置Ｘは、図３（ｂ）の例よりも下死点側に設定せざるを得ないが、プレ噴射によって着火性を改善することで、基準停止位置Ｘをより上死点側に設定することが可能になり、その結果、基準停止位置Ｘを、例えばＢＴＤＣ９０°ＣＡ近傍といった、下死点からかなり離れた位置に設定することが可能となる。これにより、特定範囲Ｒｘが上死点側に拡大するので、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５がより高い頻度で上記特定範囲Ｒｘに収まることとなり、１圧縮始動による迅速な再始動を行える機会が増える。

ここで、本実施形態におけるプレ噴射は、圧縮上死点よりも前の所定のクランク角範囲内で複数回（より具体的には２〜５回）実行される。これは、同じ量の燃料であれば、１回のプレ噴射で噴射し切るよりも、複数回のプレ噴射に分けて噴射した方が、ピストン５の冠面に設けられたキャビティ５ａ内にリッチな混合気を継続的に形成でき、着火遅れを短くできるからである。

（５）作用効果等
以上説明したように、本実施形態では、所定の条件下で自動的にエンジンを停止させたり再始動させたりする、いわゆるアイドルストップ機能を有したディーゼルエンジン、特に再始動時に１圧縮始動が可能なディーゼルエンジンにおいて、次のような特徴的な構成を採用した。

エンジンを自動停止させる過程において、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中の該気筒２Ｃ内への流入空気量が、停止時膨張行程気筒２Ａの吸気行程中の該気筒２Ａ内への流入空気量よりも多くなるように、吸気通路２８に設けられた吸気絞り弁３０を制御するＥＣＵ５０を設けた。ＥＣＵ５０は、２ＴＤＣ通過回転速度が高いとき（Ａ’のとき）は、低いとき（Ａのとき）に比べて、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中の吸気絞り弁３０の開度を大きくする（開度Ｂより大きい開度Ｃにする）。ここで、吸気行程の開始時点のエンジン回転速度が相対的に高いときはその吸気行程中のエンジン回転速度もまた相対的に高く、吸気行程の開始時点のエンジン回転速度が相対的に低いときはその吸気行程中のエンジン回転速度もまた相対的に低いと推定される。よって、２ＴＤＣ通過回転速度が高いとき（Ａ’のとき）は、低いとき（Ａのとき）に比べて、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中のエンジン回転速度が高いと判断される。

このような構成により、エンジンを自動停止させる過程において、停止時圧縮行程気筒２Ｃ内には停止時膨張行程気筒２Ａ内よりも多くの量の空気が流入するため、エンジンが自動停止したときには、停止時圧縮行程気筒２Ｃには圧縮反力が働き、停止時膨張行程気筒２Ａには膨張反力が働く。

その上で、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中のエンジン回転速度が高いとき（２ＴＤＣ通過回転速度が高いＡ’のとき）は、低いとき（２ＴＤＣ通過回転速度が低いＡのとき）に比べて、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中の吸気絞り弁３０の開度が大きくされる（開度Ｂより大きい開度Ｃにされる）ので、吸気絞り弁３０よりも下流側の吸気通路２８内の圧力（インマニ圧）の増大速度が大きくなる。

そのため、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程がインマニ圧の増大中に終了する場合に、たとえ停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中のエンジン回転速度が高くても（２ＴＤＣ通過回転速度が高くても）、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程終了時のインマニ圧が十分高くなり（図６の「ｄ」）、停止時膨張行程気筒２Ａとのインマニ圧偏差が十分大きくなって、停止時圧縮行程気筒２Ｃ内に多量の空気が流入する結果、停止時圧縮行程気筒２Ｃ内への流入空気量と停止時膨張行程気筒２Ａ内への流入空気量との偏差が十分大きくなる。

よって、エンジンが自動停止したときに停止時圧縮行程気筒２Ｃに働く圧縮反力及び停止時膨張行程気筒２Ａに働く膨張反力が十分大きくなり、結果として、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５を安定して下死点寄りに停止させることができ、圧縮自己着火式エンジンを高い頻度で１圧縮始動で迅速に再始動させることが可能となる。

本実施形態では、ＥＣＵ５０は、エンジンを自動停止させる過程において、吸気絞り弁３０の開度を全開未満の所定開度以下に制限しつつ、吸気絞り弁３０の制御を行う。

このような構成により、エンジンを自動停止させる過程において、吸気絞り弁３０の開度が全開未満の所定開度以下（３０％以下）に制限されるので、エンジンが停止するときのＮＶＨ（ノイズ（騒音）・バイブレーション（振動）・ハーシュネス（乗り心地））が良好となる。また、エンジンを自動停止させる過程において、新気の導入が相対的に少なくなるので、筒内冷却が抑制され、再始動時の燃料の自己着火性が確保される。また、この構成のように、吸気絞り弁３０の開度が相対的に小さい開度に制限される場合は、吸気絞り弁３０を時点ｔ４で開いたときにインマニ圧が大気圧まで増大するのに要する時間がより長くなる。しかし、そのような状況下であっても、エンジン回転速度（２ＴＤＣ通過回転速度）が高いときは、低いときに比べて、吸気絞り弁３０の開度が大きくされるので、停止時圧縮行程気筒２Ｃ内への流入空気量を十分増大させ、圧縮自己着火式エンジンを高い頻度で１圧縮始動で迅速に再始動させることが可能となる。

本実施形態では、エンジン回転速度を検出可能なクランク角センサＳＷ２が備えられ、ＥＣＵ５０は、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程の開始時点ｔ４に上記センサＳＷ２で検出されたエンジン回転速度（２ＴＤＣ通過回転速度）を用い、このエンジン回転速度が高いとき（Ａ’のとき）は、低いとき（Ａのとき）に比べて、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中の吸気絞り弁３０の開度を大きくする（開度をＢより大きいＣにする）。

このような構成により、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程が開始する時点ｔ４で、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中のエンジン回転速度がどの程度高いかが分かるので、遅滞なく、確実に、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中の吸気絞り弁３０の開度をエンジン回転速度に応じた適正開度まで大きくすることができる。

本実施形態では、圧縮自己着火式エンジンは、幾何学的圧縮比が１６未満（より具体的には１４）に設定されたディーゼルエンジンである。

このような構成により、幾何学的圧縮比が１６未満のディーゼルエンジンは、従来から多用されてきたディーゼルエンジンに比べれば圧縮比が低く、その分、圧縮行程の途中位置に停止するピストン５の圧縮代（停止位置から圧縮上死点までの有効圧縮比）は小さく、燃料の自己着火性が相対的に低いため、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５を安定して下死点寄りに停止させて１圧縮始動の頻度を高めることができるという本実施形態の作用効果は非常に大きいものとなる。

（６）他の実施形態
上記実施形態では、エンジン回転速度を検出可能なクランク角センサＳＷ２で検出された２ＴＤＣ通過回転速度（停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程の開始時点ｔ４でのエンジン回転速度）に基いて、この２ＴＤＣ通過回転速度が高いＡ’のときは、低いＡのときに比べて、時点ｔ４で開く吸気絞り弁３０の開度を大きくする（開度をＢより大きいＣにする）ようにしたが（例えばステップＳ７〜Ｓ９参照）、これに限らず、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程の開始時点ｔ４より前のいずれかの時点でのエンジン回転速度、すなわち停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程の開始前に上記センサＳＷ２で検出されたエンジン回転速度を用い、このエンジン回転速度が高いときは、低いときに比べて、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中の吸気絞り弁３０の開度を大きくする（開度をＢより大きいＣにする）ようにしてもよい。

このような構成により、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程が開始するより前の時点で、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中のエンジン回転速度がどの程度高いかが分かるので、遅滞なく、確実に、停止時圧縮行程気筒２Ｃの吸気行程中の吸気絞り弁５０の開度をエンジン回転速度に応じた適正開度まで大きくすることができるという効果がより大きくなる。

また、上記実施形態では、２ＴＤＣ通過回転速度が所定回転速度Ｋ１未満のときは、吸気絞り弁３０の開度を７％（開度Ｂ）とし（ステップＳ８）、２ＴＤＣ通過回転速度が所定回転速度Ｋ１以上のときは、吸気絞り弁３０の開度を３０％（開度Ｃ）としたが（ステップＳ９）、図５に示したように、エンジン回転速度とインマニ圧偏差とが線形に相関していることから、時点ｔ４で開く吸気絞り弁３０の開度を２段階に切り替える他に、エンジン回転速度（例えば２ＴＤＣ通過回転速度）に応じて３段階以上の多段階に切り替えてもよく、あるいは、エンジン回転速度（例えば２ＴＤＣ通過回転速度）が高いほど吸気絞り弁３０の開度を大きくするようにしてもよい。

また、上記実施形態では、吸気絞り弁３０の開度を０％から０％超のＢ又はＣに切り替える時期を、２ＴＤＣ（時点ｔ４）としたが、これに限らず、停止時圧縮行程気筒２Ｃ内への流入空気量を停止時膨張行程気筒２Ａ内への流入空気量よりも多くすることができる限り、２ＴＤＣよりも所定時間前の時点で吸気絞り弁３０の開度を切り替えてもよく、また、２ＴＤＣよりも所定時間後の時点で吸気絞り弁３０の開度を切り替えてもよい。つまり、吸気絞り弁３０の開度を切り替える時期を、２ＴＤＣの近傍としてもよい。

また、上記実施形態では、自動停止条件及びシステム条件の成立時点ｔ１で吸気絞り弁３０の開度を全閉（０％）に設定し、その後、ある程度のインマニ圧の低下が見られる時点ｔ２で、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、圧縮自己着火式エンジンの一例として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）を用い、ディーゼルエンジンに本発明に係る自動停止・再始動制御を適用した例を説明したが、圧縮自己着火式エンジンであれば、ディーゼルエンジンに限定されない。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（ＨＣＣＩ：Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ−Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ：予混合圧縮着火）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、本発明に係る自動停止・再始動制御は好適に適用可能である。

１ エンジン本体
２Ａ 停止時膨張行程気筒
２Ｃ 停止時圧縮行程気筒
２Ｄ 停止時吸気行程気筒
５ ピストン
１５ 燃料噴射弁
２８ 吸気通路
３０ 吸気絞り弁
３４ スタータモータ
５０ 制御手段（ＥＣＵ）
Ａ ２ＴＤＣ通過回転速度
Ｂ，Ｃ 吸気絞り弁開度
Ｒｘ 特定範囲
ＳＷ２ エンジン回転速度検出手段（クランク角センサ）
ＳＷ５ インマニ圧センサ（下流側圧力センサ）
Ｘ 基準停止位置

Claims (4)

1. 燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料を自着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに設けられ、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停止させると共に、その後所定の再始動条件が成立したときに、エンジン停止時に圧縮行程となる停止時圧縮行程気筒のピストンの停止位置が相対的に下死点寄りに設定された特定範囲内にある場合は、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、上記停止時圧縮行程気筒に上記燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、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制御装置であって、
   吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、
   エンジンを自動停止させる過程において、上記停止時圧縮行程気筒の吸気行程中の流入空気量が、エンジン停止時に膨張行程となる停止時膨張行程気筒の吸気行程中の流入空気量よりも多くなるように上記吸気絞り弁を制御する制御手段とを有し、
   上記制御手段は、上記停止時圧縮行程気筒の吸気行程中のエンジン回転速度が高いほど、該気筒の吸気行程中の上記吸気絞り弁の開度を大きくすることを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置。
2. 請求項１に記載の圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置において、
   上記制御手段は、エンジンを自動停止させる過程において、上記吸気絞り弁の開度を全開未満の所定開度以下に制限しつつ、上記吸気絞り弁の制御を行うものであることを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置において、
   エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段が備えられ、
   上記制御手段は、上記停止時圧縮行程気筒の吸気行程の開始以前に上記検出手段で検出されたエンジン回転速度が高いほど、該気筒の吸気行程中の上記吸気絞り弁の開度を大きくすることを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置において、
   上記圧縮自己着火式エンジンは、幾何学的圧縮比が１６未満に設定されたディーゼルエンジンであることを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置。

Images