JP4395726B2 - エンジンの始動装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの始動装置に関し、エンジンのアイドル運転状態等において予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるとともに、自動停止状態にあるエンジンを再始動条件が成立したとき再始動させるように構成されたエンジンの始動装置に関するものである。

近年、燃費低減およびＣＯ２排出量の抑制等を図るため、アイドル運転時等にエンジンを自動的に一旦停止させ、その後に運転者により車両の発進操作が行われる等の再始動条件が成立した時点で、エンジンを自動的に再始動させるようにしたエンジンの自動停止制御（いわゆるアイドルストップ制御）の技術が開発されている。このアイドルストップ制御時における再始動は、車両の発進操作等に応じてエンジンを即座に始動させる迅速性が要求されるが、従来から一般的に行われているように、スタータモータによりエンジンの出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを再始動させる方法によると、始動が完了するまでにかなりの時間を要するという問題がある。

そこで、膨張行程で停止状態にある気筒内に燃料を噴射して点火、燃焼させることにより、その燃焼エネルギーでエンジンを即時的に始動させることが望ましい。しかし、上記のように膨張行程で停止状態にある気筒のピストン停止位置が不適切である場合、例えば上死点あるいは下死点に極めて近い位置にピストンが停止している場合には、気筒内の空気量が著しく少なくなって燃焼エネルギーが充分に得られなくなり、あるいは燃焼エネルギーがピストンに作用する行程が短すぎる等により、エンジンを正常に始動させることができない可能性がある。

このような問題の対策として、例えば下記特許文献１に示されるように、エンジンのクランク軸に対して制動装置を設け、膨張行程で停止状態となる気筒のピストンが行程途中の適正位置で停止するように上記制動装置を制御し、あるいは下記特許文献２に示すように、エンジンの自動停止条件が成立したと判定されると、吸気圧力を増大させることにより、膨張行程で停止状態となる気筒のピストンを所定位置で停止させることが可能なように圧縮圧力を上昇させることが行われている。
実開昭６０−１２８９７５号公報 特開２００１−１７３４７３号公報

上記特許文献１に開示されたエンジンの始動装置によると、車両の制動装置とは別にエンジンのクランク軸を制動するための装置を設ける必要があり、しかも膨張行程で停止状態となる気筒のピストンを適正位置に停止させるには上記制動装置を精度良くコントロールしなければならず、このコントロールが困難であるという問題がある。

一方、上記特許文献２に開示されているように、エンジンの自動停止条件が成立した時点で、吸気圧力を増大させて圧縮圧力を上昇させるように構成した場合においても、エンジン回転速度の低下度合が変化すると、ピストンの停止位置が変化してエンジンの再始動に適した位置にピストンを適正に停止させることが困難であるという問題がある。

本発明は上記の事情に鑑み、エンジンの自動停止時における掃気性を効果的に向上させることができるとともに、ピストンを適正位置に停止させてエンジンを確実に再始動させることができるエンジンの始動装置を提供するものである。

請求項１に係る本発明は、気筒内のピストンが上死点と下死点との間を２往復することにより、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４つのサイクルを作り出す４サイクルエンジンを再始動させる装置として構成され、かつ、各気筒に、燃焼室内に臨んで燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁が設けられ、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジン運転を継続させるための上記燃料噴射弁による燃料供給を停止させてエンジンを自動的に停止させるとともに、自動停止状態にあるエンジン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状態にある気筒に燃料を噴射して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを再始動させるように構成されたエンジンの始動装置において、エンジンの気筒に吸入される吸気流量を調節する吸気流量調節手段と、エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、エンジンを自動停止させる際、アイドル回転速度よりも所定速度高い値に設定された第１所定エンジン回転速度で燃料供給を停止し、その後も、少なくとも気筒内に供給された燃料が燃焼するまで点火を継続させるとともに、上記吸気流量調節手段を、自動停止動作の初期の第１所定時期にエンジン運転を継続させるために必要な最小限の吸気流量よりも所定量多い吸気流量状態となるように設定し、その後の第２所定時期に上記吸気流量を減少させるように制御する自動停止制御手段とを備え、上記第２所定時期は、上記燃料供給停止後の各気筒における燃焼期間が経過してエンジン回転速度が低下し始めた後の、第２所定エンジン回転速度に到達した時点に設定され、該第２所定エンジン回転速度は、該第２所定エンジン回転速度に到達した時点で上記吸気流量調節手段が上記吸気流量を減少させる方向に動作することによって、全気筒における停止直前の最後の上死点の１つ前の上死点から吸気行程が始まって圧縮行程中に停止する気筒の停止直前の最後の吸気行程における吸気流量が、上記１つ前の上死点で吸気行程が終了して膨張行程中に停止する他の気筒の最後の吸気行程における吸気流量よりも少なくなる時期のエンジン回転速度であって、アイドル回転速度よりも高く、上記第１所定エンジン回転速度よりも低い値に設定されることを特徴とする。

なお、請求項１でいうアイドル回転速度とは、上記自動停止制御を行わない場合の通常のアイドル回転速度をいう。

請求項２に係る本発明は、請求項１に記載のエンジンの始動装置において、上記第１所定時期は、上記燃料供給を停止する時期と略同時として設定されていることを特徴とする。

請求項３に係る本発明は、請求項１または２に記載のエンジンの始動装置において、吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段を備え、上記自動停止制御手段は、順次通過する各気筒の圧縮上死点通過時のエンジン回転速度が、所定回転速度以下となったとき、その時期を全気筒における停止直前の最後の上死点通過時期と判別し、その最後の上死点通過時期以降であって、エンジンが停止する前に設定される第３所定時期に上記吸気流量を増大させるとともに、上記最後の上死点通過時期付近のエンジン回転速度が第３所定エンジン回転速度以上であり、かつ上記最後の上死点の１つ前の上死点通過時期における上記吸気圧力検出手段による検出圧力が第１所定圧力以下のときは、上記第３所定時期になされる吸気流量増大の量を抑制することを特徴とする。

なお、圧縮上死点通過とは、圧縮行程から上死点を経て膨張行程に移行することをいう。また停止直前の最後の上死点通過時期は、全気筒中、停止直前の最後に圧縮上死点を通過した気筒の、その最後の圧縮上死点通過時期を指す。

また、当明細書において、検出された吸気圧力が負圧のとき、この吸気圧力が小さいとはより真空側の低圧であり、吸気圧力が大きいとはより大気圧側の高圧であるものとする。

また、当明細書において、上記のようにエンジンの自動停止中に膨張行程で停止状態にある気筒、または結果的にその状態で停止することになる何れかの気筒を膨張行程気筒と称するものとする。同様に圧縮、吸気および排気の各行程に対応する気筒をそれぞれ圧縮行程気筒、吸気行程気筒および排気行程気筒と称するものとする。

請求項１に係る発明によれば、エンジンの自動停止条件が成立して自動停止制御を実行する際に、まず第１所定エンジン回転速度で燃料供給を停止した後も、少なくとも気筒内に供給された燃料が燃焼するまで点火を継続させるので、未燃ガスが気筒内に残留することが確実に防止される。そして第１所定時期において、吸気流量が、エンジン運転を継続させるために必要な最小限の吸気流量よりも所定量多くなるように設定されるので、エンジンの各気筒に吸入される吸気流量を充分に確保して排気ガスの掃気性を効果的に向上させることができる。またこの間の吸気抵抗も小さくなり、エンジンの回転速度が過度に早く低下することが抑制される。これによって燃料供給を停止してからエンジンが停止するまでのエンジンの回転数（吸気、圧縮、膨張、排気の行程数）を増やすことができるので、回転速度の低下状態を適切にコントロールしてピストンを狙いの位置に停止させ易くなる。またエンジン停止までの行程数が増えるので、これによっても排気ガスの掃気性を向上させることができる。

そして、その後の第２所定時期に吸気流量を減少させることにより、自動停止動作中の各気筒の筒内空気量が必要以上に増加せず、ピストンが圧縮上死点付近で受ける圧縮反力の増大が抑制される。圧縮反力の増大が抑制されることにより、回転変動（微小な回転速度の増減）が少なくなり、振動や騒音を低減することができる。

また第２所定時期を適切に設定することにより、圧縮行程気筒への最終吸気行程（エンジンが停止するまでに当該気筒において最後になされる吸気行程）の吸気流量が膨張行程気筒への最終吸気行程の吸気流量より少なくなるように、これらの吸気流量のバランスを調節することができる。ピストン停止位置はこの吸気流量のバランスに大きく依存し、吸気流量の多い方のピストンが少ない方のピストンに比べてより下死点側に停止する傾向が強い。この特性を利用して、吸気流量を減少させるタイミング（第２所定時期）を好適な設定とすることにより、ピストンを狙いの適正位置に精度良く停止させることができる。

ところで、一律に第１所定エンジン回転速度で燃料供給を停止し、第１所定時期に上記のような吸気流量状態となるように設定しても、エンジン回転速度の低下度合は必ずしも一定ではない。エンジンの回転抵抗や吸気抵抗等には個体差によるバラツキがあり、また同一のエンジンでも潤滑油温度の変化等によって回転抵抗に違いが生ずるからである。従って、あるエンジンの特定の条件下で第２所定時期を好適な設定としても、上記のような要因によってエンジン回転速度の低下度合がばらつくので、第２所定時期が好適な設定から外れてしまう虞がある。

第２所定時期は、エンジン回転速度の低下度合が急速であるほど早めることが望ましい。そこで本発明によれば、上記第２所定時期を、エンジン回転速度が低下し始めた後の、第２所定エンジン回転速度に到達した時点に設定している。このようにすれば、何らかの要因でエンジン回転速度の低下度合が急速になったときにはそれに応じて第２所定時期が早期化される。逆にエンジン回転速度の低下度合が緩やかになったときにはそれに応じて第２所定時期が遅延化される。つまり複雑な制御を行わなくても、エンジン回転速度の低下度合に応じて第２所定時期を自動的に好適な方向に補正することができ、結果的に個体差や潤滑油温等によるばらつきの影響を相殺し、常に狙いの適正範囲内にピストンが停止し易いようにすることができる。

なお、エンジン回転速度の低下度合が急速になり、第２所定時期が早期化された場合であっても、吸気流量を減少させる第２所定時期は、燃料供給停止後の各気筒における燃焼期間が経過した後に設定されることになるので、掃気が不十分になる虞はない。

さらに、請求項１に係る発明によれば、第１所定エンジン回転速度がアイドル回転速度よりも高い値に設定されているので、エンジン停止までの回転数（吸気、圧縮、膨張、排気の行程数）を充分確保すことができ、エンジンの回転速度の低下度合が急速な場合でも請求項１におけるピストン停止位置の精度向上効果や掃気性向上効果を確実に得ることができる。

さらにまた、請求項１に係る発明によれば、第１所定エンジン回転速度よりも低い値として設定される第２エンジン回転速度をもアイドル回転速度よりも高い値に設定している。従って、上記ピストン停止位置の精度向上効果や掃気性向上効果を一層確実なものとすることができる。

請求項２に係る発明によれば、第１所定時期を、燃料供給を停止する時期（既に供給すみの燃料が完全に燃焼する前）という早い時期に設定しているので、充分な掃気が燃料停止直後からなされるとともに、停止動作初期の吸気抵抗を低減することによって、エンジン回転速度の低下度合が急速になり過ぎることを効果的に防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、さらに最後の上死点通過時期以降に第３所定時期を設定して再び吸気流量を増大させている。但し最後の上死点通過時期以降は、何れの気筒も現状の行程を維持したまま停止に至るので、圧縮行程気筒や膨張行程気筒においては吸排気弁が閉弁状態となっており、この第３所定時期に吸気流量を増大させても圧縮行程気筒および膨張行程気筒の最終吸気行程における吸気流量バランスに影響はない。第３所定時期以降の吸気流量増大の影響を直接受けるのは、このとき吸気動作を行う吸気行程気筒である。第３所定時期に吸気流量を増大させると、吸気圧力が増大することにより、この吸気行程気筒の吸気抵抗が低減される。吸気抵抗の低減によってピストンがより円滑に動くようになり、停止位置のバラツキを小さくすることができる。

特に、再始動時に一旦エンジンを僅かに逆転させてから正転方向に始動するようにしたエンジンの場合、その望ましいピストンの停止位置は、圧縮行程気筒のピストン停止位置が中立（上死点と下死点との中間）よりもやや上死点側、膨張行程気筒のピストン停止位置が中立よりもやや下死点側である。この発明によれば、第３所定時期に吸気流量を増大させ、吸気抵抗を低減させるようにしており、これはピストン停止位置のバラツキを低減させるのに加え、ピストンを下死点側（吸気動作方向）に動き易くすることにより、より下死点寄り（行程後期寄り）に停止し易くする。すなわち圧縮行程気筒のピストン停止位置を行程後期寄りのやや上死点側にし、膨張行程気筒のピストン停止位置を行程後期寄りのやや下死点側にすることができ、ピストンを適正範囲内に一層停止させ易くすることができる。

結局、最後の上死点通過時期以降に第３所定時期を設定して吸気流量を増大させることにより、圧縮行程気筒および膨張行程気筒の最終吸気行程における吸気流量バランスに影響を及ぼすことなく、そのバランスに応じた狙いの適正範囲内に精度良くピストンを停止させることができる。またそれによってより確実性の高い再始動を行うことができる。

なお、第３所定時期は、最後の上死点通過時期と略同時としても良いが、ある程度の遅れ（たとえば圧縮行程気筒の吸気弁が完全に閉じるまでの期間）を設けて設定しても良い。

ところでピストンの停止位置は、最後の上死点通過時期付近のエンジン回転速度によっても影響を受け、比較的高速のときは行程後期寄りで停止し易くなる。またピストンの停止位置は、吸気圧力（特に最後から２番目の圧縮上死点通過時期の吸気圧力）によっても影響を受ける。この吸気圧力の変化は、圧縮行程気筒および膨張行程気筒の最終吸気行程における吸気流量バランスに影響を及ぼすからである。たとえば圧縮行程気筒の最終吸気行程における吸気圧力が低いときには、吸気流量が少なくなって狙いよりも上死点寄り（行程後期寄り）に停止し易くなる。これらの行程後期寄りで停止し易くなる条件が重なったときに、第３所定時期以降の吸気流量を増大させると、かえってピストンの停止位置が行程後期側に適正範囲を外れてしまう虞がある。

そこで、最後の上死点通過時期付近のエンジン回転速度が第３所定エンジン回転速度以上であり、かつ上記エンジンの自動停止動作中の所定時期における上記吸気圧力検出手段による検出圧力が第１所定圧力以下という、行程後期寄りで停止し易くなる条件が重なっているときに、第３所定時期になされる吸気流量増大の量を抑制することにより、行程後期寄りで停止し易い傾向を全体として適度に保つことができる。これによって、ピストンの停止位置をより確実に適正範囲内とすることができる。

図１および図２は本発明に係るエンジンの始動装置を有する４サイクル火花点火式エンジンの概略構成を示している。このエンジンには、シリンダヘッド１０およびシリンダブロック１１を有するエンジン本体１と、エンジン制御用のＥＣＵ２とを備えている。上記エンジン本体１には、四つの気筒（＃１気筒１２Ａ、＃２気筒１２Ｂ、＃３気筒１２Ｃ及び＃４気筒１２Ｄ）が設けられるとともに、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、クランク軸３に連結されたピストン１３が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室１４が形成されている。

上記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の頂部には、プラグ先端が燃焼室１４内に臨むように点火プラグ１５が設置されている。点火プラグ１５には、これに電気火花を発生させるための点火装置２７が付設されている。また、上記燃焼室１４の側方には、燃焼室１４内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、上記ＥＣＵ２から入力されたパルス信号のパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を上記点火プラグ１５の電極付近に向けて噴射するように構成されている。

また、上記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の上部には、燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１７および排気ポート１８が設けられるとともに、これらのポート１７，１８に、吸気弁１９および排気弁２０がそれぞれ装備されている。上記吸気弁１９および排気弁２０は、図示を省略したカムシャフト等を有する動弁機構によって駆動されることにより、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各気筒１２Ａ〜１２Ｄの吸・排気弁１９，２０の開閉タイミングが設定されている。

上記吸気ポート１７および排気ポート１８には、吸気通路２１および排気通路２２が接続されている。上記吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は、図２に示すように、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対応して独立した分岐吸気通路２１ａとされ、この各分岐吸気通路２１ａの上流端がそれぞれサージタンク２１ｂに連通している。このサージタンク２１ｂよりも上流側には共通吸気通路２１ｃが設けられるとともに、この共通吸気通路２１ｃには、アクチュエータ２４により駆動されるロータリバルブからなるスロットル弁２３（吸気流量調節手段）が配設されている。このスロットル弁２３の上流側および下流側には、それぞれ吸気流量を検出するエアフローセンサ２５と、吸気圧力（負圧）を検出する吸気圧センサ２６（吸気圧力検出手段）とが配設されている。

また、上記エンジン本体１には、タイミングベルト等によりクランク軸３に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は、図示を省略したフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路２８ａを内蔵し、このレギュレータ回路２８ａに入力される上記ＥＣＵ２からの制御信号に基づき、車両の電気負荷および車載バッテリーの電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。

さらに、上記エンジンには、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、一方のクランク角センサ３０から出力される検出信号に基づいてエンジンの回転速度が検出されるとともに、後述するように上記両クランク角センサ３０，３１から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランク軸３の回転方向および回転角度が検出されるようになっている。

上記ＥＣＵ２には、カムシャフトに設けられた気筒識別用の特定回転位置を検出するカム角センサ３２と、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ３３と、運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセルセンサ３４とからそれぞれ出力される各検出信号が入力されるようになっている。

そして、ＥＣＵ２は、上記各センサ２５，２６，３０〜３４からの検出信号を受け、燃料噴射弁１６に対して燃料の噴射量および噴射時期を制御するための制御信号を出力するとともに、点火プラグ１５に付設された点火装置２７に対して点火時期を制御するため制御信号を出力し、かつ上記スロットル弁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ための制御信号を出力するように構成されている。また、後述するように、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料噴射を所定のタイミングで停止（燃料カット）して自動的にエンジンを停止させるとともに、その後に運転者によるアクセル操作が行わる等により再始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させる制御（アイドルストップ制御）が実行されるようになっている。ＥＣＵ２は、このアイドルストップ制御において、エンジンンの自動停止時になされる制御を行う自動停止制御手段を機能的に含んでいる。

アイドルストップ制御によるエンジンの再始動時には、圧縮行程気筒で初回の燃焼を行わせることにより、そのピストン１３を押し下げてクランク軸３を少しだけ逆転させる。これによって膨張行程気筒のピストン１３を一旦上昇させ、その気筒内の混合気を圧縮した状態で、この混合気に点火して燃焼させることにより、クランク軸３に正転方向の駆動トルクを与えてエンジンを再始動させるように構成されている。

上記のようにして再始動モータ等を使用することなく、特定の気筒に噴射された燃料に点火するだけでエンジンを適正に再始動させるためには、上記膨張行程気筒の混合気を燃焼させることにより得られる燃焼エネルギーを充分に確保することにより、これに続いて圧縮上死点を迎える気筒（圧縮行程気筒）がその圧縮反力に打ち勝って圧縮上死点を超えるようにしなければならない。したがって、膨張行程気筒内に充分な空気量を確保しておく必要がある。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、圧縮行程気筒と膨張行程気筒とでは、それぞれ位相が１８０°ＣＡだけずれているため、各ピストン１３が互いに逆方向に作動する。膨張行程気筒のピストン１３が行程中央よりも下死点側に位置していれば、その気筒の空気量が多くなって充分な燃焼エネルギーが得られる。しかし、上記膨張行程気筒のピストン１３が極端に下死点側に位置した状態となると、圧縮行程気筒内の空気量が少なくなり過ぎて、再始動時の初回燃焼でクランク軸３を逆転させるための燃焼エネルギーが充分に得られなくなる。

これに対して上記膨張行程気筒の行程中央、つまり圧縮上死点後のクランク角が９０°ＣＡとなる位置よりもやや下死点側の所定範囲Ｒ、例えば圧縮上死点後のクランク角が１００°〜１２０°ＣＡとなる範囲Ｒ内にピストン１３を停止させることができれば、圧縮行程気筒内に所定量の空気が確保されて上記初回の燃焼によりクランク軸３を少しだけ逆転させ得る程度の燃焼エネルギーが得られることになる。しかも、膨張行程気筒内に多くの空気量を確保することにより、クランク軸３を正転させるための燃焼エネルギーを充分に発生させてエンジンを確実に再始動させることが可能となる。

そこで、ピストン１３を範囲Ｒ内に停止させるよう、ＥＣＵ２によって次のような制御がなされる。図４は、この制御によるエンジン自動停止時のタイムチャートであり、エンジンの回転速度Ｎｅ、ブースト圧Ｂｔ（吸気圧力）およびスロットル弁２３の開度Ｋを示す。また図５は、図４の時点ｔ１付近以降の拡大図であり、図４に加えてクランク角ＣＡおよび各気筒の行程推移チャートを示す。なお、以下説明を簡潔にするため、＃１気筒１２Ａが膨張行程気筒、＃２気筒１２Ｂが排気行程気筒、＃３気筒１２Ｃが圧縮行程気筒、＃４気筒１２Ｄが吸気行程気筒であるものとする。

ＥＣＵ２は、エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔ０で、エンジンの目標速度を、所定速度Ｎ１（第１所定エンジン回転速度）に設定する。自動停止条件成立時のアイドル回転速度である所定速度Ｎ１は、エンジンを自動停止させない時の通常のアイドル回転速度（以下、通常のアイドル回転速度という）よりも高い値、例えば通常のアイドル回転速度が６５０ｒｐｍ（自動変速機はドライブ（Ｄ）レンジ）に設定されたエンジンでは８５０ｒｐｍ程度（自動変速機はニュートラル（Ｎ）レンジ）に設定される。そしてＥＣＵ２は、エンジンの回転速度Ｎｅを通常のアイドル回転速度よりも少し高い目標速度（所定速度Ｎ１）で安定させる制御を実行する。またブースト圧Ｂｔが比較的高い所定の値（約−４００ｍｍＨｇ）で安定するようにスロットル弁２３の開度Ｋを調節する。

そしてエンジンの回転速度Ｎｅが目標の所定速度Ｎ１に安定した時点ｔ１で燃料噴射を停止させる。但し燃料噴射を停止しても既に各気筒に噴射済みの燃料が全て燃焼できるように、少なくともその燃焼期間が経過するまでは点火を継続する。時点ｔ１後、この燃焼期間が経過するとエンジンの回転速度Ｎｅが低下し始める。一方、エンジンを自動停止させる制御動作の初期段階である上記燃料噴射の停止時点ｔ１（第１所定時期）で、スロットル弁２３の開度Ｋを、気筒内空燃比を空気過剰率λ＝１にしたときのアイドル時の吸気流量（エンジン運転を継続させるために必要な最小限の吸気流量）よりも多い吸気流量となるように設定する。すなわち、上記時点ｔ１直前の燃焼状態が、気筒内空燃比を空気過剰率λ＝１ないしλ＝１付近に設定されて均質燃焼されている場合はスロットル弁２３の開度Ｋを増大させ（例えば開度Ｋ＝３０％程度）、気筒内空燃比がリーンに設定されて成層燃焼されている場合はスロットル弁２３の開度Ｋをそのまま（成層燃焼時の比較的大きな開度のまま）維持する。図４及び図５は前者の場合を示している。

この制御によって時点ｔ１からやや遅れるものの、エンジンの回転速度Ｎｅの低下開始に対して可及的速やかにブースト圧Ｂｔが増大し始める（時点ｔ１直前が均質燃焼の場合）か、または比較的高いブースト圧Ｂｔを維持する（時点ｔ１直前が成層燃焼の場合）ので、排気ガスの掃気が促進される。

またＥＣＵ２は、時点ｔ１でオルタネータ２８の発電を一旦停止させる。これによってクランク軸３の回転抵抗を低減し、エンジンの回転速度Ｎｅの速度が早く低下し過ぎないようにしている。

こうして時点ｔ１で燃焼噴射を停止すると、やや遅れてエンジンの回転速度Ｎｅが低下し始め、予め設定された所定速度Ｎ２（第２所定エンジン回転速度）、例えば７６０ｒｐｍ以下になったことが確認された時点ｔ２（第２所定時期）でスロットル弁２３を閉止する。すると時点ｔ２からやや遅れてブースト圧Ｂｔが減少し始め、エンジンの各気筒に吸入される吸気流量が減少する。スロットル弁２３を開放している時点ｔ１から時点ｔ２までの間に吸入された空気は、共通吸気通路２１ｃ及びサージタンク２１ｂを経由して各気筒の分岐吸気通路２１ａに導かれる。そして吸気行程を迎えた気筒から順にその空気を吸入することになる。図５に示す場合では＃４気筒１２Ｄ、＃２気筒１２Ｂ、＃１気筒１２Ａ、＃３気筒１２Ｃの順となる。ここで、時点ｔ１及び時点ｔ２の設定を上記のようにすることによって、＃３気筒１２Ｃ（圧縮行程気筒）よりも＃１気筒１２Ａ（膨張行程気筒）の方がより多くの空気を吸入することになる。

時点ｔ１以降はエンジンが惰性で回転するため、エンジンの回転速度Ｎｅが次第に低下し、やがて時点ｔ５で停止するが、このエンジンの回転速度Ｎｅの低下は、図４および図５に示すように、小刻みなアップダウン（４気筒４サイクルエンジンでは１０回前後）を繰り返しながら低下して行く。

図５に示すクランク角ＣＡのタイムチャートは、実線が＃１気筒１２Ａおよび＃３気筒１２Ｃの上死点（ＴＤＣ）を０°ＣＡとした場合のクランク角を示し、一点鎖線が＃２気筒１２Ｂおよび＃４気筒１２Ｄの上死点を０°ＣＡとした場合のクランク角を示している。実線と一点鎖線とは９０°ＣＡを境に互いに逆位相となっている。４気筒４サイクルエンジンでは、１８０°ＣＡごとに何れかの気筒が順次圧縮上死点を迎えるので、このタイムチャートは、実線または一点鎖線で示す波形の頂点（クランク角＝０°ＣＡ）において何れかの気筒が圧縮上死点を通過していることを示している。

この何れかの気筒が圧縮上死点となるタイミングは、上記エンジンの回転速度Ｎｅのアップダウンの谷のタイミングと一致している。つまり、エンジンの回転速度Ｎｅは、各気筒が順次圧縮上死点を迎える度に一時的に落ち込んだ後、その圧縮上死点を超えた時点で再び上昇するという小刻みなアップダウンを繰り返しながら次第に低下するのである。

そして最後の圧縮上死点を通過した時点ｔ４の後に圧縮上死点を迎える圧縮行程気筒１２Ｃでは、慣性力によるピストン１３の上昇に伴って空気圧が高まり、その圧縮反力によりピストン１３が上死点を超えることなく押し返されてクランク軸３が逆転する。このクランク軸３の逆転によって膨張行程気筒１２Ａの空気圧が上昇するため、その圧縮反力に応じて膨張行程気筒１２Ａのピストン１３が下死点側に押し返されてクランク軸３が再び正転し始め、このクランク軸３の逆転と正転とが数回繰り返されてピストン１３が往復作動した後に停止することになる。このピストン１３の停止位置は、圧縮行程気筒１２Ｃおよび膨張行程気筒１２Ａにおける圧縮反力のバランスにより略決定されるとともに、吸気行程気筒１２Ｄの吸気抵抗やエンジンの摩擦等の影響を受け、上記最後の圧縮上死点を超えた時点ｔ４のエンジンの回転慣性、つまりエンジン回転速度Ｎｅの高低によっても変化することになる。

したがって、膨張行程気筒１２Ａのピストン１３を再始動に適した上記所定範囲Ｒ内に停止させるためには、まず膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃの圧縮反力がそれぞれ充分に大きくなり、かつ膨張行程気筒１２Ａの圧縮反力が圧縮行程気筒１２Ｃの圧縮反力よりも所定値以上大きくなるように、両気筒に対する吸気流量を調節する必要がある。このために、燃料噴射の停止時点ｔ１でスロットル弁２３を開放してその開度Ｋを増大させることにより膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃの両方に所定量の空気を吸入させた後、所定時間が経過した時点ｔ２で上記スロットル弁２３を閉止してその開度Ｋを低減することにより上記吸入空気量を調節するようにしている。

ところで、エンジンの回転抵抗や吸気抵抗等には個体差によるバラツキがあり、また同一のエンジンでも潤滑油温度の変化等によって回転抵抗に違いが生ずるため、燃料供給を停止（時点ｔ１）してからのエンジン回転速度Ｎｅの低下度合は必ずしも一様ではない。図６は、この点を模式的に示す説明図であり、図４及び図５におけるエンジン回転速度Ｎｅに相当する（説明を簡潔にするため、微小なアップダウンを省略し、直線的な特性で模式的に示している）。図６に実線で示す特性５１は、第２所定時期ｔ２を設定する際に想定したエンジンの回転速度変化特性であり、破線で示す特性５２は、個体差や運転条件等、何らかの理由で燃料供給停止後のエンジン回転速度の低下度合が特性５１よりも急速になった場合のエンジンの回転速度変化特性である。

第２所定時期ｔ２は、特性５１に対して適切に設定されており、このタイミングでスロットル弁２３の開度Ｋを減少させることにより、膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃに必要な吸気流量が確保されるとともに、圧縮行程気筒１２Ｃよりも膨張行程気筒１２Ａの方により多くの吸気がなされるという理想的な吸気流量バランスとなる。

ところが、特性５２に対しても第２所定時期として時点ｔ２を設定すると、結果的に、エンジンの回転速度Ｎｅがより低下した時点、即ちよりエンジン停止時点に近いタイミングでスロットル弁２３の開度Ｋを減少させることになる。そうすると、ブースト圧Ｂｔが充分低下する前に各気筒の最終吸気行程がなされる。つまり膨張行程気筒１２Ａにも圧縮行程気筒１２Ｃにも充分過ぎる吸気がなされるため、上記のような吸気流量バランスを保つことが困難となる。また、各気筒への吸気流量が増大するため、各圧縮上死点における圧縮反力が増大し、エンジンの回転速度Ｎｅの微小変動（上記アップダウン）の幅が大きくなり、振動や騒音に悪影響を及ぼす虞もある。

逆に、エンジン回転速度の低下度合が特性５１よりも緩やかになった場合に第２所定時期として時点ｔ２を設定すると、結果的に、エンジンの回転速度Ｎｅがあまり低下しない時点、即ちよりエンジン停止時点から遠いタイミングでスロットル弁２３の開度Ｋを減少させることになる。そうすると、ブースト圧Ｂｔが低下し過ぎた時点で各気筒の最終吸気行程がなされる。つまり膨張行程気筒１２Ａにも圧縮行程気筒１２Ｃにも充分な吸気がなされず、上記のような吸気流量バランスを保つことが困難となる。

以上のような事態を回避するためには、エンジンの回転速度Ｎｅの低下度合が急速になった場合は第２所定時期ｔ２を早期化し、各気筒で最終吸気行程を迎える時点のブースト圧Ｂｔが適度な圧力まで低下しているようにすれば良い。またエンジンの回転速度Ｎｅの低下度合が緩やかになった場合は第２所定時期ｔ２を遅らせ、各気筒で最終吸気行程を迎える時点のブースト圧Ｂｔが低下し過ぎないようにすれば良い。

そこで当実施形態では、第２所定時期ｔ２を固定値（例えば時点ｔ１からのタイマー値）とせず、エンジンの回転速度Ｎｅが低下し始めた後の、所定速度Ｎ２に到達した時点に設定している。このようにすると、図６に示すように、エンジンの回転速度Ｎｅの低下度合が急速な特性５２に対し、第２所定時期が時点ｔ２から時点ｔ２’に早期化される（そのときの開度Ｋを破線で示す）。また逆に、エンジンの回転速度Ｎｅの低下度合が緩やかになった場合には、同様にして遅延化されることになる。しかもその早期化や遅延化の度合は、エンジンの回転速度Ｎｅの低下度合の変動幅に略比例して自動的に設定される。従って、複雑な制御を行わなくても、エンジンの回転速度Ｎｅの低下度合に応じて第２所定時期ｔ２を自動的に好適な方向に補正することができ、結果的に個体差や潤滑油温等によるばらつきの影響を相殺し、常に狙いの適正範囲内にピストンが停止し易いようにすることができる。

こうして吸気流量のバランスが常に狙いのバランスとなるように調整されるが、実際のエンジンでは、スロットル弁２３、吸気ポート１７および分岐吸気通路２１ａ等の形状に個体差があることにより、それらを流通する空気の挙動が変化するため、エンジンの自動停止期間中に各気筒１２Ａ〜１２Ｄに吸入される吸気流量や吸気行程気筒１２Ｄの吸気抵抗になおバラツキが生じる。また、第２所定時期ｔ２で吸気流量を減少させた後のエンジンの回転速度Ｎｅの低下度合にもバラツキが生じるため、更なる停止位置制御の精度向上が望まれる。

そこで当実施形態では、エンジンの自動停止期間中においてエンジンの回転速度が低下する過程で、図７に一例を示すように、各気筒１２Ａ〜１２Ｄが圧縮上死点を通過する際のエンジン回転速度（上死点回転速度）ｎｅと、膨張行程気筒１２Ａのピストン停止位置との間に明確な相関関係があることを利用した制御を行っている。

図７は、上記のようにエンジンの回転速度Ｎｅが所定速度となった時点ｔ１で燃料噴射を停止し、その後の所定期間に亘りスロットル弁２３を開状態に維持するようにして、惰性により回転するエンジンの各気筒１２Ａ〜１２Ｄに設けられたピストン１３が圧縮上死点を通過する際の上死点回転速度ｎｅを計測するとともに、エンジンの停止時点における膨張行程気筒１２Ａのピストン位置を調べ、このピストン位置を縦軸に取るとともに、上記エンジンの上死点回転速度ｎｅを横軸に取って、両者の関係をグラフ化したものである。この作業を繰り返してエンジンの停止動作期間中における上記上死点回転速度ｎｅと、膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン停止位置との相関関係を示す分布図が得られることになる。

この分布図から、エンジンの停止動作期間中における上死点回転速度ｎｅと膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン停止位置との間に所定の相関関係が見られ、図７に示す例では、エンジンが停止状態となる前の６番目〜２番目における上死点回転速度ｎｅがハッチングで示す範囲（以下これを適正回転速度範囲という）内にあれば、ピストン１３の停止位置がエンジンの再始動に適した範囲Ｒ（圧縮上死点後の１００°〜１２０°ＣＡ）に入り易いことが分かる。

特に、エンジンが停止状態となる前から２番目の上死点回転速度ｎｅ（図５における時点ｔ３におけるエンジンの回転速度Ｎｅに相当）についてみれば、図８に示すように、上記上死点回転速度ｎｅが略２８０ｒｐｍ〜３８０ｒｐｍの範囲内にあるとともに、約３２０ｒｐｍを境にしてそれ以下の低回転側では、上記上死点回転速度ｎｅが低下するのに伴ってピストン停止位置が徐々に上死点寄りに変化している。一方、上記上死点回転速度ｎｅが３２０ｒｐｍ以上の高回転側では、この上死点回転速度ｎｅの高低に拘わらず、ピストン１３の停止位置が概ね一定になり、略適正範囲Ｒ内に入ることが分かる。

上記のような特徴的な分布傾向が見られるのは、エンジンの上死点回転速度ｎｅが３２０ｒｐｍ以上の高回転側にあると、膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃにそれぞれ充分な量の空気が充填され、この空気の圧縮反力によってピストン停止位置が行程の中央寄りに集中するためであると考えられる。なお、上記３２０ｒｐｍ以下の低回転側でピストン停止位置が左下がりの分布状態となるのは、各気筒内で往復動するピストン１３が圧縮上死点側で反転した後、摩擦等により減速されて行程中央まで戻ることができずに停止するためであると考えられる。

一方、燃料噴射の停止後にスロットル弁２３を開放操作することなく、これを閉止状態に維持した場合には、図８に破線で示すように、一様な右肩上がりの分布状態となり、エンジンの上死点回転速度ｎｅの高低に応じてピストン１３の停止位置が変化することになる。これは、スロットル弁２３を閉じたままに維持すると、吸気圧力が低い状態に維持され、吸気流量が少ないので膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃの圧縮反力が小さくなるために、エンジンの回転速度（回転慣性）と摩擦との影響が相対的に大きくなるからである。

したがって、燃料噴射を停止した時点ｔ１から所定時間が経過するまで、つまりエンジン回転速度Ｎｅが所定速度Ｎ２（例えば７６０ｒｐｍ程度）以下に低下する時点ｔ２までは、スロットル弁２３の開度Ｋを比較的大きな値（例えば、全開の３０％の開度）に設定して各気筒の掃気性を確保する。そして、エンジン回転速度Ｎｅが所定速度Ｎ２以下に低下した時点ｔ２で、上記スロットル弁２３の開度Ｋを低減する。さらにその間予め行った実験等に基づいて設定された基準ラインに沿ってエンジン回転速度が低下するように（各上死点回転数ｎｅが、順次図７に示す適正回転速度範囲に入るように）エンジンの負荷（たとえばオルタネータの発電量）を調節することによって、膨張行程気筒１２Ａのピストンが圧縮上死点後１００〜１２０°ＣＡという適正位置に停止し易くなるようにしている。

最後の圧縮上死点通過時期（図５に示す時点ｔ４）を過ぎると、何れの気筒も上死点を通過することがなく、行程の推移はなされなくなる。ピストン１３は、その行程内で減衰振動（逆向きに動くときはクランク軸３が逆転し、エンジンの回転速度Ｎｅが負になる）しつつ狙いの上記適正位置に停止しようとする。しかし、このとき吸気行程気筒１２Ｄは吸気動作を行っており、その吸気抵抗が大きいとピストン１３の停止位置がばらつき易くなる。特に、吸気抵抗はピストン１３が下死点側に動くときに大きくなるように作用するので、ピストン１３が狙いよりも上死点寄りに停止し易くなる。吸気行程気筒１２Ｄのピストン１３と膨張行程気筒１２Ａのピストン１３とは同位相で動くので、結局膨張行程気筒１２Ａのピストン１３が狙いよりも上死点寄りに停止し易くなってしまう。

そこで当実施形態では、時点ｔ４と略同時（やや遅らせても良い）を第３所定時期とし、この第３所定時期にスロットル弁２３の開度Ｋを第１所定開度（図５に示す開度Ｋ１。例えばＫ１＝４０％程度）まで増大させ、吸気行程気筒１２Ｄの吸気抵抗を低減している。これによって膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃにおける吸気流量バランスに影響を及ぼすことなく、そのバランスに応じた狙いの位置にピストン１３がより停止し易くなっている。

なお、このような制御を行うためには、時点ｔ４が最後の圧縮上死点通過時期（最後の上死点通過時期に同じ）であることを即時に判別する必要があり、次の（圧縮行程気筒１２Ｃでの）圧縮上死点は通過しないことを時点ｔ４において予測しなければならない。そのため当実施形態では、ＥＣＵ２が最後の上死点通過時期を判別するようにしている。ＥＣＵ２は、各上死点通過時のエンジン回転速度と、予め実験等で求められた所定の回転速度（例えば２６０ｒｐｍ）とを比較し、前者が後者以下となった時点で、それが最後の圧縮上死点通過時期であると判別する。なお、最後の圧縮上死点通過時期における上死点回転速度ｎｅは、高いほど行程後期寄り（膨張行程気筒１２Ａのピストン停止位置が下死点寄り、圧縮行程気筒１２Ｃでは上死点寄り）で停止し易くなる。

ところで、エンジン停止直前の膨張行程気筒１２Ａおよび圧縮行程気筒１２Ｃの最終吸気行程における吸気流量バランスは、ブースト圧Ｂｔによっても影響を受ける。特に、停止前から２番目の圧縮上死点通過時期（図５の時点ｔ３）は、圧縮行程気筒１２Ｃにおいて最終吸気行程の始点となっており、この時点のブースト圧Ｂｔの影響が大きい。すなわち、このブースト圧Ｂｔが低い（真空側）と、圧縮行程気筒１２Ｃへの吸気流量が少なくなり、結果的に圧縮行程気筒１２Ｃのピストン１３の停止位置が上死点寄り（膨張行程気筒１２Ａでは下死点寄り）となり易い。ブースト圧Ｂｔが高い（大気圧側）と、その逆となる。

従って、最後の上死点通過時期における上死点回転速度ｎｅが高く、また停止前から２番目の圧縮上死点通過時期のブースト圧Ｂｔが低いときは、膨張行程気筒１２Ａのピストン１３が行程後期寄りで停止し易い条件が重なっており、狙いの停止位置（上死点後１００〜１２０°ＣＡ）で停止する可能性が高い。このような条件のときに、第３所定時期にスロットル弁２３の開度Ｋを第１所定開度Ｋ１まで増大させる制御を行うと、ピストン停止位置がより行程後期寄りとなって、かえって狙いの停止位置から外れてしまう虞がある。そこで当実施形態では、そのような場合には、第３所定時期におけるスロットル弁２３の開度Ｋを第１所定開度Ｋ１より低開度（または閉止）とされる第２所定開度（図５に示す開度Ｋ２）に設定し、吸気流量の増大を抑制することにより、膨張行程気筒１２Ａのピストン停止位置が下死点寄りになり過ぎないようにしている。

次にエンジンを自動停止させる際のＥＣＵ２の制御動作を図９および図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、これらのフローチャートは、気筒内の空燃比が理論空燃比、ないし理論空燃比付近に設定された均一燃焼からのエンジン自動停止制御のフローチャートである。この制御動作がスタートすると、まず各種センサ類から出力された検出信号に基づいてエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、ブレーキスイッチのＯＮ状態が所定時間に亘り継続し、かつバッテリー残量が予め設定された基準値以上であり、車速が所定値（例えば１０ｋｍ／ｈ）以下の状態であること等が確認された場合には、エンジンの自動停止条件が成立したと判定され、上記要件の一つでも満たされていない場合には、エンジンの自動停止条件が成立していないと判定される。

上記ステップＳ１でＹＥＳと判定されてエンジンの自動停止条件が成立したことが確認された場合には、自動変速機のシフトレンジをニュートラルに設定して無負荷状態とするとともに（ステップＳ２）、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁（図示せず）を閉弁して、排気還流を停止させ（ステップＳ３１）、エンジン回転速度Ｎｅの目標値（目標速度）を通常のアイドル回転速度よりも高い所定速度Ｎ１（例えば８５０ｒｐｍ程度）に設定する（ステップＳ３）。また、ブースト圧Ｂｔが例えば−４００ｍｍＨｇ程度に設定された目標圧Ｐ１となるようにスロットル弁２３の開度Ｋを調節（スロットル弁２３を開弁方向に操作）するとともに（ステップＳ４）、エンジンの回転速度Ｎｅが目標の所定速度Ｎ１となるように点火時期のリタード量を算出する（ステップＳ５）。これにより、上記ブースト圧Ｂｔを目標圧Ｐ１とするためにスロットル開度Ｋがフィードバックされるとともに、エンジンの回転速度Ｎｅを所定速度Ｎ１とするために点火時期のリタード量がフィートバックされる（エンジン回転速度のフィードバック制御が実行される）ことになる。

なお、上記ステップＳ１において、エンジンの自動停止条件の判定を、車速が１０ｋｍ／ｈ以下に低下した時点で実行するようにしているので、エンジンの自動停止条件成立時のアイドル回転速度（所定速度Ｎ１）を、エンジンを自動停止させないときの通常のアイドル回転速度（例えば、自動変速機のＤレンジ状態において６５０ｒｐｍ）よりも高い値（８５０ｒｐｍ）に設定でき、エンジン回転速度が通常のアイドル回転速度（６５０ｒｐｍ）に低下する前に、上記ステップＳ２およびステップＳ３が実行できる。よって、一旦、通常のアイドル回転速度まで低下したエンジン回転速度を目標回転速度Ｎ１（８５０ｒｐｍ）まで上昇させる必要がなく、運転者に対して、エンジン回転速度の上昇に伴う不快感を与えることがない。

エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔ０で、上記ステップＳ２の自動変速機のシフトレンジがドライブ状態（Ｄレンジ）からニュートラル状態（Ｎレンジ）にシフトされて自動変速機の負荷が軽減されるようになり、かつ上記ステップＳ３によってエンジンの目標回転速度がＮ１に設定されるため、図４に示されるように、エンジン回転速度Ｎｅが、時点ｔ０から少し上昇して安定するようになる。

次いで、燃料噴射の停止条件（燃料カット条件）が成立したか否か、具体的にはエンジン回転速度Ｎｅが目標の所定速度Ｎ１となるとともに、ブースト圧Ｂｔが上記目標圧Ｐ１となったか否かを判定し（ステップＳ６）、ＮＯと判定された場合には、ステップＳ４に戻って上記制御動作を繰り返す。そして、上記ステップＳ６でＹＥＳと判定された時点（図４及び図５の時点ｔ１：第１所定時期）で、スロットル弁２３を比較的大きな開度（３０％程度）に開弁させ（ステップＳ７）、オルタネータ２８の発電量を０に設定して発電を停止させるとともに（ステップＳ８）、燃料噴射を停止する（ステップＳ９）。

その後、燃料噴射の停止時点ｔ１の後に、エンジンの回転速度Ｎｅが低下し始めたことを判定するために、エンジンの回転速度Ｎｅが予め７６０ｒｐｍ程度に設定された所定速度Ｎ２以下となったか否かを判定する（ステップＳ１０）。そしてステップＳ１０でＹＥＳと判定された時点（第２所定時期ｔ２）でスロットル弁２３を閉止状態とする（ステップＳ１１）。この結果、上記ステップＳ７でスロットル弁２３を開放して大気圧に近づくようにしたブースト圧Ｂｔが、上記スロットル弁２３の閉止操作に応じて所定の時間差をもって低下し始めることになる。

なお、上記ステップＳ１０でエンジンの回転速度Ｎｅが所定速度Ｎ２以下になったと判定された時点ｔ２でスロットル弁２３を閉止状態とするように構成された上記実施形態に代え、ピストン１３が圧縮上死点を通過するときのエンジン回転速度、つまりエンジンの上死点回転速度ｎｅが所定速度Ｎ２以下になったと判定された時点で、スロットル弁２３を閉止状態とするように構成しても良い。

次いで、エンジンの上死点回転速度ｎｅが、予め設定された７６０ｒｐｍ程度に設定された所定速度Ｎ２以下となったか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここでＹＥＳと判定されると、これ以降、予め設定された基準ラインに沿ってエンジンの回転速度Ｎｅが低下するように制御する。当実施形態では、順次通過する各圧縮上死点時の上死点回転速度ｎｅが、適正回転速度範囲内（図７参照）となるようにオルタネータ２８の発電量を調節する（ステップＳ１３）。具体的には、上死点回転速度ｎｅが高めのときは発電量を増やしてクランク軸３の回転抵抗を高め、エンジンの回転速度Ｎｅの低下速度を上げることによって次回の上死点回転速度ｎｅが予め設定された基準ラインに近づくようにする。上死点回転速度ｎｅが低めのときはその逆に発電量を減少させる。

そして、各気筒が順次圧縮上死点を通過するたびにエンジンの上死点回転速度ｎｅが所定値Ｎ３以下か否かを判定する（ステップＳ１７）。この所定値Ｎ３は、予め設定された基準ラインに沿ってエンジンの回転速度Ｎｅが低下している過程で最後の圧縮上死点を通過する際のエンジン回転速度に対応した値であり、例えば２６０ｒｐｍ程度に設定されている。また、各気筒が順次圧縮上死点を通過する各時点のブースト圧Ｂｔも検知し、記憶しておく。

上記ステップＳ１７でＮＯと判定された場合には、ステップＳ１３に戻って上記制御動作を繰り返し、上記ステップＳ１７でＹＥＳと判定されてエンジンの上死点回転速度ｎｅが上記所定値Ｎ３以下となったことが確認された時点（第３所定時期ｔ４）で、最後の上死点を通過したことが判別される。またこの時点ｔ４で、その１回前の圧縮上死点通過時（時点ｔ３）におけるブースト圧Ｂｔを読み出し、それが停止前から２番目の圧縮上死点におけるブースト圧Ｂｔであると決定する（ステップＳ１８）。

そして、最後の圧縮上死点通過時の上死点回転速度ｎｅ（以下最終上死点回転速度ｎｅ１という）と、停止前から２番目の圧縮上死点におけるブースト圧Ｂｔ（以下ブースト圧Ｂｔ２という）とに基いて、行程後期寄り（膨張行程気筒１２Ａでは下死点寄り）で停止する傾向が大であるか否かの判定がなされる（ステップＳ１９）。具体的には、最終上死点回転速度ｎｅ１が所定速度Ｎ４（第３所定エンジン回転速度。例えばＮ４＝２００ｒｐｍ）以上であり、かつブースト圧Ｂｔ２が第１所定圧力Ｐ２（例えばＰ２＝−２００ｍｍＨｇ）以下（真空側）のときに行程後期寄り（膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン停止位置が、圧縮上死点後１００〜１２０°ＣＡとなる適正範囲Ｒに対し、１２０°ＣＡに近い位置）で停止する傾向が大であると判定される。

このステップＳ１９でＮＯと判定された場合には、上記行程後期寄りで停止する傾向があまり大きくなく、比較的行程前期寄り（膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン停止位置が、上記適正範囲Ｒに対し、１００°ＣＡに近い位置もしくは１００°ＣＡ以下）で停止する傾向がある。そこでより確実に適正範囲内で停止することができるように、スロットル弁２３を開放する。すなわち、例えば４０％程度に設定された第１所定開度Ｋ１となるようにスロットル弁２３の開度Ｋを増大させ、吸気流量を増大させる（ステップＳ２０）。こうすることにより、吸気行程気筒１２Ｄの吸気抵抗が低減し、より行程後期寄りで停止し易くなる。結果的に、膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒの下限（１００°ＣＡ）を下回ることが可及的に防止され、適正範囲Ｒ内への停止精度をより向上させることができる。

一方、上記ステップＳ１９でＹＥＳと判定された場合には、エンジンの回転慣性が大きく、また圧縮行程気筒１２Ｃへの最終吸気行程における吸気流量が少なく、圧縮反力が小さいという、ピストン１３が行程後期寄りで停止し易い条件が既に揃っている。そこでスロットル弁２３の開度Ｋを第２所定開度Ｋ２（ステップＳ７で閉弁したときのスロットル弁２３の開度に近い開度、例えばＫ２＝５％程度）となるようにスロットル弁２３の開度Ｋを調節する（ステップＳ２１）。この第２開度は、エンジンの特性等に応じて、さらに小開度、或いは閉止としても良い。こうすることにより、吸気行程気筒１２Ｄに適度な大きさの吸気抵抗が生じ、狙いの行程後期寄りよりもさらに後期寄りに行き越すことが起こりにくくなる。結果的に、膨張行程気筒１２Ａにおけるピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒの上限（１２０°ＣＡ）を超えることが可及的に防止され、適正範囲Ｒ内への停止精度をより向上させることができる。

こうしてエンジンの回転速度Ｎｅがさらに低下するに従い、エンジンが停止状態になったか否かを判定し（ステップＳ２２）、ＹＥＳと判定された時点で、後述するように上記クランク角センサ３０，３１の検出信号に基づいてピストン１３の停止位置の検出する制御を実行した後に（ステップＳ２３）、制御動作を終了する。

図１１は、上記フローチャートのステップＳ２３において実行されるピストン停止位置の検出制御動作を示している。この検出制御がスタートすると、第１クランク角信号ＣＡ１（クランク角センサ３０からの信号）および第２クランク角信号ＣＡ２（クランク角センサ３１からの信号）に基づき、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であるか否か、または第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であるか否かを判定する（ステップＳ４１）。これにより、エンジンの停止動作時における上記信号ＣＡ１，ＣＡ２の位相の関係が、図１２（ａ）のようになるか、それとも図１２（ｂ）のようになるかを判定してエンジンが正転状態にあるか逆転状態にあるかを判別する。

すなわち、エンジンの正転時には、図１２（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もって生じることにより、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、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となる。一方、エンジンの逆転時には、図１２（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の進みをもって生じることにより、エンジンの正転時とは逆に第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、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Low
となる。

そこで、ステップＳ４１の判定がＹＥＳであれば、エンジンの正転方向のクランク角変化を計測するためのＣＡカウンタをアップし（ステップＳ４２）、ステップＳ４１の判定がＮＯの場合は、上記ＣＡカウンタをダウンする（ステップＳ４３）。そして、エンジン停止後に上記ＣＡカウンタの計測値を調べることでピストン停止位置を求める（ステップＳ４４）。

上記のようにして自動停止状態となったエンジンを再始動させる際の制御動作を図１３に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、予め設定されたエンジンの再始動条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ１０１）、ＮＯと判定されてエンジンの再始動条件が成立していないことが確認された場合には、そのままの状態で待機する。そして、停車状態から発進のためのアクセル操作等が行われた場合、あるいはバッテリー電圧が低下した場合等により、上記ステップＳ１０１でＹＥＳと判定されてエンジンの再始動条件が成立したことが確認された場合には、ピストン１３の停止位置に基づいて圧縮行程気筒１２Ｃおよび膨張行程気筒１２Ａ内の空気量を算出する（ステップＳ１０２）。つまり、上記ピストン１３の停止位置から圧縮行程気筒１２Ｃおよび膨張行程気筒１２Ａの燃焼室容積が求められ、また、エンジン停止の際には燃料噴射の停止後にエンジンが数回転してから停止するので膨張行程気筒１２Ａも新気で満たされた状態にあり、かつ、エンジン停止中に圧縮行程気筒１２Ｃおよび膨張行程気筒１２Ａの内部は略大気圧となっているので、上記燃焼室容積から新気量が求められることとなる。

続いて、上記ステップＳ１０２で算出された圧縮行程気筒１２Ｃの空気量に対して所定の１回目用空燃比となるように燃料を噴射させ（ステップＳ１０３）、その後、上記ステップＳ１０２で算出された膨張行程気筒１２Ａ内の空気量に対して所定の空燃比となるように燃料を噴射する（ステップＳ１０４）。この場合、圧縮行程気筒１２Ｃの１回目用空燃比および膨張行程気筒１２Ａ用の空燃比はピストンの停止位置に応じてマップＭ１，Ｍ２から求められる。圧縮行程気筒１２Ｃの１回目用空燃比は理論空燃比よりもリッチな空燃比（空燃比１１〜１４の範囲）となり、膨張行程気筒１２Ａの空燃比は略理論空燃比もしくはそれより多少リッチな空燃比となるように、予め上記各マップＭ１，Ｍ２が設定されている。

次に圧縮行程気筒１２Ｃの燃料噴射後に燃料の気化時間を考慮して設定した時間の経過後に、当該気筒に対して点火を行う（ステップＳ１０５）。そして、点火してから一定時間内にクランク角センサのエッジ（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、ピストンが動いたか否かを判定し（ステップＳ１０６）、ＮＯと判定されて失火によりピストンが動かなかったことが確認された場合には、圧縮行程気筒１２Ｃに対して再点火を繰り返し行う（ステップＳ１０７）。

上記ステップＳ１０６でＹＥＳと判定されてクランク角センサのエッジが検出された場合には、エッジ検出後に所定のディレイ時間が経過してから、すなわち、エンジンの逆転動作が終了する頃までの時間が経過してから、膨張行程気筒１２Ａに対して点火を行う（ステップＳ１０８）。上記ディレイ時間はピストン１３の停止位置に応じてマップＭ３から求められる。さらに、所定クランク角（圧縮行程気筒１２Ｃの２回目用噴射時期）となったとき圧縮行程気筒１２Ｃに対して再度燃料を噴射する（ステップＳ１０９）。この場合、上記停止位置に応じてマップＭ４から圧縮行程気筒１２Ｃの２回目用空燃比を求め、これらに基づいて燃料噴射量を演算するとともに、マップＭ５から、圧縮行程気筒１２Ｃの適正な燃料噴射時期、すなわち、燃料噴射による気化潜熱の作用（燃料の気化によって気筒内のガス温度を下げる）が、圧縮圧力の低下に寄与する適正な噴射時期（例えば、圧縮行程の中期から後期前半の適正な時期）を設定する。

なお、圧縮行程気筒１２Ｃの２回目用空燃比は、気化潜熱の効果が大きくなる適正なリッチ空燃比に設定されており、この圧縮行程気筒１２Ｃの再度の燃料噴射によって、圧縮行程気筒１２Ｃの圧縮上死点付近の圧縮反力を低下させ、膨張行程気筒１２Ａの燃焼（上記ステップＳ１０８の点火によってもたらされた燃焼）による圧縮上死点の乗り越えを充分に可能とする。このような始動時の制御が完了すれば、通常制御に移行する（ステップＳ１１０）。

上記の再始動制御が実行されることにより、図１４および図１５に示すように、先ず圧縮行程気筒１２Ｃ（＃３気筒）において燃焼空燃比が理論空燃比よりも多少リッチとされて燃焼（図１４中の（１））が行われ、この燃焼（１）による燃焼圧（図１５中のａ部分）で、圧縮行程気筒１２Ｃのピストン１３が下死点側に押し下げられてエンジンが逆転方向に駆動され、それに伴って膨張行程気筒１２Ａ（＃１気筒）のピストン１３が上死点に近づくことにより、当該気筒内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇する（図１５中のｂ部分）。そして、膨張行程気筒１２Ａのピストン１３が上死点に充分に近づいた時点で当該気筒に対する点火が行われて、予め当該気筒に噴射されている燃料が燃焼し（図１４中の（２））、その燃焼圧（図１５中のｃ部分）でエンジンが正転方向に駆動される。さらに、圧縮行程気筒１２Ｃに対して適当なタイミングで燃料が噴射されることにより（図１４中の（３））、この圧縮行程気筒１２Ｃでは燃焼させないものの、燃料噴射による気化潜熱作用によって該圧縮行程気筒１２Ｃの圧縮圧力を低下させる（図１５中のｄ部分）。これにより、上記膨張行程気筒１２Ａでの燃焼によって始動開始から２番目の圧縮上死点を超えるまで、すなわち、吸気行程気筒１２Ｄ（＃４気筒）で燃焼が行われてエンジン駆動力を付与するまで、のエンジン駆動力が確保される。

この場合、圧縮行程気筒１２Ｃの空燃比が多少リッチとされたことにより、エンジンの駆動力が高められて逆転動作が充分に行われ、膨張行程気筒１２Ａの気筒内の圧力が高められて、充分な燃焼トルク（エンジンの駆動力）が生成できるようになる。

また、圧縮行程気筒１２Ｃにおいて圧縮圧力を低下させるための燃料噴射を行うことで、膨張行程気筒１２Ａの燃焼による始動を確実なものとする。

さらに、吸気行程気筒１２Ｄにおける燃料噴射時期を、燃料の気化潜熱によって気筒内の温度、および圧縮圧力を低下させる適正なタイミング（例えば圧縮行程の中期以降）に設定しているため（図１４中の（４））、該吸気行程気筒１２Ｄの圧縮行程での（圧縮上死点前での）自着火が防止され、また、該吸気行程気筒１２Ｄの点火時期が圧縮上死点以降に設定されているため、圧縮上死点前での燃焼が防止され、該吸気行程気筒１２Ｄにおいて、圧縮反力を低下させつつ、正転方向へのエンジン駆動効率を高めることができる。

その後は、通常制御により各気筒で順次燃焼（図１４中の（５）、（６））が行われてエンジンの再始動が完了する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能である。例えば上記実施形態では、サージタンク２１ｂより上流の共通吸気通路２１ｃに配設されたスロットル弁２３からなる吸気流量調節手段により各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気流量を調節するように構成した例について説明したが、これに限らず、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに設けられた吸気弁１９のリフト量を変更する周知の可変動弁機構を設けることにより、上記各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気流量を調節するように構成しても良く、あるいは各気筒１２Ａ〜１２Ｄに接続された分岐吸気通路２１ａに個別に弁体が配設された多連型スロットル弁を用いて上記各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの吸気流量を調節するように構成してもよい。

上記実施形態の図９及び図１０に示したフローチャートは、自動停止を行う直前の燃焼状態が均一燃焼である場合を示したが、自動停止を行う直前の燃焼状態はリーン空燃比の成層燃焼であっても良い。その場合は、図９のステップＳ７の時点で、既にスロットル弁２３の開度Ｋが大きな値に設定されている。従って、その開度Ｋを維持するように制御すれば良い。

上記実施形態では、ピストン１３が行程後期寄りで停止する傾向の大小に応じて第３所定時期ｔ４以降のスロットル弁２３の開度Ｋを２段階に切換えるようにしている（図１０のステップＳ１９〜Ｓ２１）が、さらに３段階以上の切換えとしても良く、連続的に変化させるようにしても良い。

なお、上記実施形態では、エンジン再始動時において、圧縮行程気筒１２Ｃに対して、１回目用空燃比を理論空燃比以下のリッチ空燃比に設定した例を説明したが、これに限らず、１回目用空燃比を理論空燃比よりも所定量リーンに設定して余剰酸素を気筒内に残し、エンジンが正転方向に転じた後の本来の圧縮行程において、圧縮上死点直後に２回目の燃焼が行えるように燃料を噴射させ、圧縮上死点直後に点火するようにしても良い。

特に、エンジン停止時の膨張行程気筒１２Ａのピストン位置が、始動適正範囲内の上死点側に寄っている場合は、このようにすることが好ましい。

すなわち、エンジン停止時の膨張行程気筒１２Ａのピストン位置が、始動適正範囲内の上死点側に寄っている場合は、膨張行程気筒１２Ａの空気容積が少ない側に振れているため、その空気量に対応する燃料噴射量が抑えられ、一方で、膨張行程気筒１２Ａと逆位相の関係にある圧縮行程気筒１２Ｃにおいては、空気容積が多い側に振れているため、その空気量に対応する燃料噴射量が増大できる関係にあることから、圧縮行程気筒１２Ｃにおいて、逆転動作（膨張行程気筒１２Ａの空気圧縮）と正転動作との双方で燃焼させるように、１回目用空燃比をリーンとし、２回目用空燃比が理論空燃比以下となるように設定して、正転動作時における膨張行程気筒１２Ａでの燃焼に続いて、圧縮行程気筒１２Ｃで燃焼させても良い。

また、上記実施形態におけるエンジンの始動装置では、自動停止状態にあるエンジンを再始動させる際に、圧縮行程気筒１２Ｃに第１回目の燃焼を行わせることにより、最初にクランク軸３を少しだけ逆回転させて膨張行程気筒１２Ａ内の混合気を圧縮した後に点火するようにしているが、本発明に係るエンジンの始動装置は、これに限るものではなく、膨張行程気筒１２Ａにおいて初回の燃焼を行わせ、エンジンを一旦逆転させることなく再始動させるように構成してもよい。

またピストン１３の適正停止位置Ｒ、エンジンの各所定回転速度Ｎ１〜Ｎ４、スロットル弁２３の各所定開度Ｋ１，Ｋ２および吸気圧力の各所定圧力Ｐ１，Ｐ２などの設定値は、エンジンの特性等に応じて適宜変更して良い。

本発明に係る始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。 エンジンの吸気系および排気系の構成を示す説明図である。 エンジンの停止時に膨張行程およ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。 エンジン停止時におけるエンジン回転速度の変化状態等を示すタイムチャートである。 図４の部分拡大図であり、さらにクランク角および各気筒の行程推移を示すタイムチャートである。 燃料供給を停止してからのエンジン回転速度の低下度合と、スロットル弁の開度特性との関係を模式的に示す説明図である。 エンジン停止時のエンジン回転速度とピストン停止位置との相関関係を示す分布図である。 エンジン停止前から２番目における上死点回転速度とピストン停止位置との相関関係を示す分布図である。 エンジンの自動停止制御動作の前半部を示すフローチャートである。 エンジンの自動停止制御動作の後半部を示すフローチャートである。 ピストン停止位置の検出制御動作を示すフローチャートである。 クランク角信号に出力信号を示す説明図である。 エンジンの再始動時における制御動作を示すフローチャートである。 エンジンの再始動時における燃焼動作等を示すタイムチャートである。 エンジンの再始動時におけるエンジン回転速度の変化状態等を示すタイムチャートである。

２ ＥＣＵ（自動停止制御手段）
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ 気筒
２３ スロットル弁（吸気流量調節手段）
２６ 吸気圧センサ（吸気圧力検出手段）
Ｎ１ 第１所定エンジン回転速度
Ｎ２ 第２所定エンジン回転速度
Ｎ４ 第３所定エンジン回転速度
Ｐ２ 第１所定圧力
ｔ１ 第１所定時期
ｔ２ 第２所定時期
ｔ４ 第３所定時期

Claims (3)

1. 気筒内のピストンが上死点と下死点との間を２往復することにより、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４つのサイクルを作り出す４サイクルエンジンを再始動させる装置として構成され、かつ、各気筒に、燃焼室内に臨んで燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁が設けられ、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジン運転を継続させるための上記燃料噴射弁による燃料供給を停止させてエンジンを自動的に停止させるとともに、自動停止状態にあるエンジン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状態にある気筒に燃料を噴射して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを再始動させるように構成されたエンジンの始動装置において、
   エンジンの気筒に吸入される吸気流量を調節する吸気流量調節手段と、
   エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   エンジンを自動停止させる際、アイドル回転速度よりも所定速度高い値に設定された第１所定エンジン回転速度で燃料供給を停止し、その後も、少なくとも気筒内に供給された燃料が燃焼するまで点火を継続させるとともに、上記吸気流量調節手段を、自動停止動作の初期の第１所定時期にエンジン運転を継続させるために必要な最小限の吸気流量よりも所定量多い吸気流量状態となるように設定し、その後の第２所定時期に上記吸気流量を減少させるように制御する自動停止制御手段とを備え、
   上記第２所定時期は、上記燃料供給停止後の各気筒における燃焼期間が経過してエンジン回転速度が低下し始めた後の、第２所定エンジン回転速度に到達した時点に設定され、該第２所定エンジン回転速度は、該第２所定エンジン回転速度に到達した時点で上記吸気流量調節手段が上記吸気流量を減少させる方向に動作することによって、全気筒における停止直前の最後の上死点の１つ前の上死点から吸気行程が始まって圧縮行程中に停止する気筒の停止直前の最後の吸気行程における吸気流量が、上記１つ前の上死点で吸気行程が終了して膨張行程中に停止する他の気筒の最後の吸気行程における吸気流量よりも少なくなる時期のエンジン回転速度であって、アイドル回転速度よりも高く、上記第１所定エンジン回転速度よりも低い値に設定されることを特徴とするエンジンの始動装置。
2. 上記第１所定時期は、上記燃料供給を停止する時期と略同時として設定されていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動装置。
3. 吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段を備え、
   上記自動停止制御手段は、順次通過する各気筒の圧縮上死点通過時のエンジン回転速度が、所定回転速度以下となったとき、その時期を全気筒における停止直前の最後の上死点通過時期と判別し、その最後の上死点通過時期以降であって、エンジンが停止する前に設定される第３所定時期に上記吸気流量を増大させるとともに、上記最後の上死点通過時期付近のエンジン回転速度が第３所定エンジン回転速度以上であり、かつ上記最後の上死点の１つ前の上死点通過時期における上記吸気圧力検出手段による検出圧力が第１所定圧力以下のときは、上記第３所定時期になされる吸気流量増大の量を抑制することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの始動装置。
   

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