(57)【要約】【課題】追加の機構や追加のセンシングシステムを必要とすることなく、確実に始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内に収めることができかつ吸気流量制御弁を全閉状態に維持する場合と同等の吸気音やエンジン振動が得られるようにし得る装置を提供する。【解決手段】点火始動エンジンにおいて、吸気通路（３）に設けた吸気流量制御弁（２ａ）と、この吸気流量制御弁（２ａ）を全閉状態に維持する場合とほぼ同等の吸気音またはエンジン振動が得られるように、吸気流量制御弁（２ａ）を、エンジン停止指令を受けて燃料噴射弁（７Ａ、７Ｂ）からの燃料噴射及び点火プラグ（８Ａ、８Ｂ）による火花点火を停止したのちエンジンが惰性で回転している間に開く開弁制御手段（２１）を備える。【選択図】図１
2008180096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料を直接的に噴射供給する燃料供給手段と、
燃焼室内の混合気に火花点火を行う火花点火実行手段と
を備え、
これらの手段を用いてエンジンの停止後に膨張行程にある気筒に燃料を噴射供給すると共に火花点火を実行することにより、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、
吸気通路に設けた吸気流量制御弁と、
この吸気流量制御弁を全閉状態に維持する場合とほぼ同等の吸気音またはエンジン振動が得られるように、吸気流量制御弁を、エンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのちエンジンが惰性で回転している間に開く開弁制御手段を備えることを特徴とするエンジンの始動装置。
【請求項２】
前記開弁制御手段は、前記吸気流量制御弁の開き初めの時点を、前記燃料噴射及び火花点火を停止した時点とし、その時点より前記吸気流量制御弁の開度が漸増するように開くことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。
【請求項３】
前記開弁制御手段は、前記エンジンが停止する時点で全開状態とすることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの始動装置。
【請求項４】
前記開弁制御手段は、前記吸気流量制御弁の開き初めの時点を、前記燃料噴射及び火花点火を停止した時点より所定時間後の時点とし、その時点より前記吸気流量制御弁の開度が漸増するように開き、前記エンジンが完全に停止する時点で全開状態でない所定開度とすることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。
【請求項５】
前記開弁制御手段は、前記吸気流量制御弁の開き初めの時点を、前記エンジンが惰性で回転している間のうちの後半部にある時点とし、その時点より前記吸気流量制御弁の開度が漸増するように開くことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。
【請求項６】
前記吸気流量制御弁の開き初めの時点を、前記後半部にある時点であってかつ前記燃料噴射及び火花点火を停止した時点より所定時間後の時点とし、その時点より前記吸気流量制御弁の開度が漸増するように開き、前記エンジンが完全に停止する時点より所定時間前の時点で全開状態とするかまたは全開状態でない所定開度とすることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの始動装置。
【請求項７】
前記開弁制御手段は、前記吸気流量制御弁の開き初めの時点を、前記後半部にある時点であってかつ前記燃料噴射及び火花点火を停止した時点より所定時間後の時点とし、その時点より前記吸気流量制御弁の開度が漸増するように開き、前記エンジンが完全に停止する時点で全開状態とすることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの始動装置。
【請求項８】
前記開弁制御手段は、前記吸気流量制御弁の開き初めの時点を、前記後半部にある時点であってかつ前記エンジンが完全に停止する時点より所定時間前の時点とし、その時点で吸気流量制御弁をステップ的に開いて全開状態または全開状態でない所定開度とすることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエンジン（内燃機関）の始動装置、特に直噴ガソリンエンジンの始動技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内に燃料を直接的に噴射供給する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火を行う点火プラグとを備え、これらの燃料噴射弁、点火プラグを用いてエンジンの停止後に膨張行程にある気筒に燃料を噴射供給すると共に火花点火を実行することにより、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを再始動させる、いわゆる点火始動エンジンが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３９０３８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、点火始動エンジンでは、エンジン停止時に始動開始気筒のピストン位置を上死点後５°から上死点後１１０°までの範囲内、つまり自己始動可能な範囲内に停止させておくことが必須の条件となる。
【０００４】
しかしながら、始動開始気筒のピストン停止位置は一般的に大きくバラツクので、上記特許文献１の技術では必ずしも始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内に停止させることができないため、次のような工夫をしている。
【０００５】
（１）エンジン停止時に自己始動が可能な位置にクランクシャフト１２を停止させるために機械的なブレーキ機構を設けておき、このブレーキ機構により機械的に始動開始気筒のピストン停止位置を、自己始動可能な範囲内（上死点後１０°〜上死点後１４０°）に停止させる。
【０００６】
（２）従来エンジンと同じにスタータモータを設けておき、始動開始気筒のピストン停止位置が自己始動可能な範囲内にないときには始動開始気筒のピストン停止位置をこのスタータモータを駆動して自己始動可能な範囲内へと動かす。
【０００７】
（３）自己始動に際して始動開始気筒の燃焼室内吸入空気量に応じて燃料噴射量を算出することが必要なため、エンジン停止直前のエンジン揺り戻し現象も含め停止クランク角度を正確に検出する構成、つまり正逆転の検出及び回転速度がゼロとなったか否かの検出を可能とするセンシングシステムを追加する。
【０００８】
このように、特許文献１の技術によれば、ブレーキ機構を設けておくことやエンジンの正逆転の検出及び回転速度がゼロとなったか否かの検出を可能とする複雑なセンシングシステムを追加することが必要であり、かつ自己始動までの時間が長くなる（自己始動が遅くなる）。
【０００９】
そこで、点火始動エンジンにおいて、エンジン指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのちエンジンが惰性で回転している間に、吸気通路に設けたスロットル弁（吸気流量制御弁）を開くものを提案した。
【００１０】
この場合、エンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したタイミング（時点）でスロットル弁をステップ的に全開状態へと開いたのでは、スロットル弁を介して空気を吸い込むことにより発生する吸気音や、ピストンのポンピング仕事の変化に伴い発生するエンジン振動が、スロットル弁を全閉状態に維持する場合より大きくなる。
【００１１】
そこで本発明は、追加の機構や追加のセンシングシステムを必要とすることなく、確実に始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内に収めることができ、かつスロットル弁を全閉状態に維持する場合と同等の吸気音やエンジン振動が得られるようにし得るエンジンの始動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、燃焼室内に燃料を直接的に噴射供給する燃料供給手段と、燃焼室内の混合気に火花点火を行う火花点火実行手段とを備え、これらの手段を用いてエンジンの停止後に膨張行程にある気筒に燃料を噴射供給すると共に火花点火を実行することにより、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、吸気通路に吸気流量制御弁を備え、この吸気流量制御弁を全閉状態に維持する場合とほぼ同等の吸気音またはエンジン振動が得られるように、吸気流量制御弁を、エンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのちエンジンが惰性で回転している間に開くように構成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃料供給手段と、火花点火実行手段とを用いてエンジンの停止後に膨張行程にある気筒に燃料を噴射供給すると共に火花点火を実行することにより、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、吸気通路に吸気流量制御弁を備え、この吸気流量制御弁を、エンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのちエンジンが惰性で回転している間に開くので、点火始動エンジンにおける従来技術のように、ブレーキ機構を設けておくことやエンジンの正逆転の検出及び回転速度がゼロとなったか否かの検出を可能とする複雑なセンシングシステムを追加することが不要となり、かつ自己始動までの時間が長くなる（自己始動が遅くなる）こともなく、始動開始気筒で常に最適な点火始動位置が得られる。
【００１４】
また、エンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止した時点で吸気流量制御弁をステップ的に全開状態へと開いたのでは、吸気流量制御弁を介して空気を吸い込むことにより発生する吸気音や、ピストンのポンピング仕事の変化に伴い発生するエンジン振動が大きくなるのであるが、本発明によれば、吸気流量制御弁を全閉状態に維持する場合とほぼ同等の吸気音またはエンジン振動が得られるように吸気流量制御弁を開くので、吸気音やエンジン振動が悪化することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態のエンジンの概略構成図、図２はエンジンの概略平面図、図３はエンジン制御システムの制御ブロック図を示している。ここでのエンジンはＶ型６気筒直噴ガソリンエンジンである。
【００１７】
図１、図２において、１は左右の各バンク１Ａ、１Ｂを有するエンジン本体で、吸気通路３の上流側には、スロットル弁２ａ（吸気流量制御弁）とスロットルモータ２ｂとからなる電制スロットル装置２を備える。スロットルモータ２ｂはエンジンコントローラ２１からのスロットルモータ制御信号を受けてスロットル弁２ａを開閉駆動する。バタフライ型のスロットル弁２ａにより調量された吸入空気は吸気通路３を介して吸気マニフォールドのコレクタ部４に一旦蓄えられ、このコレクタ部４より吸気マニフォールド５を経て一方のバンク１Ａに属する各気筒の燃焼室６Ａに、また他方のバンク１Ｂに属する各気筒の燃焼室６Ｂに流入する。
【００１８】
各燃焼室６Ａ、６Ｂに臨んで燃料噴射弁７Ａ、７Ｂ（燃料供給手段）と点火プラグ８Ａ、８Ｂ（火花点火実行手段）とが気筒別に設けられている。燃料噴射弁７Ａ、７Ｂはエンジンコントローラ２１からの燃料噴射信号により所定の時期に開かれて燃料を一方のバンク１Ａに属する気筒の各燃焼室６Ａにあるいは他方のバンク１Ｂに属する気筒の各燃焼室６Ｂ内に直接的に噴射供給し、点火プラグ８Ａ、８Ｂはエンジンコントローラ２１からの点火信号により所定の時期に一方のバンク１Ａに属する気筒の各燃焼室６Ａ内の混合気に対してあるいは他方のバンク１Ｂに属する気筒の各燃焼室６Ｂ内の混合気に対して火花点火を行う。
【００１９】
各燃焼室６Ａ、６Ｂに流入した空気は各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂからの燃料噴霧と混ざりつつ気化して可燃混合気を作り、各点火プラグ８Ａ、８Ｂにより燃焼し、燃焼したガスは急激に膨張して各燃焼室６Ａ、６Ｂ内の圧力を急激に高める。この急激な圧力の上昇を受けて、各気筒のシリンダ９Ａ、９Ｂ内を往復動するピストン１０Ａ、１０Ｂが下降し、これら各ピストン１０Ａ、１０Ｂの直線運動はそれぞれ各コンロッド１１Ａ、１１Ｂを介して一本のクランクシャフト１２の回転運動へと変換される。
【００２０】
クランクシャフト１２に連結されるクランクプーリ１３が、図２に示したように下側に見えており、このクランクプーリ１３からみて左側のバンク１Ａの手前の気筒をＮｏ．１気筒として６つの気筒に対してそれぞれ気筒番号が振られている。この実施形態では、６気筒の点火順序がＮｏ．１−Ｎｏ．２−Ｎｏ．３−Ｎｏ．４−Ｎｏ．５−Ｎｏ．６の順であるため、６つの各気筒では図４に示したようにそれぞれ各行程を迎えることになる。
【００２１】
燃焼したガスは所定のタイミングでそれぞれの気筒の排気弁が開いたとき排気管１４Ａ、１４Ｂへと排出される。各排気管１４Ａ、１４Ｂには２つの触媒１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂが直列に備えられ、２つの触媒の下流の排気管は下流で１つにまとめられている。
【００２２】
図３に示したように、ＰＯＳセンサ（ポジションセンサ）２２、ＰＨＡＳＥセンサ（フェーズセンサ）２３からの信号、エアフローメータ２４からの吸入空気流量の信号、水温センサ２５からのエンジン冷却水温の信号が、イグニッションスイッチ（図示しない）からの信号、アクセルセンサ２６からのアクセル開度の信号、ブレーキセンサ２７からのブレーキペダルを操作しているか否かの信号、車速センサ２８からの車速の信号と共に入力されるエンジンコントローラ２１では、これらの信号に基づいてスロットル開度（スロットル弁２ａの開度）制御、各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂを介しての気筒毎の燃料噴射制御、各点火プラグ８Ａ、８Ｂを介しての気筒毎の点火時期制御を行う。スロットル弁開度の制御では、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて目標吸入空気量を算出し、この目標吸入空気量に基づいて目標スロットル開度を算出し、この目標スロットル開度が得られるようにスロットルモータ２ｂを駆動する。燃料噴射制御では、エンジン始動後に運転条件（エンジンの負荷と回転速度から定まる）が成層燃焼域にあるのかそれとも均質燃焼域（成層燃焼域より高負荷側あるいは高回転側に設けられている）にあるのかを判定し、運転条件が成層燃焼域にあるときには燃料噴射弁７Ａ、７Ｂを用いて圧縮行程で燃焼室内に燃料を噴射し、その噴射された燃料噴射弁からの燃料噴霧を吸気流動を用いて混合気塊としつつ点火プラグ８Ａ、８Ｂに誘導し、かつ点火時期にちょうど点火プラグ８Ａ、８Ｂの付近にくるように燃料噴射時期とガス流動とを制御して燃焼（成層燃焼）させ、燃焼室全体の空燃比として理論空燃比よりもリーン側の空燃比となるように、また運転条件が均質燃焼域になると燃焼室全体に均質な混合気を満たし空燃比としては理論空燃比となるようにそれぞれ燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。
【００２３】
このような成層燃焼を行い得るエンジンを備える車両には、エンジンの自動停止再始動を行う機能がエンジンコントローラ２１に組み込まれている。これを図５を参照して説明すると、図５は車両の自動停止から再発進のための待機状態までにブレーキ指令（ブレーキセンサ２７の検出信号）、車速、エンジン回転速度、スロットル開度がどのように変化するのかを示している。ｔ１で車両の減速のため運転者がアクセルペダルから足を離すと、これに連動してスロットル弁２ａが戻されｔ２のタイミングでスロットル弁２ａが初期位置に戻される（スロットル開度はゼロ）。なお、スロットル開度がゼロになっても、実際にはアイドル時の回転速度を維持できるだけの吸入空気量はスロットル弁２ａの隙間を通して流れている。
【００２４】
ｔ３のタイミングでブレーキペダルを踏み込むとブレーキ指令がＯＦＦよりＯＮへと切換わり、少し遅れたｔ４のタイミングより車速と回転速度とがともに低下してゆく（減速状態）。ｔ５で車両が停止し（車速はゼロ）エンジンはアイドル状態となる。車両が停止状態になったことは、ブレーキセンサ２７からの信号と車速センサ２８からの車速信号とによりエンジンコントローラ２１が把握しているので、ｔ５のタイミングより所定時間Ｔ１が経過したｔ６のタイミングでエンジンを自動停止させるため、エンジンコントローラ２１では各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂによる燃料噴射を全て停止し、かつ各点火プラグ８Ａ、８Ｂによる火花点火を全てやめる。これによりエンジン回転速度はｔ６のタイミングよりゼロに向かって落ちてゆき、ｔ７のタイミングでゼロ、つまりエンジン停止する。
【００２５】
このエンジン自動停止後であるｔ８のタイミングで車両の再発進のため運転者がブレーキペダルを離すとブレーキ指令はＯＮよりＯＦＦへと切換わる。これを受けてエンジンコントローラ２１ではエンジン自動再始動の操作に入る。すなわち、ブレーキペダルを離したｔ８のタイミングから所定時間Ｔ２が経過したｔ９のタイミングで各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂによる気筒毎の燃料噴射を再開し、かつ各点火プラグ８Ａ、８Ｂによる気筒毎の火花点火を行わせ、エンジンを再始動する。エンジンが再始動されるとエンジンはｔ１０のタイミングでアイドル状態に落ち着く。
【００２６】
図５においてｔ６からｔ８までの範囲でスロットル弁２ａを開いているが、これは本発明に係る部分であり後述する。なお、従来のエンジンでは、ｔ６からｔ８までの範囲でスロットル開度はゼロになっている。
【００２７】
このように、エンジンの自動停止再始動を行う機能を有するエンジンにおいて、エンジンの再始動のたびにスタータモータを用いてクランクシャフト１２をクランキングするのでは、スタータモータの使用頻度が極端に高くなったり、スタータモータへの頻繁な電流供給によってバッテリ消費電力が増大したりするなどの問題があるため、スタータモータなしでエンジンを自己始動させようとする、いわゆる点火始動エンジンが提案されている（特開２００２−３９０３８公報参照）。この点火始動エンジンにおける従来技術では、４気筒直列噴射エンジンにおいてエンジン停止時に始動開始気筒（例えば１番気筒）のピストン位置を上死点後５°から上死点後１１０°までの範囲内、つまり自己始動可能な範囲内に停止させておき、エンジン始動時に燃焼室内の吸入空気量に応じた燃料量を燃料噴射弁より噴射した後に点火することで、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを自己始動させるようにしている。
【００２８】
しかしながら、始動開始気筒のピストン停止位置は一般的に大きくバラツクので、こうした点火始動エンジンにおける従来技術では必ずしも始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内に停止させることができないため、次のような工夫をしている。
【００２９】
（１）エンジン停止時に自己始動が可能な位置にクランクシャフト１２を停止させるために機械的なブレーキ機構を設けておき、このブレーキ機構により機械的に始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内（上死点後１０°〜１４０°）に停止させる。
【００３０】
（２）従来エンジンと同じにスタータモータを設けておき、始動開始気筒のピストン停止位置が自己始動可能な範囲内に収まらなかったときには始動開始気筒のピストン停止位置をこのスタータモータにより自己始動可能な範囲内へと動かす。
【００３１】
（３）自己始動に際して始動開始気筒の燃焼室内吸入空気量に応じて燃料噴射量を算出することが必要なため、エンジン停止直前のエンジン揺り戻し現象も含め停止クランク角度を正確に検出する構成、つまりエンジンが正転しているのか逆転しているのかの正逆転の検出及び回転速度がゼロとなったか否かの検出を可能とするセンシングシステムを追加する。
【００３２】
しかしながら、上記（１）のブレーキ機構を設けておくことや上記（３）のように複雑なセンシングシステムを追加することはコスト高になる。また、上記（２）の構成によれば、自己始動までの時間が長くなる（自己始動が遅くなる）ため運転性が悪化するほか、音振性能が悪化しコストも増大する。
【００３３】
そこで、本発明者は点火始動エンジンにおける従来の考え方に対し発想の転換を行ってみた。すなわち、始動開始気筒のピストン停止位置（＝クランクシャフト１２の停止位置）がそもそも大きなバラツキを有しているから始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内に収める操作が必要になるのであれば、始動開始気筒のピストン停止位置が自己始動可能な範囲内にとどまるようにできないか、と発想したものである。この発想のもと、始動開始気筒のピストン停止位置はクランクシャフト１２に作用する圧力バランスにより定まり、この圧力バランスに影響する因子は主に吸排気弁が閉じた状態での燃焼室内圧力にあると見当を付け、吸排気弁が閉じた状態での燃焼室内圧力を変えて様々に実験を行ってみたところ、エンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのち、エンジンが惰性で回転している間に燃焼室６Ａ、６Ｂに大気圧を導入することによって始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内にとどめることに成功した。
【００３４】
図６は本発明者が得た実験結果である。図６において横軸に始動開始気筒のピストン停止位置（＝クランクシャフト１２の停止位置）を、縦軸に頻度を採っている。従来エンジンの場合（図では「Ｖ６装置無し」で記載）には破線で示したように始動開始気筒のピストン停止位置が上死点後４０°から上死点後９０°の広い範囲にばらついているのに対して、本発明を適用してエンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのち、エンジンが惰性で回転している間に燃焼室６Ａ、６Ｂに大気圧を誘導するようにしたエンジンの場合（図では「Ｖ６装置付き」で記載）には、実線で示したように始動開始気筒のピストン停止位置が上死点後５０°から上死点後６５°の非常に狭い範囲にほぼ全数が停止していることがわかる。
【００３５】
この理由は、スロットル弁２ａ下流の吸気圧力を大気圧に近づけて（大気圧に誘導する）、圧縮行程及び膨張行程にある各ピストン１０Ａ、１０Ｂのポンプ仕事を大きくさせることで圧縮行程及び膨張行程にある各ピストン１０Ａ、１０Ｂの反力が大きくなり、この大きくなった反力により始動開始気筒のピストン停止位置のバラツキの範囲が狭まるものと思われる。
【００３６】
このようにして、始動開始気筒のピストン停止位置が自己始動可能な範囲にとどまるエンジンが実現されると、点火始動エンジンにおける従来技術のように上記（１）のブレーキ機構を設けておくことや上記（３）のように複雑なセンシングシステムを追加することは不要となる。また、上記（２）のように自己始動までの時間が長くなる（自己始動が遅くなる）こともない。これは、本発明によれば、エンジンが停止する際やエンジンが停止してからのいずれにおいても何もしなくても、エンジン自体の働きにより始動開始気筒のピストン停止位置が自己始動可能な範囲内にとどまるためである。
【００３７】
なお、図４において始動開始気筒は６つの気筒のうちどの気筒にしても良いのであるが、仮にＮｏ．１気筒を始動開始気筒とすると、始動開始気筒の膨張行程で燃料噴射弁からの燃料噴射と点火プラグによる火花点火とを行って自己始動させることとなる。この場合に、Ｎｏ．１気筒の膨張行程と、次気筒であるＮｏ．４気筒の圧縮行程とが全範囲で重なり、かつＮｏ．１気筒の膨張行程と、Ｎｏ．２気筒、Ｎｏ．３気筒、Ｎｏ．５気筒及びＮｏ．６気筒の各圧縮行程とが一部の範囲で重なっている。従って、Ｎｏ．１気筒の発生トルクで自己始動が行われるためには、Ｎｏ．１気筒の発生トルクが、残り５つの気筒（Ｎｏ．２気筒〜Ｎｏ．６気筒）の圧縮トルクの合計より大きいことが必要である。もしもこの条件が満たされずＮｏ．１気筒（始動開始気筒）の発生トルクが残り５つの気筒（Ｎｏ．２気筒〜Ｎｏ．６気筒）の圧縮トルクの合計より小さい場合には（あるいはＮｏ．１気筒の発生トルクが残り５つの気筒の圧縮トルクの合計より確実に大きくなるようにするためには）特開２００２−３９０３８公報に開示されている公知の方法を用いて、Ｎｏ．１気筒（始動開始気筒）の発生トルクが残り５つの気筒（Ｎｏ．２気筒〜Ｎｏ．６気筒）の圧縮トルクの合計より大きくなるような対策を施せばよい。本発明は、始動開始気筒のピストン停止位置に関する発明であるので、始動開始気筒の発生トルクと次気筒の圧縮トルクの関係については対象外であるので説明しない。従って、本発明では膨張行程にある始動開始気筒に対して燃料噴射供給と火花点火とを行えば、その始動開始気筒の発生するトルクによって必ず自己始動するものとする。
【００３８】
さて、燃焼室６Ａ、６Ｂに大気圧を誘導するには、エンジン自動停止条件を満たし、エンジン自動停止指令を受けたエンジンコントロールユニット２１が燃料噴射弁７Ａ、７Ｂによる燃料噴射供給及び点火プラグ８Ａ、８Ｂによる火花点火を中断したのち、エンジンが惰性で回転低下してエンジン停止するまでのエンジン回転中において、吸気通路３の上流位置に設けているスロットル弁２ａを開けばよい。これを図５に戻って説明すると、エンジン停止までの惰性回転中はｔ６からｔ７までの期間であるので、このｔ６〜ｔ７の期間において図５第４段目に示したようにスロットル弁２ａを全閉位置より例えば全開位置まで開くこととなる。
【００３９】
この場合に、スロットル弁２ａを開くと、スロットル弁２ａ通過する空気によって、いわゆる吸気音が発生する。また、スロットル弁２ａを開くことによってスロットル弁下流の吸入負圧が変化すると、ピストン１０Ａ、１０Ｂのポンピング仕事が変化しこのポンピング仕事の変化に伴ってエンジン振動が発生する。従って、スロットル弁２ａを開くにしても、スロットル弁２ａを介して空気を吸い込むことにより発生する吸気音や、ピストン１０Ａ、１０Ｂのポンピング仕事の変化に伴い発生するエンジン振動が大きくならないようにしなければならない。
【００４０】
こうした観点からスロットル弁２ａを様々に開いてみたときの吸気音、エンジン振動の実験結果を図７に示すと、図５と同じタイミングに同じ符号を付けている。図７は上から、
〈１〉エンジン停止までの惰性回転中ずっとスロットル弁２ａを全閉状態で保持した場      合、
〈２〉エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６でスロットル弁２ａを全閉状態か      ら全開状態へとステップ的に変化させた場合、
〈３〉エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６を起点として、スロットル弁開度      を時間に比例させて大きくし、エンジン停止のタイミングであるｔ７より所定時間      Ｔ３が経過したタイミングであるｔ８で全開状態とした場合、
〈４〉エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６より所定時間Ｔ４後のタイミング      であるｔ９を起点として、スロットル弁開度をエンジン回転速度の低下に合わせて      大きくし、エンジン停止のタイミングであるｔ７で全開状態とした場合
に吸気音とエンジン振動とがどのように変化するのかを示している。
【００４１】
上記〈１〉は従来エンジンの場合であり、上記〈２〉〜〈４〉が本発明の場合である。吸気音については上記〈２〉の場合に上記〈１〉の場合より悪くなっている。これは、スロットル弁２ａを、エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６で、つまりエンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのちエンジンが惰性で回転している間のうち最も早いタイミングで急に開いたためであると思われる。従って、スロットル弁２ａを開くタイミングは上記〈２〉の場合と同じでも、スロットル弁２ａをゆっくりとしか開かない上記〈３〉の場合や、上記〈２〉の場合より遅れて開く〈４〉の場合の吸気音は上記〈１〉の場合と変わっていない。
【００４２】
エンジン振動については上記〈２〉の場合に上記〈１〉の場合より悪くなっている。これも、エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６で、つまりエンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのちエンジンが惰性で回転している間のうち最も早いタイミングでスロットル弁２ａを急に開いたためであると思われる。また、スロットル弁２ａを開くタイミングは上記〈２〉の場合と同じでもスロットル弁２ａをゆっくりとしか開かない上記〈３〉の場合や、上記〈２〉の場合より遅れて開く〈４〉の場合にもエンジン振動が多少生じている。
【００４３】
これらの実験結果から、吸気音、エンジン振動とも悪くなる上記〈２〉のようにスロットル弁２ａを開くことは少なくとも避けなければならないことがわかる。
【００４４】
図５第４段目に示したエンジン停止までの惰性回転中（ｔ６〜ｔ７の期間）に行うスロットル弁２ａの開弁方法について、吸気音やエンジン振動が悪くならないように考慮した７つの態様をまとめて図８に示す。図８は、図５のうちエンジン停止までの惰性回転中におけるエンジン回転速度とスロットル開度とを取り出して示したもので、図５と同じタイミングには同じ符号を付けている。また、エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６を起点として、それぞれ所定時間Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７経過後のタイミングをｔ１１、ｔ１２、ｔ１３とする。
【００４５】
個々に説明すると、図８（ｃ）はエンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６より所定時間Ｔ７後のタイミングであるｔ１３でスロットル開度を全閉位置より全開位置まで、また図８（ｆ）はエンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６より所定時間Ｔ７後のタイミングであるｔ１３でスロットル開度を全閉位置より全開位置でない所定開度（任意開度）までそれぞれステップ的に大きくしたものである。
【００４６】
図８（ｂ）はエンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６を起点としてスロットル開度を一定の速度で増大してゆき、エンジン回転速度がゼロになるエンジン停止タイミングｔ７で全開位置に達するように、図８（ｄ）はエンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６より所定時間Ｔ６後のタイミングであるｔ１２を起点としてスロットル開度を一定の速度で徐々に増大してゆき、エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６より所定時間Ｔ７後のタイミングであるｔ１３で全開位置に達するように、図８（ｅ）はエンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６より所定時間Ｔ５後のタイミングであるｔ１１を起点としてスロットル開度を一定の速度で徐々に増大してゆき、エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６より所定時間Ｔ７後のタイミングであるｔ１３で全開位置ではない所定開度に達するように、図８（ｇ）はエンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６より所定時間Ｔ６後のタイミングであるｔ１２を起点としてスロットル開度を一定の速度で徐々に増大してゆき、エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６より所定時間Ｔ７後のタイミングであるｔ１３で全開位置ではない所定開度に達するように、図８（ｈ）はエンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６より所定時間Ｔ７後のタイミングであるｔ１３を起点としてスロットル開度を一定の速度で徐々に増大してゆき、エンジン回転の停止タイミングであるｔ７で全開位置ではない所定開度に達するようにしたものである。
【００４７】
図８において右側に、図８（ｂ）〜（ｈ）の各場合の吸気音に対する効果、エンジン振動に対する効果を記載している。ここでは、上記〈２〉の場合の吸気音、エンジン振動を基準としてこれより吸気音、エンジン振動が小さくなる場合を効果ありとし、その場合の効果を「大」、「中」、「小」のほぼ３つに大きく分けている。まず、吸気音に対する効果は図８（ｃ）の場合が「小」、図８（ｄ）、図８（ｆ）の場合が「中」、残りは「大」である。エンジン振動に対する効果は図８（ｂ）の場合が「小」、図８（ｃ）、図８（ｄ）の場合が「中」、残りは「大」である。
【００４８】
図８（ｃ）、図８（ｄ）によれば、上記〈２〉の場合と同じにスロットル弁２ａをステップ変化させていても、ステップ変化させるタイミングを上記〈２〉の場合より遅くしたタイミング（ｔ１３）とすることによって、吸気音、エンジン振動とも上記〈２〉の場合より小さくなっている。
【００４９】
図８（ｅ）によれば、スロットル弁２ａを開くタイミングを上記〈２〉の場合より遅くしたタイミング（ｔ１１）としてゆっくり所定開度（任意開度）まで開くことによって、吸気音、エンジン振動とも、これらを低減できる最も高い効果が得られている。
【００５０】
図８（ｄ）、図８（ｇ）、図８（ｈ）によれば、スロットル弁２ａを開くタイミングを図８（ｅ）の場合より遅くしているが、スロットル弁２ａの開く変化が大きくなったために、図８（ｅ）の場合より吸気音、エンジン振動を低減できる効果が落ちている。しかしながら、図８（ｇ）のように、図８（ｄ）の場合とスロットル弁２ａを開くタイミングは同じでもスロットル弁２ａの開く変化を小さくすれば、あるいは図８（ｈ）の波形のように、図８（ｇ）の波形を右側にさらにシフトさせれば、図８（ｅ）の場合と同じ効果が得られている。
【００５１】
次に、エンジンコントローラ２１で実行されるエンジン自動停止・再始動の制御を図９のフローチャートを参照して説明する。図８のフローは時系列的な手順を示すものである。ただし、スロットル弁２ａは図５第４段目に示したように、エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６を起点としてスロットル弁２ａを開き始め、エンジン停止のタイミングであるｔ７で全開位置に到達させ、かつエンジン再始動の条件が満たされるタイミングであるｔ８でスロットル弁２ａを全開より全閉位置へとステップ的に閉じる場合とする。
【００５２】
ステップ１では車速センサ２８により検出される車速がゼロであるか否かをみる。車速がゼロでない場合には車両が停止していないのでそのまま待機する。
【００５３】
車速がゼロの場合にはステップ２に進みブレーキペダルが踏まれているか否かをみる。ブレーキペダルが踏まれていない場合にはブレーキセンサ２７はＯＦＦであり、ブレーキペダルが踏まれるとブレーキセンサ２７はＯＮになる。従って、ブレーキペダルが踏まれていない場合には車両が確実に停止していない
と判断してステップ１に戻る。
【００５４】
ブレーキペダルが踏まれている場合にはステップ２よりステップ３に進み、車両停止状態に近い状態になってから（ステップ１、２の要件を満たしてから）一定時間Ｔ１（図５参照）が経過しているか否かをみる。一定時間Ｔ１が経過していない場合には車両は確実に停止していないと判断し、ステップ１に戻る。
【００５５】
車両停止状態に近い状態になってから一定時間Ｔ１が経過している場合には車両が確実に停止していると判断し、ステップ３よりステップ４、５に進み、ステップ４及び５の操作を同時に行わせる。すなわち、各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂからの燃料噴射を全て中断し、各点火プラグ８Ａ、８Ｂによる火花点火を全てカットする。これにより、エンジンはトルクを発生しなくなり、エンジンが惰性で回転しつつエンジン停止状態へと向かう。
【００５６】
ステップ６ではスロットル開度ＴＶＯを所定値ΔＴＶＯ、増加させ、ステップ７でスロットル開度ＴＶＯと最大値を比較する。ステップ６の操作を初回に実行したときにはスロットル開度ＴＶＯは最大値に満たないので、ステップ６に戻ってステップ６の操作を実行し、再びステップ７でスロットル開度ＴＶＯと最大値を比較する。ステップ６の操作を２回目に実行したときにもスロットル開度ＴＶＯは最大値に満たないので、ステップ６に戻ってステップ６の操作を実行し、再びステップ７でスロットル開度と最大値を比較する。ステップ６、７の操作を一定周期毎（例えば１０ｍｓ毎）に繰り返すことによりスロットル開度ＴＶＯが増えてゆき、やがてスロットル開度ＴＶＯは最大値に達する（つまりスロットル弁２ａが全開位置になる）。
【００５７】
スロットル開度ＴＶＯが最大値に到達したときにはステップ８に進みクランク角センサ（２２、２３）からの信号に基づいてエンジンが停止したか否かをみる。エンジンが停止するタイミングでスロットル開度ＴＶＯが最大値にほぼ到達するように、一定周期当たりのスロットル開度の増分である上記の所定値ΔＴＶＯを設定（適合）しているので、スロットル開度が最大値に到達したときにはエンジンが停止している。
【００５８】
このように、エンジン回転が惰性で回転しつつエンジン停止状態に向かっている間、各気筒の燃焼室６Ａ、６Ｂ内にほぼ大気圧の吸入空気が導入（誘導）されることから、始動開始気筒（例えばＮｏ．１気筒）のピストン停止位置が自己始動可能な範囲内にとどまる。
【００５９】
また、エンジン回転速度の低下に連動してスロットル弁２ａを開くので、吸気音が十分に抑制されると共にエンジン振動も低減される。
【００６０】
エンジンが停止した場合にはステップ８よりステップ９に進んでブレーキペダルが踏まれているか否かをみる。ブレーキペダルが踏まれたままである場合にはそのまま待機する。
【００６１】
ブレーキペダルが離された場合には車両発進が行われることを予測してステップ１０に進み、スロットル弁２ａを初期位置（全閉位置）へとステップ的に戻す。
【００６２】
ステップ１１ではブレーキペダルが離されてから（ステップ９の要件を満たしてから）一定時間Ｔ２（図５参照）が経過しているか否かをみる。一定時間Ｔ２が経過していない場合にはそのまま待機する。
【００６３】
ブレーキペダルが離されてから一定時間Ｔ２が経過している場合にはステップ１２、１３に進み、ステップ１２及び１３の操作を同時に行わせる。すなわち、各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂからの燃料噴射を再開し、各点火プラグ８Ａ、８Ｂによる火花点火を実行する。これによってエンジンが再始動され車両発進に備えられる。
【００６４】
ここで、本発明によれば始動開始気筒のピストン停止位置は、図６に示したように自己始動可能な範囲内のうちの狭い範囲にとどまるので、始動開始気筒のピストン停止位置より始動開始気筒の燃焼室内の吸入空気量を予め知ることができる。つまり、点火始動エンジンにおける従来技術のように、自己始動に際して始動開始気筒の燃焼室内吸入空気量に応じて燃料噴射量を算出することは不要であるので、自己始動の初回には始動開始気筒に一定値の燃料噴射量を与えればよい。
【００６５】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００６６】
本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、燃焼室６Ａ、６Ｂ内に燃料を直接的に噴射供給する燃料噴射弁７Ａ、７Ｂ（燃料供給手段）と、燃焼室６Ａ、６Ｂ内の混合気に火花点火を行う点火プラグ８Ａ、８Ｂ（火花点火実行手段）とを備え、これらの燃料噴射弁７Ａ、７Ｂ、点火プラグ８Ａ、８Ｂを用いてエンジンの停止後に膨張行程にある気筒に燃料を噴射供給すると共に火花点火を実行することにより、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、吸気通路３にスロットル弁２ａ（吸気流量制御弁）を備え、このスロットル弁２ａを、エンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのちエンジンが惰性で回転している間に全開位置や全開位置でない所定位置へと開くので（図８（ｂ）〜図８（ｈ）、図９のステップ６、７参照）、点火始動エンジンにおける従来技術のように、ブレーキ機構を設けておくことやエンジンの正逆転の検出及び回転速度がゼロとなったか否かの検出を可能とする複雑なセンシングシステムを追加することが不要となり、かつ自己始動までの時間が長くなる（自己始動が遅くなる）こともなく、始動開始気筒で常に最適な点火始動位置が得られる。
【００６７】
また、上記〈２〉の場合のように、エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６（エンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止した時点）でスロットル弁２ａをステップ的に全開状態へと開いたのでは、スロットル弁２ａを介して空気を吸い込むことにより発生する吸気音や、ピストン１０Ａ、１０Ｂのポンピング仕事の変化に伴い発生するエンジン振動が大きくなるのであるが、本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、スロットル弁２ａを全閉状態に維持する場合とほぼ同等の吸気音またはエンジン振動が得られるようにスロットル弁２ａを開くので（図８（ｂ）〜図８（ｈ）参照）、スロットル弁２ａを開く際に発生する吸気音やポンピング仕事によるエンジン振動が悪化することがない。
【００６８】
本実施形態（請求項２、５に記載の発明）によれば、エンジンコントローラ２１（開弁制御手段）が、スロットル弁２ａの開き初めのタイミング（時点）を、図８（ｂ）のようにエンジン回転の停止開始タイミング（燃料噴射及び火花点火を停止した時点）であるｔ６としたり、図８（ｄ）、図８（ｇ）、図８（ｈ）のようにエンジンが惰性で回転している間のうちの後半部にあるタイミングであるｔ１２、ｔ１３とし、その各タイミングよりスロットル弁２ａの開度が漸増するように開くので、スロットル弁２ａの開き初めのタイミングを、図７〈２〉のように燃料噴射及び火花点火を停止したタイミングであるｔ６とし、そのｔ６でスロットル弁２ａを全閉状態からステップ的に全開状態とする場合に比べて、スロットル弁２ａを開く際に発生する吸気音やポンピング仕事によるエンジン振動を低減できる。
【００６９】
本実施形態（請求項４に記載の発明）によれば、エンジンコントローラ２１（開弁制御手段）が、スロットル弁２ａの開き初めのタイミング（時点）を、図８（ｂ）のようにエンジン回転の停止開始タイミング（燃料噴射及び火花点火を停止した時点）であるｔ６より所定時間Ｔ５後のタイミング（ｔ１１）とし、そのタイミングよりスロットル弁２ａの開度が漸増するように開き、エンジンが完全に停止するタイミングであるｔ７で全開状態でない所定開度とするので、スロットル弁２ａの開き初めのタイミングを、図７〈２〉のように燃料噴射及び火花点火を停止したタイミングであるｔ６とし、そのｔ６でスロットル弁２ａを全閉状態からステップ的に全開状態とする場合に比べて、スロットル弁２ａを開く際に発生する吸気音やポンピング仕事によるエンジン振動を低減できる。
【００７０】
図１０は、第２実施形態の吸気系の概略構成図を示している。第２実施形態は、スロットル弁２ａをバイパスする補助空気通路３１を設け、この補助空気通路３１の開口面積を可変に制御し得る電磁バルブ３２（吸気流量制御弁）をこの補助空気通路３１に介装し、この電磁バルブ３２で図８（ｂ）〜図８（ｈ）に示した各スロットル開度の変化と同様の変化を行わせるものである。すなわち、図８（ｂ）〜図８（ｈ）では縦軸がスロットル開度になっているが、第２実施形態としては、縦軸を電磁バルブ３２の開口面積に置き換えて適用すればよい。例えば、図８（ｂ）に示したスロットル開度の変化に相当する電磁バルブ３２の開口面積の変化を図１１（ａ）に示すと、エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６を起点として電磁バルブ３２開口面積を徐々に増しエンジン停止のタイミングであるｔ７で電磁バルブ３２の開口面積を状態２としている。エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６の前は電磁バルブ３２開口面積は状態１にある。ここで、状態１とは図１１（ｂ）左側に示したように電磁バルブ３２の開口面積がゼロ（最小値）の状態、状態２とは図１１（ｂ）右側に示したように電磁バルブ３２の開口面積がゼロでない所定値（例えば最大値）にある状態のことである。
【００７１】
このようにして第２実施形態によっても第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７２】
第２実施形態では補助空気通路３１に電磁バルブ３２を設けているが、これに限られない。例えば電磁バルブに代えてバタフライ型の第２のスロットル弁を設け、この第２のスロットル弁により図８（ｂ）〜図８（ｈ）に示した各スロットル開度の変化を行わせるようにしてもかまわない。このとき例えば、図１１（ａ）に示した状態１、状態２は図１１（ｃ）に示したようになる。また、電磁バルブに代えて機械式バルブで構成してもかまわない。
【００７３】
実施形態では、Ｖ型６気筒直噴エンジンについて検討したのみで、Ｖ型８気筒直噴エンジンや直列の直噴エンジンについては検討していない。しかしながら、Ｖ型８気筒直噴エンジンや直列の直噴エンジンにも適用できるように思われる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態のエンジンの概略構成図。
【図２】エンジンの概略平面図。
【図３】エンジン制御システムの制御ブロック図。
【図４】Ｖ型６気筒エンジンの行程図。
【図５】車両の自動停止から再発進のための待機状態までの動きを示す波形図。
【図６】クランクシャフトの停止位置に対する頻度分布を示す特性図。
【図７】エンジン停止までの惰性回転中にスロットル弁を様々に開いてみたときの吸気音、エンジン振動の実験結果を示す波形図。
【図８】エンジン停止までの惰性回転中に行うスロットル弁の開弁方法を示す波形図。
【図９】エンジン自動停止・再始動の制御を説明するためのフローチャート。
【図１０】第２実施形態の吸気系の概略構成図。
【図１１】第２実施形態のエンジン停止までの惰性回転中に行うスロットル弁の開弁方法を示す波形図。
【符号の説明】
【００７５】
１  エンジン本体
２ａ  スロットル弁
６Ａ、６Ｂ  燃焼室
７Ａ、７Ｂ  燃料噴射弁（燃料供給手段）
８Ａ、８Ｂ  点火プラグ（火花点火実行手段）
１２  クランクシャフト
２１  エンジンコントローラ
【図１】
2008180096.tif 000003
【図２】
2008180096.tif 000004
【図３】
2008180096.tif 000005
【図４】
2008180096.tif 000006
【図５】
2008180096.tif 000007
【図６】
2008180096.tif 000008
【図７】
2008180096.tif 000009
【図８】
2008180096.tif 000010
【図９】
2008180096.tif 000011
【図１０】
2008180096.tif 000012
【図１１】
2008180096.tif 000013