(57)【要約】【課題】  所定の再始動条件が成立したときに少なくとも膨張行程で停止している気筒１２を燃焼させて、自動で且つ自力でエンジン１を再始動するようにしたエンジンシステムＥにおいて、その再始動時にエンジン回転をスムーズに立ち上げ、急な吹け上がりを抑えて、運転者が違和感を感じないようにする。【課題手段】  エンジン再始動時に、膨張行程気筒１２Ｂ（＃２気筒）の燃焼により正転が開始した後、この正転作動により圧縮される停止時圧縮行程気筒１２Ａ（＃１気筒）内に燃料を噴射して（ａ５）、気化潜熱による冷却効果で圧縮圧力を低下させる。停止時吸気行程気筒１２Ｃ（＃３気筒）には圧縮行程中期以降に燃料を噴射して（ａ６）、気化潜熱による冷却効果で温度及び圧力を低下させ、ＴＤＣを越えた後に点火する（ａ７）。その際、スロットル弁２３よりも下流の分岐吸気通路２１ａの吸気圧がアイドル運転時に対応する設定値に低下するまで（ｔ０〜ｔ３）、スロットル弁２３の開度をアイドル運転時よりも小さな状態に保つ。【選択図】    図１２
2005188473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の再始動条件が成立したときに、停止している多気筒エンジンの少なくとも膨張行程にある気筒内に燃料を噴射供給して、点火、燃焼させることにより、始動モータを用いずに自動で再始動するようにしたエンジンの始動装置であって、
前記各気筒への吸気の流量を調整可能な吸気流量調整手段と、
エンジン再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、前記各気筒への吸気流量が暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるように前記吸気流量調整手段を制御する吸気量制御手段と、
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】
エンジンの吸気通路の下流側が各気筒毎に分岐して互いに独立の分岐吸気通路とされ、
吸気流量調整手段は、前記分岐吸気通路に個別に弁体が配設された吸気流量調整弁であり、
前記吸気流量調整弁の弁体よりも下流の分岐吸気通路の吸気圧状態を検出する吸気圧検出手段を備え、
吸気量制御手段は、前記吸気圧検出手段により検出される吸気圧状態が大気圧近傍から低下して、エンジン暖機後のアイドル運転時に対応する設定負圧状態になるまでの間、前記吸気流量調整弁の開度を前記アイドル運転時よりも小さくなるように制御するものであ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】
吸気量制御手段は、吸気圧検出手段により検出される吸気圧状態の低圧側への変化に応じて、吸気流量調整弁を全閉から徐々に開くものであ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】
エンジン回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
吸気量制御手段は、前記回転速度検出手段により検出されるエンジン回転速度が暖機後のアイドル回転速度近傍で安定するまでの間、各気筒への吸気流量が前記暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるように吸気流量調整手段を制御するものであ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】
吸気流量調整手段は、各気筒の吸気弁の少なくともリフト量を変更可能な可変動弁機構であり、
吸気量制御手段は、吸気弁のリフト量が暖機後のアイドル運転時よりも小さくなるように前記可変動弁機構を制御するものであることを特徴とする請求項１又は４のいずれかに記載のエンジンの始動装置。
【請求項６】
所定の再始動条件が成立したときに、停止している多気筒エンジンの少なくとも膨張行程にある気筒内に燃料を噴射供給して、点火、燃焼させることにより、始動モータを用いずに自動で再始動するようにしたエンジンの始動装置であって、
前記各気筒の吸気弁の少なくとも閉弁時期を変更可能な可変動弁機構と、
エンジン再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、前記吸気弁の閉弁時期が暖機後のアイドル運転時よりも遅角側となるように前記可変動弁機構を制御する動弁時期制御手段と、
を備えることを特徴とする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、アイドル時に自動で停止したエンジンを再始動要求に応じて自動で始動するようにしたエンジンの始動装置に関し、特にその始動時の吸気制御の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃費低減及びＣＯ2排出量抑制等を目的として、アイドル時にエンジンを自動で停止するようにしたエンジン制御システム（アイドルストップシステム）が知られている。このようなシステムでは、発進操作等のエンジン再始動要求に対して即座にエンジンを始動しなくてはならないが、始動モータによるクランキングを経てエンジンを始動するという一般的な始動方法では始動時間がやや長くなるきらいがあり、また、クランキングに伴う騒音が運転者に違和感を与えるという不具合もある。
【０００３】
さらに、そのようにエンジンがアイドル状態になる度に停止及び再始動を行うとすると、イグニッションスイッチが操作されたときにのみ始動する通常のシステムに比べて格段に始動回数が多くなってしまうので、始動モータに著しく高い耐久性が要求されることになり、無用のコスト増大を招くという問題もある。
【０００４】
そのため、近年では、例えば特許文献１、２に開示される筒内直噴式エンジンのように、停止状態で膨張行程にある気筒内に燃料を噴射供給して、点火、燃焼させることにより、始動モータの力を借りることなく、エンジンをそれ自体の力で、即ち自力で始動するようにしたものが開発されている。
【特許文献１】実開昭６０−１２８９７５号公報
【特許文献２】特表２００３−５１７１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記アイドルストップシステムでは、イグニッションスイッチの操作に依らず、発進操作等のエンジン再始動要求に応じて自動でエンジンを始動することから、前記従来例（特許文献１、２）のようにクランキングを行わないものであっても、エンジン音の変化や振動が運転者に違和感を与える虞れがある。すなわち、一般に、エンジンは始動時には各気筒の吸気充填量が特に多くなって、急激に吹け上がるものであるが、例えば運転者が車両を比較的緩やかに発進させるべく、アクセルペダルを軽く踏んだときに、これに応じて自動で始動したエンジンが急激に吹け上がると、運転者は車両が前に飛び出すかのように感じて、強い違和感を覚えるのである。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アイドル時にエンジンを自動で停止し、その後に自動で再始動するようにしたエンジンの始動装置において、その再始動時に各気筒に吸入される吸気の流量制御に工夫を凝らし、エンジン回転をスムーズに立ち上げ、その吹け上がりを抑えて、運転者が違和感を感じないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本願発明では、エンジンの始動に伴い通常、略大気圧状態から低下する吸気通路の圧力が比較的高くて、そのままでは気筒の吸気充填量が多くなってしまうと考えられる期間は、各気筒に吸入される吸気の流量を暖機後のアイドル運転時よりも少なくするようにした。
【０００８】
より具体的に、請求項１の発明は、所定の再始動条件が成立したときに、停止している多気筒エンジンの少なくとも膨張行程にある気筒内に燃料を噴射供給して、点火、燃焼させることにより、始動モータを用いずに自動で再始動するようにしたエンジンの始動装置を対象として、前記各気筒への吸気の流量を調整可能な吸気流量調整手段と、エンジン再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、前記各気筒への吸気流量が暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるように前記吸気流量調整手段を制御する吸気量制御手段と、を備える構成とする。
【０００９】
前記の構成により、エンジンが自動で始動されるときには、少なくとも膨張行程で停止している気筒内に燃料が噴射供給され、これにより形成された混合気に点火されて燃焼することで、始動トルクが発生する。これによりエンジンが正転を開始すると、各気筒には順次、吸気通路から略大気圧状態の吸気が吸入されることになるが、この際、エンジン回転が立ち上がって安定するまでは、該各気筒への吸気流量が暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるように、吸気量制御手段によって吸気流量調整手段が制御される。このことで、吸気通路内が大気圧に近い状態であっても、各気筒への吸気の充填量はあまり多くはならず、エンジンが急激に吹け上がることなく、その回転がスムーズにアイドル回転速度付近まで立ち上がるので、運転者が違和感を覚えることはない。
【００１０】
ここで、エンジンの吸気通路の下流側が各気筒毎に分岐して互いに独立の分岐吸気通路とされている場合には、前記吸気流量調整手段を、前記分岐吸気通路に個別に弁体が配設された吸気流量調整弁とし、その弁体よりも下流の分岐吸気通路の吸気圧状態を検出する吸気圧検出手段を備えるとともに、前記吸気量制御手段は、前記吸気圧検出手段により検出される吸気圧状態が大気圧近傍から低下して、エンジン暖機後のアイドル運転時に対応する設定負圧状態になるまでの間、前記吸気流量調整弁の開度を前記アイドル運転時よりも小さくなるように制御するものとするのが好ましい（請求項２の発明）。
【００１１】
そのような吸気流量調整弁を用いれば、弁体よりも下流の分岐吸気通路の容積が非常に小さくなるので、この分岐吸気通路の吸気圧状態がアイドル運転時相当の設定負圧状態になるまでの間、吸気流量調整弁の開度を非常に小さくすることで、各気筒の吸気充填量の増大を確実に阻止して、前記発明の作用効果を十分に得ることができる。また、弁体よりも下流の分岐吸気通路の容積が非常に小さいことから、その吸気圧は速やかに低下して、早期に前記設定負圧状態に落ち着くことになる。
【００１２】
そして、その上で、前記吸気量制御手段は、吸気圧検出手段により検出される吸気圧状態の低圧側への変化に応じて、吸気流量調整弁を全閉から徐々に開くものとするのがなお好ましい（請求項３の発明）。こうすれば、分岐吸気通路内の吸気圧が低下するのに応じて、このことによる吸気充填量の減少を相殺するように吸気流量が増大することになるから、燃焼圧の変動を抑えて、エンジン回転をよりスムーズに立ち上げることができる。
【００１３】
或いは、前記のように吸気圧状態を検出するのではなく、エンジン回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、吸気量制御手段は、前記回転速度検出手段により検出されるエンジン回転速度が暖機後のアイドル回転速度近傍で安定するまでの間、各気筒への吸気流量が前記暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるように吸気流量調整手段を制御するものとしてもよい（請求項４の発明）。
【００１４】
なお、エンジン回転速度がアイドル回転速度近傍で安定するというのは、例えば、エンジン回転速度がアイドル回転速度近傍まで上昇した上で、各気筒毎の燃焼によるエンジン回転速度の変動幅が所定以下になったことをいう。
【００１５】
また、前記吸気流量調整手段として、前記吸気流量調整弁の代わりに、各気筒の吸気弁の少なくともリフト量を変更可能な可変動弁機構を用いるとともに、前記吸気量制御手段を、吸気弁のリフト量が暖機後のアイドル運転時よりも小さくなるように前記可変動弁機構を制御するものとしてもよい（請求項５の発明）。こうして吸気弁のリフト量が相対的に小さくなるようにすれば、吸気通路内が大気圧に近い状態であっても、そこから各気筒内への吸気流を絞って吸気充填量の増大を阻止することができる。
【００１６】
さらに、エンジン再始動時に吸気通路の圧力が比較的高い間、前記のように気筒へ吸入される吸気を絞る代わりに、吸気弁の閉弁時期を遅らせて、一旦、気筒に吸入された吸気の多くを吸気通路に吹き返させるようにすることで、吸気充填量の増大を抑えるようにしてもよい。すなわち、請求項６の発明では、前記請求項１〜５の発明と同じ前提構成において、各気筒の吸気弁の少なくとも閉弁時期を変更可能な可変動弁機構と、エンジン再始動時に、エンジン回転が立ち上がるとき、前記吸気弁の閉弁時期が暖機後のアイドル運転時よりも遅角側となるように前記可変動弁機構を制御する動弁時期制御手段と、を備える構成とする。
【００１７】
前記の構成により、前記請求項１の発明と同様に、エンジン回転が立ち上がって安定するまでの間は各気筒へ充填される吸気の量があまり多くはならないので、エンジン回転をスムーズに立ち上げ、エンジンの急激な吹け上がりを防止することができ、これにより、運転者が違和感を覚えることがなくなる。
【発明の効果】
【００１８】
以上、説明したように、本願の請求項１〜５の発明に係るエンジンの始動装置によると、アイドル時にエンジンを自動で停止し、その後に自動で且つ自力で再始動するようにした始動装置において、その再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、吸気通路内の圧力が比較的高くて、そのままでは各気筒の吸気充填量が過大になってしまうと考えられる間、該各気筒への吸気を絞ることにより、吸気の過充填を阻止して、エンジン回転をスムーズに立ち上げ、急な吹け上がりを防止することができる。これにより、自動で始動する場合であっても、運転者は違和感を感じることはない。
【００１９】
また、請求項６の発明によると、再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、吸気弁を所定の遅閉じ状態にすることで、吸気の過充填の阻止して、前記と同じ効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
−エンジン制御システムの概略構成−
図１及び図２は、本発明に係るエンジン始動装置を含むエンジン制御システムの実施形態を示し、このエンジンシステムＥは、シリンダヘッド１０及びシリンダブロック１１を備えたエンジン１と、該エンジン１を制御するためのＥＣＵ２（エンジンコントローラ）とを備えている。前記エンジン１には、図２に示すように４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄが設けられていて、該各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、図１に示すように、クランク軸３に連結されるピストン１３がそれぞれ嵌挿され、これにより、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内部でピストン１３の上方には燃焼室１４が形成されている。
【００２１】
ここで、一般的に、多気筒４サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっており、この実施形態の４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒１２Ａ、２番気筒１２Ｂ、３番気筒１２Ｃ、４番気筒１２Ｄと呼ぶと、図５(e)に示すように、１番気筒（＃１）、３番気筒（＃３）、４番気筒（＃４）、２番気筒（＃２）の順にクランク角で１８０度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。
【００２２】
前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれの燃焼室１４の頂部には、該燃焼室１４内の混合気に点火して燃焼させるための点火プラグ１５が設けられていて、それらの各点火プラグ１５先端の電極が前記燃焼室１４内に臨むように配置されている。また、前記燃焼室１４の側方（図１の右方向）には、該燃焼室１４内に燃料を直接、噴射する燃料噴射弁１６が設けられていて、該燃料噴射弁１６は、前記点火プラグ１５の電極付近に向かって燃料を噴射するように噴射方向が調整されている。この燃料噴射弁１６は、図示しないニードル弁及びソレノイドを内蔵しており、前記ＥＣＵ２からのパルス信号の入力によりそのパルス幅に対応する時間だけ開弁駆動されて、その駆動時間に応じた量の燃料を各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内に噴射するように構成されている。なお、前記燃料噴射弁１６には、図示しない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るようになっていて、前記エンジンシステムＥには、その燃料供給圧が圧縮行程での燃焼室１４内の圧力よりも高くなるように燃料供給系統が構成されている。
【００２３】
また、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の上部には、該燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１７及び排気ポート１８が設けられていて、これらのポート１７，１８に吸気弁１９及び排気弁２０がそれぞれ配設されている。これらの吸気弁１９及び排気弁２０は、図示省略のカムシャフト等からなる動弁機構により駆動され、上述のとおり、各気筒１２Ａ〜１２Ｄが所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、該各気筒毎の吸・排気弁１９，２０の開閉タイミングが設定されている。
【００２４】
また、前記吸気ポート１７及び排気ポート１８にそれぞれ連通するように吸気通路２１及び排気通路２２が設けられており、図２に示すように、前記吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に独立の分岐吸気通路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に連通するとともに、該各分岐吸気通路２１ａにはそれぞれの通路断面積を絞るようにスロットル弁２３（吸気流量調整弁）の弁体が個別に配設されている。つまり、スロットル弁２３は、弁体が共通のアクチュエータ２４により駆動されて、各分岐吸気通路２１ａを同時に絞り調節する多連型のロータリバルブ（マルチスロットル）となっている。
【００２５】
さらに、図２にのみ示すが、前記吸気通路２１におけるサージタンク２１ｂの上流の共通吸気通路２１ｃには、吸入空気量を検出するエアフローセンサ２５が配設されており、一方、サージタンク２１ｂ下流の分岐吸気通路２１ａには、それぞれ、スロットル弁２３の弁体よりも下流側の吸気圧（吸気圧状態）を検出するための吸気圧センサ２６，２６，…（吸気圧検出手段）が配設されている。なお、この実施形態のエンジン１では、前記マルチスロットル２３の各弁体をバイパスする通路は設けられておらず、アイドル運転時の吸気流量は弁体の位置、即ちスロットル開度によって調整するようになっている。
【００２６】
一方、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄからの排気が集合する排気通路２２の集合部下流には、排気を浄化するための触媒２９が配設されている。この触媒２９は、例えば、排気の空燃比状態が理論空燃比近傍にあるときにＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの浄化率が極めて高い、いわゆる三元触媒であり、これは排気中の酸素濃度が比較的高い酸素過剰雰囲気でこれを吸蔵する酸素吸蔵能を有し、酸素濃度の比較的低いときには吸蔵している酸素を放出して、ＨＣ、ＣＯ等と反応させるものである。なお、触媒２９は、三元触媒に限らず、前記のような酸素吸蔵能を有するものであればよく、例えば、酸素過剰雰囲気でもＮＯｘを浄化可能ないわゆるリーンＮＯｘ触媒であってもよい。
【００２７】
さらに、前記エンジンシステムＥには、前記クランク軸３の回転角を検出する２つのクランク角センサ３０，３１が設けられており、主に一方のクランク角センサ３０からの信号に基づいてエンジン回転速度を求めるとともに、詳しくは後述するが、それら２つのクランク角センサ３０，３１から出力される互いに位相のずれたクランク角信号によって、前記クランク軸３の回転方向及び回転角度を検出するようになっている。加えて、このエンジンシステムＥには、カムシャフトの特定の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、エンジン冷却水の温度（エンジン水温）を検出する水温センサ３３、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３４等が配設されている。
【００２８】
前記ＥＣＵ２は、前記各センサ２５，２６，３０〜３４からの信号を受け、前記燃料噴射弁１６に対して燃料噴射量及びその噴射時期を制御する信号を出力するとともに、点火プラグ１５の点火装置２７に対して点火時期を制御する信号を出力し、さらに、前記スロットル弁２３のアクチュエータ２４に対してスロットル開度を制御する信号を出力する。そして、以下に詳述するが、前記ＥＣＵ２は、アイドル時において所定のエンジン停止条件が成立したときに、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料供給を停止して（燃料カット）自動的にエンジンを停止させるとともに、その後、運転者のアクセル操作等により所定のエンジン再始動条件が成立したときには、自動的にエンジン１を再始動させるようになっている。
【００２９】
すなわち、前記エンジン１の再始動時には始動モータの力を借りることなく、エンジン１をそれ自体の力のみで始動させるのであるが、この実施形態では、図３に模式的に示すように、まず、ピストン１３が圧縮行程の途中で停止している気筒１２（図の例では＃１気筒１２Ａであり、以下、停止時圧縮行程気筒ともいう）で最初の燃焼を行わせて、ピストン１３を押し下げることにより、クランク軸３を少しだけ逆転させ（同図(a)）、これにより、膨張行程にある気筒１２（図の例では＃２気筒１２Ｂであり、以下、停止時膨張行程気筒ともいう）のピストン１３を上昇させて、この気筒１２Ｂ内の混合気を圧縮する（同図(b)）。そして、そのようにして圧縮されて温度及び圧力の高くなった膨張行程気筒１２Ｂ内の混合気に点火して、燃焼させることにより、クランク軸３に正転方向のトルクを与えて、エンジン１を始動するようにしている。
【００３０】
そのようにエンジン１をそれ自体の力のみによって始動させるためには、前記停止時膨張行程気筒１２Ｂの燃焼によってクランク軸３にできるだけ大きな正転方向のトルクを与え、これにより、同図(c)に示すように続いて圧縮上死点（以下、ＴＤＣと略称）を迎える気筒１２Ａが、その圧縮反力（圧縮圧力）に打ち勝ってＴＤＣを越えるようにしなければならない。従って、エンジン１の確実な始動のためには前記停止時膨張行程気筒１２Ｂ内に燃焼のための空気を十分に確保しておく必要がある。
【００３１】
そのために、この実施形態では、アイドル時にエンジン１を自動で停止させるときに、まず、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気が十分に行われるように、アイドル回転速度よりもやや高い所定回転速度で燃料カットを行うとともに、その後の所定期間、スロットル弁２３を開いて、予め設定した開度になるように制御する。そして、そのスロットル弁２３を予め設定した適切なタイミングで閉じることで、前記停止時膨張行程気筒１２Ｂ及び停止時圧縮行程気筒１２Ａへそれぞれ吸入される空気量が十分に多くなり、且つ該膨張行程気筒１２Ｂの空気量が圧縮行程気筒１２Ａよりもやや多くなるようにしている。
【００３２】
こうすることで、その２つの気筒１２Ａ，Ｂ内の空気の圧縮圧力のバランスによって、膨張行程気筒１２Ｂのピストン１３が行程中央部から多少、下死点（ＢＤＣ）寄りの再始動に好適な所定範囲Ｒ（後述）内に停止するようになる。
−エンジンの停止制御−
次に、前記ＥＣＵ２によるエンジン停止の制御について主に図４〜６を参照して説明する。なお、図４は停止制御の手順を示すフローチャート図であり、図５は、燃料カットから惰性で回転するエンジン１が停止するまでの間（以下、停止動作期間ともいう）におけるエンジン回転速度、クランク角及び各気筒１２Ａ〜１２Ｄの行程の変化を互いに対応づけて示すとともに、その間に行われるスロットル開度の制御と、これによる吸気圧力（吸気管負圧）の変化とを模式的に示す説明図である。
【００３３】
また、図６は、前記停止動作期間において徐々に回転が低下するエンジン１のＴＤＣ回転速度（後述）と、停止後の膨張行程気筒１２におけるピストン停止位置との相関関係を示す図である。
【００３４】
まず、前記図５(a)に示すように、エンジン１の運転中に所定の設定回転速度（図例では８００ｒｐｍ）で燃料カットが行われると（時刻ｔ０）、そのときにクランク軸３やフライホイール等の運動部分が有する運動エネルギーが機械的な摩擦や各気筒１２Ａ〜１２Ｄのポンプ仕事によって消費されることで、エンジン回転速度が徐々に低下し、エンジン１は惰性で数回転した後に停止することになる。詳しくは、そのようにエンジン１が惰性で回転する間、エンジン回転速度は、微視的には各気筒１２Ａ〜１２Ｄの圧縮上死点（ＴＤＣ）を迎える毎に一時的に大きく落ち込み、ＴＤＣを越えると再び上昇する、というようにアップダウンを繰り返しながら低下して行く。そして、例えば図示の如く約８００ｒｐｍで燃料カットした場合には、通常はＴＤＣを８、９回越えて、その最後のＴＤＣを越えた後に（時刻ｔ３）、その次のＴＤＣを越えることができなくなって、停止に至る（時刻ｔ４〜ｔ６）。
【００３５】
すなわち、前記の如くＴＤＣを越えることができずに圧縮行程に留まる気筒１２（図の＃１気筒１２Ａ）では、慣性力によるピストン１３の上昇に伴い空気圧が高まり、その圧縮反力によってピストン１３が一旦、停止（時刻ｔ４）した後に、ＢＤＣに向かって押し返される。これによりクランク軸３は逆転し、同図(a)に示すようにエンジン回転速度が負値になるが、そうすると、今度は膨張行程にある気筒１２（前記最後のＴＤＣを越えて膨張行程に移行した気筒であり、図例では＃２気筒１２Ｂ）の空気圧が上昇して、ピストン１３にＢＤＣ側への圧縮反力が作用し、この圧縮反力によって該膨張行程気筒１２のピストン１３が一旦、停止（時刻ｔ５）した後に、ＢＤＣに向かって押し返される。こうしてクランク軸３は再び正転し、エンジン回転速度は正値に戻る。
【００３６】
そのように、圧縮行程気筒１２及び膨張行程気筒１２のピストン１３にそれぞれ逆向きに作用する圧縮反力によって、各気筒１２Ａ〜１２Ｄのピストン１３はそれぞれ数回、往復作動した後に停止することになるが（時刻ｔ６）、その停止位置は、前記圧縮及び膨張行程気筒１２の圧縮反力のバランスによって概略決定されるとともに、エンジン１の摩擦等の影響を受けて、停止前に最後にＴＤＣを越えるときのエンジン１の回転慣性、即ち最後にＴＤＣを越えるときのエンジン回転速度の高低に応じて変化することになる。
【００３７】
従って、エンジン停止時に膨張行程にある気筒１２のピストン１３を再始動に適した所定範囲Ｒ内に停止させるためには、まず、その停止時膨張行程気筒１２及び停止時圧縮行程気筒１２の圧縮反力がいずれも十分に大きくなり、且つ膨張行程気筒１２の圧縮反力が圧縮行程気筒１２よりも所定以上、大きな適切なバランスとなるように、両方の気筒１２への吸入空気量を調節する必要がある。このために、この実施形態では、図５(c)に示すように、燃料カット後に直ちに開いたスロットル弁２３（時刻ｔ１）を所定期間の経過後に閉じて（時刻ｔ２）、同図(d)に示すように一時的に吸気管負圧を減少させる（吸気量は増大）ことで、停止時の圧縮及び膨張行程気筒１２にそれぞれ所要量の空気が吸入されるようにしている。
【００３８】
但し、実際のエンジン１ではスロットル弁２３自体や吸気ポート１７、分岐吸気通路２１ａ等の形状に個体ばらつきがあり、それらを流通する空気流の挙動が変化することもあって、エンジン１の停止動作期間に各気筒１２Ａ〜１２Ｄに流入する空気の量には或る程度のばらつきを生じるから、上述のようなスロットル弁２３の開閉制御を行ったとしても、それだけではエンジン停止時に圧縮行程や膨張行程になる気筒１２のピストン停止位置を正確に目標とする範囲Ｒ内に収めるることは難しい。
【００３９】
この点につき、この実施形態では、図６に一例を示すように、停止動作期間においてエンジン回転速度が徐々に低下する過程で、各気筒１２Ａ〜１２Ｄが順次、ＴＤＣを通過するときのエンジン回転速度（以下、ＴＤＣ回転速度ともいう）と、エンジン停止後に膨張行程にある気筒１２のピストン停止位置との間に明確な相関関係があることに着目して、前記図６(a)に示すようにエンジン回転速度が低下する過程で１８０°ＣＡ毎のＴＤＣ回転速度をそれぞれ検出し、この検出値に応じてスロットル弁２３の開度を制御することにより、エンジン回転の落ち具合を調整するようにしている。
【００４０】
詳しくは、前記図６は、上述の如くエンジン回転速度が略８００ｒｐｍのときに燃料カットを行い、その後の所定期間、スロットル弁２３を開状態に維持するようにして、惰性で回転するエンジン１の各気筒１２Ａ〜１２ＤがＴＤＣを越える度に、そのときのエンジン回転速度（ＴＤＣ回転速度）を計測するとともに、そうして停止した後の膨張行程気筒１２のピストン位置を調べて、このピストン位置を縦軸に、また、前記ＴＤＣ回転速度を横軸に取って、両者の関係を表したものである。このような作業を所定回数、繰り返すことで、エンジン停止動作期間におけるＴＤＣ回転速度と停止後の膨張行程気筒１２におけるピストン停止位置との間の相関関係を表す分布図が得られる。
【００４１】
図の例では、エンジン停止前の最後のＴＤＣを越えるときの回転速度は示されておらず、燃料カット直後のＴＤＣ回転速度（図例では最後から数えて９番目のもの）から最後の１つ前のＴＤＣ回転速度（最後から数えて２番目のもの）までのデータが示されている。この最後から９〜２番目のＴＤＣ回転速度は、それぞれ一塊りとなって分布しており、特に図示の６〜２番目のものにおいて明らかなように、ＴＤＣ回転速度が或る特定の範囲（図に斜線を入れて示す範囲）にあれば、ピストン停止位置が再始動に好適な範囲Ｒ（図の例ではＡＴＤＣ１００〜１２０°ＣＡ）に入ることが分かる。
【００４２】
前記の如く、膨張行程気筒１２のピストン１３がエンジン１の再始動に好適な所定範囲Ｒに停止することになるＴＤＣ回転速度の特定の範囲を以下、この明細書では適正回転速度範囲と呼ぶものとする。そして、この実施形態では、以下に詳述するが、前記図５(a)のようにエンジン回転速度がアップダウンを繰り返しながら低下するときに、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎のＴＤＣ回転速度をそれぞれ検出し、この検出値と前記適正回転速度範囲とを比較して、両者の速度偏差に応じてスロットル弁２３を開閉制御するようにしている。すなわち、例えば、ＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲よりも低いときには、スロットル開度を開き側に制御して、各気筒１２Ａ〜１２Ｄのポンプ仕事を減らすことにより、エンジン回転速度の低下が緩やかになるようにするのである。
【００４３】
そのように、スロットル弁２３の開度の制御によってエンジン回転速度の低下の度合いを調整して、遅くとも最後のＴＤＣを通過するまでにＴＤＣ回転速度が前記適正回転速度範囲に収まるようにすれば、この時点でクランク軸３やフライホイール、或いはピストン１３、コネクティングロッド等の運動部分が有する運動エネルギーや圧縮行程気筒１２の高圧空気が有する位置エネルギー等が、その後に作用する摩擦等と見合うものになって、エンジン１の停止時に膨張行程にある気筒１２のピストン１３を前記の再始動に適した所定範囲Ｒ内に停止させることができる。
【００４４】
次に、上述したエンジン停止制御の具体的な手順を図４のフローチャートに基づいて説明すると、このフローはエンジン運転中の所定のタイミングでスタートして（ＳＴＡＲＴ）、ステップＳＡ１ではアイドルストップの条件が成立したか否かの判定を行う。この判定は、車速、ブレーキの作動状況、エンジン水温等に基づいて行うもので、例えば車速が所定速度よりも小さく、ブレーキが作動していて、エンジン水温が所定範囲内にあり、さらにエンジン１を停止させることに特に不都合のない状況であれば、アイドルストップ条件が成立したものとする。
【００４５】
前記ステップＳＡ１でアイドルストップ条件が成立したとき（ＹＥＳの場合）には、続くステップＳＡ２で、いずれか１つの気筒１２（図４のフローでは１番気筒１２Ａ又は４番気筒１２Ｄ）を特定して、エンジンを停止させる所定の条件が成立したかどうかの判定を行う。すなわち、エンジン回転速度が燃料カットの設定回転速度（この実施形態では略８００ｒｐｍ）であるかどうか、前記特定した気筒１２が予め設定した行程（例えば吸気行程）にあるかどうか等を判定する。
【００４６】
そして、全ての条件が成立してＹＥＳと判定されれば、ステップＳＡ３に進んで、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料噴射を停止し（燃料ｃｕｔ）、続くステップＳＡ４ではスロットル弁２３を設定開度になるように開く（スロットルｏｐｅｎ）。これにより、図６(c)(d)に示すように各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気量が増大し、十分な掃気が行われるとともに、排気通路２２に配設された触媒２９にも多量の新気が供給されることになり、この触媒２９に吸蔵される酸素の量が十分に多くなる。
【００４７】
続くステップＳＡ５では、エンジン回転速度が所定回転速度（図５の時刻ｔ２におけるエンジン回転速度）以下と判定されるまで、スロットル弁２３の開状態を保ち、所定回転速度以下になれば（前記ステップＳＡ５でＹＥＳの場合）ステップＳＡ６に進んで、スロットル弁２３を閉じる（スロットルｃｌｏｓｅ）。このようにスロットル弁２３を開閉することによって、図５(c)(d)に示すように停止時膨張行程気筒１２（図例では＃２気筒１２Ｂ）及び停止時圧縮行程気筒１２（図例では＃１気筒１２Ａ）への吸気量が増大し、且つ該停止時膨張行程気筒１２への吸気量が停止時圧縮行程気筒１２よりも多くなるので、該停止時膨張行程１２のピストンを概ね行程中央部よりもＢＤＣ寄りに停止させることができる。
【００４８】
続いてステップＳＡ７では、クランク角センサ３０からの信号により求められるＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲にあるかどうか判定して（ＴＤＣ時の回転速度が所定範囲内？）、判定がＹＥＳでＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲にあれば、ステップＳＡ８に進んで、今度はＴＤＣ回転速度が所定値Ａ以下かどうか判定する。この所定値Ａは、予め実験的にエンジン停止前の最後のＴＤＣ回転速度に対応づけて設定したものであり、前記ステップＳＡ７で求めたＴＤＣ回転速度が所定値Ａ以下ならば（判定がＹＥＳの場合）、エンジン１はその次のＴＤＣを越えることができず、停止することになるから、後述のステップＳＡ１１に進む一方、ＴＤＣ回転速度が所定値Ａよりも高ければ（判定がＮＯの場合）、エンジン１はさらに次のＴＤＣを越えることになるから、前記ステップＳＡ７にリターンする。
【００４９】
また、前記ステップＳＡ７において、ＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲にないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ９に進み、ＴＤＣ回転速度と適正回転速度範囲との間の回転速度の偏差に基づいてスロットル弁２３の開度を算出する。そして、その開度になるようにステップＳＡ１０でスロットル弁２３のアクチュエータ２４を駆動して（スロットル駆動）、前記ステップＳＡ８に進む。すなわち、例えばＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲の上限よりも高いときには、スロットル弁２３を閉じる側に駆動して各気筒１２Ａ〜１２Ｄのポンプ仕事量を増大させることで、エンジン回転速度の低下の度合いを大きくする。反対に、ＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲の下限よりも低いときには、スロットル弁２３を開く側に駆動して各気筒１２Ａ〜１２Ｄのポンプ仕事量を減らすことで、エンジン回転速度の低下の度合いを緩やかにする。
【００５０】
こうしてスロットル弁２３の開度を補正することで、図５(a)に示すようにアップダウンを繰り返しながら徐々に低下するエンジン回転速度の軌跡を高回転側又は低回転側のいずれかにシフトさせて、徐々に所望の軌跡に近づけて行き、遅くとも最後のＴＤＣまでには適正回転速度範囲に収めることができる。こうすれば、その後、自然に停止するエンジン１の膨張行程気筒１２においてピストン１３が再始動に好適な所定範囲内に停止することになる。
【００５１】
そうして、エンジン１が最後のＴＤＣを越えて、そのときのＴＤＣ回転速度が所定値Ａ以下になれば、エンジン１は最後のＴＤＣを既に通過しているので、その後は、上述の如く、各々圧縮行程及び膨張行程にある２つの気筒１２，１２の圧縮反力によって正転側及び逆転側に数回、回転作動した後に、停止することになる。そこで、ステップＳＡ１１に進み、クランク角センサ３０，３１からの信号に基づいてエンジン１の停止（完全な停止）を確認し、ＹＥＳでエンジン１の停止が確認されれば、ステップＳＡ１２に進んで、後述のサブルーチン（図７，８参照）により、２つのクランク角センサ３０，３１から出力される互いに位相のずれたクランク角信号に基づいて、膨張行程にある気筒１２のピストン停止位置を検出し、これをＥＣＵ２のメモリに記憶して、エンジン停止制御を完了する（ＥＮＤ）。
【００５２】
すなわち、前記のようにエンジン１の停止の直前には、クランク軸３が正逆両方に数回、回動するので、クランク角センサ３０からの信号をカウントするのみではピストン停止位置を検出することはできない。そこで、この実施形態では、２つのクランク角センサ３０，３１から出力される互いに位相のずれたクランク角信号に基づいて、以下のようにクランク軸３の回転方向及び回転角度を検出し、これにより各気筒１２Ａ〜１２ＤのＴＤＣ又はＢＤＣに対するクランク角、即ちピストン停止位置を検出するようにしている。
【００５３】
具体的に図７は、ピストンの停止位置を検出するためのサブルーチンを示すフローチャートであり、このフローがスタートすると、ステップＳＣ１で、第１クランク角信号ＣＡ１（第１クランク角センサ３０からの出力信号）及び第２クランク角信号ＣＡ２（第２クランク角センサ３１からの出力信号）に基づいて、ＥＣＵ２が前記第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり時に前記第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗ、Ｈｉｇｈのいずれであるか、或いは、前記第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に前記第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈ、Ｌｏｗのいずれであるか、を判定する。つまり、これらの信号ＣＡ１，ＣＡ２の位相の関係が図８（ａ）のようになるか、又は図８（ｂ）のようになるかを判別して、これによりエンジン１の正転、反転を判別する。
【００５４】
より詳しくは、エンジンの正転時には、図８（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生じることになり、前記第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に、前記第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になる。一方、エンジンの逆転時には、図８（ｂ）のように、前記第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生じることになり、上述のエンジン正転時とは逆に、前記第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に、前記第１クランク各信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗになるからである。
【００５５】
そして、前記フローのステップＳＣ１でエンジン１が正転状態であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、エンジン１の正転方向のクランク角変化を計測するためのＣＡカウンタのカウント数を増やし、反対に逆転状態であると判定された場合（ＮＯの場合）には前記ＣＡカウンタのカウント数を減らすようにする。ここで、第１クランク角信号ＣＡ１及び第２クランク角信号ＣＡ２の立ち上がり及び立ち下がりは、クランク軸３の回転により所定角度毎（この実施形態では、立ち上がり又は立ち下がりのそれぞれの間隔が略１０度毎）に生じるように設定されているため、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり及び立ち下がり時の第２クランク角信号ＣＡ２の状態により、前記のようにしてエンジン１の正転・逆転を判定することができるとともに、前記第１クランク角信号ＣＡ１及び第２クランク角信号ＣＡ２の立ち上がり又は立ち下がりの回数によって、クランク軸３の回転角度を求めることができる。こうして、エンジン停止時に上述の如くクランク軸３が正逆、両方に回動しても、そのことに依らず正確にクランク角を検出して、ピストン停止位置を求めることができる。
【００５６】
以上、詳述したエンジン停止制御によると、アイドル時に燃料カットによりエンジン１を自動停止させるときに最初の所定期間、スロットル弁２３を開いて、停止後に各々膨張行程及び吸気行程になる気筒１２，１２にそれぞれ所要量の空気が吸入されるようにするとともに、その後、ＴＤＣ回転速度の適正回転速度範囲からの偏差に応じてスロットル弁２３を開閉制御し、これによりエンジン回転速度の低下の度合いを調整することで、エンジン停止後の膨張行程気筒１２においてピストン１３を再始動に好適な所定範囲Ｒに停止させることができる。
【００５７】
また、前記の如くエンジン停止動作期間において所定期間、スロットル弁２３が開かれることで、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内の既燃ガスが殆ど全て筒外へ掃気されて、それぞれ新気で満たされるとともに、排気通路２２の触媒２９における酸素吸蔵量の多い状態になる。但し、エンジン１の停止後は吸排気弁１９，２０の閉じている膨張行程気筒１２や圧縮行程気筒１２であってもすぐに空気圧がリークすることから、各気筒１２Ａ〜１２Ｄには、それぞれピストン停止位置に対応する容積内に略大気圧の新気（空気）が存在する状態になる。
−エンジンの始動制御−
次に、上述のようにアイドル時に自動停止したエンジン１の再始動について、図３及び図９〜１２に基づいて説明する。なお、図９及び図１０は、始動制御の手順を示すフローチャートであり、図１１は、始動時の各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の燃料噴射及び点火の時期を当該各気筒１２Ａ〜１２Ｄの行程の変化と吸排気弁の開閉状態とに対応づけて示した行程図である。また、図１２は、前記始動時の各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の燃料噴射及び点火によって当該各気筒１２Ａ〜１２Ｄの筒内圧が上昇し、これによりエンジン１の始動トルクが増大してエンジン回転速度が立ち上がる様子を、そのときのスロットル弁開度や吸気圧の低下とともに示したタイムチャートである。
【００５８】
この実施形態のエンジン始動制御は、上述したように、エンジン１を自力で始動させるものであり、前記図３及び図１１に一例を示すように、最初に停止時圧縮行程気筒１２Ａ（＃１気筒）で燃焼を行わせてエンジン１を一旦、逆転作動させ（図３(a)、図１１のａ１，ａ２）、これにより停止時膨張行程気筒１２Ｂ（＃２気筒）内を圧縮して、温度及び圧力の上昇した当該膨張行程気筒１２Ｂ内の混合気に点火して、燃焼させる（図３(b)、図１１のａ３，ａ４）。こうすることで、該膨張行程気筒１２Ｂの燃焼圧が十分、高くなるとともに、有効なストロークが長くなって、大きな始動トルクが得られるようになる。
【００５９】
しかし、そのように最初に停止時圧縮行程気筒１２Ａで燃焼を行わせると、この燃焼による既燃ガスが気筒１２Ａ内に充満することから、この気筒１２Ａが図３(c)に示すように始動時の最初のＴＤＣを迎えるときに、ピストン１３に作用する圧縮反力がかなり大きなものとなって、そのＴＤＣを越えることができずに始動に失敗する虞れがある。また、圧縮反力に打ち勝ってＴＤＣを越えることができたとしても、そのときのエンジン回転速度の落ち込みが大きくなるし、既燃ガスの充満する気筒１２Ａでは燃焼により始動トルクを得ることができないから、エンジン回転をスムーズに上昇させることは難しい。
【００６０】
また、前記＃１気筒１２Ａの次の点火順の＃３気筒１２Ｃは吸気行程で停止していたものであり（以下、停止時吸気行程気筒ともいう）、この気筒１２Ｃ内の空気がエンジン停止中に気筒壁面からの放熱により暖められて、かなり温度の高い状態になっている上に、スロットル弁２３よりも下流の分岐吸気通路２１ａからこの通路内で暖められた空気を吸入して、フル充填状態になるので、圧縮行程では気筒１２Ｃ内の温度及び圧力がかなり高くなって、圧縮反力によるエンジン回転の落ち込みが大きくなるとともに、非常に自着火の発生しやすい状態になる。
【００６１】
さらに、前記＃３気筒１２Ｃに続いて点火順を迎える＃４気筒１２Ｄは、排気行程で停止していたものであるが（以下、停止時排気行程気筒ともいう）、この気筒１２Ｄでも、エンジン１の始動に伴い吸気通路２１から空気を吸入することになるから、仮に始動の際、直ちにスロットル弁２３を通常のアイドル運転時に相当する開度まで開くとすると、該スロットル弁２３よりも下流の分岐吸気通路２１ａから吸気ポート１７にかけての吸気圧がなかなかアイドル運転時の吸気圧まで低下せず、大気圧に近い状態のままになるので、前記＃３気筒１２Ｃと同様に吸気充填量のかなり多い状態になってしまう。
【００６２】
これに加えて、当該＃４気筒１２Ｄが点火順を迎える頃には、エンジン１の回転慣性がある程度大きくなっているので、前記のように吸気充填量の多い状態になってしまうと、燃焼によるトルクの増大が過大なものとなり、始動トルクが急峻に立ち上がって、エンジンが急激に吹け上がることになる（一時的にアイドル回転速度よりも高く吹け上がる）。このようなエンジンの急な吹け上がりは、この実施形態のようにエンジン１を自動で始動する場合には運転者に強い違和感を与える虞れがある。
【００６３】
以上のような問題点に鑑みて、この実施形態の始動制御では、まず、前記停止時圧縮行程気筒１２Ａの燃焼によるエンジン１の逆転トルクを確保して、停止時膨張行程気筒１２Ｂを十分に圧縮することにより、当該気筒１２Ｂの燃焼による正転方向の始動トルクを大幅に増大させる。その上で、エンジン１の正転作動に伴い前記停止時圧縮行程気筒１２Ａが圧縮されるときに追加の燃料噴射を行い（図１１のａ５）、その気化潜熱による冷却効果で圧縮圧力を低下させることで、図３(c)に示すように、当該気筒１２Ａが始動時に最初に迎えるＴＤＣを確実に越えて、エンジン１の正転方向の回転が持続するようにする。
【００６４】
また、前記停止時圧縮行程気筒１２Ａの次の点火順の停止時吸気行程気筒１２Ｃ（＃３気筒）に対しては、この気筒１２Ｃが圧縮行程に移行して温度及び圧力が高くなった状態で燃料を噴射し（図１１のａ６）、その気化潜熱による冷却効果で圧縮圧力を低下させるとともに、自着火の発生を防止する。さらに、この気筒１２Ｃの点火時期をＴＤＣ以降に遅角させることで（図１１のａ７）、ＴＤＣ前の燃焼により気筒内圧が上昇すること回避して、エンジン回転の落ち込みを小さくし、図３(d)の如く始動時の２番目のＴＤＣを通過した後に、点火、燃焼させることで、エンジン回転を立ち上げる。
【００６５】
そうしてエンジン回転が上昇し、概ね始動に成功すれば、その後に点火順を迎える停止排気行程気筒１２Ｄ（＃４気筒）と、続いて点火順を迎える前記気筒１２Ｂ，１２Ａ，１２Ｃ，…に対しては、それぞれ、通常の始動モータを用いた始動時と同様に吸気行程で燃料を噴射し、圧縮行程の終盤に点火して、燃焼させるとともに、その際に直ちにスロットル弁２３を開くのではなく、吸気圧センサ２６，２６，…により検出される吸気の圧力状態が高い間はスロットル弁２３の開作動を遅らせて、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気充填量の増大を抑えるようにしたものである。
【００６６】
次に、始動制御の具体的な手順について図９及び図１０のフローチャートに基づいて説明すると、このフローはエンジン停止状態からスタートし（ＳＴＡＲＴ）、まず、図９のステップＳＢ１において所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定する。この再始動条件とは、停車状態から発進するためにブレーキが解除された場合やアクセル操作等が行われた場合、エアコン等の動作のためにエンジンの運転が必要になった場合等であり、このような条件が成立していなければ、成立するまで待機する一方、再始動条件が成立すれば（ステップＳＢ１でＹＥＳ）、ステップＳＢ２へ進む。
【００６７】
ステップＳＢ２では、上述のサブルーチン（図８、９参照）により求められたピストン１３の停止位置に基づいて、停止時圧縮行程気筒１２（図３では＃１気筒１２Ａ）及び停止時膨張行程気筒１２（図３では＃２気筒１２Ｂ）内の空気量をそれぞれ算出する。すなわち、ピストン１３の停止位置から前記停止時圧縮行程気筒１２及び停止時膨張行程気筒１２内の容積をそれぞれ求めるとともに、前記の如くエンジン１の各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内が殆ど大気圧状態の新気で満たされていると仮定して、前記両気筒１２，１２の空気量をそれぞれ算出する。
【００６８】
続いてステップＳＢ３では、前記ステップＳＢ２で算出した停止時圧縮行程気筒１２の空気量に対して所定の空燃比（圧縮行程気筒１回目用Ａ／Ｆ）となるような燃料噴射量を算出して、該圧縮行程気筒１２に燃料を噴射する。具体的には、前記空燃比は、エンジン停止時のピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められ、これにより、前記圧縮行程気筒１２の空燃比は理論空燃比よりもリッチな値（Ａ／Ｆで略１１〜１４の範囲が好ましく、略１３がさらに好ましい）に設定される。なお、失火を防ぐためには空燃比がリッチ側の可燃限界値（Ａ／Ｆで略７くらい）よりもリーンになるように燃料噴射量を制御する必要がある。
【００６９】
次に、ステップＳＢ４において、停止時圧縮行程気筒１２への燃料噴射から燃料の気化時間を考慮して設定される所定時間の経過後に、当該気筒１２の点火プラグ１５に通電して、混合気に点火する。そして、ステップＳＢ５で、前記ステップＳＢ４の点火から一定時間内にクランク角センサ３０，３１からの信号のエッジ（クランク角信号の立ち上がり又は立ち下がり）が検出されたか否かにより、ピストン１３が動いたかどうかを判定し（クランク角信号の検出による判定は上述のサブルーチンによる）、失火等のためにピストン１３が動かなかった場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＢ６に戻って前記圧縮行程気筒１２に対して繰り返し点火する。
【００７０】
一方、前記ステップＳＢ５でクランク角信号のエッジが検出されて（ＹＥＳの場合）、ピストン１３が動いた、すなわちエンジン１が逆回転を始めたと判定された場合には、ステップＳＢ７に進んで、前記ステップＳＢ２で算出された停止時膨張行程気筒１２の空気量に対して所定の空燃比（膨張行程気筒１２用Ａ／Ｆ）となるように該膨張行程気筒１２に燃料を噴射する。この場合も、前記膨張行程気筒１２用の空燃比は、前記ステップＳＢ３と同様に、エンジン停止時のピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められ、これにより、略理論空燃比もしくはそれよりも若干リッチな値に設定される（Ａ／Ｆで略１３が好ましい）。
【００７１】
そして、続くステップＳＢ８では、前記エンジン１の逆転作動を検出してから所定時間（点火ディレイ）の経過後に、膨張行程気筒１２に点火して、燃焼させる。この点火ディレイ時間は、エンジン１の逆転作動により停止時膨張行程気筒１２のピストン１３が上昇して、この気筒１２内の混合気が十分に圧縮され、且つその圧縮反力によってピストン１３が殆ど停止するまでの時間に対応するものであり、エンジン停止時のピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められる。このように膨張行程気筒１２内で十分に圧縮された混合気に点火して、燃焼させることで、エンジン１は十分に大きなトルクでもって正転方向に回転し始める。
【００７２】
続いてステップＳＢ９では、前記エンジン１の正転作動に伴い最初のＴＤＣを迎える前記停止時圧縮行程気筒１２に対して、この気筒１２に対する２回目の燃料噴射（追加の燃料噴射）を、燃料の気化時間を考慮した所定のタイミングで実行する。こうして噴射された燃料が気化するときに周囲のガスから熱を奪うことによって（気化潜熱）、圧縮行程気筒１２内の温度が下がり、筒内圧力が低下するため、当該気筒１２内に既燃ガスが充満していても、その圧縮反力を低下させることができ、ピストン１３がＴＤＣを確実に越えられるようになる。このことで、前記ステップＳＢ８における停止時膨張行程気筒１２の燃焼により開始されたエンジン１の正転作動が持続され、停止時圧縮行程気筒１２がＴＤＣを越えて、各気筒１２Ａ〜１２Ｄがそれぞれ次の行程へと進むことになる。
【００７３】
ここで、前記停止時圧縮行程気筒１２への追加噴射のタイミングは、当該気筒１２の正転中における圧縮行程をクランク角で前期、中期及び後期の３つに略等分したときの中期以降とするのが好ましい。これは、燃料の噴射時期とこれによる気筒内圧の低減効果との間の相関関係を考慮したもので、圧縮行程の前期で燃料噴射を行うとすると、過早なタイミングで気筒１２内のガス温が低下する結果として、このガスが気筒壁面から受け取る受熱量が増大するとともに、気化した燃料によってガスの密度が増加することで、気筒１２内の温度及び圧力の低減効果が減殺されてしまうからである。
【００７４】
なお、前記追加噴射のタイミングがあまり遅くなると、今度は燃料の気化が遅れて十分な冷却効果が得られなくなるので、結局、燃料の追加噴射は気筒１２の圧縮行程中期から後期の前半までに行うのが好ましいといえる。
【００７５】
前記ステップＳＢ９に続いて、図１０のステップＳＢ１０では、前記のように開始されたエンジン１の正転作動によって停止時の吸気行程気筒１２（図３では＃３気筒１２Ｃ）内に充填される空気の量を算出する。すなわち、停止時吸気行程気筒１２は、前記停止時圧縮行程気筒１２に続いて始動時の２番目のＴＤＣを迎えるものであるが、上述したように、その気筒１２内には比較的高温の空気が略大気圧状態でフル充填されていて、非常に自着火の発生しやすい状態になっている。
【００７６】
そこで、前記ステップＳＢ１０では、エンジン水温、エンジン停止時間、吸気温度等から推定される筒内温度と大気圧とに基づいて、前記停止時吸気行程気筒１２内の空気の密度を推定し、この推定値に基づいて当該気筒１２内の空気充填量を算出する。そして、続くステップＳＢ１１では、主に前記筒内温度の推定値に基づいて、自着火を防止するための空燃比のリッチ側への補正値を算出し、続くステップＳＢ１２において、前記補正値を加味して決定した空燃比と、前記ステップＳＢ１０で算出された気筒１２内の空気充填量とに基づいて、該停止時吸気行程気筒１２への燃料噴射量を算出する。
【００７７】
続いて、ステップＳＢ１３において、前記停止時吸気行程気筒１２が圧縮行程に移行した後に、その気筒１２内に圧縮行程の中期以降で燃料を噴射する。こうすることで、燃料の気化潜熱により、前記停止時圧縮行程気筒１２の場合と同様に気筒１２内の温度及び圧力が低下するので、前記の如く当該気筒１２内が比較的高温の空気により満たされていても、圧縮に伴う温度及び圧力の上昇を抑えて自着火の発生を防止することができる。また、気筒１２の圧縮圧力も低下するので、その分、ＴＤＣ通火時のエンジン回転の落ち込みが小さくなる。
【００７８】
ここで、前記停止時吸気行程気筒１２内に圧縮行程で噴射する燃料の量は、当該気筒１２内の平均的な空燃比が理論空燃比近傍の所定範囲（例えばＡ／Ｆで略１２〜１６）に入るように、より好ましくは理論空燃比よりもややリッチな状態（例えばＡ／Ｆで略１３くらい）になるように制御する。これは、空燃比と気筒内圧の低減効果との間の相関関係を考慮したもので、空燃比があまりリーンな状態では燃料噴射量が少なすぎて、前記した気化潜熱による温度及び圧力の低下が十分でなくなり、再始動に要する仕事が増大する一方、空燃比がリッチになりすぎると、今度は燃料が多くなって混合気の密度が高くなることの影響を受けて、再始動に要する仕事が増大するからである。なお、前記停止時吸気行程気筒１２の圧縮行程における燃料の噴射タイミングは、前記停止時圧縮行程気筒１２の場合と同じ理由で、圧縮行程の中期以降とするのが好ましい。
【００７９】
そして、ステップＳＢ１４において、前記停止時吸気行程気筒１２が圧縮行程からＴＤＣを越えて、膨張行程に移行した後に点火プラグ１５に通電して、当該気筒１２内の混合気に点火する。この点火時期も通常の始動モータを用いたエンジン始動時であれば、ＴＤＣよりも進角側（例えばＴＤＣ前６°ＣＡくらい）に設定するものであるが、この実施形態のように始動モータを用いず、自力で始動する場合には、ＴＤＣ前の点火、燃焼による気筒内圧の上昇が逆転方向のトルクとなってエンジン始動の妨げとなる虞れがあるので、これを回避するために点火時期をＴＤＣ後まで遅角させる。また、こうしてＴＤＣ前の燃焼による気筒内圧の上昇がなくなれば、そのことによってもエンジン回転の落ち込みを小さくすることができる。
【００８０】
続いて、ステップＳＢ１５では、吸気圧センサ２６，２６，…からの信号に基づいて、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の分岐吸気通路２１ａの吸気圧（吸気管負圧）が、それぞれエンジン１の暖機後のアイドル運転時に相当する設定値以上かどうか判定する。ここで、エンジン１の始動前は各分岐吸気通路２１ａの吸気圧（スロットル弁２３の弁体下流の空気圧）が略大気圧状態になっており、判定はＹＥＳとなるが、仮にそのような状態でスロットル弁２３を開くと、気筒１２への吸気の過充填によってエンジン１の吹け上がりが大きくなってしまうので、このときにはステップＳＢ１６に進み、スロットル弁２３を前記アイドル運転時よりも小さな開度（例えば全閉状態）に保つ。
【００８１】
一方、上述したエンジン１の正転作動に伴い各気筒１２Ａ〜１２Ｄがそれぞれ吸気行程において吸気を行うと、該各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の分岐吸気通路２１ａにおける弁体下流の容積が小さいことから、この部位の吸気圧は直ちに低下して前記アイドル運転時相当となる。こうして、全ての吸気圧センサ２６，２６，…により検出される吸気圧が前記設定値よりも低くなると、前記ステップＳＡ１５においてＮＯと判定されてステップＳＢ１７に進み、通常のエンジン制御に移行する。すなわち、スロットル弁２３はアイドル運転時に対応する開度となるように制御される。
【００８２】
つまり、このフローでは、仮にエンジン始動開始とともにスロットル弁２３を開くようにすると、最初に吸気行程に移行する前記停止時排気行程気筒１２Ｄと、その後、順番に吸気行程を迎える各気筒１２Ｂ，１２Ａ，…とにそれぞれ吸気通路２１から大気圧に近い状態の空気が吸入されて、吸気充填量の過大な状態になることを考慮して、該各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の吸気圧センサ２６により検出した吸気圧がいずれもアイドル運転時相当に低下するまでの間はスロットル弁２３の開作動を遅延させ、これにより、吸気の過充填によるエンジン１の急な吹け上がり等の不具合を防止するようにしている。
【００８３】
なお、前記の如く吸気圧がアイドル運転時相当に低下するまでの間、スロットル弁２３を全閉状態に保つのではなく、その間、スロットル弁２３をアイドル運転時相当よりも小さく僅かに開いた状態に保つようにしてもよい。
【００８４】
前記図１０に示すエンジン始動制御のフローのステップＳＢ１５により、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の分岐吸気通路２１ａに配設された吸気圧センサ２６，２６，…からの信号に基づいて、スロットル弁２３の弁体よりも下流の吸気圧状態を検出する吸気圧検出手段２ａが構成され、また、ステップＳＢ１６により、エンジン１の再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、前記検出される吸気圧がエンジン暖機後のアイドル運転時に対応する設定値になるまでの間、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気流量が前記暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるようにスロットル弁２３の開度を制御する吸気量制御手段２ｂが構成されている。
【００８５】
−作用効果−
したがって、この実施形態のエンジンシステムＥ（エンジンの始動装置）によると、まず、アイドル時にエンジン１が自動で停止するときには、上述の停止制御（図４〜６等）により、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの既燃ガスを掃気し、且つエンジン停止後に膨張行程になる気筒１２のピストン停止位置を行程中央部よりもややＢＤＣ寄りの再始動に好適な所定範囲Ｒ内とすることができる。また、エンジン１の停止動作期間中に排気浄化触媒２９に十分な量の新気を供給することができ、これにより該触媒２９の酸素吸蔵量が十分に多い状態になる。
【００８６】
一方、エンジン１の再始動時には、上述の始動制御（図９〜１２等）により、始動モータを用いることなく、再始動要求に応じてエンジン１を自動で且つ自力で始動させる。すなわち、図１１を参照しつつ、主に図１２に基づいて時系列に説明すると、エンジン１の停止中に再始動要求があったときには（時刻ｔ０）、まず、図１２(a)に符号ａ１として示すように、圧縮行程で停止している＃１気筒１２Ａの燃料噴射弁１６が作動されて、当該気筒１２Ａ内に燃料が噴射され、これにより当該気筒１２内に空燃比のリッチな混合気が形成される。このリッチ混合気に点火プラグ１７により点火されて（ａ２）燃焼すると、同図(e)にＴ１として示すようにマイナス方向のトルク（逆転トルク）が発生し、これによりクランク軸３が逆転方向（図１１の左方向）に回動する（時刻ｔ１）。このため、同図(f)の如くエンジン回転速度は一時的に負の値になる。
【００８７】
前記エンジン１の逆転作動がクランク角センサ３０，３１からの信号により検出されると、同図(b)の如く、停止時膨張行程気筒１２（＃２気筒１２Ｂ）の燃料噴射弁１６が作動されて（ａ３）、当該気筒１２Ｂ内に混合気が形成され、逆転作動によるピストン１３の上昇によって圧縮される。この際、前記の逆転トルクＴ１が十分に大きいことから、停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン１３はＴＤＣの近傍まで上昇し、気筒１２Ｂ内の混合気が十分に圧縮されて温度及び圧力の高い状態になる。そして、その圧縮圧力によりエンジン１の回転方向が逆転から正転に反転したとき、即ち、同図(f)に示すようにエンジン回転速度が負値から零に戻った直後に点火が行われると（同図(b)のａ４）、これにより大きな燃焼圧が発生し、同図(e)にＴ２として示すように始動トルクが立ち上がって、同図(f)の如くエンジン回転速度が上昇する（時刻ｔ２：正転開始）。
【００８８】
そして、その正転作動に伴い停止時圧縮行程気筒１２Ａ内が圧縮されるとき、同図(a)に示すように、その圧縮行程の中期以降で再び当該気筒１２Ａ内への燃料噴射（追加の燃料噴射）が行われて（ａ５）、燃料の気化潜熱により気筒１２Ａ内が冷却されることで、この追加の燃料噴射を行わない場合（図に破線で示す）に比べて気筒１２Ａ内の温度及び圧力の上昇が大幅に抑制される。これにより、エンジン１は始動時に最初に迎えるＴＤＣ（第１のＴＤＣ）を確実に越えることができるようになり、しかも、その際のエンジン回転の落ち込みが軽減される（同図(f)）。また、前記圧縮行程気筒１２Ａの冷却のために噴射された燃料は、その後、排気通路２２の触媒２９において吸蔵されている酸素と反応し、無害化されることになるので、何ら問題は生じない。
【００８９】
前記のようにして停止時圧縮行程気筒１２Ａが始動時最初の第１ＴＤＣを越えた後に、これに伴い圧縮行程に移行した停止時吸気行程気筒１２Ｃ（＃３気筒）に対し、同図(c)に示すように圧縮行程中期以降に燃料の噴射が行われ（ａ６）、気化潜熱により気筒１２内が冷却される。このことで、圧縮による温度及び圧力の上昇が抑制されて、自着火の発生が防止されるとともに、気筒１２Ｃの圧縮反力が小さくなり、加えて、当該気筒１２Ｃへの点火時期がＴＤＣ以降まで遅角されることで、ＴＤＣ前の点火、燃焼による気筒内圧の上昇が回避される。これにより、エンジン回転の落ち込みが小さくなり、エンジン１は第２のＴＤＣも確実に越えることができるようになる。
【００９０】
そして、その第２のＴＤＣを越えて膨張行程に移行した停止時吸気行程気筒１２Ｃに点火されて（ａ７）、燃焼が行われると、エンジン１に正転方向のトルクが付加されて、同図(e)にＴ３として示すように始動トルクが立ち上がり、これにより、同図(f)の如くエンジン回転速度がアイドル回転速度（この例では６５０ｒｐｍ）近くまで上昇する。但し、前記のように点火時期がＴＤＣ以降まで遅角されていて、燃焼が膨張行程で開始することから、始動トルクの立ち上がりは過度に大きくはならないように抑えられ、エンジン回転の上昇は緩やかなものとなる。
【００９１】
続いて、同図(d)に示すように、停止時排気行程気筒１２Ｄに対しその吸気行程で燃料が噴射されて（ａ８）、ＴＤＣ（第３のＴＤＣ）前に点火されて（ａ９）、燃焼し、同様に、同図(b)，(a)に示すように、前記停止時膨張行程気筒１２Ｂ及び停止時圧縮行程気筒１２Ａにも燃料噴射及び点火が行われて（ａ10〜ａ13）、燃焼することで、同図(f)に示すように、エンジン回転速度がさらに上昇して徐々にアイドル回転速度に近づいてゆく。
【００９２】
その際、同図(g)に示すようにスロットル弁２３が全閉とされているので、前記各気筒１２Ｄ，１２Ｂ，１２Ａにはそれぞれ分岐吸気通路２１ａのスロットル弁２３下流の空気は吸入されるものの、この弁２３の上流からの吸気の流入は制限されることになり、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの吸気充填量はあまり多くはならない。このため、エンジン１は急に吹け上がることなく、その回転がスムーズに立ち上がることになり、エンジン１を自動で始動するときであっても、運転者が違和感を感じることはない。
【００９３】
そして、前記のように４つの気筒１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｂ，１２Ａが順番に１回ずつ、吸気行程を行うと、これにより該各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の分岐吸気通路２１ａの吸気圧がそれぞれ図(h)に仮想線で示すように低下して、いずれもアイドル運転時に相当する設定負圧状態になり（時刻ｔ３）、これに応じて、同図(g)に示すようにスロットル弁２３が開作動されて、アイドル運転時に対応する状態になる。
【００９４】
−他の実施形態−
上述した実施形態では、吸気通路２１に配設した吸気圧センサ２６，２６，…による検出値に基づいて、スロットル弁２３の開度を制御するようにしているが、これに限らず、例えば、クランク角センサ３０，３１からの信号に基づいて求められるエンジン回転速度が暖機後のアイドル回転速度近傍で安定するまでの間、スロットル弁２３の開度をアイドル運転時よりも小さくなるように制御するようにしてもよいし、或いは、エンジン１の正転開始から予め設定した所定回数（たとえば２〜３回）、クランク軸３が回転するまでの間だけ、スロットル弁２３の開作動を遅延させるようにしてもよい。
【００９５】
また、前記実施形態では、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気流量を調整する吸気流量調整手段として、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の分岐吸気通路２１ａに弁体が個別に配設されたスロットル弁２３を用いているが、これに限らず、吸気流量調整手段としては、例えば、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の少なくとも吸気弁１９の閉弁時期やリフト量を変更可能な周知の可変動弁機構を採用してもよい。
【００９６】
すなわち、吸気弁１９のリフト量を変更する場合には、これを暖機後のアイドル運転時よりも小さくなるように制御して、吸気流を絞ることにより、吸気充填量を減らすことができる。また、閉弁時期を変更する場合には、これを暖機後のアイドル運転時よりも遅角側になるように制御することで、一旦、気筒１２内に吸入された吸気の吸気通路２１への吹き返し量を増大させて、吸気充填量を減らすことができる。このように可変動弁機構を制御するＥＣＵ２の作動手順が動弁時期制御手段を構成する。
【００９７】
さらに、前記実施形態では、エンジン再始動時に、最初にクランク軸３を少しだけ逆転させて、停止時膨張行程気筒１２の混合気を圧縮した後に点火するようにしているが、これに限るものではなく、最初に停止時膨張行程気筒１２に点火して、これによりエンジンを再始動するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジン制御システムの概略構成図である。
【図２】エンジンの吸気系及び排気系の構成を示す模式図である。
【図３】エンジンの逆転始動の手順を模式的に示す説明図である。
【図４】エンジン自動停止の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】エンジン停止動作期間におけるエンジン回転速度、クランク角、スロットル開度及び吸気管負圧の変化を、各気筒の行程の変化と対比して示す説明図である。
【図６】エンジン停止動作期間におけるＴＤＣ回転速度とエンジン停止後のピストン停止位置との相関関係を示す分布図である。
【図７】エンジン停止時のピストン位置を検出するためのサブルーチンのフローチャートである。
【図８】２つのクランク角センサから出力されるクランク角信号を示す説明図であり、（ａ）はエンジン正転時、（ｂ）はエンジン逆転時のクランク角信号である。
【図９】エンジン自動始動の前半の制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】エンジン自動始動の後半の制御手順を示すフローチャートである。
【図１１】始動時の各気筒毎の燃料噴射及び点火タイミングを、各気筒の行程変化と吸排気弁の開閉状態とともに示す行程図である。
【図１２】始動時の各気筒毎の筒内圧とエンジンのトルク及び回転速度の変化を、スロットル開度や吸気圧の変化とともに示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
Ｅ            エンジンシステム（エンジンの始動装置）
１            エンジン
２            ＥＣＵ（エンジンコントローラ）
２ａ          吸気圧検出手段
２ｂ          吸気量制御手段
１２Ａ〜１２Ｄ    気筒
２１          吸気通路
２１ａ        分岐吸気通路
２３          スロットル弁（吸気流量調整弁）
２６          吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
【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】
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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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