(57)【要約】【課題】火花点火式の多気筒エンジンにおいて、自動始動時のエンジンの温度状態にかかわらず、過早着火の回避と迅速始動とを両立する。【解決手段】バルブ位相可変機構３２は、エンジン１の自動始動時の少なくとも初期に、１ｍｍリフト時点で定義した吸気弁２１の閉弁時期を、吸気下死点後の９０°ＣＡ以内に設定する。自動始動手段（エンジン制御器１００）は、複数の気筒１１について順次、燃料噴射と点火とを行って、エンジンを自動始動させると共に、エンジンの自動停止時点において吸気行程にある気筒の初回の燃料噴射から所定回数の燃料噴射を、膨張行程初期に実行すると共に、その燃料噴射の完了後に点火を行う。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ幾何学的圧縮比が１３以上に設定された複数の気筒を有する多気筒エンジンと、
前記気筒内に燃料を噴射するように構成された燃料噴射弁と、
前記気筒内の混合気に点火をするように構成された点火プラグと、
前記気筒内に吸気を導入するための吸気弁の閉弁時期を変更可能に構成されたバルブ位相可変機構と、
所定の条件下で自動停止した前記エンジンを、所定の条件成立時に、少なくとも前記燃料噴射弁、及び前記点火プラグを制御することで自動始動するように構成された自動始動手段と、を備え、
前記バルブ位相可変機構は、前記エンジンの自動始動時の少なくとも初期に、１ｍｍリフト時点で定義した前記吸気弁の閉弁時期を、吸気下死点後の９０°ＣＡ以内に設定し、
前記自動始動手段は、前記複数の気筒について順次、燃料噴射と点火とを行って、前記エンジンを自動始動させると共に、前記エンジンの自動停止時点において吸気行程にある気筒の初回の燃料噴射から所定回数の燃料噴射を、膨張行程初期に実行すると共に、その燃料噴射の完了後に点火を行う火花点火式多気筒エンジンの始動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の火花点火式多気筒エンジンの始動装置において、
前記自動始動手段は、前記エンジンの自動停止時点において吸気行程にある気筒の初回の燃料噴射から、前記エンジンの自動停止時点において排気行程にある気筒の燃料噴射、及び、前記エンジンに自動停止時点において膨張行程にある気筒の燃料噴射を、膨張行程初期に実行する火花点火式多気筒エンジンの始動装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の火花点火式多気筒エンジンの始動装置において、
前記自動始動手段は、前記エンジンの自動始動時の温度状態が所定温度よりも低い低温状態にあるときには、前記エンジンの自動停止時点において吸気行程にある気筒の初回の燃料噴射から所定回数の燃料噴射を、圧縮行程中期以前に行う前段噴射と、前記膨張行程初期に行う主噴射とに分割して行う火花点火式多気筒エンジンの始動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の火花点火式多気筒エンジンの始動装置において、
前記バルブ位相可変機構は、前記エンジンの自動始動の完了後に、当該エンジンの運転状態に応じて前記吸気弁の閉弁時期を吸気下死点後９０°ＣＡを超える所定時期に設定する火花点火式多気筒エンジンの始動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の火花点火式多気筒エンジンの始動装置において、
前記自動始動手段は、前記エンジンを、運転者の発進要求以外の条件成立により始動させるときには、停止時点において膨張行程にある気筒が圧縮行程となった以降で燃料噴射を開始すると共に、その燃料噴射を、圧縮行程中期以前に実行する火花点火式エンジンの始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、火花点火式多気筒エンジンの始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、所定の停止条件が成立することによって自動停止したエンジンを、所定の始動条件が成立することによって自動始動（つまり、再始動）するエンジンの始動装置が記載されている。この始動装置は、エンジンを迅速に始動するために、エンジンの停止時点において膨張行程及び圧縮行程にある気筒内に、まず燃料を噴射しかつ点火を行うことで、エンジンを正転方向に回転させると共に、それらの行程に続いて圧縮行程となる、エンジンの停止時点において吸気行程及び排気行程にある気筒内にも、続けて燃料を噴射しかつ点火を行うようにしている。ところが、エンジンの再始動時には、エンジンの温度が比較的高いため、エンジンの停止時点において吸気行程にある気筒内の空気が比較的高温になる。このため、圧縮行程中に気筒内の空気の圧縮が進行するに従い気筒内の温度が極めて高くなり、この気筒内に噴射した燃料が圧縮上死点付近において過早着火してしまう虞がある。そこで、特許文献１に記載された始動装置では、エンジンの停止時点において吸気行程にある気筒には、燃料噴射を禁止したり、圧縮行程中に行う燃料噴射時期を、通常時よりも遅角したりして、過早着火を防止するようにしている。
【０００３】
また、特許文献２には、エンジンの自動始動装置において、エンジンの停止時点において吸気行程にある気筒については、吸気行程中に燃料を分割して噴射することにより、燃料の均質度を高め、そのことで、特許文献１と同様に、過早着火を防止することが記載されている。
【０００４】
尚、エンジンの始動時における過早着火は、振動を発生させ、問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０１０７８号公報
【特許文献２】特開２００９−４１４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、吸気弁の開弁時期及び閉弁時期を変更可能なバルブ位相可変機構を備えたエンジンにおいて、特にそのバルブ位相可変機構が、エンジン駆動の油圧供給源から供給された油圧によって作動する構成であるときには、エンジンの始動時（尚、ここでのエンジン始動は、前述した自動停止後の再始動のみならず、運転者のキーオンによる強制始動も含む）の少なくとも初期には、所定の油圧が得られないため、吸気弁が所定の時期で閉弁するようにロックされる。この吸気弁のロック位置は、具体的には、エンジンの冷間始動が可能となるように、有効圧縮比が比較的高くなる閉弁時期、つまり、圧縮行程の、相対的に吸気下死点に近い時期で吸気弁を閉じるよう設定される場合がある。尚、有効圧縮比とは、吸気弁閉弁時の気筒内容積と、ピストンが上死点にあるときの気筒内容積（つまり、燃焼室の容積）との比である。
【０００７】
ところが、油圧駆動のバルブ位相可変機構のロック位置を、有効圧縮比が比較的高くなるように設定した場合、エンジンの温度が比較的高い状態で自動始動をしようとしたときには、前述したように、気筒内の温度が高くなることと、高い有効圧縮比とが組み合わさって、圧縮端温度及び圧縮端圧力が共に高くなり、過早着火を招き易いという問題がある。一方で、有効圧縮比が低くなるようにバルブ位相可変機構のロック位置を設定したのでは、エンジンの冷間始動性能が低下するため、自動始動時においても、エンジンの温度状態が比較的低いときには、始動性の低下によりエンジンが迅速に再始動しなくなる虞がある。
【０００８】
自動始動時の過早着火の問題は、熱効率の向上を目指して幾何学的圧縮比を高く設定した高圧縮比エンジンにおいては、バルブ位相可変機構をロックしたときの有効圧縮比も比較的高くなることでより顕著になり得る。
【０００９】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、火花点火式の多気筒エンジンにおいて、自動始動時のエンジンの温度状態にかかわらず、過早着火の回避と迅速始動とを両立することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ここに開示する技術は、火花点火式多気筒エンジンの始動装置に係る。この始動装置は、それぞれ幾何学的圧縮比が１３以上に設定された複数の気筒を有する多気筒エンジンと、前記気筒内に燃料を噴射するように構成された燃料噴射弁と、前記気筒内の混合気に点火をするように構成された点火プラグと、前記気筒内に吸気を導入するための吸気弁の閉弁時期を変更可能に構成されたバルブ位相可変機構と、所定の条件下で自動停止した前記エンジンを、所定の条件成立時に、少なくとも前記燃料噴射弁、及び前記点火プラグを制御することで自動始動するように構成された自動始動手段と、を備える。
【００１１】
そして、前記前記バルブ位相可変機構は、前記エンジンの自動始動時の少なくとも初期に、１ｍｍリフト時点で定義した前記吸気弁の閉弁時期を、吸気下死点後の９０°ＣＡ以内に設定し、前記自動始動手段は、前記複数の気筒について順次、燃料噴射と点火とを行って、前記エンジンを自動始動させると共に、前記エンジンの自動停止時点において吸気行程にある気筒の初回の燃料噴射から所定回数の燃料噴射を、膨張行程初期に実行すると共に、その燃料噴射の完了後に点火を行う。
【００１２】
ここで、「膨張行程初期」は、例えば膨張行程を、初期、前中期、中期、及び終期の４つに分けたときの、初期としてもよい。
【００１３】
この構成によると、バルブ位相可変機構は、エンジンの自動始動時の少なくとも初期に、１ｍｍリフト時点で定義した前記吸気弁の閉弁時期を、吸気下死点後の９０°ＣＡ以内に設定する。例えば油圧式に構成したバルブ位相可変機構のロック位置を、吸気下死点後の９０°ＣＡ以内の所定時期に設定してもよい。これにより、エンジンの自動始動時には、吸気弁の閉弁時期が吸気下死点後の９０°ＣＡ以内に設定されると共に、幾何学的圧縮比が１３以上の高圧縮比に設定されているため、有効圧縮比が比較的高くなる。これは、エンジンの自動始動時の温度状態が比較的低いときには、始動性を高めて、迅速始動に有利になる。
【００１４】
自動始動手段は、複数の気筒について順次、燃料噴射と点火とを行って、エンジンを自動始動させる。具体的には、エンジンの停止時点において膨張行程及び圧縮行程にある気筒内に、まず燃料を噴射しかつ点火を行うと共に、それらの行程に続いて圧縮行程となる、エンジンの停止時点において吸気行程及び排気行程にある気筒内にも、続けて燃料を噴射しかつ点火を行うようにしてもよい。この場合、エンジンの自動始動時に、その温度状態が比較的高いときには特に、エンジンの停止時点において吸気行程にある気筒は、気筒内の高温の空気を圧縮することになるため、圧縮端温度が高まり過早着火が生じ易くなる。
【００１５】
そこで、自動始動手段は、エンジンの自動停止時点において吸気行程にある気筒の初回の燃料噴射から所定回数の燃料噴射を、膨張行程初期に実行する。圧縮行程中には当該気筒内に燃料を噴射しないことで、圧縮行程中の過早着火は確実に回避される。
【００１６】
一方で、エンジンの温度状態が比較的高いときには、有効圧縮比も比較的高いことから、膨張行程初期のタイミングで気筒内に噴射した燃料は速やかに気化・霧化し得る。
【００１７】
そうして、燃料噴射が完了した後に点火を行い、燃焼を開始する。燃料の気化・霧化が促進し得るため、膨張行程の比較的早い時期に点火及び燃焼が可能になる。このことは、始動トルクを高くして、迅速な始動に有利になる。
【００１８】
また、エンジンの停止時点において排気行程にある気筒は、エンジンの停止時点において吸気行程にある気筒に続いて圧縮行程に至るため、この気筒もまた、比較的温度の高い空気を気筒内に導入して圧縮することになり得る。そのため、エンジンの停止時点において排気行程にある気筒についても、その初回の燃料噴射の時期を、膨張行程初期に遅角設定してもよい。
【００１９】
すなわち、膨張行程初期に行う燃料噴射の所定回数は、２〜３回に設定すればよい。一例として、前記自動始動手段は、前記エンジンの自動停止時点において吸気行程にある気筒の初回の燃料噴射から、前記エンジンの自動停止時点において排気行程にある気筒の燃料噴射、及び、前記エンジンに自動停止時点において膨張行程にある気筒の燃料噴射を、膨張行程初期に実行する、としてもよい。こうすることで、特にエンジンの自動始動時の温度状態が高いときには、比較的高温の吸気を吸い込む気筒に対する燃料噴射が遅角されるため、過早着火を確実に回避する上で有利になる。
【００２０】
これに対し、エンジンの自動始動時の温度状態が比較的低いときには、膨張行程初期に燃料噴射を行うことで、気筒内の高い圧力により燃料の気化・霧化を促進することが可能である。但し、気筒内に導入される吸気の温度が低いため、温度状態が高いときと比較して燃料が気化・霧化し難くなる。そこで、例えばピストン冠面の形状や、シリンダヘッド天井面の形状、燃料噴射弁の配置、及び、燃料噴射弁の噴口の構成等を工夫することにより、ピストンが上死点付近に位置している状態で燃料を噴射したときに、良好な成層状態乃至弱成層状態が形成されるような構成としてもよい。こうすることで、エンジンの自動始動時の温度状態が比較的低いときでも、エンジンの自動停止時点において吸気行程にある気筒の初回の燃料噴射から所定回数の燃料噴射を、膨張行程初期に実行すると共に、その燃料噴射の完了後に点火を行うことで、安定した燃焼が可能となり、より一層迅速な始動が実現し得る。尚、こうした安定燃焼は、エンジンが高温状態で自動始動をするときも、同じである。
【００２１】
前記自動始動手段は、前記エンジンの自動始動時の温度状態が所定温度よりも低い低温状態にあるときには、前記エンジンの自動停止時点において吸気行程にある気筒の初回の燃料噴射から所定回数の燃料噴射を、圧縮行程中期以前に行う前段噴射と、前記膨張行程初期に行う主噴射とに分割して行う、としてもよい。ここで、「圧縮行程中期」は、例えば圧縮行程を、初期、前中期、中期、及び終期の４つに分けたときの、中期としてもよい。
【００２２】
前述したように、エンジンの自動始動時の温度状態が所定温度よりも低い低温状態にあるときには、高温状態時と比較して燃料の気化・霧化には不利になる。そこで、低温状態にあるときには、エンジンの自動停止時点において吸気行程にある気筒の初回の燃料噴射から所定回数の燃料噴射を、膨張行程初期に行う噴射（つまり、主噴射）だけにするのではなく、主噴射と、圧縮行程中期以前に行う前段噴射とに分割して行う。こうすることで、前段噴射によって気筒内に噴射する燃料は、長い混合気形成期間を確保することが可能になる。また、前述したように燃料噴射弁の噴口の構成等を工夫することにより、ピストンが上死点付近に位置している状態で燃料を噴射したときに、良好な成層状態乃至弱成層状態が形成されるような構成としたときには、前段噴射と主噴射との組み合わせによって、良好な弱成層状態を形成可能になる。その結果、低温状態でのエンジンの自動始動時において、着火性を高めて、より迅速な始動が可能になる。
【００２３】
前記バルブ位相可変機構は、前記エンジンの自動始動の完了後に、当該エンジンの運転状態に応じて前記吸気弁の閉弁時期を吸気下死点後９０°ＣＡを超える所定時期に設定する、としてもよい。
【００２４】
すなわち、バルブ位相可変機構は、エンジンの自動始動時には、その始動が完了するまで、吸気弁の閉弁時期を吸気下死点後９０°ＣＡ以内に設定してもよい。このことは、比較的高い有効圧縮比を維持して、迅速始動に有利になる。また、油圧式のバルブ位相可変機構においても、エンジンの自動始動が開始すれば、エンジン駆動の油圧供給源からの油圧の供給を受けて、始動完了前に、その作動が可能になる場合もある。その場合、バルブ位相可変機構は、エンジンの始動完了前に作動をして、有効圧縮比を変更するようにしてもよい。例えば、高温状態時において有効圧縮比を低下させるようにすれば、過早着火の回避に有利になる。一方、低温状態時において有効圧縮比を高めるようにすれば、迅速始動に有利になる。
【００２５】
また、エンジンの自動始動が完了した後は、エンジンの運転状態に応じて、例えばエンジンが低負荷領域に移行すれば、バルブ位相可変機構は、吸気弁の閉弁時期を吸気下死点後９０°ＣＡを超える所定時期に設定すればよい。
【００２６】
前記自動始動手段は、前記エンジンを、運転者の発進要求以外の条件成立により始動させるときには、停止時点において膨張行程にある気筒が圧縮行程となった以降で燃料噴射を開始すると共に、その燃料噴射を、圧縮行程中期以前に実行する、としてもよい。
【００２７】
つまり、アクセル・ペダルの踏み込み等による運転者の発進要求があったときに、エンジンを自動始動させるときには、迅速始動が要求されるため、前述したように、エンジンの停止時点において膨張行程にある気筒及び圧縮行程にある気筒にそれぞれ燃料を噴射し、順次点火を行うことが好ましい。このように燃料噴射を速やかに開始することは、迅速始動に有利になる。
【００２８】
これに対し、運転者の発進要求以外の条件成立、例えば空調装置のスイッチがオンになったり、バッテリ電圧が低下したりしたときに、エンジンを自動始動させるときには、迅速始動は要求されない。そこで、停止時点において膨張行程にある気筒が圧縮行程となった以降で、気筒内への燃料噴射を開始する。こうすることで、エンジンの自動始動時に燃料噴射を開始するタイミングは遅れるため、エンジンの始動性は低下する一方で、例えば停止時点において吸気行程にある気筒や、排気行程にある気筒は、吸気を一度吸い込んで吐き出した後の、２回目の吸気以降で燃料の噴射を行うことになるから、気筒内に導入する吸気の温度が低下し、圧縮端温度がその分、低下する。従って、過早着火をより確実に回避することが可能になる。また、過早着火が回避されるため、燃料噴射のタイミングを早めることが可能であり、圧縮行程中期以前に設定することにより、十分に長い混合気の形成期間を確保して、自動始動時の安定燃焼が可能になる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、前記の火花点火式多気筒エンジンの始動装置は、エンジンの自動始動時に、吸気弁の閉弁時期を吸気下死点後の９０°ＣＡ以内に設定して、有効圧縮比を比較的高くする一方で、エンジンの自動停止時点において吸気行程にある気筒の初回の燃料噴射から所定回数の燃料噴射を、膨張行程初期に実行しかつ、その燃料噴射後に点火を行うことで、エンジンの温度状態の高低にかかわらず、過早着火の回避と迅速な始動とが実現する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】火花点火式多気筒エンジン及びその制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】多噴口型の燃料噴射弁とピストンと点火プラグの詳細構造を示した斜視図である。
【図３】（ａ）ピストン冠面の平面図、（ｂ）ピストン冠面のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】圧縮行程前中期乃至中期での燃料噴射状態を示す側面図である。
【図５】膨張行程初期での燃料噴射状態を示す側面図である。
【図６】（ａ）噴射直後の側面模試図、（ｂ）その後の側面模式図である。
【図７】噴射状態を示した平面図である。
【図８】エンジンの自動停止から自動始動に係るエンジン回転数の変化と吸気閉弁時期の変化との例を示す図である。
【図９】エンジンの自動始動時の、各気筒のサイクル、吸気弁のリフトカーブ、並びに、燃料噴射及び点火時期を例示する説明図であり、（ａ）エンジンの温度状態が比較的高い高温状態時、（ｂ）エンジンの温度状態が比較的低い低温状態時である。
【図１０】運転者の発進要求以外の条件が成立して自動始動を行う時の、各気筒のサイクル、吸気弁のリフトカーブ、並びに、燃料噴射及び点火時期を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、火花点火式多気筒エンジンの始動装置の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明は、例示である。図１に示されるように、エンジン・システムは、エンジン１、エンジン１に付随する様々なアクチュエーター、様々なセンサ、及びセンサからの信号に基づきアクチュエーターを制御するエンジン制御器１００を有する。このエンジン・システムは、幾何学的圧縮比が１３以上２０以下（例えば１４）の高圧縮比エンジン１を備える。
【００３２】
エンジン１は、火花点火式４ストローク内燃機関であって、図１には１つのみ図示するが、直列に配置された第１〜第４の４つの気筒１１を有する。但し、ここに開示する技術が適用可能なエンジンは、直列４気筒エンジンには限定されない。エンジン１は、自動車等の車両に搭載され、その出力軸は、図示しないが、変速機を介して駆動輪に連結されている。エンジン１の出力が駆動輪に伝達されることによって、車両が推進する。
【００３３】
エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており、ブロック１２の内部に気筒１１が形成されている。周知のように、シリンダブロック１２には、ジャーナル、ベアリングなどによりクランクシャフト１４が回転自在に支持されており、このクランクシャフト１４が、コネクティングロッド１６を介してピストン１５に連結されている。
【００３４】
各気筒１１の天井部には、略中央部からシリンダヘッド１３の下端面付近まで延びる２つの傾斜面が形成されており、それらの傾斜面が互いに差し掛けられた屋根のような形状をなすいわゆるペントルーフ型となっている。
【００３５】
前記ピストン１５は、各気筒１１内に摺動自在に嵌挿されており、気筒１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画している。ピストン１５の頂面は、前述した気筒１１の天井面のペントルーフ型の形状に対応するように、その周縁部から中央部に向かって隆起する台形状に形成されており、これによって、ピストン１５が圧縮上死点に到達したときの燃焼室容積を小さくして、１３以上の高い幾何学的圧縮比を達成している。ピストン１５の頂面にはまた、その概略中心位置に、概ね球面状に凹陥したキャビティ１５１が形成されている。このキャビティ１５１は、気筒１１の中心部に配設された点火プラグ５１に相対するように、配置されており、これによって、燃焼期間を短縮するようにしている。つまり、前述したように、この高圧縮比エンジン１は、ピストン１５の頂面が隆起していて、ピストン１５が圧縮上死点に到達したときに、ピストン１５の頂面と気筒１１の天井面との間隔が極めて狭くなるように構成されている。このため、キャビティ１５１を形成していないときには、初期火炎がピストン１５の頂面と干渉して冷却損失が増大し、火炎伝播が阻害されて燃焼速度が遅延してしまう。これに対し、前記のキャビティ１５１は、初期火炎の干渉を回避して、その成長を妨げないため、火炎伝播が速くなって、燃焼期間が短縮し得る。このことは、ノッキングの抑制に有利になり、点火時期の進角によるトルクの向上に寄与する。尚、ピストン１５の冠面形状の詳細は、後述する。
【００３６】
気筒１１毎に、吸気ポート１８及び排気ポート１９がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれが燃焼室１７に連通している。吸気弁２１及び排気弁２２はそれぞれ、吸気ポート１８及び排気ポート１９を燃焼室１７から遮断（閉）することができるように配設されている。吸気弁２１は吸気弁駆動機構３０により、排気弁２２は排気弁駆動機構４０により、それぞれ駆動され、それによって所定のタイミングで往復動して、吸気ポート１８及び排気ポート１９を開閉する。
【００３７】
吸気弁駆動機構３０及び排気弁駆動機構４０は、それぞれ吸気カムシャフト３１及び排気カムシャフト４１を有する。カムシャフト３１，４１は、周知のチェーン／スプロケット機構等の動力伝達機構を介してクランクシャフト１４に連結される。動力伝達機構は、周知のように、クランクシャフト１４が二回転する間に、カムシャフト３１，４１を一回転させる。周知な構成であるため詳細な図示は省略するが、吸気弁駆動機構３０及び排気弁駆動機構４０は共に、スイングアームを備えたロッカーアーム式に構成されている。
【００３８】
吸気弁駆動機構３０は、吸気弁２１の開閉時期を変更可能な吸気バルブ位相可変機構３２を含んで構成され、排気弁駆動機構４０は、排気弁２２の開閉時期を変更可能な排気バルブ位相可変機構４２を含んで構成される。吸気バルブ位相可変機構３２は、この実施形態では、吸気カムシャフト３１の位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、油圧式の位相可変機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）により構成され、排気バルブ位相可変機構４２は、排気カムシャフト４１の位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、油圧式の位相可変機構により構成されている。吸気バルブ位相可変機構３２は、吸気弁２１の閉弁時期を変更することにより、有効圧縮比を調整し得るものである。
【００３９】
具体的に、吸気バルブ位相可変機構３２は、図８に「ＶＶＴ作動範囲」として示すように、吸気弁２１の閉弁時期を、吸気下死点以降における所定の最進角時期と最遅角時期との間で変更するように構成されている。最進角時期は、例えばＡＢＤＣ３０〜５０°ＣＡに設定され、最遅角時期は、例えばＡＢＤＣ１００〜１２０°ＣＡに設定される。尚、閉弁時期は、１ｍｍリフト時点で定義する（以下、同じである）。
【００４０】
吸気バルブ位相可変機構３２はまた、詳細な図示は省略するが、エンジン駆動のオイルポンプからの油圧の供給を受けて作動するように構成されている。吸気バルブ位相可変機構３２は、供給される油圧が所定値以下のときには、吸気弁２１の閉弁時期を、最進角時期と最遅角時期との間における所定時期に、ロックするように構成されている。この中間ロック位置は、エンジン１の冷間始動が可能となるよう、有効圧縮比が比較的高くなるような閉弁時期に相当し、図８に例示するように、圧縮行程の中間点（９０°ＣＡ）から下死点側（例えばＡＢＤＣ７０〜９０°ＣＡ）に設定されている。尚、吸気バルブ位相可変機構３２は油圧式に限らず、電動式の吸気バルブ位相可変機構を採用してもよい。
【００４１】
図１に戻り、燃料噴射弁５３は、例えばブラケットを使用する等の周知の構造で、この実施形態ではシリンダヘッド１３の一側（図例では吸気側）に取り付けられている。このエンジン１は、燃料を気筒１１内に直接噴射する、いわゆる直噴エンジンであり、燃料噴射弁５３の先端は、上下方向については吸気ポート１８の下方に、また、水平方向については気筒１１の中央に位置して、燃焼室１７内に臨んでいる。但し、燃料噴射弁５３の配置はこれに限定されるものではない。燃料噴射弁５３は、この例においては、多噴口（例えば６噴口）型の燃料噴射弁（Multi Hall Injector：ＭＨＩ）である。各噴口の向きは、図１では図示しないが、気筒１１内の全体に燃料が噴射できるように、噴口軸の芯先が広がっている。ＭＨＩの利点は、多噴口であるため一噴口の径が小さく、比較的高い圧力で燃料を噴射し得る点、及び、気筒１１内の全体に燃料を噴射可能に広がっているため、燃料のミキシング性が高まると共に、燃料の気化・霧化が促進される点にある。従って、吸気行程中に燃料を噴射した場合は、気筒１１内の吸気流動を利用した、燃料のミキシング性、及び、気化・霧化の促進の点で有利になる一方、圧縮行程において燃料を噴射した場合は、燃料の気化・霧化の促進により、気筒１１内のガス冷却の点で有利になる。尚、燃料噴射弁５３の構成の詳細は、後述する。
【００４２】
燃料供給システム５４は、燃料を昇圧して燃料噴射弁５３に供給する高圧ポンプ（燃料ポンプ）と、この高圧ポンプに対して燃料タンクからの燃料を送る配管やホース等と、燃料噴射弁５３を駆動する電気回路と、を備えている。燃料ポンプは、この例ではエンジン１によって駆動される。尚、燃料ポンプを電動ポンプとしてもよい。燃料噴射弁５３が多噴口型である場合は、微小な噴口から燃料を噴射するために、燃料噴射圧力は比較的高く設定される。電気回路は、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて燃料噴射弁５３を作動させ、所定のタイミングで所望量の燃料を、燃焼室１７内に噴射させる。ここで、燃料供給システム５４は、エンジン回転数が上昇するに伴い燃圧を高く設定する。これは、エンジン回転数が上昇するに伴い、気筒１１内に噴射される燃料量も増大するが、燃圧が高くなることで、燃料の気化・霧化に有利になると共に、燃料噴射弁５３の燃料噴射に係るパルス幅を可及的に短くするという利点がある。
【００４３】
吸気ポート１８は、吸気マニホールド５５内の吸気経路５５ｂによってサージタンク５５ａに連通している。図示しないエアクリーナからの吸気流は、スロットルボデー５６を通過してサージタンク５５ａに供給される。スロットルボデー５６にはスロットル弁５７が配置されており、このスロットル弁５７は、周知のようにサージタンク５５ａに向かう吸気流を絞って、その流量を調整する。スロットル・アクチュエーター５８が、エンジン制御器１００からの制御信号を受けて、スロットル弁５７の開度を調整する。
【００４４】
排気ポート１９は、排気マニホールド６０内の排気経路によって周知のように排気管内の通路に連通している。この排気マニホールド６０は、図示を省略するが、各気筒１１の排気ポート１９に接続された分岐排気通路が、排気順序が隣り合わない気筒同士で第１集合部により集合され、各第１集合部の下流の中間排気通路が第２集合部で集合された構造となっている。すなわち、このエンジン１の排気マニホールド６０には、いわゆる４−２−１レイアウトが採用されている。
【００４５】
エンジン１にはまた、その始動時にクランキングを行うためのスターターモータ２０が設けられている。
【００４６】
エンジン制御器１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。
【００４７】
エンジン制御器１００は、エアフローセンサ７１からの吸気流量及び吸気温度、吸気圧センサ７２からの吸気マニホールド圧、互いに一定量だけ位相のずれた２つのクランク角センサ７３、７４からのクランク角パルス信号、カムシャフトに設けられたカム角センサ７９からのカム角信号、水温センサ７８からのエンジン水温、というように、種々の入力を受ける。エンジン制御器１００は、例えばクランク角パルス信号に基づいて、エンジン回転数を計算する。また、２つのクランク角センサ７３、７４からのクランク角パルス信号、及び、カム角信号によって、エンジン制御器１００は、エンジン１の停止時のピストン１５の停止位置の検出、及び、気筒識別を行う。エンジン制御器１００は、アクセル・ペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ７５からのアクセル開度信号を受ける。さらに、エンジン制御器１００には、変速機の出力軸の回転速度を検出する車速センサ７６からの車速信号が入力される。加えて、シリンダブロック１２には、当該シリンダブロック１２の振動を電圧信号に変換して出力する加速度センサからなるノックセンサ７７が取り付けられており、その出力信号もエンジン制御器１００に入力される。
【００４８】
エンジン制御器１００は前記のような入力に基づいて、以下のようなエンジン１の制御パラメータを計算する。例えば、所望のスロットル開度信号、燃料噴射パルス、点火信号、バルブ位相角信号等である。そしてエンジン制御器１００は、それらの信号を、スロットル・アクチュエーター５８、燃料供給システム５４、点火システム５２、並びに、吸気及び排気バルブ位相可変機構３２、４２等に出力する。エンジン制御器１００はまた、エンジン１の始動時には、スターターモータ２０に駆動信号を出力する。
【００４９】
（燃料噴射弁とピストンと点火プラグの詳細構造）
多噴口型の燃料噴射弁とピストンと点火プラグの詳細構造を、図２、３を参照しながら説明する。図２は、多噴口型の燃料噴射弁とピストンと点火プラグの詳細構造を示す斜視図であり、図３は（ａ）ピストン冠面の平面図と、（ｂ）ピストン冠面のＡ−Ａ線矢視断面図とである。
【００５０】
図２に示すように、多噴口型の燃料噴射弁５３は、先端の噴射面５３ａが斜め下方に向くように設置しており、ピストン１５の冠面１５２側に向けて複数の噴霧Ｇを噴射するように構成している。この多噴口型の燃料噴射弁５３の噴射面５３ａには、６つの噴口５０…を設けている。具体的には、噴射面詳細図に示すように、上段中央に第一噴口５０ａを、二段目左右両側に第二噴口５０ｂと第三噴口５０ｃを、三段目左右両端に第四噴口５０ｄと第五噴口５０ｅを、下段中央に第六噴口５０ｆを、それぞれ並ぶように設けている。このように、各噴口５０…を設けることで、各噴口５０から噴射される噴霧Ｇを、斜め下方に向かって、筒内に満遍なく均等に噴射することができる。このため、通常運転時の均質燃焼時には、全筒内全てに燃料が行き渡り、効率的に燃焼させることができる。また、後述するように、エンジン自動始動時に、噴射タイミングを適切に制御することで、成層乃至弱成層状態を気筒１１内に生成することができる。ここで、成層乃至弱成層状態とは、点火プラグ５１周りの混合気の濃度を濃くして、その周囲の混合気を薄くなるように、気筒１１内の混合気比率を調整する状態をいう。
【００５１】
また、各噴口５０…は、極小の径（例えば、０．１ｍｍ程度）で形成されており、この径や向き等によって、各噴口５０…からの噴射量や指向方向が決定される。この各噴口５０…の指向方向は、各噴口５０…の位置に対応して設定されており、第一噴口５０ａからの第一噴霧Ｇａが最も上方を指向して、第二噴口５０ｂからの第二噴霧Ｇｂと、第三噴口５０ｃからの第三噴霧Ｇｃがその下方で左右方向を指向して、第四噴口５０ｄからの第四噴霧Ｇｄと、第五噴口５０ｅからの第五噴霧Ｇｅがさらにその下方で左右外方側を指向して、第六噴口５０ｆからの第六噴霧Ｇｆが最も下方で中央を指向するように設定されている。なお、第一噴霧Ｇａは、図２にも示すように、点火プラグ５１の電極５１ａに燃料が付着しないように、電極５１ａよりも下方位置を指向するように設定されている。
【００５２】
ピストン１５は、前述したように、ピストン冠面１５２にクランク軸方向に沿って対向する一対の傾斜面１５３ａ，１５３ｂを有する隆起部１５３を形成している。この隆起部１５３の傾斜面１５３ａ，１５３ｂは、前述した燃焼室１７のペントルーフ型の天井壁部１７１（図６参照）に沿うように、ペントルーフ形状で傾斜するように形成している。
【００５３】
また、隆起部１５３の両側方には、ピストン冠面１５２の基準面となる水平面部１５４，１５５をそれぞれ設けている。そして、この水平面部１５４，１５５には、吸気弁２１と排気弁２２にそれぞれ対応するように、吸気弁リセス１５４ａと排気弁リセス１５５ａを形成している。
【００５４】
この隆起部１５３の中央に、前述した平面視略円形の凹状キャビティ１５１を形成している。この凹状キャビティ１５１は、略半球面状に形成された内周面１５６と、略水平面状に形成された平底面１５７とを備えており、ピストン１５が上死点に位置した際には、点火プラグ５１の電極５１ａを中心とした略球状の燃焼空間を構成するようにしている。
【００５５】
図３（ａ）に示すように、吸気側の傾斜面１５３ａには、噴霧を受ける受け面１５８を形成している。この受け面１５８は、一段凹んだ平面視略ひょうたん形状の凹部で形成している。この受け面１５８の上部の一部を、凹状キャビティ１５１にかかるように形成することで、図３（ｂ）に示すように、凹状キャビティ１５１の燃料噴射弁側上縁端１５１ａは、反燃料噴射弁側上縁端１５１ｂよりも下方側に位置するように形成される。このため、後述するように、燃料噴射弁５３から噴射された噴霧（Ｇａ）が、凹状キャビティ１５１内に、入り易くかつ、出にくいようになる。
【００５６】
なお、図３（ａ）に示すように、隆起部１５３の凹状キャビティ１５１の両側の頂部分には上面部１５８，１５８を形成している。この上面部１５８，１５８は、外側端をやや下げた傾斜面で構成している。こうすることで、ピストン１５が上死点にある場合であっても、気筒１１内の上部で吸気側と排気側を連通する連通空間を形成することができる。
【００５７】
次に、図４〜７を参照しながら、前記の構成による燃料噴射形態について説明する。ここでは、後述するエンジン１の自動始動の際に行われる、圧縮行程前中期乃至中期での燃料噴射（図４）と、膨張行程初期での燃料噴射（図５）とについて説明を行う。ここで、圧縮行程前中期乃至中期とは、例えば圧縮行程を、初期、前中期、中期、及び終期の４つに分けたときの、前中期乃至中期としてもよい。また、膨張行程初期とは、同じく、例えば膨張行程を、初期、前中期、中期、及び終期の４つに分けたときの、初期としてもよい。
【００５８】
図４に示すように、圧縮行程前中期乃至中期での燃料噴射では、最下部の第六噴口５０ｆから噴射された第六噴霧Ｇｆが、ピストン冠面１５２の凹状キャビティ１５１に入るように設定されている。すなわち、最も下方に指向する第六噴霧Ｇｆが、気筒１１内の側壁面１１ａ（ライナー）に到達（付着）することなく、ピストン冠面１５２に指向するように噴射されるのである。
【００５９】
このように、第六噴霧Ｇｆがピストン冠面１５２を指向するように、燃料が噴射されることで、気筒１１内で最も温度が低い側壁面１１ａ（ライナー）の下部１１ａ１に、燃料が付着することがなく、圧縮行程中期以前で噴射する燃料の気化・霧化を促進することができる。このため、排気ガスに未燃ガスであるＨＣが含有されることを防ぐことができる。
【００６０】
図５に示すように、膨張行程初期での燃料噴射では、最上部の第一噴口５０ａから噴射された第一噴霧Ｇａがピストン冠面１５２の凹状キャビティ１５１を指向するように設定されている。すなわち、最も上方に指向する第一噴霧Ｇａが、凹状キャビティ１５１の内周面１５６に指向するように設定されているのである。
【００６１】
一方、第二噴霧Ｇｂや第三噴霧Ｇｃは、凹状キャビティ１５１手前の傾斜面１５３ａ（具体的には受け面１５８）に指向するように設定されている。もっとも、このように、第二噴霧Ｇｂ、第三噴霧Ｇｃが受け面１５８に指向しても、第二噴霧Ｇｂと第三噴霧Ｇｃは凹状キャビティ１５１内に入ることになる。すなわち、受け面１５８に衝突して勢いが弱まった第二噴霧Ｇｂと第三噴霧Ｇｃは、第一噴霧Ｇａが通過した後に発生する負圧によって、凹状キャビティ１５１内に引き込まれるのである。
【００６２】
この引き込み挙動について、図６の模式図を利用して説明する。図６の（ａ）は噴射直後の側面模試図、（ｂ）はその後の側面模式図である。（ａ）に示すように、第一噴霧Ｇａは、凹状キャビティ１５１の略半球面状の内周面１５６に、指向するように噴射される。このため、第一噴霧Ｇａは、（ｂ）に示すように、内周面１５６の円弧状傾斜面１５６ａに案内されて、上方にスムーズに反転して、点火プラグ５１側（天井壁部１７１側）に向かうことになる。
【００６３】
一方、（ａ）に示すように、第二噴霧Ｇｂ（第三噴霧Ｇｃ）は、受け面１５８に指向するように噴射される。このため、第二噴霧Ｇｂ（第三噴霧Ｇｃ）は、受け面１５８に衝突して勢いが弱まり、受け面１５８の上方を漂うことになる。しかし、（ｂ）に示すように、第一噴霧Ｇａが通過した後には、凹状キャビティ１５１内に引き込む負圧が発生しているため、第二噴霧Ｇｂ（第三噴霧Ｇｃ）は、この負圧によって、凹状キャビティ１５１内に引き込まれるのである。
【００６４】
このように、第二噴霧Ｇｂと第三噴霧Ｇｃが凹状キャビティ１５１に引き込まれることで、点火プラグ５１周りに、濃い混合気を多く位置させることができる。そして、第一噴霧Ｇａだけでなく、第二噴霧Ｇｂや第三噴霧Ｇｃも、凹状キャビティ１５１内に引き込むことで、より多くの混合気を点火プラグ５１周りに位置させることができる。
【００６５】
また、図７の噴射状態を示した平面図にも示すように、第二噴霧Ｇｂと第三噴霧Ｇｃは、傾斜面１５３ａから一段凹んだ受け面１５８に噴射されるため、側方側（ライナー側）に漏れることがなく、確実に凹状キャビティ１５１内に案内されることになる。また、この図に示すように、第二噴霧Ｇｂと第三噴霧Ｇｃの指向方向（延長線を一点鎖線で示す）を、平面視で凹状キャビティ１５１に重なるように設定しているため、前述の負圧による引き込み効果をより生じ易くしている。
【００６６】
こうして、膨張行程初期で燃料を噴射した場合には、成層乃至弱成層化が図られ、着火性が高まることになる。
【００６７】
尚、ここでは、６噴口の燃料噴射弁５３を採用しているが、燃料噴射弁の噴口数は、これよりも少なくても、また、これよりも多くてもよい。また、燃料噴射弁の噴口数に応じて、ピストン１５の冠面の構成を適宜変更すればよい。
【００６８】
（エンジンの自動停止及び自動始動制御）
このエンジン・システムは、予め設定されたエンジン停止条件が成立したときに、燃料噴射弁５３からの燃料の噴射を中止すると共に、点火プラグ５１の点火動作を停止することにより、自動的にエンジン１を停止させる。また、エンジン１の自動停止後にエンジン１の再始動条件が成立したときに、エンジン１を自動的に再始動させる制御を実行する。ここで、エンジン１の再始動条件には、例えばアクセル・ペダルを踏み込む等の運転者の発進要求に関係する条件と、空調装置のスイッチをオンにすることや、バッテリ電圧が低下することといった、運転者の発進要求以外の条件とが含まれる。
【００６９】
エンジン１の自動停止時には、圧縮行程にある気筒１１及び膨張行程にある気筒１１において、ピストン１５が上死点方向に移動する際の抵抗を大きくすべく、少なくともこれらの気筒１１に対する吸気量を増大させ、特に膨張行程となる気筒１１に対してより多く吸気を供給するように、スロットル弁５７をエンジン１の停止動作期間中における所定期間だけ所定の開状態とする制御を実行する。
【００７０】
自動停止状態となったエンジン１を再始動させる際には、エンジン制御器１００（つまり、自動始動手段に相当する）が、スターターモータ２０をエンジン１の再始動開始時点から作動させつつ、下記の燃焼制御を実行する再始動制御を行う。
【００７１】
以下、エンジン制御器１００が実行をする再始動制御について、図８〜１０を参照しながら詳細に説明する。図８は、エンジン１の自動停止から自動始動を経て始動完了に至るまでの、エンジン回転数の変化の一例（上図）及び吸気バルブ位相可変機構３２によって設定される吸気弁２１の閉弁時期を示している。また、図９は、運転者の発進要求に係るエンジン１の自動始動時における、各気筒１１のサイクル、吸気弁２１のリフトカーブ、並びに、燃料噴射及び点火時期を例示する図であり、同図（ａ）は、自動始動時のエンジンの温度状態が所定温度以上の高温状態にあるときに対応し、（ｂ）は、自動始動時のエンジンの温度状態が所定温度未満の低温状態にあるときに対応する。この所定温度は、３５〜４０℃程度に適宜設定され、この例では、水温センサ７８によって検知されたエンジン水温に基づいてエンジン１の始動時の温度状態を検知する。尚、エンジン水温の代わりに、エンジンオイルの温度（つまり、油温）に基づいて、エンジン１の始動時の温度状態を検知してもよい。尚、ここでいう低温状態は、エンジン１の自動停止を行う条件下においての低温状態を意味する。また、図１０は、運転者の発進要求以外の条件が成立したエンジン１の自動始動時における、各気筒１１のサイクル、吸気弁２１のリフトカーブ、並びに、燃料噴射及び点火時期を例示する図である。
【００７２】
先ず、前述したように、エンジン１の自動停止条件が成立してエンジン１が自動停止した後には、オイルポンプの駆動が停止するため、吸気バルブ位相可変機構３２に供給される油圧が所定値以下になる。吸気バルブ位相可変機構３２は、吸気弁２１の閉弁時期を中間ロック位置に固定する。これによって、図８に示すように、吸気弁２１の閉弁時期は、圧縮行程における中間点よりも下死点側に設定されるから、エンジン１の始動時には、有効圧縮比は比較的高くなる。
【００７３】
運転者がアクセル・ペダルの踏み込み等を行い、運転者の発進要求に係るエンジン１の自動始動条件が成立して自動始動を行うときであって、エンジン１の温度状態が所定温度以上の高温状態にあるときには、図９（ａ）に示すように、エンジン１の停止時点で、膨張行程にある＃２気筒、及び、圧縮行程にある＃１気筒に、所定のタイミングで燃料噴射Ｆ１，Ｆ２を行い、点火Ｓ１，Ｓ２を順次行うことによりエンジン１を正転方向に駆動する。このように、膨張行程及び圧縮行程にある気筒１１に対して燃料噴射と燃焼とを行うことにより、エンジン１の迅速な始動が可能になる。
【００７４】
エンジン１の高温始動時に、何れかの気筒が上死点を超えた次の行程から圧縮行程となる＃３気筒（つまり、エンジン１の停止時点で吸気行程にある気筒１１）においては、比較的高温の吸気を吸い込んで圧縮する上に、前述の通り、吸気バルブ位相可変機構３２が、吸気弁２１の閉弁時期を中間ロック位置に固定していて有効圧縮比が比較的高くなっていることから、圧縮端温度及び圧縮端圧力が共に高くなる。こうした＃３気筒に対して、圧縮行程中に燃料噴射を行ったのでは、過早着火を招く虞がある。尚、図９におけるＬｉは、吸気弁２１のリフトカーブを概念的に示している。
【００７５】
そこで、このエンジン１においては、高温始動時には、エンジン１の停止時点で吸気行程にある気筒（図例では＃３気筒）の初回の燃料噴射から所定回数の燃料噴射を、膨張行程初期になるよう遅角設定する。図例では、エンジン１の停止時点で吸気行程にある＃３気筒の初回の燃料噴射Ｆ３、排気行程にある＃４気筒の初回の燃料噴射Ｆ４、及び、膨張行程における＃２気筒の２回目の燃料噴射Ｆ５をそれぞれ、膨張行程初期に設定している。具体的には、燃料噴射の開始を、ＡＴＤＣ０〜２０°ＣＡの範囲で適宜設定すればよい。燃料噴射開始時期の一例としては、ＡＴＤＣ１０°ＣＡである。このことにより、圧縮行程中の過早着火は確実に回避される。一方で、エンジン１の温度状態が比較的高い状態にあるため、膨張行程初期のタイミングで気筒１１内に燃料を噴射しても、その燃料を、速やかに気化・霧化させることが可能である。
【００７６】
そしてその燃料噴射の完了後、点火を行う。点火時期Ｓ３、Ｓ４、及びＳ５はそれぞれ、ここでは、膨張行程初期に設定される。点火時期は、燃料噴射開始時期に基づいて設定すればよい。例えば燃料噴射開始時期に対して１０〜４０°ＣＡ程度遅れた時期に設定してもよい。点火時期の一例としては、ＡＴＤＣ３０°ＣＡである。前述の通り、気筒１１内に噴射した燃料が速やかに気化・霧化することから、点火時期をできるだけ早めることが可能であり、点火時期の進角化は、膨張行程期間内での燃焼時期を早めて、始動トルクを高める。これは、エンジン１の迅速な始動に有利になる。
【００７７】
こうして、遅角設定をした燃料噴射を数回実行することで、エンジン１の始動時にサージタンク５５ａ内等に存在していた比較的高温の吸気が、これら＃３、＃４及び＃２気筒に吸い込まれる結果、その後に、＃１気筒に吸い込まれる吸気の温度は、相対的に低下し得る。このことは、圧縮端温度を低下させて、過早着火の発生を抑制する上で有利になる。そこで、＃１気筒についての２回目の燃料噴射Ｆ６以降は、その噴射時期を、膨張行程初期ではなく圧縮行程中に設定し、圧縮上死点付近において点火を行う。但し、圧縮端温度が比較的高く、圧縮行程中に燃料噴射を行うと過早着火が生じる虞があるときには、燃料噴射Ｆ６以降においても、燃料噴射を膨張行程初期に行う遅角設定を継続してもよい。
【００７８】
そして、エンジン１の始動が開始することでオイルポンプの駆動が開始し、吸気バルブ位相可変機構３２に対し所定値以上の油圧が供給されるようになり、吸気バルブ位相可変機構３２の作動が可能になる。図４に示すように、エンジン回転数がＮ１となってエンジン１の始動が完了する前に、吸気バルブ位相可変機構３２の作動が可能になったときには、始動完了までは吸気バルブ位相可変機構３２を非作動のままにしてもよいし（つまり、中間ロックを維持する）、始動完了前に吸気バルブ位相可変機構３２を作動させて有効圧縮比を適宜変更してもよい。例えば高温始動時には、有効圧縮比を下げて過早着火を確実に回避するようにしてもよい。
【００７９】
以上説明したようなエンジン１の高温状態での自動始動の制御に対し、エンジン１の温度状態が所定温度未満の低温状態での自動始動時には、図９（ｂ）に例示するような制御が行われる。つまり、低温状態での始動時には、高温状態での始動時と同様に、吸気バルブ位相可変機構３２が、吸気弁２１の閉弁時期を中間ロック位置に固定することで有効圧縮比が比較的高くなる。これは、低温始動時においては、始動性の向上に有利になる。また、エンジン１の低温状態では、気筒１１内に吸い込まれる吸気の温度が比較的低くなるため、圧縮端温度はその分低くなる。そのため、過早着火は生じ難い。一方で、前記と同様に膨張行程初期に燃料を噴射したときには、気筒１１内の高圧雰囲気中に燃料を噴射することで、気化・霧化の促進は図られるものの、気筒１１内の温度が低い分だけ、エンジン１が高温状態にあるときと比較して燃料の気化・霧化には不利になる。尚、ここでいう低温状態は、エンジン１の自動停止を行う条件下においての低温状態を意味する。
【００８０】
しかしながらこのエンジン・システムでは、前述の通り、多噴口型の燃料噴射弁５３、ピストン１５、及び点火プラグ５１の構成を工夫することで、膨張行程初期に燃料を噴射したときに、点火プラグ５１周りの混合気の濃度を濃くして、その周囲の混合気を薄くすることが可能である（図５〜７参照）。こうして燃焼室１７内を、成層乃至弱成層化することにより、着火性を高めて安定燃焼が可能になる。
【００８１】
具体的に低温始動時には、図９（ｂ）に示すように、先ず、エンジン１の停止時点で膨張行程にある＃２気筒、及び、圧縮行程にある＃１気筒のそれぞれについて、所定のタイミングで燃料噴射Ｆ１，Ｆ２を行い、点火Ｓ１，Ｓ２を順次行うことによりエンジン１を正転方向に駆動する。
【００８２】
その後、エンジン１の停止時点で吸気行程にある＃３気筒、排気行程にある＃４気筒、そして＃２気筒については、高温始動時と同様の膨張行程初期での燃料噴射の他に、圧縮行程中期以前の燃料噴射を行う。すなわち、これらの気筒については、前段噴射Ｆ３−１、Ｆ４−１、Ｆ５−１と主噴射Ｆ３−２、Ｆ４−２、Ｆ５−２とを含む分割噴射を行う。前段噴射を行うことにより、気筒１１内に噴射する燃料の一部については、比較的高い混合気形成期間を確保することが可能になる。尚、前段噴射は、圧縮行程の中期以前であればよく、圧縮行程の初期、前中期、及び中期の他に、吸気行程中に行ってもよい。その上で、膨張行程初期の主噴射を行うことにより、良好な弱成層状態を気筒１１内に生成することが可能になる。
【００８３】
そして、主噴射の完了後に点火Ｓ３、Ｓ４及びＳ５を行う。このことで、着火性を高めて安定燃焼が実現する。これは、低温始動時における始動性を高めて、迅速始動を可能にする。このように、高温始動時の燃料噴射と低温始動時の燃料噴射（つまり、主噴射）とは、膨張行程初期に行う点で一致するものの、高温始動時においては自動始動時の過早着火の回避に有効となるのに対し、低温始動時においては、迅速始動に有効となるのである。
【００８４】
そうして、＃１気筒についての２回目の燃料噴射Ｆ６以降は、膨張行程初期での燃料噴射を行わず、噴射時期を圧縮行程中に設定し、圧縮上死点付近において点火を行う。これにより、トルクを高めて、エンジン１の始動を早期に完了させる。
【００８５】
このような低温始動において、前述の通り、エンジン１の始動完了前に、吸気バルブ位相可変機構３２の作動が可能になった場合も、始動完了までは吸気バルブ位相可変機構３２を非作動のままにしてもよいし、始動完了前に吸気バルブ位相可変機構３２を作動させて有効圧縮比を適宜変更してもよい。例えば低温始動時には、有効圧縮比を高めて、エンジン１の始動をさらに促進してもよい。
【００８６】
また、エンジン１の温度状態の高低にかかわらず、エンジン１の始動が完了した後は、エンジン１の運転状態に対応するように、吸気バルブ位相可変機構３２を作動させればよい。例えばエンジン１が低負荷の運転領域へと移行したときには、吸気弁２１の閉弁時期を、ＡＢＤＣ９０°ＣＡを超えるように設定すればよい。
【００８７】
また、前述した運転者の発進要求に係る自動始動条件が成立したときのエンジン１の自動始動に対し、運転者の発進要求以外の自動始動条件が成立したときには、エンジン１の迅速始動が要求されない。そこで、運転者の発進要求以外の自動始動条件が成立したときには、図１０に示すような制御を行う。つまり、図９（ａ）に示す運転者の発進要求に係る自動始動条件が成立したときと比較して、燃料噴射Ｆ１〜Ｆ４及び点火Ｓ１〜Ｓ４を省略し、エンジン１の停止時点において膨張行程にある＃２気筒が圧縮行程となった以降で、燃料噴射（つまりＦ５）及び点火（つまりＳ５）を開始する。こうすることで、特に高温始動時においては、高温の吸気を吸い込んだ気筒１１内に燃料を噴射することにはならないから、過早着火を回避することが可能になる。
【００８８】
尚、前述したエンジン１の自動始動時には、スターターモータ２０を駆動しているものの、特に運転者の発進要求に係る始動条件が成立して自動始動を行うときには、スターターモータ２０の駆動を省略することも可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１  エンジン
１００  エンジン制御器（自動始動手段）
１１  気筒
１５  ピストン
３２  吸気バルブ位相可変機構
５１  点火プラグ
５３  燃料噴射弁 
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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