(57)【要約】【課題】自動的停止状態にあるエンジンを迅速かつ適正に再始動させる。【解決手段】エンジン停止条件の成立に応じて自動停止状態なったエンジンを、スタータ３１により駆動して再始動させるように構成されたエンジンの始動装置において、エンジンの再始動開始時点から上記スタータ３１を作動させるとともに、少なくとも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気筒を、その圧縮行程の終期以降に燃焼させるように燃料噴射および点火のタイミングを制御し、かつエンジンの再始動時に気筒内の空気温度が予め設定された基準温度よりも高い場合に、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の燃焼を抑制するＥＣＵ３０からなる再始動制御手段を設けた。【選択図】        図１
2004301078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン停止条件の成立に応じて自動停止状態なったエンジンを、スタータにより駆動して再始動させるように構成されたエンジンの始動装置において、エンジンの再始動開始時点から上記スタータを作動させるとともに、少なくとも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気筒を、その圧縮行程の終期以降に燃焼させるように燃料噴射および点火のタイミングを制御し、かつエンジンの再始動時に気筒内の空気温度が予め設定された基準温度よりも高い場合に、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の燃焼を抑制する再始動制御手段を備えたことを特徴とするエンジンの始動装置。
【請求項２】
エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が予め設定された基準位置よりも下死点側にある場合にのみ、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の燃焼を抑制する制御を実行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３】
エンジンの停止条件が成立したときに、エンジンを自動的に停止させるとともに、エンジンの自動停止状態で再始動条件が成立したときに、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、エンジンを再始動させるように構成されたエンジンの始動装置において、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が、上記気筒に対する燃料噴射および点火によりエンジンの再始動が可能な範囲よりも上死点側または下死点側にある場合には、エンジンの再始動開始時点からスタータを作動させるとともに、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気筒を、その圧縮行程の終期以降に燃焼させるように燃料噴射および点火のタイミングを制御し、かつ上記ピストン停止位置が上記再始動可能範囲よりも下死点側にあるとともに、エンジンの再始動時に気筒内の空気温度が予め設定された基準温度よりも高い場合に、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の燃焼を抑制する再始動制御手段を備えたことを特徴とするエンジンの始動装置。
【請求項４】
エンジン停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射を中止することにより、上記気筒の燃焼を抑制するように構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの始動装置。
【請求項５】
エンジン停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射時期を通常時に比べてリタードさせることにより、上記気筒の燃焼を抑制するように構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの始動装置。
【請求項６】
エンジン停止時に吸気行程にある気筒の空燃比を通常時に比べてリッチ化することにより、上記気筒の燃焼を抑制するように構成したことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のエンジンの始動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのアイドリング運転時等において自動的に停止状態となったエンジンを再始動させるエンジンの始動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃費の低減およびＣＯ２排出量の抑制等を目的として、エンジンがアイドリング状態にある場合等に、エンジンを自動的に停止させるとともに、その後に発進操作が行われる等により再始動条件が成立したときに、エンジンを自動的に再始動させるように構成されたエンジンの始動装置が開発されている。このように自動停止状態となったエンジンを運転者の発進操作等に応じて自動的に再始動させる場合に、例えば特許文献１に示されるように、燃焼室内に直接燃料を噴射可能な筒内噴射型内燃機関において、この内燃機関をクランキングさせるための電動機と、上記内燃機関の運転が停止した状態で膨張行程にある気筒を検出する検出手段と、検出された膨張行程にある気筒内に燃料を噴射する噴射制御手段と、上記膨張行程にある気筒内に燃焼を生起させて上記内燃機関を再始動させる始動手段と、この始動手段による内燃機関の始動状態に応じて上記電動機の作動を制御する電動機始動手段とを備えた内燃機関の始動装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−４９８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、エンジン停止時に膨張行程にある気筒への燃料噴射および点火を行って再始動させる際に、例えばエンジンの完爆が行われることによりエンジン回転数がアイドル回転数に上昇したか否かを判定し、上昇していないことが確認された場合に、スタータ用の電動機を作動させることにより始動を完全とするフェールセーフを実行するように構成されている。しかし、上記のようにエンジンの再始動時に完爆が行われるか否かによって始動性の良否を判別するように構成した場合には、この判別のために所定の時間を要し、エンジンの再始動が不完全であると判別された時点から再始動用の電動機を作動させたのでは、迅速な発進性が得られず、運転者が違和感を受けることが避けられない。
【０００５】
なお、エンジンの再始動に要する時間を短縮化しつつ、適正にエンジンを再始させ得るようにするため、エンジンの再始動開始時点からスタータ用の電動機を作動させることも考えられるが、この場合には、気筒内の空気温度が高いことに起因して圧縮自己着火が発生し、エンジンの始動を停止させる方向のマイナストルクが作用することにより、エンジンの始動性が低下するという問題がある。例えば、エンジンの冷却水温度が８０°Ｃ程度となるエンジンの温間状態で、エンジンが停止状態となった後に、１分間程度の時間が経過すると、気筒内の空気が所定温度、例えば１００°Ｃ以上に上昇する傾向がある。このように高温状態なった気筒に燃料が噴射されることにより生成された混合気が、上記スタータの駆動力に応じて圧縮されると、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒が圧縮上死点となる前に自己着火してエンジンを逆転させる方向の駆動トルクが発生するため、エンジンの始動性が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑み、自動停止状態にあるエンジンを迅速かつ適正に再始動させることができるエンジンの始動装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、エンジン停止条件の成立に応じて自動停止状態なったエンジンを、スタータにより駆動して再始動させるように構成されたエンジンの始動装置において、エンジンの再始動開始時点から上記スタータを作動させるとともに、少なくとも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気筒を、その圧縮行程の終期以降に燃焼させるように燃料噴射および点火のタイミングを制御し、かつエンジンの再始動時に気筒内の空気温度が予め設定された基準温度よりも高い場合に、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の燃焼を抑制する再始動制御手段を備えたものである。
【０００８】
上記構成によれば、エンジンの再始動開始時点からスタータを作動させることに応じて得られる駆動力と、各気筒をその圧縮行程の終期以降で燃焼させることに応じて発生するエネルギーとの両方により、エンジンを短時間で確実に再始動させることが可能となるとともに、気筒内の空気温度が高い状態で、エンジンの再始動が行われる場合には、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒の燃焼を抑制する制御が実行されることにより、この気筒における圧縮自己着火の発生が効果的に防止されることになる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載のエンジンの始動装置において、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が予め設定された基準位置よりも下死点側にある場合にのみ、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の燃焼を抑制する制御を実行するものである。
【００１０】
上記構成によれば、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が予め設定された基準位置よりも下死点側にある場合には、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒のピストン停止位置も下死点側にあってこの気筒内に充分な量の空気が存在しており、エンジンの再始動時に上記気筒内に燃料が噴射されると、上記圧縮自己着火が生じ易い状態にあるため、上記気筒の燃焼を抑制する制御が実行されることにより、エンジンの再始動時にマイナストルクの発生を防止する効果が顕著に得られることになる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、エンジンの停止条件が成立したときに、エンジンを自動的に停止させるとともに、エンジンの自動停止状態で再始動条件が成立したときに、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、エンジンを再始動させるように構成されたエンジンの始動装置において、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が、上記気筒に対する燃料噴射および点火によりエンジンの再始動が可能な範囲よりも上死点側または下死点側にある場合には、エンジンの再始動開始時点からスタータを作動させるとともに、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気筒を、その圧縮行程の終期以降に燃焼させるように燃料噴射および点火のタイミングを制御し、かつ上記ピストン停止位置が上記再始動可能範囲よりも下死点側にあるとともに、エンジンの再始動時に気筒内の空気温度が予め設定された基準温度よりも高い場合に、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の燃焼を抑制する再始動制御手段を備えたものである。
【００１２】
上記構成によれば、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置に応じ、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することによりエンジンを再始動し得る状態にないことが確認された場合には、エンジンの再始動開始時点からスタータを作動させることに応じて得られる駆動力と、各気筒をその圧縮行程の終期以降で燃焼させることに応じて発生エネルギーとの両方により、エンジンを短時間で確実に再始動させることが可能となる。また、上記ピストン停止位置が上記再始動可能範囲よりも下死点側にあり、かつ気筒内の空気温度が高い状態で、上記スタータを作動させるとともに、各気筒をその圧縮行程の終期以降で燃焼させてエンジンの再始動が行われる場合には、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒の燃料を抑制する制御が実行されることにより、この気筒における圧縮自己着火の発生が効果的に防止されることになる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの始動装置において、エンジン停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射を中止することにより、上記気筒の燃焼を抑制するように構成したものである。
【００１４】
上記構成によれば、気筒内の空気温度が高い状態でエンジンの再始動が行われる際に、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射を中止する制御が実行されることにより、エンジンの再始動時に上記気筒で圧縮自己着火が生じることに起因したマイナストルクの発生が確実に防止されることになる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの始動装置において、エンジン停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射時期を通常時に比べてリタードさせることにより、上記気筒の燃焼を抑制するように構成したものである。
【００１６】
上記構成によれば、気筒内の空気温度が高い状態でエンジンの再始動が行われる際に、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射時期をリタードさせる制御が実行されることにより、この気筒で圧縮自己着火が生じることに起因したマイナストルクの発生が効果的に防止されることになる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、上記請求項１〜５の何れか１項に記載のエンジンの始動装置において、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の空燃比を通常時に比べてリッチ化することにより、上記気筒の燃焼を抑制するように構成したものである。
【００１８】
上記構成によれば、気筒内の空気温度が高い状態でエンジンの再始動が行われる際に、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒の空燃比をリッチ化する制御が実行されることにより、この気筒で圧縮自己着火が生じることに起因したマイナストルクの発生が効果的に防止されることになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明の一実施形態によるエンジンの概略構成を示している。これらの図において、エンジン本体は、シリンダヘッド１およびシリンダブロック２で構成された複数の気筒を有し、図示の実施形態では４つの気筒３Ａ〜３Ｄを有している。各気筒３Ａ〜３Ｄにはそれぞれピストン４が嵌挿され、ピストン４の上方に燃焼室５が形成されている。上記ピストン４はコンロッドを介してクランクシャフト６に連結されている。
【００２０】
各気筒３Ａ〜３Ｄの燃焼室５の頂部には点火プラグ７が装備され、そのプラグ先端が燃焼室５内に臨んでいる。さらに、燃焼室５の側方部には、この燃焼室５内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁８が設けられている。この燃料噴射弁８は、図略のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。
【００２１】
そして、図３に示すように、上記燃料噴射弁８から点火プラグ７付近に向けて燃料が噴射されることにより、筒内の温度状態が通常の場合には、図８の破線で示すように、燃料噴霧Ｆａの外縁部が点火プラグ７の電極部位７ａに位置するように、燃料噴射弁８の燃料噴射方向、噴霧角度および噴霧圧力が設定されている。上記燃料噴射弁８には、図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料噴射弁８に燃料が供給され、かつ、圧縮行程における燃焼室５内の圧力よりも高い燃料圧力が与えられるようになっている。
【００２２】
また、各気筒３Ａ〜３Ｄの燃焼室５に対して吸気ポート９および排気ポート１０が開口し、これらのポート９，１０に吸気弁１１および排気弁１２が装備されている。これらの吸気弁１１および排気弁１２は、図外のカムシャフト等からなる動弁機構により駆動される。そして、後に詳述するように各気筒が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒の吸・排気弁１１，１２の開閉タイミングが設定されている。
【００２３】
吸気ポート９および排気ポート１０には吸気通路１５および排気通路１６が接続されている。吸気通路１５には、吸気量調節手段としてのスロットル弁（吸気通路面積を調節するバルブ）が設けられ、当実施形態では、吸気量を制御する際における応答性を高めるため分岐吸気通路１５ａにスロットル弁１７が設けられている。すなわち、吸気通路１５は、サージタンク１５ｂの下流に気筒別の分岐吸気通路１５ａを有し、各分岐吸気通路１５ａの下流端が各気筒の吸気ポート９に連通するが、その各分岐吸気通路１５ａの下流端近傍に、各分岐吸気通路１５ａを同時に絞り調節する多連型のロータリバルブからなるスロットル弁１７が配設されている。このスロットル弁１７は、アクチュエータ１８により駆動されるように構成されている。
【００２４】
上記吸気通路１５におけるサージタンク１５ｂの上流に位置する共通吸気通路１５ｃには、吸気量を検出するエアフローセンサ２０が設けられている。また、上記クランクシャフト６に対し、その回転角を検出するクランク角センサが設けられており、当実施形態では、後に詳述するように、互いに一定量だけ位相のずれたクランク角信号を出力する２つのクランク角センサ２１，２２が設けられている。さらに上記クランクシャフト６に対し、その特定回転位置を検出することで気筒識別信号を与えることのできるカム角センサ２３が設けられている。なお、この他にもエンジンの制御に必要な検出要素として、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ２４、アクセル開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ２５等が装備されている。
【００２５】
図１において３０は、制御手段としての機能を有するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）であり、上記各センサ２０〜２５からの信号を受け、上記燃料噴射弁８に対して燃料噴射量および噴射時期を制御する制御信号を出力するとともに、点火プラグ７に対して点火時期を制御する制御信号を出力し、さらにスロットル弁１７のアクチュエータ１８に対してスロットル開度を制御する制御信号を出力するとともに、エンジンを再始動させるためのスタータ３１に所定のタイミングで作動指令信号を出力するように構成されている。上記スタータ３１は、エンジン本体のクランクシャフト６等に設けられたリングギアと歯合するピニオンギアが出力軸に設けられた駆動モータを有し、上記クランクシャフト６を回転駆動してエンジンを再始動させるように構成されている。
【００２６】
そして、エンジンのアイドリング状態で、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８からの燃料の噴射を中止するとともに、点火プラグ７の点火動作を停止する等により、自動的にエンジンを停止させるとともに、その後にエンジンの再始動条件が成立したときに、エンジンを自動的に再始動させる制御が実行されるようになっている。上記エンジンの自動停止時には、圧縮行程にある気筒および膨張行程にある気筒において、ピストン４が上死点方向に移動する際における抵抗を大きくすべく、少なくともこれらの気筒に対する吸気量を増大させ、特に膨張行程となる気筒に対してより多く吸気を供給するように、上記スロットル弁１７をエンジン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が実行される。
【００２７】
上記のように自動停止状態となったエンジンを再始動させる際には、上記スタータ３１をエンジン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が上記ＥＣＵ３０に設けられた再始動制御手段により実行されるようになっている。すなわち、図４に示すようにエンジンの停止時点ｔで、膨張行程にあるＮｏ．２気筒および圧縮行程にあるＮｏ．１気筒に、所定のタイミングで燃料噴射Ｆ１，Ｆ２および点火Ｓ１，Ｓ２を順次行うことによりエンジンを正転方向に駆動し、かつ何れかの気筒が上死点Ｔを超えた次の行程から圧縮行程となるＮｏ．３，Ｎｏ．４気筒を、その圧縮行程の終期以降に順次燃焼させるように燃料噴射Ｆ３，Ｆ４および点火Ｓ３，Ｓ４のタイミングを設定する制御がそれぞれ実行される。また、エンジンの再始動時に気筒内の空気温度が予め設定された基準温度よりも高い場合には、エンジン停止時に吸気行程にある上記Ｎｏ．３気筒の燃焼を抑制する制御が実行されるようになっている。
【００２８】
図５は、ＥＣＵ３０に設けられた再始動制御手段において実行されるエンジンの再始動制御ルーチンを示している。このエンジンの再始動制御ルーチンがスタートすると、まず予め設定されたエンジンの再始動条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ１）、ＮＯと判定された場合には、そのままリターンすることにより待機する。
【００２９】
上記ステップＳ１でＹＥＳと判定され、停車状態にある車両を発進するためにアクセル操作等が行われたり、バッテリー電圧が低下し、あるいは車載のエアコンが作動状態なったりする等により、エンジンの再始動条件が成立したことが確認された場合には、スタータ３１の駆動を開始するとともに（ステップＳ２）、エンジンの停止時におけるピストンの停止位置に基づき、エンジンの停止時点ｔで圧縮行程にあるＮｏ．１気筒および膨張行程にあるＮｏ．２気筒内の空気量を算出する（ステップＳ３）。
【００３０】
具体的には、後述するように図６に示す停止位置検出ルーチンにより検出されたピストン停止位置から上記両気筒の燃焼室容積が求められる。また、エンジン停止の際には、燃料カットされた時点からエンジンが数回転した後に停止するので、上記膨張行程にあるＮｏ．２気筒内もある程度新気で満たされた状態にあり、かつエンジンの停止中に上記各気筒の筒内圧力は略大気圧となっているので、上記燃焼室容積から各気筒内の新気量を求めることができる。なお、燃料カット前に運転状態がλ＝１のアイドル運転の場合は、スロットル弁１７が閉じているため、エンジン停止までの掃気が不充分な場合があり、エンジン停止の際における吸気圧力と停止までのエンジン回転数（サイクル数）から精度良く新気を求めるようにしてもよい。
【００３１】
次いで、上記ステップＳ３で算出された気筒内の空気量に基づき、エンジンの停止時に膨張行程にあるＮｏ．２気筒内の空燃比が理論空燃比（λ＝１）付近となるように燃料噴射Ｆ１を行った後（ステップＳ４）、この燃料の気化時間を考慮して設定された時間が経過した時点で、上記Ｎｏ．２気筒に対する点火Ｓ１を実行する（ステップＳ５）。
【００３２】
また、上記ステップＳ３で算出された気筒内の空気量に基づき、エンジンの停止時に圧縮行程にあるＮｏ．１気筒内の空燃比が理論空燃比付近（λ＝１）となるように燃料噴射Ｆ２を実行する（ステップＳ６）。なお、エンジンの冷却水温度が８０°Ｃ程度となるエンジンの温間状態で、エンジンが停止状態となった後に、１分間程度の時間が経過すると、気筒内の空気が所定温度、例えば１００°Ｃ以上に上昇するため、気筒内の空気密度が低くなる傾向がある。このような場合には、気筒内の空気密度に応じて各気筒に対する燃料噴射量を補正することが好ましい
そして、上記Ｎｏ．１気筒が圧縮上死点Ｔとなった後に、このＮｏ．１気筒に対する点火Ｓ２を実行するとともに（ステップＳ７）、ＥＣＵ３０に設けられた筒内温度推定手段により推定されたエンジンの再始動時点における筒内温度が、予め設定された基準温度よりも高いか否かを判定する（ステップＳ８）。この基準温度は、再始動開始時点からスタータ３１による再始動のアシストを行いつつ、エンジンの停止時に膨張行程にあるＮｏ．２気筒および圧縮行程にあるＮｏ．１気筒で燃焼を行うことによりエンジンを再始動させる際に、エンジンの停止時に吸気行程にあるＮｏ．３気筒に対する燃料噴射Ｆ３を行うと、この燃料噴射Ｆ３により生成された混合気の点火Ｓ３を行う前に、圧縮自己着火が生じる可能性が高いか否かを判別するために設定された温度である。
【００３３】
上記ステップＳ８でＮＯと判定されて筒内温度が上記基準温度以下であることが確認された場合には、上記Ｎｏ．３気筒に対し、その圧縮トップ前９０ｄｅｇＣＡの時点で燃料噴射Ｆ３を実行する（ステップＳ９）。この燃料噴射Ｆ３により生成される混合気の空燃比Ａ／Ｆが１４程度のややリッチとなるように、上記Ｎｏ．３気筒に対する燃料噴射量を設定する。次いで、このＮｏ．３気筒が上死点Ｔとなった直後に点火Ｓ３を実行する（ステップＳ１０）。
【００３４】
一方、上記ステップＳ８でＹＥＳと判定されて筒内温度が上記基準温度よりも高いことが確認された場合には、エンジンの停止時に吸気行程にあるＮｏ．３気筒に対する燃料噴射Ｆ３を中止した後（ステップＳ１１）、通常のタイミングで燃料の噴射および点火を行う通常の制御状態に移行する（ステップＳ１２）。そして、エンジンのクランク角度またはエンジンの再始動開始時点から経過時間に対応した値として予め設定されたマップから、スタータ３１によるアシスト駆動を終了させるか否かを判断するために用いるエンジンの基準回転数Ｒを読み出して設定する（ステップＳ１３）。
【００３５】
そして、現時点のエンジン回転数Ｎｅが上記基準回転数Ｒ以上となったか否か判定し（ステップＳ１４）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＳ１３に戻り、再度回転数Ｎｅが上記駆動解除回転数Ｒ以上となったか否か判定する。そして、上記ステップＳ１４においてＹＥＳと判定された時点で、スタータ３１の駆動を停止する（ステップＳ１５）。
【００３６】
図６は、ＥＣＵ３０に設けられたピストン位置検出手段において実行されるピストン停止位置の検出ルーチンを示している。この検出ルーチンの制御がスタートすると、第１クランク角信号ＣＡ１（第１クランク角センサからの信号）および第２クランク角信号ＣＡ２（第２クランク角センサからの信号）に基づき、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗであるか否か、または第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈであるか否かを判定する。要するに、エンジンの停止動作時における上記信号ＣＡ１，ＣＡ２の位相の関係が、図７（ａ）のようになるか、それとも図７（ｂ）のようになるかを判別することにより、エンジンが正転状態にあるか逆転状態にあるかを判別する（ステップＳ２１）。
【００３７】
すなわち、エンジンの正転時には、図７（ａ）のように、第１クランク角信号ＣＡ１に対して第２クランク角信号ＣＡ２が半パルス幅程度の位相遅れをもって生じることにより、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗ、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈとなる。一方、エンジンの逆転時には、図７（ｂ）のように、第１クランク角信号ＣＡ１に対して第２クランク角信号ＣＡ２が半パルス幅程度の位相の進みをもって生じることにより、エンジンの正転時とは逆に第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈ、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗとなる。
【００３８】
そこで、ステップＳ２１の判定がＹＥＳであれば、エンジンの正転方向のクランク角変化を計測するためのＣＡカウンタをアップし（ステップＳ２２）、ステップＳ２１の判定がＮＯの場合は、上記ＣＡカウンタをダウンする（ステップＳ２３）。そして、エンジン停止後に上記ＣＡカウンタの計測値を調べることでピストン停止位置を求める（ステップＳ２４）。
【００３９】
上記のようにエンジンの再始動開始時点からスタータ３１を作動させるとともに、少なくとも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気筒を、その圧縮行程の終期以降に燃焼させるように燃料噴射および点火のタイミングを制御するようにしたため、エンジンの再始動開始時点からスタータ３１を作動させることに応じて得られる駆動力と、上記各気筒で燃焼させることに応じて発生する燃焼エネルギーとの両方により、エンジンを短時間で確実に再始動させることができる。
【００４０】
すなわち、図８（ｂ）に示すように、エンジンの再始動開始信号の出力時点で膨張行程にある気筒および圧縮行程に気筒に対する燃料噴射を行って順次点火することによりエンジンを再始動させるとともに、エンジンの回転数の上昇度合いを見て再始動に失敗を生じる可能性が高いと判別された時点で、スタータ３１を作動させるスタート駆動信号を出力することにより、再始動のアシストを行うように構成した場合には、エンジン回転数が所定回転数（例えば６００ｒｐｍ）以上に上昇して再始動が完了するまでに０．６秒近くの時間を要することが避けられない。これに対して図８（ａ）に示すようにエンジンの再始動開始信号の出力直後からスタータ駆動信号出力してスタータ３１を作動させつつ、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒および圧縮行程に気筒に対する燃料噴射を行って順次点火することによりエンジンを再始動させるように構成した場合には、再始動開始後の０．３５秒程度でエンジン回転数を所定回転数以上（例えば６００ｒｐｍ）に上昇させて再始動を完了させることができる。
【００４１】
そして、エンジンの再始動時に気筒内の空気温度が高い状態で、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射を行うと、この燃料噴射に応じて生成された混合気が、図９（ａ）の破線Ｐ２で示すように、圧縮上点ＴＤＣになる前に圧縮自己着火して気筒内の圧力が上昇することにより、図９（ｂ）の破線Ｔ２で示すように、大きなマイナストルクが発生するとともに、これに対応して上記圧縮上点ＴＤＣ後に発生する駆動トルクが、図９の実線Ｔ１で示す通常燃焼時に比べて減少することになる。
【００４２】
したがって、エンジンの再始動時に気筒内の空気温度が高いことが確認された場合には、上記のようにエンジンの停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射を中止して、上記圧縮自己着火が生じることに起因したマイナストルクの発生を防止することにより、エンジンの始動性を効果的に向上させることができる。なお、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射を中止する場合には、この気筒の圧縮行程で筒内の空気が圧縮されることに起因するマイナストルクの発生を防止するため、吸気弁の上記圧縮行程で吸気弁を開放状態に維持することが望ましい。すなわち、上記吸気弁を開閉駆動する電磁駆動式の動弁機構に、エンジンの再始動時に上記気筒の吸気弁を開放状態とする制御信号を出力して圧縮行程で上記吸気弁を所定期間に亘り開放状態に維持することにより、圧縮行程で筒内の空気が圧縮されるのを防止することが望ましい。
【００４３】
また、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピントン停止位置が下死点側にある場合には、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒のピントン停止位置も下死点側にあり、この気筒内に充分な量の空気が存在しているため、この気筒内に燃料を噴射すると、上記圧縮自己着火が特に生じ易い傾向がある。したがって、ＥＣＵ３０に設けられたピストン位置検出手段によりエンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピントン停止位置を検出し、このピストン停止位置が下死点側にあることが確認された場合にのみ、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射を中止する制御を実行することにより、上記圧縮自己着火が生じることに起因したマイナストルクの発生を防止する効果が顕著に得られることになる。
【００４４】
一方、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピントン停止位置が上死点側にある場合には、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒内の空気量が少なく、この気筒内に燃料を噴射しても、上記圧縮自己着火が生じにくい傾向にあるため、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射を行って強制点火させることにより、図９（ａ）の実線Ｐ１に示すように、圧縮上死点ＴＤＣ後に上記気筒内の圧力を上昇させてエンジンの再始動に要する時間を短縮化することが望ましい。
【００４５】
上記実施形態では、常にエンジンの再始動開始時点からスタータ３１を作動させつつ、各気筒に順次燃料を噴射して点火することによりエンジンを再始動させるように構成した例について説明したが、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が、上記燃料噴射および点火によりエンジンを再始動し得る範囲内にあるか否かを判定し、この範囲外である場合に、エンジンの再始動開始時点からスタータ３１を作動させるとともに、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気筒を、その圧縮行程の終期以降に燃焼させるように燃料噴射および点火のタイミングを制御し、かつ上記ピストン停止位置が上記範囲よりも下死点側にあるとともに、エンジンの再始動時に気筒内の空気温度が予め設定された基準温度よりも高い場合に、エンジン停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射を中止するように構成してもよい。
【００４６】
具体的には、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置をＥＣＵに設けられたピストン位置検出手段により検出し、このピストン停止位置が、図１０中に斜線を付して示した範囲Ａ、つまり膨張行程の中期領域に相当する範囲内にあるか否かを判定し、上記範囲Ａ外であって、その下死点ＢＤＣ側の領域Ｂにある場合には、上記図５に示すエンジンの再始動制御制御、つまりエンジンの再始動開始時点からスタータ３１を作動させるとともに、少なくとも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気筒を、その圧縮行程の終期以降に燃焼させるように燃料噴射および点火のタイミングを制御し、かつエンジンの再始動時に気筒内の空気温度が予め設定された基準温度よりも高い場合に、エンジン停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射を中止する制御を実行する。
【００４７】
一方、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が上記範囲Ａ外であって、その上死点ＴＤＣ側の領域Ｃにある場合には、エンジンの再始動開始時点からスタータ３１を作動させるとともに、エンジンの再始動時に気筒内の空気温度が予め設定された基準温度よりも高いか否かに拘わらず、少なくとも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気筒を、その圧縮行程の終期以降に燃焼させるように燃料噴射および点火のタイミングを設定してエンジンを再始動させる制御を実行する。
【００４８】
また、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が、図１０に示す範囲Ａ内であってピストンの上死点ＴＤＣと下死点ＢＤＣとの中間位置Ａ０よりも上死点ＴＤＣ側（領域Ａ１）にあることが確認された場合には、図１１に示すエンジンの再始動制御を実行する。この再始動制御動作では、まず上記ピストン停止位置検出手段により検出された上記気筒のピストン停止位置に基づき、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒および膨張行程にある気筒内の空気量をそれぞれ算出する（ステップＳ１０１）。すなわち、図１２に示す例において、エンジンの停止時点ｔで、圧縮行程にあるＮｏ．１気筒および膨張行程にあるＮｏ．２気筒内の空気量をそれぞれ算出する。
【００４９】
続いて、上記ステップＳ１０１で算出されたＮｏ．１気筒内の空気量、つまりエンジンの停止時点ｔで圧縮行程にあるＮｏ．１気筒内の新気量に基づき、このＮｏ．１気筒内に燃料を噴射することにより生成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように設定された量の燃料噴射を行うとともに（ステップＳ１０２）、エンジンの停止時点ｔで膨張行程にあるＮｏ．２気筒内に燃料を噴射することにより形成される混合気の空燃比が所定値（例えばλ＝１の近傍またはλ≦１のリッチ）となるように算出された量の燃料噴射Ｆ１をＮｏ．２気筒に対して実行する（ステップＳ１０３）。
【００５０】
そして、上記Ｎｏ．１気筒に噴射された燃料が気化するのに要する所定時間が経過した時点で、上記Ｎｏ．１気筒に対する点火を実行して初回の燃焼（図１２の矢印▲１▼参照）を行うことにより（ステップＳ１０４）、エンジンのクランク軸を逆転させる。上記初回の燃焼の後に、クランク角センサのエッジ（クランク角信号の立ち上がりまたは立ち下がり）が検出されたか否かを検出することにより（ステップＳ１０５）、ピストンが動いたか否かを判定する。
【００５１】
上記ステップＳ１０５の判定結果がＮＯであり、失火によりピストンが動いていないことが確認された場合には、予め設定された所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１０６）、ＮＯと判定された場合には、再点火を行った後（ステップＳ１０７）、上記ステップＳ１０５に移行してクランク角センサのエッジが検出されたか否かを再度判定する。
【００５２】
上記ステップＳ１０６でＹＥＳと判定され、再始動制御の開始後に所定時間が経過してもピストンが動かなかった場合には、この時点でスタータ３１を作動せるスタートアシスト制御を実行する（ステップＳ１０８）。上記所定時間は、エンジンの停止時に圧縮行程にあるＮｏ．１気筒で燃焼を行わせることにより実際にエンジンが逆転し始めるまでのディレー時間を考慮するとともに、エンジンの再始動に要する時間を一定時間内に抑えるために予め設定されたものである。
【００５３】
上記ステップＳ１０５でＹＥＳと判定され、所定時間内にエンジンが逆転し始めたことが確認された場合には、エンジンの停止時に圧縮行程にあるＮｏ．１気筒で初回の燃焼▲１▼を行うことにより駆動されたクランク軸の逆転量が予め設定された所定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０９）。このステップＳでＮＯと判定され、クランク軸の逆転量が小さいために、エンジンの停止時に膨張行程にあるＮｏ．２気筒内の空気が充分に圧縮された状態にないことが確認された場合には、ステップＳ１０８に移行して上記スタートアシスト制御を実行する。
【００５４】
上記ステップＳ１０９でＹＥＳと判定された場合には、エンジンの停止時に圧縮行程にあるＮｏ．１気筒で初回の燃焼▲１▼を行うことにより、このＮｏ．１気筒のピストンが下死点Ｂを超えていないか否かを判定し（ステップＳ１１０）、ＮＯと判定されて上記ピストンが下死点Ｂを超えたこと、つまり上記初回の燃焼▲１▼に応じてクランク軸が逆転することより発生するマイナストルクが大きくなり過ぎることが確認された場合には、上記ステップＳ１０８に移行して上記スタートアシスト制御を実行する。
【００５５】
上記ステップＳ１１０でＹＥＳと判定されてＮｏ．１気筒のピストンが下死点Ｂを超えていないこと、つまり上記初回の燃焼▲１▼によるクランク軸の逆転量が適正値であることが確認された場合には、上記エッジの検出後に所定時間が経過した時点で、エンジンの停止時に膨張行程にあるＮｏ．２気筒に対する点火Ｓ１を行った後（ステップＳ１１１）、上記スタータ３１を作動させることによるスタートアシストが必要か否かの判定制御を実行する（ステップＳ１１２）。
【００５６】
すなわち、上記Ｎｏ．２気筒の燃焼を行ってエンジンを正転駆動することにより上昇したエンジン回転数が予め設定された基準回転数以上になったか否か、またはこの基準回転数を超えるまでに要した時間が予め設定された基準時間よりも長いか否かを判定することにより、エンジンの再始動を失敗する可能性が高いか否かを判別する。そして上記判定の結果、エンジンの再始動を失敗する可能性が高いと判定された場合には、その時点で上記スタータ３１を作動させてスタートアシストを実行する。
【００５７】
次いで、所定クランク角となった時点で、エンジンに停止時に圧縮行程にあるＮｏ．１気筒に対する再度の燃料噴射Ｆ２および点火Ｓ２を行う（ステップＳ１１３）。この場合、上記Ｎｏ．１気筒内に残存する新気量を演算するとともに、上記燃料噴射Ｆ２よりＮｏ．１気筒内の空燃比が理論空燃よりもややリッチとなるように上記燃料噴射量を設定する。その後、所定のタイミングで第２目のスタートアシスト判定制御を実行するとともに（ステップＳ１１４）、エンジンの停止時に吸気行程にあるＮｏ．３気筒に対して燃料噴射Ｆ３および点火Ｓ３を所定のタイミングで実行した後（ステップＳ１１５）、リターンして通常の制御状態に移行する。
【００５８】
また、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が、図１０に示す範囲Ａ内であってピストンの上死点ＴＤＣと下死点ＢＤＣとの中間位置Ａ０よりも下死点ＢＤＣ側（領域Ａ２）にあることが確認された場合には、図１１に示す再始動の制御を示すフローチャートのステップＳ１０２において求められるＮｏ．１気筒（エンジンに停止時に圧縮行程にある気筒）の空燃比が理論空燃比またはそれよりもリッチに設定される点と、上記Ｎｏ．１気筒に対する再度の燃料噴射Ｆ２および点火Ｓ２（ステップＳ１１３）が行われない点を除き、図１１に示す再始動制御と同様の処理を実行する。
【００５９】
上記のようにエンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が、上記燃料噴射Ｆ１〜Ｆ３および点火Ｓ１〜Ｓ３等によりエンジンを再始動させる状態にある場合、つまり上記ピストン停止位置が図１０の領域Ａにある場合に、再始動開始時点からスタータ３１を作動させることなく、上記燃料噴射Ｆ１〜Ｆ３および点火Ｓ１〜Ｓ３等によりエンジンを再始動させる制御を実行するように構成した場合には、不必要なスタータ３１の作動が行われることによる騒音の発生および電力の浪費等の弊害を生じることなく、エンジンを適正に作動させることができるという利点がある。
【００６０】
特に、上記実施形態に示すように、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒で初回の燃焼▲１▼を行わせることにより、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストンを上昇させてその気筒内の圧力を高めた状態で燃焼を行わせるように構成したため、エンジンの停止時に膨張行程にある上記気筒の燃焼圧を有効にピストンに作用させることにより、エンジンを効果的に正転することができるという利点がある。
【００６１】
さらに、上記実施形態では、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が上記範囲Ａ内において上死点ＴＤＣ側（圧縮行程気筒の下死点側）の領域Ａ１にある場合に、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒における上記初回の燃焼を行う際に、その気筒内に燃焼用空気を存在させるように空燃比を設定し、この気筒のピストンが上昇に転じて圧縮上死点を超える際に第２回目の燃焼を行わせるように構成したため、上記気筒で行われる初回の燃焼▲１▼によりエンジンの停止時に膨張行程にある気筒内の圧力を充分に高めることができるとともに、上記第２回目の燃焼によりエンジンの正転方向の駆動トルクを効果的に高めて始動性を大幅に向上させることができるという利点がある。
【００６２】
なお、上記実施形態では、気筒内の空気温度が高い状態でエンジンの再始動が行われる際に、圧縮自己着火が生じることに起因したマイナストルクの発生が確実に防止するため、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射を中止することにより、上記気筒の燃焼を抑制するように構成した例について説明したが、エンジン停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射時期を通常時に比べてリタードさせることにより、上記気筒の燃焼を抑制するように構成してもよい。このように構成した場合には、気筒内の空気温度が高い状態でエンジンの再始動が行われる際に、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒に対する燃料噴射時期をリタードさせて燃料の気化を抑制することにより、上記気筒で圧縮自己着火が生じることに起因したマイナストルクの発生を効果的に防止することができる。
【００６３】
また、気筒内の空気温度が高い状態でエンジンの再始動が行われる際に、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の空燃比Ａ／Ｆを７〜１０程度に設定することにより通常時に比べてリッチ化し、上記気筒に噴射された燃料が気化する際に大量の熱が奪われる結果、上記気筒の燃焼が抑制されるように構成してもよい。このように構成した場合においても、気筒内の空気温度が高い状態でエンジンの再始動が行われる際に、圧縮自己着火が生じることに起因したマイナストルクの発生を効果的に防止できるという利点がある。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明は、エンジン停止条件の成立に応じて自動停止状態なったエンジンを、スタータにより駆動して再始動させるように構成されたエンジンの始動装置において、エンジンの再始動開始時点から上記スタータを作動させるとともに、少なくとも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気筒を、その圧縮行程の終期以降に燃焼させるように燃料噴射および点火のタイミングを制御し、かつエンジンの再始動時に気筒内の空気温度が予め設定された基準温度よりも高い場合に、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の燃焼を抑制するように構成したため、エンジンの再始動開始時点からスタータを作動させることに応じて得られる駆動力と、各気筒をその圧縮行程の終期以降で燃焼させることに応じて発生するエネルギーとの両方により、エンジンを短時間で確実に再始動させることができるとともに、気筒内の空気温度が高い状態でエンジンの再始動が行われる場合には、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒の燃焼を抑制することにより、この気筒における圧縮自己着火の発生を防止してエンジンの始動性を効果的に向上させることができる。
【００６５】
また、請求項３に係る発明は、エンジンの停止条件が成立したときに、エンジンを自動的に停止させるとともに、エンジンの自動停止状態で再始動条件が成立したときに、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、エンジンを再始動させるように構成されたエンジンの始動装置において、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が、上記気筒に対する燃料噴射および点火によりエンジンの再始動が可能な範囲よりも上死点側または下死点側にある場合には、エンジンの再始動開始時点からスタータを作動させるとともに、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気筒を、その圧縮行程の終期以降に燃焼させるように燃料噴射および点火のタイミングを制御し、かつ上記ピストン停止位置が上記再始動可能範囲よりも下死点側にあるとともに、エンジンの再始動時に気筒内の空気温度が予め設定された基準温度よりも高い場合に、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の燃焼を抑制するように構成したため、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置に応じ、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することによりエンジンを再始動し得る状態にないことが確認された場合には、エンジンの再始動開始時点からスタータを作動させることに応じて得られる駆動力と、各気筒をその圧縮行程の終期以降で燃焼させることに応じて発生エネルギーとの両方により、エンジンを短時間で確実に再始動させることができる。そして、上記ピストン停止位置が上記再始動可能範囲よりも下死点側にあり、かつ気筒内の空気温度が高い状態で上記スタータを作動させるとともに、各気筒をその圧縮行程の終期以降で燃焼させてエンジンの再始動が行われる場合には、エンジンの停止時に吸気行程にある気筒の燃料を抑制する制御を実行することにより、この気筒における圧縮自己着火の発生を防止してエンジンの始動性を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。
【図２】上記エンジンの概略平面図である。
【図３】燃料の噴霧状態を示す説明図である。
【図４】エンジン再始動時の各気筒のサイクルおよび燃焼動作を示す説明図である。
【図５】制御手段によるエンジン再始動時の制御動作を示すフローチャートである。
【図６】エンジン停止時のピストン位置を検出するための処理を示すフローチャートである。
【図７】２つのクランク角センサからのクランク角信号を示すものであって、（ａ）はエンジン正転時の信号、（ｂ）はエンジン逆転時の信号である。
【図８】エンジンの再始動に要する時間を示すタイムチャートである
【図９】エンジン再始動時の筒内圧力および発生トルクの変化状態を示すタイムチャートである。
【図１０】エンジン停止時のピストン位置に応じた再始動制御モード選択のための範囲の設定を示す説明図である。
【図１１】エンジン再始動時における制御動作の別の例を示すフローチャートである。
【図１２】エンジン再始動時の各気筒のサイクルおよび燃焼動作を示す説明図である。
【符号の説明】
３Ａ〜３Ｄ  気筒
４  ピストン
７  点火プラグ
８  燃料噴射弁
２１，２２  クランク角センサ
３０  ＥＣＵ（再始動制御手段）
３１  スタータ
【図１】
2004301078.tif 000003
【図２】
2004301078.tif 000004
【図３】
2004301078.tif 000005
【図４】
2004301078.tif 000006
【図５】
2004301078.tif 000007
【図６】
2004301078.tif 000008
【図７】
2004301078.tif 000009
【図８】
2004301078.tif 000010
【図９】
2004301078.tif 000011
【図１０】
2004301078.tif 000012
【図１１】
2004301078.tif 000013
【図１２】
2004301078.tif 000014