(57)【要約】【課題】エンジン自動停止後に気筒内に残留する排出ガスを低減して次回の始動性を向上させる。【解決手段】エンジン１１を自動停止する際に、排気バルブ４４の開弁タイミングを少なくとも排気下死点まで遅角する。これにより、排出ガスが気筒内に逆流することを防止してエンジン自動停止後に気筒内に残留する排出ガスを低減し、次回の始動時の燃焼性を向上させる。また、エンジン１１を自動始動する際に、膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して膨張行程燃焼を発生させてクランキングを開始し、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気下死点を越えるまでは、排気バルブ４４の開弁タイミングを少なくとも排気下死点まで遅角する。これにより、膨張行程の途中で排気バルブ４４が開弁して膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下するという事態を回避して、膨張行程燃焼の燃焼圧力をクランキング力として有効に利用する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転中に所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止し、内燃機関の自動停止中に所定の自動始動条件が成立したときに内燃機関を自動始動する内燃機関の制御装置において、
内燃機関を自動停止する際に気筒内への排出ガスの逆流を低減又は阻止する制御（以下「排出ガス逆流抑制制御」という）を実行する排出ガス逆流抑制制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排出ガス逆流抑制制御手段は、自動停止制御により内燃機関の回転速度が所定回転速度以下に低下したときに前記排出ガス逆流抑制制御を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制御装置。
【請求項３】
前記排出ガス逆流抑制制御手段は、前記排出ガス逆流抑制制御を前記排気バルブの開弁タイミングを遅角することにより実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排出ガス逆流抑制制御手段は、前記排出ガス逆流抑制制御を前記排気バルブの開弁タイミングを少なくとも排気下死点まで遅角することにより実行することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
内燃機関の排気通路内に二次空気を導入する二次空気導入手段を備え、
前記排出ガス逆流抑制制御手段は、前記排出ガス逆流抑制制御を前記二次空気導入手段によって前記排気通路内に二次空気を導入することにより実行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制御装置。
【請求項６】
気筒内に吸入空気を過給する過給手段を備え、
前記排出ガス逆流抑制制御手段は、前記排出ガス逆流抑制制御を前記過給手段によって前記気筒内に吸入空気を過給することにより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制御装置。
【請求項７】
内燃機関を自動始動する際に膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させてクランキングを実行し又は他の始動装置のクランキング力を補助する膨張行程燃焼制御手段を備えてい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制御装置。
【請求項８】
内燃機関を自動始動する際に排気バルブの開弁タイミングを遅角する始動時排気バルブタイミング制御手段を備えていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記始動時排気バルブタイミング制御手段は、内燃機関を自動始動する際に前記膨張行程燃焼を発生させた気筒が少なくとも排気下死点に到達するまで排気バルブの開弁タイミングを遅角することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
内燃機関の運転中に所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止し、内燃機関の自動停止中に所定の自動始動条件が成立したときに内燃機関を自動始動する内燃機関の制御装置において、
内燃機関を自動始動する際に膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させてクランキングを実行し又は他の始動装置のクランキング力を補助する膨張行程燃焼制御手段と、
内燃機関を自動始動する際に排気バルブの開弁タイミングを遅角する始動時排気バルブタイミング制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記始動時排気バルブタイミング制御手段は、内燃機関を自動始動する際に前記膨張行程燃焼を発生させた気筒が少なくとも排気下死点に到達するまで排気バルブの開弁タイミングを遅角することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
内燃機関を手動始動する際に膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させてクランキングを実行し又は他の始動装置のクランキング力を補助する膨張行程燃焼制御手段と、
内燃機関を手動始動する際に排気バルブの開弁タイミングを遅角する始動時排気バルブタイミング制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記始動時排気バルブタイミング制御手段は、内燃機関を手動始動する際に前記膨張行程燃焼を発生させた気筒が少なくとも排気下死点に到達するまで排気バルブの開弁タイミングを遅角することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
前記始動時排気バルブタイミング制御手段は、前記膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気下死点を越えた直後に、前記排気バルブの開弁タイミングを進角することを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関を自動停止、自動始動する機能を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される内燃機関においては、燃費節減、排気エミッション低減及び低騒音化を目的として、エンジン自動停止・始動装置（いわゆるアイドリングストップ装置）を採用したものがある。このエンジン自動停止・始動装置は、例えば、運転者が車両を停車させたときにエンジンを自動的に停止し、その後、運転者が車両を発進させようとする操作（例えばアクセルペダル踏込操作等）を行ったときにエンジンを自動的に再始動するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン自動停止・始動装置では、エンジンを自動始動する際に、運転者に違和感や不快感を与えないようにエンジンを速やかに自動始動する必要がある。しかし、図３に示すように、一般に、エンジンの排気バルブの開弁タイミングは、排気下死点よりも進角側（膨張行程終了前）に設定されているため、以下に説明するような２つの問題があり、良好な始動性能が得られない可能性がある。
【０００４】
通常、エンジンが停止する際は、エンジン停止直前に圧縮行程にある気筒が圧縮上死点を乗り越えることができずに少しだけ逆回転して停止する（或は、逆回転・正回転を何回か繰り返して停止する）といった挙動を示す。このため、排気バルブの開弁タイミングが排気下死点よりも進角側（膨張行程終了前）に設定されていると、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒は、排気下死点付近まで回転して排気バルブが一旦開弁してから少しだけ逆回転して再閉弁した状態で停止することがある。エンジンを停止するために燃焼を停止した後は、膨張行程終了付近（排気下死点付近）で気筒内が負圧（大気圧よりも低い圧力）になるため、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒では、排気下死点付近まで回転して少しだけ逆回転する過程で、排気バルブが一時的に開弁している期間に、排気管内の排出ガスが気筒内に逆流し、そのまま気筒内に閉じ込められて停止することがある。このようにしてエンジン自動停止後に気筒内に残留した排出ガス（内部ＥＧＲガス）が多くなると、次回のエンジン始動時の燃焼に悪影響を及ぼして始動性が悪くなる原因となる。
【０００５】
また、例えば特開昭６２−２５５５５８号公報に示すように、エンジンを自動始動する際に、膨張行程で停止している気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させ、この膨張行程燃焼の燃焼圧力でクランク軸を回転駆動（クランキング）することでスタータを使用せずにエンジンを始動する“スタータレス始動”を行うようにしたものがある。
【０００６】
しかし、前述したように、排気バルブの開弁タイミングが排気下死点よりも進角側（膨張行程終了前）に設定されていると、膨張行程終了前に排気バルブが開弁された時点で、気筒内が排気管内に開放されて膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下するため、膨張行程燃焼の燃焼圧力を有効に利用することができず、始動に必要な最低限のトルク（圧縮行程にある気筒が圧縮上死点を乗り越えるのに必要なトルク）を確保できない可能性があり、スタータレス始動が困難になる可能性がある。
【０００７】
本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、第１の目的は、内燃機関の自動停止後に気筒内に残留する排出ガスを低減して次回の始動性を向上させることができるようにすることであり、また、第２の目的は、内燃機関を始動する際に膨張行程燃焼の燃焼圧力を有効に利用して始動性を向上させることができるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の制御装置は、内燃機関を自動停止する際に、気筒内への排出ガスの逆流を低減又は阻止する制御（以下「排出ガス逆流抑制制御」という）を排出ガス逆流抑制制御手段により実行するようにしたものである。このようにすれば、内燃機関の自動停止後に気筒内に残留する排出ガス量（内部ＥＧＲ量）を低減することができて、次回の始動時の燃焼状態を向上させることができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、自動停止制御により内燃機関の回転速度が所定回転速度（例えばアイドル回転速度よりも低い回転速度）以下に低下したときに前記排出ガス逆流抑制制御を実行するようにすると良い。このようにすれば、自動停止制御によって内燃機関が完全に停止する直前の最適なタイミングで確実に排出ガス逆流抑制制御を実行することができる。
【００１０】
また、排出ガス逆流抑制制御の具体例としては、請求項３のように、内燃機関の排気バルブの開弁タイミングを可変する可変バルブ機構を備えたシステムでは、内燃機関を自動停止する際に排気バルブの開弁タイミングを遅角するようにすると良い。このようにすれば、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気下死点付近（膨張行程終了付近）まで回転してから逆回転して停止しても、排気バルブの開弁タイミングが遅角されているため、当該気筒の排気バルブが排気下死点付近で一時的に開弁する期間を従来よりも短く又は０にすることができ、当該気筒内への排出ガスの逆流を従来よりも少なく又は０にすることができる。
【００１１】
この場合、請求項４のように、排気バルブの開弁タイミングを少なくとも排気下死点まで遅角するようにすると良い。このようにすれば、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気下死点付近まで回転しても、排気バルブが開弁されないため、排出ガスが気筒内に逆流することを確実に阻止することができる。
【００１２】
また、排出ガス逆流抑制制御の他の具体例としては、請求項５のように、内燃機関の排気通路内に二次空気を導入する二次空気導入手段を備えたシステムでは、内燃機関を自動停止する際に排気通路内に二次空気導入手段によって二次空気を導入するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関を自動停止する際に排気通路内の排出ガス量を二次空気の導入によって少なくすることができるので、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が、排気下死点付近まで回転して排気バルブが一時的に開弁したときに、排気通路内から気筒内に逆流する排出ガス量を少なくすることができる。
【００１３】
更に、請求項６のように、内燃機関の吸入空気を過給する過給手段を備えたシステムでは、内燃機関を自動停止する際に過給手段によって気筒内に吸入空気を過給するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関を自動停止する際に過給手段によって吸入空気を圧縮して気筒内に充填することができるので、各気筒の筒内圧力を高めることができて、燃焼停止後でも膨張行程終了付近（排気下死点付近）で気筒内が負圧になることを防止することができ、或は、気筒内が負圧になったとしても、その負圧と大気圧の差を小さくすることができる。従って、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が、排気下死点付近まで回転して排気バルブが一時的に開弁しても、気筒内への排出ガスの逆流を少なくすることができる。
【００１４】
以上説明した請求項１〜６に係る発明は、内燃機関を自動始動する際に膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させてクランキングを実行し又は他の始動装置のクランキング力を補助するシステムに適用するようにしても良い（請求項７）。このようにすれば、内燃機関の自動停止時に実行する排出ガス逆流抑制制御により気筒内の残留排出ガス（内部ＥＧＲガス）を低減した状態で、次回の自動始動時に膨張行程燃焼を行うことができるので、膨張行程燃焼の燃焼状態を向上させることができ、膨張行程燃焼によるクランキング力を大きくして内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１５】
また、内燃機関を自動始動する際に膨張行程燃焼を発生させてクランキングを実行し又は他の始動装置のクランキング力を補助するシステムの場合には、請求項８、１０のように、内燃機関を自動始動する際に排気バルブの開弁タイミングを遅角するようにすると良い。膨張行程の途中で排気バルブが開弁された時点で膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下するため、排気バルブの開弁タイミングを遅角すれば、膨張行程中の排気バルブの開弁により膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下するタイミングを遅らせることができ、その分、膨張行程燃焼の燃焼圧力を保つ期間を長くすることができる。その結果、膨張行程燃焼により、始動に必要な最低トルク以上のトルクを安定して発生することが可能となり、始動性を向上させることができる。
【００１６】
この場合、請求項９、１１のように、内燃機関を自動始動する際に、膨張行程燃焼を発生させた気筒が少なくとも排気下死点に到達するまで排気バルブの開弁タイミングを遅角するようにすると良い。膨張行程の途中で排気バルブが開弁された時点で膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下するため、膨張行程燃焼を発生させた気筒が少なくとも排気下死点に到達するまで（つまり膨張行程が終了するまで）、排気バルブの開弁タイミングを遅角すれば、膨張行程の途中で排気バルブの開弁により膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下することを防止することとができて、膨張行程が終了するまで膨張行程燃焼の燃焼圧力をクランキング力として最大限に有効利用することができる。
【００１７】
尚、イグニッションスイッチの操作により内燃機関を手動始動する場合でも、請求項１２のように、膨張行程燃焼を発生させてクランキングを実行し又は他の始動装置のクランキング力を補助すると共に、排気バルブの開弁タイミングを遅角するようにしても良く、この場合でも、請求項１３のように、膨張行程燃焼を発生させた気筒が少なくとも排気下死点に到達するまで排気バルブの開弁タイミングを遅角するようにすると良い。このようにすれば、内燃機関を手動始動する場合でも、前述した請求項８〜１１と同様の効果を得ることができる。
【００１８】
ところで、内燃機関を始動する際に排気バルブの開弁タイミングを遅角すると、排気バルブと吸気バルブのバルブオーバーラップ量（両バルブが同時に開弁状態となる期間）が大きくなるため、膨張行程燃焼を発生させた気筒以降の気筒では、排出ガスの逆流による内部ＥＧＲ量が増加して燃焼状態が悪化し、排気エミッションが悪化するおそれがある。
【００１９】
そこで、請求項１４のように、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気下死点を越えた直後に、排気バルブの開弁タイミングを進角するようにすると良い。このようにすれば、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気下死点を越えた後は、速やかに排気バルブと吸気バルブのバルブオーバーラップ量を小さくすることができ、膨張行程燃焼を発生させた気筒以降の気筒で、内部ＥＧＲ量が増加することを防止して燃焼状態が悪化することを防止することができ、排気エミッションを向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
《実施形態（１）》
以下、本発明を筒内噴射エンジンに適用した実施形態（１）を図１乃至図７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。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、ステップモータ１４によって駆動されるスロットルバルブ１５が設けられている。このスロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）は、スロットル開度センサ１７によって検出される。
【００２１】
スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１９が設けられ、このサージタンク１９に、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が接続されている。各気筒の吸気マニホールド２０内には、それぞれ第１吸気路２１と第２吸気路２２が仕切り形成され、これら第１吸気路２１と第２吸気路２２が、エンジン１１の各気筒に形成された２つの吸気ポート２３にそれぞれ連結されている。
【００２２】
また、各気筒の第２吸気路２２内には、筒内のスワール流強度やタンブル流強度を制御する気流制御弁２４が配置されている。各気筒の気流制御弁２４は、共通のシャフト２５を介してステップモータ２６に連結され、このステップモータ２６に、気流制御弁２４の開度を検出する気流制御弁センサ２７が取り付けられている。
【００２３】
エンジン１１の各気筒の上部には、燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射弁２８が取り付けられている。燃料タンク（図示せず）から燃料配管２９を通して燃料デリバリパイプ３０に送られてくる燃料は、各気筒の燃料噴射弁２８から気筒内に直接噴射され、吸気ポート２３から導入される吸入空気と混合して混合気が形成される。燃料デリバリパイプ３０には、燃料圧力（燃圧）を検出する燃圧センサ３１が取り付けられている。
【００２４】
更に、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４２（図２参照）が取り付けられ、各点火プラグ４２の火花放電によって気筒内の混合気に着火される。また、気筒判別センサ３２は、特定気筒（例えば第１気筒）が吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、クランク角センサ３３は、エンジン１１のクランク軸が一定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎に出力パルスを発生する。これらの出力パルスによって、クランク角やエンジン回転速度が検出され、気筒判別が行われる。また、エンジン１１には、冷却水温を検出する水温センサ３４が取り付けられている。
【００２５】
一方、エンジン１１の各排気ポート３５から排出される排出ガスが排気マニホールド３６を介して１本の排気管３７に合流する。この排気管３７とサージタンク１９との間には、排出ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ配管３８が接続され、このＥＧＲ配管３８の途中に、ＥＧＲ量（排出ガス還流量）を制御するＥＧＲ弁３９が設けられている。また、アクセルペダル４０には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ４１が設けられている。
【００２６】
前述した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）１６に入力される。このＥＣＵ１６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）に記憶された各種のエンジン制御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燃料噴射弁２８の燃料噴射量や点火プラグ４２の点火時期を制御する。
【００２７】
また、図２に示すように、エンジン１１の各気筒の吸気ポート２３には、電磁駆動式の吸気バルブ４３が設けられ、各気筒の排気ポート３５には、電磁駆動式の排気バルブ４４が設けられている。吸気バルブ４３と排気バルブ４４は、それぞれ電磁アクチュエータ４５，４６（可変バルブ機構）によって駆動される。
【００２８】
ＥＣＵ１６は、エンジン運転中、ＲＯＭに記憶された可変バルブ制御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電磁アクチュエータ４５，４６を制御して、吸気バルブ４３と排気バルブ４４のバルブタイミング（開閉タイミング）を制御する。図３に示すように、通常のエンジン運転中は、ドライバビリティ、排気エミッション、燃費を向上させるために、排気バルブ４４の開弁タイミングが排気下死点（排気ＢＤＣ）よりも進角側に設定されている。
【００２９】
また、ＥＣＵ１６は、ＲＯＭに記憶された図５に示す自動停止制御プログラムを実行することで、エンジン１１の運転中に所定の自動停止条件が成立してエンジン停止要求が発生したとき（運転者が車両を停車させたとき）に、エンジン１１を自動的に停止する。その際、ＥＣＵ１６は、排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角する停止時排気バルブタイミング遅角制御を排出ガス逆流抑制制御として実行し、気筒内への排出ガスの逆流を低減又は阻止する。
【００３０】
更に、ＥＣＵ１６は、ＲＯＭに記憶された図６及び図７に示す自動始動制御プログラムを実行することで、エンジン１１の自動停止中に所定の自動始動条件が成立してエンジン始動要求が発生したとき（運転者が車両を発進させようとする操作を行ったとき）に、エンジン１１を自動的に始動する。その際、ＥＣＵ１６は、図４に示すように、エンジン始動前（エンジン停止中）に膨張行程にある気筒（以下「膨張行程気筒」という）内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させ、この膨張行程燃焼の燃焼圧力でクランク軸を回転駆動（クランキング）することでスタータ（図示せず）を使用せずにエンジン１１を始動するスタータレス始動を実行する。
【００３１】
更に、ＥＣＵ１６は、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気ＢＤＣを越えるまで、排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角する始動時排気バルブタイミング遅角制御を実行し、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気ＢＤＣを越えた後は、排気バルブ４４の開弁タイミングを通常位置（排気ＢＤＣよりも進角側）まで進角する始動時排気バルブタイミング進角制御を実行する。
【００３２】
以下、ＥＣＵ１６が実行する図５に示す自動停止制御プログラムと図６及び図７に示す自動始動制御プログラムの処理内容を説明する。
図５に示す自動停止制御プログラムは、エンジン１１の運転中に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、自動停止条件が成立してエンジン停止要求が発生したか否かを判定する。もし、自動停止条件成立（エンジン停止要求有り）と判定されれば、ステップ１０２に進み、自動停止処理を実行する。この自動停止処理では、燃料カット及び点火カットを実行してエンジン１１を自動的に停止させる。
【００３３】
この後、ステップ１０３に進み、エンジン回転速度がアイドル回転速度よりも低い所定回転速度（例えば５００ｒｐｍ）よりも低くなったか否かを判定し、エンジン回転速度が所定回転速度よりも低くなったときに、エンジン１１が停止する直前であると判断して、ステップ１０４に進み、停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行する。この停止時排気バルブタイミング遅角制御では、排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角する。これにより、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気ＢＤＣ付近まで回転しても、当該気筒の排気バルブ４４が開弁されないため、当該気筒内に排出ガスが逆流することを確実に防止することができる。このステップ１０４の処理が特許請求の範囲でいう排出ガス逆流抑制制御手段としての役割を果たす。
【００３４】
一方、図６及び図７に示す自動始動制御プログラムは、エンジン１１の自動停止中に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、自動始動条件が成立してエンジン始動要求が発生したか否かを判定する。ここで、自動始動条件は、運転者が車両を発進させようとする操作を行うことであり、例えば、運転者がアクセルペダル４０を踏み込んだとき、又は、自動変速機のシフトレンジをＮレンジからＤレンジに操作したとき等に、自動始動条件が成立する。
【００３５】
もし、自動始動条件成立（エンジン始動要求有り）と判定されれば、ステップ２０２、２０３で、スタータレス始動実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、スタータレス始動実行条件は、例えば、次の▲１▼と▲２▼の条件を両方とも満たすことである。
▲１▼膨張行程気筒の停止位置が膨張行程燃焼の燃焼圧力を確保できる所定クランク角範囲内（例えば圧縮上死点後６０℃Ａ〜１５０℃Ａのクランク範囲内）であること（ステップ２０２）
▲２▼冷却水温が所定温度以上（例えば７０℃以上）であること、つまり、エンジン１１のクランキング抵抗が小さい暖機状態であること（ステップ２０３）
【００３６】
上記▲１▼と▲２▼の条件を両方とも満たせば、スタータレス始動実行条件が成立するが、上記▲１▼と▲２▼の条件のうち一方でも満たさない条件があれば、スタータレス始動実行条件が不成立となる。尚、エンジン１１を自動停止する際に強制的に膨張行程気筒の停止位置が上記所定クランク角範囲内となるように制御しても良く、この場合には、上記▲１▼の条件を省略しても良い。
【００３７】
スタータレス始動実行条件が不成立と判定された場合には、図７のステップ２１７に進み、スタータに通電してエンジン１１をスタータの駆動力でクランキングして始動する。
【００３８】
一方、上記ステップ２０２、２０３でスタータレス始動実行条件が成立していると判定された場合には、スタータレス始動を次のようにして実行する。まず、ステップ２０４に進み、膨張行程気筒に噴射する燃料噴射量Ｑを算出する。この場合、燃料噴射量Ｑの算出方法は、現在のクランク角停止位置（例えば、エンジン停止時にクランク角センサ３３から出力されたパルス信号から求めたクランク角停止位置）に基づいて膨張行程気筒の推定燃焼室容積Ｖを算出し、この推定燃焼室容積Ｖの空気量に対して可燃空燃比となるように燃料噴射量Ｑを算出する。
【００３９】
この後、ステップ２０５に進み、膨張行程分割噴射の積算噴射量を制限するための分割噴射上限ガード値を算出する。この分割噴射上限ガード値は、冷却水温をパラメータとする分割噴射上限ガード値のマップを検索して冷却水温に応じた分割噴射上限ガード値を算出する。尚、エンジン１１の暖機状態を反映する他のパラメータ（例えばエンジン温、油温等）に応じて分割噴射上限ガード値を設定するようにしても良い。また、演算処理を簡略化するために、分割噴射上限ガード値を予め設定した固定値としても良い。
【００４０】
分割噴射上限ガード値の算出後、ステップ２０６に進み、始動時排気バルブタイミング遅角制御を実行する。この始動時排気バルブタイミング遅角制御では、排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角する。これにより、このようにすれば、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気ＢＤＣ付近まで回転しても、排気バルブ４４が開弁されないため、排出ガスが気筒内に逆流することを確実に阻止することができる。
【００４１】
この後、図７のステップ２０７に進み、膨張行程燃焼制御（膨張行程多重点火及び膨張行程分割噴射）の開始前であるか否かを判定する。膨張行程燃焼制御の開始前であれば、ステップ２０８に進み、膨張行程多重点火を開始して膨張行程分割噴射の噴射周期よりも短い点火周期で繰り返し点火を行う。この後、ステップ２０９に進み、膨張行程分割噴射の初回噴射として燃料噴射量Ｑの１／２の量を噴射して膨張行程分割噴射を開始した後、ステップ２１２に進む。
【００４２】
一方、上記ステップ２０７で膨張行程燃焼制御の開始後であると判定された場合には、ステップ２１０に進み、膨張行程分割噴射の積算噴射量が前記ステップ２０５で算出した分割噴射上限ガード値以下であるか否かを判定する。その結果、膨張行程分割噴射の積算噴射量が分割噴射上限ガード値以下であると判定されれば、ステップ２１１に進み、膨張行程分割噴射の２回目以降の噴射として燃料噴射量Ｑの１／１０の量を噴射した後、ステップ２１２に進む。これにより、膨張行程燃焼制御開始時に、初回噴射として燃料噴射量Ｑの１／２の量を噴射した後に、燃料噴射量Ｑの１／１０の量を所定の噴射周期（本プログラムの実行周期）で繰り返し噴射する膨張行程分割噴射を実行して、膨張行程気筒内の空燃比を徐々にリッチ方向に変化させる。
【００４３】
これらのステップ２０７〜ステップ２１１の処理により膨張行程分割噴射と並行して膨張行程多重点火を実行することで、気筒内の空燃比が徐々にリッチ方向に変化して可燃空燃比範囲になった期間を逃すことなく確実に点火して膨張行程燃焼を発生させる。
【００４４】
尚、上記ステップ２１０で、膨張行程分割噴射の積算噴射量が分割噴射上限ガード値を越えたと判定された場合には、気筒内の燃料量を更に増加しても（つまり空燃比を更にリッチにしても）、膨張行程燃焼は発生しないと判断して、ステップ２１７に進み、スタータに通電してエンジン１１をスタータの駆動力で始動する。
【００４５】
上記ステップ２０９又は２１１からステップ２１２に進むと、膨張行程燃焼が発生してクランク軸が回転したか否かを、クランク角センサ３３でパルス信号を検出したか否かによって判定する。尚、膨張行程燃焼が発生してクランク軸が回転したか否かを、筒内圧力センサ等で検出した筒内圧力や点火プラグ４２を介して検出したイオン電流の挙動に基づいて判定するようにしても良い。
【００４６】
ステップ２１２で、クランク軸が回転していない（膨張行程燃焼が発生していない）と判定されれば、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。その後、膨張行程燃焼が発生してクランク軸が回転した時点で、ステップ２１２からステップ２１３に進み、膨張行程分割噴射と膨張行程多重点火を終了する。
【００４７】
この後、ステップ２１４に進み、膨張行程燃焼制御を開始してから所定時間以内にエンジン１１が始動判定速度（例えば１００ｒｐｍ）以上に回転上昇したか否かを判定する。もし、所定時間以内にエンジン１１が始動判定速度以上に回転上昇していなければ、スタータレス始動が失敗したと判断して、ステップ２１７に進み、スタータに通電してエンジン１１をスタータの駆動力で始動する。
【００４８】
一方、所定時間以内にエンジン１１が始動判定速度以上に回転上昇した場合には、スタータレス始動が正常に完了したと判断して、ステップ２１５に進み、膨張行程燃焼気筒（膨張行程燃焼を発生させた気筒）が排気ＢＤＣを越えたか否かを判定する。このステップ２１５で、膨張行程燃焼気筒が排気ＢＤＣを越えたと判定された時点で、ステップ２１６に進み、排気バルブタイミング進角制御を実行する。この排気バルブタイミング進角制御では、排気バルブ４４の開弁タイミングを通常位置（排気ＢＤＣよりも進角側）まで進角する。これにより、排気バルブ４４と吸気バルブ４３のバルブオーバーラップ量を小さくして、膨張行程燃焼気筒以降の気筒で、残留排出ガス量（内部ＥＧＲ量）が増加することを防止する。
尚、ステップ２０６、２１５、２１６の処理が特許請求の範囲でいう始動時排気バルブタイミング制御手段としての役割を果たす。
【００４９】
以上説明した本実施形態（１）によれば、エンジン１１を自動停止する際に、停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行して排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角するようにしたので、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気ＢＤＣ付近まで回転してから停止しても、排気バルブ４４が開弁されなくなり、排出ガスが気筒内に逆流することを確実に防止することができる。これにより、エンジン１１の自動停止後に気筒内に残留する排出ガスを低減することができるので、次回のスタータレス始動時の膨張行程燃焼の燃焼状態を向上させることができ、膨張行程燃焼によるクランキング力を増加させてエンジン１１の始動性を向上させることができる。
【００５０】
尚、停止時排気バルブタイミング遅角制御の際に、排気バルブ４４の開弁タイミングの遅角位置は、必ずしも排気ＢＤＣ以降とする必要はなく、排気ＢＤＣ以前であっても通常位置よりも遅角側であれば良い。この場合でも、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気ＢＤＣ付近まで回転してから逆回転して停止したときに、排気バルブが一時的に開弁する期間を従来よりも短く又は０することができるので、排出ガスが気筒内に逆流することを低減又は阻止することができる。
【００５１】
また、本実施形態（１）では、自動停止条件が成立してエンジン停止要求が発生し、このエンジン停止要求に基づいた自動停止制御によってエンジン回転速度が所定回転速度よりも低くなったときに、停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行するようにしたので、自動停止制御によって内燃機関が完全に停止する直前の最適なタイミングで確実に停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行することができる。
【００５２】
更に、本実施形態（１）では、膨張行程にある気筒で膨張行程燃焼を発生させてエンジン１１を始動する際に、始動時排気バルブタイミング遅角制御を実行して膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気ＢＤＣを越えるまで排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角するようにしたので、膨張行程が終了するまで、膨張行程燃焼の燃焼圧力を保つことができる。これにより、膨張行程が終了するまで、膨張行程燃焼の燃焼圧力を有効に利用することができて、始動に必要な最低トルク以上のトルクを安定して発生することが可能となり、膨張行程燃焼によるエンジン１１の始動性を更に向上させることができる。
【００５３】
尚、始動時排気バルブタイミング遅角制御の際に、排気バルブ４４の開弁タイミングの遅角位置は、必ずしも排気ＢＤＣ以降とする必要はなく、排気ＢＤＣ以前であっても通常位置よりも遅角側であれば良い。この場合でも、膨張行程中の排気バルブ４４の開弁により膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下するタイミングを遅らせることができて、その分、膨張行程燃焼の燃焼圧力をクランキング力として利用できる期間を長くすることができ、始動性を従来より向上させることができる。
【００５４】
ところで、始動時排気バルブタイミング遅角制御によって排気バルブ４４と吸気バルブ４３のバルブオーバーラップ量（両バルブ４３，４４が同時に開弁状態となる期間）が大きくなると、エンジン１１を始動する際に膨張行程燃焼を発生させた気筒以降の気筒では、排出ガスの逆流による内部ＥＧＲ量が増加して燃焼状態が悪化し、始動性や排気エミッションが悪化し、排気エミッションが悪化するするおそれがある。
【００５５】
その点、本実施形態（１）では、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気ＢＤＣを越えた直後に、始動時排気バルブタイミング進角制御を実行して排気バルブ４４の開弁タイミングを通常位置まで進角するようにしたので、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気ＢＤＣを越えた直後に、速やかに排気バルブ４４と吸気バルブ４３のバルブオーバーラップ量を小さくすることができ、膨張行程燃焼を発生させた気筒以降の気筒で、内部ＥＧＲ量が増加することを防止して燃焼状態が悪化することを防止することができて、排気エミッションを向上させることができる。
【００５６】
尚、本実施形態（１）では、エンジン１１を自動始動する際に膨張行程燃焼を発生させてエンジン始動する自動始動・停止システムにおいて、エンジン１１を自動停止する際に停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行するようにしたが、膨張行程燃焼以外の手段（例えばスタータ等の始動装置）を用いてエンジン始動を行う自動始動・停止システムにおいて、エンジン１１を自動停止する際に、本実施形態（１）と同様の停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行するようにしても良い。
【００５７】
また、本実施形態（１）では、エンジン１１を自動始動する際に膨張行程燃焼を発生させるシステムにおいて、始動時排気バルブタイミング遅角制御や始動時排気バルブタイミング進角制御を実行するようにしたが、イグニッションスイッチの操作によりエンジン１１を手動始動する場合でも、エンジン１１を手動始動する際に、膨張行程燃焼を発生させてクランキングを実行し又は他の始動装置のクランキング力を補助すると共に、本実施形態（１）と同様の始動時排気バルブタイミング遅角制御や始動時排気バルブタイミング進角制御を実行するようにしても良い。
【００５８】
また、本実施形態（１）では、エンジン１１を自動始動する際に膨張行程燃焼のみでクランキングするようにしたが、膨張行程燃焼によって他の始動装置のクランキング力を補助するようにしても良い。
【００５９】
また、本実施形態（１）では、電磁アクチュエータ４５，４６で吸気バルブ４３と排気バルブ４４のバルブタイミングを可変するようにしたが、油圧式の可変バルブタイミング機構で吸気バルブ４３と排気バルブ４４のバルブタイミングを可変するようにしても良い。
【００６０】
《実施形態（２）》
前記実施形態（１）では、エンジン１１を自動停止する際に、排気バルブ４４の開弁タイミングを遅角することで排出ガスが気筒内に逆流することを抑制するようにしたが、図８及び図９に示す本発明の実施形態（２）では、エンジン１１を自動停止する際に、排気管３７の排気マニホールド３６内に二次空気を導入することで排出ガスが気筒内に逆流することを抑制するようにしている。
【００６１】
本実施形態（２）では、図８に示すように、各排気マニホールド３６には、外気を二次空気として導入するための二次空気導入管４７が接続され、この二次空気導入管４７の最上流部に、二次空気を圧送する電動式のエアポンプ４８が設けられている。これら二次空気導入管４７、エアポンプ４８等で二次空気導入手段が構成されている。二次空気導入管４７の途中には、二次空気切換弁４９を介して大気開放管５０が接続されている。その他の構成は、前記実施形態（１）と同じである。
【００６２】
この場合、二次空気切換弁４９を二次空気導入位置に切り換えると、エアポンプ４８から圧送される二次空気が、二次空気導入管４７を通って排気マニホールド３６内に導入される。一方、二次空気切換弁４９を大気開放位置に切り換えると、エアポンプ４８から圧送される二次空気が、大気開放管５０を通って大気中に排出される。
【００６３】
本実施形態（２）で実行される図９に示す自動停止制御プログラムは、前記実施形態（１）で説明した図５のプログラムのステップ１０４の処理をステップ１０４ａの処理に変更したものであり、これ以外の各ステップの処理は図５と同じである。
【００６４】
図９に示す自動停止制御プログラムでは、自動停止条件が成立してエンジン停止要求有りと判定されたときに、自動停止処理（燃料カット及び点火カット）を実行してエンジン１１を自動的に停止させる（ステップ１０１、１０２）。
【００６５】
この後、ステップ１０３で、エンジン回転速度が所定回転速度（例えば５００ｒｐｍ）よりも低くなったと判定されたときに、ステップ１０４ａに進み、二次空気導入制御を実行する。この二次空気導入制御では、所定時間だけエアポンプ４８を作動させると共に二次空気切換弁４９を二次空気導入位置に切り換えて、エアポンプ４８から圧送される二次空気を二次空気導入管４７から排気マニホールド３６内に導入して、排気マニホールド３６内の排出ガス量を少なくする。
【００６６】
以上説明した本実施形態（２）では、エンジン１１を自動停止する際に排気マニホールド３６内に二次空気を導入するようにしたので、排気マニホールド３６内の排出ガス量を二次空気の導入によって少なくすることができ、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が、排気ＢＤＣ付近まで回転して排気バルブ４４が一時的に開弁したときに、排気マニホールド３６内から気筒内に逆流する排出ガス量を少なくすることができる。これにより、エンジン１１の自動停止後に気筒内に残留する排出ガス量を低減することができ、次回のエンジン始動性を向上させることができる。
【００６７】
《実施形態（３）》
図１０及び図１１に示す本発明の実施形態（３）では、エンジン１１を自動停止する際に、気筒内に吸入空気を過給することで排出ガスが気筒内に逆流することを抑制するようにしている。
【００６８】
本実施形態（３）では、図１０に示すように、吸気管１２のうちのスロットルバルブ１５の下流側に、吸入空気を過給する電動式の過給機５１（過給手段）が設けられ、過給時には、スロットルバルブ１５を通過した吸入空気が過給機５１で加圧（圧縮）されてエンジン１１の各気筒に充填される。また、非過給時の吸気を確保するために、過給機５１と並列にバイパス吸気路５２が設けられ、このバイパス吸気路５２の途中に、過給機５１の停止中に開放されるバイパス開閉弁５３が設けられている。その他の構成は、上記実施形態（１）と同じである。
【００６９】
本実施形態（３）で実行される図１１に示す自動停止制御プログラムは、上記実施形態（１）で説明した図５のプログラムのステップ１０４の処理をステップ１０４ｂの処理に変更したものであり、これ以外の各ステップの処理は図５と同じである。
【００７０】
図１１に示す自動停止制御プログラムでは、自動停止条件が成立してエンジン停止要求有りと判定されたときに、自動停止処理（燃料カット及び点火カット）を実行してエンジン１１を自動的に停止させる（ステップ１０１、１０２）。
【００７１】
この後、ステップ１０３で、エンジン回転速度が所定回転速度（例えば５００ｒｐｍ）よりも低くなったと判定されたときに、ステップ１０４ｂに進み、吸気過給制御を実行する。この吸気過給制御では、所定時間だけ過給機５１を作動させて、スロットルバルブ１５を通過した吸入空気を過給機５１で過給（加圧）してエンジン１１の各気筒に充填する。
【００７２】
以上説明した本実施形態（３）では、エンジン１１を自動停止する際に過給機５１によって吸入空気を圧縮して気筒内に充填することができるので、各気筒の筒内圧力を高めることができて、燃焼停止後でも膨張行程終了付近（排気ＢＤＣ付近）で気筒内が負圧（大気圧よりも低い圧力）になることを防止することができ、或は、気筒内が負圧になったとしても、その負圧と大気圧の差を小さくすることができる。従って、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が、排気ＢＤＣ付近まで回転して排気バルブ４４が一時的に開弁しても、排出ガスが気筒内に逆流することを抑制することができる。これにより、エンジン１１の自動停止後に気筒内に残留する排出ガス量を低減することができ、次回のエンジン始動性を向上させることができる。
【００７３】
尚、上記各実施形態（１）〜（３）では、自動停止制御によりエンジン回転速度が所定回転速度よりも低くなったときに、排出ガスの逆流を抑制する制御（停止時排気バルブタイミング遅角制御、二次空気導入制御、吸気過給制御）を開始するようにしたが、自動停止条件が成立してエンジン停止要求が発生したときに、自動停止制御（燃料カット・点火カット）を開始すると同時に、排出ガスの逆流を抑制する制御を開始するようにしても良い。
【００７４】
その他、本発明は、筒内噴射エンジンに限定されず、吸気ポート噴射エンジンにも適用することができ、また、エンジンと電動モータ等の他の動力源とを併用するハイブリッド車両にも適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）のエンジンの主要部の縦断面図
【図３】各気筒の各行程と排気及び吸気バルブタイミングとの関係を示す図
【図４】スタータレス始動制御を説明するための図
【図５】実施形態（１）の自動停止制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図６】実施形態（１）の自動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（その１）
【図７】実施形態（１）の自動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（その２）
【図８】実施形態（２）におけるエンジン制御システム全体の概略構成図
【図９】実施形態（２）の自動停止制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１０】実施形態（３）におけるエンジン制御システム全体の概略構成図
【図１１】実施形態（３）の自動停止制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１５…スロットルバルブ、１６…ＥＣＵ（排出ガス逆流抑制制御手段，膨張行程燃焼制御手段，始動時排気バルブタイミング制御手段）、２８…燃料噴射弁、３６…排気マニホールド、３７…排気管、４２…点火プラグ、４３…吸気バルブ、４４…排気バルブ、４５，４６…電磁アクチュエータ、４７…二次空気導入管（二次空気導入手段）、４８…エアポンプ（二次空気導入手段）、５１…過給機（過給手段）。
【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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【図６】
2004027914.tif 000008
【図７】
2004027914.tif 000009
【図８】
2004027914.tif 000010
【図９】
2004027914.tif 000011
【図１０】
2004027914.tif 000012
【図１１】
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