JP4415841B2 - ４サイクルエンジンの始動装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定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、その後、所定の再始動条件が成立したときに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、燃焼性能や排気性能を高めるために、排気行程中に吸気バルブを開くようにしたエンジンの排気還流制御（いわゆる内部ＥＧＲ制御）が考えられている（例えば、特許文献１参照）。このような手法によると、多量の内部ＥＧＲによりポンピングロスを低減でき、また、圧縮自己着火による燃費改善を図ることができる。

さらに、近年では、燃費低減及び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おり、このアイドルストップ制御と上記内部ＥＧＲ制御とを併用することが提案されている。
特開２００１−１０７７５９号公報

しかしながら、上記アイドルストップ制御と内部ＥＧＲ制御とを併用する場合、当該アイドルストップ制御によりエンジンを再始動する際に、その出力（トルク）が低下してしまうおそれがあった。

すなわち、上記内部ＥＧＲ制御を上記アイドルストップ制御中に実行する場合には、エンジンの再始動時に圧縮行程となる気筒の燃焼室内の温度が過度に上昇し、これにより圧縮上死点前の混合気の圧縮自己着火及びこれに伴うブレーキ（逆転方向の力）が生じ易くなるためである。

ここで、燃焼室内の温度が上昇するのは、エンジン停止時には当該エンジン内の気体の流動が殆ど無くなるため、通常運転時に加熱されたエンジン自体（シリンダ等）の熱が燃焼室内及び排気系内の気体に伝達することが大きな要因となっている。

具体的に、上記特許文献１の内部ＥＧＲ制御にあっては、上記自動停止時に加熱された排気系の気体を、上記再始動時に吸気行程となる気筒が吸引するので、続く圧縮行程時に燃焼室内の温度が過度に上昇してしまい、再始動時の出力低下を招くおそれがあった。

そこで、上記エンジン停止条件が成立してからエンジンの再始動が完了するまでの間、内部ＥＧＲ制御を停止させることも考えられるが、このようにすると、エンジン自動停止動作期間中に再始動要求が生じて再始動が実行されるような場合も含めて、エンジン停止条件及び再始動条件が成立する度に内部ＥＧＲ制御の停止及び実行を繰り返す必要が生じ、このことは、その切換機構の使用頻度を高める結果、当該切換機構の劣化を早める要因となっていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、排気還流の実行又は停止の切換頻度を可及的に低減しつつ再始動性能を向上することができる４サイクルエンジンの始動装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、所定のエンジン自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを停止させるとともに、この燃料供給停止後において所定の再始動条件が成立したときに少なくともエンジン停止時に膨張行程にある気筒で燃焼を行わせることによりエンジンを再始動させる自動停止制御を実行するようにした４サイクルエンジンの始動装置において、排気弁を排気行程での開弁動作のほかに吸気行程で再度開弁させる再開弁動作により筒内への排気還流を可能にする弁駆動手段と、この弁駆動手段による上記再開弁動作の実行又は停止を切換可能な弁駆動制御部とを備え、上記エンジン自動停止条件が成立し、燃料供給を停止させるときのエンジン回転数を通常運転時におけるアイドル回転数よりも高くし、上記弁駆動制御部は、上記再開弁動作を、燃料供給停止後のエンジン自動停止動作期間の途中で停止させるとともに、少なくともエンジン停止後であって上記再始動条件が成立した時点から所定時間が経過した後に再開させることを特徴とするものである。

本発明によれば、エンジン自動停止条件の成立後、再開弁動作の停止よりも早い時期に再始動条件が成立した場合に、再開弁動作を実行している状態を維持したまま、エンジンを再始動することができるので、エンジン自動停止条件及び再始動条件が成立する度に再開弁動作の停止又は実行を切り換える場合と比較して、当該再開弁動作の切り換え頻度を少なくすることができる。

さらに、本発明では、エンジン停止後に再始動条件が成立してから所定時間が経過するまでの間、再開弁動作を停止することにより、エンジン停止時に吸気行程にある気筒にあっては吸気系から新気を吸入することができるとともに燃焼室内や排気系内の加熱された気体の還流を停止することができるので、当該自動停止時に排気の還流を実行する場合と比較して、圧縮上死点前の混合気の圧縮自己着火によるブレーキを抑制することができ、再始動性能を向上することができる。

そして、本発明では、上記のようにエンジン自動停止期間の途中まで再開弁動作を実行するようにしているので、この期間中においては気筒内の掃気効率が低下するものの、燃料供給を停止させるときのエンジン回転数を通常運転時におけるアイドル回転数よりも高くしているので、燃料供給を停止するときにそのままエンジン回転数を維持する場合よりもピストン動作回数を多く実行することができ、掃気性能を補うことができる。

したがって、本発明によれば、排気還流の実行又は停止の切換頻度を可及的に低減しつつ再始動性能を向上することができる。

なお、上記所定時間とは、エンジンの回転数が比較的高速となるまでの時間であり、例えば、３ＴＤＣ（３回目の上死点）を経過するまでの時間に設定することができる。

上記４サイクルエンジンの始動装置において、筒内へ流入する吸気流量を調整する吸気流量制御部をさらに備え、この吸気流量制御部は、エンジン停止時に膨張行程で停止する気筒及び圧縮行程で停止する気筒のそれぞれについて、少なくとも停止前最後の吸気行程における吸気量が少なくなるように吸気流量を低減させるとともに、上記弁駆動制御部は、上記再開弁動作を、エンジン停止時に膨張行程で停止する気筒についてその停止前最後の吸気行程までは実行させ、エンジン停止時に圧縮行程で停止する気筒についてその停止前最後の吸気行程からは停止させることが好ましい。

この構成によれば、上記自動停止時に膨張行程となる気筒を、その容積が比較的大きい適正停止位置とする確率を高くすることができるので、再始動性能をより向上することができる。

つまり、上記構成では、吸気流量制御部によってエンジン停止時に膨張行程及び圧縮行程で停止する各気筒の停止前最後の吸気行程おける吸気量が低減するものの、弁駆動制御部によってエンジン停止時に膨張行程となる気筒の吸気行程までは再開弁動作が実行されるので、この気筒では排気通路側からも空気が吸入されて気筒の吸気量が多くなり、一方、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒の吸気量が少なくなる。したがって、両気筒のうちでエンジン停止時に膨張行程となる気筒の方が圧縮抵抗が大きくなる。これにより、エンジン停止時に膨張行程となる気筒ではピストン停止位置が膨張行程の中間より下死点に近くなり、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒ではピストン停止位置が行程の中間より上死点側となるようなエンジン停止状態が得られる確率が高くなる。

このように再開弁動作の実行又は停止により吸気量の調整とそれによるピストン停止位置の調整とを行うことができ、特に筒内に入る空気量を直接的に調整できる。

上記４サイクルエンジンの始動装置において、上記吸気量調整手段は、少なくとも上記燃料供給停止直後からエンジン停止時に膨張行程で停止する気筒についてその停止前最後の吸気行程が開始されるまでの間、所定時間にわたり吸気流量を多くすることが好ましい。

この構成によれば、吸気量調整手段によって、エンジン停止時に膨張行程となる気筒の停止前最後の吸気行程が開始されるまでの間、吸気流量を増加させることができるので、上記再開弁動作実行中における掃気効率をさらに補うことができる。

上記４サイクルエンジンの始動装置において、上記燃料供給停止直後に上記再始動条件が成立した場合に、全気筒の排気行程又は吸気行程を少なくとも１回実行した後に燃料供給を再開することが好ましい。

この構成によれば、燃料供給停止直後に少なくとも１回の掃気を行うことができるので、残留ガスによる燃焼不良等を抑制して、再始動性能をより向上させることができる。

上記４サイクルエンジンの始動装置において、上記吸気弁は、上死点付近で開弁するとともに下死点よりも前の段階で閉弁するようになっており、上記弁駆動手段は、排気弁を吸気行程の途中で開弁させるとともに上記吸気弁よりも遅く閉弁させることが好ましい。

この構成によれば、排気弁が吸気行程途中で開弁し、吸気弁よりも遅く閉弁させるので、この開弁動作において、排気行程で排出された既燃ガスを内部ＥＧＲガスとして比較的大量に気筒内に導入することができる。これにより、充填効率を確保しつつ、気筒内に導入された新気を加温することができる結果、後続する圧縮行程での圧縮自己着火が確実になる。また、吸気行程において排気弁を開く構成を採用しているので、排気弁がピストンと干渉しないタイミングで内部ＥＧＲを実現することができる。したがって、幾何学的な圧縮比を可及的に高めることが可能になる。

本発明によれば、排気還流の実行又は停止の切換頻度を可及的に低減しつつ再始動性能を向上することができる。

図１及び図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外略構成を示している。このエンジンには、シリンダヘッド３及びシリンダブロック４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、４つの気筒（＃１気筒５Ａ、＃２気筒５Ｂ、＃３気筒５Ｃ及び＃４気筒５Ｄ）が設けられているとともに、各気筒５Ａ〜５Ｄの内部には、クランク軸６に連結されたピストン７が嵌装されることにより、その上方に燃焼室８が形成されている。

上記各気筒５Ａ〜５Ｄの燃焼室８の頂部には、プラグ先端が燃焼室８内に臨むように点火プラグ９が設置されている。点火プラグ９には、これに電気火花を発生させるための点火装置１０が付設されている。また、上記燃焼室８の側方には、当該燃焼室８内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１１が設けられている。

この燃料噴射弁１１は、図外のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、上記ＥＣＵ２の燃焼制御部１２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９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５Ａ〜５Ｄの燃焼室８の上部には、燃焼室８に向かって開口する吸気ポート１３及び排気ポート１４が設けられているとともに、これらのポート１３、１４に、吸気弁１５及び排気弁１６がそれぞれ装備されている。

上記吸気弁１５は、図外の動弁機構によって、図５の符号Ｌ１に示すようなタイミングで駆動される。つまり、上記吸気弁１５は、排気上死点より前の段階で開弁されるとともに、吸気下死点より前の段階で閉弁される。

一方、上記排気弁１６は、動弁機構１７によって、排気行程中に行なわれる通常開弁動作及び吸気行程中に行われる再開弁動作の駆動が可能とされている。

図３及び図４は、動弁機構１７の具体的構成を示す斜視図及び側面断面図である。

図１、３及び４を参照して、動弁機構１７は、排気弁１６駆動用のカムシャフト１８に設けられた比較的リフト量の大きい通常開弁動作用の第１カム１９と比較的リフト量の小さい再開弁動作用の第２カム２０とを備えるとともに、これら両カム１９、２０と吸気弁１５との間に設けられて、吸気弁１５を第１カム１９で駆動する状態と第２カム２０で駆動する状態とに切り換える切換機構２１とを備えている。

上記第１カム１９は、２つ一組で対をなしており、第２カム２０は、カムシャフト１８の軸方向において、第１カム１９の間に配置されている。また、これら第１カム１９及び第２カム２０は、後述する排気弁１６の開弁動作（図５参照）を実行するように、それぞれカムシャフト１８の軸線回りに位置ずれして配置されている。

上記切換機構２１には、第２カム２０に対応した位置に設置されるセンタタペット２２と、第１カム１９に対応した位置に設置される一対の突部２３を備えたサイドタペット２４とが設けられ、このサイドタペット２４の底部と、上記センタタペット２２の底面との間には、センタタペット２２の上面を第２カム２０に圧接させる方向に付勢する一対の圧縮コイルばね２５が配設されている。

また、センタタペット２２及びサイドタペット２４の両突部２３には、相対応したロック孔２６、２７がそれぞれ形成され、センタタペット２２が図４に示す上昇位置にある場合に、上記ロック孔２６、２７が連通状態となるように構成されている。また、上記センタタペット２２のロック孔２６内には、第１及び第２のロックピン２８、２９がその軸方向に摺動可能に配設されている。上記サイドタペット２４の両突部２３の一方に設けられたロック孔２７には、上記ロックピン２９の先端部が嵌入される凹部を有する第１ホルダ３０が配設されるとともに、上記両突部２３の他方に設けられたロック孔２７には、プランジャ３１を保持する第２ホルダ３２が配設されている。

上記センタタペット２２のロック孔２６内には、第１のロックピン２８を基端部側（プランジャ３１側）に付勢する圧縮コイルばね３３と、第２のロックピン２９を第１ロックピン２８側に付勢する圧縮コイルばね３４とが配設されている。

そして、サイドタペット２４に形成された作動油給排用の通路３５を介して切換機構２１への作動油の供給が停止されている通常時には、図４に示すように、上記圧縮コイルばね３３、３４の付勢力により、第１のロックピン２８が第２ホルダ３２とセンタタペット２２のロック孔２６とに跨った状態で収容されるとともに、第２のロックピン２９が、第１ホルダ３０内に収容されることにより、センタタペット２２とサイドタペット２４とが連結状態に保持された状態となる。これにより、第１カム１９及び第２カム２０で排気弁１６が作動される。

一方、上記作動油給排用の通路３５から上記プランジャ３１と第２ホルダ３２の底部との間に作動油が供給されると、プランジャ３１により押された第１のロックピン２８がセンタタペット２２のロック孔２６内に収容されるとともに、上記第２のロックピン２９が、第１ホルダ３０内に収容されることにより、センタタペット２２とサイドタペット２４との連結状態が切り離される。この状態では、サイドタペット２４に対してセンタタペット２２が相対変位（上下動）するので、第２カム２０に駆動されるセンタタペット２２の駆動力が、上記サイドタペット２４を介して吸気弁１５に伝達されることが阻止される一方、第１カム１９により排気弁１６が作動される。

そして、上記動弁機構１７により、上記排気弁１６は、図５の符号Ｌ２で示す通常開弁動作、及び符号Ｌ３で示す再開弁動作が実行される。つまり、排気弁１６は、上記第１カム１９によって符号Ｌ２で示すように下死点の直前から上死点の直後まで開かれるとともに、上記第２カム２０によって符号Ｌ３で示すように吸気行程の途中から下死点の後の段階まで開かれる。

つまり、当実施形態では、符号Ｌ１で示すように吸気弁１５を上死点手前から下死点よりも前の段階までの間で開弁させる一方、符号Ｌ３に示すように排気弁１６を吸気行程の途中で開弁させるとともに上記吸気弁１５よりも遅く閉弁させるようにしている。

この排気弁１６の再開弁動作により、排気行程で排出された既燃ガスを内部ＥＧＲガスとして比較的大量に気筒内に導入することができる。

なお、当実施形態では、上記第１カム１９及び第２カム２０を有するカムシャフト１８と、上記切換機構２１と、この切換機構２１に対して作動油を供給する図外の作動油供給手段が、弁駆動手段の一例を構成している。

再び図１及び２を参照して、上記吸気ポート１３及び排気ポート１４には、吸気通路３６及び排気通路３７が接続されている。上記吸気ポート１３に近い吸気通路３６の下流側は、各気筒５Ａ〜５Ｄに対応して独立した分岐吸気通路３６ａとされ、この各分岐吸気通路３６ａの上流端がそれぞれサージタンク３６ｂに連通している。このサージタンク３６ｂよりも上流側には共通吸気通路３６ｃが設けられるとともに、この共通吸気通路３６ｃには、アクチュエータ３８により駆動されるスロットル弁３９が配設されている。このスロットル弁３９の上流側には、吸気流量を検出するエアフローセンサ４０及び吸気の温度を検出する吸気温センサ４１が設けられ、スロットル弁３９の下流側には吸気圧力（負圧）を検出する吸気圧センサ４２が設けられている。

また、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６に連結されたオルタネータ４３が付設されている。このオルタネータ４３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整することにより発電量を調整するレギュレータ回路４３ａを内蔵し、このレギュレータ回路４３ａに入力される上記ＥＣＵ２からの制御信号に基づき、車両の電気負荷及び車載バッテリ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６の回転角を検出する２つのクランク角センサ４４、４５が設けられ、一方のクランク各センサ４４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各センサ４４、５４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６の回転方向及び回転角度が検出されるようになっている。

また、エンジン本体１には、上記カムシャフト１８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各センサ４６と、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ４７とが設けられ、また、車体側には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開度センサ４８が設けられている。

ＥＣＵ２は、エンジンの運転を統括的に制御するコントロールユニットである。当実施形態のエンジンは、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５Ａ〜５Ｄへの燃料供給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れ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）を行うように構成されている。以下、ＥＣＵ２の説明にあたり、このアイドルストップ制御に関する部分を中心に説明する。

ＥＣＵ２は、エアフローセンサ４０、吸気圧センサ４２、クランク角センサ４４、４５、カム角センサ４６、水温センサ４７及びアクセル開度センサ４８からの各検知信号が入力されるとともに、燃料噴射弁１１、スロットル弁３９のアクチュエータ３８、点火装置１０、オルタネータ４３のレギュレータ回路４３ａ及び図外のスタータモータのそれぞれに各駆動信号を出力する。ＥＣＵ２は、燃焼制御部１２、発電量制御部４９、ピストン位置検出部５０、筒内温度推定部５１及びＶＶＬ（Variable Valve Lift）制御部５２を機能的に含んでいる。

燃焼制御部４１は、主に燃料噴射時期、各噴射における燃料噴射量、点火時期、吸気流量等を設定して、各気筒内５Ａ〜５Ｄにおける燃焼を制御する。

燃料噴射量及び燃料噴射時期に関しては、これらを適切に設定し、その制御信号を燃料噴射弁１１に出力する。特に当実施形態では、後述するように再始動時における膨張行程気筒での最初の燃焼のための燃料を分割噴射によって供給している。燃焼制御部４１は、その分割噴射時期の設定や、燃料配分の設定も行う。

点火時期に関しては、各気筒５Ａ〜５Ｄに対して適切な点火時期を設定し、各点火装置１０に点火信号を出力する。

吸気流量に関しては、各気筒５Ａ〜５Ｄに対して適切な吸気流量を設定し、その吸気流量に応じたスロットル弁３９の開度信号をアクチュエータ３８に出力する。特に当実施形態では、後述するようにエンジンの自動停止時期の途中でスロットル弁３９の開度を絞って、各気筒５Ａ〜５Ｄに対する吸気流量を少なくするようになっている。

発電量制御部４９は、オルタネータ４３の適切な発電量を設定し、その駆動信号をレギュレータ回路４３ａに出力する。特に当実施形態では、後述するようにエンジンの自動停止時にオルタネータ４３の発電量を調節することによってクランクシャフト６の負荷を変化させ、ピストン７が再始動に適した適正範囲に停止するような制御を行っている。また、再始動時には、通常よりも多めの発電を行うことによってエンジンの負荷を増大させ、吹き上がり（必要以上に急速なエンジン回転速度の上昇）を防止する制御を行っている。

ピストン位置検出部５０は、クランク各センサ４４、４５の各検出信号に基づき、ピストン位置を検出する。ピストン位置とクランク角（°ＣＡ）とは１対１に対応するので、一般的になされているように当明細書においてもピストン位置をクランク角で表す。当実施形態では、後述するように膨張行程気筒及び圧縮行程気筒の自動停止中のピストン位置に基づいて各筒内空気量を算出し、それに応じて再始動時における各気筒５Ａ〜５Ｄの燃焼制御を行っている。

筒内温度推定部５１は、水温センサ４７によって検知されるエンジン水温や、吸気温センサ４１によって検知される吸気温度等に基づいて、予め実験等によって求められたマップを用いる等して各気筒５Ａ〜５Ｄの気筒内の空気温度を推定するようになっている。

ＶＶＬ制御部５２は、図外の作動油供給手段を制御して上記切換機構２１に対する作動油の供給又は停止を切り換えることにより、当該切換機構２１による排気弁１６の再開弁動作のＯＮ又はＯＦＦ（以下、ＶＶＬ制御の実行、停止と称す）を切り替えるようになっている。

次に当実施形態のアイドルストップ制御について以下説明する。アイドルストップ制御では、所定のエンジン自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを停止させ、そのエンジン停止後において所定の再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させる。当実施形態では、燃料供給停止後のエンジン自動停止期間の途中で上記再開弁動作を停止させるようにしている。これにより、上記自動停止期間の途中で再始動条件が成立した場合に再開弁動作を実行させたままエンジンを再始動させることができるので、燃料供給停止後に再開弁動作を停止する場合と比較して、再開弁動作の切り換え頻度の増加を抑制することができる。

そして、再始動に際しては、まず圧縮行程気筒で燃焼を行わせることにより、そのピストン７を押し下げてクランク軸６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７を一旦上昇（上死点に近づける）させ、その気筒内の空気（燃料噴射後は混合気となる）を圧縮した状態で、この混合気に点火して燃焼させている。この燃焼によって、クランク軸６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ている。

上記のようにして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（当実施形態では圧縮行程気筒及び吸気行程気筒）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、膨張行程気筒に充分な空気量を確保しておく必要がある。

図６（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７が互いに逆方向に作動する。膨張行程気筒のピストン７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７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６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上死点側の所定範囲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７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６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６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（以下、この範囲Ｒを適正停止範囲Ｒとする）。

ピストン７を適正停止範囲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７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、クランク角ＣＡ、ＶＶＬ制御のＯＮ又はＯＦＦ、スロットル弁３９の開度Ｋ及び各気筒の行程推移を示す。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、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、通常運転時のアイドル回転速度という）よりも高い値、例えば通常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上記目標速度（自動停止条件成立時のアイドル回転速度）を８５０ｒｐｍ程度（自動変速機はニュートラル（Ｎ）レンジ）に設定することにより、エンジン回転速度Ｎｅを通常のアイドル回転速度よりも少し高い回転速度で安定させる制御を実行する。また、上記時点ｔ０までの通常運転時には、上記ＶＶＬ制御が実行（ＯＮ）されている。さらに、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３９の開度Ｋを調節する。

そして、エンジンの回転速度Ｎｅが目標速度に安定した時点ｔ１で燃料噴射を停止させてエンジンの回転速度Ｎｅを低下させる。また、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で、スロットル弁３９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、気筒内空燃比が空気過剰率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３９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３９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７は前者の場合を示している。

この制御によって時点ｔ１からやや遅れてブースト圧Ｂｔが増大し始める（時点ｔ１直前が均質燃焼の場合）か、又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、この時点ｔ１においては上記再開弁動作が実行されて排気ガスの掃気性能が低下するものの、上記ブースト圧Ｂｔの増大又は比較的高いブースト圧Ｂｔの維持により排気ガスの掃気性能を補うことができる。

また、ＥＣＵ２は、時点ｔ１でオルタネータ４３の発電を一旦停止させる。これによってクランク軸６の回転抵抗を低減し、エンジンの回転速度Ｎｅが早く停止し過ぎないようにしている。

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ｔ６で停止するが、このエンジンの回転速度Ｎｅの低下は、図７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いく。

図７に示すクランク角ＣＡのタイムチャートは、実線が＃１気筒５Ａ及び＃３気筒５Ｃ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５Ｂ及び＃４気筒５Ｄ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、実線又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、その圧縮上死点を越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ｔ５の後に圧縮上死点を迎える圧縮行程気筒５Ｃでは、慣性力によるピストン７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７が上死点を超えることなく押し返されてクランク軸６が逆転する。このクランク軸６の逆転によって膨張行程気筒５Ａ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５Ａのピストン７が下死点側に押し返されてクランク軸６が再び正転し始め、このクランク軸６の逆転と正転とが数回繰り返されてピストン７が往復作動した後に停止することになる。このピストン７の停止位置は、圧縮行程気筒５Ｃ及び膨張行程気筒５Ａ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５Ｄ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越えた時点ｔ５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５Ａのピストン７を適正停止範囲Ｒ内に停止させるためには、まず膨張行程気筒５Ａ及び圧縮高低気筒５Ｃ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５Ａの圧縮反力が圧縮高低気筒５Ｃ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、燃料噴射の停止から所定時間が経過した時点ｔ２でスロットル弁３９を閉止してその開度Ｋを低減させることによりブースト圧Ｂｔを下げて、膨張行程気筒５Ａ及び圧縮行程気筒５Ｃのそれぞれについて、エンジン停止前最後の吸気行程での吸気量が少なくなるようにしている。

これに加えて、当実施形態では、膨張行程気筒５Ａの最後の吸気行程における吸気下死点を越えた時点ｔ４において上記ＶＶＬ制御を停止することにしている。これにより、最後の吸気行程において、膨張行程気筒５Ａには吸気弁及び排気弁から空気を吸入させることができる一方、圧縮行程気筒５Ｃには吸気弁のみから空気を吸入させることになるので、上記スロットル弁３９の開度Ｋの調節と相俟って、より確実に、圧縮行程気筒５Ｃよりも膨張行程気筒５Ａの吸気流量を多くすることができる。

特に、上記スロットル弁３９の開度Ｋを調節する場合には燃焼室８内までの距離（つまり、共通吸気通路３６ｃ、サージタンク３６ｂ及び分岐吸気通路３６ａの通路長）に起因して当該開度Ｋの調節から吸気流量の変化までにタイムラグが生じるのに対し、ＶＶＬ制御では排気弁１６の開閉によって燃焼室８内への気体の連通経路を遮断するようにしているので、ＶＶＬ制御の停止から吸気流量の変化までに即時性を持たせることができる結果、上記時点ｔ４において確実に圧縮行程気筒５Ｃに対する吸気流量を減らすことができる。

ところで、このようにしてエンジンを自動停止させ、エンジン回転速度が低下する過程において、各気筒５Ａ〜５Ｄ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５Ａのピストン停止位置との間に明確な相関関係がある。すなわち、各段階（停止前から２番目、３番目、４番目・・・）の上死点回転速度ｎｅがそれぞれ一定の速度範囲内にあるときに膨張行程気筒５Ａのピストン停止位置が適正停止範囲Ｒ内となる確率が高くなるのである。

この特性を利用し、当実施形態ではエンジン回転速度Ｎｅの低下過程における所定の段階（特に重要なのは停止前から２番目〔時点ｔ４〕）の上死点回転速度ｎｅが一定の速度範囲内となるような制御を行って、膨張行程気筒５Ａのピストン７がより確実に適正停止範囲Ｒ内で停止するような制御を行っている。具体的には、オルタネータ４３の発電量を増減させることによってクランク軸６の負荷（エンジン負荷）を調節し、停止前から２番目の上死点回転速度ｎｅ（時点ｔ４）が、３５０±５０ｒｐｍの範囲内となるようにしている。

エンジン回転速度Ｎｅがさらに低下し、最後の圧縮上死点通過時期（図７に示す時点ｔ５）を過ぎると、何れの気筒も上死点を通過することなく、行程の推移はなされなくなる。ピストン７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６が逆転し、エンジンの回転速度Ｎｅが負になる）しつつ狙いの適正停止範囲Ｒに停止しようとする。しかし、このとき吸気行程気筒５Ｄ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７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７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７が狙いよりも上死点よりに停止し易くなる。吸気行程気筒５Ｄのピストン７と膨張行程気筒５Ａのピストン７とは同位相で動くので、結局膨張行程気筒５Ａのピストン７が狙いよりも上死点よ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ｔ５と略同時（やや遅らせても良い）にスロットル弁３９の開度Ｋを図７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５Ｄの吸気抵抗を低減している。これによって膨張行程気筒５Ａ及び圧縮行程気筒５Ｃ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７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ｔ５が最後の圧縮上死点通過時期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５Ｃでの）圧縮上死点は通過しないことを時点ｔ５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数と、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５Ａのピストン停止位置が下死点寄り、圧縮行程気筒５Ｃが上死点寄り）で停止しやすくなる。

さらに、ＥＣＵ２は、停止前２番目の上死点通過時期（上記時期ｔ４）を判別するようにしている。具体的に、ＥＣＵ２は、各上死点通過時のエンジン回転数が予め実験等で求められた停止前３番目の上死点回転速度範囲Ｎ３（例えば、４２０〜４７０ｒｐｍ：図７参照）の範囲内であると判定された場合に、次に迎える上死点が停止前２番目の上死点通過時期であると判別する。ここで得られた停止前２番目の上死点通過時期（時点ｔ４）に基づいて、上記再開弁動作を停止させることになる。

次にエンジンを自動停止させる際のＥＣＵ２の制御動作を図８及び図９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、冷却水温度が所定の自動停止許可温度（例えば、６０℃）以上であり、ブレーキスイッチのＯＮ状態が所定時間にわたり継続し、かつバッテリ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）、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３９の開度Ｋを調節（スロットル弁３９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ドバックされる（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〜Ｓ５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。

さらに、上記のように自動停止条件成立時のアイドル回転速度を一旦通常のアイドル回転速度よりも高い値とすることにより、自動停止条件成立からしばらくの間実行される上記再開弁動作に伴って低下する掃気性能を、後述する燃料供給停止後において補うことができる。

次いで、燃料噴射の停止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７の時点ｔ１）で、スロットル弁３９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４３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）。なお、上記ステップＳ７でスロットル弁３９を開けることにより、各気筒への吸気流量を増加させて、上記再開弁動作に伴い低下する掃気性能を補うことができる。

その後、燃料噴射の停止時期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（図７の時点ｔ２）でスロットル弁３９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３９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３９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。詳しくは後述するが、このように低下したブースト圧Ｂｔに起因して、膨張行程気筒５Ａ及び圧縮行程気筒５Ｃのそれぞれについて、エンジン停止前最後の吸気行程における吸気量が低減する。

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３９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７の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３９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以下に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となるようにオルタネータ４３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が所定値範囲Ｎ３（４２０〜４７０ｒｐｍ）であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。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、エンジン停止前３番目の上死点回転速度ｎｅがとり得るエンジン回転速度であって、実験等により予め測定された範囲である。

上記ステップＳ１４の判定がＮＯである間はステップＳ１４に戻ってその制御が繰返され、ステップＳ１４の判定がＹＥＳになると、次いでエンジン停止前２番目の上死点を迎えたか否かを判定する（ステップＳ１５）。このステップＳ１５の判定がＮＯである間はステップＳ１５を繰り返し実行する一方、ステップＳ１５の判定がＹＥＳとなると、上記ＶＶＬ制御を停止させる（ステップＳ１６）。

つまり、このステップＳ１６では、図７の時点ｔ４においてＶＶＬ制御を停止させる。この結果、膨張行程気筒５Ａの吸気行程後、圧縮行程気筒５Ｃの吸気行程前にＶＶＬ制御が停止されるので、エンジン停止時における、膨張行程気筒５Ａの吸気流量が多く、圧縮行程気筒５Ｃの吸気流量が少なくなる。したがって、膨張行程気筒５Ａの圧縮反力が大きくなり、圧縮行程気筒５Ｃの圧縮反力が小さくなるので、エンジン停止時に膨張行程気筒５Ａのピストン７を適正停止範囲Ｒ内に停止させる確立を高くすることができる。

特に当実施形態では、上記ステップＳ１０においてスロットル弁３９が閉止されていることにより、膨張行程気筒５Ａ及び圧縮行程気筒５Ｃのそれぞれについて、エンジン停止前最後の吸気行程における吸気量が減らされているものの、上記ＶＶＬ制御を実行することにより、各気筒５Ａ及び５Ｃに対する吸気量を補うことができる。

次に、上死点速度ｎｅが停止前最後の上死点回転速度Ｎ４以下であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。この所定値Ｎ４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。

上記ステップＳ１７の判定がＮＯである間はステップＳ１７を繰り返し実行する一方、ステップＳ１７の判定がＹＥＳとなると、スロットル弁３９を所定の大きな開度（例えば、４０％）に開弁させる（ステップＳ１８）。

その後、エンジンの回転速度Ｎｅがさらに低下することに従い、エンジンが停止状態になったか否かを判定し（ステップＳ１９）、ＹＥＳと判定された時点（図７中のｔ７）で、後述するように上記クランク角センサ４４、４５の検出信号に基づいてピストン７の停止位置を検出する制御を実行した後（ステップＳ２０）、制御動作を終了する。

以上のような自動停止の制御によると、ピストン停止位置が適正停止範囲Ｒ内となる確率が高められる。

すなわち、図７に示すように、エンジンの自動停止動作の初期には掃気のためにスロットル弁３９が開度Ｋ１に開かれるが、次に一旦スロットル弁３９が閉じられて吸気流量が少なくされ、その後、膨張行程気筒５Ａのピストン７がエンジン停止前最後の上死点を通過する時期ｔ４に再開弁動作が停止されることにより、当該膨張行程気筒５Ａの停止前最後の吸気行程では吸気量が多く、圧縮行程気筒５Ｃの停止前最後の吸気行程では吸気量が少なくなる。したがって、相対的に膨張行程気筒５Ａは圧縮抵抗が高く、圧縮行程気筒５Ｃは圧縮抵抗が低くなる。

これと相俟って、停止前最後の上死点を越えた時点ｔ５（ステップＳ１９）においてスロットル弁３９を開放することにより吸気行程気筒５Ｄの吸気抵抗が低下するので、膨張行程気筒５Ａのピストン７が膨張行程の中間より下死点側の位置、つまり適正停止範囲Ｒ（図６参照）内に停止する確率が高くなる。

このような位置に膨張行程気筒５Ａのピストン７を停止させることにより、後述するように、エンジン再始動時に始動性能が高められることになる。

図１０は、上記フローチャートのステップＳ２０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４４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、又は第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Ｓ２１）。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１１（ａ）のようになるか、それとも図１１（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１１の（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Ｈｉｇｈとなる。一方、エンジンの逆転時には、図１１（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Ｓ２１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Ｓ２２）、ステップＳ２１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Ｓ２３）。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Ｓ２４）。

なお、上述した自動停止制御と並行して、再始動条件が成立したか否かが常に判定されており、ここで再始動条件が成立したと判定された場合、例えば、アクセル操作等が行われた場合、バッテリ電圧が低下した場合、あるいはエアコンが作動した場合等には、図１２に示す停止前再始動制御が実行される。

この停止前再始動制御では、まず、上死点回転速度ｎｅが上記上死点速度Ｎｅ４以下であるか否かを判定する（ステップＳ７１）。つまり、ステップＳ７１では、上記時点ｔ４以降の時点で再始動条件が成立したか否かを判定し、ここでＹＥＳと判定されると、上記ＶＶＬ制御を再開する（ステップＳ７２）。次に、自動変速機のシフトをニュートラル（Ｎレンジ）からドライブ（Ｄレンジ）に変更する（ステップＳ７３）とともに、燃料噴射を再開して（ステップＳ７４）、通常制御に移行する。

一方、上記ステップＳ７１でＮＯと判定されると、当該上死点速度ｎｅが上記上死点速度Ｎ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ７５）。ここで、ＹＥＳと判定されると、上記ステップＳ７３以降の処理を実行する一方、ＮＯと判定されると、原時点におけるクランク角を検出してこれを記憶する（ステップＳ７６）。

このステップＳ７６の時点ではエンジンが惰性で回転しているが、次いで、ステップＳ７６で記憶されたクランク角からクランク軸６が７２０°ＣＡ分経過したか否か、つまり各気筒５Ａ〜５Ｄの行程が１巡したか否かを判定する（ステップＳ７７）。ここで、ＮＯと判定されると、繰り返しステップＳ７７を実行する一方、ＹＥＳと判定されると、上記ステップＳ７３以降の処理を実行する。

このように、当実施形態では、燃料噴射の停止（時点ｔ１）から所定時間（当実施形態では時点ｔ４）までの間に再始動条件が成立した場合には、ＶＶＬ制御を実行したまま通常制御に移行させることができるので、上記切換機構２１の切り換え頻度を低減することができ、その結果、当外切換機構２１の消耗を抑制することができる。

また、上記停止前再始動制御においては、燃料停止直後（当実施形態では時点ｔ２までの間）に再始動条件が成立した場合に、各気筒５Ａ〜５Ｄの行程を１巡経過させた後、燃料噴射を再開するようにしているので、燃料噴射停止直後に各気筒５Ａ〜５Ｄ内に残留するガス等を１巡する行程の間に排出させて、当該残留ガス等による燃焼不良等を抑制することができ、その結果、再始動性能の向上を図ることができる。

一方、上記停止前再始動制御が実行されずに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１２に示すタイムチャートと、図１３〜図１５に示すフローチャートとに基づいて説明する。まず、所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ１０１）、ＹＥＳと判定された場合、例えば、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、バッテリ電圧が低下した場合、あるいはエアコンが作動した場合等には、エンジン水温、自動停止からの経過時間、吸気温度等に基づいて筒内温度を推定する（ステップＳ１０２）。

そして、エンジンの自動停止時に検出されたピストン７の停止位置に基づき、圧縮行程５Ｃ及び膨張行程気筒５Ａ内の空気量を算出する（ステップＳ１０３）。つまり、上記ピストン７の停止位置から圧縮行程気筒５Ｃ及び膨張行程気筒５Ａの燃焼室容積が求められる。なお、エンジンの自動停止時には、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５Ａも新気で満たされた状態にあり、かつ、エンジン自動停止期間中に圧縮行程気筒５Ｃ及び膨張行程気筒５Ａの内部が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になる。

次に、上記クランク角センサ４４、４５の出力信号に応じて検出されたピストン７の停止位置が、圧縮行程気筒５Ｃにおける適正停止範囲Ｒ（上死点前ＢＴＤＣ６０°ＣＡ〜８０°ＣＡ）のうち、下死点ＢＤＣ寄りにあるか否かが判定される（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４でＹＥＳと判定され、圧縮行程気筒５Ｃ内の空気量が比較的に多いことが確認された場合には、上記ステップＳ１０３で算出された圧縮行程気筒５Ｃの空気量に対し、λ（空気過剰率）＞１なる空燃比（例えば、空燃比＝２０程度）となるように１回目の燃料噴射を行う（ステップＳ１０５）。この空燃比は、ピストン７の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒５Ｃの１回目用第１空燃比マップＭ１から求められ、λ＞１というリーン空燃比に設定される。これにより、圧縮行程気筒５Ｃ内の空気量が比較的多いときであっても、逆転のための燃焼エネルギーが過多となることが防止される。

一方、上記ステップＳ１０４でＮＯと判定され、圧縮行程気筒５Ｃ内の空気量が比較的に少ないときは、上記ステップＳ１０３で算出された圧縮行程気筒５Ｃの空気量に対してλ≦１なる空燃比となるように１回目の燃料噴射を行う（ステップＳ１０６）。この空燃比は、ピストン７の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒５Ｃの１回目用第２空燃比マップＭ２から求められ、λ≦１（理論空燃比ないしはそれよりリッチ空燃比）に設定されることにより、圧縮行程気筒５Ｃ内の空気量が少ないときであっても、逆転のための燃焼エネルギーが充分に得られるようになっている。

次に、圧縮行程気筒５Ｃへの１回目燃料噴射から気化時間を考慮して設定した所定時間の経過後の時点ｔ７（図１３参照）に、当該気筒５Ｃに対して点火を行う（ステップＳ１０７：図１３の符号Ｅ０）。そして、点火後の一定時間内にクランク角センサ４４、４５のエッジ、つまり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を判定し、つまり、クランク軸６の逆転が生じているか否かを判定し（ステップＳ１０８）、ＮＯと判定されて失火が生じてピストン７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５Ｃに対して再点火を行う（ステップＳ１０９）。

上記ステップＳ１０８でＹＥＳと判定されてピストン７が動いたことが確認されると、ピストン７の停止位置及び上記ステップＳ１０２で推定した筒内温度に基づいて、膨張行程気筒５Ａに対する分割燃料噴射の分割比（１回目の前段噴射と２回目の後段噴射との比率）を算出する（ステップＳ１２１）。上記後段の噴射比率は、膨張行程気筒５Ａにおけるピストン停止位置が下死点寄りであるほど、また、筒内温度が高いほど大きな値に設定される。

次に、上記ステップＳ１０３で算出した膨張行程気筒５Ａの空気量に対して所定の空燃比（λ≦１）となるように燃料噴射量を算出する（ステップＳ１２２）。この際の空燃比は、ピストン７の停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒５Ａ用の空燃比マップＭ３から求められる。また、ステップＳ１２２で算出された膨張行程気筒５Ａへの燃料噴射量とステップＳ１２１で算出された分割比とに基づき、膨張行程気筒５Ａに対する前段（１回目）の燃料噴射量を算出し、燃料を噴射する（ステップＳ１２３）。

次いで、上記ステップＳ１０２で推定された筒内温度に基づき、膨張行程気筒５Ａに対する後段（２回目）の燃料噴射時期を算出する（ステップＳ１２４）。この２回目の噴射時期は、ピストン７が上死点側への移動（エンジンの逆転）を開始した後で、気筒内の空気が圧縮されている時期であるとともに、噴射燃料の気化潜熱が圧縮圧力を効果的に減少させるように、つまり、ピストン７を上死点へ近づけるように設定され、かつ、２回目の噴射燃料が点火時期までに気化する時間が可及的に長くなるように設定される。

次に、ステップＳ１２２で算出された膨張行程気筒５Ａへの燃料噴射とステップＳ１２１で算出された分割比とによって、膨張行程気筒５Ａに対する後段（２回目）の燃料噴射量を算出し（ステップＳ１２５）、上記ステップＳ１２４で算出された２回目の噴射時期に噴射する（ステップＳ１２６）。

上記膨張行程気筒５Ａへの２回目の燃料噴射後に、所定のディレイ時間が経過した時点ｔ８（図１３参照）で点火する（ステップＳ１２７：図１３の符号Ｅ１）。このディレイ時間は、ピストン７の停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒５Ａ用の点火マップＭ４から求められる。上記点火による膨張行程気筒５Ａでの初回燃焼により、エンジンは逆転から正転に転ずる。したがって、圧縮行程気筒５Ｃのピストン７が上死点側に移動し、気筒内のガス（上記ステップＳ１０７の点火によって燃焼した既燃ガス）が圧縮され始める。

次に、燃料の気化時間考慮に入れ、圧縮行程気筒５Ｃに２回目の燃料を噴射する（ステップＳ１２８）。この際の燃料噴射量は、１回目の噴射量を合算した噴射量に基づく全体の空燃比が可燃空燃比（下限は７〜８）よりもさらにリッチ（例えば、６程度）になるように、ピストン７の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒５Ｃの２回目用空燃比マップＭ５から求められる。この圧縮行程気筒５Ｃにおける２回目の噴射燃料による気化潜熱に応じて、圧縮行程気筒５Ｃの圧縮上死点付近における圧縮圧力が低減されることにより、当該圧縮上死点を容易に越えることが可能となる。

なお、上記圧縮行程気筒５Ｃへの２回目の燃料噴射は、専ら筒内の圧縮圧力を低減させるためになされるものであって、これに対する点火、燃焼は行なわれず、可燃空燃比よりもリッチなために圧縮自己着火も起こらず、この不燃燃料は、その後に排気通路３７に設けられた図外の浄化触媒によって無害化される。

上記のように圧縮行程気筒５Ｃにおいて２回目に噴射された燃料は燃焼しないので、図１３に示すように、膨張行程気筒５Ａでの最初の燃焼Ｅ１に続く次の燃焼は、吸気行程気筒５Ｄ、つまり、停止時に吸気行程にあった＃４気筒５Ｄでの最初の燃焼Ｅ２となる。この吸気行程気筒５Ｄのピストン７が圧縮上死点を超えるためのエネルギーとしては、膨張行程気筒５Ａにおける初回燃焼Ｅ１のエネルギーの一部が充てられ、当該膨張行程気筒５Ａにおける初回燃焼Ｅ１のエネルギーは、圧縮行程気筒５Ｃが圧縮上死点を乗り越えるためと吸気行程気筒５Ｄが圧縮上死点を超えるためとの両方に供される。

したがって、円滑な始動のためには吸気行程気筒５Ｄが圧縮上死点を超えるためのエネルギーが小さいことが望ましく、このために上記吸気行程気筒５Ｄ内の空気密度を推定し、その推定値から吸気行程気筒５Ｄの空気量を算定した後（ステップＳ１４０）、上記ステップＳ１０２で推定した筒内温度に基づいて、圧縮自己着火を防止するための空燃比補正値を算出する（ステップＳ１４１）。すなわち、圧縮自己着火が起こると、その燃焼によって圧縮上死点に至る前にピストン７を下死点側に押し戻す力（ブレーキ）が発生し、その分だけ圧縮上死点を超えるためのエネルギーが多く消費されるので望ましくない。そこで、上記ブレーキを抑制するために空燃比をリーン側に補正し、圧縮自己着火が起こらないようにしている。

次に、上記ステップＳ１４０で算定した吸気行程気筒５Ｄの空気量と、上記ステップＳ１４１で算出した空燃比補正値を考慮した空燃比とに基づき、吸気行程気筒５Ｄへの燃料噴射量を算出する（ステップＳ１４２）。そして、上記吸気行程気筒５Ｄに対する燃料噴射を行うが、この燃料噴射は、その気化潜熱によって圧縮圧力が低減されるように、つまり、圧縮上死点を超えるための必要なエネルギーが低減されるように、圧縮行程の後期まで遅延され（ステップＳ１４３）、その遅延量は、エンジンの自動停止期間、吸気温度、エンジン水温等に基づいて算出される。

また、上記ブレーキの発生を抑制するため、点火時期を上死点以降に遅延して点火する（ステップＳ１４４）。以上の制御が実行されることにより、吸気行程気筒５Ｄにおいて、圧縮上死点まではその圧縮反力が小さくなって上死点を超え易くなり、上死点を過ぎた時点での燃焼Ｅ２による燃焼エネルギーによる正転方向のトルクが発生することになる。

次に、オルタネータ４３による発電を開始するとともに（ステップＳ１４５）、排気行程気筒５Ｂのピストン７が圧縮上死点（図１３の時点ｔ９）を迎えたか否かを判定する（ステップＳ１４６）。ここで、ＮＯと判定されると、繰り返しステップＳ１４６を実行する一方、ＹＥＳと判定されると、上記ＶＶＬ制御の実行を開始して（ステップＳ１４７）、通常制御に移行する。

このように、エンジン停止後の再始動制御では、再始動後に所定時間が経過した時点ｔ９（等実施形態では３ＴＤＣ経過時点）までの間、ＶＶＬ制御を停止させることにより、エンジン停止後にシリンダ３やシリンダブロック４自体の熱により加熱された燃焼室８内及び排気通路３７内の気体の還流を停止することができるので、当該自動停止時に排気の還流を実行する場合と比較して、圧縮上死点前の混合気の圧縮自己着火によるブレーキを抑制することができ、その結果、再始動性能を向上することができる。

以上説明したように、上記実施形態によれば、エンジン自動停止条件の成立後、ＶＶＬ制御（再開弁動作）の停止よりも早い時期（時点ｔ４よりも前）に再始動条件が成立した場合に、再開弁動作を実行している状態を維持したまま、エンジンを再始動することができるので、エンジン自動停止条件及び再始動条件が成立する度に再開弁動作の停止又は実行を切り換える場合と比較して、当該再開弁動作の切り換え頻度を少なくすることができる。

さらに、エンジン停止後に再始動条件が成立してから所定時間が経過するまでの間（時点ｔ９までの間）、再開弁動作を停止することにより、エンジン停止時に吸気行程気筒５Ｄにあっては吸気系（吸気通路３６）から新気を吸入することができるとともに燃焼室８内や排気通路３７内の加熱された気体の還流を停止することができるので、当該自動停止時に排気の還流を実行する場合と比較して、圧縮上死点前の混合気の圧縮自己着火によるブレーキを抑制することができ、再始動性能を向上することができる。

そして、上記実施形態では、上記のようにエンジン自動停止期間の途中（時点ｔ４）まで再開弁動作を実行するようにしているので、この期間中においては各気筒５Ａ〜５Ｄ内の掃気効率が低下するものの、燃料供給を停止させるときのエンジン回転数を通常運転時におけるアイドル回転数よりも高くしているので、燃料供給を停止するときにそのままエンジン回転数を維持する場合よりもピストン７の動作回数を多く実行することができ、掃気性能を補うことができる。

したがって、当実施形態によれば、排気還流の実行又は停止の切換頻度を可及的に低減しつつ再始動性能を向上することができる。

また、上記実施形態では、燃料カット条件の成立後の時点ｔ２においてスロットル弁３９を閉止する（図８のステップＳ１１）ことにより、膨張行程気筒５Ａ及び圧縮行程気筒５Ｃについてのエンジン停止前最後の吸気行程での吸気量を減少させるようにしている。

この実施形態によれば、各気筒５Ａ〜５Ｃのそれぞれについて、エンジン停止前最後の吸気行程における吸気量が少なくなるものの、上記時点ｔ４までは再開弁動作が実行されるので、圧縮行程気筒５Ｃの吸気量が少なく、この気筒５Ｃの圧縮抵抗が低くなる一方、膨張行程気筒５Ａの吸気量が多く、この気筒５Ａの圧縮抵抗が大きくなる。これにより、膨張行程気筒５Ａではピストン停止位置が膨張行程気筒の中間より下死点に近くなり、圧縮行程気筒５Ｃではピストン停止位置が行程の中間より上死点側となるようなエンジン停止状態が得られる確率がより高くなる。

ここで、再開弁動作の実行又は停止により吸気量を調整することができるのは、上記切換機構２１により吸気行程中に排気弁１６を開くようにしているので、当該吸気行程においては、吸気ポート１３及び排気ポート１４の双方を介して吸気を行うことができるためである。

また、上記実施形態では、図８の時点ｔ１〜ｔ２の間にスロットル弁３９を開放するようにしているので、再開弁動作の実行に伴う掃気性能の低下を、当該スロットル弁３９の開放によって補うことができる。

さらに、上記実施形態では、上記時点ｔ１〜時点ｔ２までの間、つまり、燃料噴射停止直後に、再始動条件が成立した場合に、各気筒５Ａ〜５Ｄの行程が１巡経過するのを待って（図１２のステップＳ７７）、燃料噴射を再開するようにしている。

この実施形態によれば、燃料噴射直後に各気筒５Ａ〜５Ｄ内に残留するガス等を１巡する行程の間に排出させて、当該残留ガス等による燃焼不良等を抑制することができ、その結果、再始動性能の向上を図ることができる。

また、上記実施形態では、図５の示すように、吸気弁１５を上死点手前から下死点よりも前の段階までの間で開弁させる（符号Ｌ１）一方、排気弁１６を吸気行程の途中で開弁させるととも上記吸気弁１５よりも遅く閉弁させる（再開弁動作）ようにしている（符号Ｌ２）。

この実施形態によれば、排気弁１６の再開弁動作により、排気行程で排出された既燃ガスを内部ＥＧＲとして比較的大量に気筒内に導入することができる。これにより、充填効率を確保しつつ、気筒内に導入された新気を加温することができる結果、後続する圧縮行程での圧縮自己着火が確実になる。また、吸気行程において排気弁１６を開く構成を採用しているので、排気弁１６がピストン７と干渉しないタイミングで内部ＥＧＲを実現することができる。したがって、幾何学的な圧縮比を可及的に高めることが可能になる。

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。 エンジンの吸気系及び排気系の構成を示す説明図である。 図１のエンジンの切換機構を示す分解断面図である。 図１のエンジンの切換機構の正面断面図である。 エンジンの停止時に膨張行程及び圧縮行程となる、（ａ）はピストン停止位置を示す概略図、（ｂ）はピストン停止位置と空気量との関係を示すグラフをそれぞれ示している。 吸気弁及び排気弁の各行程ごとの開弁動作を示すチャートである。 エンジン自動停止時におけるエンジン回転数、スロットル開度、再開弁動作のＯＮ又はＯＦＦ等の変化状態を示すタイムチャートである。 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説明図である。 クランク角信号の出力信号を示す説明図である。 エンジン停止前に再始動条件が成立したときの停止前再始動制御を示すフローチャートである。 エンジン再始動時におけるエンジン回転数、再開弁動作のＯＮ又はＯＦＦ等の変化状態を示すタイムチャートである。 エンジン停止後に再始動条件が成立したときの再始動制御を示すフローチャート（１／３）である。 エンジン停止後に再始動条件が成立したときの再始動制御を示すフローチャート（２／３）である。 エンジン停止後に再始動条件が成立したときの再始動制御を示すフローチャート（３／３）である。

符号の説明

１ エンジン本体
２ ＥＣＵ
５Ａ〜５Ｄ 気筒
１８ カムシャフト（弁駆動手段の一例）
１９ 第１カム
２０ 第２カム
２１ 切換機構（弁駆動手段の一例）
３９ スロットル弁（吸気流量制御部の一例）
５２ ＶＶＬ制御部（弁駆動制御部の一例）

Claims (5)

1. 所定のエンジン自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを停止させるとともに、この燃料供給停止後において所定の再始動条件が成立したときに少なくともエンジン停止時に膨張行程にある気筒で燃焼を行わせることによりエンジンを再始動させる自動停止制御を実行するようにした４サイクルエンジンの始動装置において、
   排気弁を排気行程での開弁動作のほかに吸気行程で再度開弁させる再開弁動作により筒内への排気還流を可能にする弁駆動手段と、
   この弁駆動手段による上記再開弁動作の実行又は停止を切換可能な弁駆動制御部とを備え、
   上記エンジン自動停止条件が成立し、燃料供給を停止させるときのエンジン回転数を通常運転時におけるアイドル回転数よりも高くし、
   上記弁駆動制御部は、上記再開弁動作を、燃料供給停止後のエンジン自動停止動作期間の途中で停止させるとともに、少なくともエンジン停止後であって上記再始動条件が成立した時点から所定時間が経過した後に再開させることを特徴とする４サイクルエンジンの始動装置。
2. 筒内へ流入する吸気流量を調整する吸気流量制御部をさらに備え、
   この吸気流量制御部は、エンジン停止時に膨張行程で停止する気筒及び圧縮行程で停止する気筒のそれぞれについて、少なくとも停止前最後の吸気行程における吸気量が少なくなるように吸気流量を低減させるとともに、
   上記弁駆動制御部は、上記再開弁動作を、エンジン停止時に膨張行程で停止する気筒についてその停止前最後の吸気行程までは実行させ、エンジン停止時に圧縮行程で停止する気筒についてその停止前最後の吸気行程からは停止させることを特徴とする請求項１に記載の４サイクルエンジンの始動装置。
3. 上記吸気量調整手段は、少なくとも上記燃料供給停止直後からエンジン停止時に膨張行程で停止する気筒についてその停止前最後の吸気行程が開始されるまでの間、所定時間にわたり吸気流量を多くすることを特徴とする請求項２に記載の４サイクルエンジンの始動装置。
4. 上記燃料供給停止直後に上記再始動条件が成立した場合に、全気筒の排気行程又は吸気行程を少なくとも１回実行した後に燃料供給を再開することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の４サイクルエンジンの始動装置。
5. 上記吸気弁は、上死点付近で開弁するとともに下死点よりも前の段階で閉弁するようになっており、上記弁駆動手段は、排気弁を吸気行程の途中で開弁させるとともに上記吸気弁よりも遅く閉弁させることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の４サイクルエンジンの始動装置。

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