(57)【要約】【課題】  エンジン１の自動停止時に、膨張行程で停止する気筒１２のピストン１３を再始動に適した所定範囲Ｒに停止させるようにしながら、停止直前の逆転作動に伴う不快な揺り返しを抑える。【解決手段】  燃料カット後の所定期間、スロットル弁２３を開いて確実な掃気を図るとともに、オルタネータ２８の発電制御とスロットル弁２３の開度制御とによって、エンジン回転速度の低下度合いを調整する。エンジン停止前の最後から２番目のＴＤＣを越えた後で、そのときのＴＤＣ回転速度に応じた分量の燃料を圧縮行程にある気筒１２（膨張行程で停止する気筒）内に噴射して（Inj１）、気化潜熱により圧縮圧力を低下させる。さらに、最後のＴＤＣを越えた後、そのＴＤＣ回転速度に基づいて推定されるピストン停止位置が所定範囲Ｒに対し相対的にＴＤＣ寄りにあれば、圧縮行程にある気筒１２（圧縮行程で停止する気筒）内にエンジンの逆転作動後に燃料を噴射する（Inj２）。【選択図】    図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、燃料噴射弁により燃料を噴射して、点火、燃焼させることにより、始動モータを用いずに再始動するようにしたエンジンの始動装置であって、
運転中のエンジンの各気筒への燃料供給を停止することにより、該エンジンを停止させるエンジン停止手段と、
前記燃料供給の停止により低下するエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、
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負値になった後に、圧縮行程にある気筒内に前記燃料噴射弁により燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、
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】
エンジンの停止前の逆転作動を検出する逆転作動検出手段を備え、
燃料噴射制御手段は、前記逆転作動検出手段によりエンジンの逆転作動が検出された後に、圧縮行程にある気筒内に燃料噴射弁により燃料を噴射させ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】
燃料噴射制御手段は、逆転したエンジンが再び正転作動に戻る前に、圧縮行程にある気筒内に燃料噴射弁により燃料を噴射させる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】
エンジンの各気筒への吸気流量を検出する吸気流量検出手段を備え、
燃料噴射制御手段は、前記吸気流量検出手段による検出値に基づいて、気筒内の平均空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように燃料噴射量を制御するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの始動装置。
【請求項５】
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、燃料噴射弁により燃料を噴射して、点火、燃焼させることにより、始動モータを用いずに再始動するようにしたエンジンの始動装置であって、
運転中のエンジンの各気筒への燃料供給を停止することにより、該エンジンを停止させるエンジン停止手段と、
前記燃料供給の停止により低下するエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、
エンジンの停止に伴い膨張行程で停止する気筒が停止前最後の圧縮上死点を越えるときに前記回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度に基づいて、当該気筒のピストン停止位置を推定するピストン停止位置推定手段と、
前記ピストン停止位置推定手段により推定されたピストン停止位置が再始動に好適な所定範囲よりも上死点寄りにある場合に、圧縮行程にある気筒内に前記燃料噴射弁により燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの始動装置。
【請求項６】
燃料噴射制御手段は、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負値になった後に、圧縮行程にある気筒内に燃料噴射弁により燃料を噴射させるものであることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの始動装置。
【請求項７】
燃料噴射制御手段は、ピストン停止位置推定手段により推定されたピストン停止位置が再始動に好適な所定範囲内で相対的に下死点寄りにあれば、燃料噴射を行わないものであることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの始動装置。
【請求項８】
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、燃料噴射弁により燃料を噴射して、点火、燃焼させることにより、始動モータを用いずに再始動するようにしたエンジンの始動装置であって、
運転中のエンジンの各気筒への燃料供給を停止することにより、該エンジンを停止させるエンジン停止手段と、
前記燃料供給の停止により低下するエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、
エンジンの停止に伴い膨張行程で停止する気筒が停止前最後の圧縮上死点を越えるときに前記回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度に基づいて、当該気筒のピストン停止位置を推定するピストン停止位置推定手段と、
前記ピストン停止位置推定手段により推定されたピストン停止位置が再始動に好適な所定範囲よりも上死点寄りにある場合に、エンジン回転速度が負値になる前に、圧縮行程にある気筒内に前記燃料噴射弁により燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、
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、アイドル時に自動停止したエンジンを再始動要求に応じて始動するエンジンの始動装置に関し、特に、再始動に好適な状態になるようにしてエンジンを自動停止させるための制御技術の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃費の低減やＣＯ2の排出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）は知られている。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やエンジンの吹き上がりが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ガソリンエンジンのように、停止中のエンジンの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始動するようにしたものものが開発されている。
【０００５】
しかしながら、そのように膨張行程で停止している気筒に点火して燃焼させる場合、この気筒の空気充填量があまり多いとはいえず、また、有効なストロークも短くなることから、燃焼により得られる始動トルクは本来的にあまり大きなものにはならない。しかも、その気筒内の空気量はピストンの停止位置によって変化し、これが始動トルクの大きさに影響することから、エンジンの始動性を確保するためには、エンジンの停止時に膨張行程の途中で停止する気筒（以下、停止時膨張行程気筒ともいう）のピストン停止位置を高精度に制御したいという要請がある。
【０００６】
詳しくは、前記停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が下死点寄りにあるほど、その気筒内の空気量は多くなるが、あまり下死点に近いときには、有効な仕事を行う排気弁が開くまでのストロークが不足して、十分な始動トルクが得られなくなるから、再始動に適したピストンの停止位置は、膨張行程気筒の行程中央部から多少、下死点寄りの狭い範囲に限定される。
【０００７】
そこで、前記特許文献１に記載のルノアール・スタート・サイクル式エンジンでは、機械的な制動機構を用いてクランク軸の回転に制動力を付与することで、ピストンを前記のような範囲内に強制的に停止させるようにしており、また、前記特許文献２に記載のエンジンの惰性回転制御方法では、エンジンの惰性による回転が止まる直前に例えば排気行程にある気筒の排気弁の動作を停止させ、その圧縮圧力によりエンジン回転にブレーキをかけて、半ば強制的に停止させるようにしている。
【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】
【０００８】
ところが、前記前者の従来例（特許文献１）では、機械的な制動機構として自動変速機の油圧クラッチや油圧ブレーキ等を利用するようにしており、油圧の応答遅れによる作動タイミングのずれを考慮すれば、ピストンの停止位置を高精度に制御できるものとは言い難い。
【０００９】
一方、後者の従来例（特許文献２）は、要するに、エンジンの停止直前に排気行程にある気筒の空気を閉じこめて、その圧縮反力によりエンジンの回転に急ブレーキをかけるものであるから、その急ブレーキの反動によってエンジンの逆転作動がかなり大きくなってしまい、停止直前のエンジンの揺り返しが大きくなることは避けられない。
【００１０】
このような揺り返しは通常のエンジン停止時にも発生するが、アイドルストップシステムの場合はイグニッションスイッチの操作に依らず自動でエンジンを停止するものなので、揺り返しが運転者に違和感を与える可能性が大きいのである。
【００１１】
本発明は斯かる諸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停止し、また、再始動するようにしたエンジンの始動装置において、エンジン停止直前の制御手順に工夫を凝らし、その逆転作動に伴う起因する揺り返しを抑えるとともに、ピストンの停止位置のばらつきを抑えて再始動に適した範囲に制御することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本願の第１の発明では、特にエンジンの停止直前の揺り返しに着目し、エンジンが逆転作動をした後に圧縮行程にある気筒内に燃料を噴射して、その気化潜熱による冷却効果で当該気筒の圧縮圧力を低下させるようにした。
【００１３】
より具体的に、請求項１の発明は、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噴射弁により燃料を噴射して、点火、燃焼させることにより、始動モータを用いずに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、運転中のエンジンの各気筒への燃料供給を停止することにより、該エンジンを停止させるエンジン停止手段と、その燃料供給の停止により低下するエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、この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負値になった後に、圧縮行程にある気筒内に前記燃料噴射弁により燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、を備える構成とする。
【００１４】
ここで、エンジン回転速度が負値になったというのは、上述の如く、惰性で回転するエンジンが圧縮行程にある気筒の圧縮反力を受けて一瞬、停止した後に（回転速度が０）、逆転作動したということであるから、例えばクランク角センサ等からの信号に基づいてエンジンの停止前の逆転作動を検出する逆転作動検出手段を備え、燃料噴射制御手段は、前記逆転作動検出手段によりエンジンの逆転作動が検出された後に、圧縮行程にある気筒内に燃料を噴射させるものとすればよい（請求項２の発明）。
【００１５】
なお、エンジンが逆転作動するときには、圧縮行程にある気筒のピストンが上死点から下死点に向かって下降し、この気筒内の空気が膨張する一方、膨張行程にある気筒のピストンが下死点から上死点に向かって上昇し、この気筒内の空気が圧縮されることになるが、この明細暑中では、あくまでエンジンの正転作動における圧縮行程を正転・逆転に拘わらず常に圧縮行程と呼び、同様に、エンジンの正転作動における膨張行程を膨張行程と呼ぶものとする。
【００１６】
そして、前記の構成により、各気筒への燃料供給の停止後にエンジン回転速度が低下して、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負値になると、換言すれば、逆転作動検出手段によりエンジンの逆転作動が検出されると、燃料噴射制御手段による燃料噴射弁の作動制御が行われて、そのときに圧縮行程にある気筒、即ち、エンジン停止に伴い圧縮行程で停止することになる気筒（以下、停止時圧縮行程気筒ともいう）に、燃料が噴射される。
【００１７】
このことで、前記停止時圧縮行程気筒内に噴射された燃料が高温高圧の気筒内にて気化し、これにより圧縮空気が冷却されて、その圧力が低下することで、ピストンへ加えられるエンジン逆転方向への力が小さくなって、揺り返しが抑えられるとともに、その後、エンジンが再び正転作動に転じたときの当該気筒の圧縮反力（圧縮圧力）も小さくなり、このことによってもエンジンの揺り返しが抑制される。
【００１８】
また、前記のように停止時圧縮行程気筒の圧縮圧力が小さくなれば、その分、当該気筒におけるピストンの停止位置が上死点寄りに変化することになるが、このことは、停止時膨張行程気筒におけるピストンの停止位置が下死点寄りに変化することを意味し、従って、この停止時膨張行程気筒におけるピストン停止位置を行程中央部よりもやや下死点寄りの再始動に好適な範囲内とすることが可能になる。
【００１９】
ここで、前記圧縮行程気筒への燃料噴射をエンジンが逆転作動してから行うようにしているのは、それよりも早く、エンジンが正転している間に燃料噴射を行うようにすると、未だ圧縮行程気筒の空気があまり圧縮されておらず、惰性で回転するエンジンの運動エネルギーが比較的大きな状態で燃料噴射が行われる可能性があり、こうなると、噴射した燃料の気化潜熱によって気筒内の空気を冷却しても、これにより運動エネルギーを効果的に吸収することができないので、揺り返しを抑えるという効果が不十分なものになってしまうからである。
【００２０】
その一方で、エンジンの逆転作動によって大きな揺り返しが発生してしまった後では、圧縮行程気筒に燃料を噴射してもあまり効果的ではないから、前記燃料噴射制御手段は、遅くとも一旦、逆転したエンジンが再び正転作動に戻る前に燃料を噴射させるものとするのが好ましい（請求項３の発明）。
【００２１】
さらに、その際の燃料噴射量については、エンジンの各気筒への吸気流量を検出する吸気流量検出手段を備え、前記燃料噴射制御手段を、前記吸気流量検出手段による検出値に基づいて、気筒内の平均空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように燃料噴射量を制御するものとするのが好ましい（請求項４の発明）。
【００２２】
こうすれば、その後のエンジン再始動時において始動のための燃料噴射を行っても、気筒内は空燃比が過度にリッチな状態にはならないから、その再始動時の燃料噴射によって点火プラグ近傍に燃焼性の高い混合気を形成して、着火性を高めることができる。このことで、エンジンの自動停止から再始動までの時間間隔が種々、変化しても、そのことに依らず再始動性を安定的に確保することができる。
【００２３】
次に、本願の第２の発明は、特に前記停止時膨張行程気筒におけるピストン停止位置のばらつきに着目し、この気筒が停止前最後の圧縮上死点を通過したエンジンの停止直前に、ピストンが再始動に好適な所定範囲よりも上死点寄りに停止すると推定した場合に、そのときに圧縮行程にある気筒（停止時圧縮行程気筒）内に燃料を噴射して、圧縮圧力を低下させることにより、前記停止時膨張行程気筒におけるピストンの停止位置を下死点寄りに修正するようにした。
【００２４】
具体的に、請求項５の発明は、前記請求項１の発明と同様のエンジンの始動装置を対象として、運転中のエンジンの各気筒への燃料供給を停止することにより、該エンジンを停止させるエンジン停止手段と、その燃料供給の停止により低下するエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、エンジンの停止に伴い膨張行程で停止する気筒が停止前最後の圧縮上死点を越えるときに前記回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度に基づいて、当該気筒のピストン停止位置を推定するピストン停止位置推定手段と、このピストン停止位置推定手段により推定されたピストン停止位置が再始動に好適な所定範囲よりも上死点寄りにある場合に、圧縮行程にある気筒内に前記燃料噴射弁により燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、を備える構成とする。
【００２５】
前記の構成により、まず、エンジンのいずれかの気筒が停止前最後の圧縮上死点を通過して膨張行程に移行したとき、つまり、エンジンの回転慣性が小さくなって、次の気筒は圧縮上死点を越えられなくなった停止直前の状態で、前記最後の圧縮上死点を通過したときのエンジン回転速度（上死点回転速度）に基づいて、膨張行程に移行した気筒のピストン停止位置がピストン停止位置推定手段により精度よく推定される。
【００２６】
そして、前記膨張行程気筒のピストン停止位置が再始動に好適な所定範囲よりも上死点寄りにあると推定されれば、燃料噴射制御手段による燃料噴射弁の作動制御によって圧縮行程にある気筒へ燃料が噴射されて、当該気筒の圧縮圧力が低減される。これにより、該圧縮行程気筒におけるピストンの停止位置が上死点寄りに変化し、従って、前記膨張行程気筒におけるピストンの停止位置が下死点寄りに変化して、前記所定範囲内に入るように修正される。
【００２７】
その際に、前記燃料噴射制御手段は、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負値になった後に、圧縮行程にある気筒内に燃料噴射弁により燃料を噴射させるものとするのが好ましい（請求項６の発明）。こうすれば、請求項１の発明と同様に、エンジン停止直前の揺り返しを効果的に抑制することができる。
【００２８】
また、前記燃料噴射制御手段は、ピストン停止位置推定手段により推定されたピストン停止位置が再始動に好適な所定範囲内で相対的に下死点寄りにあれば、燃料噴射を行わないものとするのが好ましい（請求項７の発明）。これは、ピストン停止位置が再始動に好適な範囲にあれば、敢えてそれを修正する必要はないからであり、特に、その範囲内で相対的に下死点寄りにあるとすれば、圧縮行程気筒への燃料噴射によってピストン停止位置が下死点寄りに変化するのはむしろ好ましくないからである。
【００２９】
さらに、本願請求項８の発明は、前記請求項１及び請求項５の各発明と同様のエンジンの始動装置を対象とし、運転中のエンジンの各気筒への燃料供給を停止することにより、該エンジンを停止させるエンジン停止手段と、その燃料供給の停止により低下するエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、エンジンの停止に伴い膨張行程で停止する気筒が停止前最後の圧縮上死点を越えるときに前記回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度に基づいて、当該気筒のピストン停止位置を推定するピストン停止位置推定手段と、このピストン停止位置推定手段により推定されたピストン停止位置が再始動に好適な所定範囲よりも上死点寄りにある場合に、エンジン回転速度が負値になる前に、圧縮行程にある気筒内に前記燃料噴射弁により燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、を備える構成とする。
【００３０】
この構成では、前記請求項５の発明と同様の作用効果が得られるとともに、最後の圧縮上死点を越えるときのエンジン回転速度の検出値に基づいてピストンの停止位置を推定してから、相対的に短い時間の後に圧縮行程気筒への燃料噴射を実行することになるので、ピストン停止位置の制御性を向上できる可能性がある。
【発明の効果】
【００３１】
以上、説明したように、本願の請求項１〜４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停止し、また、再始動するようにした制御システムにおいて、エンジンが停止直前に逆転作動した後に、圧縮行程にある気筒内に燃料を噴射して、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により、惰性で回転するエンジンの運動エネルギーを効果的に吸収して、揺り返しを抑えることができる。
【００３２】
また、請求項５〜８の発明に係るエンジンの始動装置によると、停止直前の最後の圧縮上死点を通過した後に、膨張行程で停止する気筒のピストン停止位置が再始動に適した所定範囲よりも上死点寄りにあると推定されれば、圧縮行程にある気筒内に燃料を噴射して、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により、前記膨張行程気筒のピストン停止位置を前記所定範囲に入るように補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
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。
【００３４】
−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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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・排気弁の開閉タイミングが設定されている。
【００３８】
そして、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に連通している。また、該サージタンク２１ｂよりも上流の吸気通路２１は各気筒１２Ａ〜１２Ｄに共通の共通吸気通路２１ｃであり、この通路２１ｃには例えばバタフライ弁により通路断面積を調節して吸気流を絞るスロットル弁２３（吸気流量調整手段）と、これを駆動するアクチュエータ２４とが配設され、さらに、図２にのみ示すが、スロットル弁２３の上流側及び下流側には、それぞれ、吸気量を検出するためのエアフローセンサ２５（吸気流量検出手段）と吸気圧力（負圧）を検出するための吸気圧センサ２６とが配設されている。
【００３９】
また、前記エンジン１には、ベルト等によりクランクシャフト３に駆動連結されたオルタネータ２８が付設されている。このオルタネータ２８には、詳細は図示しないが、フィールドコイルの電流を制御することによって出力電圧を変更し、これにより発電量を調整するレギュレータ回路２８ａが内蔵されており、このレギュレータ回路２８ａに前記ＥＣＵ２からの制御指令（例えば電圧）が入力されることで、基本的には車両の電装品の電気負荷と車載バッテリ電圧とに応じて発電量が制御されるようになっている。このようにしてオルタネータ２８の発電量が変更されるときには、これに伴いその駆動力、即ちエンジン１の外部負荷の大きさが変化することになる。
【００４０】
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、一方のクランク角センサ３０（回転速度検出手段）からの信号によっ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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、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で初回の燃焼を行わせて、そのピストン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、これにより膨張行程にある気筒１２のピストン１３を一旦、上昇させて、その気筒１２内の混合気を圧縮する。そして、その上で該膨張行程気筒１２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。
【００４３】
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、前記した膨張行程気筒１２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、続いて圧縮上死点（以下、ＴＤＣと略称）を迎える気筒１２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膨張行程の途中で停止している気筒１２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。
【００４４】
より具体的には、エンジン１の停止時に各々膨張行程及び圧縮行程になる気筒１２，１２（以下、各々停止時膨張行程気筒、停止時圧縮行程気筒ともいう）では、図３に示すように互いに位相が１８０°ずれていて、ピストン１３が逆相に作動するので、膨張行程気筒１２のピストン１３が行程中央部よりも下死点（以下、ＢＤＣと略称）寄りに停止していれば、その気筒１２内の空気量は多くなって燃焼により大きなトルクが得られるものの、該ピストン１３をあまりＢＤＣ寄りに停止させると、圧縮行程気筒１２の空気量が少なくなり、エンジン１の逆転のためのトルクが十分に得られなくなる。
【００４５】
この点、前記膨張行程気筒１２のピストン１３を行程中央部から多少、ＢＤＣ寄りの所定範囲Ｒ（図例ではＡＴＤＣ１００〜１２０°ＣＡ）内に停止させれば、圧縮行程気筒１２に適量の空気が存在して、ここでの初回の燃焼による逆転作動が可能であり、しかも、膨張行程気筒１２の空気量が多くなるので、ここでの燃焼によるトルクを十分に大きくして、始動性を確保することができるのである。
【００４６】
そこで、アイドル時にエンジン１を自動停止させるときには、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、所定期間はスロットル弁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、そのように開いたスロットル弁２３を閉じるタイミングを適切に設定することで、停止時膨張行程気筒１２及び停止時圧縮行程気筒１２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１２の空気量が圧縮行程気筒１２よりも多くなるようにすることができる。こうすれば、その２つの気筒１２の圧縮圧力のバランスによって、膨張行程気筒１２のピストン１３が行程中央部から多少、下死点（ＢＤＣ）寄りの前記所定範囲Ｒ内に停止する確率が高くなる。
【００４７】
一方で、そのようにスロットル弁２３を開くことで各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気量が多くなれば、当然ながら該各気筒１２Ａ〜１２Ｄの圧縮反力も大きくなるので、エンジン１の停止直前の揺れが大きくなって、運転者が不快に感じる虞れがある。すなわち、停止直前のエンジン回転速度が非常に低い状態では、前記気筒１２Ａ〜１２Ｄのポンプ仕事に由来する回転速度の変動周期が非常に長くなって低周波の揺れが発生することになるし、その後のエンジン１の逆転動作に伴う揺り返しも低周波のものとなるので、これらの揺れが大きくなると、運転者が不快感を覚えることになるのである。
【００４８】
この点について、この実施形態では、詳しくは後述するが、エンジン１の停止直前に、前記停止時膨張行程気筒１２及び停止時圧縮行程気筒１２が各々圧縮行程にあるときに、この各気筒１２内に燃料を噴射してその気化潜熱により空気を冷却し、これにより圧縮圧力を低下させることで、前記停止時膨張行程気筒１２が最後のＴＤＣを通過するときの回転速度の変動を低減して、エンジン１の揺れを抑えるとともに、その後の逆転作動に伴う揺り返しも抑制するようにしている。
【００４９】
−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図４〜８を参照して説明する。なお、図４及び図５は停止制御の手順を示すフローチャート図であり、図６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。
【００５０】
また、図７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り、図８は、エンジン停止直前の圧縮行程気筒１２への燃料噴射によってエンジン回転速度の変動状態が変化する様子を示す説明図である。
【００５１】
まず、前記図６(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）。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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６(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。
【００５５】
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。
【００５６】
この点につき、この実施形態では、図７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（請求項に記載の上死点回転速度であり、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オルタネータ２８の発電量やスロットル弁２３の開度を制御することにより、エンジン回転速度の落ち具合を調整するようにしている。
【００５７】
詳しくは、前記図７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。
【００５８】
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（ＡＴＤＣ１００〜１２０°ＣＡ）に入ることが分かる。
【００５９】
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６(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オルタネータ２８の発電量やスロットル弁２３の開度を制御するようにしている。
【００６０】
すなわち、まず、燃料カット直後の所定期間は、上述の如く、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気等のためにスロットル弁２３を比較的大きく開いており、このスロットルの開度をさらに調整しても気筒１２のポンプ仕事量があまり変化しないから、これによるエンジン回転速度の調整は難しい。そこで、この間は意図的にオルタネータ２８を発電作動させるとともに、その発電量を変更制御して、そのための発電駆動力の大きさを変化させることにより、エンジン回転速度の低下の度合い調整する。この際、ＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲の下限寄りになるように、即ちエンジン回転がやや落ち気味になるように、オルタネータ２８の発電量を大きめに制御する。
【００６１】
また、前記所定期間の経過後は、スロットル弁２３の開度を制御してエンジン１のポンプ仕事量を調整することによって、エンジン回転速度の低下の度合いを調整する。但し、サージタンク２１ｂの上流に配置したスロットル弁２３の場合、これを閉じる側に制御しても各気筒１２Ａ〜１２Ｄの吸気量の変化は鈍いから、前記のように予めオルタネータ２８の制御によってエンジン回転速度を低めに誘導しておいて、ＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲よりも低くなったときにのみ、エンジン回転速度の低下が緩やかになるようにスロットル開度を開き側に制御するようにしている。
【００６２】
そのように、オルタネータ２８の発電制御とスロットル弁２３の開度の制御と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。
【００６３】
ところで、前記図６(a)や図８にも示すように、エンジン１の回転速度変動（アップダウン）はエンジン回転速度の低下とともに徐々に大きくなり、且つその変動周期が長くなるから、前記図８に示すような停止直前の状態において、特に最後のＴＤＣを通過する前後の大きな回転速度変動に起因するエンジン１の揺れが人間にとって不快な低周波のものとなる。また、その後のエンジン１の逆転作動に伴い発生する揺り返しも同様である。
【００６４】
しかも、上述したように、エンジン１の自動停止時には掃気等のためにスロットル弁２３を開くようにしており、このことで、特に停止時膨張行程気筒１２及び停止時圧縮行程気筒１２の吸気量が多くなって圧縮反力が増大するから、前記最後のＴＤＣにおける回転速度の変動幅が大きくなり、エンジン１の揺れが大きくなるとともに、その後の揺り返しも大きくなってしまい、運転者が不快感を感じる虞れが強い。
【００６５】
この揺れの問題に対して、この実施形態では、前記図８において符号Inj１，Inj２として示すように、まず、エンジン停止前の最後のＴＤＣを通過する前に圧縮行程にある気筒１２、即ちその最後のＴＤＣを越えて膨張行程に移行する停止時膨張行程気筒１２（図の例では＃２気筒１２Ｂ）に対して、所定量の燃料を適切なタイミングで噴射し（Inj１）、その気化潜熱により気筒１２内の空気を冷却して、圧縮反力（圧縮圧力）を低下させるようにしている。こうすることで、図に波線で示すように、前記最後のＴＤＣを通過するときのエンジン回転速度の変動が効果的に低減されて、エンジン１の揺れが小さくなる。
【００６６】
また、その次のＴＤＣを越えることができずに圧縮行程に留まる停止時圧縮行程気筒１２（図の例では＃１気筒１２Ａ）に対しても、エンジン１が逆転作動をした後に所定量の燃料を噴射して（Inj２）、その気化潜熱により気筒１２内の空気を冷却し、これにより当該気筒１２の圧縮圧力を低下させるようにしている。このことで、前記停止時圧縮行程気筒１２内の空気の圧縮圧力が十分に高くなり、エンジン１が殆ど動いていない状態で、その空気の圧力を低下させることができ、この圧縮空気からピストン１３に付加されるエンジン逆転方向への力が小さくなって、揺り返しを抑えることができる。
【００６７】
次に、上述したエンジン停止制御の具体的な手順を図４及び図５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（IDL Stop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。
【００６８】
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（例えば１番気筒１２Ａ）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。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。
【００６９】
続いて、ステップＳＡ５において、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する（ＴＤＣ時の回転速度が所定範囲内？）。この判定がＹＥＳでＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲にあれば、ステップＳＡ６に進み、今度はエンジン回転速度が所定回転速度以下かどうか判定する。この所定回転速度は、吸気の輸送遅れを考慮して、図６(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）への吸気量が停止時圧縮行程気筒１２（図例では＃１気筒１２Ａ）よりも多くなるようなタイミングでスロットル弁２３を閉じるためのものであって、同図の時刻ｔ２に対応し、この実施形態では例えば約５００〜６００ｒｐｍの範囲に設定されている。そして、エンジン回転速度が前記所定回転速度以下になれば（ステップＳＡ６でＹＥＳ）、後述のステップＳＡ９に進む一方、エンジン回転速度が所定回転速度よりも高ければ（ＮＯの場合）、前記ステップＳＡ５にリターンする。
【００７０】
前記ステップＳ５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ＳＡ７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オルタネータ２８の発電量を算出する。この発電量は、例えばエンジン回転速度、適正回転速度範囲からの速度偏差及び現在の発電量に応じて予め設定されたマップから読み出され、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、エンジン１の負荷が増えるようにオルタネータ２８の発電量を増大させる一方、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、エンジン１の負荷が減るように発電量を減少させるものである。また、前記マップにおいて発電量の目標値は、ＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲の下限付近になるよう大きめに設定されている。
【００７１】
そして、前記ステップＳＡ７に続くステップＳＡ８では、前記の算出結果に応じてオルタネータ２８のレギュレータ回路２８ａに制御指令を出力する（オルタネータ発電）。このオルタネータ２８の発電作動によってエンジン１の負荷が調整されることで、惰性で回転するエンジン１の回転速度の軌跡は高回転側又は低回転側のいずれかにシフトされて、徐々に目標とする軌跡に近づいて行く。そうして、エンジン回転速度が前記ステップＳＡ６の所定回転速度以下になれば（ＹＥＳ）、ステップＳＡ９に進んで、スロットル弁２３を閉じる（スロットルｃｌｏｓｅ）。
【００７２】
続いて、ステップＳＡ１０において、前記ステップＳＡ５と同様にＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲にあるかどうか判定し、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ＳＡ１１に進む一方、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ＳＡ１２に進み、ＴＤＣ回転速度の適正回転速度範囲からの偏差に基づいてスロットル弁２３の開度を算出する。このスロットル開度は、例えばエンジン回転速度、適正回転速度範囲からの速度偏差及び現在の開度に応じて予め設定されたマップから読み出され、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、エンジン１のポンプ仕事量が減少するようにスロットル開度を増大する一方、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、スロットル制御を行わないように設定されている。
【００７３】
すなわち、サージタンク２１ｂ上流のスロットル弁２３を用いる場合には、吸気を絞る側への応答遅れが大きくなり、十分な制御性が得られないから、上述の如く、予めオルタネータ２８の発電作動による負荷を大きめにして、エンジン回転速度の低下度合いを大きく（回転速度を低めに）しておいて、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のみ、スロットル弁２３を開く側に駆動してエンジン回転速度の低下の度合いを緩やかにするのである。そして、続くステップＳＡ１３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ＳＡ１１に進む。
【００７４】
前記のようなオルタネータ２８及びスロットル弁２３の制御によって、燃料カット後のエンジン回転速度の低下度合いを調整することで、図６(a)や図８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徐々に修正して、遅くとも最後のＴＤＣまでには概ね適正回転速度範囲に収めることが可能になる。
【００７５】
そして、ステップＳＡ１１では、検出した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、予め実験的に求めたエンジン停止前の最後から２番目の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ＳＡ１０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は最後から２番目のＴＤＣを通過しており、次のＴＤＣを通過する可能性はあるが、その次のＴＤＣを通過することはない、と判定して、図５のステップＳＡ１４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は前記最後から２番目のＴＤＣを未だ通過していないので、上述のスロットル弁２３の制御を継続すべく、ステップＳＡ１０にリターンする。
【００７６】
一方、前記ステップＳＡ１１においてＹＥＳと判定して進んだ図５のステップＳＡ１４では、今度は、前記ＴＤＣ回転速度（検出値）が所定値Ｂ以下かどうか判定する。この所定値Ｂは、前記所定値Ａと同様に予め実験的に求めて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、ＴＤＣ回転速度が所定値Ｂ以下であれば（判定がＹＥＳの場合）、エンジン１は最後のＴＤＣを既に通過しているので、後述のステップＳＡ１７に進む一方、ＴＤＣ回転速度が所定値Ｂよりも高ければ（判定がＮＯの場合）、次に迎えるＴＤＣが最後のＴＤＣであるから、ステップＳＡ１５，ＳＡ１６に進んで、そのときに圧縮行程にある気筒１２（図８に示す＃２気筒１２Ｂ）が最後のＴＤＣを越える前に、この気筒１２内に燃料を噴射して（圧縮行程気筒に燃料を噴射）、前記ステップＳＡ１４にリターンする。
【００７７】
つまり、エンジン停止前の最後のＴＤＣを迎える圧縮行程気筒１２（その後、ＴＤＣを越えて膨張行程で停止する停止時膨張行程気筒）に対して燃料を噴射供給し、その気化潜熱により気筒１２内の空気を冷却して、圧縮圧力を低下させることで、本来ならば回転速度変動が正転中で最も大きくなるはずの最後のＴＤＣにおいて、その回転速度変動を大幅に低減することができ、これによりエンジン１の不快な揺れを抑制することができる。
【００７８】
ここで、前記停止時膨張行程気筒１２への燃料噴射量の算出は、前記ステップＳＡ１５において、エアフローセンサ２５により検出された吸気の流量とＴＤＣ回転速度とに基づいて、予めそれらに対応づけて設定したマップから燃料噴射量を読み込むことにより、行われる。このマップにおいて、燃料噴射量の目標値は、後述する再始動時において改めて停止時膨張行程気筒１２内に燃料を噴射しても、この気筒１２内の空燃比が過度にリッチな状態にならないように、基本的には理論空燃比よりもリーンになるように設定されている。
【００７９】
また、前記マップにおいて燃料噴射量の目標値は、ＴＤＣ回転速度が前記所定値Ａ〜Ｂの範囲内で相対的に高いとき（所定値Ａに近いとき）には、これに応じて減少補正される一方、ＴＤＣ回転速度が相対的に低いとき（所定値Ｂに近いとき）には、これに応じて増大補正されるようになっていて、且つそのように増大補正が行われたときでも、気筒１２内の空燃比がリッチ側の可燃限界（例えばＡ／Ｆ＝７〜８）よりもリーンになるように設定されている。
【００８０】
前記のように燃料噴射量をＴＤＣ回転速度に応じて補正するのは、エンジン停止直前の圧縮行程気筒１２への燃料噴射によってピストン停止位置が変化することを考慮したものである。すなわち、前記停止時膨張行程気筒１２が最後のＴＤＣを越える前の圧縮行程にあるときに、この気筒１２内に燃料を噴射して圧縮反力を低下させると、この結果として、最後のＴＤＣを越えるときのエンジン回転速度が高くなり、その時点での回転慣性力が大きくなるから、停止時膨張行程気筒１２におけるピストン１３の停止位置は相対的にＢＤＣ寄りに変化すると考えられる（但し、圧縮反力が低下すると、ＴＤＣ通過後の膨張行程におけるエンジン回転速度の上昇も鈍くなるから、ピストン停止位置の変化は、あまり大きくはならない）。
【００８１】
そこで、仮に、前記最後から２番目のＴＤＣにおいて検出したＴＤＣ回転速度に基づいて、ピストン停止位置が所定範囲ＲからややＴＤＣ寄りにずれていると推定されるときには、圧縮行程気筒１２に噴射する燃料の量を増量して、最後のＴＤＣを越えるときのエンジン回転速度が相対的に高くなるようにし、一方、ピストン停止位置がＢＤＣ寄りにずれていると推定されるときには燃料噴射量を減量して、最後のＴＤＣを越えるときのエンジン回転速度が相対的に低くなるようにしてい。
【００８２】
つまり、前記のフローでは、エンジン停止前の最後から２番目のＴＤＣ回転速度に基づいて、停止後に膨張行程になる気筒１２のピストン停止位置を推定し、これに応じて、当該気筒１２内に最後の圧縮行程で噴射する燃料の量を補正することで、そのピストン停止位置を修正するようにしたものである。なお、前記燃料噴射の時期は圧縮行程の後半とするのが好ましい。これは、圧縮作動によって気筒１２内の空気の温度が十分に高くなった後に燃料を噴射することで、この燃料が高温の空気から効率よく熱を奪って気化するようになるからである。
【００８３】
前記のようにして、エンジン１が最後のＴＤＣを通過すれば、その最後のＴＤＣにおいて検出されるＴＤＣ回転速度は前記所定値Ｂ以下になるので、リターンした前記ステップＳＡ１４においてＹＥＳと判定されて、ステップＳＡ１７に進む。このステップＳＡ１７では、後述のサブルーチン（図９，１０参照）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、エンジン１が逆転したかどうか判定する。そして、判定がＮＯであれば逆転するまで待つ一方、エンジン１が逆転して判定がＹＥＳになれば、続くステップＳＡ１８において、今度は、そのときに圧縮行程にある気筒１２（停止時圧縮行程気筒：図８に示す＃１気筒１２Ａ）がＴＤＣ前の所定クランク角範囲にあるかどうか判定する（所定クランク角範囲？）。
【００８４】
このクランク角の判定は、エンジン１の逆転作動によってＴＤＣから離れてＢＤＣに向かう前記圧縮行程気筒１２のピストン１３がある程度以上、ＴＤＣから離れて、燃料噴射弁１６から噴射された燃料が該ピストン１３の冠面にあまり付着しないような状態になったことを判定するためのものである。従って、前記ステップＳＡ１８において所定クランク角範囲にあると判定されれば（判定がＹＥＳの場合）、直ちにステップＳＡ１９，ＳＡ２０に進んで、逆転作動中の前記停止時圧縮行程気筒１２内に燃料を噴射し、しかる後に、ステップＳＡ２１に進む。
【００８５】
つまり、前記の如く停止時膨張行程気筒１２が最後のＴＤＣを越えて膨張行程に移行した後に、これに伴い圧縮行程に移行した気筒１２（そのまま圧縮行程で停止する停止時圧縮行程気筒）の圧縮圧力が増大して、これによりエンジン１が逆転作動を開始した後に、その気筒１２内にも燃料を噴射して高温高圧の空気を冷却し、圧力を低下させるようにしている。これにより、前記圧縮行程気筒１２においてピストン１３に加わるエンジン逆転方向への圧縮圧力を低下させて、エンジン１の揺り返しを小さくすることができる。
【００８６】
換言すれば、惰性で回転するエンジンの運動エネルギーが殆ど全て圧縮行程気筒１２内の空気の位置エネルギーに変換された状態で、噴射した燃料の気化潜熱により前記圧縮空気を冷却し、その圧力を低下させることで、前記エンジン１の運動エネルギーを極めて効率よく吸収して、停止直前の揺り返しを抑えるようにしたものである。
【００８７】
その際に、前記ステップＳＡ１９においても、前記停止時膨張行程気筒１２の場合（ステップＳＡ１５）と同様に、吸気流量とＴＤＣ回転速度とに基づいてマップから燃料噴射量を読み出すようにしている。このマップにおいても、燃料噴射量の基本的な目標値は吸気流量に応じて空燃比がリーンになるように設定されており、このことで、後述する再始動時において当該気筒１２内に改めて燃料を噴射しても、該気筒１２内の空燃比が過度にリッチな状態にはならないので、その燃料噴射によって点火プラグ１５近傍に燃焼性の高い混合気を形成して、着火性を高めることができる。
【００８８】
また、前記のマップにおいても、エンジン１の停止直前の燃料噴射によってピストン１３の停止位置が変化することを考慮して、前記停止時圧縮行程気筒１２の場合と同じく、ＴＤＣ回転速度に応じて燃料噴射量を補正するようにしている。より具体的には、このマップにおける燃料噴射量の目標値は、ＴＤＣ回転速度が予め設定した所定値（前記所定値Ｂよりも小さな値）以上であれば、０になり、このときには実際には燃料噴射を行わないことになる一方で、ＴＤＣ回転速度が前記所定値よりも低ければ、低いほど、燃料噴射量が増大するように設定されている。
【００８９】
すなわち、最後のＴＤＣにおけるエンジン回転速度が前記所定値よりも低いときには、そのままでは膨張行程気筒１２のピストン１３が再始動に好適な所定範囲ＲよりもＴＤＣ寄りに停止するか、又はその範囲Ｒ内の相対的にＴＤＣ寄りの位置に停止することになるのだが、この実施形態では、ＴＤＣ回転速度の前記所定値からの偏差に応じて前記圧縮行程気筒１２への燃料噴射量を変更することで、当該気筒１２の圧縮圧力を適度に低下させ、これにより、該圧縮行程気筒１２におけるピストン１３の停止位置を適度にＴＤＣ寄りに変化させる。この結果、膨張行程気筒１２におけるピストン１３の停止位置は適度にＢＤＣ寄りに変化することになり、前記所定範囲Ｒ内に入るように修正されるのである。
【００９０】
一方、前記最後のＴＤＣ回転速度が前記所定値以上であれば、そのままでも膨張行程気筒１２のピストン１３が再始動に好適な所定範囲Ｒの相対的にＢＤＣ寄りの位置に停止すると推定されるので、このときには、敢えて前記圧縮行程気筒１２への燃料噴射は行わないのである。
【００９１】
つまり、前記ステップＳＡ１９では、エンジン停止前の最後のＴＤＣ回転速度に基づいて、停止後に膨張行程になる気筒１２のピストン停止位置を推定し、これに応じて、当該気筒１２の次に圧縮行程に移行した気筒１２（停止時圧縮行程気筒）に対して噴射する燃料の量を補正することで、前記停止時膨張行程気筒１２におけるピストン１３の停止位置を修正するようにしたものである。
【００９２】
なお、前記のように、停止時膨張行程気筒１２及び停止時圧縮行程気筒１２がそれぞれ圧縮行程にあるときに燃料を噴射しても、それらの気筒１２，１２はその後のエンジン停止までに排気行程を迎えることがないので、燃料が未燃状態で放出される心配はない。また、そうして気筒１２内に噴射された燃料は十分に気化して空気と混合された状態で残留し、後述するエンジン再始動時に燃焼されることになる。
【００９３】
そうして、前記ステップＳＡ２０に続くステップＳＡ２１では、前記したようにエンジン１が正転側及び逆転側に数回、作動した後、完全に停止したことをクランク角センサ３０，３１からの信号に基づいて判定する。この判定がＹＥＳになって、エンジン１の停止が確認されれば、ステップＳＡ２２に進んで、後述のサブルーチンにより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）。
【００９４】
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。
【００９５】
具体的に図９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１０（ａ）のようになるか、又は図１０（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。
【００９６】
より詳しくは、エンジンの正転時には、図１０（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１０（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。
【００９７】
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。
【００９８】
前記図４及び図５に示すエンジン停止制御のフローにおいて、図４のステップＳＡ３により、運転中のエンジン１の各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料供給を停止することにより、エンジン１を停止させるエンジン停止手段２ａが構成され、また、ステップＳＡ４、ＳＡ６，ＳＡ９により、前記エンジン停止手段２ａによる燃料カット後の停止動作期間において、所定期間、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの吸気量が増大するようにスロットル弁２３を開く吸気流量制御手段２ｂが構成されている。
【００９９】
また、同図のステップＳＡ２、ＳＡ５、ＳＡ１０により、燃料カット後のエンジン停止動作期間に、その後のエンジン停止時に膨張行程の途中で停止する気筒１２（停止時膨張行程気筒）を推定する停止気筒推定手段２ｃが構成されている。すなわち、この実施形態では、まず、前記ステップＳＡ２において特定の気筒１２（この実施形態では例えば第１気筒１２Ａ）が所定行程（例えば吸気行程）にあるときに燃料カットを実行するようにしており、このことで、その一つ前の点火順の気筒１２（例えば第２気筒１２Ｂ）が膨張行程で停止すると推定することができる。そして、さらにエンジン回転速度が低下する課程で、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎のＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲の付近にあれば、前記気筒（第２気筒１２Ｂ）が最初の推定通り、停止時膨張行程気筒となるのである。
【０１００】
さらに、図５のステップＳＡ１４〜ＳＡ１６，ＳＡ１９，ＳＡ２０によって、前記停止気筒推定手段２ｃにより推定された停止時膨張行程気筒１２がエンジン停止前の最後の圧縮行程にあるときに、即ち、エンジン停止前の最後のＴＤＣを越える前に、当該気筒１２の圧縮行程後半で燃料噴射弁１６により燃料を噴射させるとともに、該停止時膨張行程気筒１２が最後のＴＤＣを越えて膨張行程に移行した後、ステップＳＡ１７においてエンジン１の逆転作動が検出された後に、圧縮行程にある気筒１２（停止時圧縮行程気筒）内にも燃料噴射弁１６により燃料を噴射させる燃料噴射制御手段２ｄが構成されている。
【０１０１】
そして、前記燃料噴射制御手段２ｄは、最後から２番目のＴＤＣにおいて検出したＴＤＣ回転速度に応じて、最後のＴＤＣ通過前の圧縮行程にある停止時膨張行程気筒１２への燃料噴射量を補正するとともに、最後のＴＤＣにおいて検出したＴＤＣ回転速度に応じて、これを通過した後の圧縮行程気筒１２への燃料噴射量を補正する（燃料噴射量＝０の場合も含む）ようになっている（ステップＳＡ１５，ＳＡ１９）。
【０１０２】
すなわち、換言すれば、前記ステップＳＡ１５，ＳＡ１９が、前記停止時膨張行程気筒１２のピストン停止位置を、ＴＤＣ回転速度に基づいて推定するピストン停止位置推定手段２ｅに対応しており、前記燃料噴射制御手段２ｄは、最後から２番目のＴＤＣ回転速度に基づくピストン停止位置の推定結果に応じて、最後のＴＤＣを越える前の圧縮行程気筒１２への燃料噴射量を補正するとともに、最後のＴＤＣ回転速度に基づいてピストン停止位置が比較的ＴＤＣ寄りになると推定された場合に、エンジン１の逆転作動後に圧縮行程気筒１２へ燃料を噴射するように構成されている。
【０１０３】
さらに、前記燃料噴射制御手段２ｄは、前記のように最後のＴＤＣを越えた後の圧縮行程気筒１２への燃料噴射をエンジン１の逆転作動後に行うようにしており、この逆転作動をクランク角センサ３０，３１からの信号に基づいて検出するステップＳＡ１７は、エンジン１の停止前の逆転作動を検出する逆転作動検出手段２ｆに対応している。
【０１０４】
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は最初の所定期間、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、オルタネータ２８及びスロットル弁２３の制御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１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。
【０１０５】
また、エンジン停止直前の最後のＴＤＣの通過前後でそれぞれ圧縮行程にある気筒１２，１２に燃料を噴射して、当該気筒１２の圧縮圧力を低下させることにより、停止直前のエンジン回転速度の変動を大幅に低減し、これによりエンジン１の揺れを効果的に抑制するとともに、クランク軸３の正転・逆転による揺り返しも抑えることができる。しかも、その際の燃料噴射量をＴＤＣ回転速度に応じて補正することにより、停止時膨張行程気筒１２におけるピストン１３の停止位置が前記所定範囲Ｒに入るよう、最終的に修正することができる。
【０１０６】
なお、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内の既燃ガスは殆ど全て筒外へ掃気されることになるが、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、気筒１２内の空気がすぐにリークすることから、これら停止時膨張行程気筒１２及び停止時圧縮行程気筒１２には、いずれも、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。
【０１０７】
−エンジンの始動制御−
次に、上述の如くしてアイドル時に自動停止したエンジン１を再始動する場合について、図１１〜１５に基づいて説明する。なお、図１１及び図１２は、始動制御の手順を示すフローチャートであり、図１３は、始動時の各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の燃料噴射及び点火タイミングを当該各気筒１２Ａ〜１２Ｄの行程の変化と吸排気弁の開作動状態とに対応づけて示した行程図である。また、図１４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、発生トルク及びエンジン回転速度が変化する様子を時系列に示したタイムチャートである。
【０１０８】
まず、始動制御の具体的な手順について図１１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て（ＳＴＡＲＴ）、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。
【０１０９】
ステップＳＢ２では、上述したようにクランク角信号のカウントにより求められたピストン１３の停止位置に基づいて、エンジン停止時の圧縮行程気筒１２（停止時圧縮行程気筒：図１３及び図１４の＃１気筒１２Ａ）及び膨張行程気筒１２（停止時膨張行程気筒：：図１３及び図１４の＃２気筒１２Ｂ）の空気量を算出する。すなわち、ピストン１３の停止位置から各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室容積を求めるとともに、前記の如く各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内が殆ど大気圧状態の新気で満たされた状態にあると仮定して、前記両気筒１２の空気量をそれぞれ算出する。
【０１１０】
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）となるように、該圧縮行程気筒１２に燃料を噴射する。この場合、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空燃比（Ａ／Ｆで略１１〜１４の範囲）に設定される。なお、前記停止時圧縮行程気筒１２内には、上述したエンジン停止制御によりエンジン１の停止直前に燃料が噴射されているので、その分、実際の燃料噴射量は減少補正する。
【０１１１】
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図９及び図１０参照）、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。
【０１１２】
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が逆回転したと判定された場合には、続くステップＳＢ７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。なお、前記停止時膨張行程気筒１２にも停止圧縮行程気筒１２と同様に、エンジン停止直前に燃料が噴射されているので、その分、実際の燃料噴射量は減少補正する。
【０１１３】
そして、続くステップＳＢ８で、エンジン１の逆回転に伴うピストン１３の上昇により停止時膨張行程気筒１２内の混合気が十分に圧縮され、この圧縮反力によってピストン１３が殆ど停止する迄の所定時間（点火ディレイ）の経過後に、該膨張行程気筒１２に対して点火を行う。このように膨張行程気筒１２内の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。なお、前記点火ディレイの時間は、大体、エンジン１が逆回転して膨張行程気筒１２のピストン１３がＴＤＣ近傍に到達するまでの時間であり、エンジン停止時のピストン停止位置に対応付けて予め設定されたマップから求められる。
【０１１４】
続いてステップＳＢ９では、前記エンジン１の正転に伴い次にＴＤＣを迎える前記停止時圧縮行程気筒１２に対し、燃料の気化時間を考慮したタイミングで燃料を噴射する。これにより、噴射された燃料の気化潜熱で前記圧縮行程気筒１２内の温度が下がり、筒内圧力が低下するため、エンジン１の正転に伴う当該気筒１２の圧縮反力が小さくなり、ピストン１３がＴＤＣを容易に越えられるようになる。従って、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。
【０１１５】
続いて、図１２のステップ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、前記エンジン１の正転動作により停止時の吸気行程気筒１２（図１３及び図１４では＃３気筒１２Ｃ）内に充填される空気の密度（筒内空気密度）を推定し、この推定値に基づいて該吸気行程気筒１２の空気量を算出する。そして、ステップＳＢ１１では、主に前記吸気行程気筒１２の筒内温度の推定値から自着火防止等のための空燃比の補正値を算出し、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で算出された吸気行程気筒１２内の空気量とに基づいて、該吸気行程気筒１２への燃料噴射量を算出する。すなわち、停止時の吸気行程気筒１２がエンジン始動後に最初に迎える圧縮行程でその圧縮圧力、筒内温度等により自着火するのを防止するとともに、その圧縮反力をできるだけ小さくするために空燃比を補正するようにしており、補正後の空燃比は例えばＡ／Ｆ＝１３程度のややリッチな状態になる。
【０１１６】
そして、ステップＳＢ１３では、前記停止時吸気行程気筒１２が圧縮行程になったときに、その圧縮行程中期で燃料噴射を行う。すなわち、通常の始動モータによる始動時には燃料を吸気行程で噴射するものだが、本実施形態では、燃料の気化潜熱により効果的に筒内の圧縮圧力が低下するように、エンジン停止時間、吸気温度、冷却水温度等を考慮して、圧縮行程の中期に噴射するようにしている。これにより、前記停止時吸気行程気筒１２の圧縮圧力が効果的に低減され、このことによっても自着火の防止が図られる。その後、ステップＳＢ１４へと進み、前記停止時吸気行程気筒１２が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、点火する。この点火時期も通常のエンジン始動時であればＴＤＣよりも進角側（圧縮行程）に設定されているものであるが、この実施形態のように始動モータを用いない場合には、ＴＤＣ前に点火すると、ピストン１３に作用する逆トルクが始動の妨げとなる虞れがあるので、ＴＤＣ通過後の膨張行程において点火するようにしたものである。
【０１１７】
続いて、ステップＳＢ１５では、スロットル弁２３よりも下流の分岐吸気通路２１ａの吸気圧力（吸気管負圧）がエンジン１の通常のアイドル運転時と比較して高いかどうか判定する。この判定でアイドル時よりも高いと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ１６に進み、吸気圧力に応じて、アイドル運転時のスロットル開度よりも小さくなるようにスロットル弁２３を駆動して、該スロットル弁２３よりも上流側から気筒１２の燃焼室１４内に吸入される空気量を絞り、前記ステップＳＢ１５へリターンする。そして、吸気圧力がアイドル運転時と同じになるまで前記スロットル弁２３の制御を繰り返す一方、吸気圧力がアイドル運転時以下になってステップＳＢ１５でＮＯと判定されれば、ステップＳＢ１７に進み、通常のエンジン制御へ移行する。
【０１１８】
以上のステップＳＢ１５，ＳＢ１６では、エンジン停止中に大気圧に近い状態になっているサージタンク２１ｂ内の空気が始動時に気筒１２内に吸入されてフル充填状態になると、エンジン回転が急激に吹き上がり、大きな振動が発生するという問題があることを考慮して、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの空気の吸入をスロットル弁２３により制限するようにしたものである。
【０１１９】
上述のフローにより、アイドル時に自動停止したエンジン１を再始動要求に応じて始動モータ等を用いることなく再始動させることができる。すなわち、図１３及び図１４に示すように、アイドル時のエンジン停止状態でエンジン再始動要求があったとき（図１４の時刻０．０）には、まず、圧縮行程にある気筒１２（＃１気筒１２Ａ）に対して燃料を噴射（両図に符号ａ１として示す。以下の燃料噴射及び点火について同様）して、これにより当該気筒１２内に形成される混合気に点火することで（ａ２）、クランク軸３を一旦、少しだけ逆転方向（図１３の左方向）に回転させる。これにより停止時膨張行程気筒１２（＃２気筒１２Ｂ）の空気を圧縮するとともに、この気筒１２に燃料を噴射して（ａ３）、当該気筒１２内に混合気を形成し、この混合気に点火することで（ａ４）、エンジン１が正転方向（図１３の右方向）に回転し始める。
【０１２０】
続いて、前記停止時圧縮行程気筒１２（＃１気筒１２Ａ）がＴＤＣを越える前に再び当該気筒に対して燃料噴射することで（ａ５）、この気筒１２の圧縮圧力を低下させて、ピストン１３がＴＤＣを越え易くなるようにし、さらに、続いてＴＤＣを迎える停止時吸気行程気筒１２（＃３気筒１２Ｃ）に対しては、空燃比がリッチ状態となるように燃料を噴射するとともに、その燃料噴射時期を通常の時期（吸気行程）よりも遅らせて圧縮行程中期とすることで（ａ６）、自着火の発生を防止し、これに加えて、点火時期をＴＤＣ後まで遅角させることで（ａ７）、逆トルクが全く発生しないようにする。このようにして停止時吸気行程気筒１２を燃焼させることで、エンジン１に確実に正転方向のトルクを付加し、エンジン回転速度を十分に高めて、始動性を確保することができる。
【０１２１】
その際、スロットル弁２３を通常のアイドル運転時よりも閉じた状態に制御することで、前記停止時吸気行程気筒１２（＃３気筒）に続いて点火、燃焼される停止時排気行程気筒１２（＃４気筒１２Ｄ）への吸気の充填を制限し、且つこの気筒においても前記した停止時吸気行程気筒１２と同様にして燃料噴射及び点火を行うことで（ａ８，ａ９）、その停止時排気行程気筒１２の燃焼によりエンジン１に付加されるトルクがあまり大きくならないようにして、始動時にエンジン回転が急激に吹き上がったり、大きな振動が発生することを防止するようにしている。
−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、上述の如く、アイドル時にエンジン１が自動で停止するときに、まず、停止条件の成立に応じて各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃料カットが行われるとともに、スロットル弁２３が所定期間だけ開かれて当該各気筒１２Ａ〜１２Ｄの吸気流量が増大することにより、既燃ガスの掃気が十分に行われ、且つエンジン停止後に各々膨張行程及び圧縮行程になる気筒１２，１２の空気量が十分に多くなる。また、スロットル弁２３が適切なタイミングで閉じられることで、前記停止後の膨張行程気筒１２の空気量が圧縮行程気筒１２よりも所定量、多くなり、このことで、該膨張行程１２のピストン１３が行程中央部よりもややＢＤＣ寄りに停止するようになる。
【０１２２】
また、そうして惰性で回転するエンジン１の回転速度が徐々に低下する間、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がそれぞれ検出されて、このＴＤＣ回転速度に応じて所定期間はオルタネータ２８の発電量制御によってエンジン１の外部負荷の大きさが調整されるとともに、その所定期間の経過後はスロットル弁２３の開度制御によってエンジン１の各気筒１２Ａ〜１２Ｄのポンプ仕事量が調整されることで、エンジン回転速度の低下の度合いが調整される。これにより、エンジン回転速度の低下度合いは、ＴＤＣ回転速度が概ね適正回転速度範囲に収まるように修正されて、前記膨張行程気筒１２のピストン１３は再始動に好適な所定範囲Ｒに停止するようになる。
【０１２３】
さらに、図８に示すように、エンジン１のいずれかの気筒１２（同図では＃４気筒）が最後から２番目のＴＤＣを通過すると、これに伴い圧縮行程に移行した気筒１２（同図では＃２気筒）にその圧縮行程後半で燃料噴射が行われて（Inj１）、気化潜熱による冷却効果によって圧縮圧力が低減される。これにより、本来ならば回転速度変動がかなり大きくなるはずの最後のＴＤＣ近傍において、図に波線で示すようにエンジン回転速度の低下量、即ち回転速度変動が大幅に低減されて、エンジン１の揺れが抑制される。
【０１２４】
続いて、前記圧縮行程気筒１２（＃２気筒）が最後のＴＤＣを越えて膨張行程に移行し、これに伴い次の点火順の気筒１２（同図では＃１気筒）が圧縮行程に移行した後に、この圧縮行程気筒１２の圧縮反力によってエンジン１が逆転作動すれば、この気筒１２内にも燃料噴射が行われる（Inj２）。そして、この燃料の気化潜熱により気筒１２内の圧縮空気が冷却されて、その圧力が低下することで、この圧縮空気からピストン１３に加えられるエンジン逆転方向への力が減少し、エンジン１の揺り返しが効果的に抑制される。
【０１２５】
そのように停止直前のエンジン１の低周波の揺れや揺り返しが効果的に抑えられることにより、自らのイグニッション操作に依らないエンジン自動停止時であっても、運転者が不快感を感じることはなくなる。
【０１２６】
加えて、この実施形態では、前記のように最後のＴＤＣの通過前後でそれぞれ圧縮行程にある気筒１２，１２内に噴射される燃料の量を、直近のＴＤＣ回転速度、即ち最後から２番目のＴＤＣ及び最後のＴＤＣにおいてそれぞれ検出したＴＤＣ回転速度に応じて補正するようにしており、このため、仮にエンジン停止直前のＴＤＣ通過時点でＴＤＣ回転速度が適正回転速度範囲からずれていて、そのままでは停止時膨張行程気筒１２のピストン停止位置が前記所定範囲Ｒから外れてしまうと推定されるときであっても、前記の燃料噴射量の補正によってピストン停止位置の最終的な修正を行うことができる。
【０１２７】
これにより、停止時膨張行程気筒１２のピストン１３をより確実に前記所定範囲Ｒに停止させることができ、その後のエンジン再始動時において上述したような良好な始動性が安定的に確保されるものである。
−他の実施形態−
なお、この実施形態のエンジンシステムＥでは、前記の如く、エンジン１の停止直前で圧縮行程にある気筒１２内に噴射する燃料の量を、直近に検出したＴＤＣ回転速度に応じて補正することにより、ピストン停止位置の最終的な修正を行うようにしているが、必ずしもこれに限るものではない。
【０１２８】
すなわち、例えば、前記最後のＴＤＣ通過前に停止時膨張行程気筒１２に対して行う燃料噴射については、前記のような燃料噴射量の補正に代えて、或いはそれに加えて、燃料噴射のタイミングを補正するようにしてもよい。すなわち、前記停止時膨張行程気筒１２が圧縮行程にあるときに、その気筒１２内への燃料噴射のタイミングを進角側に補正すれば、エンジン回転の抵抗となる気筒１２の圧縮圧力を早めに低下させることができるので、その分、ＴＤＣを通過するときのエンジン回転速度が相対的に高くなって、ピストン停止位置がＢＤＣ寄りに変更することができるし、反対に、燃料噴射タイミングを遅角側に変更すれば、ＴＤＣを通過するときのエンジン回転速度は相対的に低くなるので、ピストン停止位置はＴＤＣ寄りに変更することができる。
【０１２９】
一方、前記最後のＴＤＣ通過後に停止時圧縮行程気筒１２に行う燃料噴射については、前記実施形態では最後のＴＤＣ回転速度に基づくピストン停止位置の推定結果に応じて、実際にはピストン１３が相対的にＴＤＣ寄りに停止するときにのみ、燃料噴射を行うようにしているが、これに限らず、ピストン１３が相対的にＢＤＣ寄りに停止するときでも、燃料噴射を行うようにしてもよい。
【０１３０】
また、前記実施形態のようにピストン停止位置が相対的にＴＤＣ寄りになると推定されるときにのみ、燃料噴射を行うようにする場合には、図１５に一例を示すように、この燃料噴射のタイミングをエンジン１の逆転作動の前に、即ちエンジン回転速度が負値になる前に設定することもできる（Inj２′）。
【０１３１】
さらに、前記実施形態では、エンジン１の停止直前に、最後のＴＤＣの通過前後でそれぞれ圧縮行程にある気筒１２，１２に燃料噴射を行うようにしているが、これに限らず、最後のＴＤＣの通過前に圧縮行程にある停止時膨張行程気筒１２のみに停止直前の燃料噴射を行うようにしてもよいし、反対に、最後のＴＤＣの通過後に圧縮行程に移行する停止時圧縮行程気筒１２のみに燃料噴射を行うようにしてもよい。
【０１３２】
さらにまた、前記実施形態では、図４のエンジン停止制御のフローのステップＳＡ４〜ＳＡ９に示すように、燃料カット後に一旦、所定開度まで開いたスロットル弁２３を閉じるとき（ステップＳＡ６で所定回転速度以下）までは、オルタネータ２８の発電制御を行う（ステップＳＡ７，ＳＡ８）一方、その後は発電制御を行わないようにしているが、これに限るものではなく、エンジン回転速度の低下か又はスロットル開作動からの時間経過のいずれかによって所定期間の終了を判定し、この判定に応じてスロットル弁２３を閉じた後も、エンジン回転速度がオルタネータ２８の有効に発電作動可能な所定回転速度以下（例えば約３５０ｒｐｍ以下）になるまでは、ステップＳＡ５〜ＳＡ７により該オルタネータ２８の発電制御を続けるようにしてもよい。
【０１３３】
加えて、前記実施形態のエンジン１においては、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、サージタンク２１ｂ上流のスロットル弁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、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の吸気弁１９のリフト量を変更する周知の可変動弁機構を採用してもよいし、或いは、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の分岐吸気通路２１ａに弁体が個別に配置された多連型のスロットル弁を用いることもできる。
【０１３４】
そのように吸気通路２１の下流側に配置された多連型のスロットル弁を用いる場合には、これを閉じる側に制御することによって吸気を応答性よく絞ることができるから、前記実施形態の上流側スロットル弁２３のように開き側のみに制御するのではなく、閉じる側にも制御して、エンジン回転速度の低下の度合いを大きくすることも可能になる。
【０１３５】
また、前記実施形態におけるエンジン１の始動制御では、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、本発明に係るエンジン停止制御は、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エンジンシステムにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【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】エンジン停止時に各々膨張行程及び圧縮行程になる気筒のピストン停止位置と空気量との関係を示す説明図である。
【図４】エンジン自動停止の制御の前半の手順を示すフローチャートである。
【図５】エンジン自動停止の制御の後半の手順を示すフローチャートである。
【図６】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７】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８】エンジン停止直前に圧縮行程にある気筒への燃料噴射によって、エンジン回転速度の変動幅が変化する様子を示す説明図である。
【図９】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１０】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１１】アイドル時のエンジン再始動の前半の制御を示すフローチャートである。
【図１２】アイドル時のエンジン再始動の後半の制御を示すフローチャートである。
【図１３】エンジン再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作動状態とに対応づけて示す行程図である。
【図１４】エンジン再始動時の各気筒毎の筒内圧、発生トルク及びエンジン回転速度の変化を示すタイムチャートである。
【図１５】停止時圧縮行程気筒への燃料噴射をエンジンの逆転作動前に行うようにした他の実施形態に係る図８相当図である。
【符号の説明】
【０１３７】
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          エンジン停止手段
２ｂ          吸気流量制御手段
２ｄ          燃料噴射制御手段
２ｅ          ピストン停止位置推定手段
２ｆ          逆転作動検出手段
１２Ａ〜１２Ｄ    気筒
１３          ピストン
１６          燃料噴射弁
２３          スロットル弁（吸気流量調整手段）
２５          エアフローセンサ（吸気流量検出手段）
３０          クランク角センサ（回転速度検出手段）
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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