(57)【要約】【課題】筒内噴射型のエンジンを車両動力源としたエンジン自動停止始動制御装置において、ＰＭ等のエミッションを低減させながら素早く再始動できるようにする。【解決手段】自動停止時のエンジン停止位置と圧縮行程停止気筒を推定又は検出すると共に、自動停止後の経過時間を計測し、自動停止中に再始動要求が発生した時に、少なくともエンジン停止位置と自動停止後の経過時間とに基づいて圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定し、該圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量に基づいて該圧縮行程停止気筒の目標空燃比を実現する燃料噴射量を算出して燃料噴射を実行して再始動する。但し、再始動要求発生時に推定した圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量が所定値以下のときには、該圧縮行程停止気筒への燃料噴射を禁止して吸気行程の気筒に噴射する燃料噴射量を算出し、吸気行程の気筒に燃料噴射を実行して再始動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内噴射型のエンジンを車両動力源とし、エンジン運転中に自動停止要求が発生した時に該エンジンを自動停止し、自動停止中に再始動要求が発生した時に該エンジンの圧縮行程の気筒に燃料を噴射して再始動させるエンジン自動停止始動制御装置において、
自動停止時のエンジン停止位置と圧縮行程で停止した気筒（以下「圧縮行程停止気筒」という）を推定又は検出するエンジン停止位置判定手段と、
自動停止後の経過時間を計測する計時手段と、
再始動要求発生時に少なくとも前記エンジン停止位置と前記自動停止後の経過時間とに基づいて前記圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定し、該圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量に基づいて該圧縮行程停止気筒の目標空燃比を実現する燃料噴射量を算出して該圧縮行程停止気筒への燃料噴射を実行して再始動する再始動制御手段と
を備えていることを特徴とするエンジン自動停止始動制御装置。
【請求項２】
前記再始動制御手段は、前記圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定する際に、エンジン温度に関連する温度情報も考慮して前記圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
【請求項３】
前記再始動制御手段は、前記圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定する際に、前記自動停止後の経過時間が所定時間に達するまでは、前記自動停止後の経過時間が長くなるに従って前記圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量が徐々に増加するように推定し、前記自動停止後の経過時間が前記所定時間を越えた後は、前記圧縮行程停止気筒の筒内圧が大気圧になっていると見なして前記圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
【請求項４】
前記再始動制御手段は、前記所定時間をエンジン温度に関連する温度情報に応じて変化させることを特徴とする請求項３に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
【請求項５】
前記再始動制御手段は、前記再始動要求発生時に推定した前記圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量が所定値以下のときには該圧縮行程停止気筒への燃料噴射を禁止して吸気行程の気筒に噴射する燃料噴射量を算出し、吸気行程の気筒に燃料噴射を実行して再始動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エンジン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、筒内噴射型のエンジンを車両動力源とし、自動停止中に再始動要求が発生した時にエンジンの圧縮行程の気筒に燃料を噴射して再始動させるエンジン自動停止始動制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１〜３に記載されているように、筒内噴射型のエンジンでは、始動要求に応じて素早く始動するために、エンジン停止時に圧縮行程で停止した気筒（以下「圧縮行程停止気筒」という）を推定して、始動時に圧縮行程停止気筒に燃料を噴射して始動するようにしたものがある。
【０００３】
一方、近年、燃費向上等の要求から需要が増大しているエンジン自動停止始動制御装置（いわゆるアイドルストップシステム）では、エンジンの停止と再始動を繰り返す回数が大幅に増加するため、自動停止中に再始動要求（発進要求）が発生した時に、素早く再始動することが要求される。そこで、筒内噴射型のエンジンを動力源とするアイドルストップシステム付きの車両では、特許文献１〜３のように、再始動要求発生時に圧縮行程停止気筒に燃料を噴射して再始動すれば、素早い再始動を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２０９４５号公報
【特許文献２】特開２００６−５７５２４号公報
【特許文献３】特開２００９−１３８６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧縮行程で停止している気筒内には気流が生じていないため、当該気筒内に燃料を噴射すると、燃料の噴霧が十分に拡散せずに点火プラグ付近に集まって、点火プラグ周辺にリッチすぎる混合気が形成されてしまい、その結果、初爆の燃焼性が悪化してＰＭ（パーティクルマター）等のエミッションが増加することが分かってきた。
【０００６】
また、圧縮行程停止気筒は吸排気バルブが閉じられた状態になっているが、再始動までのエンジン停止時間が長くなれば、圧縮行程停止気筒のバルブ等の隙間からの空気の漏れにより筒内圧が徐々に大気圧に近付いていく。従って、エンジン停止時間が長い場合は、再始動時の圧縮行程停止気筒の筒内圧がほぼ大気圧になっているが、アイドルストップシステムでは、自動停止から再始動までのエンジン停止時間が短い場合も多いため、再始動時の圧縮行程停止気筒の筒内圧もエンジン停止時間によって様々である。しかも、圧縮行程停止気筒のピストン停止位置（エンジン停止位置）も様々であるため、再始動時の圧縮行程停止気筒内の空気容積も様々である。
【０００７】
これらの事情により、アイドルストップシステムでは、再始動時の圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量が大きく変化するが、これとは関係なく燃料噴射量が一律に設定されるため（図４参照）、再始動時の圧縮行程停止気筒の実際の筒内充填空気量に対して燃料噴射量が過剰となりやすい。このため、アイドルストップシステムでは、前述したように、圧縮行程停止気筒内に気流が無いことと相俟って、再始動時に点火プラグ周辺に益々リッチな混合気が形成されやすくなり、これが再始動時の初爆の燃焼状態を悪化させてＰＭ等のエミッションを増加させる大きな原因となっている。
【０００８】
最近では、更なる燃費向上を狙って、アイドルストップを実行する温度領域を冷間領域まで拡大することが求められているが、このようにすると、ＰＭ等のエミッションが増加しやすい冷間領域での再始動の回数が増加するため、再始動時のＰＭ等のエミッションの増加を抑える必要性が益々高まっている。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、筒内噴射型のエンジンを車両動力源としたエンジン自動停止始動制御装置において、ＰＭ等のエミッションを低減させながら素早く再始動できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、筒内噴射型のエンジンを車両動力源とし、エンジン運転中に自動停止要求が発生した時に該エンジンを自動停止し、自動停止中に再始動要求が発生した時に該エンジンの圧縮行程の気筒に燃料を噴射して再始動させるエンジン自動停止始動制御装置において、自動停止時のエンジン停止位置と圧縮行程で停止した気筒（以下「圧縮行程停止気筒」という）を推定又は検出するエンジン停止位置判定手段と、自動停止後の経過時間を計測する計時手段と、再始動要求発生時に少なくとも前記エンジン停止位置と前記自動停止後の経過時間とに基づいて前記圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定し、該圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量に基づいて該圧縮行程停止気筒の目標空燃比を実現する燃料噴射量を算出して該圧縮行程停止気筒への燃料噴射を実行して再始動する再始動制御手段とを備えた構成としたものである。
【００１１】
本発明は、エンジン停止位置（ピストン停止位置）によって再始動時の圧縮行程停止気筒内の空気容積が決まる点、及び、自動停止後の時間の経過に伴って圧縮行程停止気筒のバルブ等の隙間からの空気の漏れにより圧縮行程停止気筒の筒内圧が徐々に大気圧に近付いていく特性を考慮して、再始動要求発生時に少なくともエンジン停止位置（ピストン停止位置）と自動停止後の経過時間とに基づいて圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定するため、再始動時の圧縮行程停止気筒の実際の筒内充填空気量を推定することが可能となり、その結果、再始動時の圧縮行程停止気筒の実際の筒内充填空気量に応じた適正な燃料噴射量を算出することができる。これにより、再始動時に圧縮行程停止気筒の点火プラグ周辺に再始動に適したリッチ度合の混合気を形成することが可能となり、再始動時の初爆の燃焼性を向上させてＰＭ等のエミッションを低減させながら素早く再始動させることができる。
【００１２】
また、請求項２のように、圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定する際に、エンジン温度に関連する温度情報も考慮して圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定するようにすると良い。筒内圧が同じでも、エンジン温度が変われば筒内充填空気量（空気質量）が変わるためである。ここで、エンジン温度に関連する温度情報は、例えば冷却水温やエンジンオイルの温度（油温）を用いれば良い。
【００１３】
ところで、自動停止直前はスロットルバルブが全閉位置まで閉じられてエンジンの吸気マニホールド内の圧力が負圧になっているため、自動停止直後も圧縮行程停止気筒の筒内圧は負圧になるが、自動停止後はスロットルバルブの隙間を通して流入する空気で吸気マニホールド内の圧力が大気圧まで上昇するため、自動停止後の時間の経過に伴って圧縮行程停止気筒のバルブ等の隙間から吸気マニホールド内の空気が少しずつ筒内に侵入して筒内圧が徐々に大気圧に近付いていく。
【００１４】
このような特性を考慮して、請求項３のように、圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定する際に、自動停止後の経過時間が所定時間に達するまでは、自動停止後の経過時間が長くなるに従って圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量が徐々に増加するように推定し、自動停止後の経過時間が所定時間を越えた後は、圧縮行程停止気筒の筒内圧が大気圧になっていると見なして圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定するようにすると良い。このようにすれば、自動停止後の時間の経過に伴って圧縮行程停止気筒内に少しずつ侵入する空気によって徐々に大気圧に向かって増加する筒内充填空気量を精度良く推定することができる。
【００１５】
この場合、請求項４のように、自動停止後に圧縮行程停止気筒の筒内圧が大気圧に達したと見なすまでの時間（所定時間）をエンジン温度に関連する温度情報に応じて変化させるようにしても良い。再始動時の圧縮行程停止気筒内の空気は、エンジン温度が高くなるほど、膨張して筒内圧が高くなるため、圧縮行程停止気筒の筒内圧が大気圧に達したと見なすまでの時間（所定時間）は、エンジン温度が高くなるほど短くなるように設定される。
【００１６】
ところで、本発明では、再始動時の圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量が少なくなると、それに応じて燃料噴射量も少なく設定されるが、燃料噴射量が少なくなり過ぎると、再始動に必要な燃焼圧力を得ることができず、燃料が無駄に消費されるばかりか、再始動時のエミッションが増加する要因にもなる。
【００１７】
この対策として、圧縮行程停止気筒のピストン停止位置（エンジン停止位置）がＴＤＣに近い所定クランク角範囲の場合に、該圧縮行程停止気筒への燃料噴射を禁止して吸気行程の気筒に燃料を噴射することが考えられるが、前述したように、自動停止後の時間の経過に伴って圧縮行程停止気筒内に少しずつ侵入する空気によって筒内充填空気量が徐々に大気圧に向かって増加していくため、圧縮行程停止気筒への燃料噴射を禁止する範囲をエンジン停止位置で一律に決めると、自動停止後の時間の経過に伴って筒内充填空気量が再始動可能領域まで増加した場合でも、圧縮行程停止気筒への燃料噴射が禁止されてしまい、再始動が遅れる結果となる。
【００１８】
そこで、請求項５のように、再始動要求発生時に推定した圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量が所定値以下のときに、該圧縮行程停止気筒への燃料噴射を禁止して吸気行程の気筒に噴射する燃料噴射量を算出し、吸気行程の気筒に燃料噴射を実行して再始動するようにすると良い。このようにすれば、自動停止後の時間の経過に伴って再始動要求発生時までに筒内充填空気量が所定値以上の再始動可能領域に増加した場合には、圧縮行程停止気筒への燃料噴射を実行して素早く再始動することができ、一方、再始動要求発生時までに圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量が再始動可能領域に達していない場合のみ圧縮行程停止気筒への燃料噴射を禁止することができ、再始動時の無駄な燃料消費やエミッション増加を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は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。
【図３】図３（ａ）は自動停止後の経過時間ｔが所定時間ｔｓに達するまでの圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量ｇｎの推定方法を説明するタイムチャート、同図（ｂ）は自動停止後の経過時間ｔが所定時間ｔｓを越えた後の圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量ｇｎの推定方法を説明するタイムチャートである。
【図４】図４は本実施例における再始動時の筒内充填空気量gn.startと再始動時の燃料噴射量との関係を従来と対比して説明する図である。
【図５】図５は本実施例における再始動時の車速とエンジン回転速度ＮｅとＰＭ粒子数との関係を従来と対比して説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて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。
筒内噴射式の内燃機関である筒内噴射式エンジン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。
【００２１】
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、エンジン１１の各気筒には、それぞれ筒内に燃料を直接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、各気筒の点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２２】
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、この空燃比センサ２４の下流側には、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。
【００２３】
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や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。また、クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８が所定クランク角回転する毎にパルスを出力するクランク角センサ２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９の出力信号等に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２４】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶されたエンジン制御用の各プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、点火時期、燃料噴射量、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。
【００２５】
更に、ＥＣＵ３０は、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させるアイドルストップ制御を実行する。
【００２６】
本実施例では、アイドルストップ制御を実行する温度領域を冷間領域まで拡大して、エンジン１１の冷却水温（エンジン温度）が暖機完了温度よりも低い未暖機領域であっても、自動停止要求発生時にアイドルストップ制御を実行するようにしている。但し、本発明は、アイドルストップ制御を実行する温度領域をエンジン１１の冷却水温（エンジン温度）が暖機完了温度以上の暖機領域のみに限定しても良い。
【００２７】
また、本実施例では、アイドルストップ制御を実行する運転領域を車両停止中のみとしているが、アイドルストップ制御を実行する運転領域を、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まで拡大するようにしても良い。
【００２８】
アイドルストップ制御によるエンジン停止中に、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、ブレーキ解除操作、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。
【００２９】
本実施例では、再始動要求が発生した時に、素早く再始動するために、圧縮行程で停止した気筒（以下「圧縮行程停止気筒」という）に燃料を噴射して再始動するようにしている。ここで、圧縮行程停止気筒内には気流が生じていないため、圧縮行程停止気筒内に噴射した燃料の噴霧が十分に拡散せずに、点火プラグ２２周辺にリッチな混合気が形成されやすい。また、圧縮行程停止気筒は吸排気バルブが閉じられた状態になっているが、再始動までのエンジン停止時間が長くなれば、圧縮行程停止気筒のバルブ等の隙間からの空気の漏れにより筒内圧が徐々に大気圧に近付いていく。従って、エンジン停止時間が長い場合は、再始動時の圧縮行程停止気筒の筒内圧がほぼ大気圧になっているが、アイドルストップシステムでは、自動停止から再始動までのエンジン停止時間が短い場合も多いため、再始動時の圧縮行程停止気筒の筒内圧もエンジン停止時間によって様々である。しかも、圧縮行程停止気筒のピストン停止位置（エンジン停止位置）も様々であるため、再始動時の圧縮行程停止気筒内の空気容積も様々である。
【００３０】
これらの事情により、アイドルストップシステムでは、再始動時の圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量が大きく変化するが、従来は、これとは関係なく燃料噴射量が一律に設定されるため（図４参照）、再始動時の圧縮行程停止気筒の実際の筒内充填空気量に対して燃料噴射量が過剰となりやすい。このため、アイドルストップシステムでは、前述したように、圧縮行程停止気筒内に気流が無いことと相俟って、再始動時に点火プラグ２２周辺に益々リッチな混合気が形成されやすくなり、これが再始動時の初爆の燃焼状態を悪化させてＰＭ等のエミッションを増加させる大きな原因となっている。
【００３１】
そこで、本実施例では、ＥＣＵ３０は、後述する図２の再始動制御プログラムを実行することで、自動停止時のエンジン停止位置と圧縮行程停止気筒を推定又は検出すると共に、自動停止後の経過時間を計測して、自動停止中に再始動要求が発生した時に、少なくともエンジン停止位置と自動停止後の経過時間とに基づいて圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定し、該圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量に基づいて該圧縮行程停止気筒の目標空燃比を実現する燃料噴射量を算出して燃料噴射を実行して再始動するようにしている。
【００３２】
ここで、自動停止時のエンジン停止位置と圧縮行程停止気筒を推定又は検出する方法は、どの様な方法であっても良く、例えば、次のいずれかの方法を用いれば良い。
（１）特開２００４−２４５１０５号公報に記載されているように、エンジン１１が停止する過程で所定クランク角毎にエンジンの回転運動を表すパラメータ（例えばエンジン回転速度）とエンジンの回転運動を妨げるパラメータ（例えば各種の損失による仕事量）とを算出して、エンジンの回転運動を表すパラメータとエンジンの回転運動を妨げるパラメータとに基づいてエンジン停止位置を推定して圧縮行程停止気筒を判定する。
【００３３】
（２）特開２００６−５７５２４号公報に記載されているように、エンジン１１が停止する過程で、上記（１）と同様の方法でエンジン１１の回転停止挙動を推定し、この回転停止挙動に基づいて決定したタイミングで、エンジン１１の補機（例えば発電機）の負荷トルクを制御してエンジン停止位置を目標停止位置に制御する停止位置制御を実行することで、エンジン停止位置と圧縮行程停止気筒を制御する。
【００３４】
（３）特開２００５−４２５８９号公報に記載されているように、エンジン回転停止過程でエンジンの回転方向が逆転した場合でも、エンジン停止位置を検出できるようにするために、エンジン停止過程でクランク角センサ２９の出力がステップ状に変化したか否かでエンジンの回転方向が逆転したか否かを判定し、その結果、エンジンの回転方向が逆転したと判定した場合には、クランク角センサ２９からクランクパルスが出力される毎（所定クランク角逆転する毎）に、該クランクパルスのカウント値を１ずつデクリメント（減算）することで、エンジン停止時のクランクパルスのカウント値からエンジン停止位置を検出して、圧縮行程停止気筒を判定する。
【００３５】
（４）特開２００５−２３３６２２号公報や特開２００５−２５６８４２号公報に記載されているように、エンジン回転の逆転時に正転時と異なるパルス幅のパルス信号を出力する逆転検出機能付きのクランク角センサを搭載し、正転時のパルス幅のパルス信号が出力される毎にクランクカウンタのカウント値をカウントアップし、逆転時パルス幅のパルス信号が出力される毎にクランクカウンタのカウント値をカウントダウンすることで、エンジン停止時のクランクパルスのカウント値からエンジン停止位置を検出して、圧縮行程停止気筒を判定する。
【００３６】
次に、エンジン停止位置と自動停止後の経過時間とに基づいて圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定する方法を説明する。
自動停止直前はスロットルバルブ１６が全閉位置まで閉じられてエンジン１１の吸気マニホールド２０内の圧力が負圧になっているため、自動停止直後も圧縮行程停止気筒の筒内圧は負圧になるが、自動停止後はスロットルバルブ１６の隙間を通して流入する空気で吸気マニホールド２０内の圧力が大気圧まで上昇するため、自動停止後の時間の経過に伴って圧縮行程停止気筒のバルブ等の隙間から吸気マニホールド２０内の空気が少しずつ筒内に侵入して筒内圧が徐々に大気圧に近付いていく。
【００３７】
このような特性を考慮して、本実施例では、圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量ｇｎを推定する際に、図３（ａ）に示すように、自動停止後の経過時間ｔが所定時間ｔｓに達するまでは、自動停止後の経過時間ｔが長くなるに従って圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量ｇｎが徐々に増加するように推定し、図３（ｂ）に示すように、自動停止後の経過時間ｔが所定時間ｔｓを越えた後は、圧縮行程停止気筒の筒内圧が大気圧になっていると見なして圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量ｇｎを推定するようにしている。
【００３８】
ここで、自動停止後に圧縮行程停止気筒の筒内圧が大気圧に達したと判定するまでの所定時間ｔｓは、エンジン温度に関連する温度情報である冷却水温（又は油温等）に応じてテーブル又は数式により設定するようにしている。圧縮行程停止気筒内の空気は、エンジン温度が高くなるほど、膨張して筒内圧が高くなるため、圧縮行程停止気筒の筒内圧が大気圧に達したと判定するまでの所定時間ｔｓは、エンジン温度（冷却水温又は油温等）が高くなるほど短くなるように設定される。
【００３９】
自動停止後の経過時間ｔが所定時間ｔｓに達するまでは、再始動時（自動停止後の経過時間ｔ）の筒内充填空気量gn.startは、自動停止時の筒内充填空気量gn.stop を初期値として次式で算出される。
【００４０】
gn.start＝gn.stop ＋ｆ（ｔ，thw.stop）    ……［数１］
ここで、ｆ（ｔ，thw.stop）は、自動停止後の経過時間ｔと自動停止時の冷却水温thw.stopとをパラメータとする関数式又は二次元マップであり、予め実験又はシミュレーション等によって設定される。自動停止後の経過時間ｔの他に、自動停止時の冷却水温thw.stopを考慮する理由は、筒内圧が同じでも、エンジン温度が変われば筒内充填空気量（空気質量）が変わるためである。この他、自動停止後のエンジン温度の変化に影響を与える外気温も考慮するようにしても良い。
【００４１】
自動停止時の筒内充填空気量gn.stop は、エンジン回転が停止する瞬間のエアフローメータ１４の検出吸気量及び／又は吸気管圧力センサ１９の検出吸気管圧力に基づいて吸気系モデルにより算出した筒内充填空気量を用いる。
【００４２】
自動停止後の経過時間ｔが所定時間ｔｓを越えた後は、再始動時（自動停止後の経過時間ｔ）の筒内充填空気量gn.startは、圧縮行程停止気筒の筒内圧が大気圧になっていると見なしてエンジン停止位置crank.stop（ピストン停止位置）に基づいて次の関数式又はマップにより算出する。
【００４３】
gn.start＝gn.s（crank.stop）        ……［数２］
＝｛（Ｖ1 ＋Ｖ2 ）／Ｖ0 ｝×gn.max
Ｖ0 ：最大容積（ピストン下死点における容積）
Ｖ1 ：行程容積（ピストン下死点から上死点までの容積）
Ｖ2 ：隙間容積（ピストン上死点における容積）
gn.max：最大容積Ｖ0 に充填される大気圧の空気量
【００４４】
ここで、最大容積Ｖ0 と隙間容積Ｖ2 は、予め設計データ、実測値等から算出される。  最大容積Ｖ0 に充填される大気圧の空気量gn.maxは、単位容積当たりの大気圧の空気量に最大容積Ｖ0 を乗算して求められる。
【００４５】
行程容積Ｖ1 は次式で算出される。
Ｖ1 ＝π×（ｒ／２）2 ×ｈ
ｈ＝ｒC ×［１−ｃｏｓ（crank.stop）
＋４×｛１−ｃｏｓ（２×crank.stop）｝×ｒC ／Ｌ］
ｒ：ボア径
ｈ：ピストン移動距離
ｒC ：クランクピン回転半径
Ｌ：コンロッド長
crank.stop：圧縮行程停止気筒のピストン停止位置
（０≦crank.stop≦１８０ＡＴＤＣ）
【００４６】
上記［数１］式又は［数２］式により算出した再始動要求発生時（自動停止後の経過時間ｔ）の筒内充填空気量gn.startに基づいて、再始動時の目標空燃比を実現する燃料噴射量を算出する。これにより、図４に示すように、再始動時の圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量gn.startが多くなるほど、再始動時の圧縮行程停止気筒に噴射する燃料噴射量が多くなるように設定される。
【００４７】
ところで、本実施例では、再始動時の圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量gn.startが少なくなると、それに応じて燃料噴射量も少なく設定されるが、燃料噴射量が少なくなり過ぎると、再始動に必要な燃焼圧力を得ることができず、燃料が無駄に消費されるばかりか、再始動時のエミッションが増加する要因にもなる。
【００４８】
この対策として、圧縮行程停止気筒のピストン停止位置（エンジン停止位置）がＴＤＣに近い所定クランク角範囲の場合に、該圧縮行程停止気筒への燃料噴射を禁止して吸気行程の気筒に燃料を噴射することが考えられるが、前述したように、自動停止後の時間の経過に伴って圧縮行程停止気筒内に少しずつ侵入する空気によって筒内充填空気量が徐々に大気圧に向かって増加していくため、圧縮行程停止気筒への燃料噴射を禁止する範囲をエンジン停止位置で一律に決めると、自動停止後の時間の経過に伴って筒内充填空気量が再始動可能領域まで増加した場合でも、圧縮行程停止気筒への燃料噴射が禁止されてしまい、再始動が遅れる結果となる。
【００４９】
そこで、本実施例では、再始動要求発生時に推定した圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量gn.startが所定値以下の場合に、該圧縮行程停止気筒への燃料噴射を禁止して吸気行程の気筒に噴射する燃料噴射量を算出し、吸気行程の気筒に燃料噴射を実行して再始動するようにしている。このようにすれば、自動停止後の時間の経過に伴って再始動要求発生時までに筒内充填空気量gn.startが所定値以上の再始動可能領域に増加した場合には、圧縮行程停止気筒への燃料噴射を実行して素早く再始動することができ、一方、再始動要求発生時までに圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量gn.startが再始動可能領域に達していない場合のみ圧縮行程停止気筒への燃料噴射を禁止することができ、再始動時の無駄な燃料消費やエミッション増加を避けることができる。
【００５０】
以上説明した本実施例の再始動制御は、ＥＣＵ３０によって図２の再始動制御プログラムに従って次のように実行される。図２の再始動制御プログラムは、ＥＣＵ３０の電源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再始動制御手段、エンジン停止位置判定手段及び計時手段としての役割を果たす。
【００５１】
図２の再始動制御プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、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判定し、自動停止要求が発生していなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００５２】
その後、自動停止要求が発生した時点で、ステップ１０１からステップ１０２に進み、エンジン回転が停止したか否か（エンジン回転速度Ｎｅ＝０か否か）を判定し、エンジン回転が停止するまで待機する。そして、エンジン回転が停止した時点で、ステップ１０２からステップ１０３に進み、自動停止後の経過時間ｔをカウントするタイムカウンタのカウント値を“０”に初期化する。
【００５３】
この後、ステップ１０４に進み、圧縮行程停止気筒のピストン停止位置（エンジン停止位置）crank.stopを前述したいずれかの方法で判定すると共に、エンジン回転が停止する瞬間のエアフローメータ１４の検出吸気量及び／又は吸気管圧力センサ１９の検出吸気管圧力に基づいて吸気系モデルにより自動停止時の圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量gn.stop を算出し、更に、自動停止時に冷却水温センサ２６で検出した冷却水温thw.stopを読み込む。
【００５４】
この後、ステップ１０５に進み、自動停止後経過時間ｔのタイムカウンタのカウント値を演算周期Δｔ分だけカウントアップする。
ｔ＝ｔ＋Δｔ
【００５５】
そして、次のステップ１０６で、自動停止後経過時間ｔにおける筒内充填空気量gn.startを前記［数１］式又は［数２］式により算出した後、ステップ１０７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、上述したステップ１０５〜１０６の処理を繰り返す。これにより、自動停止後に再始動要求が発生するまで、所定の演算周期Δｔで自動停止後経過時間ｔにおける筒内充填空気量gn.startを算出する処理を繰り返す。
【００５６】
その後、再始動要求が発生した時点で、ステップ１０７からステップ１０８に進み、再始動要求発生時の筒内充填空気量gn.startが所定値よりも多いか否かを判定する。ここで、所定値は、圧縮行程停止気筒に燃料を噴射して再始動可能な空気量の下限値又はそれよりも少し多い値に設定されている。
【００５７】
このステップ１０８で、再始動要求発生時の筒内充填空気量gn.startが所定値よりも多いと判定されれば、圧縮行程停止気筒に燃料を噴射して再始動可能と判断して、ステップ１０９に進み、再始動要求発生時（自動停止後経過時間ｔ）の筒内充填空気量gn.startに基づいて、再始動時の目標空燃比を実現する燃料噴射量を算出して、本プログラムを終了する。これにより、図４に示すように、再始動要求発生時の圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量gn.startが多くなるほど、該圧縮行程停止気筒に噴射する燃料噴射量が多くなるように設定される。燃料噴射量の算出後は、直ちに圧縮行程停止気筒への燃料噴射と点火を実行してエンジン１１を再始動する。この際、圧縮行程停止気筒の燃焼圧力のみで再始動可能と判断される場合は、スタータ（図示せず）を使用せずに再始動するようにしても良い。
【００５８】
これに対し、上記ステップ１０８で、再始動要求発生時の筒内充填空気量gn.startが所定値以下と判定されれば、圧縮行程停止気筒に燃料を噴射しても、燃料噴射量が少なすぎて再始動に必要な燃焼圧力を発生できないと判断して、ステップ１１０に進み、圧縮行程停止気筒への燃料噴射を禁止して、ステップ１１１に進み、吸気行程の気筒に噴射する燃料噴射量を算出して、本プログラムを終了する。この場合は、直ちにスタータによりエンジン１１をクランキングしながら、直ちに吸気行程の気筒への燃料噴射を実行してエンジン１１を再始動する。
【００５９】
尚、本プログラムでは、自動停止後に再始動要求が発生するまで、所定の演算周期Δｔで圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量gn.startを算出する処理を繰り返すようにしているため、再始動要求発生後に圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量gn.startを算出する必要がなく、再始動要求発生後の演算処理を少なくして再始動要求発生から再始動を実行するまでの演算時間を短くできる利点がある。しかし、ＥＣＵ３０の演算処理能力に余裕があれば、再始動要求発生前に圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量gn.startを算出する処理を省略して、再始動要求発生時のみに圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量gn.startを算出するようにしても良い。
【００６０】
以上説明した本実施例によれば、エンジン停止位置（ピストン停止位置）によって再始動時の圧縮行程停止気筒内の空気容積が決まる点、及び、自動停止後の時間の経過に伴って圧縮行程停止気筒のバルブ等の隙間からの空気の漏れにより圧縮行程停止気筒の筒内圧が徐々に大気圧に近付いていく特性を考慮して、自動停止中に再始動要求が発生した時に、少なくともエンジン停止位置と自動停止後の経過時間とに基づいて圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量を推定するようにしているため、再始動時の圧縮行程停止気筒の実際の筒内充填空気量を推定することが可能となり、その結果、再始動時の圧縮行程停止気筒の実際の筒内充填空気量に応じた適正な燃料噴射量を算出することができる。これにより、再始動時に圧縮行程停止気筒の点火プラグ２２周辺に再始動に適したリッチ度合の混合気を形成することが可能となり、再始動時の初爆の燃焼状態を向上させてＰＭ等のエミッションを低減させながら素早く再始動させることができる。
【００６１】
ちなみに、図５は、再始動時に発生するＰＭ粒子数に関して、本実施例のＰＭ粒子数の計測値を従来のＰＭ粒子数の計測値と対比して示している。図４に示すように、従来は、再始動時の圧縮行程停止気筒の筒内充填空気量が少ない場合でも、多い場合と同じ燃料噴射量に設定されるため、圧縮行程停止気筒の実際の筒内充填空気量に対して燃料噴射量が過剰となりやすい。このため、再始動時に点火プラグ２２周辺にリッチすぎる混合気が形成されて再始動時のＰＭ粒子排出量が多くなる。
【００６２】
これに対し、本実施例では、再始動時の圧縮行程停止気筒の実際の筒内充填空気量に応じた適正な燃料噴射量に設定されるため、再始動時に圧縮行程停止気筒の点火プラグ２２周辺に形成される混合気のリッチ度合が再始動に適したリッチ度合となり、従来と比較して再始動時に発生するＰＭ粒子数が大幅に低減される。
【符号の説明】
【００６３】
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、２４…排出ガスセンサ、２５…触媒、３０…ＥＣＵ（再始動制御手段，エンジン停止位置判定手段，計時手段）
【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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