(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジン運転を継続させるための燃料供給を停止してエンジンを自動的に停止させるエンジン自動停止制御を行うとともに、自動停止状態にある上記エンジンの再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にある気筒で燃焼を行わせて上記エンジンを自動的に再始動させる自動再始動制御を行う停止再始動制御手段を備えたエンジンの始動装置であって、
車両減速中にエンジンへの燃料供給を停止させる減速時燃料停止制御を実行する減速時燃料停止制御手段と、
上記エンジンの吸排気弁を、電磁力で開閉駆動する電磁式動弁機構と、
上記電磁式動弁機構による上記吸排気弁の開閉時期を設定する手段であって、その動作モードとして、吸気・圧縮・膨張・排気の４行程形態をとる通常の４サイクルモードと、吸気・排気を交互に繰り返す２行程形態をとる特定サイクルモードとの何れかを選択的に設定するバルブタイミング制御手段と、
上記エンジンに連結され、少なくとも上記自動停止制御の実行中、エンジン側から駆動輪側への駆動力の伝達が可能なドライブ状態に保たれる自動変速機とを備え、
上記エンジンの自動停止条件には、上記減速時燃料停止制御の実行領域で成立する場合と、エンジンが燃焼状態にあるときに成立する場合とを含み、
上記停止再始動制御手段は、上記減速時燃料停止制御の実行領域で上記自動停止条件が成立したときには、上記バルブタイミング制御手段を上記４サイクルモードとしたまま上記自動停止制御を実行し、上記エンジンが燃焼状態にあるときに上記自動停止条件が成立したときには、上記バルブタイミング制御手段を、上記燃料供給停止時期以降の所定期間、上記特定サイクルモードに切替えて上記自動停止制御を実行することを特徴とするエンジンの始動装置。
【請求項２】
上記特定サイクルモードから上記４サイクルモードに復帰される時期は、エンジン停止時に膨張行程となる気筒における、最後の圧縮行程開始時期以前であることを特徴とする請求項１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】
本発明は、エンジンの自動停止条件が成立したときに、いったんエンジンを自動的に停止させるとともに、停止させたエンジンをその後自動的に始動させるエンジンの始動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費低減およびＣＯ２排出量の抑制等を図るため、アイドル時にエンジンを自動的にいったん停止させるとともに、その後に発進操作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したエンジンの始動装置が開発されてきている。
【０００３】
このエンジンの再始動は、再始動条件成立に応じて即座に始動させることが要求されるため、スタータ（始動用のモータ）によりエンジン出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを始動させるような、始動完了までにかなりの時間を要する従来の一般的な始動方法は好ましくない。
【０００４】
そこで、停止状態のエンジンの膨張行程にある気筒（以下、エンジン停止時に膨張行程にある気筒を便宜上停止時膨脹行程気筒と称する。他の行程にある気筒も同様である）に燃料を供給して燃焼を行わせ、そのエネルギーでエンジンが即時的に始動されるようにする始動方法が開発されつつある。
【０００５】
このような技術として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１は、エンジン自動停止時のピストン位置が再始動に有利な位置となるように制御するとともに、エンジンが完全に停止するまでに筒内に残留する排ガスを充分排出（掃気）し、再始動時の筒内の新気割合を増大させるように制御するものである。そのために、エンジン自動停止動作中に自動変速機をニュートラル状態に切替え、エンジン負荷を低減し、エンジン完全停止までの期間を適度に延長させて掃気性を向上させている。
【０００６】
一方、特許文献１にも開示されているように、エンジン自動停止制御とは別に、車両減速中にエンジンへの燃料供給を停止させる減速時燃料停止制御が知られている。これは、車両の減速中に燃料供給を停止することによって燃費の向上を図るものである。
【０００７】
なお、トルクコンバータ等の流体継手を備えた自動変速機が搭載されている場合、この減速時燃料停止制御は、通常、その流体継手を直結状態（ロックアップオン状態）として行われる。そうすることにより、駆動輪側（自動変速機側）からの逆駆動力によってエンジンが駆動されるため、エンジンは回転を続ける。車速が低下してロックアップオフ状態となると、エンジンの回転速度は自然に低下して行くが、所定の回転速度（例えば９００ｒｐｍ）以下まで低下すると、燃料供給が再開されて燃焼復帰する。
【特許文献１】特開２００５−３１５２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記減速時燃料停止制御と上記自動停止制御とを併用した場合、減速中に減速時燃料停止制御を実行し、エンジンの回転速度が所定値よりも低くなった時点で燃焼復帰させ、その後、車両が停車した後にエンジンの自動停止条件が成立して自動停止制御を行うという制御形態があり得る。このような場合、途中の燃焼復帰を省略し、減速時燃料停止制御から直接エンジンの自動停止制御に移行させれば、より燃費向上に効果的であると思われる。
【０００９】
しかしながら、そのようにした場合、以下に説明するように、再加速の応答性低下や振動騒音（いわゆるＮＶＨ）レベルの低下を招く虞がある。
【００１０】
車両がまだ走行中に上記減速時燃料停止制御から上記自動停止制御に移行すると、特許文献１にも示されているように自動変速機がニュートラル状態に切替えられる。そのまま停車に至れば問題ないが、その前に運転者が再加速を要求（アクセルオン）する場合が当然あり得る。その場合には、エンジンの自動停止制御を中断して燃焼復帰させるとともに、自動変速機をニュートラル状態からドライブ状態に切替える必要がある。このときに、自動変速機内部のクラッチ締結に要するタイムラグによって再加速の応答性が低下する虞がある。また、そのクラッチ締結による小振動（いわゆるエンゲージショック）が生じる場合があり、ＮＶＨレベルの低下を招く虞がある。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、減速時燃料停止制御と自動停止制御とを併用した場合の燃費向上効果を高めつつ、その自動停止制御中に再加速要求があった場合にも迅速でＮＶＨレベルの良好な再加速を行うことができ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】
【００１３】
上記課題を解決するための請求項１に係る発明は、車両に搭載されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジン運転を継続させるための燃料供給を停止してエンジンを自動的に停止させるエンジン自動停止制御を行うとともに、自動停止状態にある上記エンジンの再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にある気筒で燃焼を行わせて上記エンジンを自動的に再始動させる自動再始動制御を行う停止再始動制御手段を備えたエンジンの始動装置であって、車両減速中にエンジンへの燃料供給を停止させる減速時燃料停止制御を実行する減速時燃料停止制御手段と、上記エンジンの吸排気弁を、電磁力で開閉駆動する電磁式動弁機構と、上記電磁式動弁機構による上記吸排気弁の開閉時期を設定する手段であって、その動作モードとして、吸気・圧縮・膨張・排気の４行程形態をとる通常の４サイクルモードと、吸気・排気を交互に繰り返す２行程形態をとる特定サイクルモードとの何れかを選択的に設定するバルブタイミング制御手段と、上記エンジンに連結され、少なくとも上記自動停止制御の実行中、エンジン側から駆動輪側への駆動力の伝達が可能なドライブ状態に保たれる自動変速機とを備え、上記エンジンの自動停止条件には、上記減速時燃料停止制御の実行領域で成立する場合と、エンジンが燃焼状態にあるときに成立する場合とを含み、上記停止再始動制御手段は、上記減速時燃料停止制御の実行領域で上記自動停止条件が成立したときには、上記バルブタイミング制御手段を上記４サイクルモードとしたまま上記自動停止制御を実行し、上記エンジンが燃焼状態にあるときに上記自動停止条件が成立したときには、上記バルブタイミング制御手段を、上記燃料供給停止時期以降の所定期間、上記特定サイクルモードに切替えて上記自動停止制御を実行することを特徴とする。
【００１４】
なお、請求項１に記載の、エンジンの自動停止条件が減速時燃料停止制御の実行領域で成立する場合とは、既に減速時燃料停止制御が実行中であるときにエンジンの自動停止条件が成立する場合と、減速時燃料停止制御の実行条件とエンジンの自動停止条件とが略同時に成立する場合を含むものとする。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のエンジンの始動装置において、上記特定サイクルモードから上記４サイクルモードに復帰される時期は、エンジン停止時に膨張行程となる気筒における、最後の圧縮行程開始時期以前であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によると、以下説明するように、減速時燃料停止制御と自動停止制御とを併用した場合の燃費向上効果を高めつつ、その制御中に再加速要求があった場合にも迅速で滑らかな再加速を行うことができる。
【００２１】
本発明の構成によれば、減速時燃料停止制御の実行領域（走行中）でもエンジンの自動停止条件が成立するようにしているので、そのような場合に、減速時燃料停止制御から、燃焼復帰を経由せずに直接エンジンの自動停止制御に移行することができる。従って、燃費改善効果を一層高めることができる。
【００２２】
また、エンジン自動停止制御の実行中、自動変速機がドライブ状態に保たれるので、減速時燃料停止制御からエンジン自動停止制御に移行した場合を含め、エンジン完全停止前に運転者が再加速（または再発進）を要求（アクセルオン）した場合に、自動変速機は速やか且つエンゲージショクを伴うことなく駆動力を伝達する。従って、エンジンを適正に燃焼復帰させるだけで迅速でＮＶＨレベルの良好な再加速や再発進を行うことができる。
【００２３】
一方、エンジンが燃焼状態からエンジン自動停止制御に移行した場合、電磁式動弁機構の動作モードが特定サイクルモードに切替えられる。
【００２４】
ここで特定サイクルモードについて説明する。特定サイクルモードとは、吸気・排気を交互に繰り返す２行程形態の動作モードである。具体的には、吸気・圧縮・膨張・排気の４行程形態をとる通常の４サイクルモードに対して、その圧縮行程に相当する期間に電磁式動弁機構によって排気弁を開弁する。すると実質上排気行程と同様の動弁系の挙動となる。また４サイクルモードの膨張行程に相当する期間に吸気弁を開弁する。すると実質上吸気行程と同様の動弁系の挙動となる。結局、４サイクルモードの吸気・圧縮・膨張・排気の４行程のうち、圧縮を排気に、膨張を吸気に置き換えることにより、吸気・排気・吸気・排気という２行程形態が得られるのである。
【００２５】
特定サイクルモードは、未燃ガスを排出させないようにするために、燃料停止状態で実行する必要がある。特定サイクルモードを行うと、４サイクルモードに対して吸排気弁の開弁期間が実質上約２倍になるので掃気が格段に促進される。また、４サイクルモードの圧縮上死点に相当するものがなくなるので、この圧縮上死点を経過する際のエンジンの回転速度の波打ちが抑制される。すなわちエンジンの振動が抑制され、ＮＶＨレベルが向上する。
【００２６】
エンジンが燃焼状態からエンジン自動停止制御に移行した場合、バルブタイミング制御手段が電磁式動弁機構を、このような特定サイクルモードに切替えるので、自動変速機がドライブ状態のままで、比較的急速にエンジン完全停止に至る場合であっても、充分な掃気性を確保することができる。またエンジン自動停止動作中のＮＶＨレベルを向上することができる。
【００２７】
なお、エンジンの燃焼復帰性という点に関しては、４サイクルモードの方がやや優位である。圧縮行程にある気筒に即座に燃料を供給して燃焼させることができるからである。そこで、減速時燃料停止制御の実行領域でエンジン自動停止条件が成立した場合には４サイクルモードを継続することにより、特定サイクルモードに切替える場合に比べてエンジンの燃焼復帰性を高め、再加速性を向上させることができる。
【００２８】
請求項２の発明によると、エンジン自動停止制御において、ピストン停止位置精度を適正に確保することができる。エンジン自動停止制御では、停止直前に時膨張行程気筒と圧縮行程気筒との筒内圧バランスを調節することにより、ピストンを適正停止範囲に停止させるように制御される。そのためには、エンジン停止時に膨張行程となる気筒が、その停止前に実質的に膨張行程にある必要があり、その前には実質的に圧縮行程である必要がある。結局、エンジン停止時に膨張行程となる気筒における、最後の圧縮行程開始時期以前に特定サイクルモードから４サイクルモードに復帰させることにより、その条件が満たされるのである。
【００２９】
なお、特定サイクルモードから４サイクルモードへの復帰ポイントは、気筒別に見れば本来の吸気行程後に排気弁を開弁させず、圧縮行程を現出させた時点（下死点）となる。この復帰ポイントは気筒別に順次現出する。そこでエンジン全体としては、何れかの気筒でその復帰ポイントが現出した最早の時点をもって４サイクルモードへの復帰ポイントとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
図１および図２は本発明の一実施形態による４サイクル火花点火式エンジンの概略構成を示している。このエンジンには、シリンダヘッド１０およびシリンダブロック１１を有するエンジン本体１と、エンジン制御用のＥＣＵ２とを備える。エンジン本体１には複数の気筒（当実施形態では４つの気筒）１２Ａ〜１２Ｄが設けられている。各気筒１２Ａ〜１２Ｄにはコンロッドを介してクランクシャフト３に連結されたピストン１３が嵌挿され、ピストン１３の上方に燃焼室１４が形成されている。
【００３２】
各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の頂部には点火装置２７に接続された点火プラグ１５が装備され、そのプラグ先端が燃焼室１４内に臨んでいる。さらに、燃焼室１４の側方部には、燃焼室１４内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６は、図略のニードル弁及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。そして、点火プラグ１５付近に向けて燃料を噴射するように燃料噴射弁１６の噴射方向が設定されている。なお、この燃料噴射弁１６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が供給され、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
【００３３】
また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４に対して吸気ポート１７及び排気ポート１８が開口し、これらのポート１７，１８に吸気弁１９及び排気弁２０が装備されている。これら吸気弁１９及び排気弁２０は、電磁ＶＶＴ５０（電磁式動弁機構）によって駆動される。
【００３４】
電磁ＶＶＴ５０は、電磁力で吸排気弁１９，２０を開閉駆動する電磁式動弁機構である。電磁ＶＶＴ５０は周知の構造なので簡潔に記すが、電磁石のオン・オフによって直接吸排気弁１９，２０を開閉させるものであって、一種のＶＶＴ（Variable  Valve  Timing）である。但し従来のカム位相をずらすようなＶＶＴよりも格段に制御自由度が高く、任意のクランク角で吸排気弁１９，２０を開閉することができる。吸気弁１９には吸気側ＶＶＴ５１が、排気弁２０には排気側ＶＶＴ５２がそれぞれ設けられている。
【００３５】
上記吸気ポート１７および排気ポート１８には、吸気通路２１および排気通路２２が接続されている。上記吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は、図２に示すように、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対応して独立した分岐吸気通路２１ａとされ、この各分岐吸気通路２１ａの上流端がそれぞれサージタンク２１ｂに連通している。このサージタンク２１ｂよりも上流側には共通吸気通路２１ｃが設けられるとともに、この共通吸気通路２１ｃには、アクチュエータ２４により駆動されるスロットル弁２３からなる吸気流量調節手段が配設されている。スロットル弁２３に、アイドル運転時の回転速度を調節する図略のＩＳＣ（Idle  Speed  Control）ユニットを併設しても良い。このスロットル弁２３の上流側には吸気流量を検出するエアフローセンサ２５と吸気温度を検出する吸気温センサ２９とが配設されている。またスロットル弁２３の下流側には吸気圧力（ブースト圧）を検出する吸気圧センサ２６が配設されている。また排気通路２２には、排気を浄化する排気浄化装置３７が設けられている。
【００３６】
また、エンジン本体１には、タイミングベルト等によりクランクシャフト３に連結されたオルタネータ（発電機）２８が付設されている。このオルタネータ２８は、図略のフィールドコイルの電流をレギュレータ回路２８ａで制御して出力電圧を調節できるように構成され、ＥＣＵ２からの制御信号に基づき、通常時に車両の電気負荷および車載バッテリーの電圧等に対応した目標発電電流の制御が実行されるように構成されている。
【００３７】
また、エンジン本体１には、クランクシャフト３に直結されたリングギヤ（そのピッチ円の一部を一点鎖線で示す）を駆動するスタータモータ（以下スタータ３６と称す）が設けられている。スタータ３６は、必要に応じてピニオンギヤをリングギヤに噛合させ、そのピニオンギヤを駆動することにより、エンジンを正転方向に駆動する。スタータ３６として、オルタネータを統合したモータ（ＩＳＧ：Integrated  Starter  Generator）を用いても良い。スタータ３６は、通常のエンジン始動時に用いられる他、当実施形態のエンジン自動停止後の再始動時に、その始動を補助するアシスト始動を行うときにも用いられる。
【００３８】
さらに、上記エンジンには、クランクシャフト３の回転角を検出する２つのクランク角センサ３０，３１が設けられ、一方のクランク角センサ３０から出力される検出信号に基づいてエンジンの回転速度が検出されるとともに、上記両クランク角センサ３０，３１から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランクシャフト３の回転方向および回転角度が検出されるようになっている。
【００３９】
さらにエンジン本体１には、自動変速機（以下ＡＴとも略称する）６０が連結されている。ＡＴ６０は、車両の走行状態や運転者の操作に応じて、エンジン出力を最適な回転速度および駆動トルクに自動的に変換して車軸に伝達する機構である。ＡＴ６０は、車輪側への駆動力の伝達が切り離されたニュートラル状態と、車輪側への駆動力の伝達が可能なドライブ状態とに切換え可能に構成されている。また、ＡＴ６０の内部にはトルクコンバータ等の流体継手が設けられており、これをドライブ状態において直結状態（ロックアップオン）とした場合には、駆動輪側からエンジン側への逆駆動力の伝達も可能となる。
【００４０】
なお、ＡＴ６０のドライブ状態またはニュートラル状態とは、その動力伝達形態を指すものであり、必ずしも運転者が操作するシフトレバー等のポジションと一致するものではない。例えば、シフトレバーのポジションが「Ｄ」レンジであっても、ＡＴ６０内部の動力伝達系（油圧クラッチ等）を解放することにより、ＡＴ６０をニュートラル状態とすることができる。
【００４１】
また、上記エンジンでは、カムシャフトの特定回転位置を検出して気筒識別信号として出力するカム角センサ３２と、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ３３とが設けられ、さらに運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ３４と、運転者がブレーキ操作を行ったことを検出するブレーキセンサ３５と、車速を検出する車速センサ３８とが設けられている。
【００４２】
ＥＣＵ２は、エンジンの運転を統括的に制御するコントロールユニットである。当実施形態のエンジンは、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料噴射を所定のタイミングで停止（燃料カット）して自動的にエンジンを停止させるエンジン自動停止制御を行うとともに、その後に運転者によるアクセル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自動再始動制御を行うように構成されている。つまりＥＣＵ２は停止再始動制御手段として機能する。
【００４３】
またＥＣＵ２は、車両減速中にエンジンへの燃料供給を停止させる減速時燃料停止制御を実行する。つまりＥＣＵ２は減速時燃料停止制御手段としても機能する。
【００４４】
以下ＥＣＵ２の説明にあたり、上記エンジン自動停止制御、自動再始動制御および減速時燃料停止制御に関する部分を中心に説明する。
【００４５】
ＥＣＵ２には、エアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、吸気温センサ２９、クランク角センサ３０，３１、カム角センサ３２、水温センサ３３、アクセル開度センサ３４、ブレーキセンサ３５および車速センサ３８からの各検知信号が入力されるとともに、燃料噴射弁１６、スロットル弁２３のアクチュエータ２４、点火プラグ１５の点火装置２７、オルタネータ２８のレギュレータ回路２８ａ、およびスタータ３６のそれぞれに各駆動信号を出力する。またＡＴ６０に対して制御信号を入出力し、エンジンとＡＴ６０との総合的な制御を行う。ＥＣＵ２は、燃料噴射制御部４１、点火制御部４２、吸気流量制御部４３、発電量制御部４４、ピストン位置検出部４５、スタータ制御部４６、電磁ＶＶＴ制御部４８およびＡＴ制御部４９を機能的に含んでいる。
【００４６】
燃料噴射制御部４１は、燃料噴射時期と、各噴射における燃料噴射量とを設定して、その信号を燃料噴射弁１６に出力する燃料噴射制御手段である。特に当実施形態のエンジン自動停止制御では、後述するように、エンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジン運転を継続させるための燃料噴射を停止させる。また、減速時燃料停止制御においても減速走行中に燃料供給を停止する。
【００４７】
点火制御部４２は、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対して適切な点火時期を設定し、各点火装置２７に点火信号を出力する。
【００４８】
吸気流量制御部４３は、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対して適切な吸気流量を設定し、その吸気流量に応じたスロットル弁２３の開度信号をアクチュエータ２４に出力する。特に当実施形態では、エンジン自動停止制御においてスロットル弁２３の開度を調節して、ピストン１３が再始動に適した適正停止範囲に停止するような制御を行っている。吸気流量制御部４３は、その際のスロットル弁２３の開度調節も行う。スロットル弁２３にＩＳＣユニットが併設されている場合は、その制御（ＩＳＣ制御）も行う。
【００４９】
発電量制御部４４は、オルタネータ２８の適切な発電量を設定し、その駆動信号をレギュレータ回路２８ａに出力する。特に当実施形態では、エンジン自動停止制御においてオルタネータ２８の発電量を調節することによってクランクシャフト３の負荷を変化させ、ピストン１３が再始動に適した適正範囲に停止するような制御を行っている。発電量制御部４４は、その際のオルタネータ２８の発電量の調節も行う。
【００５０】
ピストン位置検出部４５は、クランク角センサ３０，３１の各検出信号に基づき、ピストン位置を検出する。ピストン位置とクランク角（°ＣＡ）とは１対１に対応するので、一般的になされているように当明細書においてもピストン位置をクランク角で表す。当実施形態では、膨張行程気筒および圧縮行程気筒の自動停止中のピストン位置に基いて各筒内空気量を算出し、それに応じて再始動時における各気筒の燃焼制御を行っている。
【００５１】
スタータ制御部４６は、スタータ３６の駆動制御を行う。通常は、運転者のエンジン始動操作に応じてスタータ３６に駆動信号を送る。また自動再始動制御において、必要に応じてエンジン始動を補助するアシスト始動を行う際にもスタータ３６に駆動信号を送る。
【００５２】
電磁ＶＶＴ制御部４８は、電磁ＶＶＴ５０による吸気弁１９および排気弁２０の開閉時期を設定するバルブタイミング制御手段である。電磁ＶＶＴ制御部４８は、その動作モードとして、吸気・圧縮・膨張・排気の４行程形態をとる通常の４サイクルモード４Ｓ（図４参照）と、吸気・排気を交互に繰り返す２行程形態をとる特定サイクルモード２Ｓ（図４参照）との何れかを選択的に設定する。４サイクルモード４Ｓは、通常燃焼時に選択され、各気筒１２Ａ〜１２Ｄが所定の位相差をもって吸気・圧縮・膨張・排気という燃焼サイクルを行うように、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの吸・排気弁１９，２０の開閉タイミングを設定するものである。
【００５３】
一方、特定サイクルモード２Ｓは、エンジン自動停止制御中に選択される特有の動作モードである。特定サイクルモード２Ｓでは、具体的には上記４サイクルモード４Ｓに対して、その圧縮行程に相当する期間に排気側ＶＶＴ５２によって排気弁２０が開弁される。すると実質上排気行程と同様の動弁系の挙動となる。また４サイクルモード４Ｓの膨張行程に相当する期間に吸気側ＶＶＴ５１によって吸気弁１９が開弁される。すると実質上吸気行と同様の動弁系の挙動となる。結局、４サイクルモード４Ｓの吸気・圧縮・膨張・排気の４行程のうち、圧縮を排気に、膨張を吸気に置き換えることにより、吸気・排気・吸気・排気という２行程形態が得られるのである。
【００５４】
ＡＴ制御部４９は、ＡＴ６０に関する制御を行うが、特に当実施形態に関する事項として、ＡＴ６０のドライブ状態とニュートラル状態との切替えや、ロックアップオン／オフに係る制御信号をＡＴ６０との間で送受信する。
【００５５】
以上のような構成のＥＣＵ２によってエンジンを自動停止させた後、自動再始動制御を行うにあたり、当実施形態では最初に圧縮行程気筒で燃焼を行わせることにより、そのピストン１３を押し下げてクランクシャフト３を少しだけ逆転させる。これによって膨張行程気筒のピストン１３を一旦上昇（上死点に近づける）させ、その気筒内の空気（燃料噴射後は混合気となる）を圧縮した状態で、この混合気に点火して燃焼させることにより、クランクシャフト３に正転方向の駆動トルクを与えてエンジンを再始動させるように構成されている。
【００５６】
上記のように原則としてスタータ３６を使用することなく、特定の気筒に噴射された燃料に点火するだけでエンジンを適正に再始動させるためには、上記膨張行程気筒の混合気を燃焼させることにより得られる燃焼エネルギーを充分に確保することにより、これに続いて圧縮上死点を迎える気筒（当実施形態では圧縮行程気筒および吸気行程気筒）がその圧縮反力に打ち勝って圧縮上死点を超えるようにしなければならない。したがって、膨張行程気筒内に充分な空気量を確保しておく必要がある。
【００５７】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、圧縮行程気筒と膨張行程気筒とでは、それぞれ位相が１８０°ＣＡだけずれているため、各ピストン１３が互いに逆方向に作動する。膨張行程気筒のピストン１３が行程中央よりも下死点側に位置していれば、その気筒の空気量が多くなって充分な燃焼エネルギーが得られる。しかし、上記膨張行程気筒のピストン１３が極端に下死点側に位置した状態となると、圧縮行程気筒内の空気量が少なくなり過ぎて、再始動時の初回燃焼でクランクシャフト３を逆転させるための燃焼エネルギーが充分に得られなくなる。
【００５８】
これに対して上記膨張行程気筒の行程中央、つまり圧縮上死点後のクランク角が９０°ＣＡとなる位置よりもやや下死点側の所定範囲Ｒ、例えば圧縮上死点後のクランク角が１００°〜１２０°ＣＡとなる範囲Ｒ内にピストン１３を停止させることができれば、圧縮行程気筒内に所定量の空気が確保されて上記初回の燃焼によりクランクシャフト３を少しだけ逆転させ得る程度の燃焼エネルギーが得られることになる。しかも、膨張行程気筒内に多くの空気量を確保することにより、クランクシャフト３を正転させるための燃焼エネルギーを充分に発生させてエンジンを確実に再始動させることが可能となる（以下この範囲Ｒを適正停止範囲Ｒとする）。そこで、ピストン１３を適正停止範囲Ｒ内に停止させるよう、ＥＣＵ２によってスロットル弁２３の開度を調節する等のエンジン自動停止制御が行われる。
【００５９】
ところで、たとえピストン１３が適正停止範囲Ｒに停止したとしても、気筒、特に膨張行程気筒の掃気が不充分であって、気筒内に既燃ガスが多く残留している状態であると、新気による燃焼のエネルギーを充分得ることができないので再始動に不利となる。従って、燃料供給が停止されてからエンジンが完全停止するまでの間に、充分掃気されていることが望ましい。
【００６０】
図４は、主にエンジン自動停止制御によるエンジン自動停止時のタイムチャートであり、上段から順にエンジンの回転速度、電磁ＶＶＴ制御部４８が選択する動作モード、各気筒の行程推移チャート（「吸」は吸気行程、「圧」は圧縮行程、「膨」は膨張行程、「排」は排気行程）、およびＡＴ６０の状態（「Ｄ」はドライブ状態、「Ｎ」はニュートラル状態）を示す。
【００６１】
なお、以下説明を簡潔にするため、エンジンが完全に停止した時、＃１気筒１２Ａが圧縮行程、＃２気筒１２Ｂが膨張行程、＃３気筒１２Ｃが吸気行程、＃４気筒１２Ｄが排気行程にあるものとする。そして便宜上、＃１気筒１２Ａを停止時圧縮行程気筒１２Ａ、＃２気筒１２Ｂを停止時膨張行程気筒１２Ｂ、＃３気筒１２Ｃを停止時吸気行程気筒１２Ｃ、＃４気筒１２Ｄを停止時排気行程気筒１２Ｄと称する。
【００６２】
図４のタイムチャートには、エンジンが燃焼状態にあるとき（停車状態）に自動停止条件が成立した場合と、減速時燃料停止制御の実行領域（例えば実行中または実行条件成立と略同時）、つまり走行中に自動停止条件が成立した場合とを示す。前者は実線で、後者は破線で示す。各気筒の行程推移チャートは前者の場合を示す。
【００６３】
まず、停車中にエンジンが燃焼状態にあるときに自動停止条件が成立した場合について説明する。このときのエンジン回転速度の変化を特性７１で示す。ＥＣＵ２は、所定のアイドルストップ条件（例えば、車速Ｖ＜ロックアップオフ車速（例えば４９ｋｍ／ｈ）、アクセルオフ、ブレーキオン、エアコンオフ、ＡＴ６０のロックアップオフ、ステアリング操舵角が所定値以下、ウインカーオフ、バッテリー電圧が所定値以上等）が成立した時点ｔ０で、エンジンの目標回転速度を、エンジンを自動停止させない時の通常のアイドル回転速度（以下、通常のアイドル回転速度という）Ｎ１よりも高い目標回転速度Ｎ２に設定する。そうすることにより、エンジン完全停止までの期間を適度に延長させ、掃気性の向上が図られる。またピストンを狙いの位置に停止させる制御が行い易くなる。当実施形態では、ＡＴ６０がドライブ状態のときの通常のアイドル回転速度Ｎ１が６５０ｒｐｍに設定されており、目標回転速度Ｎ２は８５０ｒｐｍ程度に設定されている。
【００６４】
また、ＡＴ制御部４９によって、ＡＴ６０がドライブ状態Ｄからニュートラル状態Ｎに切替えられる（特性７６）。こうすることにより、エンジンの負荷が低減されて、エンジン完全停止までの期間を適度に延長させることができる。従って充分な掃気を図ることができる。またエンジン負荷のバラツキが低減されるので、ピストン１３の停止位置精度を高めることができる。
【００６５】
エンジンの回転速度が目標回転速度Ｎ２で安定する（時点ｔ１）と、ＥＣＵ２は所定の待ち時間（２００ｍｓ程度）待機した後、時点ｔ２で燃料噴射停止Ａ２を行う。
【００６６】
また時点ｔ２で、電磁ＶＶＴ制御部４８は、電磁ＶＶＴ５０を特定サイクルモード２Ｓに切替える。特定サイクルモード２Ｓにすると、４サイクルモード４Ｓに対して吸排気弁の開弁期間が実質上約２倍になるので掃気が格段に促進される。
【００６７】
時点ｔ２以降はエンジンが惰性で回転するため、エンジンの回転速度が次第に低下し、やがて時点ｔ５で停止する。このエンジンの回転速度の低下は、図４に示すように、波打ちながら低下して行く。この波の谷のタイミングは、４サイクルモード４Ｓにおける、何れかの気筒が圧縮上死点となるタイミングと一致している。つまり、４サイクルモード４Ｓでは、エンジンの回転速度は、各気筒が順次圧縮上死点を経過する度に一時的に落ち込んだ後、その圧縮上死点を超えた後に再び上昇するという小刻みなアップダウンを繰り返しながら次第に低下する。
【００６８】
以下、当明細書では、気筒を指定せず圧縮ＴＤＣという場合、エンジン全体から見て何れかの気筒が圧縮ＴＤＣであるポイントを指すものとする（つまりエンジン回転速度の振動の各谷を指す）。また、特定サイクルモード２Ｓにおいても、便宜上このポイントを圧縮ＴＤＣと呼ぶものとする。
【００６９】
特定サイクルモード２Ｓでは、４サイクルモード４Ｓの圧縮行程を事実上排気行程に置き換えたものであるから、圧縮ＴＤＣで圧縮圧が殆ど発生しない。従って圧縮ＴＤＣを通過する際のエンジンの回転速度の波打ちが抑制される。すなわちエンジンの振動が抑制され、ＮＶＨレベルが向上する。
【００７０】
この特定サイクルモード２Ｓは、停止時膨張行程気筒１２Ｂにおける、停止前の最後の圧縮行程開始時期（ｔ３）で４サイクルモード４Ｓに復帰される。なお、特定サイクルモード２Ｓから４サイクルモード４Ｓへの復帰ポイントは、気筒別に見れば本来の吸気行程後に排気弁を開弁させず、圧縮行程に移行させた時点（下死点）が復帰ポイントとなる。この復帰ポイントは気筒別に順次現出する（境界線７９参照）。エンジン全体としては、何れかの気筒（図４の場合は停止時膨張行程気筒１２Ｂ）でそのような復帰ポイントが現出した最早の時点ｔ３をもって４サイクルモード４Ｓへの復帰ポイントとする。
【００７１】
特定サイクルモード２Ｓから４サイクルモード４Ｓへの復帰ポイントをこのように最後から２番目の圧縮ＴＤＣ（時点ｔ３）としているので、停止時膨張行程気筒１２Ｂにも停止時圧縮行程気筒１２Ａにもエンジン停止前に圧縮行程を迎えさせることができる。そして最後の圧縮ＴＤＣ（特にこれを最終ＴＤＣともいう）を通過した時点ｔ４の後に圧縮上死点を迎える停止時圧縮行程気筒１２Ａでは、慣性力によるピストン１３の上昇に伴って空気圧が高まり、その圧縮反力によりピストン１３が上死点を超えることなく押し返されてクランクシャフト３が逆転する（エンジン回転速度が負の値となる）。このクランクシャフト３の逆転によって停止時膨張行程気筒１２Ｂの空気圧が上昇するため、その圧縮反力に応じて停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン１３が下死点側に押し返されてクランクシャフト３が再び正転し始め、このクランクシャフト３の逆転と正転とが数回繰り返されてピストン１３が往復作動した後に停止することになる。
【００７２】
なお、最後から２番目の圧縮ＴＤＣは、その圧縮ＴＤＣにおけるエンジンの回転速度が、所定値Ｎ４（例えばＮ４＝４００ｒｐｍ程度）以下となった時点で、それが最後から２番目の圧縮ＴＤＣであると判定される。
【００７３】
このようにしてエンジンを自動停止させ、エンジン回転速度が低下する過程において、各気筒１２Ａ〜１２Ｄが圧縮ＴＤＣを通過する際のエンジン回転速度（上死点回転速度）と、膨張行程気筒１２Ａのピストン停止位置との間に明確な相関関係がある。すなわち、各段階（停止前から２番目、３番目、４番目・・・）の上死点回転速度がそれぞれ一定の速度範囲内にあるときに膨張行程気筒１２Ａのピストン停止位置が適正停止範囲Ｒ内となる確率が高くなるのである。
【００７４】
この特性を利用し、当実施形態ではエンジン回転速度の低下過程における所定の段階（特に重要なのは停止前から２番目（時点ｔ３））の上死点回転速度が一定の速度範囲内となるような制御を行って、膨張行程気筒１２Ａのピストン１３がより確実に適正停止範囲Ｒ内で停止するような制御を行っている。具体的には、オルタネータ２８の発電量を増減させることによってクランクシャフト３の負荷（エンジン負荷）を調節し、停止前から２番目の上死点回転速度（時点ｔ３）が、３５０±５０ｒｐｍの範囲内となるようにしている。
【００７５】
また、時点ｔ２以降、電磁ＶＶＴ制御部４８は通過した圧縮ＴＤＣの数をカウントアップし、それに応じて次第に吸気弁１９の閉弁時期を遅延（リタード）させる。図４には、停止時膨張行程気筒１２Ｂの最後の吸気行程における吸気弁１９の開弁期間７７と、停止時圧縮行程気筒１２Ａの最後の吸気行程における吸気弁１９の開弁期間７８とを示す。この図に示すように、後から吸気行程を迎えた停止時圧縮行程気筒１２Ａの方が、吸気弁の閉弁時期がリタードされている。吸気弁１９閉弁時期をリタードすると、吸気量が低減する。従って図４に示す例では、停止時膨張行程気筒１２Ｂの吸気量の方が停止時圧縮行程気筒１２Ａの吸気量よりも多くなる。このため最終ＴＤＣ（ｔ４）を越えた後の筒内圧バランスによってピストン１３が適正停止範囲Ｒ内に停止し易くなる。
【００７６】
時点ｔ５でエンジンが完全に停止すると、ＡＴ制御部４９はＡＴ６０をドライブ状態Ｄとし、次の再始動、再発進に備える。
【００７７】
次に、減速時燃量停止制御の実行中または実行条件成立と略同時に自動停止条件が成立した場合について説明する。このときのエンジン回転速度を特性７２で示す。
【００７８】
時点ｔ１’はエンジン停止条件が成立した時点である。この時点で減速時燃量停止制御の実行条件も成立している。この場合、ＡＴ制御部４９はＡＴ６０をドライブ状態Ｄのまま維持する（特性７５）。こうすることによって、エンジンが完全停止する時点ｔ５までの間に再加速要求（アクセルオン）があっても、エンジンを燃焼復帰させるだけで迅速かつＮＶＨレベルの良好な再加速を行うことができる。
【００７９】
また電磁ＶＶＴ制御部４８は、電磁ＶＶＴ５０を終始通常の４サイクルモード４Ｓに保つ（破線で示す）。この点でも再加速に有利となっている。
【００８０】
時点ｔ１’後、ＥＣＵ２は所定の待ち時間（２００ｍｓ程度）待機した後、時点ｔ２’で燃料噴射停止Ａ１を行う。但し、既に減速時燃量停止制御が実行中の場合は、その燃料噴射停止を継続する。以後は、車両停止中にエンジン自動停止制御を行う場合と同様である。
【００８１】
このように当実施形態では、減速時燃料停止制御の実行領域（走行中）にもエンジンの自動停止条件が成立するようにしているので、そのような場合に、減速時燃料停止制御から、燃焼復帰を経由せずに直接エンジンの自動停止制御に移行することができる。従って、燃費改善効果を一層高めることができる。
【００８２】
図５〜図６は、エンジン自動停止制御の概略フローチャートである。この制御がスタートすると、まずステップＳ１でエンジンの自動停止条件が成立したか否かが判定される。このエンジンの自動停止条件とは、例えば車速がロックアップオフ車速（例えば４９ｋｍ／ｈ）以下、アクセルオフ、ブレーキオン、エアコンオフ、ＡＴのロックアップオフ、ステアリング操舵角が所定値以下、ウインカーオフ、バッテリー電圧が所定値以上等である。この自動停止条件は、減速時燃料停止制御の実行領域（走行中）にも成立するものである。
【００８３】
エンジンの自動停止条件が成立すると（ステップＳ１でＹＥＳ）、次に車速（またはＡＴ６０のタービン回転速度）とエンジン回転速度とから、ＡＴ６０内のトルクコンバータの速度比εが検出される（ステップＳ３）。そして、速度比εが所定値（例えば１）より大であるか否かの判定が行われる（ステップＳ５）。
【００８４】
ステップＳ５でＹＥＳの場合、つまり速度比ε＞１の場合、減速状態であると判定され、ＡＴ６０をドライブ状態Ｄに維持し（ステップＳ７）、ＡＴフラグＦに「１」が入力される。一方、ステップＳ５でＮＯの場合、つまり速度比ε≦１の場合、減速状態ではない、つまり停車状態であると判定され、ＡＴ６０をニュートラル状態Ｎに切替え（ステップＳ９）、ＡＴフラグＦに「２」が入力される。
【００８５】
いずれの場合も、次にＦ／Ｃ（燃料停止）開始カウンタＣＴがリセットされる（ステップＳ１３）。そして所定の待ち時間経過後（ステップＳ１５でＹＥＳ）、燃料噴射が停止される（ステップＳ１９）。なお、既に減速時燃料停止制御によって燃料噴射が停止されている場合は、その停止状態を継続する。
【００８６】
次にＡＴフラグＦの判定がなされ、Ｆ＝２（ステップＳ２１でＮＯ）であれば、停車状態からのエンジン自動停止であるから、電磁ＶＶＴ制御部４８が電磁ＶＶＴ５０を特定サイクルモード２Ｓにする（ステップＳ２３）。そして、上死点回転速度が所定値Ｎ４（例えば４００ｒｐｍ）を下回った時点で（ステップＳ２５でＹＥＳ）、その圧縮ＴＤＣを最後から２番目の圧縮ＴＤＣであると判定し、電磁ＶＶＴ制御部４８が電磁ＶＶＴ５０を４サイクルモード４Ｓに復帰させる（ステップＳ２７）。
【００８７】
なお、ステップＳ２１でＹＥＳ（Ｆ＝１）であれば、減速中（走行中）のエンジン自動停止であるから、電磁ＶＶＴ制御部４８は電磁ＶＶＴ５０に４サイクルモード４Ｓを継続させる。つまりステップＳ２３〜ステップＳ２７をスキップする。
【００８８】
いずれの場合も、電磁ＶＶＴ制御部４８は通過した圧縮ＴＤＣの数をカウントアップし（ステップＳ２９）、それに応じて次第に吸気弁１９の閉弁時期を遅延（リタード）させる（ステップＳ３１）。こうすることにより、上述したようにピストンが適正停止範囲Ｒに停止する確率を高めることができる。
【００８９】
これを最終ＴＤＣ通過まで繰り返す。最終ＴＤＣの通過は、その上死点回転速度が所定の回転速度（例えば２６０ｒｐｍ）以下となったことで判定される。そして最終ＴＤＣ通過後（ステップＳ３３でＹＥＳ）、リターンされる。
【００９０】
以降は、クランク角センサ３０，３１によってエンジンが完全停止したことが確認された時点で、ＡＴ６０がニュートラル状態Ｎであった場合にはドライブ状態Ｄに復帰される。
【００９１】
そして、所定のエンジン再始動条件（アクセルオン、ブレーキオフ、エアコンオン、バッテリー電圧が低下などのうち、少なくとも１つがＹＥＳのときに成立）が成立すると、ＥＣＵ２は、まず停止時圧縮行程気筒１２Ａで燃焼を行わせてエンジンを少し逆転させる。そうすると停止時膨張行程気筒１２Ｂの筒内圧が高められるので、その停止時膨張行程気筒１２Ｂで燃焼を行わせ、大きな燃焼エネルギーでエンジンを正転方向に駆動する（逆転始動方式）。
【００９２】
なお、この最初の停止時圧縮行程気筒１２Ａでの燃焼を省略して最初から停止時膨張行程気筒１２Ｂで燃焼を行わせても良い（正転始動方式）。
【００９３】
また、必要に応じてスタータ３６を駆動させ、アシスト始動（正転方向のトルクをスタータ３６で補う）や、バックアップ始動（燃焼による始動が適正になされなかったときにスタータ３６を用いた始動を行う）を行っても良い。
【００９４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。その変形例を以下に説明する。
【００９５】
（１）上記実施形態では、停車状態からエンジン自動停止制御において、ＡＴ６０をドライブ状態Ｄからニュートラル状態Ｎに切替える制御と、電磁ＶＶＴ５０を所定期間特定サイクルモード２Ｓで作動させる制御とを行っているが、これを何れか一方のみ行うようにしても良い。また、電磁ＶＶＴ５０を用いない場合は、例えば特許文献１に示されるような、スロットル弁２３の開度Ｋを適宜調節することにより、エンジン停止直前の停止時圧縮行程気筒１２Ａと停止時膨張行程気筒１２Ｂとの筒内圧バランスをとるようにしても良い。
【００９６】
（２）上記実施形態では、説明の都合上、＃１気筒１２Ａを停止時圧縮行程気筒、＃２気筒１２Ｂを停止時膨張行程気筒、＃３気筒１２Ｃを停止時吸気行程気筒、＃４気筒１２Ｄを停止時排気行程気筒であるとしたが、必ずしもそのようにする必要はなく、また自動停止する度に変動しても良い。但し着火順序は変動しないので、どの気筒が停止時膨張行程気筒であるかが決定すれば、他の気筒は一義的に決定する。
【００９７】
（３）上記実施形態では、燃料噴射弁１６について筒内噴射型のものを採用しているが、ポート噴射型の燃料噴射弁を採用する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。
【図２】エンジンの吸気系および排気系の構成を示す説明図である。
【図３】エンジンを自動停止させる際の圧縮行程気筒と膨張行程気筒との関係を示す図である。（ａ）は圧縮行程気筒および膨張行程気筒のピストンの位置関係を示す図であり、（ｂ）はピストンの停止位置と各気筒内の空気量との関係を示す図である。
【図４】エンジンを自動停止させる際のタイムチャートである。
【図５】エンジン自動停止制御の概略フローチャートの前半である。
【図６】図５のフローチャートの後半である。
【符号の説明】
【００９９】
１        エンジン本体
２        ＥＣＵ（停止再始動制御手段、減速時燃量停止制御手段）
１２Ａ    ＃１気筒（停止時圧縮行程気筒）
１２Ｂ    ＃２気筒（停止時膨張行程気筒）
１２Ｃ    ＃３気筒（停止時吸気行程気筒）
１２Ｄ    ＃４気筒（停止時排気行程気筒）
４８      電磁ＶＶＴ制御部（バルブタイミング制御手段）
５０      電磁ＶＶＴ（電磁式動弁機構）
６０      ＡＴ（自動変速機）
【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】
0004720581.tif 000006
【図６】
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