(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンを停止時圧縮行程気筒に点火して燃焼させることにより一旦、逆転作動させ、これにより圧縮される停止時膨張行程気筒に点火して燃焼させることにより正転させて、再始動させる場合に、その始動性を向上し、エンジン回転がスムーズに立ち上がるようにする。【解決手段】エンジン１の逆転作動中は吸気弁１９の閉時期ＩＶＣを相対的に進角側に制御して（ＳＤ１）、停止時膨張行程気筒１２Ｂを十分に圧縮する一方、正転後は相対的に遅角側に制御して（ＳＤ３，ＳＤ５）、停止時圧縮行程気筒１２Ａ及び停止時吸気行程気筒１２Ｃの有効圧縮比を低下させる。停止時吸気行程気筒１２ＣがＴＤＣを越えれば、吸気弁閉時期ＩＶＣを進角させて（ＳＤ７）、エンジン回転を速やかに立ち上げる。【選択図】    図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの自動停止後、所定の再始動条件が成立したときに、停止しているエンジンの圧縮行程気筒に点火して燃焼させることにより一旦、逆転作動させ、これにより圧縮される膨張行程気筒に点火して燃焼させることにより正転させて、自動的に再始動させるようにしたエンジンの始動装置において、
少なくとも前記圧縮行程気筒における吸気弁の閉時期を、エンジンの前記逆転作動中は相対的に進角側に、また、正転後は相対的に遅角側に制御する吸気弁制御手段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】
停止しているエンジンの膨張行程気筒におけるピストンの停止位置を検出するピストン位置検出手段を備え、
吸気弁制御手段は、前記検出されたピストン停止位置が相対的に上死点寄りにあるほど、エンジンの逆転作動中における吸気弁閉時期の進角度合いを大きくするものである、請求項１に記載のエンジンの始動装置。
【請求項３】
吸気弁制御手段は、エンジンの正転に伴い吸気行程から圧縮行程に移行した気筒が圧縮上死点に到達するまでの間、吸気弁の閉時期を相対的に遅角側に制御したまま保持するものである、請求項１又は２のいずれかに記載のエンジンの始動装置。
【請求項４】
吸気弁制御手段は、エンジンの正転に伴い吸気行程から圧縮行程に移行した気筒が圧縮上死点に到達すれば、吸気弁の閉時期を相対的に進角側に変更し、その後、エンジン回転速度が所定のアイドル回転速度に到達するまでの間、吸気弁閉時期を保持するものである、請求項３に記載のエンジンの始動装置。
【請求項５】
吸気弁制御手段は、エンジン回転速度がアイドル回転速度に到達した後、吸気弁の閉時期を相対的に遅角側に変更するものである、請求項４に記載のエンジンの始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイドル時等に自動停止したエンジンを再始動要求に応じて自動的に始動するようにしたエンジンの始動装置に関し、特にその始動時における吸気弁の作動タイミングの制御に係る。
【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】
この点につき本願の発明者らは、圧縮行程で停止している気筒（以下、停止時圧縮行程気筒ともいう。他の気筒も同様）に点火して燃焼させることにより一旦、エンジンを逆転作動させ、この逆転作動によって停止時膨張行程気筒を圧縮してから点火、燃焼させることにより、エンジンを正転させて自力で再始動させる手法（以下、逆転燃焼始動ともいう）を提案している。
【０００４】
例えば特許文献１に記載のものでは、前記のようにエンジンを逆転作動させる際に吸気弁の閉時期をＢＤＣよりも所定クランク角以上、遅角させることで、逆転から正転に切り換わる前に吸気弁を確実に開弁させて、停止時圧縮行程気筒内に新気を取り入れるようにしている。こうすれば、エンジンの正転に伴い前記停止時圧縮行程気筒が膨張行程に移行した後に、これに再び点火して燃焼させることが可能になって、エンジンの始動性が向上する。
【特許文献１】特開２００７−９２７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記のような逆転燃焼始動においては、エンジン正転のための最初の燃焼が行われる停止時膨張行程気筒を逆転作動によって十分に圧縮することが重要であるが、前記従来例のものでは、逆転作動のための燃焼が行われる停止時圧縮行程気筒内に新気を取り入れるために、吸気弁の閉時期をかなり遅角側に制御し、逆転作動時には比較的早く開弁させるようにしているから、結果として逆転作動のストロークが不十分なものとなり、停止時膨張行程気筒を十分に圧縮できないことがある。
【０００６】
また、エンジンの正転に伴い、その停止時に吸気行程にあった気筒（停止時吸気行程気筒）は圧縮行程に移行し、前記停止時圧縮行程気筒に続いて上死点を迎えることになるが、この気筒内の空気はアイドルストップ中に気筒壁面からの放熱により暖められるので、圧縮反力が大きくなってしまい、エンジン回転の落ち込みが大きくなる虞れもある。
【０００７】
斯かる諸点に鑑みて本願発明の目的は、アイドル時等にエンジンを自動停止し、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、その再始動時における吸気弁の作動タイミングの制御に工夫を凝らして始動性を向上し、さらにはエンジン回転がスムーズに立ち上がるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために本発明では、再始動時のエンジン逆転作動中は、これにより停止時膨張行程気筒を十分に圧縮できるように、吸気弁の閉時期を相対的に進角側に制御する一方、正転後は相対的に遅角側に制御して、気筒の圧縮反力を減らすようにした。
【０００９】
より具体的に、請求項１の発明は、エンジンの自動停止後、所定の再始動条件が成立したときに、停止しているエンジンの圧縮行程気筒に点火して燃焼させることにより一旦、逆転作動させ、これにより圧縮される膨張行程気筒に点火して燃焼させることにより正転させて、自動的に再始動させるようにしたエンジンの始動装置を前提とする。そして、少なくとも前記停止時圧縮行程気筒における吸気弁の閉時期を、エンジンの前記逆転作動中は相対的に進角側に、また、正転後は相対的に遅角側に制御する吸気弁制御手段を備えるものとする。
【００１０】
前記の構成により、エンジンが自動で再始動されるときには、まず、圧縮行程で停止している気筒（停止時圧縮行程気筒）に点火されて、該気筒内の混合気が燃焼することで、エンジンが少しだけ逆転作動し、これにより、膨張行程で停止している気筒（停止時膨張行程気筒）が圧縮されることになるが、この際、少なくとも停止時圧縮行程気筒における吸気弁の閉時期が相対的に進角側に制御されることで、当該気筒においては逆転作動中に相対的に下死点寄りまで吸気弁が閉じたままになり、逆転作動のストロークを確保して、停止時膨張行程気筒を十分に圧縮することができる。
【００１１】
そうして十分に圧縮した状態で停止時膨張行程気筒内の混合気に点火して、燃焼させることで、エンジンに大きな正転側への始動トルクを与えることができる。そして、エンジンが正転に切り換われば、これに伴い前記停止時圧縮行程気筒は圧縮されることになるが、このときには吸気弁の閉時期が相対的に遅角側に制御されることで、有効圧縮比が低下し、その圧縮反力が小さくなるから、エンジン回転の立ち上げに有利になる。
【００１２】
好ましいのは、停止時膨張行程気筒におけるピストンの停止位置を検出するピストン位置検出手段を備え、これにより検出されたピストン停止位置に応じて、エンジンの逆転作動中における吸気弁閉時期の進角度合いを調整することである（請求項２）。
【００１３】
すなわち、前記のようにエンジンの逆転作動ストロークを確保するために、吸気弁閉時期を進角させるといっても、その逆転作動の終了時点、即ち逆転作動から正転作動へ切り換わる前後で吸気弁が開かないと、停止時圧縮行程気筒から既燃ガスを排出することができず、正転後にその停止時圧縮行程気筒の圧縮反力が過大なものになってしまう。
【００１４】
そこで、停止時膨張行程気筒のピストン停止位置が相対的に上死点寄りにあるほど、エンジンの逆転作動中における吸気弁閉時期の進角度合いを大きくし、ピストン停止位置が相対的に下死点寄りにあれば、吸気弁閉時期の進角度合いは小さくする。こうすれば、停止時圧縮行程気筒において逆転作動中に吸気弁が開くまでのストロークを十分に確保しながら、逆転作動から正転に切り換わる前に吸気弁をより確実に開弁させて、既燃ガスを排出することができる。
【００１５】
そうしてエンジンが正転に切り換わった後、停止時圧縮行程気筒が圧縮上死点を越えて膨張行程に移行すると、停止時に吸気行程にあった気筒が圧縮行程に移行することになるが、上述したように、この気筒内の空気は、エンジンの自動停止中に暖められて温度の高い状態になっており、そのままでは圧縮反力がかなり大きくなるとともに、自着火も発生しやすい。
【００１６】
そこで、好ましいのは、前記のようにエンジンの正転に伴い圧縮行程に移行した停止時吸気行程気筒が、圧縮上死点に到達するまでの間、吸気弁の閉時期を相対的に遅角側に制御したまま保持することであり（請求項３）、こうすれば、この停止時吸気行程においても前記停止時圧縮行程気筒と同様に有効圧縮比を低下させて、圧縮反力の増大を抑えることができ、エンジン回転をスムーズに立ち上げる上で有利になるとともに、圧縮行程での温度及び圧力の上昇を抑えて、自着火の発生も抑制できる。
【００１７】
そして、そのようにして圧縮行程に移行した停止時吸気行程気筒が圧縮上死点に到達すれば、今度は各気筒の吸気弁閉時期を相対的に進角側に変更し、その後、エンジン回転速度が所定のアイドル回転速度に到達するまでの間、保持するようにする（請求項４）。こうして吸気弁の閉時期を相対的に進角側に変更すれば、吸気の充填効率が高くなり始動トルクの増大によって、エンジン回転が速やかに立ち上がる。
【００１８】
さらに、そうして立ち上がったエンジン回転速度がアイドル回転速度に到達すれば、今度は吸気弁の閉時期を相対的に遅角側に変更し、気筒の吸気充填効率を低下させることによって、エンジンの吹け上がりを抑制する（請求項５）。こうすれば、一般的なスタータ始動のようにエンジンが大きく吹け上がることがなく、自動始動の際に運転者が違和感を覚えることを防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
以上、説明したように、本発明に係るエンジンの始動装置によると、停止時圧縮行程気筒の燃焼によってエンジンを一旦、逆転作動させ、これにより停止時膨張行程気筒を圧縮した上で燃焼させることにより、エンジンの始動トルクを確保する場合に、前記の逆転作動中は、これにより停止時膨張行程気筒を十分に圧縮できるように、吸気弁の閉時期を相対的に進角側に制御する一方、正転後はこれを遅角側に制御して気筒の有効圧縮比を低下させるようにしたから、停止時膨張行程気筒の燃焼によって十分な始動トルクが得られるとともに、正転開始後の気筒の圧縮反力を減らして、エンジン回転をスムーズに立ち上げることができる。
【００２０】
特に、停止時膨張行程気筒におけるピストンの停止位置に応じて、エンジン逆転作動中における吸気弁閉時期の進角度合いを調整するようにすれば、ピストン停止位置のばらつきによらず停止時膨張行程気筒を十分に圧縮できるとともに、エンジンが正転に切り換わる際に停止時圧縮行程気筒から既燃ガスをより確実に排出することができ、このこともエンジン回転をスムーズに立ち上げる上で有利になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（エンジン制御システムの概要）
図１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Ｅの実施形態を示し、このシステムＥはエンジン１と、これを制御するＥＣＵ２（エンジンコントローラ）とを備えている。エンジン１は、シリンダヘッド１０及びシリンダブロック１１を備え、図２に示すように４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄが設けられている。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。
【００２３】
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、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。
【００２４】
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）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、この燃料噴射弁１６は、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なっている。尚、燃料噴射弁１６は、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されて、その開弁時間に応じた量の燃料を各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内に噴射する。
【００２５】
また、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の天井部に開口するように、シリンダヘッド１０には吸気ポート１７及び排気ポート１８が設けられていて、これら各ポート１７，１８の開口部に吸気弁１９及び排気弁２０がそれぞれ配設されている。吸気ポート１７及び排気ポート１８はそれぞれ燃焼室１４から離れるように斜め上方に向かって延びて、シリンダヘッド１０の吸気側及び排気側の側壁に開口し、吸気通路２１及び排気通路２２に連通している。
【００２６】
前記吸気弁１９及び排気弁２０は、各々、図示省略のカム軸等を備えた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１２毎の吸・排気弁１９，２０の基本的な開閉作動タイミングが設定されている。加えて、この実施形態では吸気側のカム軸に、クランク軸３の回転に対する位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な位相可変機構２３（Variable Valve Timing 以下、ＶＶＴともいう）が取り付けられている。
【００２７】
一例として、前記ＶＶＴ２３は、図示は省略するが、吸気側カム軸の前端部と、カムチェーンの巻き掛けられるスプロケットとの間に組み込まれており、電磁アクチュエータの駆動力によってスプロケットとカム軸との間に位相差を生じさせる周知の電磁駆動式のものである。このような電磁駆動式のＶＶＴは、油圧式のものとは異なり、エンジン１の始動時にも作動可能であり、また、非常に速く作動するので、応答遅れも小さい。
【００２８】
図２に示すように、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。このサージタンク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、ここには通路断面積を調整して吸気流を絞る電動スロットル弁２４が配設され、電動モータ２４ａにより駆動されるようになっている。さらに、図２にのみ示すが、スロットル弁２４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と吸気圧力を検出するための吸気圧センサ２６とが配設されている。尚、この実施形態では、スロットル弁２４をバイパスする通路は設けておらず、アイドル運転時の吸気流量はスロットル開度にて調整する。
【００２９】
また、この実施形態のエンジン１にはスタータモータ２７が設けられている。このスタータモータ２７は従来周知のもので、詳細は図示しないが、軸方向に進退可能な出力軸の先端にピニオンギヤが設けられ、エンジン１の始動時にはそのピニオンギヤをフライホイール外周のリングギヤに噛合させて、該フライホイールを介してクランク軸３を強制的に回転（クランキング）させるようになっている。
【００３０】
また、エンジン１にはベルト等によりクランク軸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。
【００３１】
さらに、エンジン１にはクランク軸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、ＥＣＵ２は、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、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。
【００３２】
尚、図１に示す符号３２は、吸気側カム軸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であり、符号３３は、運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサである。
【００３３】
ＥＣＵ２は、前記各センサ２５，２６，３０〜３３からの信号を受け、前記燃料噴射弁１６に噴射量及び噴射時期の制御信号を出力するとともに、点火プラグ１５の点火装置２９に対して点火時期の制御信号を出力し、さらに、スロットル弁２４のモータ２４ａに対してスロットル開度の制御信号を出力する。そして、以下に詳述するように、ＥＣＵ２は、アイドル時に所定のエンジン停止条件が成立すれば、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料供給を停止して自動的にエンジンを停止させるとともに、その後、運転者の操作等により所定の再始動条件が成立すれば、自動的にエンジン１を再始動させるようになっている。
【００３４】
すなわち、エンジン１の再始動時には基本的にスタータモータ２７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を始動するようにする。
【００３５】
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。
【００３６】
具体的に停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン停止位置は、行程中央部からやや下死点（ＢＤＣ）寄りの上限位置（例えばＡＴＤＣ９５〜１００°ＣＡくらい）よりもＢＤＣ寄りにあれば、燃焼のための空気は十分であるといえるが、それがＢＤＣ寄りにあるほど、停止時圧縮行程気筒１２Ａにおいてはピストン１３がＴＤＣに近づくことになるから、今度はエンジン１の逆転作動のための燃焼に必要な空気を確保できなくなる。よって、停止時膨張行程気筒１２Ｂにおけるピストン停止位置の下限は例えばＡＴＤＣ１２０〜１２５°ＣＡくらいになり、両者の間が逆転燃焼始動に好適な範囲Ｒ（図６を参照）になる。
【００３７】
そこで、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、アイドル回転速度よりもやや高い回転速度で燃料の供給を停止するとともに、その後の所定期間はスロットル弁２４を開き、これを適切なタイミングで閉じることにより、停止時膨張行程気筒１２Ｂ及び停止時圧縮行程気筒１２Ａへそれぞれ所要量の空気が吸入されて、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。こうすると、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が前記の範囲Ｒ内に停止するようになる。
【００３８】
（エンジン自動停止）
次に、エンジン停止制御の概要を図４のフローチャートに基づいて説明する。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、ステップＳＡ１では所定の自動停止条件が成立するまで待機する。例えば車速が所定速度よりも小さく、ブレーキの作動が所定時間継続していて、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、エンジン自動停止条件が成立したと判定する。
【００３９】
そうしてステップＳＡ１で自動停止条件が成立したと判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳＡ２に進んでエンジン回転速度調整制御を開始する。これは、例えばクランク角センサ３０からの信号に基づいてエンジン回転速度Ｎeの低下状態をモニターし、これに応じてオルタネータ２８の発電量を増減変更することにより、エンジン回転速度の低下度合いを調整するものである。
【００４０】
すなわち、エンジン１を停止させるときに、その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は分かっている。そこで、そのＴＤＣ回転速度を検出し、この検出値に応じてオルタネータ２８の発電量等を制御することで、エンジン回転の落ち具合を調整して、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範囲Ｒ内に停止させるようにする。
【００４１】
具体的には、まず、エンジン回転速度Ｎeが所定の回転速度Ｎ1（例えば７６０ｒｐｍ）になるように燃料噴射量等を制御して、ステップＳＡ３に進み、ここではエンジン回転速度Ｎeが前記所定回転速度Ｎ1以上になるまで待機する。この回転速度Ｎ1以上になればステップＳＡ４に進んで、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料噴射を停止し（燃料カット）、ステップＳＡ５に進む。
【００４２】
ステップＳＡ５ではスロットル弁２４を予め設定した開度になるように開いて、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気量を増大させ、十分な掃気が行われるようにする。ステップＳＡ６では、エンジン回転速度Ｎeが所定の回転速度Ｎ2以下になるまで待機する。この回転速度Ｎ2は、吸気の輸送遅れを考慮して、停止時膨張行程気筒１２Ｂへの吸気量が停止時圧縮行程気筒１２Ａよりも多くなるようなタイミングでスロットル弁２４を閉じるためのものであり、例えば約５００〜６００ｒｐｍの範囲に設定すればよい。
【００４３】
そして、エンジン回転速度Ｎeが前記所定回転速度Ｎ2以下になるまでは待機して、前記のようにオルタネータ２８等の制御によってエンジン回転速度Ｎeの低下状態を調整する。すなわち、エンジン回転の低下が遅すぎれば、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、エンジン回転の低下度合いが急すぎれば、エンジン１の負荷が減るように発電量を減少させる。
【００４４】
そうしてオルタネータ２８の制御によって、燃料カット後のエンジン回転速度Ｎeの低下度合いを調整することで、短周期の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Ｎeの軌跡を徐々に修正し、遅くとも停止完了前の最後のＴＤＣまでには適正な状態に収束させることができる。
【００４５】
また、エンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎ2以下になれば（ステップＳＡ６でＹＥＳ）ステップＳＡ７に進んでスロットル弁２４を閉じるが、その後も、前記のようなオルタネータ２８の制御は継続する。そして、ステップＳＡ８では、エンジン１が最後のＴＤＣを通過したかどうか、即ちエンジン１の停止直前かどうか判定する。この判定は、例えば、ＴＤＣ回転速度が所定位置以下になったときにＹＥＳと判定することができる。
【００４６】
最後のＴＤＣを通過すればエンジン１は、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、回動（揺動）した後に、停止することになる。そこで、停止直前であるＹＥＳと判定すればステップＳＡ９に進んでエンジン回転速度調整制御を終了し、ステップＳＡ１０に進んで、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）を確認するとともに、後述のサブルーチン（図５参照）により膨張行程気筒１２Ｂのピストン停止位置を検出し、これをメモリに記憶して、エンジン停止制御を完了する（エンド）。
【００４７】
すなわち、前記のようにエンジン１の停止直前には、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。
【００４８】
−ピストン停止位置の検出−
具体的に図５(a)は、ピストン１３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、スタート後のステップＳＢ１では、第１、第２クランク角センサ３０，３１からの各出力信号ＣＡ１，ＣＡ２に基づいて、その第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、Ｈｉｇｈのいずれであるか、或いは第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈ、Ｌｏｗのいずれであるか、を判定する。
【００４９】
すなわち、エンジン正転時には同図(b)のように、第１クランク角信号ＣＡ１に対して第２クランク角信号ＣＡ２が半パルス幅程度の位相遅れを生じることから、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はＬｏｗに、また、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち下がり時には第２クランク角信号ＣＡ２はＨｉｇｈになる。一方、逆転時には同図(c)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の位相が半パルス幅程度進むことになるから、前記正転時とは逆に、第１クランク角信号ＣＡ１の立ち上がり時に第２クランク角信号ＣＡ２がＨｉｇｈに、また、第１クランク各信号ＣＡ１の立ち下がり時には第２クランク角信号ＣＡ２がＬｏｗになる。
【００５０】
つまり、それらクランク角信号ＣＡ１，ＣＡ２の位相の関係が前記図(b)のようになるか、図(c)のようになるかによって、エンジン１の正転、反転を判別することができる。そして、前記ステップＳＢ１でエンジン１が正転状態にあると判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳＢ２に進んでエンジン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す一方、逆転状態であると判定すれば（ＮＯ）ステップＳＢ３に進んで、ＣＡカウンタのカウント数を減らし、しかる後にリターンする。
【００５１】
そうしてＣＡカウンタによってクランク角信号ＣＡ１，ＣＡ２の立ち上がり又は立ち下がりの回数を数えることで、クランク軸３の回転角度を求めることができる。これは、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が、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）に生じるからである。
【００５２】
前記のサブルーチンによって、エンジン１の自動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特定することができる。よって、このサブルーチンにより、エンジン１の停止時膨張行程気筒１２Ｂにおけるピストン１３の停止位置を検出する、ＥＣＵ２のピストン位置検出部２ａ（ピストン位置検出手段）が構成される。
【００５３】
以上の如きエンジン１の自動停止制御によれば、アイドル時の燃料カットの際に最初の所定期間、スロットル弁２４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等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を再始動に好適な範囲Ｒ（図６参照）に停止させることができる。
【００５４】
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２４が開かれることで、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内の既燃ガスが殆ど全て気筒外へ掃気されて、それぞれ新気で満たされるようになる。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。
【００５５】
（逆転燃焼始動）
次に、上述のように自動停止したエンジン１の再始動について、前記図３の他、図６〜９を参照して詳細に説明する。尚、図６は、停止時圧縮行程気筒１２Ａ及び停止時膨張行程気筒１２Ｂの逆転作動を示す模式図であり、図７は、始動時の燃焼制御の手順を示すフローチャートである。また、図８は同ＶＶＴ制御の手順を示すフローチャートであり、図９は、逆転燃焼始動の際の各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎の燃料噴射及び点火によって、当該各気筒１２Ａ〜１２Ｄの筒内圧やエンジン回転速度が変化する様子を、そのときの吸気弁１９の閉時期ＩＶＣの変化とともに示したタイムチャートである。
【００５６】
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、そのために、最初に停止時圧縮行程気筒１２Ａ（＃１気筒）を燃焼させてエンジン１を少しだけ逆転作動させ（図３(a)）、これにより停止時膨張行程気筒１２Ｂ（＃２気筒）内を圧縮した上で点火、燃焼させる（図３(b)）。こうして停止時膨張行程気筒１２Ｂを圧縮することで、その燃焼圧が高くなるとともに、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。
【００５７】
一方で、そうして最初に停止時圧縮行程気筒１２Ａを燃焼させると、この気筒１２Ａ内には既燃ガスが充満することになるから、エンジン１が正転を開始した後に、その気筒１２ＡがＴＤＣ（始動時の最初のＴＤＣ）を迎えるときには（図３(c)）圧縮反力が大きくなって、エンジン回転の落ち込みが大きくなったり、さらにはＴＤＣを越えることができなくなったりする虞れもある。
【００５８】
そこで、この実施形態では始動時にＶＶＴ２３を作動させて、吸気弁１９の開閉作動タイミングを以下のようにきめ細かく変更することで、逆転作動中に吸気弁１９が開くまでのストロークを確保しながら、逆転作動の終盤、正転に切り換わる直前には吸気弁１９が開き、気筒１２Ａ内から既燃ガスが排出されるようにしている。
【００５９】
詳しくは、まず、図６に示すように、停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン１３は、上述した停止制御によって逆転燃焼始動に好適な範囲Ｒ内に位置するのであるが、その範囲ＲにおいてはＴＤＣ寄り、ＢＤＣ寄りのいずれかに停止位置がばらつくことは避けられない。同図(a)に示すようにピストン停止位置が範囲Ｒの上限（例えばＡＴＤＣ９５°ＣＡくらい）付近にある場合、逆転作動ストローク（図に矢印で示す）を確保しつつ、その終盤に吸気弁１９を開かせるためには、閉時期ＩＶＣを例えばＡＢＤＣ４０°ＣＡくらいに設定する必要がある。
【００６０】
一方、同図(b)に示すように、ピストン停止位置が範囲Ｒの下限（ＡＴＤＣ１２０°ＣＡくらい）付近に、即ちＢＤＣ寄りにあれば、その分、吸気弁１９の閉時期ＩＶＣは遅角側（図の例では概ねＡＢＤＣ６０°ＣＡくらい）に設定する必要がある。このことから、エンジン１の逆転作動時には、停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン停止位置に応じて、吸気弁１９の閉時期ＩＶＣを前記のように例えばＡＢＤＣ４０〜６０°ＣＡくらいの範囲に制御するようにしている。
【００６１】
−燃焼制御の手順−
次に、始動時の具体的な制御手順について、まず、燃料噴射及び点火、即ち燃焼制御の手順を図７のフローチャートに基づいて説明する。このフローは、上述の如くエンジン１が自動で停止された後にスタートし、ステップＳＣ１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。再始動条件としては、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ＳＣ１でＹＥＳ）、ステップＳＣ２へ進む。
【００６２】
ステップＳＣ２では、上述の如き逆転燃焼始動を行うか、スタータモータ２７による始動を行うか判定する。これは例えば、上述のサブルーチン（図５参照）により検出した停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン停止位置に基づいて、それが逆転燃焼始動に好適な範囲ＲにあればＹＥＳと判定してステップＳＣ３に進む一方、そうでなければ（ＮＯ）スタータ始動を選択する。尚、スタータ始動の具体的な手順についての説明は省略する。
【００６３】
そして、ステップＳＣ３では、前記ピストン停止位置に基づいて停止時圧縮行程気筒１２Ａ及び停止時膨張行程気筒１２Ｂ内の空気量をそれぞれ算出し、続くステップＳＣ４では、空気量に対し例えば理論空燃比等、所定の空燃比となるような燃料噴射量を算出して、該停止時圧縮行程気筒１２Ａに燃料を噴射する。尚、前記所定空燃比は、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る。
【００６４】
続いてステップＳＣ５では、前記停止時圧縮行程気筒１２Ａ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１２Ａ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ＳＣ６では、そうして点火した後の所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）が検出されるか否かによって、ピストン１３が動いたかどうか判定する（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）。万一、ピストン１３が動かなかった場合には再度、点火するようにしてもよい。
【００６５】
続いてステップＳＣ７では、前記ステップＳＣ３で算出された停止時膨張行程気筒１２Ｂの空気量に対して所定の空燃比となるように該気筒１２Ｂ内に燃料を噴射する。この場合も空燃比は、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る。
【００６６】
そして、ステップＳＣ８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）の経過後に停止時膨張行程気筒１２Ｂ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１２Ｂのピストン１３が上昇して、この気筒１２Ｂ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、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。
【００６７】
このように停止時膨張行程気筒１２Ｂ内で十分に圧縮された混合気に点火して燃焼させれば、エンジン１は十分に大きなトルクでもって正転を開始し、停止時圧縮行程気筒１２Ａを圧縮する。そして、この気筒１２ＡのＴＤＣ、即ち正転開始後最初のＴＤＣを乗り越えて、各気筒１２Ａ〜１２Ｄがそれぞれ次の行程へと進むようになる。
【００６８】
続いて、ステップＳＣ９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）が圧縮行程に移行した後に、この気筒１２Ｃ内に所定のタイミング（例えば圧縮行程の中期以降）で燃料を噴射する。すなわち、停止時吸気行程気筒１２Ｃ内の空気は、エンジン１の停止中に気筒壁面からの放熱により暖められ、温度の高い状態になっているので、そのままでは圧縮反力がかなり大きくなるとともに、自着火も発生しやすいところ、適切なタイミングで燃料を噴射すれば、その気化潜熱により気筒１２Ｃ内の温度及び圧力を低下させて、圧縮反力を小さくすることができ、自着火の発生を抑えることも可能になる。
【００６９】
そして、ステップＳＣ１０では前記停止時吸気行程気筒１２ＣがＴＤＣを越えたかどうか判定し、ＴＤＣを越えて膨張行程に移行すれば（ＹＥＳ）、ステップＳＣ１１において該停止時吸気行程気筒１２Ｃの点火プラグ１５に通電して、当該気筒１２Ｃ内の混合気に点火する。こうしてＴＤＣ後に点火、燃焼させることで、逆転方向のトルクが生成されることがなく、エンジン回転をスムーズに立ち上げる上で有利になる。
【００７０】
それからステップＳＣ１２において通常の燃焼制御に移行し、前記停止時吸気行程気筒１２Ｃに続いて燃焼する停止時排気行程気筒１２Ｄや始動時の２度目の燃焼サイクルを迎える停止時膨張行程気筒１２Ｂ、停止時圧縮行程気筒１２Ａ、…においてそれぞれ通常の燃料噴射及び点火制御を実行する。尚、エンジン回転速度がアイドル回転速度に達した後は、吸気負圧が十分に大きくなるまで各気筒１２Ａ〜１２Ｄの点火時期を遅角させ、エンジンの急な吹け上がりを抑えるようにしてもよい。
【００７１】
前記図７のフローは、エンジン１の自動停止後、所定の再始動条件が成立したときに、停止時圧縮行程気筒１２Ａに点火して燃焼させることにより一旦、逆転作動させ、これにより圧縮される停止時膨張行程気筒１２Ｂに点火して燃焼させることにより正転させて、エンジン１を自動的に再始動させる、ＥＣＵ２の始動時燃焼制御部２ｂを構成している。
【００７２】
−ＶＶＴ制御の手順−
次に、図８に示すＶＶＴ制御のフローについて説明する。このフローは、前記した燃焼制御のフロー（図７）のステップＳＣ２においてＹＥＳと判定され、逆転燃焼始動が選択されたときにスタートする。まず、ステップＳＤ１においては上述のサブルーチン（図５参照）により検出した停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン停止位置に基づいて、ＶＶＴ２３の作動により吸気弁１９の閉時期ＩＶＣを制御する。この制御は、図６を参照して上述したように、ピストン停止位置がＴＤＣ寄りであるほど進角側に、またＢＤＣ寄りであるほど遅角側になるように、予め実験等により設定されたマップに基づいて行われる。
【００７３】
そうして停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン停止位置に応じて、吸気弁１９の閉時期ＩＶＣを制御することで、エンジン１の逆転作動中に吸気弁１９が開くまでのストローク十分にを確保しながら、逆転作動の終盤、正転に切り換わる直前には吸気弁１９を開弁させて、停止時圧縮行程気筒１２Ａ内から既燃ガスを排出させることができる。そうして停止時膨張行程気筒１２を十分に圧縮した後に燃焼させることで、正転側への大きな始動トルクが得られる。
【００７４】
続いてステップＳＤ２において、クランク角センサ３０，３１からの信号に基づきエンジン回転が反転したかどうか判定し（図５(a)のサブルーチンを参照）、エンジン１が逆転作動から正転作動に転じるまでは待機して、正転を開始すれば（判定がＹＥＳ）ステップＳＤ３に進む。ここでは吸気弁１９の閉時期ＩＶＣが遅角側に変化するようにＶＶＴ２３を作動させ、その作動状態をフィードバックして有効圧縮比が所定値未満になるまで遅角させた後に（ステップＳＤ４）、この状態に保持する（ステップＳＤ５）。
【００７５】
こうして正転開始後に吸気弁１９の閉時期ＩＶＣを逆転中に比べて遅角側に制御すると、停止時圧縮行程気筒１２Ａでは正転開始前に開かれた吸気弁１９の閉じる時期が遅くなって、既燃ガスが十分に排出されるとともに、その間はピストン１３が上昇しても気筒内は圧縮されないので、有効圧縮比が低下して圧縮反力も小さくなる。よって、エンジン回転の落ち込みが小さくなるとともに、ＴＤＣ（始動時に最初に迎えるＴＤＣ）を確実に乗り越えることができる。
【００７６】
また、停止時圧縮行程気筒１２ＡがＴＤＣを越えて膨張行程に移行すれば、今度は停止時吸気行程気筒１２Ｃが圧縮行程になるが、上述の如くその気筒１２Ｃ内の空気は、気筒壁面からの放熱を受けて温度の高い状態になっているので、そのままでは圧縮反力によるエンジン回転の落ち込みが懸念される上に、ＴＤＣ（始動時の２番目のＴＤＣ）を乗り越え難くなり、さらに自着火の虞れもある。
【００７７】
そこで、上述の燃焼制御のフロー（図７）にて説明したように、停止時吸気行程気筒１２Ｃには圧縮行程の適切なタイミングで燃料を噴射して、気化潜熱により温度及び圧力を低下させるとともに、ステップＳＤ６においてＴＤＣを越えたかどうか判定し、ＴＤＣを越えるまでは（判定がＮＯ）前記ステップＳＤ５に戻って吸気弁１９の閉時期ＩＶＣを遅角側に保持する。こうすることで、停止時吸気行程気筒１２Ｃにおいても有効圧縮比が低下し、圧縮反力によるエンジン回転の落ち込みを抑えて、エンジン回転をスムーズに立ち上げることができるとともに、自着火の発生を抑制できる。
【００７８】
そして、停止時吸気行程気筒１２がＴＤＣを越えて膨張行程に移行すれば（ステップＳＤ６でＹＥＳ）、ステップＳＤ７に進んで吸気弁１９の閉時期ＩＶＣを再び進角側に制御する。こうすると、停止時吸気行程気筒１２Ｃに続いて圧縮行程に移行する停止時排気行程気筒１２Ｄの吸気充填効率が高くなり、その燃焼によるトルクが大きくなるので、エンジン回転が速やかに立ち上がる。
【００７９】
そうしてエンジン回転の立ち上がりを促しつつ、エンジン回転速度Ｎeがアイドル回転速度Ｎidleに達するまで待機し（ステップＳＤ８でＮＯ）、アイドル回転速度Ｎidleに達すれば（ＹＥＳ）ステップＳＤ９に進んで、吸気弁１９の閉時期ＩＶＣを再び遅角側に制御する。すなわち、エンジン回転速度Ｎeがアイドル回転速度Ｎidleに達すれば、その後、燃焼サイクルを迎える各気筒１２Ａ〜１２Ｄの充填効率を再び低下させて、その燃焼によるトルクを低下させ、エンジン回転の急な吹け上がりを抑えるようにする。
【００８０】
続いて、ステップＳＤ１０において吸気圧センサ２６からの信号に基づいて、スロットル弁２４よりも下流の吸気通路２１の圧力（吸気負圧）が所定圧よりも高いかどうか判定する。この所定圧は、それよりも吸気圧が低く（負圧が大きく）なれば、各気筒１２Ａ〜Ｄへの吸気の充填量があまり多くはならず、エンジン１が大きく吹け上がらなくなるような値であり、具体的には実験等により求められ、エンジン１の暖機後のアイドル運転時における吸気圧状態よりも少し高圧側に設定されている。
【００８１】
そして、吸気圧が前記設定値以下になるまで待機し（判定がＮＯ）、この間、即ち各気筒１２Ｃ，１２Ｄ，…へ空気が吸入されることによって吸気通路２１の圧力が低下し、前記所定値以下になるまでの間は、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅角側に保持する（ステップＳＤ９）一方、吸気負圧が所定値よりも大きくなれば（ＳＤ１０でＹＥＳ）ステップＳＤ１１に進み、ＶＶＴ制御についても通常の制御に移行して始動制御を終了する（エンド）。
【００８２】
前記図８のフローが、エンジン１の逆転燃焼始動の際に吸気弁１９の閉時期ＩＶＣを、逆転作動中は相対的に進角側に、また、正転後は相対的に遅角側に制御する、ＥＣＵ２の吸気弁制御部２ｃを構成している。この吸気弁制御部２ｃは、前記逆転作動中の吸気弁閉時期ＩＶＣの進角度合いを、停止時膨張行程気筒１２Ｂにおけるピストン停止位置に応じて変更する。
【００８３】
また、この実施形態の吸気弁制御部２ｃは、エンジン１の正転に伴い圧縮行程に移行した停止時吸気行程気筒１２ＣがＴＤＣに達するまでは、吸気弁閉時期ＩＶＣを相対的に遅角側に保持し、ＴＤＣを越えれば相対的に進角側に変更して、その後、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル回転速度Ｎidleに達するまでの間、保持するとともに、アイドル回転速度Ｎidleに達すれば、再び遅角側に変更するものである。
【００８４】
（エンジンシステムの作動）
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、上述した停止制御によって、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１２Ｂ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範囲Ｒ内にすることができる。
【００８５】
そして、エンジン１の再始動時には、上述の始動制御（図３、７、８等）により、スタータモータ２７を用いることなくエンジン１を自力で始動させる。以下に図９を参照して時系列に説明すると、まず、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）、図(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が作動されて燃料を噴射し、これにより形成される混合気に点火プラグ１７により点火されて（ａ２）燃焼すると、図(e)に示すようにクランク軸３が逆転作動を始めて（時刻ｔ１）、図(f)のようにエンジン回転速度Ｎｅが一時的に負の値になる。
【００８６】
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、図(b)のように停止時膨張行程気筒１２Ｂ（＃２気筒）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、図(g)のように吸気弁閉時期ＩＶＣが相対的に進角側に制御されることで、逆転ストロークが長くなり、停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン１３はＴＤＣの近傍まで上昇して、混合気が十分に圧縮される。
【００８７】
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するとき、即ち、図(e)(f)に示すようにエンジン１が正転を開始するのに同期して（時刻ｔ２：正転開始）図(b)に符号ａ４として示すように点火が行われる。これにより大きな燃焼圧が発生し、エンジン回転速度Ｎｅが上昇する（図(f)参照）。また、前記エンジン１の逆転作動の終盤に吸気弁１９が開いて、停止時圧縮行程気筒１２Ａから既燃ガスが排出されるとともに、エンジン１の正転開始に同期して図(g)のように吸気弁閉時期ＩＶＣが遅角側に変更され、保持される。
【００８８】
その際、正転するエンジン１のクランク軸３に先行して吸気弁閉時期ＩＶＣが遅角されることで、停止時圧縮行程気筒１２Ａでは正転開始前に開かれた吸気弁１９の閉じる時期が遅くなり、既燃ガスが十分に排出される。また、吸気弁１９が閉じるまでは気筒内は圧縮されないので、仮に遅角させない場合（図に破線で示す）に比べて有効圧縮比が低下し、その筒内圧の上昇が抑制される。これにより、エンジン１は始動時に最初に迎えるＴＤＣ（最初のＴＤＣ）を確実に越えることができるようになり（時刻ｔ３）、しかも、その際のエンジン回転の落ち込みが小さくなる（図(f)参照）。
【００８９】
前記のようにして停止時圧縮行程気筒１２Ａが始動時の最初のＴＤＣ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、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（ａ５）、気化潜熱により気筒１２Ｃ内が冷却される。また、吸気弁閉時期ＩＶＣは遅角側に保持されていて（図(g)参照）、有効圧縮比が低くなるので、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、エンジン１は始動時の２番目のＴＤＣも確実に越えることができる。
【００９０】
そして、その２番目の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、図(f)のようにエンジン回転速度Ｎｅが上昇する。また、停止時吸気行程気筒１２ＣがＴＤＣを越えると（時刻ｔ４）、図(g)のように吸気弁１９の閉時期ＩＶＣが再び進角側に制御され、続く停止時排気行程気筒１２Ｄの吸気充填効率が高くなることから、その燃焼によるトルクが増大し、エンジン回転速度Ｎｅは速やかにアイドル回転速度Ｎidle（この例では６５０ｒｐｍ）に到達する（時刻ｔ５）。
【００９１】
そうしてアイドル回転速度Ｎidleに到達すれば、吸気弁１９の閉時期ＩＶＣは再び遅角側に制御され（図(g)参照）、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの充填効率が低下することで、その燃焼によるトルクの増大が抑制され、エンジン回転の急な吹け上がりが抑えられる。このようにエンジン回転がスムーズに立ち上がってアイドル回転速度に収束することで、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。
【００９２】
尚、上述した実施形態では、エンジン１の逆転燃焼始動の際に一旦、逆転したエンジン１が正転を開始した後、２番目に迎えるＴＤＣ（停止時吸気行程気筒１２ＣのＴＤＣ）を越えるまでは吸気弁１９の閉時期ＩＶＣを相対的に遅角側に制御し、ＴＤＣを越えた後は進角側に制御するようにしているが、これに限らず、正転後は通常制御に移行するまで吸気弁閉時期ＩＶＣを遅角側に制御するようにしてもよい。
【００９３】
また、エンジン逆転作動中の吸気弁閉時期ＩＶＣを停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン停止位置に応じて変更する必要もなく、予め設定した時期になるように制御することもできる。
【００９４】
さらに、そうした吸気弁閉時期ＩＶＣの制御を、上述の実施形態のように電磁駆動式のＶＶＴ２３によって行う必要もなく、例えば個々の吸気弁１９を電磁アクチュエータによって駆動するようにした電磁駆動弁方式のエンジンにも、本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明に係るエンジン始動装置は、独自の逆転燃焼始動方式により極めて短時間で且つスムーズにエンジンを再始動できるものであり、自動車のアイドリングストップシステムにおいて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【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】エンジンの吸気系の構成を示す模式図である。
【図３】エンジンの逆転燃焼始動の様子を示す説明図である。
【図４】エンジン自動停止の制御手順の概略を示すフローチャートである。
【図５】(a)は、ピストン位置検出のサブルーチンを示し、(b)、(c)は各々、エンジンの正転、逆転に伴い２つのクランク角センサから出力される信号を示す説明図である。
【図６】停止時の圧縮行程気筒及び膨張行程気筒の逆転作動を示す説明図である。
【図７】逆転燃焼始動の際の燃焼制御の手順を示すフローチャートである。
【図８】同ＶＶＴ制御の手順を示すフローチャートである。
【図９】逆転燃焼始動の各気筒毎の筒内圧とエンジン回転速度等の変化を、吸気弁閉時期の変化とともに示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
Ｅ            エンジン制御システム（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        ピストン位置検出部（ピストン位置検出手段）
２ｂ        始動時燃焼制御部
２ｃ        始動時ＶＶＴ制御部（吸気弁制御手段）
１２Ａ〜１２Ｄ    気筒
１３          ピストン
１９          吸気弁
２３          ＶＶＴ（吸気弁制御手段）
３０，３１    クランク角センサ（ピストン位置検出手段）
【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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