(57)【要約】【課題】アイドルストップ制御システムにおいて、アイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下中に再始動要求が発生したときのスタータレス始動可能な回転速度領域を従来より低回転側に拡大してスタータ始動回数の増加を抑えて耐久性を向上させる。【解決手段】アイドルストップ制御の燃料カット中にエンジン回転速度がスタータレス始動実行可能（燃料噴射のみで再始動可能）な回転速度領域を降下する期間に再始動要求が発生したときには、直ちに最初の燃料噴射を非同期噴射で実行してから同期噴射に復帰する自立復帰制御を実行して、スタータを使用せずに燃料噴射のみでエンジンを再始動するスタータレス始動を行う。このようにすれば、再始動要求発生時に吸気行程にある気筒に非同期噴射の燃料が吸入されて次の圧縮ＴＤＣ付近で点火されて最初の燃焼（初爆）が発生するため、従来より１行程分だけ早期に初爆を発生させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポート噴射型の内燃機関の運転中に自動停止要求が発生したときに燃料噴射を停止させる自動停止制御手段と、
前記自動停止制御手段による燃料噴射停止中に内燃機関回転速度が燃料噴射のみで再始動可能な回転速度領域を降下する期間に再始動要求が発生したときに、直ちに少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で実行してから同期噴射に復帰する自立復帰制御を実行して前記内燃機関を再始動させる自動始動制御手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の自動停止始動制御装置。
【請求項２】
前記自動始動制御手段は、前記再始動要求が発生したときに吸気行程にある気筒に対して直ちに少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。
【請求項３】
前記自動始動制御手段は、前記再始動要求が発生したときに全ての気筒に対して直ちに少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で同時に実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。
【請求項４】
前記自動始動制御手段は、前記再始動要求が発生したときのクランク角に応じて非同期噴射の噴射量を変化させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。
【請求項５】
前記自動始動制御手段は、前記再始動要求が発生したときの吸気管圧力、吸入空気量、内燃機関回転速度、冷却水温の少なくとも１つに基づいて非同期噴射の噴射量を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。
【請求項６】
前記自動始動制御手段は、前記再始動要求が発生したときに吸気行程にある気筒の吸気行程の残り期間が所定値以下の場合には、当該吸気行程の気筒への非同期噴射を行わず、次に吸気行程を迎える気筒に対して最初の燃料噴射から同期噴射を実行することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。
【請求項７】
前記自動始動制御手段は、前記再始動要求が発生したときの冷却水温が所定温度以下の場合には、前記自立復帰制御を行わず、スタータ又はスタータ兼用のモータを使用して前記内燃機関を再始動させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動停止制御（アイドルストップ制御）による燃料噴射停止により内燃機関（エンジン）の回転速度が降下する途中で再始動要求が発生したときに直ちに内燃機関を再始動させる機能を備えた内燃機関の自動停止始動制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費節減、エミッション低減等を目的として、エンジン自動停止始動制御システム（いわゆるアイドルストップ制御システム）を搭載した車両が増加しつつある。従来の一般的なアイドルストップ制御システムは、運転者が車両を停車させたときに燃料噴射を停止（燃料カット）してエンジンを自動的に停止させ、その後、運転者が車両を発進させようとする操作（ブレーキ解除操作やアクセル踏込み操作等）を行ったときに自動的にスタータ又はスタータ兼用のモータに通電してエンジンをクランキングして再始動させるようにしている。ハイブリッド電気自動車では、車両駆動用のモータをスタータとして使用してエンジンを再始動させるものがあるため、以下の説明では、「スタータ又はスタータ兼用のモータ」を単に「スタータ」と記載して説明を簡略化する。
【０００３】
このようなアイドルストップ制御システムでは、自動停止要求発生直後に、燃料カットによりエンジン回転速度が降下する途中で再始動要求が発生することがあるが、このような場合、エンジン回転が完全に停止してから、スタータに通電してエンジンをクランキングして再始動させると、自動停止要求発生から再始動完了までに時間がかかってしまい、運転者に再始動の遅れ（もたつき）を感じさせてしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１（特開２００５−１４６８７５号公報）に記載されているように、エンジン運転中も、スタータのピニオンをエンジン側のリングギヤに常時噛み合わせた常時噛合い式のスタータ（「常噛スタータ」ともいう）を搭載したアイドルストップ制御システムでは、燃料カットによりエンジン回転速度が降下する期間中に再始動要求が発生したときには、エンジン回転停止を待たずにスタータに通電してエンジンを再始動するようにしたものがある。
しかし、この構成では、スタータ始動回数が増加することは避けられないため、スタータの耐久性低下が懸念される。
【０００５】
そこで、特許文献２（特開２００８−２６７２９７号公報）に記載されているように、アイドルストップ制御の燃料カットによりエンジン回転速度が降下する途中で、再始動要求が発生したときに、まだエンジン回転速度がスタータレス始動可能な回転速度領域（燃料噴射のみで再始動可能な回転速度領域）であれば、スタータを使用せずに燃料噴射のみでエンジンを再始動する“スタータレス始動”を行うようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１４６８７５号公報
【特許文献２】特開２００８−２６７２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の電子制御化が進んだ吸気ポート噴射型エンジンでは、通常の運転中には、各気筒の吸気行程に同期して燃料を噴射する同期噴射が行われ、急加速時には、筒内への燃料供給の遅れにより空燃比がリーンになるのを防止するために、クランク角（吸気行程）に同期しない非同期噴射が行われるようになっている。
【０００８】
前述したアイドルストップ制御の燃料カットによりエンジン回転速度が降下する期間も、通常の運転中と同様に、エンジンの回転に同期してクランク角センサやカム角センサからパルス信号が出力されて、クランク角の検出や気筒判別（吸気行程にある気筒の判別）が行われて同期噴射が可能である。このため、従来システムでは、アイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下期間中に再始動要求が発生したときには、最初から燃料噴射を“同期噴射”で再開して各気筒の吸気行程に同期して燃料を噴射してエンジンを再始動するようにしている。
【０００９】
しかし、上記従来システムのように、再始動要求が発生したときに、最初から燃料噴射を“同期噴射”で再開してエンジンを再始動すると、再始動要求発生から最初の燃焼（初爆）が発生するまでに時間がかかってしまい、その間にエンジン回転速度がスタータレス始動可能な回転速度下限値以下に降下してスタータレス始動に失敗する可能性がある。
【００１０】
以下、この理由を図３を用いて説明する。図３は、４気筒エンジンの制御例である。
アイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下中に、再始動要求が発生すると、その後、いずれかの気筒（図３では＃４気筒）が最初に同期噴射の噴射タイミング（吸気ＴＤＣ付近）になってから、当該気筒に燃料を噴射した後、当該気筒の点火タイミング（圧縮ＴＤＣ付近）になってから点火を実行して初爆を発生させることになる。このため、４気筒エンジンでは、再始動要求発生後に初爆を発生させるまでに、最初に同期噴射の噴射タイミングを迎えるまでの期間（最大１８０ＣＡ）に更に約３６０ＣＡ（クランク軸１回転分）を加えた期間（最大５４０ＣＡ）が経過してしまい、その間にエンジン回転速度がスタータレス始動可能な回転速度下限値以下に降下してスタータレス始動に失敗する可能性がある。
【００１１】
この対策として、従来システムでは、再始動要求発生から初爆が発生するまでのエンジン回転降下幅を大きめに見込んで、その分、スタータレス始動可能な回転速度の判定しきい値を高めに設定する必要があり、その結果、スタータレス始動可能な回転速度領域が狭められて、スタータ使用領域が増加してしまい、スタータ始動回数が増加してしまう結果となる。しかも、スタータで再始動する場合は、再始動がエンジン停止後になったり、常噛スタータでも、エンジン回転速度がスタータレス始動可能な回転速度下限値よりも低いスタータで始動可能な回転速度領域に低下するまで再始動できないため、図４に示すように、自動停止要求発生から再始動完了までに時間がかかってしまい、運転者に再始動の遅れ（もたつき）を感じさせてしまう。
【００１２】
最近では、更なる燃費向上を狙って、車両走行中に車両停止に至る可能性のある低速での減速領域にも、アイドルストップ制御の燃料カット領域を拡大することが要求されるようになってきており、今後、アイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下中に再始動要求が発生する回数が益々増加するものと予想されるため、スタータレス始動可能な回転速度領域を低回転側に拡大することが最近の重要な技術的課題となっている。
【００１３】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、アイドルストップ制御の燃料カット／内燃機関回転降下中に再始動要求が発生したときの自立復帰制御実行可能（スタータレス始動可能）な回転速度領域を従来より低回転側に拡大することができ、スタータ始動回数の増加を抑えてスタータの耐久性を従来より向上させることができる内燃機関の自動停止始動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、吸気ポート噴射型の内燃機関の運転中に自動停止要求が発生したときに燃料噴射を停止させる自動停止制御手段と、前記自動停止制御手段による燃料噴射停止中（燃料カット中）に内燃機関回転速度が燃料噴射のみで再始動可能な回転速度領域を降下する期間に再始動要求が発生したときに、直ちに少なくとも最初の燃料噴射を“非同期噴射”で実行してから同期噴射に復帰する自立復帰制御を実行して前記内燃機関を再始動させる自動始動制御手段とを備えた構成としたものである。
【００１５】
この構成によれば、自動停止制御（アイドルストップ制御）の燃料カット／内燃機関回転降下中に燃料噴射のみで再始動可能な回転速度領域で再始動要求が発生したときに、直ちに少なくとも最初の燃料噴射を“非同期噴射”で実行するようにしたので、再始動要求発生時に吸気行程にある気筒に非同期噴射の燃料が吸入されて次の圧縮ＴＤＣ付近で点火されて最初の燃焼（初爆）が発生するようになる。これにより、従来の再始動制御（図３参照）と比較して、再始動要求発生から初爆発生までの期間を１行程分（４気筒エンジンでは１８０ＣＡ、６気筒エンジンでは１２０ＣＡ）だけ短縮して早期に初爆を発生させることが可能となり、その分、アイドルストップ制御の燃料カット／内燃機関回転降下中に再始動要求が発生したときの自立復帰制御実行可能（スタータレス始動可能）な回転速度領域を従来より低回転側に拡大することができ、スタータ始動回数の増加を抑えてスタータの耐久性を従来より向上させることができると共に、再始動要求発生から再始動完了までの時間を従来よりも大幅に短縮できて、運転者に再始動の遅れ（もたつき）を感じさせずに済む。
【００１６】
前述したように、アイドルストップ制御の燃料カット／内燃機関回転速度降下中も、通常の運転中と同様に、内燃機関の回転に同期して回転角センサ（クランク角センサやカム角センサ）からパルス信号が出力されて、クランク角の検出や気筒判別が行われるため、内燃機関回転降下中に再始動要求が発生したときに吸気行程にある気筒を判別できる。従って、本発明では、請求項２のように、再始動要求が発生したときに吸気行程にある気筒に対して直ちに少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で実行するという制御が可能となる。この場合は、吸気行程の気筒以外の他の気筒については、必ずしも非同期噴射を行う必要はなく、各気筒の吸気行程に同期して同期噴射を実行すれば良い。
【００１７】
但し、本発明は、請求項３のように、再始動要求が発生したときに全ての気筒に対して直ちに少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で同時に実行するようにしても良い。例えば、運転者が急激にアクセルペダルを踏み込んで急加速を要求する場合に、全ての気筒に非同期噴射を同時に実行すれば、再始動要求発生後に最初に燃焼を発生させる吸気行程の気筒以外の他の気筒については、筒内への燃料供給の遅れによるリーン空燃比を補正する効果を期待でき、加速性を向上させることができる。
【００１８】
この場合、請求項４のように、再始動要求が発生したときのクランク角に応じて非同期噴射の噴射量を変化させるようにしても良い。例えば、非同期噴射のタイミングが吸気行程の終り（ＢＤＣ：下死点）に近付くほど、非同期噴射の燃料を気筒内に吸入できる吸気行程の残り期間が少なくなり、当該吸気行程の気筒内に吸入される燃料量が不足して初爆に失敗する可能性がある。この対策として、例えば、再始動要求が発生したときのクランク角が吸気行程の終り（ＢＤＣ）に近付くほど、非同期噴射の噴射量を増加させて気筒内に燃料を強制的に充填するようにすれば、当該吸気行程の気筒の混合気の空燃比を燃焼可能な空燃比範囲に補正することが可能となる。
【００１９】
更に、請求項５のように、再始動要求が発生したときの吸気管圧力、吸入空気量、内燃機関回転速度、冷却水温の少なくとも１つに基づいて非同期噴射の噴射量を設定するようにしても良い。燃料カット／内燃機関回転降下中は、スロットルバルブが全閉状態に維持されるため、再始動要求発生時の内燃機関回転速度に応じて、吸気管圧力や吸入空気量が異なると共に、非同期噴射の燃料の気化速度やウエット量（壁面付着燃料量）も異なる。例えば、吸気管圧力が低くなるほど、燃料の気化速度が速くなってウエット量が少なくなるため、非同期噴射の噴射量を少なくすれば良い。また、燃料カット／内燃機関回転降下中に運転者がアクセルペダルを踏み込んで再始動要求が発生した場合には、再始動要求発生後の吸入空気量（筒内充填空気量）が急激に増加するため、これを見込んで非同期噴射の噴射量を増加させれば良い。
【００２０】
また、請求項６のように、再始動要求が発生したときに吸気行程にある気筒の吸気行程の残り期間が所定値以下の場合には、当該吸気行程の気筒への非同期噴射を行わず、次に吸気行程を迎える気筒に対して最初の燃料噴射から同期噴射を実行するようにすると良い。再始動要求が発生したときの吸気行程の残り期間が少なくなり過ぎると、非同期噴射の噴射量を増量しても、筒内に吸入される燃料量が不足して初爆に失敗するため、このような場合は、請求項６のように、再始動要求発生時の吸気行程の気筒への非同期噴射を行わず、次に吸気行程を迎える気筒に対して最初の燃料噴射から同期噴射を実行するようにすれば、最初の非同期噴射の燃料の一部が筒内に吸入されて未燃焼又は燃焼不良のまま排気管へ排出されることを未然に防止できる。
【００２１】
また、請求項７のように、再始動要求が発生したときの冷却水温が所定温度以下の場合には、前記自立復帰制御を行わず、スタータ又はスタータ兼用のモータを使用して前記内燃機関を再始動させるようにする良い。冷却水温が低いときには（例えば未暖機状態のときには）、内燃機関のフリクション（回転抵抗）が大きくなると共に、ウエット量が増加し、且つ燃料の気化性が低下して混合気の燃焼性が悪化するため、燃料噴射のみでは再始動に失敗する可能性がある。従って、冷却水温が低い場合は、スタータ又はスタータ兼用のモータを使用して内燃機関を再始動させるようにすれば、冷却水温が低い時の再始動性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】図２は実施例１のアイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下中に再始動要求が発生した場合の自立復帰制御（非同期噴射有り）の一例を説明するタイムチャートである。
【図３】図３は従来のアイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下中に再始動要求が発生した場合の再始動制御（非同期噴射無し）の一例を説明するタイムチャートである。
【図４】図４は実施例１の自立復帰制御（非同期噴射有り）の一例を従来例と対比して説明するタイムチャートである。
【図５】図５はアイドルストップ中再始動制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した２つの実施例を説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
吸気ポート噴射型の内燃機関である吸気ポート噴射型のエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００２５】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を吸気ポートに向けて噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２６】
一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。
【００２７】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６が取り付けられている。エンジン１１のクランク軸２７の外周側には、クランク軸２７が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられ、このクランク角センサ２８の出力パルスの間隔（周期）に基づいてエンジン回転速度が検出されると共に、カム角センサ（図示せず）の出力信号又はクランク角センサ２８の欠歯部（基準クランク角）を基準にしてクランク角センサ２８の出力パルスをカウントすることで、クランク角の検出と気筒判別［吸気行程の気筒（同期噴射する気筒）と圧縮行程の気筒（点火気筒）の判別］が行われる。
【００２８】
更に、エンジン１１には、後述するスタータレス始動時以外の通常の始動時にクランク軸２７を回転駆動（クランキング）するためのスタータ３０が取り付けられている。スタータ３０は、エンジン１１のクランク軸２７に連結されたリンクギアにピンオンを常時噛み合わせた常時噛合い式のスタータを用いても良いし、或は、スタータレス始動時以外の通常の始動時にのみ、ピンオンを突出させてリンクギアに噛み合わせるようにしたスタータを用いても良い。また、ハイブリッド電気自動車では、車両駆動用のモータをスタータとして使用しても良い。
【００２９】
エンジン１１とスタータ３０の動作を制御する制御装置３１は、１つ又は複数のＥＣＵ（例えばエンジン用ＥＣＵ、アイドルストップ用ＥＣＵ）によって構成されている。この制御装置３１には、運転状態を検出する各種センサ、例えば、上述したエアフローメータ１４、スロットル開度センサ１７、吸気管圧力センサ１９、排出ガスセンサ２４、冷却水温センサ２６の他に、ブレーキの作動（ＯＮ）／非作動（ＯＦＦ）を検出するブレーキスイッチ３２、アクセル開度を検出するアクセルセンサ３３、車速を検出する車速センサ３４等からの信号が入力される。
【００３０】
制御装置３１は、エンジン運転中は、上記各種センサで検出した運転状態に応じて、エンジン１１の燃料噴射量、吸入空気量（スロットル開度）、点火時期等を制御する。更に、制御装置３１は、特許請求の範囲でいう自動停止制御手段及び自動始動制御手段としても機能し、エンジン運転中に自動停止要求（アイドルストップ要求）が発生したか否かを監視して、自動停止要求が発生したときに燃料噴射を停止（燃料カット）して、エンジン１１の燃焼を自動的に停止（アイドルストップ）させる。
【００３１】
自動停止要求は、車両停止後の停車中に発生するようにしても良いが、本実施例１では、アイドルストップ制御の燃料カット領域を拡大するために、車両走行中に車両停止に至る可能性のある低速での減速領域でも、自動停止要求が発生するようにしている。具体的には、車両走行中に車両停止に至る可能性のある所定減速状態になったか否か（自動停止要求が発生したか否か）を次の条件で判定する。例えば、(1) アクセルオフ（スロットル全閉）、(2) ブレーキＯＮ、(3) 所定車速以下の低速域であるか否かを判定し、これらの条件(1) 〜(3) を全て満たす状態が所定時間以上継続したときに、車両停止に至る可能性のある所定減速状態であると判定する。尚、車両停止に至る可能性のある所定減速状態の判定方法は、適宜変更しても良いことは言うまでもない。
【００３２】
車両走行中に車両停止に至る可能性のある所定減速状態であると判定した時点で、自動停止要求（アイドルストップ要求）が発生したと判断して、燃料噴射を停止（燃料カット）して、エンジン１１の燃焼を自動的に停止（アイドルストップ）させる。その後、アイドルストップ期間中（燃料カットによるエンジン回転降下中又はエンジン回転停止後）に運転者が車両を再加速又は発進させようとする操作（例えば、ブレーキ操作の解除、アクセル踏込み操作、シフトレバーのドライブレンジへの操作等）を行ったときに、再始動要求が発生してエンジン１１を再始動させる。その他、バッテリ充電制御システムやエアコン等の車載機器の制御システムから再始動要求が発生してエンジン１１を再始動させる場合もある。
【００３３】
近年の電子制御化が進んだ吸気ポート噴射型エンジン１１では、通常の運転中には、各気筒の吸気行程に同期して燃料を噴射する同期噴射が行われ、また、アイドルストップ制御の燃料カットによりエンジン回転速度が降下する期間も、通常の運転中と同様に、エンジン１１の回転に同期してクランク角センサ２８やカム角センサからパルス信号が出力されて、クランク角の検出や気筒判別（吸気行程にある気筒の判別）が行われて同期噴射が可能である。このため、従来システムでは、アイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下期間中に再始動要求が発生したときには、最初から燃料噴射を“同期噴射”で再開して各気筒の吸気行程に同期して燃料を噴射してエンジンを再始動するようにしている。
【００３４】
しかし、上記従来システムのように、再始動要求が発生したときに、最初から燃料噴射を“同期噴射”で再開してエンジン１１を再始動すると、再始動要求発生から最初の燃焼（初爆）が発生するまでに時間がかかってしまい、その間にエンジン回転速度がスタータレス始動可能な回転速度下限値以下に降下してスタータレス始動に失敗する可能性がある。
【００３５】
以下、この理由を図３を用いて説明する。図３は、４気筒エンジンの制御例である。
アイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下中に、再始動要求が発生すると、その後、いずれかの気筒（図３では＃４気筒）が最初に同期噴射の噴射タイミング（吸気ＴＤＣ付近）になってから、当該気筒に燃料を噴射した後、当該気筒の点火タイミング（圧縮ＴＤＣ付近）になってから点火を実行して初爆を発生させることになる。このため、４気筒エンジンでは、再始動要求発生後に初爆を発生させるまでに、最初に同期噴射の噴射タイミングを迎えるまでの期間（最大１８０ＣＡ）に更に約３６０ＣＡ（クランク軸１回転分）を加えた期間（最大５４０ＣＡ）が経過してしまい、その間にエンジン回転速度がスタータレス始動可能な回転速度下限値以下に降下してスタータレス始動に失敗する可能性がある。
【００３６】
この対策として、従来システムでは、再始動要求発生から初爆が発生するまでのエンジン回転降下幅を大きめに見込んで、その分、スタータレス始動可能な回転速度の判定しきい値を高めに設定する必要があり、その結果、スタータレス始動可能な回転速度領域が狭められて、スタータ使用領域が増加してしまい、スタータ始動回数が増加してしまう結果となる。しかも、スタータで再始動する場合は、再始動がエンジン停止後になったり、常噛スタータでも、エンジン回転速度がスタータレス始動可能な回転速度下限値よりも低いスタータで始動可能な回転速度領域に低下するまで再始動できないため、図４に示すように、自動停止要求発生から再始動完了までに時間がかかってしまい、運転者に再始動の遅れ（もたつき）を感じさせてしまう。
【００３７】
そこで、本実施例１では、図２に示すように、アイドルストップ制御の燃料カット中にエンジン回転速度がスタータレス始動可能（燃料噴射のみで再始動可能）な回転速度領域を降下する期間に再始動要求が発生したときには、直ちに最初の燃料噴射を“非同期噴射”で実行してから同期噴射に復帰する“自立復帰制御”を実行して、スタータ３０を使用せずに燃料噴射のみでエンジン１１を再始動するスタータレス始動を行うようにしている。このようにすれば、再始動要求発生時に吸気行程にある気筒に非同期噴射の燃料が吸入されて次の圧縮ＴＤＣ付近で点火されて最初の燃焼（初爆）が発生するようになる。これにより、従来の再始動制御（図３参照）と比較して、再始動要求発生から初爆発生までの期間を１行程分（４気筒エンジンでは１８０ＣＡ、６気筒エンジンでは１２０ＣＡ）だけ短縮して早期に初爆を発生させることが可能となり、その分、アイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下中に再始動要求が発生したときの自立復帰制御実行可能（スタータレス始動可能）な回転速度領域を従来より低回転側に拡大することができ、スタータ３０の始動回数の増加を抑えてスタータ３０の耐久性を従来より向上させることができると共に、再始動要求発生から再始動完了までの時間を従来よりも大幅に短縮できて、運転者に再始動の遅れ（もたつき）を感じさせずに済む。
【００３８】
更に、本実施例１では、アイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下中も、通常の運転中と同様に、吸気行程の気筒を判別できることに着目して、再始動要求が発生したときに、吸気行程にある気筒のみに最初の燃料噴射を非同期噴射で実行し、他の気筒については、非同期噴射を行わず、各気筒の吸気行程に同期して同期噴射を実行するようにしている。
【００３９】
また、本実施例１では、再始動要求が発生したときのクランク角に応じて非同期噴射の噴射量を変化させるようにしている。例えば、非同期噴射のタイミングが吸気行程の終り（ＢＤＣ）に近付くほど、非同期噴射の燃料を気筒内に吸入できる吸気行程の残り期間が少なくなり、当該吸気行程の気筒内に吸入される燃料量が不足して初爆に失敗する可能性がある。この対策として、例えば、再始動要求が発生したときのクランク角が吸気行程の終り（ＢＤＣ）に近付くほど、非同期噴射の噴射量を増加させて気筒内に燃料を強制的に充填するようにしている。このようにすれば、当該気筒の混合気の空燃比を燃焼可能な空燃比範囲に補正することが可能となる。
【００４０】
更に、本実施例１では、再始動要求が発生したときの吸気管圧力、吸入空気量、エンジン回転速度、冷却水温の少なくとも１つに基づいて非同期噴射の噴射量を設定するようにしている。燃料カット／エンジン回転降下中は、スロットルバルブ１６が全閉状態に維持されるため、再始動要求発生時のエンジン回転速度に応じて、吸気管圧力や吸入空気量が異なると共に、非同期噴射の燃料の気化速度やウエット量（壁面付着燃料量）も異なる。例えば、吸気管圧力が低くなるほど、燃料の気化速度が速くなってウエット量が少なくなるため、非同期噴射の噴射量を少なくすれば良い。また、冷却水温が低くなるほど、ウエット量が増加するため、非同期噴射の噴射量を増加させれば良い。また、燃料カット／エンジン回転降下中に運転者がアクセルペダルを踏み込んで再始動要求が発生した場合には、再始動要求発生後の吸入空気量（筒内充填空気量）が急激に増加するため、これを見込んで非同期噴射の噴射量を増加させれば良い。
【００４１】
また、本実施例１では、再始動要求が発生したときに吸気行程の気筒の吸気バルブ３４が閉弁するまでの残り期間が所定値以下（例えば１０ＣＡ以下）の場合には、当該吸気行程の気筒への非同期噴射を行わず、次に吸気バルブ３４が開弁する気筒に対して最初の燃料噴射から同期噴射を実行するようにしている。再始動要求が発生したときの吸気行程の残り期間が少なくなり過ぎると、非同期噴射の噴射量を増量しても、筒内に吸入される燃料量が不足して初爆に失敗するため、このような場合は、吸気行程の気筒への非同期噴射を行わず、次に吸気行程を迎える気筒に対して最初の燃料噴射から同期噴射を実行するようにすれば、最初の非同期噴射の燃料の一部が筒内に吸入されて未燃焼又は燃焼不良のまま排気管２３へ排出されることを未然に防止できる。
【００４２】
また、本実施例１では、再始動要求が発生したときの冷却水温が所定温度以下の場合には、前記自立復帰制御（スタータレス始動）を行わず、スタータ３０（又はスタータ兼用のモータ）を使用してエンジン１１を再始動させるようにしている。冷却水温が低いときには（例えばエンジン１１の未暖機状態のときには）、エンジン１１のフリクション（回転抵抗）が大きくなると共に、ウエット量が増加し、且つ、燃料の気化性が低下して混合気の燃焼性が悪化するため、燃料噴射のみでは再始動に失敗する可能性がある。従って、冷却水温が低い場合には、スタータ３０（又はスタータ兼用のモータ）を使用してエンジン１１を再始動させるようにすれば、冷却水温が低い時の再始動性を確保することができる。
【００４３】
以上説明した本実施例１のアイドルストップ中の再始動制御は、制御装置３１によって図５のアイドルストップ中再始動制御プログラムに従って次のようにして実行される。
図５のアイドルストップ中再始動制御プログラムは、制御装置３１の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう自動始動制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、アイドルストップ中（燃料カット中）であるか否かを判定し、アイドルストップ中（燃料カット中）でなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００４４】
一方、上記ステップ１０１で、アイドルストップ中（燃料カット中）であると判定されれば、ステップ１０２に進み、再始動要求が発生したか否かを判定し、再始動要求が発生していなければ、そのままアイドルストップ中（燃料カット中）を継続し、本プログラムを終了する。
【００４５】
上記ステップ１０２で、再始動要求が発生したと判定されれば、ステップ１０３〜１０５で全て「Ｙｅｓ」と判定されるか否かで、スタータレス始動実行条件（自立復帰制御実行条件）が成立しているか否かを判定する。具体的には、まず、ステップ１０３で、現時点のエンジン回転速度がスタータレス始動可能（自立復帰制御実行可能）な回転速度領域の下限値に相当する判定しきい値以上であるか否かを判定し、その時点で、既にエンジン回転速度が判定しきい値を下回っていれば、スタータレス始動困難（スタータレス始動実行条件不成立）と判断して、ステップ１１１に進み、スタータ３０に通電してスタータ３０でエンジン１１をクランキングしながら燃料噴射を再開してエンジン１１を再始動する。この場合は、燃料噴射は同期噴射で再開すれば良いが、非同期噴射を行っても良い。
【００４６】
これに対して、上記ステップ１０３で、現時点のエンジン回転速度が判定しきい値以上であると判定されれば、スタータレス始動可能（自立復帰制御実行可能）な回転速度領域であると判断して、ステップ１０４に進み、現時点の冷却水温がスタータレス始動可能（自立復帰制御実行可能）な水温領域の下限値に相当する所定温度以上であるか否かを判定する。その結果、冷却水温が所定温度よりも低いと判定されれば、スタータレス始動困難（スタータレス始動実行条件不成立）と判断して、ステップ１１１に進み、スタータ３０を使用してエンジン１１をクランキングしながら燃料噴射を再開してエンジン１１を再始動する。
【００４７】
一方、上記ステップ１０４で、現時点の冷却水温が所定温度以上であると判定されれば、スタータレス始動可能（自立復帰制御実行可能）な水温領域であると判断して、ステップ１０５に進み、再始動要求発生時のクランク角に基づいて再始動要求発生時の吸気行程の残り期間（再始動要求発生時のクランク角から吸気ＢＤＣまでの期間）が所定値以上であるか否かを判定する。ここで、所定値は、初爆を発生させるのに必要な燃料を吸入するのに最低限必要な期間（例えば１０ＣＡ）に設定されている。
【００４８】
このステップ１０５で、再始動要求発生時の吸気行程の残り期間が所定値以上であると判定されれば、初爆を発生させるのに必要な燃料を吸入する期間が残っていると判断する。以上のようにして、ステップ１０３〜１０５で全て「Ｙｅｓ」と判定されれば、スタータレス始動実行条件（自立復帰制御実行条件）が成立していると判断して、ステップ１０６〜１０９の処理により、スタータレス始動（自立復帰制御）を次のようにして実行する。
【００４９】
まず、ステップ１０６で、再始動要求発生時のクランク角に基づいて再始動要求発生時の吸気行程の気筒（非同期噴射する気筒）を判別する。この後、ステップ１０７に進み、再始動要求発生時の吸気管圧力、吸入空気量、エンジン回転速度、冷却水温、吸気行程の残り期間の少なくとも１つに基づいて非同期噴射の噴射量をマップ等により算出する。この際、例えば、再始動要求発生時の吸気行程の残り期間が短くなるほど、非同期噴射の噴射量を増加させたり、或は、吸気管圧力が低くなるほど、非同期噴射の噴射量を少なくしたり、或は、冷却水温が低くなるほど、非同期噴射の噴射量を増加させたり、或は、吸入空気量が増加するほど、非同期噴射の噴射量を増加させる。
【００５０】
この後、ステップ１０８に進み、再始動要求発生時の吸気行程の気筒に対して燃料噴射を非同期噴射で再開する。この非同期噴射の燃料は、筒内に吸入されて次の圧縮ＴＤＣ付近で点火されて最初の燃焼（初爆）が発生する。この後、ステップ１０９に進み、次に吸気行程を迎える気筒から同期噴射に復帰してスタータレス始動を完了させる。
【００５１】
これに対して、上記ステップ１０５で、再始動要求発生時の吸気行程の残り期間が所定値未満であると判定されれば、初爆を発生させるのに必要な燃料を吸入する期間が不足すると判断して、ステップ１１０に進み、再始動要求発生時の吸気行程の気筒への非同期噴射を行わず、次に吸気行程を迎える気筒に対して最初の燃料噴射から同期噴射を再開してエンジン１１をスタータレス始動する。この場合、前述したように、同期噴射で再始動可能な回転速度領域の下限値は、非同期噴射で再始動可能な回転速度領域の下限値（ステップ１０３の判定しきい値）よりも高いため、既にエンジン回転速度が同期噴射で再始動可能な回転速度領域の下限値を下回っている可能性があるため、もし、エンジン回転速度が同期噴射で再始動可能な回転速度領域の下限値を下回っていれば、スタータ３０を使用してエンジン１１を再始動するようにすると良い。
【００５２】
以上説明した本実施例１によれば、アイドルストップ制御の燃料カット中にエンジン回転速度がスタータレス始動可能（燃料噴射のみで再始動可能）な回転速度領域を降下する期間に再始動要求が発生したときには、直ちに最初の燃料噴射を“非同期噴射”で実行してから同期噴射に復帰する“自立復帰制御”を実行して、スタータ３０を使用せずに燃料噴射のみでエンジン１１を再始動するスタータレス始動を行うようにしたので、従来の再始動制御（図３参照）と比較して、再始動要求発生から初爆発生までの期間を１行程分（４気筒エンジンでは１８０ＣＡ、６気筒エンジンでは１２０ＣＡ）だけ短縮して早期に初爆を発生させることが可能となり、その分、アイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下中に再始動要求が発生したときの自立復帰制御実行可能（スタータレス始動可能）な回転速度領域を従来より低回転側に拡大することができ、スタータ３０の始動回数の増加を抑えてスタータ３０の耐久性を従来より向上させることができると共に、再始動要求発生から再始動完了までの時間を従来よりも大幅に短縮できて、運転者に再始動の遅れ（もたつき）を感じさせずに済む。
【実施例２】
【００５３】
上記実施例１では、再始動要求発生時に吸気行程にある気筒のみに最初の燃料噴射を非同期噴射で実行するようにしたが、本発明の実施例２では、アイドルストップ制御の燃料カット中にエンジン回転速度がスタータレス始動可能（燃料噴射のみで再始動可能）な回転速度領域を降下する期間に再始動要求が発生したときに、直ちに全ての気筒に対して最初の燃料噴射を非同期噴射で同時に実行してから同期噴射に復帰する自立復帰制御を実行して、スタータ３０を使用せずに燃料噴射のみでエンジン１１を再始動するスタータレス始動を行う。その他の事項は、前記実施例１と同じである。
【００５４】
例えば、運転者が急激にアクセルペダルを踏み込んで急加速を要求する場合に、全ての気筒に非同期噴射を同時に実行すれば、再始動要求発生後に最初に燃焼を発生させる吸気行程の気筒以外の他の気筒については、筒内への燃料供給の遅れによるリーン空燃比を補正する効果を期待でき、加速性を向上させることができる。
【００５５】
尚、上記実施例１，２では、再始動要求が発生したときに、最初の燃料噴射のみを非同期噴射で実行するようにしたが、最初から複数回の燃料噴射を非同期噴射で実行するようにしても良いことは言うまでもない。
【００５６】
その他、本発明は、４気筒以外の気筒数のエンジンに適用したり、車両駆動用のモータをスタータとして兼用するハイブリッド電気自動車にも適用して実施できる等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【符号の説明】
【００５７】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、３０…スタータ、３１…制御装置（自動停止制御手段，自動始動制御手段）、３２…ブレーキスイッチ、３３…アクセルセンサ、３４…車速センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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