(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、エンジン停止時のクランク角を検知するクランク角検知手段と、シリンダ内の混合気に点火する点火手段とを有し、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、燃料を噴射・点火してエンジンを再始動させるエンジン始動装置において、
エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、膨張行程にある気筒に燃料を噴射・点火してスタータレスでエンジンを再始動する時に、圧縮行程にある気筒の圧縮力を低下させる低圧圧縮制御手段を備えたことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン始動装置において、
上記低圧圧縮制御手段は、上記圧縮行程にある気筒の吸気弁の開閉タイミングを制御するバルブタイミング位相可変手段と、
上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記圧縮行程にある気筒の吸気弁が開くように、上記バルブタイミング位相可変手段による吸気弁の閉時期を制御する制御手段とからなることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジン始動装置において、
上記低圧圧縮制御手段は、上記圧縮行程にある気筒の排気側に設けられた補助排気弁と、
上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記圧縮行程にある気筒の上記補助排気弁が開くように、上記補助排気弁を制御する制御手段とからなることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項４】
シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、エンジン停止時のクランク角を検知するクランク角検知手段と、シリンダ内の混合気に点火する点火手段とを有し、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、燃料を噴射・点火してエンジンを再始動させるエンジン始動装置において、
エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、膨張行程にある気筒に燃料を噴射・点火してスタータレスでエンジンを再始動する時に、膨張力を大きくする高圧膨張制御手段を備えたことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項５】
請求項４記載のエンジン始動装置において、
上記高圧膨張制御手段は、
再始動時に、吸気行程にある気筒の吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング手段と、
上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記吸気行程にある気筒の上記吸気弁及び排気弁を閉じるように、上記可変バルブタイミング手段を制御するとともに、この気筒のシリンダに燃料を噴射し、点火する制御手段とからなることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項６】
請求項５記載のエンジン始動装置において、
上記制御手段は、上記吸気行程にある気筒の膨張・排気行程の後に、空吸気及び空排気行程を設けることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項７】
請求項４記載のエンジン始動装置において、
上記高圧膨張制御手段は、
再始動時に、膨張行程にある気筒に高圧空気を供給する高圧空気供給手段と、
上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記高圧空気供給手段から高圧空気を供給するように制御する制御手段とからなることを特徴とするエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンを始動するエンジン始動装置に係り、特に、スタータを用いることなく、エンジンを始動するエンジン始動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車が市街地を走行する場合、信号待ちや渋滞時等で停止している際には、エンジンはアイドリング状態で回転を続けているため、燃料消費率の悪化，排出ガスの増加，乗り心地の悪化，騒音の増加を招いていた。そこで、例えば、特開昭５８−１８５５７号公報に記載されているように、自動車が確実に停止していると判断した場合には、エンジンを停止させることが知られている。再始動に際しては、所定の再始動条件が整うと、スタータモータを用いてエンジンを再始動させるようにしている。しかしながら、スタータモータは、元来エンジンの始動時にのみ使用することを前提として開発されているので、頻繁に停止・再始動を繰り返すエンジンにあっては、スタータ使用回数の極端な増加を招き、スタータや、その周辺部品の寿命が短くなり、破損や消耗によりエンジン再始動ができなくなる恐れがあった。また、スタータの使用増加に伴い、バッテリーの充放電負荷も増加するため、バッテリーの寿命が短くなったり、降雨時，夜間など、放電電流が多い場合にはバッテリーの放電が増加し、再始動が不可能になったり、オルタネータの充電量、言い替えれば駆動負荷が増加して燃費の悪化を招いたりする恐れがあった。
【０００３】
そこで、例えば、特開平１１−１２５１３６号公報に記載されているように、エンジンの停止時に、ピストンを上死点後５°〜１１０°の範囲に停止させておき、始動時には、シリンダ内の空気量に応じた燃料を噴射した後、点火することにより、エンジンを自己始動させるものが知られている。これによって、従来の始動時にスタータモータが消費していた電力を低減し、スタータモータおよび補機類の軽量化を図ったり、あるいはスタータを完全に廃止して、エンジンシステムの小型軽量化とコストダウンを図ることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−１２５１３６号公報に記載されている方式について、本発明者らが実験を行ったところ、自己始動が不可能であることが判明した。すなわち、多気筒エンジン，例えば、１−３−４−２の各気筒の順で点火する４気筒エンジンを例にとり、自己始動に用いる気筒を第１気筒とすると、第１気筒の膨張行程時には、第３気筒の圧縮が始まっている。そのため、第１気筒の最初の燃焼によって生じるトルクでは、第３気筒の圧縮を行なうことができず、エンジンはそのまま停止してしまい、自己始動に失敗することが判明した。
【０００５】
本発明の目的は、スタータを用いることなく、自己始動の可能なエンジン始動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、エンジン停止時のクランク角を検知するクランク角検知手段と、シリンダ内の混合気に点火する点火手段とを有し、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、燃料を噴射・点火してエンジンを再始動させるエンジン始動装置において、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、膨張行程にある気筒に燃料を噴射・点火してエンジンをスタータレスで再始動する時に、圧縮行程にある気筒の圧縮力を低下させる低圧圧縮制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、膨張行程で発生したトルクを消費する圧縮力を低減して、スタータを用いることなく、自己始動し得るものとなる。
【０００７】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記低圧圧縮制御手段は、上記圧縮行程にある気筒の吸気弁の開閉タイミングを制御するバルブタイミング位相可変手段と、上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記圧縮行程にある気筒の吸気弁が開くように、上記バルブタイミング位相可変手段による吸気弁の閉時期を制御する制御手段とからなるようにしたものである。
【０００８】
（３）上記（１）において、好ましくは、上記低圧圧縮制御手段は、上記圧縮行程にある気筒の排気側に設けられた補助排気弁と、上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記圧縮行程にある気筒の上記補助排気弁が開くように、上記補助排気弁を制御する制御手段とからなるようにしたものである。
【０００９】
（４）また、上記目的を達成するために、本発明は、シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、エンジン停止時のクランク角を検知するクランク角検知手段と、シリンダ内の混合気に点火する点火手段とを有し、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、燃料を噴射・点火してエンジンを再始動させるエンジン始動装置において、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、膨張行程にある気筒に燃料を噴射・点火してエンジンをスタータレスで再始動する時に、膨張力を大きくする高圧膨張制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、膨張行程で発生したトルクを大きくして、スタータを用いることなく、自己始動し得るものとなる。
【００１０】
（５）上記（４）において、好ましくは、上記高圧膨張制御手段は、再始動時に、吸気行程にある気筒の吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング手段と、上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記吸気行程にある気筒の上記吸気弁及び排気弁を閉じるように、上記可変バルブタイミング手段を制御するとともに、この気筒のシリンダに燃料を噴射し、点火する制御手段とからなるようにしたものである。
【００１１】
（６）上記（５）において、好ましくは、上記制御手段は、上記吸気行程にある気筒の膨張・排気行程の後に、空吸気及び空排気行程を設けるようにしたものである。
【００１２】
（７）上記（４）において、好ましくは、上記高圧膨張制御手段は、再始動時に、膨張行程にある気筒に高圧空気を供給する高圧空気供給手段と、上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記高圧空気供給手段から高圧空気を供給するように制御する制御手段とからなるようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を用いて、本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置の全体構成について説明する。なお、以下の説明において、本実施形態による多気筒エンジンは、例えば、１−３−４−２の各気筒の順で点火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第１気筒とする。
図１は、本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１４】
燃料噴射弁１０は、シリンダ２０内に直接燃料を噴射するように取付けられている。燃料噴射弁１０から噴射される燃料量や噴射タイミングは、コントロールユニット３０によって制御される。シリンダ２０の上部には、吸気弁４０及び排気弁５０が設けられている。また、シリンダ２０の上部には、点火プラグ６０が設けられている。点火プラグ６０による点火時期は、コントロールユニット３０によって制御される。
【００１５】
シリンダ２０内で上下動するピストン７０の往復運動は、コンロッド７２を介して、クランクシャフト７４に伝達され、クランクシャフト７４を回転させる。クランクシャフト７４が回転すると、リングギア７６も同様に回転する。
【００１６】
クランク角センサ８０は、リングギヤ７６を用いて、エンジンの回転速度，すなわち、クランクシャフト７４の回転角度を検出する。検出された信号は、コントロールユニット３０に取り込まれる。ストッパ９０は、リングギア７６と係合して、クランクシャフト７４の回転を停止する。
【００１７】
吸気弁４０を動かすカム４２には、バルブタイミング位相可変機構４４が取り付けられている。バルブタイミング位相可変機構４４は、吸気弁４０の開閉を、あらかじめ設定されたクランク角に対して進めたり遅らせたりすることができるものであり、コントロールユニット３０によって制御される。バルブタイミング位相可変機構４４は、４気筒のエンジンの内、第３気筒にのみ設けられている。すなわち、自己始動に用いる第１気筒が膨張行程にあるとき、第３気筒は圧縮行程にあり、この圧縮行程にある気筒にバルブタイミング位相可変機構４４を設けている。
【００１８】
エンジン停止時に、コントロールユニット３０は、クランク角センサ８０の検出信号を用いて、クランク角がスタータレススタートが可能な位置で停止させるように、ストッパ９０を制御する。また、コントロールユニット３０は、燃料噴射弁１０からの燃料の噴射を停止し、さらに、点火プラグ６０への点火信号の供給を停止する。コントロールユニット３０によるエンジン停止時の制御の詳細については、図２用いて後述する。
【００１９】
エンジンの始動時に、コントロールユニット３０は、クランク角センサ８０の検出信号を用いて、吸気弁４０と排気弁５０が閉じており、かつ、ピストン７０がコンロッド７２を押して下がり始めている，すなわち、膨張行程にある気筒を検出する。そして、膨張行程の気筒のシリンダ２０内に、燃料噴射弁１０から燃料を噴射し、点火プラグ６０に点火信号を供給して、シリンダ２０内の燃料噴霧に点火する。コントロールユニット３０によるエンジン始動時の制御の詳細については、図４を用いて後述する。
【００２０】
次に、図２を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時の制御内容について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時の制御内容を示すフローチャートである。
【００２１】
ステップｓ１００〜ｓ１２０において、コントロールユニット３０は、自動車が確実に停止している状態であることを確認するための処理を実行する。即ち、ステップｓ１００において、コントロールユニット３０は、車速ゼロであるか否かを判断する。車速がゼロの場合にはステップｓ１０５に進み、車速がゼロでない場合には自動車が確実に停止していないので、ステップｓ１００に戻る。
【００２２】
次に、ステップｓ１０５において、コントロールユニット３０は、ブレーキが踏まれているか否かを判断する。ブレーキが踏まれている場合にはステップｓ１１０に進み、ブレーキが踏まれていない場合には自動車が確実には停止していないので、ステップｓ１００に戻る。
【００２３】
次に、ステップｓ１１０において、コントロールユニット３０は、ナビゲーションシステムをチェックする。ここでは、ナビゲーションシステムが右折を指示していない場合にはステップｓ１１５に進み、ナビゲーションシステムが右折を指示している場合には、この後、速やかに右折をする可能性があるため、自動車が確実には停止していないので、ステップｓ１００に戻る。
【００２４】
次に、ステップｓ１１５において、コントロールユニット３０は、ターンシグナルをチェックする。ここでは、ターンシグナルが右折を指示していない場合にはステップｓ１２０に進み、ターンシグナルが右折を指示している場合には、この後、速やかに右折をする可能性があり、または発進のためにターンシグナルを点灯しているため、自動車が確実に停止していないので、ステップｓ１００に戻る。
【００２５】
次に、ステップｓ１２０において、コントロールユニット３０は、停止状態になってから（ステップｓ１００〜ｓ１１５の要件を満たしてから）一定時間経過しているか否かを判断する。一定時間が経過している場合にはステップｓ１２５に進み、一定時間が経過していない場合には自動車が確実には停止していないので、ステップｓ１００に戻る。
【００２６】
ステップｓ１００〜ｓ１２０の要件を満たしており、自動車が確実に停止していると判断されると、ステップｓ１２５において、コントロールユニット３０は、燃料噴射弁１０からの燃料噴射を停止する。さらに、ステップｓ１３０において、コントロールユニット３０は、点火プラグ３０による点火をカットする。
【００２７】
次に、ステップｓ１３５において、コントロールユニット３０は、エンジンの回転数が、エンジン停止寸前の回転数Ｎmin以下か否かを判断する。ここで、エンジン停止寸前の回転数Nminは、例えば、３００ｒｐｍとする。エンジン停止寸前の回転数Ｎminよりも高い場合には、ステップｓ１３５に戻り、エンジン停止寸前の回転数Ｎmin以下になるのを監視し、エンジン停止寸前の回転数Ｎmin以下になると、ステップｓ１４０に進む。
【００２８】
次に、ステップｓ１４０において、コントロールユニット３０は、自己始動に用いる第１気筒が膨張行程の中盤（上死点後１０°〜１４０°）であるか否かを判断する。第１気筒が膨張行程の中盤（上死点後１０°〜１４０°）にないときはステップｓ１４０に戻り、中盤になるとステップｓ１４５に進む。
【００２９】
第１気筒が膨張行程の中盤にあると判断されると、ステップｓ１４５において、コントロールユニット３０は、ストッパ９０を作動させてエンジンを強制的に停止させる。
【００３０】
次に、ステップｓ１４５において、コントロールユニット３０は、後のスタータレス始動時に参照できるように、最初に燃料を噴射する気筒（本実施例では第１気筒）の番号と、エンジン停止時のクランク角を記憶する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態においては、自己始動に用いる気筒（上述の例では、第１気筒）を、膨張行程の中盤（上死点後１０°〜１４０°）で強制的に停止されるようにしている。
【００３２】
ここで、図３を用いて、自己始動に用いる気筒（上述の例では、第１気筒）を停止するクランク角を上死点後１０°〜１４０°の範囲とする理由について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時のクランク角の説明図である。
【００３３】
スタータレス始動に用いようとする気筒が、たとえ膨張行程にある場合でも、斜線で示した領域Ａ，Ｃでは、始動させることができないものである。すなわち、ピストン位置が圧縮上死点付近（領域Ａ）では、シリンダ内の空気量が少ないため、混合気の量も少なくなり、混合気の爆発により、クランクシャフトをエンジン始動に十分な回転数まで加速することができないためである。また、ピストン位置が下死点付近（領域Ｃ）では、上死点の場合と異なり、多くの混合気を得ることができるが、クランクの構造上十分なトルクを得ることができず、また排気弁が開き始めることから、クランクシャフトの回転数を十分に上げることができないためである。そこで、本実施形態によるスタータレススタートでは、圧縮上死点を基準として、約１０°〜２５°より大きく、約１２０°〜１４０°より小さい領域Ｂを使うようにしている。
【００３４】
次に、図４〜図７を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。
【００３５】
図４のステップｓ２００〜ｓ２２０において、コントロールユニット３０は、エンジン再始動時の安全を確保する。即ち、ステップｓ２００において、コントロールユニット３０は、車速ゼロであるか否かを判断する。車速がゼロの場合はステップｓ２０５に進み、ゼロでない場合はステップｓ２００に戻る。
【００３６】
次に、ステップｓ２０５において、コントロールユニット３０は、ブレーキが踏まれているか否かを判断する。ブレーキが踏まれている場合はステップｓ２１０に進み、ブレーキが踏まれていない場合はステップｓ２００に戻る。
【００３７】
次に、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）車の場合、ステップｓ２１０において、コントロールユニット３０は、クラッチペダルが踏まれているか否かを判断する。クラッチペダルが踏まれている場合はステップｓ２１５に進み、クラッチペダルが踏まれていない場合はステップｓ２００に戻る。
【００３８】
また、オートマティックトランスミッション（ＡＴ）車の場合、ステップｓ２１５において、コントロールユニット３０は、シフトレバーがドライブ（Ｄ）レンジにあるか否かを判断する。Ｄレンジにある場合はステップｓ２１８に進み、Ｄレンジにない場合は運転者の発進意図がないと考えられるので、ステップｓ２００に戻る。
【００３９】
次に、同じくＡＴ車の場合、ステップｓ２１８において、シフトレバーがＤレンジにあり、かつ、ブレーキペダルが離されるか、その踏力が所定値以下に弱められた場合には、運転者に発進意図があると判断されるので、ステップｓ２２０に進む。ブレーキペダルが所定値以上の踏力を保っている場合は、運転者に発進意図がないので、ステップｓ２００に戻る。
【００４０】
次に、ステップｓ２２０において、コントロールユニット３０は、水温がＴmin以上か否かを判断する。エンジン水温が低いと、摩擦の増大によりスタータレス始動ができないので、水温信号のチェックを行なっている。水温がＴmin以上の場合はステップｓ２３０に進み、水温がＴminより低い場合はステップｓ２２５に進む。
【００４１】
そして、水温がＴminより低い場合は、ステップｓ２２５において、コントロールユニット３０は、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。
【００４２】
一方、水温がＴmin以上の場合には、ステップｓ２３０において、コントロールユニット３０は、エンジンの停止時に記憶されている始動時のクランク角の情報（図２のステップｓ１５０において記憶した情報）を参照する。
【００４３】
次に、ステップｓ２３５において、コントロールユニット３０は、バルブタイミング位相可変機構４４を制御して、吸気側カム４２の位相を遅らせて、吸気バルブ４０の閉時期を上死点前１０°（ＴＤＣ−１０°）に設定する。上述したように、バルブタイミング位相可変機構４４は、４気筒のエンジンの内、第３気筒にのみ設けられており、自己始動に用いる第１気筒が膨張行程にあるとき、第３気筒は圧縮行程にある。この第３気筒の圧縮行程における吸気バルブ４０の閉時期を上死点前１０°に設定する
ここで、図５を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の第３気筒の吸気バルブリフト制御の内容について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の吸気バルブリフト制御の説明図である。
【００４４】
図５において、横軸は時間を示しており、第３気筒の各行程（排気行程，吸気行程，圧縮行程，膨張行程）を示している。また、縦軸は、吸気弁４０及び排気弁５０のそれぞれのバルブリフト量を示している。
【００４５】
図中、実線Ｅは、通常の排気弁５０のバルブリフト量を示している。第３気筒の排気行程において、ＢＤＣの少し前から排気弁５０はリフトアップし始め、ＴＤＣ後に排気弁５０は閉じる。また、実線Ａは、通常の吸気弁４０のバルブリフト量を示している。第３気筒の吸気行程において、ＴＤＣの少し前から吸気弁４０はリフトアップし始め、ＢＤＣ後に吸気弁４０は閉じる。以上のように、通常の動作では、第３気筒の吸気弁４０は、ＢＤＣ後に吸気弁４０は閉じるように制御されている。
【００４６】
それに対して、ステップｓ２３５では、コントロールユニット３０は、バルブタイミング位相可変機構４４を制御して、吸気側カム４２の位相を遅らせて、吸気バルブ４０の閉時期を上死点前１０°（ＴＤＣ−１０°）に設定している。即ち、図中に破線Ｂで示すように、吸気バルブ４０の閉時期を上死点前１０°（ＴＤＣ−１０°）としている。その結果、第３気筒は圧縮行程においても、吸気弁５０が開いている状態としている。
【００４７】
なお、上述の説明では、設定される吸気弁４０の閉時期は、例えば、上死点前１０度（ＴＤＣ−１０°）の固定値としているが、第１気筒の始動時クランク角に応じた値とすることができる。例えば、第１気筒によって多くのトルクが発生できるときには、第３気筒の吸気弁４０の閉時期を、例えば、一点鎖線Ｄで示すように、上死点前３０°（ＴＤＣ−３０°）と早くして圧縮圧力を上げるようにすることができる。また、発生トルクが少ないときには、吸気弁４０の閉時期を、例えば、二点鎖線Ｃで示すように、上死点前２°（ＴＤＣ−２°）遅らせて、圧縮圧力を低くするように設定することもできる。即ち、第１気筒の始動時クランク角に応じて、上死点前３０°（ＴＤＣ−３０°）から上死点前２°（ＴＤＣ−２°）の範囲で可変することもできる。
【００４８】
次に、図４のステップｓ２４０において、コントロールユニット３０は、ステップｓ２３０において参照したクランク角に基づいて、第１気筒の容積，即ち、第１気筒内の空気量を算出し、この算出された空気量に対して所定の空燃比（Ａ／Ｆ）となる燃料噴射量を決定する。すなわち、ピストンが上死点に近い場合には、空気量が少ないため、燃料噴射も少なくし、逆にピストンが下死点に近い場合には、空気量が多いので燃料噴射量も多くなる。
【００４９】
次に、ステップｓ２４５において、コントロールユニット３０は、燃料噴射弁を制御して、第１気筒のシリンダ内に、ステップｓ２４０で決定した噴射量の燃料を噴射する。
【００５０】
次に、ステップｓ２５０において、コントロールユニット３０は、ステップｓ２４５による燃料噴射後、所定時間（燃料の気化が十分に進む時間）の経過後、第１気筒に点火信号を送り、点火プラグ６０で点火火花を飛ばして点火する。燃料噴霧に点火されることにより、燃料が燃焼して膨張力が発生し、ピストンを押し下げる膨張行程が第１気筒で発生する。
【００５１】
このとき、圧縮行程にある第３気筒は、吸気弁４０が開いているために圧縮圧力が下がるので、圧縮のために要する仕事が少なくなり、第１気筒の燃焼によって生じた回転トルクを必要以上に落とすことなく、第３気筒の圧縮上死点を越える。
【００５２】
次に、ステップｓ２５５において、コントロールユニット３０は、始動が成功したか否かを判断する。始動の成功は、エンジンの回転数が所定回転数（例えば、３００ｒｐｍ）以上になったか否かで判断する。なお、この時点で、エンジンは完全な回転には至っていないので、リングギア７６の回転速度（角速度）が、３００ｒｐｍ時の回転速度以上になったか否かで判断する。始動が成功すると、ステップｓ２８０に進み、始動が成功しない場合には、ステップｓ２６０に進む。
【００５３】
エンジンの始動が成功した場合には、ステップｓ２８０において、コントロールユニット３０は、バルブタイミング位相可変機構４４によって吸気バルブ４０の閉時期を上死点前１０°（ＴＤＣ−１０°）に設定していたものを、通常の設定に戻す。即ち、吸気バルブ４０のバルブリフト量を、図５に示した破線Ｃの特性から実線Ａの特性に戻す。
そして、ステップｓ２８５において、コントロールユニット３０は、通常のエンジンの運転制御に切り替える。
【００５４】
一方、ステップｓ２５５の判定で、始動が成功しなかったと判断されると、ステップｓ２６０において、コントロールユニット３０は、始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒があるか否かを判断する。始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒がなれば、ステップｓ２７０に進み、コントロールユニット３０は、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒があると、ステップｓ２７５に進む。
【００５５】
始動に用いていない膨張行程の気筒がある場合には、ステップｓ２７５において、コントロールユニット３０は、現在膨張行程にある別の気筒のＮｏとクランク角を参照する。１−３−４−２の各気筒の順で点火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第１気筒とした場合、第１気筒の次に膨張行程となるのは第３気筒であるので、第３気筒のクランク角を参照する。そして、ステップｓ２４０に戻り、ステップｓ２４０〜ｓ２５０を実行することにより、第３気筒の燃料噴射及び点火をして、次回の燃焼を行わせる。
【００５６】
ここで、第３気筒が膨張行程の時、圧縮行程にあるのは、第４気筒である。第４気筒には、バルブタイミング位相可変機構４４は備えていないため、第３気筒が膨張行程にあるとき、第４気筒の圧縮力は通常の圧縮力であるが、その前の行程の第１気筒の燃焼により、クランクシャフトは回転を始めているため、その慣性力に第３気筒の膨張による回転駆動力が加わって、第４気筒の圧縮力に打ち勝って、始動成功に導くことができる。始動成功時には、ステップｓ２８０，ｓ２８５の処理を経て、通常の運転に切り替わる。
【００５７】
ここで、図６を用いて、上述した本実施形態によるスタータレススタートの各行程の相関について説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。図６において、横軸は、時間（行程）を示している。また、縦軸は、第１，第３，第４，第２の各気筒を示している。
【００５８】
第１行程では、第１気筒が膨張行程にあり、第３気筒が圧縮行程にある。そこで、図４のステップｓ２４５，ｓ２５０の処理により、第１気筒で燃料噴霧を燃焼する。このとき、ステップｓ２３５の処理により、第３気筒の吸気弁の閉じるタイミングが遅れており、吸気弁が開いているため、圧縮行程であるが、その圧縮力の小さな低圧圧縮（図６においては、通常の圧縮行程と区別するため、（圧縮）と図示している）となっている。第１行程で、始動が成功すれば、第２行程以降は、通常の４サイクルの行程を各気筒毎に繰り返して、通常の運転状態となる。
【００５９】
また、第１行程で始動が成功しなかった場合でも、第２行程では、第３気筒が膨張行程となっており、図４のステップｓ２４５，ｓ２５０の処理により、第３気筒で燃料噴霧を燃焼する。このとき、第４気筒は通常の圧縮行程であるが、その前の行程の第１気筒の燃焼により、クランクシャフトは回転を始めているため、その慣性力に第３気筒の膨張による回転駆動力が加わって、第４気筒の圧縮力に打ち勝って、始動成功に導くことができる。始動成功時には、通常の運転に切り替わる。
【００６０】
なお、以上の説明では、バルブタイミング位相可変機構４４は、第３気筒にのみ設けてあるが、第４気筒にも設けてもよいものである。それによって、第２行程の第４気筒の圧縮行程は、低圧圧縮行程とすることができるので、始動をより確実にすることができる。この場合、図４のステップｓ２７５の処理後、破線で示すように、ステップｓ２３５に戻り、第４気筒の吸気バルブ閉時期を、例えば、上死点前１０°（ＴＤＣ−１０°）とした後、ステップｓ２４０以降の処理を実行する。
【００６１】
ここで、図７を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時のエンジン回転数及びトルクの推移について説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時のエンジン回転数及びトルクの推移の説明図である。図７（Ａ）は、横軸に時間を示し、縦軸にエンジン回転数を示している。図７（Ｂ）は、横軸に時間を示し、縦軸に発生するトルク回転数を示している。なお、実線は本実施形態による状態を示し、破線は従来例による状態を示している。
【００６２】
図７（Ｂ）において、実線Ｇ１は、始動気筒である第１気筒の燃焼によって発生するトルクを示している。一方、図７（Ｂ）において、破線Ｇ３oldは、圧縮行程にある第３気筒によって消費されるトルクを示している。したがって、第１気筒の燃焼によって発生するトルクＧ１は、圧縮行程にある第３気筒によってトルクＧ３oldとして消費される。図７（Ａ）において、破線Ｆoldは、始動気筒である第１気筒のエンジン回転数の推移を示しているが、図示するように、エンジン回転数は上がることなく、エンジンの始動に失敗することとなる。
【００６３】
一方、図７（Ｂ）において、実線Ｇ３newは、本実施形態によるバルブタイミング位相可変機構４４を用いることによって、圧縮行程を定圧圧縮としたとき、第３気筒によって消費されるトルクを示している。本実施形態によって消費される圧縮トルクＧ３newは、従来の圧縮トルクＧ３oldよりも小さいため、第１気筒の燃焼によって発生するトルクＧ１は、圧縮行程にある第３気筒によってトルクＧ３newによって完全には消費されないものである。図７（Ａ）において、実線Ｆnewは、始動気筒である第１気筒のエンジン回転数の推移を示しているが、図示するように、エンジン回転数は完全に低下することなく、次の第３気筒の発生トルク（図７（Ｂ）の実線Ｇ３new）によって再び上昇するため、エンジンの始動を成功することができる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態によれば、圧縮行程における圧縮力を低減できるので、スタータを用いることなく、自己始動を可能とすることができる。なお、最近のエンジンでは、バルブタイミング位相可変機構を備えているものがあり、かかるエンジンでは、新たな機構を追加することなく、エンジンの制御のみで、自己始動を可能にすることができる。
【００６５】
次に、図８及び図９を用いて、本発明の第２の実施形態によるエンジン始動装置の構成について説明する。本実施形態による多気筒エンジンは、第１の実施形態と同様に、例えば、１−３−４−２の各気筒の順で点火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第１気筒とする。
最初に、本実施形態によるエンジン始動装置の全体構成について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００６６】
第１の実施形態においては、吸気弁４０がバルブタイミング位相可変機構４４を備えていたのに対して、本実施形態では、かかるバルブタイミング位相可変機構４４は備えておらず、代わりに、排気弁５０の側に、補助排気弁１００及びデコンプ機構１０２を備えている。自己始動に用いる気筒を第１気筒とする場合、補助排気弁１００及びデコンプ機構１０２は、圧縮行程にある第３気筒に設けられている。補助排気弁１００は、排気弁５０よりも小型な排気弁である。デコンプ機構１０２は、補助排気弁１００を開閉するアクチュエータである。
【００６７】
本実施形態では、膨張行程にある第１気筒において自己始動のための燃焼を行うとき、コントロールユニット３０Ａは、圧縮行程にある第３気筒のデコンプ機構１０２を動作させて、補助排気弁１００を開き、第３気筒の圧縮力を低下させて、図１に示した実施形態と同様に、低圧圧縮とするものである。
【００６８】
次に、図９を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容について説明する。
図９は、本発明の第２の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。なお、図４に示したフローチャートと同一符号は、同一処理内容を示している。
【００６９】
コントロールユニット３０Ａは、図９のステップｓ２００〜ｓ２２０において、エンジン再始動時の始動条件を確保し、また、運転者の発進意図を検知する。そして、ステップｓ２３０以降に進む。そして、ステップｓ２３０において、コントロールユニット３０Ａは、エンジンの停止時に記憶されている始動時のクランク角の情報（図２のステップｓ１５０において記憶した情報）を参照する。
【００７０】
次に、ステップｓ２３５Ａにおいて、コントロールユニット３０Ａは、デコンプ機構１０２を動作させて、設定したクランク角，例えば、上死点前１０度（ＴＤＣ−１０°）になるまで、補助排気弁１００を開き、第３気筒の圧縮圧力を逃がす。これにより、第１の実施形態と同様に、スタータレス始動時に、圧縮行程にある第３気筒の圧縮力を低下させて、低圧圧縮状態とすることができる。
【００７１】
なお、補助排気弁１００の閉時期は、例えば、上死点前１０度（ＴＤＣ−１０°）の固定値としているが、第１気筒の始動時クランク角に応じた値とすることができる。例えば、第１気筒によって多くのトルクが発生できるときには、第３気筒の補助排気弁１００の閉時期を、例えば、上死点前３０°（ＴＤＣ−３０°）と早くして圧縮圧力を上げるようにすることができる。また、発生トルクが少ないときには、補助排気弁１００の閉時期を、例えば、上死点前２°（ＴＤＣ−２°）遅らせて、圧縮圧力を低くするように設定することもできる。即ち、第１気筒の始動時クランク角に応じて、上死点前３０°（ＴＤＣ−３０°）から上死点前２°（ＴＤＣ−２°）の範囲で可変することもできる。
【００７２】
以下、コントロールユニット３０Ａは、図４のステップｓ２４０〜２８５の処理を実行することにより、第１気筒の燃料を燃焼させることにより、膨張力を発生させる。このとき、圧縮行程にある第３気筒は、補助排気弁１００が開いているために圧縮圧力が下がるので、圧縮のために要する仕事が少なくなり、第１気筒の燃焼によって生じた回転トルクを必要以上に落とすことなく、第３気筒の圧縮上死点を越えることにより、エンジンの始動に成功する。始動成功時には、ステップｓ２８０，ｓ２８５の処理を経て、通常の運転に切り替わる。
【００７３】
なお、以上の説明では、補助排気弁１００及びデコンプ機構１０２は、第３気筒にのみ設けてあるが、第４気筒や、全ての気筒にも設けてもよいものである。それによって、第２行程の第４気筒の圧縮行程は、低圧圧縮行程とすることができるので、始動をより確実にすることができる。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態によれば、圧縮行程における圧縮力を低減できるので、スタータを用いることなく、自己始動を可能とすることができる。また、排気弁を開いて既燃焼ガスをシリンダ内に吸引するため、この高温の既燃焼ガスに燃料を噴射することにより、燃料噴霧が気化しやすく、点火を確実に行うことができる。
【００７５】
次に、図１０〜図１２を用いて、本発明の第３の実施形態によるエンジン始動装置の構成について説明する。本実施形態による多気筒エンジンは、第１の実施形態と同様に、例えば、１−３−４−２の各気筒の順で点火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第１気筒とする。
最初に、図１０を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置の全体構成について説明する。
図１０は、本発明の第３の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００７６】
第１及び第２の実施形態においては、圧縮力を低下させる低圧圧縮としたのに対して、本実施形態においては、膨張力を高める高圧膨張を行うようにしている。そのため、本実施形態においては、吸気弁４０は、可変バルブタイミング機構４６を備えており、また、排気弁５０は、可変バルブタイミング機構５６を備えている。可変バルブタイミング機構４６，５６は、４気筒エンジンの場合、全ての気筒に備えられている。可変バルブタイミング機構４６，５６は、例えば、電磁力を利用して、吸気弁４０，排気弁５０の開閉を制御可能なものであり、コントロールユニット３０Ｂからの制御信号によって、開閉時期が制御される。
【００７７】
本実施形態では、本来は行程の違う２つ以上の気筒を同時に、スタータレス始動のための膨張行程として用いることにより、従来よりも高い膨張行程のトルクを発生させて、スタータレス始動を可能としている。
【００７８】
次に、図１１及び図１２を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容について説明する。
図１１は、本発明の第３の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。なお、図１と同一符号は、同一処理内容を示している。本実施形態では、特に、ステップｓ２３５Ｂ，ｓ２４５Ｂ，ｓ２５０Ｂ，ｓ２５２，ｓ２７５Ｂの処理内容に特徴がある。
【００７９】
また、図１２は、本発明の第３の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。図１２において、横軸は、時間（行程）を示している。また、縦軸は、第１，第３，第４，第２の各気筒を示している。
【００８０】
図１１のステップｓ２００〜ｓ２２０において、コントロールユニット３０Ｂは、エンジン再始動時の始動条件を確保し、また、運転者の発進意図を検知する。その後、ステップｓ２２０において、コントロールユニット３０Ｂは、水温がＴmin以上か否かを判断し、エンジン水温が低い場合には、ステップｓ２２５において、コントロールユニット３０Ｂは、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。
【００８１】
一方、水温がＴmin以上の場合には、ステップｓ２３０Ｂにおいて、コントロールユニット３０Ｂは、エンジンの停止時に記憶されている始動時のクランク角の情報（図２のステップｓ１５０において記憶した情報）を参照する。
【００８２】
次に、ステップｓ２３５Ｂにおいて、コントロールユニット３０Ｂは、始動に用いるのが第１気筒の場合、さらに、本来は吸気行程である第４気筒の可変バブルタイミング機構４６，５６を制御して、吸気弁４０及び排気弁５０を閉じる。
【００８３】
次に、ステップｓ２４０において、コントロールユニット３０Ｂは、ステップｓ２３０Ｂにおいて参照したクランク角に基づいて、第１気筒の容積，即ち、第１気筒内の空気量を算出し、この算出された空気量に対して所定の空燃比（Ａ／Ｆ）となる燃料噴射量を決定する。すなわち、ピストンが上死点に近い場合には、空気量が少ないため、燃料噴射も少なくし、逆にピストンが下死点に近い場合には、空気量が多いので燃料噴射量も多くなる。この燃料噴射量は、第１気筒に対する燃料噴射量であると同時に、第４気筒に対する燃料噴射量ともなる。
【００８４】
次に、ステップｓ２４５Ｂにおいて、コントロールユニット３０Ｂは、燃料噴射弁を制御して、第１気筒及び第４気筒のシリンダ内に、ステップｓ２４０で決定した噴射量の燃料を、それぞれ、同時に噴射する。
【００８５】
次に、ステップｓ２５０Ｂにおいて、コントロールユニット３０Ｂは、ステップｓ２４５Ｂによる燃料噴射後、所定時間（燃料の気化が十分に進む時間）の経過後、第１気筒及び第４気筒にそれぞれ点火信号を送り、点火プラグ６０で点火火花を飛ばして点火する。燃料噴霧に点火されることにより、燃料が燃焼して膨張力が発生し、ピストンを押し下げる膨張行程が第１気筒及び第４気筒で同時に発生する。
【００８６】
ここで、図１２に示すように、第１行程では、第１気筒及び第４気筒が、同時に膨張行程となる。したがって、図６に示した例に比べて、膨張力を倍として、発生するトルクを大きくすることができる。このとき、第３気筒は通常の圧縮行程であるため、トルクが消費されるが、発生するトルクが大きいため、自己始動を成功させることができる。
【００８７】
次に、ステップｓ２５２において、コントロールユニット３０Ｂは、第２行程が終了したか否かを判断する。終了していない場合には、ステップｓ２７５Ｂに進み、終了すると、ステップｓ２５５に進む。
【００８８】
第１行程が終了した時点では、まだ、第２行程は終了していないため、ステップｓ２７５Ｂにおいて、コントロールユニット３０Ｂは、現在膨張行程にある別の気筒のＮｏとクランク角を参照する。１−３−４−２の各気筒の順で点火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第１気筒及び第４気筒とした場合、次に膨張行程となるのは第３気筒及び第２気筒であるので、例えば、第３気筒のクランク角を参照する。そして、ステップｓ２３５Ｂに戻り、ステップｓ２３５Ｂ〜ｓ２５０Ｂを実行することにより、第３気筒及び第２気筒のの燃料噴射及び点火をして、次回の燃焼を行わせる。その結果、図１２に示すように、第２行程では、第３気筒及び第２気筒が、同時に膨張行程となる。したがって、図６に示した例に比べて、膨張力を倍として、発生するトルクを大きくすることができる。このとき、第１気筒及び第４気筒は排気行程であるため、トルクの消費は殆どなく、発生するトルクが大きいため、自己始動を成功させることができる。
【００８９】
第２行程が終了すると、ステップｓ２５５において、コントロールユニット３０Ｂは、始動が成功したか否かを判断する。始動が成功すると、ステップｓ２８５に進み、始動が成功しない場合には、ステップｓ２７０に進む。
【００９０】
エンジンの始動が成功した場合には、ステップｓ２８５において、コントロールユニット３０Ｂは、通常のエンジンの運転制御に切り替える。
【００９１】
一方、ステップｓ２５５の判定で、始動が成功しなかったと判断されると、ステップｓ２７０において、コントロールユニット３０Ｂは、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。
【００９２】
なお、図１２に示す例では、第１行程から第４行程でクランクシャフトが１回転するが、第３行程では、第４気筒を、燃焼に寄与しない吸気行程（以下、「空吸気」と称する）とし、また、第４行程では、第４気筒を、燃焼に寄与しない排気行程（以下、「空排気」と称する）とする。同様にして、第４行程では、第２気筒を、空吸気とし、また、第５行程では、第２気筒を、空排気とする。これにより、合わせてシリンダ内の掃気を行ない、次行程の燃焼効率を高めることができる。
【００９３】
なお、上述の説明では、図１２に示すように、第３気筒の第１行程は圧縮行程になっているが、コントロールユニット３０Ｂが、可変バルブタイミング機構４６を制御して、吸気弁４０を閉じるタイミングを、例えば上死点前１０度まで遅らせることで、第１の実施形態と同様に、第３気筒の圧縮仕事による抵抗を除き、スタータレス始動時に、エンジン回転数をスムーズに上昇させることができる。または、吸気弁４０を遅く閉じる代わりに、可変バルブタイミング機構５６を制御して、排気弁５０を開けて圧縮圧力を逃がしても良いものである。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態によれば、膨張行程における膨張力を向上できるので、スタータを用いることなく、自己始動を可能とすることができる。なお、可変バルブタイミング機構を備えているエンジンでは、新たな機構を追加することなく、エンジンの制御のみで、自己始動を可能にすることができる。
【００９５】
次に、図１３〜図１５を用いて、本発明の第４の実施形態によるエンジン始動装置の構成について説明する。本実施形態による多気筒エンジンは、第１の実施形態と同様に、例えば、１−３−４−２の各気筒の順で点火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第１気筒とする。
最初に、図１３を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置の全体構成について説明する。
図１３は、本発明の第４の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００９６】
第３の実施形態においては、同時に２つの気筒を膨張行程とすることにより、膨張力を高める高圧膨張を行うようにしているの対して、本実施形態では、高圧空気をシリンダ内に強制的に送り込むとともに、その空気量に応じた燃料を噴射することにより、高圧膨張を行うようにしている。この高圧膨張により、従来よりも高い膨張行程のトルクを発生させて、スタータレス始動を可能としている。
【００９７】
そのため、本実施形態においては、補助吸気弁１１０及びエアタンク１２０を備えている。補助吸気弁１１０は、スタータレス始動の際に膨張行程にある気筒の吸気側であって、エアタンク１２０の出口の位置に設けられている。補助吸気弁１１０は、アクチュエータ１１２によって開閉される。アクチュエータ１１２は、コントロールユニット３０Ｃによって制御される。
【００９８】
また、エアタンク１２０内には、エアポンプ１２２によって加圧されたエアが蓄積されている。エアタンク１２０の内部の圧力は、圧力センサ１２４によって検出され、コントロールユニット３０Ｃに取り込まれる。圧力センサ１４２は、シリンダ２０内に、燃焼状態を把握するための圧力センサが取り付けられている場合には、それで代用しても良いものである。エアポンプ１２２は、例えば、車両の減速時に駆動軸に接続して作動させる。このように構成することにより、車両の減速エネルギーを有効活用することができる。なお、エアポンプ１２２は、モーターによって駆動するようにしてもよいものである。さらに、過給機付きエンジンにおいては、エアポンプを特に設けず、正圧時の吸気管内圧力をワンウェイバルブ等によりエアタンク１２０内に蓄積するようにしても良いものである。また、アクチュエータ１１２の作動により、車両のエンジンブレーキ時に、シリンダの圧縮圧力を導入することもできる。この場合には、エアポンプ１２２は作動させなくてもよいものである。エアタンク１２０の容積は、例えば、エンジンの上死点における燃焼室容積程度でもよく、圧力も２〜１０気圧程度としている。
【００９９】
次に、図１４及び図１５を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容について説明する。
図１４は、本発明の第４の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。なお、図１と同一符号は、同一処理内容を示している。本実施形態では、特に、ステップｓ２３２，２３４，２４０Ｃ，ｓ２７７，ｓ２７９の処理内容に特徴がある。
【０１００】
また、図１５は、本発明の第４の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。図１５において、横軸は、時間（行程）を示している。また、縦軸は、第１，第３，第４，第２の各気筒を示している。
【０１０１】
図１４のステップｓ２００〜ｓ２２０において、コントロールユニット３０Ｃは、エンジン再始動時の始動条件を確保し、また、運転者の発進意図を検知する。その後、ステップｓ２２０において、コントロールユニット３０Ｃは、水温がＴmin以上か否かを判断し、エンジン水温が低い場合には、ステップｓ２２５において、コントロールユニット３０Ｃは、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。
【０１０２】
一方、水温がＴmin以上の場合には、ステップｓ２３０において、コントロールユニット３０は、エンジンの停止時に記憶されている始動時のクランク角の情報（図２のステップｓ１５０において記憶した情報）を参照する。
【０１０３】
次に、ステップｓ２３２において、コントロールユニット３０Ｃは、エアタンク１２０の内圧を圧力センサ１２４によって検出し、コントロールユニット３０Ｃは記憶する。なお、スタータレス始動を行なう前に、あらかじめエアタンク１２０の内圧は２〜１０気圧に昇圧されている。
【０１０４】
次に、ステップｓ２３２において、コントロールユニット３０Ｃは、アクチュエータ１１２を動作させて、補助吸気弁１１０を開き、シリンダ２０内に圧縮空気を導入する。
【０１０５】
次に、ステップｓ２４０Ｃにおいて、コントロールユニット３０Ｃは、ステップｓ２３０において参照したクランク角及びステップｓ２３２で検出・記憶したエアタンク１２０の内圧に基づいて、第１気筒内の空気量を算出し、この算出された空気量に対して所定の空燃比（Ａ／Ｆ）となる燃料噴射量を決定する。
【０１０６】
次に、ステップｓ２４５において、コントロールユニット３０Ｃは、燃料噴射弁を制御して、第１気筒のシリンダ内に、ステップｓ２４０Ｃで決定した噴射量の燃料を噴射する。
【０１０７】
次に、ステップｓ２５０において、コントロールユニット３０Ｃは、ステップｓ２４５による燃料噴射後、所定時間（燃料の気化が十分に進む時間）の経過後、第１気筒に点火信号を送り、点火プラグ６０で点火火花を飛ばして点火する。燃料噴霧に点火されることにより、燃料が燃焼して膨張力が発生し、ピストンを押し下げる。
【０１０８】
ここで、図１５に示すように、第１行程では、第１気筒が膨張行程となるが、このときの膨張行程は、高圧のエアに対して燃料を噴射しているため、通常の膨張行程よりも膨張力が大きな高圧膨張（図１５では、[膨張]として図示している）となり、発生するトルクを大きくすることができる。このとき、第３気筒は通常の圧縮行程であるため、トルクが消費されるが、第１気筒で発生するトルクが大きいため、自己始動を成功させることができる。
【０１０９】
次に、ステップｓ２５５において、コントロールユニット３０Ｃは、始動が成功したか否かを判断する。始動が成功すると、ステップｓ２８５に進み、始動が成功しない場合には、ステップｓ２６０に進む。
【０１１０】
エンジンの始動が成功した場合には、ステップｓ２８５において、コントロールユニット３０は、通常のエンジンの運転制御に切り替える。
【０１１１】
一方、ステップｓ２５５の判定で、始動が成功しなかったと判断されると、ステップｓ２６０において、コントロールユニット３０Ｃは、始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒があるか否かを判断する。始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒がなければ、ステップｓ２７０に進み、コントロールユニット３０Ｃは、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒があると、ステップｓ２７５に進む。
【０１１２】
始動に用いていない膨張行程の気筒がある場合には、ステップｓ２７５において、コントロールユニット３０は、現在膨張行程にある別の気筒のＮｏとクランク角を参照する。１−３−４−２の各気筒の順で点火する４気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第１気筒とした場合、第１気筒の次に膨張行程となるのは第３気筒であるので、第３気筒のクランク角を参照する。
【０１１３】
次に、ステップｓ２７７において、コントロールユニット３０Ｃは、エアタンク１２０の内圧が基準値（例えば、２気圧）以上か否かを判断する。基準値以上であれば、ステップｓ２４０Ｃに戻り、ステップｓ２４０Ｃ〜ｓ２５０を実行することにより、第３気筒の燃料噴射及び点火をして、次回の燃焼を行わせ、高圧膨張により、膨張力を得る。なお、エアタンク１２０及び補助吸気弁１１０は、第３気筒にも設けられている。
【０１１４】
また、エアタンクの内圧が基準値に満たない場合には、ステップｓ２７９において、コントロールユニット３０Ｃは、エアポンプ１２２を動作させて、エアタンク１２０内に圧縮空気を充填する。その後、ステップｓ２４０Ｃに戻り、ステップｓ２４０Ｃ〜ｓ２５０を実行することにより、第３気筒の燃料噴射及び点火をして、次回の燃焼を行わせ、高圧膨張により、膨張力を得る。
【０１１５】
以上のようにして、補助吸気弁１１０から急速に空気をシリンダ２０内に導入するので、シリンダ２０内の乱れを促進することができ、燃料と空気の混合を促進して燃焼効率を向上し、使用燃料量を抑えることもできる。
【０１１６】
なお、補助吸気弁１１０は、スタータレス始動で最初に用いる気筒が決まっているとき、例えばそれが第１気筒であるときには第３気筒にのみ設ければ良いし、最初に用いる気筒が任意のときには全気筒に設ける必要がある。その場合でも、エアタンク１２０，エアポンプ１２２，圧力センサ１２４は１つでよく、個々のシリンダへの配管をそれぞれ備えればよいものである。
【０１１７】
以上説明したように、本実施形態によれば、膨張行程における膨張力を向上できるので、スタータを用いることなく、自己始動を可能とすることができる。
【０１１８】
なお、上述の各実施形態では、主として４気筒エンジンの場合を記述したが、燃料をシリンダ内に噴射する機構を備えていれば、主として２気筒以上のエンジンで同様の手段を用い、効果を得ることができる。また、説明のために第１気筒を最初に燃料噴射および点火を行なっているが、クランク角により、他の気筒を第１に燃料噴射および点火することはもちろん可能である。
【０１１９】
また、各実施形態とも、ストッパ９０により、エンジンを機械的に止める構成としたが、上記のように最初に燃焼に用いる気筒を限定しなければ、クランク角が上死点または下死点付近にある場合を除き、必ずしもストッパ機構を用いる必要はないものである。また、第２の実施形態においては、デコンプ機構１０２を制御して用いることにより、さらに、第３の実施形態においては、吸排気弁４０，５０の開閉を制御することにより、クランク角を概略所望の位置に停止させることもできる。
【０１２０】
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、スタータを用いずにエンジンを再始動できるので、エンジンの自動停止・始動機能を備えながら、スタータモータの使用頻度を抑え、スタータの信頼性を向上させることができる。
また、スタータの使用電力を節約し、燃費を向上させることができる。
さらに、アイドリング時のエンジン停止により、不要なアイドリングを防止し、排出ガス量，騒音，振動を抑え、燃費を向上させることができる。
また、最初の気筒の燃焼時に圧縮行程にある別の気筒の圧縮仕事により、エンジン回転数が減少して始動に失敗する恐れがなくなり、スムーズな始動を行なうことができる。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明によれば、スタータを用いることなく、エンジンの自己始動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時の制御内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時のクランク角の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の吸気バルブリフト制御の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時のエンジン回転数及びトルクの推移の説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第４の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。
【符号の説明】
１０…燃料噴射弁
２０…シリンダ
３０…コントロールユニット
４０…吸気弁
４２…カム軸
４４…バルブタイミング位相可変機構
４６，５６…可変バルブタイミング機構
５０…排気弁
６０…点火プラグ
７０…ピストン
７２…コンロッド
７４…クランクシャフト
７６…リングギヤ
８０…クランク角センサ
９０…ストッパ
１００…補助排気弁
１０２…デコンプ機構
１１０…補助吸気弁
１１２…アクチュエータ
１２０…エアタンク
１２２…エアポンプ
１２４…圧力センサ
【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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