JP6418206B2 - エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの停止直前に再始動条件が成立した場合に、スタータモータを用いずに再始動させる制御装置に関連し、特に、膨張行程における気筒内への燃料噴射および点火の制御に係る。

従来より一般に、車両のエンジンをアイドル時に自動で停止させ、その後、自動で再始動させるようにしたシステム（アイドルストップシステム）が知られており、このようなシステムにおいて、エンジンの自動停止の際にクランクシャフトの回転が止まる直前に、再始動条件が成立すれば、膨張行程にある気筒への燃料噴射および点火によって、スタータモータを用いずに再始動させることが提案されている。

例えば特許文献１に記載の筒内噴射式ガソリンエンジンでは、エンジンの停止する過程でクランクシャフトの回転速度が非常に低くなっているときに、再始動条件が成立すれば、そのときに膨張行程にある気筒への燃料噴射および点火を実行して、クランクシャフトに回転力を付与するようにしている。なお、圧縮行程にある気筒が上死点を越えられず、クランクシャフトが逆転動作した場合は、ピストンが上死点側に移動するのを待ってから点火することも提案されている。

特開２００５−１６３６１２号公報

ところで、前記のようにエンジンの停止する過程でクランクシャフトの回転速度が非常に低くなっていると、気筒内の吸気の流動も非常に弱くなることから、混合気の形成が促進され難い。このため、燃料を噴射してから点火するまでの時間（以下、点火ディレー時間ともいう）を長めに設定し、混合気形成のための時間を確保することが考えられる。

しかしながら、そのように点火ディレー時間を長くすると、その分、点火タイミングが遅角することになるので、膨張行程においてピストンが下死点に近づいた状態で点火することになってしまう。こうなると、燃焼圧によってピストンを押し下げる力が弱くなり、クランクシャフトに十分に回転力を付与することができないため、エンジンの始動性が低下するおそれがある。

このような実状を考慮して本発明の目的は、エンジンの停止直前に膨張行程にある気筒へ燃料噴射および点火を実行して、再始動する場合に、その燃料噴射から点火までの時間を適切に制御して、始動性を高めることにある。

前記の目的を達成するために本発明は、筒内噴射式エンジンが停止する直前に再始動条件が成立した場合に、膨張行程にある気筒への燃料噴射および点火を実行して、スタータモータを用いずに始動させるようにしたエンジンの始動制御装置を対象とする。そして、前記筒内噴射式エンジンが停止する直前に再始動条件が成立して、前記スタータモータを用いずに前記筒内噴射式エンジンを始動させる場合に、前記膨張行程にある気筒への初回の燃料噴射および点火が行われる際における、燃料噴射から点火までの時間である点火ディレー時間を、燃料噴射の際のクランクシャフトの回転方向および回転速度の少なくとも一方に応じて制御するようにしたものである。

すなわち、まず、エンジンの停止する過程では、機械的な損失や各気筒のポンプ仕事によって徐々にクランクシャフトの回転速度が低下してゆくとともに、各気筒の圧縮行程でピストンが上死点に近づくほど、上昇する筒内圧によってクランクシャフトの回転が減速されるようになる。このような状態で再始動条件が成立した場合、膨張行程にある気筒への燃料噴射および点火によってクランクシャフトに回転力を付与することで、スタータモータを用いずに始動させることが可能になる。

但し、クランクシャフトの回転速度が非常に低いときには、気筒内の吸気の流動が非常に弱くなっていて、混合気の形成が促進され難い。そこで、前記の構成では、クランクシャフトの回転方向や回転速度に応じて、燃料の噴射から点火までの時間（点火ディレー時間）を適切に制御することにより、混合気形成のための時間をできるだけ確保しながら、クランクシャフトにできるだけ回転力を付与して、エンジンの始動性を高めるようにしている。

詳しくは、前記のようにエンジンが停止する過程では、各気筒毎に圧縮上死点に近づくほど、上昇する筒内圧によってクランクシャフトの回転が減速される一方、上死点を越えて膨張行程に移行すれば、今度は筒内圧によってクランクシャフトの回転が加速される。このようにしてクランクシャフトの回転速度は、各気筒の上死点を挟んで低下および上昇を繰り返しながら、全体としては徐々に低下してゆき、その回転の慣性力が小さくなって、いずれかの気筒の圧縮行程において上死点を越えることができなくなる。

こうなるとクランクシャフトは、上死点の手前で一瞬、停止した後に逆転動作し、その後、再び正回転するという揺り戻しの期間を経て、完全に停止することになる。そして、気筒内の流動は、そのようにクランクシャフトが逆転動作する前の正回転中が最も強く、逆転動作以降は急速に減衰し、揺り戻しの期間から停止にかけて最も弱くなると考えられる。また、正回転中には回転速度が高いほど、吸気の流動は強くなると考えられる。

そこで、好ましくは前記クランクシャフトの回転状態を判定する判定手段を備え、これによりクランクシャフトが正回転中であると判定されれば、その回転速度が高いほど点火ディレー時間を短くして、点火タイミングをできるだけ早く、即ち膨張行程において進角側になるようにする。こうすると、膨張行程においてピストンが上死点に近い状態で混合気に点火することができ、クランクシャフトに回転力を付与する上で有利になる。

そして、正回転中のクランクシャフトの回転速度が低下するのに応じて、徐々に点火ディレー時間を長くしてゆくことで、流動が弱くなるのに合わせて混合気形成のための時間を長くする。つまり、点火ディレー時間の適切な制御によって、混合気形成のための時間をできるだけ確保しながら、クランクシャフトには十分に回転力を付与して、エンジンの始動性を高めることができる。

そのようにして逆転動作するまでは、クランクシャフトの回転速度が低下するのに応じて、点火ディレー時間を長くしてゆき、その後、前記したようにクランクシャフトが逆転動作すれば、点火ディレー時間を前記正回転中と同等かそれ以上に（即ち正回転中の最長時間以上に）する。こうすれば、前記のようにクランクシャフトの逆転動作以降、気筒内の流動が急速に減衰しても、これに合わせて混合気形成のための時間を確保することが可能になる。

なお、クランクシャフトの逆転動作中にピストンは、膨張行程の上死点に近づくので、点火ディレー時間を長くしても点火タイミングが遅角することはなく、むしろ膨張行程における進角側に変化するから、この場合はクランクシャフトに回転力を付与する上でも有利になる。

さらに、燃料の噴射タイミングについて好ましいのは、前記のようにクランクシャフトが正回転しているときに再始動条件が成立した場合、そのときに圧縮行程にある気筒が上死点を越えて膨張行程に移行したときに、当該気筒への燃料噴射を実行することである。これは、仮に圧縮行程にある気筒に燃料を噴射した場合、その後、上死点を越えられずにクランクシャフトが逆転動作しているときに、混合気が燃焼して大きな逆駆動力が発生するおそれがあるからである。

この点を考慮すると好ましいのは、前記圧縮行程にある気筒が上死点を越えられずに、前記クランクシャフトが逆転動作した場合は、そのときに膨張行程にある気筒への燃料噴射を実行し、その後、前記のように正回転中と同等かそれ以上の点火ディレー時間が経過するのを待って、点火することである。なお、再始動条件が成立したときに膨張行程にある気筒が、上死点を越えた直後（例えばＡＴＤＣ３０°くらいまで）であれば、この気筒への燃料噴射および点火を実行するようにしてもよい。

加えて、前記のように逆転動作したクランクシャフトが、その後の揺り戻しの期間を経て停止するときには、前記の逆転動作中からさらに流動が弱くなっているので、点火ディレー時間を前記最初の逆転動作の判定後よりも長くするのが好ましい。すなわち、前記の揺り戻し期間から停止まではクランクシャフトの回動する角度が小さくなって、クランク信号が生成されなくなるので、このことによってクランクシャフトの動作停止を判定した後は、点火ディレー時間を前記逆転動作の判定後よりも長くすればよい。

こうすれば、クランクシャフトの揺り戻し期間から停止までの間、気筒内の流動が非常に弱くなっていて、混合気の形成を促進することが極めて困難な状況において、混合気の形成される時間を確保することが可能になる。なお、前記揺り戻し期間から停止までの間は点火ディレー時間を長くしても、点火タイミングが膨張行程において遅角側に変化することはないので、クランクシャフトに回転力を付与する上で不利になることはない。

以上、説明したように本発明に係るエンジンの始動制御装置によると、エンジンの停止直前に気筒内の流動が減衰することに着目し、膨張行程にある気筒への燃料噴射から点火までの時間（点火ディレー時間）を、クランクシャフトの回転方向および回転速度に応じて適切に制御することにより、混合気形成の時間をできるだけ確保しつつ、点火タイミングを膨張行程においてできるだけ進角寄りに設定する。これにより、クランクシャフトに付与する回転力を大きくして、エンジンの始動性を高めることができる。

実施の形態に係るエンジンの概略構成図である。 エンジンが停止する際のエンジン回転数、クランクシャフトの回転速度、およびクランクカウンタの変化の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態に係るＳ＆Ｓ制御ルーチンを示すフローチャート図である。 実施の形態に係る再始動時の膨張行程気筒への燃料噴射および点火の制御ルーチンを示すフローチャート図である。 クランクシャフトの回転状態に応じて変更される点火ディレー時間の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態は一例として、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用する場合について説明する。

−エンジンの概要−
図１にはエンジン１の概略構成を示すが、本実施の形態のエンジン１は４気筒ガソリンエンジンであって、第１〜第４の４つの気筒２（図には１つのみ示す）のそれぞれには燃焼室１１を区画するようにピストン１２が収容されている。ピストン１２とクランクシャフト１３はコンロッド１４によって連結されており、そのクランクシャフト１３の回転角（クランク角）を検出するためのクランク角センサ１０１が設けられている。

詳しくは、前記クランクシャフト１３にはシグナルロータ１７が取り付けられており、その外周面に複数の歯１７ａが設けられている。一方、クランク角センサ１０１は、例えば２つの電磁ピックアップを備えており、クランクシャフト１３の回転によってシグナルロータ１７の歯１７ａが通過する都度、それぞれの電磁ピックアップからパルス信号が出力されるようになっている。

前記２つの電磁ピックアップのうち一方から出力される信号がクランク信号であり、他方から出力される信号は、クランク信号と所定の位相差を有している。このため、一方の電磁ピックアップからの信号の立ち上がり時または立ち下がり時に、他方の信号がロー、ハイのいずれであるかによって、クランクシャフト１３が正回転中か否か（逆転動作中か）判定することができる（詳しくは特許文献１などを参照）。

また、図示はしないがクランクシャフト１３の端部には、一体に回転するようにフライホイールが取り付けられており、その外周に形成されたリングギヤにピニオンギヤを噛み合わせて、回転させることができるようにスタータモータ１８（図１には模式的に示す）が配設されている。このスタータモータ１８は、エンジン１の始動の際に後述するようにＥＣＵ１００からの信号を受けて動作する。

また、シリンダブロック１５の上部にはシリンダヘッド１６が載置されており、各気筒２毎にインジェクタ１９が配設されて、燃焼室１１に臨んでいる。例えば気筒２の吸気行程でインジェクタ１９から噴射された燃料は、気筒２内の吸気の流動に乗って拡散しながら混合気を形成する。こうして形成される混合気に点火するために、シリンダヘッド１６には点火プラグ２０も配設され、イグナイタ２１からの電力の供給を受けて火花放電するようになっている。

さらに、シリンダヘッド１６には、各気筒２内の燃焼室１１に連通するように吸気ポート３０および排気ポート４０が形成されており、それぞれの気筒２内に臨む開口部が吸気バルブ３１および排気バルブ４１によって開閉されるようになっている。これら吸気バルブ３１および排気バルブ４１を動作させる動弁系は、吸気および排気の２本のカムシャフト３２，４２（カム軸）を備え、図示しないタイミングチェーンおよびスプロケットを介して、クランクシャフト１３により回転される。

また、吸気カムシャフト３２の近傍には、いずれかの気筒２が所定クランク角位置（例えば第１気筒２が圧縮上死点）にあるときにパルス信号（以下、カム信号という）を出力するように、カム角センサ１０２が設けられている。吸気カムシャフト３２はクランクシャフト１３の半分の速度で回転するので、クランクシャフト１３が２回転（クランク角で７２０°変化）する毎に、カム角センサ１０２は少なくとも１回、カム信号を出力する。

また、前記吸気ポート３０の上流側（吸気の流れの上流側）に連通する吸気通路３には、エアフローメータ１０３、吸気温センサ１０４（エアフローメータ１０３に内蔵）、および、電子制御式のスロットルバルブ３３が配設されている。このスロットルバルブ３３はスロットルモータ３４によって駆動され、吸気の流れを絞ってエンジン１の吸気量を調整するようになっている。

そのようにスロットルバルブ３３によって流量調整された吸気の流れが吸気ポート３０から各気筒２内に流入し、前記のようにインジェクタ１９から噴射された燃料と混じり合って混合気を形成する。そして、圧縮行程の後半に点火プラグ２０により点火されて燃焼し、これにより発生したガスが気筒２の排気行程で排気ポート４０に流出する。この排気ポート４０の下流側（排気の流れの下流側）に連通する排気通路４には、排気浄化用の触媒４３が配設され、その上流側には空燃比センサ１０５が配設されている。

−ＥＣＵ−
以上のように構成されたエンジン１はＥＣＵ１００によって制御される。ＥＣＵ１００は、公知の電子制御ユニット（Electronic Control Unit）からなり、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭなどを備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶し、バックアップＲＡＭは例えばエンジン１の停止時に保存すべきデータ等を記憶する。

そして、ＥＣＵ１００には、前記したクランク角センサ１０１、カム角センサ１０２、エアフローメータ１０３、吸気温センサ１０４、空燃比センサ１０５などの他に、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ１０６、ブレーキペダルの操作を検出するブレーキスイッチ（ブレーキＳＷ）１０７、スタータモータ１８を動作させるためのスタータスイッチ（スタータＳＷ）１０８などが接続されている。

そして、それらの各種センサおよびスイッチ１０１〜１０８から入力する信号に基づいてＥＣＵ１００は、種々の制御プログラムを実行することにより、エンジン１の運転状態を制御する。例えばＥＣＵ１００は、インジェクタ１９による燃料噴射制御（噴射量および噴射時期の制御）、イグナイタ２１による点火制御（点火プラグ２０のよる点火時期の制御）、およびスロットルモータ３４によるスロットル開度の制御（即ち、吸気量の制御）などを実行する。

そのような燃料噴射制御や点火制御は各気筒２毎に好適なタイミングで行われるものであり、そのために、クランクシャフト１３の２回転（クランク角で７２０°）を１周期とするクランクカウンタが生成される。図２に一例を示すようにクランクカウンタは、例えば第１気筒２の圧縮上死点（＃１ＴＤＣ）を基準として生成され、図２の下段に示すように時刻ｔ１にカム信号の入力に応じてリセットされて、カウント値が零（０）になった後に、クランク信号の入力に応じてカウントアップされてゆく。

また、ＥＣＵ１００は、スタータＳＷ１０８がオン操作されるとスタータモータ１８を動作させ、クランクシャフト１３を回転させる（クランキング）とともに、始動時の燃料噴射および点火の制御を実行して、エンジン１を始動させる。さらに、以下に説明するようにＥＣＵ１００は、車両の停止時など所定の状況下において自動的にエンジン１を停止させるとともに、その後の乗員の所定操作に応じて、スタータモータ１８を用いずにエンジン１を再始動させる、スタートアンドストップ制御（Ｓ＆Ｓ制御）も実行する。

−Ｓ＆Ｓ制御−
図３にはＳ＆Ｓ制御ルーチンの全体的な処理の流れを示している。このルーチンは、ＥＣＵ１００において所定のタイミングで繰り返し実行されるものであり、まず、ステップＳＴ１０１において、エンジン１の運転中に所定のアイドルストップ条件が成立したか否か判定する。そして、否定判定（ＮＯ）であればリターンする一方、肯定判定（ＹＥＳ）になればステップＳＴ１０２に進んでエンジン１の自動停止処理を実行する。

なお、前記のアイドルストップ条件としては、一例としてエンジン１が運転中であること、アクセルオフ（アクセル開度が所定閾値以下でほぼ０）であること、ブレーキオン（ブレーキ踏力が所定の閾値以上）であること、車両停止状態（車速が所定閾値以下でほぼ０）であること、などを含むように設定すればよい。

そして、前記ステップＳＴ１０２の停止制御により、インジェクタ１９からの燃料噴射と点火プラグ２０による点火とを停止させると、前記の図２に表れているようにクランクシャフト１３の回転速度が低下してゆく。そして、以下に詳述するようにクランクシャフト１３の回転の停止が判定され（ステップＳＴ１０３）、否定判定（ＮＯ）であれば待機する一方、肯定判定（ＹＥＳ）になればステップＳＴ１０４に進んで、所定のデータをバックアップＲＡＭに記憶する。

その後、ＥＣＵ１００は、所定の再始動条件が成立するまで待機する。すなわち、ステップＳＴ１０５においてエンジン１の再始動条件が成立したかどうか判定し、否定判定（ＮＯ）であればステップＳＴ１０６に進んで、例えば車両のイグニッションスイッチがオフされたなど、Ｓ＆Ｓ制御の終了条件の成立を判定する。この条件の成立について肯定判定（ＹＥＳ）であればルーチンを終了する（ＥＮＤ）。

一方、Ｓ＆Ｓ制御の終了条件が成立しておらず否定判定（ＮＯ）すれば、前記のステップＳＴ１０５に戻る。そして、再始動条件が成立したと肯定判定（ＹＥＳ）すればステップＳＴ１０７に進んで、エンジン１の再始動処理を実行する。なお、再始動条件としては例えば、ブレーキペダルの踏力が緩められて所定の閾値よりも小さくなったこと、アクセル踏み操作がなされたこと、シフトレバーの所定の操作がなされたこと、などを含むように設定すればよい。

前記の再始動処理について詳細な説明はしないが、例えばスタータモータ１８を作動させてクランキングを開始するとともに、インジェクタ１９による燃料の噴射を開始させ、さらに点火プラグ２０による点火も開始する。そして、いずれかの気筒２において燃焼が始まり（初爆）、これによりエンジン回転数が所定値まで上昇して始動完了と判定すれば（ステップＳＴ１０８でＹＥＳ）、ルーチンを終了する（ＥＮＤ）。

−エンジンの停止判定−
次に、前記フローのステップＳＴ１０３におけるクランクシャフト１３の回転停止の判定について詳細に説明すると、まず、エンジン１が停止するときには、前記図２の上段に表れているようにエンジン回転数が低下するが、このときには、同図の中段に示すようにクランクシャフト１３の回転速度も全体として低下してゆく。また、クランク信号の入力する間隔が長くなってゆくことから、同図の下段に示すようにクランクカウンタのグラフの傾斜は徐々に緩やかになってゆく。

このようにエンジン１の停止する過程においてクランクシャフト１３の回転は、各気筒２毎の圧縮行程において上昇する筒内圧によって減速され、図の中段に表れているように上死点（ＴＤＣ）に近づくに連れて、クランクシャフト１３の回転速度が低下する。一方、上死点を越えて膨張行程に移行すれば、今度は筒内圧によってクランクシャフト１３の回転が加速されるので、その回転速度は上昇する。

すなわち、クランクシャフト１３の回転速度は、各気筒２の圧縮上死点（＃１ＴＤＣ、＃３ＴＤＣ、＃４ＴＤＣ、…）を挟んで低下および上昇を繰り返しながら、全体としては徐々に低下してゆく。これにより回転の慣性力が小さくなってゆき、図示の例では時刻ｔ２において第３気筒２の上死点（＃３ＴＤＣ）を越えた後に、時刻ｔ３において第４気筒２の筒内圧に抗して上死点（＃４ＴＤＣ）を越えることができなくなる。

このためクランクシャフト１３は、上死点の手前で一瞬、停止した後に逆転動作し、その後、再び正回転の向きに少しだけ動作する、という揺り戻しの期間を経て完全に停止する。このとき、時刻ｔ３の少し手前でクランクシャフト１３が逆転動作した後は、クランク信号に応じてクランクカウンタが減少し、また、時刻ｔ４において再び正回転の向きになれば、時刻ｔ５においてクランクカウンタは増大する。

そうして揺り戻し期間を経て停止するまでの間にクランクシャフト１３の回動する角度が小さくなると、クランク角センサ１０１からはクランク信号が出力されなくなる。そして、時刻ｔ５〜ｔ６のようにクランク信号の入力しない時間が予め設定した時間Δｔになると（時刻ｔ６）、クランクシャフト１３の回転が停止した（即ちエンジン１が完全に停止した）と判定される。

−エンジンの停止直前の再始動制御−
ところで、前記のようにエンジン１の停止する過程において（即ち、エンジン１の停止直前に）、その再始動条件が成立することがあり、このときに本実施の形態では、膨張行程にある気筒２への燃料噴射および点火を実行して、クランクシャフト１３に回転力を付与することにより、スタータモータ１８を用いずにエンジン１を始動させるようにしている。

すなわち、例えば図２を参照して上述した時刻ｔ１〜ｔ２のようにクランクシャフト１３が正回転していて、その慣性力が或る程度以上、大きいときに再始動条件が成立すれば、そのときに圧縮行程にある第３気筒２が上死点（＃３ＴＤＣ）を越えて膨張行程に移行したときに、インジェクタ１９により燃料を噴射させ、これにより混合気が形成されるのを待って点火プラグ２０により点火する。

但し、そうしてエンジン１の停止する過程でクランクシャフト１３の回転速度が非常に低くなっているときには、気筒２内の吸気の流動が弱くなっていることから、混合気の形成を促進することが難しい。そこで、燃料噴射から点火までの時間（点火ディレー時間）を長めにして、混合気形成の時間を確保することが考えられるが、こうすると、点火タイミングは遅角して、膨張行程においてピストン１２が上死点から離れた状態で点火することになってしまう。

つまり、気筒２内の吸気の流動が弱くなっているときに点火ディレー時間を短くすると、混合気の形成のための時間を確保し難い一方で、点火ディレー時間を長くすれば膨張行程において点火のタイミングが遅角し、燃焼圧によってピストンを押し下げる力が弱くなってしまうので、クランクシャフト１３に十分に回転力を付与することができないという問題があった。

これに対し本実施の形態では、前記の点火ディレー時間をクランクシャフト１３の回転状態（回転速度および回転の向き）に応じて適切に制御することにより、混合気形成の時間をできるだけ確保しながら、点火タイミングはできるだけ進角側になるようにして、エンジン１の始動性を高めている。以下では図４を参照して、エンジン再始動時の膨張行程気筒２への燃料噴射および点火制御のルーチンについて説明する。

このルーチンは、図３を参照して上述したエンジン１の自動停止処理（ステップＳＴ１０２）が行われて、クランクシャフト１３の回転速度が所定速度以下にまで低下したときに実行される。なお、所定速度というのは、例えばエンジン回転数にして２００〜３００ｒｐｍくらいであって、クランクシャフト１３の回転の慣性力が大きくて、次の上死点を確実に越えると想定される状態を排除するように、予め設定されたものである。

そうしてスタートした後のステップＳＴ２０１では、まず、エンジン１の再始動条件が成立しているか否か判定する。これは、図３を参照して上述したＳ＆Ｓ制御における再始動条件（ステップＳＴ１０５）と同じであり、再始動条件が成立していないと否定判定（ＮＯ）すれば一旦、ルーチンを終了する（エンド）一方、例えばブレーキペダルが離されて、再始動条件が成立したと肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ステップＳＴ２０２へ進んで、今度は、圧縮行程にある気筒２が上死点を越えたか否か判定する。

そして、否定判定（ＮＯ）すれば後述のステップＳＴ２０６に進む一方、肯定判定（ＹＥＳ）すればステップＳＴ２０３へ進み、上死点を越えて膨張行程に移行した気筒２のインジェクタ１９により燃料噴射を実行する。続いてステップＳＴ２０４では、クランクシャフト１３の回転速度（移動平均など所定のなまし処理をしたもの）に応じて予め設定されている第１ディレー時間が経過したか否か判定する。

すなわち、図５には模式的に示すように第１ディレー時間はクランクシャフト１３の回転速度が高いほど、短い時間になるように予め実験や計算（シミュレーション）によって設定されている。そして、クランクシャフト１３の回転速度が低下するのに応じて、徐々に第１ディレー時間が長くなってゆくことで、気筒２内の流動が弱くなるのに合わせて、混合気形成のための時間を確保することができる。

そして、前記のステップＳＴ２０４で第１ディレー時間が経過していないと否定判定（ＮＯ）すれば待機する一方、第１ディレー時間が経過して肯定判定（ＹＥＳ）すればステップＳＴ２０５に進んで、膨張行程にある気筒２のイグナイタ２１により点火プラグ２０に通電し、混合気への点火を実行して一旦、ルーチンを終了する（エンド）。この後、ＥＣＵ１００は、次に上死点を越えて膨張行程に移行する気筒２への燃料噴射および点火などの処理を実行する。

つまり、エンジン１の再始動条件が成立したときにクランクシャフト１３が正回転中であれば、その回転速度が高く流動の強いときほど、点火ディレー時間を短くする一方で、回転速度が低く流動の弱いときほど、点火ディレー時間を長くすることで、流動の強さに応じてできるだけ混合気形成の時間を確保しながら、膨張行程のできるだけ進角側で点火するようにしている。

一方、前記のステップＳＴ２０２において圧縮行程にある気筒２が上死点を越えていないと否定判定（ＮＯ）して進んだステップＳＴ２０６では、クランク角センサ１０１からの信号に基づいてクランクシャフト１３が逆転動作したか否か判定する。そして、否定判定（ＮＯ）すれば後述のステップＳＴ２０９に進む一方、肯定判定（ＹＥＳ）すればステップＳＴ２０７へ進んで、そのときに膨張行程にある気筒２のインジェクタ１９により燃料を噴射させる。

このとき気筒２内では、クランクシャフト１３の逆転動作によってピストン１２が上死点に向かって移動し、燃焼室１１の容積が減少するとともに、流動が急速に減衰している。そこで、続くステップＳＴ２０８では、前記図５に表れているように第１ディレー時間の最長時間よりも長く設定されている第２ディレー時間が経過したか否か判定する。なお、第２ディレー時間は、第１ディレー時間の最長時間以上であればよい。

そして、前記のステップＳＴ２０８で第２ディレー時間が経過していないと否定判定（ＮＯ）すれば待機する一方、第２ディレー時間が経過して肯定判定（ＹＥＳ）すれば前記ステップＳＴ２０５に進んで、膨張行程にある気筒２のイグナイタ２１により点火プラグ２０に通電し、混合気への点火を実行して一旦、ルーチンを終了する（エンド）。この後、ＥＣＵ１００は、次に上死点を越えて膨張行程に移行する気筒２への燃料噴射および点火などの処理を実行する。

つまり、クランクシャフト１３が逆転動作した後は、正回転中に比べて気筒２内の流動が弱くなることに対応し、第２ディレー時間を長くすることによって混合気形成のための時間を確保するのである。なお、逆転動作中にピストン１２は、膨張行程の上死点に近づくので、点火ディレー時間を長くすれば点火のタイミングが膨張行程の進角側に変化することになり、クランクシャフト１３に回転力を付与する上でも有利になる。

これに対し前記のステップＳＴ２０６において、クランクシャフト１３が逆転動作していないと否定判定（ＮＯ）して進んだステップＳＴ２０９では、今度はクランクシャフト１３が停止しているか否か判定する。そして、否定判定（ＮＯ）すれば前記のステップＳＴ２０２に戻る一方、例えばクランク信号が入力しないまま所定時間Δｔが経過していて、クランクシャフト１３が停止していると肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ステップＳＴ２１０に進んで膨張行程にある気筒２のインジェクタ１９により燃料を噴射させる。

そして、ステップＳＴ２１１において、第２ディレー時間よりも長く設定されている第３ディレー時間（図５を参照）が経過したか否か判定し、第３ディレー時間が経過していないと否定判定（ＮＯ）すれば待機する。一方、第３ディレー時間が経過して肯定判定（ＹＥＳ）すれば前記ステップＳＴ２０５に進んで、膨張行程にある気筒２のイグナイタ２１により点火プラグ２０に通電し、混合気への点火を実行して一旦、ルーチンを終了する（エンド）。

すなわち、図２を参照して上述したように一旦、逆転動作したクランクシャフト１３が、その後の揺り戻しの期間を経て停止するときには、逆転動作中からさらに流動が弱くなっているので、このときの第３ディレー時間を前記の第２ディレー時間よりも長くすることによって、混合気の形成される時間を確保することが可能になる。なお、そのように点火ディレー時間を長くしても点火タイミングは実質、変化しないので、クランクシャフト１３に回転力を付与する上で不利になることはない。

前記図４のフローにおいて、ステップＳＴ２０２，ＳＴ２０６，ＳＴ２０９の各ステップを実行することによってＥＣＵ１００は、クランクシャフト１３の回転状態を判定する判定手段を構成する。また、ステップＳＴ２０４，ＳＴ２０８，ＳＴ２１１の各ステップを実行することによってＥＣＵ１００は、膨張行程にある気筒２への燃料噴射から点火までの時間（点火ディレー時間）を、燃料噴射の際のクランクシャフト１３の回転方向および回転速度に応じて制御するものとなる。

以上、説明したように本実施の形態では、エンジン１の停止直前に再始動条件が成立したときに、クランクシャフト１３が正回転中であれば、そのときに圧縮行程にある気筒２が上死点を越えて膨張行程に移行した直後に燃料を噴射し、クランクシャフト１３の回転速度に応じた適切な点火ディレー時間（第１ディレー時間）の後に、点火するようにしている。

また、前記圧縮行程にある気筒２が上死点を越えられずに、クランクシャフト１３が逆転動作した場合、および、前記再始動条件の成立時にクランクシャフト１３が逆転動作している場合は、そのときに膨張行程にある気筒２に燃料を噴射し、前記第１ディレー時間以上の第２ディレー時間が経過した後に点火する。さらに、その後、クランクシャフト１３が動作停止するときには、より長い第３ディレー時間が経過した後に点火するようにしている。

これにより、膨張行程にある気筒２への燃料噴射後に混合気形成の時間を確保しつつ、点火タイミングをできるだけ進角寄りに設定し、クランクシャフト１３にできるだけ大きな回転力を付与することによって、エンジン１の始動性を高めることができる。

−他の実施の形態−
以上、説明した実施の形態の記載は例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記実施の形態では、図４のフローのステップＳＴ２０２〜ＳＴ２０３に表れているように、再始動条件が成立したときに圧縮行程にある気筒２が上死点を越えて、膨張行程に移行した後にインジェクタ１９により燃料を噴射させるようにしているが、これのみには限定されない。例えば、再始動条件が成立したときに膨張行程にある気筒２が、膨張行程に移行した直後（例えばＡＴＤＣ３０°くらいまで）であれば、先にこの気筒２への燃料噴射および点火を実行するようにしてもよい。

また、前記実施の形態のようにクランクシャフト１３の回転速度に応じて、その正回転中の第１ディレー時間を変更する必要もないし、クランクシャフト１３の逆転動作中の第２ディレー時間を前記第１ディレー時間以上にする必要もなく、点火ディレー時間は、クランクシャフト１３の回転方向および回転速度の少なくとも一方に応じて適切に制御すればよい。

また、前記実施の形態のようにクランクシャフト１３の動作停止が判定された後の第３ディレー時間を、逆転動作中の第２ディレー時間よりも長くする必要もなく、クランクシャフト１３の動作停止後は、スタータモータ１８を用いてエンジン１を始動することを前提に、第３ディレー時間を第２ディレー時間と同等にしてもよい。

さらに、前記実施の形態では、車両に搭載された筒内噴射式のガソリンエンジン１に本発明を適用した場合について説明しており、インジェクタとしては筒内噴射用のインジェクタ１９のみであるが、これにも限定されず、それ以外にポート噴射用のインジェクタも備えるエンジンにも本発明を適用可能である。また、ガソリンエンジンにも限定されず、筒内噴射式のアルコールエンジンやガスエンジンなどにも本発明は適用可能である。

本発明は、筒内噴射式エンジンの停止直前に再始動条件が成立した場合に、スタータモータを用いずスムーズに再始動させることができるものであり、例えば自動車に搭載されたエンジンに適用して効果が高い。

１ エンジン（筒内噴射式エンジン）
２ 気筒
１３ クランクシャフト
１８ スタータモータ
１００ ＥＣＵ（判定手段）

Claims (6)

1. 筒内噴射式エンジンが停止する直前に再始動条件が成立した場合に、膨張行程にある気筒への燃料噴射および点火を実行して、スタータモータを用いずに始動させるようにしたエンジンの始動制御装置であって、
   前記筒内噴射式エンジンが停止する直前に再始動条件が成立して、前記スタータモータを用いずに前記筒内噴射式エンジンを始動させる場合に、前記膨張行程にある気筒への初回の燃料噴射および点火が行われる際における、燃料噴射から点火までの時間である点火ディレー時間を、燃料噴射の際のクランクシャフトの回転方向および回転速度の少なくとも一方に応じて制御することを特徴とするエンジンの始動制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記クランクシャフトの回転状態を判定する判定手段を備え、
   前記判定手段によりクランクシャフトが正回転中であると判定されれば、その回転速度が高いほど点火ディレー時間を短くする、エンジンの始動制御装置。
3. 請求項２に記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記判定手段によりクランクシャフトの最初の逆転動作が判定された後は、点火ディレー時間を前記正回転中と同等かそれ以上にする、エンジンの始動制御装置。
4. 請求項２または３のいずれかに記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記クランクシャフトの正回転中に再始動条件が成立した場合、圧縮行程にある気筒が上死点を越えて膨張行程に移行したときに、当該気筒への燃料噴射を実行する、エンジンの始動制御装置。
5. 請求項４に記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記圧縮行程にある気筒が上死点を越えられずに、前記クランクシャフトが逆転動作すれば、そのときに膨張行程にある気筒への燃料噴射を実行する、エンジンの始動制御装置。
6. 請求項３に記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記判定手段によりクランクシャフトの動作停止が判定された後は、点火ディレー時間を前記最初の逆転動作の判定後よりも長くする、エンジンの始動制御装置。

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