(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、エンジンの再始動時にエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、エンジンの始動開始時点から、最初の気筒が上死点を超えて第２番目の気筒が上死点を超える時点またはその近傍までの期間内で、上記エンジンの回転速度の検出値に基づいて始動状態の良否を判定し、エンジンの始動状態が不良であると判定された時点でスタータ３１を駆動して再始動のアシストを行うように制御するＥＣＵ３０からなる再始動制御手段と設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、エンジンの再始動時にエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、エンジンの始動開始時点から、最初の気筒が上死点を超えて第２番目の気筒が上死点を超える時点またはその近傍までの期間内に検出されたエンジンの回転速度に基づいて始動状態の良否を判定し、エンジンの始動状態が不良であると判定された時点でスタータを駆動して再始動のアシストを行うように制御する再始動制御手段と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】
ギア噛み合い機構からなるスタータを備え、エンジンの再始動時にエンジン回転速度が予め設定されたスタータによる駆動に適した速度となるまでスタータの駆動を待機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】
スタータは、エンジン本体側に設けられたリングギアに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】
エンジンの再始動開始時点から上記期間内で、各気筒の燃焼期間を除いた時期に検出されたエンジンの回転速度に基づいて始動状態の良否を判定することを特徴とする請求項１〜３に何れかに記載のエンジンの始動装置。
【請求項５】
エンジンの再始動開始時点から第２番目の気筒が上死点を超える前の期間内で、各気筒の燃焼期間を除いた時期に検出されたエンジンの回転速度に基づいて始動状態の良否を判定することを特徴とする請求項１〜３に何れかに記載のエンジンの始動装置。
【請求項６】
エンジンの再始動開始後にエンジンを正転させる方向に駆動する第１番目の気筒の燃焼終了時点から、第１番目の気筒が上死点を超える前までの期間内に検出されたエンジンの回転速度に基づいて始動状態の良否を判定することを特徴とする請求項１〜３に何れかに記載のエンジンの始動装置。
【請求項７】
エンジンのクランク角が予め設定された基準角度となるまでの時間を計測し、この計測時間が基準時間よりも長い場合に、エンジンの始動状態が不良であると判定することを特徴とする１〜３に何れかに記載のエンジンの始動装置。
【請求項８】
エンジンの再始動時にエンジンの要求トルクを検出し、この要求トルクが大きいほど、上記基準時間を短い値に設定することを特徴とする請求項７に記載のエンジンの始動装置。
【請求項９】
エンジンの再始動時にアクセルペダルの踏込状態を検出し、このアクセルペダルの踏込状態に基づいてエンジンの要求トルクを判別するエンジンの再始動時にエンジンの要求トルクを判別することを特徴とする請求項８に記載のエンジンの始動装置。
【請求項１０】
エンジンの再始動時に車両の発進要求があるか否かを判定し、この発進要求がない場合には、発進要求がある場合に比べて上記基準時間を短い値に設定することを特徴とする請求項７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、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うだけで再始動させることが可能であるにも拘わらず、スタータによる駆動が行われることにより騒音の発生するとともに電力が消費され、かつスタータの寿命が低下する等の問題がある。
【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、エンジンの再始動時にエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、エンジンの始動開始時点から、最初の気筒が上死点を超えて第２番目の気筒が上死点を超える時点またはその近傍までの期間内に検出されたエンジンの回転速度に基づいて始動状態の良否を判定し、エンジンの始動状態が不良であると判定された時点でスタータを駆動して再始動のアシストを行うように制御する再始動制御手段とを備えたものである。
【０００８】
上記構成によれば、エンジンの始動開始時点から、最初の気筒が上死点を超えて第２番目の気筒が上死点を超える時点またはその近傍までの期間内で検出されたエンジンの回転速度に基づき、エンジンの始動状態が不良であると判定された場合に、この時点でスタータが駆動されて再始動のアシストが行われるため、自動停止状態にあるエンジンが迅速かつ適正に再始動されることになる。
【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、ギア噛み合い機構からなるスタータを備え、エンジンの再始動時にエンジン回転速度が予め設定されたスタータによる駆動に適した速度となるまでスタータの駆動を待機するものである。
【００１０】
上記構成によれば、エンジンの再始動時に検出されたエンジン回転速度に基づいてエンジンの始動状態が不良であると判定された場合に、エンジンの回転速度がスタータの駆動に適した速度となった時点で、上記スタータの駆動が行われるため、このスタータの駆動時に騒音が発生したり、スタータのギア噛み合い機構に過大な負荷が作用してスタータの寿命が低下したりするのを効果的に防止することが可能となる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、上記請求項２に記載のエンジンの始動装置において、スタータは、エンジン本体側に設けられたリングギアに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するものである。
【００１２】
上記構成によれば、エンジンの再始動時に検出されたエンジン回転速度に基づいてエンジンの始動状態が不良であると判定された場合に、エンジンの回転速度がスタータの駆動に適した速度となった時点で、駆動モータの出力軸に設けられたピニオンギアがエンジン本体側のリングギアに歯合されてスタートアシストが行われるため、上記スタータの駆動時に騒音が発生したり、スタータに過大な負荷が作用したりすることが防止されつつ、自動停止状態にあるエンジンが迅速かつ適正に再始動されることになる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３に何れかに記載の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期間内で、各気筒の燃焼期間を除いた時期に検出されたエンジンの回転速度に基づいて始動状態の良否を判定するものである。
【００１４】
上記構成によれば、エンジンの再始動時にエンジンを正転させる方向に駆動する第二番目の燃焼が行われることにより上昇したエンジンの回転速度に基づき、上記燃焼の影響を受けることなく、再始動状態の良否が迅速かつ適正に判別されることになる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、上記請求項１〜３に何れかに記載の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第２番目の気筒が上死点を超える前の期間内で、各気筒の燃焼期間を除いた時期に検出されたエンジンの回転速度に基づいて始動状態の良否を判定するものである。
【００１６】
上記構成によれば、エンジンの再始動時に上記期間内おいて燃焼の影響を受けることなく正確に検出されたエンジンの回転速度に基づき、より迅速かつ適正に再始動状態の良否が判別されることになる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、上記請求項１〜３に何れかに記載のエンジンの始動装置において、エンジンの再始動開始後にエンジンを正転させる方向に駆動する第１番目の気筒の燃焼終了時点から、第１番目の気筒が上死点を超える前までの期間内に検出されたエンジンの回転速度に基づいて始動状態の良否を判定するものである。
【００１８】
上記構成によれば、エンジンの再始動時にエンジンを正転させる方向に駆動する最初の燃焼が行われることにより上昇したエンジンの回転速度に基づき、上記燃焼の影響を受けることなく、さらに迅速かつ適正に再始動状態の良否が判別されることになる。
【００１９】
請求項７に係る発明は、上記１〜３に何れかに記載のエンジンの始動装置において、エンジンのクランク角が予め設定された基準角度となるまでの時間を計測し、この計測時間が基準時間よりも長い場合に、エンジンの始動状態が不良であると判定するものである。
【００２０】
上記構成によれば、エンジンの再始動時においてエンジンのクランク角が基準角度になるまでに要した時間に基づき、再始動状態の良否が容易かつ適正に判別されることになる。
【００２１】
請求項８に係る発明は、上記請求項７に記載のエンジンの始動装置において、エンジンの再始動時にエンジンの要求トルクを検出し、この要求トルクが大きいほど、上記基準時間を短い値に設定するものである。
【００２２】
上記構成によれば、エンジンの再始動時に大きな出力トルクを発揮することが要求されている場合には、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを判定するための基準時間が短い値に設定されることにより、エンジンの再始動状態が適正であるか否かが迅速に判定され、エンジンの始動状態が不良であると判定された場合に、スタータが早期に駆動されて再始動のアシストが行われることになる。
【００２３】
請求項９に係る発明は、上記請求項８に記載のエンジンの始動装置において、エンジンの再始動時にアクセルペダルの踏込状態を検出し、このアクセルペダルの踏込状態に基づいてエンジンの要求トルクを判別するエンジンの再始動時にエンジンの要求トルクを判別するものである。
【００２４】
上記構成によれば、運転者がアクセルペダルを早期に踏み込み、あるいはアクセルペダル大きく踏み込む等により迅速に発進することを要求していることが確認された場合には、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを判定するための基準時間が短い値に設定されることにより、エンジンの再始動状態が適正であるか否かが迅速に判定されることになる。
【００２５】
請求項１０に係る発明は、上記請求項７に記載のエンジンの始動装置において、エンジンの再始動時に車両の発進要求があるか否かを判定し、発進要求がない場合には、この発進要求がある場合に比べて上記基準時間を長い値に設定するものである。
【００２６】
上記構成によれば、運転者が発進を意図していない状態で再始動条件が成立した場合には、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを判定するための基準時間が長い値に設定されることにより、エンジンの再始動状態が適正であるか否かが正確に判定され、スタータが必要な場合にのみ駆動されることになる。
【００２７】
【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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、必要に応じて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。
【００３４】
上記スタータ３１は、図４に示すように、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３２と歯合するピニオンギア３３が出力軸に設けられた駆動モータ３４を有し、エンジンの再始動時に、上記ピニオンギア３３を図に待機位置から矢印に示す方向に移動させてリングギア３２に歯合させることにより、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。
【００３５】
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。
【００３６】
上記のように停止条件の成立時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、膨張行程にある気筒で燃焼を行わせることによりエンジンを正転方向に駆動するが、エンジン停止時のピストンの位置が所定範囲にある場合、先ずエンジン停止時の圧縮行程気筒に初回の燃焼を実行してエンジンを少し逆転させることにより、膨張行程にある気筒のピストンを上昇させて気筒内の圧力を高めた後に、当該膨張行程気筒で燃焼を行わせるようにする。
【００３７】
また、エンジンの再始動時に、上記のように圧縮行程気筒での初回燃焼、膨張行程気筒での燃焼を行うとともに、初回燃焼後の圧縮行程気筒の気筒内に燃焼用空気を残存させて圧縮行程気筒のピストンが上昇に転じてから上死点付近に達したときに再燃焼を行わせる第１再始動モードと、圧縮行程気筒での初回燃焼及び膨張行程気筒での燃焼は行うが、圧縮行程気筒での再燃焼（第２回目の燃焼）は行わない第２再始動モードと、圧縮行程気筒での初回燃焼を行わずにスタータ３１でアシストしつつ膨張行程気筒での燃焼及びその次の圧縮行程気筒での燃焼により始動を行う第３再始動モードとを、ピストンの停止位置に応じて選択的に実行するようになっている。
【００３８】
上記ＥＣＵ３０によるエンジンの停止制御を、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートに示す処理は、エンジンが運転されている状態からスタートし、ＥＣＵ３０において、まず自動停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。すなわち、車速およびエンジン温度（エンジン冷却水の温度）等の検出値に基づき、例えば車速が０の停車状態が所定時間以上に亘って持続し、かつエンジン温度が所定範囲内にあり、さらにエンジンを停止させることに格別の不都合がない状況にある場合等に、自動停止条件が成立したと判定される。
【００３９】
上記自動停止条件が成立したときは、エンジンの各気筒に対する燃料供給を停止した後（ステップＳ２）、一旦スロットル弁１７を所定開度に開いた後（ステップＳ３）、エンジン回転数が所定回転数以下となるまで、上記スロットル弁１７を開放状態に保持するとともに（ステップＳ４）、エンジン回転数が所定回転数以下となった時点で上記スロットル弁１７を閉止状態とする（ステップＳ５）。続いて、ステップＳ６でエンジンが停止状態となったか否かを判定し、ＹＥＳと判定されると、下記の停止位置検出ルーチンにより、エンジンの停止時に膨張行程にあるピストンの停止位置を検出する検出制御を実行した後（ステップＳ６）、後述のエンジンの再始動制御を実行する（ステップＳ７）。
【００４０】
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Ｓ１１）。
【００４１】
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。
【００４２】
そこで、ステップＳ１１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Ｓ１２）、ステップＳ１１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Ｓ１３）。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Ｓ１４）。
【００４３】
図８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再始動条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ２１）、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。
【００４４】
上記ステップＳ２１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、ＥＣＵ３０に設けられた空気温度推定手段により推定された気筒内の空気温度が、予め設定された基準値よりも高いか否かを判定し（ステップＳ２２）、ＹＥＳと判定された場合には、後述する第３再始動モードの制御（Ｒ３）を実行する。上記温度の基準値は、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒等において燃焼を行うことによりエンジンを再始動させることができる燃焼エネルギーが得られるか否かを判定するために設定されたものである。
【００４５】
具体的には、エンジンの自動停止時に水温センサ２４により検出されたエンジンの冷却水温度と、図外の吸気温センサにより検出された吸気温度と、タイマにより検出されたエンジンの自動停止状態の継続時間とに基づき、予め行った実験データに基づいて作成したテーブルから気筒内の空気温度を読み出し、あるいは予め作成した関数式に基づいて気筒内の空気温度を算出することにより、再始動開始時点における気筒内の空気温度を推定する。そして、例えば各気筒内の空気温度が１５０°以上になり、気筒内の空気密度が極めて低いために気筒内の空気量が極端に少ない状態にある場合には、充分な燃焼エネルギーが得られないと判断して第３再始動モードの制御（Ｒ３）が実行されるようになっている。
【００４６】
次に、ＥＣＵ３０に設けられた空気密度推定手段により推定された気筒内の空気密度が、予め設定された基準値よりも低いか否かを判定し（ステップＳ２３）、、ＮＯと判定された場合には、上記スタータ３１による再始動のアシスト（スタートアシスト）を行うか否かを判定するための判定領域として、図９の実線で示す通常の領域Ａを設定する（ステップＳ２４）。この通常の領域Ａは、ピストンの上死点ＴＤＣと下死点ＢＤＣとの中間位置Ａ０よりもＴＤＣ寄りの領域Ａ１と、ＢＤＣ寄りの領域Ａ２とからなっている。なお、上記気筒内の空気密度は、気筒内の空気温度に比例するため、ＥＣＵ３０に設けられた空気温度推定手段により推定された空気温度に応じてエンジンの再始動開始時点における気筒内の空気密度が推定されるようになっている。
【００４７】
一方、上記ステップＳ２３でＹＥＳと判定され、気筒内の空気密度が予め設定された基準値よりも低いことが確認された場合には、上記通常領域ＡのＴＤＣ寄りの領域Ａ１およびＢＤＣ寄りの領域Ａ２を、それぞれ図９の破線で示すように所定幅α，βだけ狭めてなる領域Ａ′を上記判定領域として設定する（ステップＳ２５）。これにより、上記空気密度予測手段により予測された気筒内の空気密度が低い場合には、再始動開始時点からスタータ３１を作動させる領域、つまり上記判定領域外の領域が広げられることになる。また、上記のように再始動開始時点からスタータ３１を作動させる領域を広げる際には、上記ピストンの停止位置よりも上死点ＴＤＣ側の拡大幅αが、下死点側の拡大幅βよりも広く設定されるようになっている。
【００４８】
そして、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン４の停止位置が上記判定領域内にあるか否かを判定し（ステップＳ２６）、判定領域内にあると判定された場合には、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒が、上記ピストン４の停止位置が、ＴＤＣ（上死点）側の領域Ａ１にあるか否かを判定する（ステップＳ２７）。
【００４９】
上記ステップＳ２６，Ｓ２７の判定結果に基づき、上記ピストン４の停止位置が判定領域内であって、そのＴＤＣ側の領域Ａ１内にあることが確認された場合には、第１再始動モードの制御（Ｒ１）を実行する。この第１再始動制御モードは、図９に基づいて後述するように、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒で初回の燃焼を行うことにより、エンジンをある程度逆転させた後に、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒内の圧力を高めた状態でこの気筒の燃焼を行ってエンジンを正転させるとともに、上記初回の燃焼を行った気筒のピストンが上死点付近に達したときに第２回目の燃焼を行わせるものである。
【００５０】
一方、ピストン４の停止位置が上記判定領域内であって、そのＢＤＣ（下死点）側の領域Ａ２内にある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気筒で初回の燃焼を行うが、この気筒における第２回目の燃焼は行わない第２再始動モードの制御（Ｒ２）を実行する。
【００５１】
また、上記ピストン４の停止位置が判定領域外であることが確認された場合には、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圧縮行程にある気筒で初回の燃焼を行うことなく、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒での燃焼を行ってエンジンを再始動させる第３再始動モードの制御（Ｒ３）を実行する。
【００５２】
図１０は、図８のフローチャート中のステップＳ２７でＹＥＳと判定され、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、予め設定された上記判定領域内であって、そのＴＤＣ側の領域Ａ１内にあることが確認された場合に実行される第１再始動モードの制御動作Ｒ１を示している。この第１再始動モードの制御動作Ｒ１がスタートすると、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）。例えば図１１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。
【００５３】
具体的には、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気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早期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。また、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、上記気筒内の空気密度に応じて空気量の算出値を補正することが好ましい。
【００５４】
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）。
【００５５】
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１１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▲１▼を行った後に、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、図１２に示す第１の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気筒に対する初回の燃焼▲１▼を行った後、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、つまり運転者が違和感を受けることのない時間内に抑えるために予め設定されたものである。
【００５８】
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に移行して図１２に示す第１のスタートアシスト制御を実行する。
【００５９】
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▼によるクランク軸の逆転量が大きすぎることが確認された場合には、上記ステップＳ１０８に移行して図１２に示す第１のスタートアシスト制御を実行する。
【００６０】
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）、図１３に示す後述のスタートアシスト判定制御を実行する（ステップＳ１１２）。
【００６１】
次いで、所定のクランク角となった時点で、エンジンの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を行うことにより（ステップＳ１１３）、クランク軸を正転駆動する第二回目の燃焼▲２▼を行わせる。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。
【００６２】
図１２は、図１０のフローチャート中のステップＳ１０９またはステップＳ１１０でＮＯと判定された場合に実行される第１のスタートアシスト制御動作を示している。この制御動作がスタートすると、スタータ３１の駆動を開始するとともに（ステップＳ４１）、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒、つまり図１０に示す例におけるＮｏ．２気筒に対する点火Ｓ１を実行する（ステップＳ４２）。すなわち、図１０のステップＳ１０３で既に燃料噴射Ｆ１が行われることにより、Ｎｏ．２気筒内に生成された混合気を燃焼させてエンジンを正転方向に駆動する。
【００６３】
また、図１０のステップＳ１０１で算出された空気量に基づき、エンジン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（λ＝１）付近となる燃料噴射量を算出し、上記Ｎｏ．１気筒に対する燃料噴射Ｆ２を実行するとともに（ステップＳ４３）、上記Ｎｏ．１気筒が上死点となった後に点火Ｓ２を実行する（ステップＳ４４）。なお、上記Ｎｏ．１気筒では、エンジンを逆転方向に駆動するために、図１０のステップＳ１０２で既に燃料噴射が行われて初回の燃焼▲１▼が行われているため、この初回の燃焼時における燃料噴射を考慮して上記燃料噴射量の算出を行うようにする。
【００６４】
次いで、ＥＣＵ３０に設けられた空気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気筒内温度が、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Ｓ４５）。この基準温度は、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および圧縮行程にある気筒での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が、圧縮行程で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。
【００６５】
上記ステップＳ４５でＮＯと判定されて気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、エンジンの停止時に吸気行程にあるＮｏ．３気筒に対し、その圧縮トップ前９０ｄｅｇＣＡとなった時点で燃料噴射Ｆ３を実行する（ステップＳ４６）。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、上記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Ｓ４７）。
【００６６】
上記ステップＳ４５でＹＥＳと判定されて気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Ｓ４８）、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Ｓ４９）。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駆動終了判定値Ｒを読み出して設定する（ステップＳ５０）。
【００６７】
次に、現時点のエンジン回転数Ｎｅが上記駆動終了判定値Ｒ以上となったか否か判定し（ステップＳ５１）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＳ５０に戻り、再びエンジン回転数Ｎｅが上記駆動終了判定値Ｒ以上となったか否か判定する。そして、上記ステップＳ５１においてＹＥＳと判定された時点で、スタータ３１の駆動を停止してリターンする（ステップＳ５２）。
【００６８】
図１０のステップＳ１１２，Ｓ１１４において実行されるスタートアシスト判定制御動作を、図１３に基づいて説明する。この判定制御動作がスタートすると、現時点（エンジンの停止時に膨張行程にあるＮｏ．２気筒の燃焼が行われた後の時点、またはエンジンの停止時に圧縮行程にあるＮｏ．３気筒の第２回目の燃焼が行われた後の時点）におけるエンジン回転数Ｎｅが、予め設定された基準回転数以上であるか否かを判定し（ステップＳ６１）、ＮＯと判定された場合には、後述する第２のスタートアシスト制御を実行する（ステップＳ６２）。
【００６９】
また、上記ステップＳ６１でＮＯと判定され、現時点のエンジン回転数が基準速度以上であることが確認された場合には、ブレーキスイッチがＯＦＦとなった状態でエンジンの再始動が行われたか否かを判定する（ステップＳ６３）。このステップＳ６３でＹＥＳと判定され、運転者が車両の発進を意図してブレーキペダルから足を離すことにより、ブレーキスイッチがＯＦＦとなった状態で、再始動条件が成立したことが確認された場合には、ブレーキスイッチがＯＦＦとなった時点から所定時間内にアクセルスイッチがＯＮ状態となったか否かを判定することにより（ステップＳ６４）、エンジンの再始動時における要求トルクが大きいか否かを判別する。なお、車両が登坂状態であるか否か、または右折待機状態にあるか否か等によりエンジンの再始動時における要求トルクが大きいか否かを判別するようにしてもよい。
【００７０】
上記ステップＳ６４でＹＥＳと判定され、エンジンの再始動時における要求トルクが大き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、エンジンクランク角が基準角度となった現時点までの経過時間が、予め設定された第１基準時間Ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ６５）。このステップＳ６５でＹＥＳと判定された場合には、エンジンの再始動を失敗する可能性が高いと判断して後述する第２のスタートアシスト制御を実行する（ステップＳ６６）。
【００７１】
また、上記ステップＳ６４でＮＯと判定され、エンジンの再始動時における要求トルクが小さ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、エンジンクランク角が基準角度となった現時点までの経過時間が、第１基準時間Ｔ１よりも長い時間に設定された第２基準時間Ｔ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ６７）。このステップＳ６７でＹＥＳと判定されてエンジンの再始動を失敗する可能性が高いことが確認された場合には、ステップＳ６６に移行して第２のスタートアシスト制御を実行する。
【００７２】
一方、上記ステップＳ６３でＮＯと判定され、運転者が車両の発進を意図することなく、エアコンが作動状態となり、あるいはバッテリーの容量が減少する等によりエンジンの再始動条件が成立した状態にある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、エンジンクランク角が基準角度となった現時点までの経過時間が、第２基準時間Ｔ２よりも長い時間に設定された第３基準時間Ｔ３以上であるか否かを判定する（ステップＳ６８）。このステップＳ６８でＹＥＳと判定されてエンジンの再始動を失敗する可能性が高いことが確認された場合には、ステップＳ６６に移行して第２のスタートアシスト制御を実行する。
【００７３】
図１４は、上記判定制御動作のステップＳ６２またはステップＳ６６で実行される第２のスタートアシスト制御動作を示している。この制御動作がスタートすると、スタートアシスト時にエンジン回転数およびエンジン回転方向の抵抗力を算出する後述の算出制御を実行した後（ステップＳ７１）、このエンジン回転数およびエンジン回転方向の抵抗力に基づき、現時点におけるエンジンの運転状態が、図１６の第１領域にあるか否か、つまりエンジンの高回転・高抵抗領域にあるか否かを判定する（ステップＳ７２）。
【００７４】
上記ステップＳ７２でＮＯと判定され、エンジンが低回転・低抵抗領域にあってエンジンが逆転している可能性が高いことが確認された場合には、スタータ３１の駆動を待機するとともに（ステップＳ７３）、エンジンの運転状態が図１６の第１領域から、図１６の斜線で示す第２領域に移行したか否かを判定し（ステップＳ７４）、ＹＥＳと判定されてエンジンが正転領域に移行したことが確認された時点で、スタータ３１の駆動を実行する（ステップＳ７５）。
【００７５】
一方、上記ステップＳ７２でＹＥＳと判定されてエンジンが高回転・高抵抗領域にあることが確認された場合には、エンジン回転数Ｎｅが予め設定された基準回転数以下に低下したか否かを判定し（ステップＳ７６）、ＮＯと判定された場合には、スタータ３１の駆動を待機する（ステップＳ７７）。そして、上記ステップＳ７６でＹＥＳと判定された時点で、ステップＳ７５に移行してスタータ３１の駆動を開始した後、エンジン回転数Ｎｅが予め設定された駆動終了判定値Ｒ以上に上昇したか否かを判定し（ステップＳ７８）、ＹＥＳと判定された時点でスタータ３１の駆動を終了する（ステップＳ７９）。
【００７６】
図１５は、図１４に示すフローチャートのステップＳ７１で実行されるエンジン回転数および抵抗力の算出制御動作を示している。この制御動作がスタートすると、エンジンの停止時に膨張行程にある燃料で燃焼を行った後に検出された角加速度に対応した燃焼エネルギーＥｃを、図外のマップに基づいて推定するとともに（ステップＳ８１）、現在のエンジン回転数に対応した燃焼エネルギーＥｕを図外のマップに基づいて算出する（ステップＳ８２）。
【００７７】
次いで、ピストンが所定のクランク角間を移動して筒内の空気が圧縮されることにより生じるエネルギーロスＥｐを、図外のマップに基づいて算出するとともに（ステップＳ８３）、ピストンが所定のクランク角間を移動する際の摩擦抵抗に応じて生じるエネルギーロスＥｆを、図外のマップに基づいて算出した後（ステップＳ８４）、ピストンが所定のクランク角間を移動する際に生じるバルブスプリングの反力に対応したエネルギーロスＥｖを、図外のマップに基づいて算出する（ステップＳ８５）。
【００７８】
そして、上記ステップＳ８１〜Ｓ８５で算出した各エネルギーに基づいてエンジンのクランクが所定角度となった後の運動エネルギーＥ（＝Ｅｃ＋Ｅｕ−Ｅｐ−Ｅｆ−Ｅｖ）を算出するとともに（ステップＳ８６）、この運動エネルギーＥに基づいてエンジンのクランクが所定角度となった時点におけるエンジン回転数の予測値を算出するとともに（ステップＳ８７）、上記エンジン回転数の予測値と、上記エネルギーロスＥｐ，Ｅｆ，Ｅｖとに基づいてエンジンのクランクが所定角度となった時点におけるエンジンの回転抵抗の予測値を算出する。
【００７９】
図８のフローチャート中のステップＳ２７でＮＯと判定され、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、予め設定された上記判定領域内であって、そのＢＤＣ側の領域Ａ２内にあることが確認された場合に実行される第２再始動モードは、第１再始動モードの制御動作Ｒ１を示す図１０のフローチャート中のステップＳ１０２において実行される燃料噴射により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なるように制御される点と、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１０に示す第１再始動モードの制御動作Ｒ１と同様の処理が実行されるようになっている。
【００８０】
図１７は、図８のフローチャート中のステップＳ２６でＮＯ判定されてエンジン停止時に膨張行程にあるピストン４の停止位置が、予め設定された判定領域外にあるとき、あるいは上記フローチャートのステップＳ２２でＹＥＳと判定されて気筒内の空気温度が極めて高い場合に実行される第３再始動モードの制御動作Ｒ３を示している。この第３再始動モードの制御動作Ｒ３がスタートすると、まずスタータ３１の駆動を開始するとともに（ステップＳ９１）、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、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒および膨張行程にある気筒の空気量を算出した後（ステップＳ９２）、これらの気筒内の各空燃比が理論空燃比付近（λ＝１）となるように燃料噴射Ｓ３を実行する（ステップＳ９３）。なお、上記両気筒に対する燃料噴射量を算出する際に基準となる気筒内の空気量は、各気筒内の空気温度に対応して変化する空気密度に基づいて補正することが好ましい。
【００８１】
そして、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒に対する燃料の噴射後に、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、上記気筒に対する点火Ｓ３を実行する（ステップＳ９４）。また、エンジンの停止時点に圧縮行程にある気筒が所定クランク角となった時点で、この気筒に対する燃料噴射を行った後（ステップＳ９５）、上記図１２に示す第２再始動モードＲ２のステップＳ４４〜Ｓ５２と同様の制御を実行する。
【００８２】
上記のように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、エンジンの再始動時にエンジン回転速度（エンジン回転数ｒｐｍ）を検出する回転速度検出手段と、エンジンの始動開始時点から、最初の気筒が上死点を超えて第２番目の気筒が上死点を超える時点またはその近傍までの期間内で、上記エンジンの回転速度の検出値に基づいて始動状態の良否を判定し、エンジンの始動状態が不良であると判定された時点でスタータ３１を駆動して再始動のアシストを行うように制御するＥＣＵ３０からなる再始動制御手段とを設けたため、自動停止状態にあるエンジンを迅速かつ適正に再始動することができるという利点がある。
【００８３】
すなわち、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ある気筒で順次燃焼を行うことにより、例えば図１９（ａ）示すように、第１番目の気筒が上死点を超えた燃焼の終了した時点ｔ１および第２番目の気筒が上死点を超えた燃焼の終了時点ｔ２で検出されたエンジン回転数を、予め設定された基準回転数と比較することにより、エンジンの始動状態が不良であるか否かを判定するように構成したため（図１３参照）、この判定結果に応じて上記各気筒の燃焼による再始動が適正であるか否かを早期に判断し、適正でないと判断された時点でスタータ３１を駆動して再始動のアシストを行うことにより、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。
【００８４】
また、上記実施形態では、図４に示すように、ギア噛み合い機構からなるスタータ３１を設け、エンジンの再始動時にエンジン回転速度が予め設定されたスタータによる駆動に適した速度となるまでスタータ３１の駆動を待機するように構成したため、このスタータ３１による再始動のアシストを行う際に、騒音が発生したり、スタータ３１のギア噛み合い機構に過大な負荷が作用してスタータ３１の寿命が低下したりするのを効果的に防止しつつ、エンジンの回転速度がスタータの駆動に適した速度となった時点で、上記スタータ３１により再始動のアシストを適正に実行できるという利点がある。
【００８５】
特に、上記実施形態に示すように、エンジンの再始動時に検出されたエンジン回転速度に基づいてエンジンの始動状態が不良であると判定された場合に、エンジン本体側に設けられたリングギア３２に歯合するピニオンギア３３が出力軸に設けられた駆動モータ３４を有するスタータ３１により再始動のアシストを行うように構成したため、上記スタータ３１の駆動時に騒音が発生したり、スタータ３１に過大な負荷が作用したりすることを防止しつつ、自動停止状態にあるエンジンを迅速かつ適正に再始動することができる。
【００８６】
なお、エンジンの再始動開始時点から上記期間内でエンジンの回転速度の検出値に基づいて始動状態の良否を判定する場合に、回転変動が顕著に生じる各気筒の燃焼期間に上記回転速度の検出を行うと判定誤差が生じ易い傾向がある。したがって、エンジンの再始動時に上記期間内おいて燃焼の影響を受けることなく正確に検出されたエンジンの回転速度に基づき、再始動状態の良否が迅速かつ適正に判別するためには、上記期間内で各気筒の燃焼期間を除いた時期に検出されたエンジンの回転速度の検出値に基づいて始動状態の良否を判定することが望ましい。
【００８７】
また、図１９の（ａ）に示すように、エンジンの再始動開始時点ｔから第２番目の気筒が上死点Ｔを超える前の期間内おいて、各気筒の燃焼期間を除いた時期ｔ１，ｔ２に検出されたエンジン回転数に基づき、始動状態の良否を判定するように構成した場合には（図１０のステップＳ１１２，Ｓ１１４参照）、エンジンの再始動時に上記期間内おいて燃焼の影響を受けることなく正確に検出されたエンジンの回転速度に基づき、より迅速かつ適正に再始動状態の良否を判別することができるという利点がある。
【００８８】
さらに、エンジンの再始動開始後にエンジンを正転させる方向に駆動する第１番目の気筒の燃焼終了時点から、第１番目の気筒（図１１に示すＮｏ．１気筒）が上死点Ｔを超える前までの期間において、各気筒の燃焼期間を除いた時期ｔ１に検出されたエンジン回転数に基づいて始動状態の良否を判定するように構成した場合には（図１０のステップＳ１１２参照）、エンジンの再始動時に上記期間内おいて燃焼の影響を受けることなく正確に検出されたエンジン回転数に基づき、さらに迅速かつ適正に再始動状態の良否を判別することができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、図１９（ｂ）に示すように、エンジンの再始動開始時点からエンジンのクランク角が予め設定された基準角度に到達するまで経過時間Ｔを計測するとともに、この経過時間Ｔが予め設定された基準時間よりも長い否かを判定することによりエンジンの再始動状態が適正であるか否かを判定するように構成したため（図１３のステップＳ６５，Ｓ６７，Ｓ６８参照）、エンジンの再始動を失敗してエンジンが停止状態となるか否かを正確に判別することができる。
【００９０】
さらに、上記のようにエンジンのクランク角が予め設定された基準速度に到達するまでの計測時間を基準時間と比較することにより、始動状態の良否を判定する場合において、エンジンの再始動時におけるエンジンの要求トルクを検出し、この要求トルクが大きいほど、上記基準時間を短い値に設定するようにした構成によると、エンジンの再始動時に大きな出力トルクを発揮することが要求されている場合には、上記基準時間が短い値に設定されることにより、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを迅速に判定することができる。したがって、例えば運転者が迅速な発進を意図している場合、車両が登坂状態または右折待機状態にある場合等に、始動状態の良否を早期に判定してスタータ３１を早期に駆動することにより、エンジンを迅速に再始動させて上記要求トルクに対応した運転性を確保することができるという利点がある。
【００９１】
また、エンジンの再始動時にアクセルペダルの踏込状態を検出し、このアクセルペダルの踏込状態に基づいてエンジンの要求トルクを判別するように構成してもよい。この構成によると、運転者がアクセルペダルを早期に踏み込み、あるいはアクセルペダル大きく踏み込む等により迅速に発進することを要求していることが確認された場合に、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを判定するための上記基準時間を短い値に設定することにより、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを迅速に判定することができるという利点がある。
【００９２】
さらに、上記実施形態では、図１３に示すように、エンジンの再始動時にブレーキスイッチのＯＮ・ＯＦＦ状態に応じて車両の発進要求があるか否かを判定し、発進要求がない場合には、この発進要求がある場合に比べて上記基準時間を長い値に設定するように構成したため、運転者が発進を意図していない状態で再始動条件が成立した場合には、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを判定するための基準時間を長い値に設定することにより、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを正確に判定することが可能となり、スタータ３１を必要な場合にのみに駆動させてエンジンを適正に再始動させることができる。
【００９３】
なお、エンジンの再始動時に、上記スタータ３１を作動させて再始動のアシストを行うともとに、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、上記気筒が圧縮上点になる前に圧縮自己着火することにより、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後に得られる駆動トルクが通常燃焼時に比べて減少することになる。したがって、エンジンの再始動時に、図１２および図１７のステップＳ４５で示すようにエンジンの再始動時に気筒内の空気温度が基準温度よりも高いか否かを判定し、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気筒に対する燃料噴射を中止し、あるいはその燃焼を抑制することにより、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効果的に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望ましい。
【００９４】
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、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、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上記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効果的に防止することが可能となる。
【００９５】
上記実施形態では、自動停止状態にあるエンジンを再始動させる際に、エンジン停止時に膨張行程にある気筒のピストンの停止位置を検出し、このピストンの停止位置が上記気筒の燃焼によってエンジンの再始動を行い得るか否かを判定するために設定され判定領域内である場合には、原則としてスタータ３１を作動させることなくエンジンを再始動させる図１０に示す再始動制御を実行し、上記ピストンの停止位置が上記気筒の燃焼によってエンジンの再始動を行い得る上記判定領域よりも上死点側または下死点側にある場合には、再始動開始時点からスタータ３１を作動させることによりエンジンを再始動させる図１２に示す再始動制御を実行するように構成されたエンジンの始動装置において、図８に示すように、エンジンの再始動開始時点における気筒内の空気密度を予測し、この空気密度の予測値が予め設定された基準値よりも低いと判定された場合に、通常時に比べて上記判定領域を狭めることにより、再始動開始時点からスタータ３１を作動させる領域を広げるように構成したため、エンジンの状態の如何に拘わらず、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いう利点がある。
【００９６】
すなわち、エンジンの再始動開始時点で気筒内の空気密度が低いことに起因して始動性が悪化し易い状態にある場合には、スタータ３１を作動させることなくエンジンの再始動を行うか否か判定するための判定領域を図９の実線で示す領域Ａから破線で示す領域Ａ′に狭めることにより、再始動開始時点からスタータ３１を作動させる領域を広げ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が上記領域Ａ′よりも上死点ＴＤＣ側または下死点ＢＤＣ側にあって、上記各気筒に対する燃料噴射および点火を行うだけでは適正にエンジンを始動させることができない可能性がある場合に、エンジンの再始動開始時点から上記スタータ３１による始動アシストが積極的に行われることになる。
【００９７】
したがって、上記気筒内の空気密度が低いことに起因して失火が発生し、あるいは燃料エネルギーが不充分であることに起因してエンジンが停止状態となる可能性が高いと判定された時点で、図１８（ｂ）に示すように、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のように、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秒近くを要するという事態を生じることなく、図１８（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、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に上昇させてエンジンの再始動を完了させることができる。
【００９８】
しかも、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９の破線で示す領域Ａ′内にあって、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ある気筒等を順次燃焼させるだけで、エンジンを適正に再始動することができる状態にある場合には、エンジンの再始動時に上記スタータ３１の駆動を停止することにより、騒音の発生を防止するとともに、スタータ３１の寿命が短くなるのを防止しつつ、エンジンを迅速かつ適正に再始動させることができるという利点がある。
【００９９】
また、上記実施形態では、ＥＣＵ３０に設けられた空気密度予測手段により予測された気筒内の空気密度に基づき、再始動開始時点からスタータ３１を作動させる領域を広げる際に、図９の破線で示すように、上記領域の上死点ＴＤＣ側の拡大幅αを、下死点側の拡大幅βよりも大きく設定したため、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が上死点側にあり、当該気筒内の空気量が元々少ない状態で空気密度が低下すると、気筒内の空気量が極端に減少して燃焼性が低下し易い状態にある場合には、再始動開始時点からスタータ３１を作動させエンジンの始動性を向上させる制御を積極的に実行することにより、上記燃焼性の低下に起因して始動性が悪化するのを効果的に防止することができる。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように本発明は、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、エンジンの再始動時にエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、エンジンの始動開始時点から、最初の気筒が上死点を超えて第２番目の気筒が上死点を超える時点またはその近傍までの期間内で、上記エンジンの回転速度の検出値に基づいて始動状態の良否を判定し、エンジンの始動状態が不良であると判定された時点でスタータを駆動して再始動のアシストを行うように制御する再始動制御手段と設けたため、エンジンの始動開始時点から、最初の気筒が上死点を超えて第２番目の気筒が上死点を超える時点またはその近傍までの期間内で検出されたエンジンの回転速度に基づき、エンジンの始動状態が不良であると判定された場合に、この時点でスタータが駆動されて再始動のアシストを行うことにより、自動停止状態にあるエンジンが迅速かつ適正に再始動させることができるという利点がある。
【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】スタータの具体的構成を示す説明図である。
【図５】エンジンの自動停止時おける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】エンジンの再始動時における基本制御動作を示すフローチャートである。
【図９】エンジン停止時のピストン位置に応じた再始動モード選択のための領域の設定を示す説明図である。
【図１０】第１再始動モードの制御動作を示すフローチャートである。
【図１１】エンジン再始動時における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１２】第１のスタートアシスト制御動作を示すフローチャートである。
【図１３】エンジンの再始動制御時にスタートアシストが必要であるか否かを判定する判定制御動作を示すフローチャートである。
【図１４】第１再始動モードの制御動作を示すフローチャートである。
【図１５】エンジンの回転数および回転抵抗の算出制御動作を示すフローチャートである。
【図１６】スタートアシスト時におけるエンジンの状態を示す説明図である。
【図１７】第１再始動モードの制御動作を示すフローチャートである。
【図１８】エンジンの始動に要する時間を示すタイムチャートである。
【図１９】エンジンの再始動時におけるエンジン回転数およびクランク角の変化状態を示すタイムチャートである。
【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】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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