JP2004301080A - Engine starting system - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly and properly restart an engine in an automatic stop state. <P>SOLUTION: An engine starting system comprises: a restart control means constituted of an ECU 30 for controlling the engine to restart without operating an starter 31, if a piston stop position of a cylinder in an expansion stroke and in engine stop is within an area where the engine can be restarted by combustion of the cylinder, and controlling the starter 31 to operate at a time point of starting the restart, if the stop position of the piston is closer to an top dead center side or to a bottom dead center side compared with the area where the engine can be restarted by the combustion of the cylinder, and an air density estimation means for estimating air density in a cylinder at the time point of starting the restart of the engine. When an estimation value of the air density is lower than a preset reference value, an area of operating the starter 31 from the time point of the restart is widened, compared with in normal time. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのアイドリング運転時等に自動停止状態となったエンジンを再始動させるエンジンの始動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃費の低減およびＣＯ_２排出量の抑制等を目的として、エンジンがアイドリング状態にある場合等に、エンジンを自動的に停止させるとともに、その後に発進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ように構成されたエンジンの始動装置が開発されている。このように自動停止状態となったエンジンを運転者の発進操作等に応じて自動的に再始動させる場合、迅速な始動性が要求されるために、始動用モータ（スタータ）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始動させるような方法は、エンジンの始動が完了するまでにかなりの時間を要し、かつ上記始動用モータに負荷が掛かるとともに、大きな騒音が発生するので好ましくない。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に示されるように、燃焼室内に直接燃料を噴射可能な気筒内噴射型内燃機関において、この内燃機関をクランキングさせるための電動機と、上記内燃機関の運転が停止した状態で膨張行程にある気筒を検出する検出手段と、検出された膨張行程にある気筒内に燃料を噴射する噴射制御手段と、上記膨張行程にある気筒内に燃焼を生起させて上記内燃機関を再始動させる始動手段と、この始動手段による内燃機関の始動状態に応じて上記電動機の作動を制御する電動機始動手段とを備えた内燃機関の始動装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−４９８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に示された始動装置によると、エンジン（内燃機関）の停止時にピストンが適正な位置にないと、正常にエンジンを始動させることができない可能性がある。例えばエンジンの停止時に、膨張行程にある気筒のピストンが上死点に近い位置にある場合には、エンジンが停止している間に上記気筒内の空気が外部に漏出することにより、空気の残存量が極めて少なくなり、これに対応して燃料噴射量も少なく設定する必要があるため、充分な燃焼エネルギーが得られず、エンジンを正常に始動させることが困難である。逆に、上記ピストンが下死点に近い位置にある場合には、気筒内の空気量および燃料噴射量をある程度は確保することができるが、その燃焼時に発生した燃焼エネルギーをピストンに作用させる行程、つまりビストンの停止位置から下死点までの行程が短すぎることに起因してエンジンの回転数を充分に上昇させることができず、上記気筒の燃焼に続いて他の気筒を燃焼させる際にエンジンが停止状態となり易いという問題があった。
【０００６】
なお、上記特許文献１に示された始動装置では、エンジン停止時に膨張行程にある気筒への燃料噴射および点火を行うことにより完爆が行われてエンジン回転数がアイドル回転数に上昇したか否かを判別し、上昇していないことが確認された場合に、エンジンの始動が不完全であると判断してスタータ用の電動機を作動させることによりエンジンの始動を完全とするフェールセーフを実行するように構成されている。しかし、上記気筒への燃料噴射および点火によるエンジンの始動が不完全であるか否かを判別する間に所定の時間を要するために、上記のように再始動が不完全であると判別された時点から再始動用の電動機を作動させたのでは、車両の迅速な発進性が得られず、運転者が違和感を受けることが避けられない。
【０００７】
また、エンジンの再始動に要する時間を短縮化しつつ、再始動を適正に行い得るようにするために、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒の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設け、このピストンの停止位置が上記燃料噴射および点火による始動を適正に行い得る範囲よりも上死点側または下死点側にある場合には、エンジンの再始動開始時点からスタータ用の電動機を作動させることも行われているが、この場合には以下のような不都合がある。
【０００８】
すなわち、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒内の空気密度が気筒内の空気温度に基づいて変化するために、上記気筒に燃料を噴射して点火することにより発生する燃焼エネルギーを、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストンの停止位置に基づいて正確に求めることはできない。また気筒内の空気温度状態等に基づいて燃料噴射手段から気筒内に噴射された燃料噴霧の状態が変化し、これに対応して燃焼状態が変化することになる。したがって、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストンの停止位置のみに基づいてスタータを作動させるか否かを判別するように構成した場合には、不必要なスタータの作動が行われて電力が浪費されるとともに騒音が発生したり、あるいはエンジンの再始動開始時点からスタータを作動させる必要があるにも拘わらず、その作動時期が遅れて再始動に要する時間が長くなったりする等の問題があった。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑み、自動停止状態にあるエンジンを迅速かつ適正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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、エンジンの停止条件が成立したときに、エンジンを自動的に停止させるとともに、エンジンの自動停止状態で再始動条件が成立したときに、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、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、エンジン停止時に膨張行程にある気筒のピストンの停止位置を検出するピストン位置検出手段と、このピストン位置検出手段により検出された上記ピストンの停止位置が上記気筒の燃焼によってエンジンの再始動を行い得る領域内である場合には、スタータを作動させることなくエンジンを再始動させるとともに、上記ピストンの停止位置が上記気筒の燃焼によってエンジンの再始動を行い得る領域よりも上死点側または下死点側にある場合には、再始動開始時点からスタータを作動させるように制御する再始動制御手段と、エンジンの再始動開始時点における気筒内の空気密度を予測する空気密度予測手段とを備え、この空気密度の予測値が予め設定された基準値よりも低い場合には、再始動開始時点からスタータを作動させる領域を上記空気密度の予測値が予め設定された基準値よりも高い場合に比べて広げるように構成したものである。
【００１１】
上記構成によれば、エンジンの再始動開始時点で気筒内の空気密度が低いことに起因して始動性が悪化し易い状態にある場合には、再始動開始時点からスタータを作動させる領域が広げられて上記スタータによる始動アシストが積極的に行われることにより、エンジンを短時間で確実に再始動させることが可能となる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載のエンジンの始動装置において、空気密度予測手段により予測された気筒内の空気密度に基づき、再始動開始時点からスタータを作動させる領域を広げる際に、上記領域の上死点側の拡大幅を下死点側の拡大幅よりも大きく設定するものである。
【００１３】
上記構成によれば、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が上死点側にあり、当該気筒内の空気密度が低下するのに対応して空気量が極端に少なくなることが避けられない状態にある場合には、再始動開始時点からスタータを作動させエンジンの始動性を向上させる制御が積極的に実行されることになる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２に記載のエンジンの再始動装置において、エンジンの自動停止時のエンジン温度および吸気温度と、エンジンの自動停止状態の継続時間とに基づいてエンジンの再始動開始時点における気筒内の空気温度を予測するとともに、この空気温度の予測値に基づいて空気密度を予測するものである。
【００１５】
上記構成によれば、エンジンの自動停止時のエンジン温度および吸気温度とエンジンの自動停止状態の継続時間とに基づいて予測された気筒内の空気温度に対応した空気密度が適正に予測されるとともに、この空気密度が低いことに起因して始動性が悪化し易い状態にあるか否かが正確に判別され、この判別結果に対応したエンジンの再始動制御が適正に実行されることになる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、エンジンの停止条件が成立したときに、エンジンを自動的に停止させるとともに、エンジンの自動停止状態で再始動条件が成立したときに、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、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、点火プラグの電極部に噴霧燃料の外縁部が位置するように燃料を噴射する燃料噴射手段と、エンジンの再始動開始時点における上記燃料の噴霧状態を予測する噴霧予測手段と、この噴霧予測手段により予測された噴霧範囲が予め設定された基準範囲よりも小さい場合に、再始動開始時点からスタータを作動させるように制御する再始動制御手段とを備えたものである。
【００１７】
上記構成によれば、エンジンの再始動開始時点で燃料の噴霧領域が小さくなることに起因して燃焼性が低下し易い状態にある場合には、再始動開始時点からスタータによる始動アシストが行われることにより、エンジンを短時間で確実に再始動させることが可能となる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、上記請求項４に記載のエンジンの始動装置において、エンジンの自動停止時のエンジン温度および吸気温度と、エンジンの自動停止状態の継続時間とに基づき、噴霧予測手段により燃料の噴霧状態を予測するものである。
【００１９】
上記構成によれば、エンジンの自動停止時のエンジン温度および吸気温度と、エンジンの自動停止状態の継続時間とに基づき、エンジンの再始動開始時点で燃料の噴霧領域が小さくなることに起因して燃焼性が低下し易い状態にあるか否かが正確に判別され、この判別結果に対応したエンジンの再始動制御が適正に実行されることになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明の一実施形態によるエンジンの概略構成を示している。これらの図において、エンジン本体は、シリンダヘッド１およびシリンダブロック２で構成された複数の気筒を有し、図示の実施形態では４つの気筒３Ａ〜３Ｄを有している。各気筒３Ａ〜３Ｄにはそれぞれピストン４が嵌挿され、ピストン４の上方に燃焼室５が形成されている。上記ピストン４はコンロッドを介してクランクシャフト６に連結されている。
【００２１】
各気筒３Ａ〜３Ｄの燃焼室５の頂部には点火プラグ７が装備され、そのプラグ先端が燃焼室５内に臨んでいる。さらに、燃焼室５の側方部には、この燃焼室５内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁８が設けられている。この燃料噴射弁８は、図略のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期に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噴射するように構成されている。
【００２２】
そして、図３に示すように、上記燃料噴射弁８から点火プラグ７付近に向けて燃料が噴射されることにより、気筒内の温度状態が通常の場合には、図３の破線で示すように、燃料噴霧Ｆａの外縁部が点火プラグ７の電極部位７ａに位置するように、燃料噴射弁８の燃料噴射方向、噴霧角度および噴霧圧力が設定されている。なお、気筒内が高温状態となると、燃料噴霧Ｆａの外周部に位置する燃料が気化し易いために、通常時に比べて燃料の噴霧領域Ｆａが図３の一点鎖線で示すように狭められる傾向がある。上記燃料噴射弁８には、図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料噴射弁８に燃料が供給され、かつ、圧縮行程における燃焼室５内の圧力よりも高い燃料圧力が与えられるようになっている。
【００２３】
また、各気筒３Ａ〜３Ｄの燃焼室５に対して吸気ポート９および排気ポート１０が開口し、これらのポート９，１０に吸気弁１１および排気弁１２が装備されている。これらの吸気弁１１および排気弁１２は、図外のカムシャフト等からなる動弁機構により駆動される。そして、後に詳述するように各気筒が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒の吸・排気弁１１，１２の開閉タイミングが設定されている。
【００２４】
吸気ポート９および排気ポート１０には吸気通路１５および排気通路１６が接続されている。吸気通路１５には、吸気量調節手段としてのスロットル弁（吸気通路面積を調節するバルブ）が設けられ、当実施形態では、吸気量を制御する際における応答性を高めるため分岐吸気通路１５ａにスロットル弁１７が設けられている。すなわち、吸気通路１５は、サージタンク１５ｂの下流に気筒別の分岐吸気通路１５ａを有し、各分岐吸気通路１５ａの下流端が各気筒の吸気ポート９に連通するが、その各分岐吸気通路１５ａの下流端近傍に、各分岐吸気通路１５ａを同時に絞り調節する多連型のロータリバルブからなるスロットル弁１７が配設されている。このスロットル弁１７は、アクチュエータ１８により駆動されるように構成されている。
【００２５】
上記吸気通路１５におけるサージタンク１５ｂの上流に位置する共通吸気通路１５ｃには、吸気量を検出するエアフローセンサ２０が設けられている。また、上記クランクシャフト６に対し、その回転角を検出するクランク角センサが設けられており、当実施形態では、後に詳述するように、互いに一定量だけ位相のずれたクランク角信号を出力する２つのクランク角センサ２１，２２が設けられている。さらに上記クランクシャフト６に対し、その特定回転位置を検出することで気筒識別信号を与えることのできるカム角センサ２３が設けられている。なお、この他にもエンジンの制御に必要な検出要素として、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ２４、アクセル開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ２５等が装備されている。
【００２６】
図１において３０は、制御手段としての機能を有するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）であり、上記各センサ２０〜２５からの信号を受け、上記燃料噴射弁８に対して燃料噴射量および噴射時期を制御する制御信号を出力するとともに、点火プラグ７に対して点火時期を制御する制御信号を出力し、さらにスロットル弁１７のアクチュエータ１８に対してスロットル開度を制御する制御信号を出力するとともに、必要に応じてエンジンを再始動させるためのスタータ３１に所定のタイミングで作動指令信号を出力するように構成されている。上記スタータ３１は、エンジン本体のクランクシャフト６等に設けられたリングギアと歯合するピニオンギアが出力軸に設けられた駆動モータを有し、上記クランクシャフト６を回転駆動することによりエンジンを再始動させるように構成されている。
【００２７】
そして、エンジンのアイドリング状態で、予め設定されたエンジン停止条件が成立したときに、燃料噴射弁８からの燃料の噴射を停止するとともに、点火プラグ７の点火動作を停止する等により、自動的にエンジンを停止させるとともに、その後にエンジンの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が実行されるようになっている。上記エンジンの自動停止時には、圧縮行程にある気筒および膨張行程にある気筒において、ピストン４が上死点方向に移動する際における抵抗を大きくすべく、少なくともこれらの気筒に対する吸気量を増大させ、特に膨張行程となる気筒に対してより多く吸気を供給するように、上記スロットル弁１７をエンジンの停止動作期間中における所定期間だけ所定の開状態とする制御が実行される。
【００２８】
上記のように停止条件の成立時に自動停止状態となったエンジンを再始動させる際には、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正転方向に駆動するが、エンジン停止時のピストンの位置が所定範囲にある場合、先ずエンジン停止時の圧縮行程気筒に初回の燃焼を実行してエンジンを少し逆転させることにより、膨張行程にある気筒のピストンを上昇させて気筒内の圧力を高めた後に、当該膨張行程気筒で燃焼を行わせるようにする。
【００２９】
また、エンジンの再始動時に、上記のように圧縮行程気筒での初回燃焼、膨張行程気筒での燃焼を行うとともに、初回燃焼後の圧縮行程気筒の気筒内に燃焼用空気を残存させて圧縮行程気筒のピストンが上昇に転じてから上死点付近に達したときに再燃焼を行わせる第１再始動モードと、圧縮行程気筒での初回燃焼及び膨張行程気筒での燃焼は行うが、圧縮行程気筒での再燃焼（第２回目の燃焼）は行わない第２再始動モードと、圧縮行程気筒での初回燃焼を行わずにスタータ３１でアシストしつつ膨張行程気筒での燃焼及びその次の圧縮行程気筒での燃焼により始動を行う第３再始動モードとを、ピストンの停止位置に応じて選択的に実行するようになっている。
【００３０】
上記ＥＣＵ３０によるエンジンの停止制御を、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートに示す処理は、エンジンが運転されている状態からスタートし、ＥＣＵ３０において、まず自動停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。すなわち、車速およびエンジン温度（エンジン冷却水の温度）等の検出値に基づき、例えば車速が０の停車状態が所定時間以上に亘って持続し、かつエンジン温度が所定範囲内にあり、さらにエンジンを停止させることに格別の不都合がない状況にある場合等に、自動停止条件が成立したと判定される。
【００３１】
上記自動停止条件が成立したときは、エンジンの各気筒に対する燃料供給を停止した後（ステップＳ２）、一旦スロットル弁１７を所定開度に開いた後（ステップＳ３）、エンジン回転数が所定回転数以下となるまで、上記スロットル弁１７を開放状態に保持するとともに（ステップＳ４）、エンジン回転数が所定回転数以下となった時点で上記スロットル弁１７を閉止状態とする（ステップＳ５）。続いて、ステップＳ６でエンジンが停止状態となったか否かを判定し、ＹＥＳと判定されると、下記の停止位置検出ルーチンにより、エンジンの停止時に膨張行程にあるピストンの停止位置を検出する検出制御を実行した後（ステップＳ６）、後述のエンジンの再始動制御を実行する（ステップＳ７）。
【００３２】
図５は、ＥＣＵ３０に設けられたピストン位置検出手段において実行されるピストン停止位置の検出ルーチンを示している。この検出ルーチンの制御がスタートすると、第１クランク角信号ＣＡ１（第１クランク角センサからの信号）および第２クランク角信号ＣＡ２（第２クランク角センサからの信号）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。要するに、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６（ａ）のようになるか、それとも図６（ｂ）のようになるかを判別することにより、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（ステップＳ１１）。
【００３３】
すなわち、エンジンの正転時には、図６（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６（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。
【００３４】
そこで、ステップＳ１１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Ｓ１２）、ステップＳ１１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Ｓ１３）。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Ｓ１４）。
【００３５】
図７は、ＥＣＵ３０に設けられた再始動制御手段において実行されるエンジンの再始動制御ルーチンを示している。このエンジンの再始動制御ルーチンがスタートすると、まず予め設定された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Ｓ２１）、ＮＯと判定された場合には、そのままリターンすることにより待機する。
【００３６】
上記ステップＳ２１でＹＥＳと判定され、停車状態にある車両を発進するためにアクセル操作等が行われたり、バッテリー電圧が低下し、あるいは車載のエアコンが作動状態なったりする等により、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、ＥＣＵ３０に設けられた空気温度推定手段により推定された気筒内の空気温度が、予め設定された基準値よりも高いか否かを判定し（ステップＳ２２）、ＹＥＳと判定された場合には、後述する第３再始動モードの制御（Ｒ３）を実行する。上記温度の基準値は、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒等において燃焼を行うことによりエンジンを再始動させることができる燃焼エネルギーが得られるか否かを判定するために設定されたものである。
【００３７】
具体的には、エンジンの自動停止時に水温センサ２４により検出されたエンジンの冷却水温度と、図外の吸気温センサにより検出された吸気温度と、タイマにより検出されたエンジンの自動停止状態の継続時間とに基づき、予め行った実験データに基づいて作成したテーブルから気筒内の空気温度を読み出し、あるいは予め作成した関数式に基づいて気筒内の空気温度を算出することにより、再始動開始時点における気筒内の空気温度を推定する。そして、例えば各気筒内の空気温度が１５０°以上になり、気筒内の空気密度が極めて低いために気筒内の空気量が極端に少ない状態にある場合には、充分な燃焼エネルギーが得られないと判断して第３再始動モードの制御（Ｒ３）が実行されるようになっている。
【００３８】
次に、ＥＣＵ３０に設けられた空気密度推定手段により推定された気筒内の空気密度が、予め設定された基準値よりも低いか否かを判定し（ステップＳ２３）、ＮＯと判定された場合には、上記スタータ３１による再始動のアシスト（スタートアシスト）を行うか否かを判定するための判定領域として、図８の実線で示す通常の領域Ａを設定する（ステップＳ２４）。この通常の領域Ａは、ピストンの上死点ＴＤＣと下死点ＢＤＣとの中間位置Ａ０よりもＴＤＣ寄りの領域Ａ１と、ＢＤＣ寄りの領域Ａ２とからなっている。なお、上記気筒内の空気密度は、気筒内の空気温度に比例するため、ＥＣＵ３０に設けられた空気温度推定手段により推定された空気温度に応じてエンジンの再始動開始時点における気筒内の空気密度が推定されるようになっている。
【００３９】
一方、上記ステップＳ２３でＹＥＳと判定され、気筒内の空気密度が予め設定された基準値よりも低いことが確認された場合には、上記通常領域ＡのＴＤＣ寄りの領域Ａ１およびＢＤＣ寄りの領域Ａ２を、それぞれ図９の破線で示すように所定幅α，βだけ狭めてなる領域Ａ′を上記判定領域として設定する（ステップＳ２５）。これにより、上記空気密度予測手段により予測された気筒内の空気密度が低い場合には、再始動開始時点からスタータ３１を作動させる領域、つまり上記判定領域外の領域が広げられることになる。また、上記のように再始動開始時点からスタータ３１を作動させる領域を広げる際には、上記ピストンの停止位置よりも上死点ＴＤＣ側の拡大幅αが、下死点側の拡大幅βよりも広く設定されるようになっている。
【００４０】
そして、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン４の停止位置が上記判定領域内にあるか否かを判定し（ステップＳ２６）、判定領域内にあると判定された場合には、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒が、上記ピストン４の停止位置が、ＴＤＣ（上死点）側の領域Ａ１にあるか否かを判定する（ステップＳ２７）。
【００４１】
上記ステップＳ２６，Ｓ２７の判定結果に基づき、上記ピストン４の停止位置が判定領域内であって、そのＴＤＣ側の領域Ａ１内にあることが確認された場合には、第１再始動モードの制御（Ｒ１）を実行する。この第１再始動制御モードは、図９に基づいて後述するように、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒で初回の燃焼を行うことにより、エンジンをある程度逆転させた後に、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒内の圧力を高めた状態でこの気筒の燃焼を行ってエンジンを正転させるとともに、上記初回の燃焼を行った気筒のピストンが上死点付近に達したときに第２回目の燃焼を行わせるものである。
【００４２】
一方、ピストン４の停止位置が上記判定領域内であって、そのＢＤＣ（下死点）側の領域Ａ２内にあることが確認された場合には、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒で初回の燃焼を行うが、この気筒における第２回目の燃焼は行わない第２再始動モードの制御（Ｒ２）を実行する。
【００４３】
また、上記ピストン４の停止位置が判定領域外であることが確認された場合には、再始動開始時点からスタータ３１による再始動のアシストを行いつつ、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒で初回の燃焼を行うことなく、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒での燃焼を行ってエンジンを再始動させる第３再始動モードの制御（Ｒ３）を実行する。
【００４４】
図９は、図７のフローチャート中のステップＳ２７でＹＥＳと判定され、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が、予め設定された上記判定領域内であって、そのＴＤＣ側の領域Ａ１内にあることが確認された場合に実行される第１再始動モードの制御動作Ｒ１を示している。この第１再始動モードの制御動作Ｒ１がスタートすると、まず上記ピストン停止位置検出手段により検出された上記気筒のピストン停止位置に基づき、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒および膨張行程にある気筒内の空気量をそれぞれ算出する（ステップＳ１０１）。例えば図１０に示す例において、エンジンの停止時点ｔで、圧縮行程にあるＮｏ．１気筒および膨張行程にあるＮｏ．２気筒内の空気量をそれぞれ算出する。
【００４５】
具体的には、図５に示す停止位置検出ルーチンにより検出されたピストン停止位置から上記両気筒の燃焼室容積が求められる。また、エンジン停止の際には、燃料カットされた時点からエンジンが数回転した後に停止するので、上記膨張行程にあるＮｏ．２気筒内もある程度新気で満たされた状態にあり、かつエンジンの停止中に上記各気筒の気筒内圧力は略大気圧となっているので、上記燃焼室容積から各気筒内の新気量を求めることができる。
【００４６】
なお、燃料カット前に運転状態がλ＝１のアイドル運転の場合は、スロットル弁１７が閉じているため、エンジン停止までの早期が不充分な場合があり、エンジン停止の際における吸気圧力と停止までのエンジン回転数（サイクル数）から精度良く新気を求めるようにしてもよい。また、エンジンの冷却水温度が８０°Ｃ程度となるエンジンの温間状態で、エンジンが停止状態となった後に、１分間程度の時間が経過すると、気筒内の空気が所定温度、例えば１００°Ｃ以上に上昇するため、気筒内の空気密度が低くなる傾向がある。このような場合には、上記気筒内の空気密度に応じて空気量の算出値を補正することが好ましい。
【００４７】
続いて、上記ステップＳ１０１で算出されたＮｏ．１気筒内の空気量、つまりエンジンの停止時点ｔで圧縮行程にあるＮｏ．１気筒内の新気量に基づき、このＮｏ．１気筒内に燃料を噴射することにより生成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように設定された量の燃料噴射を行うとともに（ステップＳ１０２）、エンジンの停止時点ｔで膨張行程にあるＮｏ．２気筒内に燃料を噴射することにより形成される混合気の空燃比が所定値（例えばλ＝１の近傍またはλ≦１のリッチ）となるように算出された量の燃料噴射Ｆ１をＮｏ．２気筒に対して実行する（ステップＳ１０３）。
【００４８】
そして、上記Ｎｏ．１気筒に噴射された燃料が気化するのに要する所定時間が経過した時点で、上記Ｎｏ．１気筒に対する点火を実行して初回の燃焼（図１０の矢印▲１▼参照）を行うことにより（ステップＳ１０４）、エンジンのクランク軸を逆転させる。上記初回の燃焼▲１▼を行った後に、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または立ち下がり）が検出されたか否かを検出することにより（ステップＳ１０５）、ピストンが動いたか否かを判定する。
【００４９】
上記ステップＳ１０５の判定結果がＮＯであり、失火によりピストンが動いていないことが確認された場合には、予め設定された所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１０６）、ＮＯと判定された場合には、再点火を行った後（ステップＳ１０７）、上記ステップＳ１０５に移行してクランク角センサのエッジが検出されたか否かを再度判定する。
【００５０】
上記ステップＳ１０６でＹＥＳと判定され、再始動制御の開始後に所定時間が経過してもピストンが動かなかった場合には、図１１に示す第１のスタートアシスト制御を実行する（ステップＳ１０８）。上記所定時間は、エンジンの停止時に圧縮行程にあるＮｏ．１気筒で初回の燃焼▲１▼を行った後に実際にエンジンが逆転し始めるまでのディレー時間を考慮するとともに、エンジンの再始動に要する時間を一定時間、つまり運転者が違和感を受けることのない時間内に抑えるために予め設定されたものである。
【００５１】
上記ステップＳ１０５でＹＥＳと判定され、所定時間内にエンジンが逆転し始めたことが確認された場合には、エンジンの停止時に圧縮行程にあるＮｏ．１気筒で初回の燃焼▲１▼を行うことにより駆動されたクランク軸の逆転量が予め設定された所定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０９）。このステップＳでＮＯと判定され、クランク軸の逆転量が小さいために、エンジンの停止時に膨張行程にあるＮｏ．２気筒内の空気が充分に圧縮された状態にないことが確認された場合には、ステップＳ１０８に移行して図１１に示す第１のスタートアシスト制御を実行する。
【００５２】
上記ステップＳ１０９でＹＥＳと判定された場合には、エンジンの停止時に圧縮行程にあるＮｏ．１気筒で初回の燃焼▲１▼を行うことにより、このＮｏ．１気筒のピストンが下死点Ｂを超えていないか否かを判定し（ステップＳ１１０）、ＮＯと判定されて上記ピストンが下死点Ｂを超えたこと、つまり上記初回の燃焼▲１▼によるクランク軸の逆転量が大きすぎることが確認された場合には、上記ステップＳ１０８に移行して図１１に示す第１のスタートアシスト制御を実行する。
【００５３】
上記ステップＳ１１０でＹＥＳと判定されてＮｏ．１気筒のピストンが下死点Ｂを超えていないこと、つまり上記初回の燃焼▲１▼によるクランク軸の逆転量が適正値であることが確認された場合には、上記エッジの検出後に所定時間が経過した時点で、エンジンの停止時に膨張行程にあるＮｏ．２気筒に対する点火Ｓ１を行った後（ステップＳ１１１）、図１２に示す後述のスタートアシスト判定制御を実行する（ステップＳ１１２）。
【００５４】
次いで、所定のクランク角となった時点で、エンジンの停止時に圧縮行程にあるＮｏ．１気筒に対する再度の燃料噴射Ｆ２および点火Ｓ２を行うことにより（ステップＳ１１３）、クランク軸を正転駆動する第二回目の燃焼▲２▼を行わせる。この場合、上記Ｎｏ．１気筒内に残存する新気量を演算するとともに、上記燃料噴射Ｆ２よりＮｏ．１気筒内の空燃比が理論空燃よりもややリッチとなるように上記燃料噴射量を設定する。その後、所定のタイミングで第２目のスタートアシスト判定制御を実行するとともに（ステップＳ１１４）、エンジンの停止時に吸気行程にあるＮｏ．３気筒に対して燃料噴射Ｆ３および点火Ｓ３を所定のタイミングで実行した後（ステップＳ１１５）、リターンして通常の制御状態に移行する。
【００５５】
図１１は、図９のフローチャート中のステップＳ１０９またはステップＳ１１０でＮＯと判定された場合等に実行される第１のスタートアシスト制御動作を示している。この制御動作がスタートすると、スタータ３１の駆動を開始するとともに（ステップＳ４１）、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒、つまり図１０に示す例におけるＮｏ．２気筒に対する点火Ｓ１を実行する（ステップＳ４２）。すなわち、図９のステップＳ１０３で既に燃料噴射Ｆ１が行われることにより、Ｎｏ．２気筒内に生成された混合気を燃焼させてエンジンを正転方向に駆動する。
【００５６】
また、図９のステップＳ１０１で算出された空気量に基づき、エンジン停止時に圧縮行程にあるＮｏ．１気筒内の空燃比が理論空燃比（λ＝１）付近となる燃料噴射量を算出し、上記Ｎｏ．１気筒に対する燃料噴射Ｆ２を実行するとともに（ステップＳ４３）、上記Ｎｏ．１気筒が上死点となった後に点火Ｓ２を実行する（ステップＳ４４）。なお、上記Ｎｏ．１気筒では、エンジンを逆転方向に駆動するために、図９のステップＳ１０２で既に燃料噴射が行われて初回の燃焼▲１▼が行われているため、この初回の燃焼時における燃料噴射を考慮して上記燃料噴射量の算出を行うようにする。
【００５７】
次いで、ＥＣＵ３０に設けられた空気温度推定手段により推定されたエンジンの再始動時点における気筒内温度が、予め設定された基準温度よりも高いか否かを判定する（ステップＳ４５）。この基準温度は、スタータ３１による再始動のアシストを行いつつ、エンジンの停止時に膨張行程および圧縮行程にある気筒での燃焼を行うことによりエンジンを再始動させる際に、エンジンの停止時に吸気行程にあるＮｏ．３気筒に対する燃料噴射Ｆ３を行うと、この燃料噴射Ｆ３により生成された混合気が、圧縮行程で自己着火が生じる可能性が高いか否かを判別するために設定された温度である。
【００５８】
上記ステップＳ４５でＮＯと判定されて気筒内温度が上記基準温度以下であることが確認された場合には、エンジンの停止時に吸気行程にあるＮｏ．３気筒に対し、その圧縮トップ前９０ｄｅｇＣＡとなった時点で燃料噴射Ｆ３を実行する（ステップＳ４６）。この燃料噴射Ｆ３により生成される混合気の空燃比Ａ／Ｆが１４程度のややリッチとなるように、上記Ｎｏ．３気筒に対する燃料噴射量を設定する。次いで、上記Ｎｏ．３気筒が上死点Ｔとなった直後に点火Ｓ３を実行する（ステップＳ４７）。
【００５９】
上記ステップＳ４５でＹＥＳと判定されて気筒内温度が上記基準温度よりも高いことが確認された場合には、エンジンの停止時に吸気行程にあるＮｏ．３気筒に対する燃料噴射Ｆ３を中止した後（ステップＳ４８）、通常のタイミングで燃料の噴射および点火を行う通常の制御状態に移行する（ステップＳ４９）。そして、エンジンのクランク角度またはエンジンの再始動開始時点から経過時間に対応した値として予め設定されたマップから、スタータ３１によるアシスト駆動を終了させるか否かを判断するために用いるエンジン駆動終了判定値Ｒを読み出して設定する（ステップＳ５０）。
【００６０】
次に、現時点のエンジン回転数Ｎｅが上記駆動終了判定値Ｒ以上となったか否か判定し（ステップＳ５１）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＳ５０に戻り、再びエンジン回転数Ｎｅが上記駆動終了判定値Ｒ以上となったか否か判定する。そして、上記ステップＳ５１においてＹＥＳと判定された時点で、スタータ３１の駆動を停止してリターンする（ステップＳ５２）。
【００６１】
図９のステップＳ１１２，Ｓ１１４において実行されるスタートアシスト判定制御動作を、図１２に基づいて説明する。この判定制御動作がスタートすると、現時点（エンジンの停止時に膨張行程にあるＮｏ．２気筒の燃焼が行われた後の時点、またはエンジンの停止時に圧縮行程にあるＮｏ．３気筒の第２回目の燃焼が行われた後の時点）におけるエンジン回転数Ｎｅが、予め設定された基準回転数以上であるか否かを判定し（ステップＳ６１）、ＮＯと判定された場合には、後述する第２のスタートアシスト制御を実行する（ステップＳ６２）。
【００６２】
また、上記ステップＳ６１でＮＯと判定され、現時点のエンジン回転数が基準回転数以上であることが確認された場合には、ブレーキスイッチがＯＦＦとなった状態でエンジンの再始動が行われたか否かを判定する（ステップＳ６３）。このステップＳ６３でＹＥＳと判定され、運転者が車両の発進を意図してブレーキペダルから足を離すことにより、ブレーキスイッチがＯＦＦとなった状態で、再始動条件が成立したことが確認された場合には、ブレーキスイッチがＯＦＦとなった時点から所定時間内にアクセルスイッチがＯＮ状態となったか否かを判定することにより（ステップＳ６４）、エンジンの再始動時における要求トルクが大きいか否かを判別する。なお、車両が登坂状態であるか否か、または右折待機状態にあるか否か等によりエンジンの再始動時における要求トルクが大きいか否かを判別するようにしてもよい。
【００６３】
上記ステップＳ６４でＹＥＳと判定され、エンジンの再始動時における要求トルクが大きいことが確認された場合には、エンジンの再始動開始時点からエンジンのクランク角が予め設定された基準角度となった時点までの経過時間が、予め設定された第１基準時間Ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ６５）。このステップＳ６５でＹＥＳと判定された場合には、エンジンの再始動を失敗する可能性が高いと判断して後述する第２のスタートアシスト制御を実行する（ステップＳ６６）。
【００６４】
また、上記ステップＳ６４でＮＯと判定され、エンジンの再始動時における要求トルクが小さいことが確認された場合には、エンジンの再始動開始時点からエンジンのクランク角が基準角度となった時点までの経過時間が、第１基準時間Ｔ１よりも長い時間に設定された第２基準時間Ｔ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ６７）。このステップＳ６７でＹＥＳと判定されてエンジンの再始動を失敗する可能性が高いことが確認された場合には、ステップＳ６６に移行して第２のスタートアシスト制御を実行する。
【００６５】
一方、上記ステップＳ６３でＮＯと判定され、運転者が車両の発進を意図することなく、エアコンが作動状態となり、あるいはバッテリーの容量が減少する等によりエンジンの再始動条件が成立した状態にあることが確認された場合には、エンジンの再始動開始時点からエンジンのクランク角が基準角度となった点までの経過時間が、第２基準時間Ｔ２よりも長い時間に設定された第３基準時間Ｔ３以上であるか否かを判定する（ステップＳ６８）。このステップＳ６８でＹＥＳと判定されてエンジンの再始動を失敗する可能性が高いことが確認された場合には、ステップＳ６６に移行して第２のスタートアシスト制御を実行する。
【００６６】
図１３は、上記判定制御動作のステップＳ６２またはステップＳ６６で実行される第２のスタートアシスト制御動作を示している。この制御動作がスタートすると、スタートアシスト時にエンジン回転数およびエンジン回転方向の抵抗力を算出する後述の算出制御を実行した後（ステップＳ７１）、このエンジン回転数およびエンジン回転方向の抵抗力に基づき、現時点におけるエンジンの運転状態が、図１５の第１領域にあるか否か、つまりエンジンの高回転・高抵抗領域にあるか否かを判定する（ステップＳ７２）。
【００６７】
上記ステップＳ７２でＮＯと判定され、エンジンが低回転・低抵抗領域にあってエンジンが逆転している可能性が高いことが確認された場合には、スタータ３１の駆動を待機するとともに（ステップＳ７３）、エンジンの運転状態が図１５の第１領域から、図１５の斜線で示す第２領域に移行したか否かを判定し（ステップＳ７４）、ＹＥＳと判定されてエンジンが正転領域に移行したことが確認された時点で、スタータ３１の駆動を実行する（ステップＳ７５）。
【００６８】
一方、上記ステップＳ７２でＹＥＳと判定されてエンジンが高回転・高抵抗領域にあることが確認された場合には、エンジン回転数Ｎｅが予め設定された基準回転数以下に低下したか否かを判定し（ステップＳ７６）、ＮＯと判定された場合には、スタータ３１の駆動を待機する（ステップＳ７７）。そして、上記ステップＳ７６でＹＥＳと判定された時点で、ステップＳ７５に移行してスタータ３１の駆動を開始した後、エンジン回転数Ｎｅが予め設定された駆動終了判定値Ｒ以上に上昇したか否かを判定し（ステップＳ７８）、ＹＥＳと判定された時点でスタータ３１の駆動を終了する（ステップＳ７９）。
【００６９】
図１４は、図１３に示すフローチャートのステップＳ７１で実行されるエンジン回転数および抵抗力の算出制御動作を示している。この制御動作がスタートすると、エンジンの停止時に膨張行程にある燃料で燃焼を行った後に検出された角加速度に対応した燃焼エネルギーＥｃを、図外のマップに基づいて推定するとともに（ステップＳ８１）、現在のエンジン回転数に対応した燃焼エネルギーＥｕを図外のマップに基づいて算出する（ステップＳ８２）。
【００７０】
次いで、ピストンが所定のクランク角間を移動して筒内の空気が圧縮されることにより生じるエネルギーロスＥｐを、図外のマップに基づいて算出するとともに（ステップＳ８３）、ピストンが所定のクランク角間を移動する際の摩擦抵抗に応じて生じるエネルギーロスＥｆを、図外のマップに基づいて算出した後（ステップＳ８４）、ピストンが所定のクランク角間を移動する際に生じるバルブスプリングの反力に対応したエネルギーロスＥｖを、図外のマップに基づいて算出する（ステップＳ８５）。
【００７１】
そして、上記ステップＳ８１〜Ｓ８５で算出した各エネルギーに基づいてエンジンのクランクが所定角度となった後の運動エネルギーＥ（＝Ｅｃ＋Ｅｕ−Ｅｐ−Ｅｆ−Ｅｖ）を算出するとともに（ステップＳ８６）、この運動エネルギーＥに基づいてエンジンのクランクが所定角度となった時点におけるエンジン回転数の予測値を算出するとともに（ステップＳ８７）、上記エンジン回転数の予測値と、上記エネルギーロスＥｐ，Ｅｆ，Ｅｖとに基づいてエンジンのクランクが所定角度となった時点におけるエンジンの回転抵抗の予測値を算出する。
【００７２】
図７のフローチャート中のステップＳ２７でＮＯと判定され、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が、予め設定された上記判定領域内であって、そのＢＤＣ側の領域Ａ２内にあることが確認された場合に実行される第２再始動モードは、第１再始動モードの制御動作Ｒ１を示す図９のフローチャート中のステップＳ１０２において実行される燃料噴射によりＮｏ．１気筒（エンジンに停止時に圧縮行程にある気筒）の空燃比が理論空燃比またはそれよりもリッチになるように制御される点と、上記Ｎｏ．１気筒に対する再度の燃料噴射Ｆ２および点火Ｓ２（ステップＳ１１３）が行われない点を除き、図９に示す第１再始動モードの制御動作Ｒ１と同様の処理が実行されるようになっている。
【００７３】
図１６は、図７のフローチャート中のステップＳ２６でＮＯ判定されてエンジン停止時に膨張行程にあるピストン４の停止位置が、予め設定された判定領域外にあるとき、あるいは上記フローチャートのステップＳ２２でＹＥＳと判定されて気筒内の空気温度が極めて高い場合に実行される第３再始動モードの制御動作Ｒ３を示している。この第３再始動モードの制御動作Ｒ３がスタートすると、まずスタータ３１の駆動を開始するとともに（ステップＳ９１）、エンジンの停止時におけるピストンの停止位置に基づき、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒および膨張行程にある気筒の空気量を算出した後（ステップＳ９２）、これらの気筒内の各空燃比が理論空燃比付近（λ＝１）となるように燃料噴射Ｆ３を実行する（ステップＳ９３）。なお、上記両気筒に対する燃料噴射量を算出する際に基準となる気筒内の空気量は、各気筒内の空気温度に対応して変化する空気密度に基づいて補正することが好ましい。
【００７４】
そして、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒に対する燃料の噴射後に、この燃料の気化時間を考慮して設定された時間が経過した時点で、上記気筒に対する点火Ｓ１を実行する（ステップＳ９４）。また、エンジンの停止時点に圧縮行程にある気筒が所定クランク角となった時点で、この気筒に対する燃料噴射Ｆ２を行った後（ステップＳ９５）、上記図１１に示す第２再始動モードＲ２のステップＳ４４〜Ｓ５２と同様の制御を実行する。
【００７５】
以上のように、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張および排気の各行程からなるサイクルを行うように構成された多気筒４サイクルエンジンにおいて、エンジンの出力を要しない所定のアイドリング状態となってエンジンの停止条件が成立した場合には、この停止条件の成立時点で燃料供給が停止されることにより、エンジン回転数が次第に低下してエンジンが自動停止状態となる。
【００７６】
そして、上記自動停止状態にあるエンジンを再始動させる際に、エンジン停止時に膨張行程にある気筒のピストンの停止位置を検出し、このピストンの停止位置が上記気筒の燃焼によってエンジンの再始動を行い得るか否かを判定するために設定され判定領域内である場合には、原則としてスタータ３１を作動させることなくエンジンを再始動させる図９に示す再始動制御を実行し、上記ピストンの停止位置が上記気筒の燃焼によってエンジンの再始動を行い得る上記判定領域よりも上死点側または下死点側にある場合には、再始動開始時点からスタータ３１を作動させることによりエンジンを再始動させる図１０に示す再始動制御を実行するように構成されたエンジンの始動装置において、エンジンの再始動開始時点における気筒内の空気密度を予測し、この空気密度の予測値が予め設定された基準値よりも低いと判定された場合に、通常時に比べて上記判定領域を狭めることにより、再始動開始時点からスタータ３１を作動させる領域を広げるように構成したため、エンジンの状態の如何に拘わらず、エンジンを短時間で確実に再始動させることができるという利点がある。
【００７７】
すなわち、エンジンの再始動開始時点で気筒内の空気密度が低いことに起因して始動性が悪化し易い状態にある場合には、スタータ３１を作動させることなくエンジンの再始動を行うか否か判定するための判定領域を図８の実線で示す領域Ａから破線で示す領域Ａ′に狭めることにより、再始動開始時点からスタータ３１を作動させる領域を広げるように構成したため、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が上記領域Ａ′よりも上死点ＴＤＣ側または下死点ＢＤＣ側にあって、上記各気筒に対する燃料噴射および点火を行うだけでは適正にエンジンを始動させることができない可能性がある場合に、エンジンの再始動開始時点から上記スタータ３１による始動アシストが積極的に行われることになる。
【００７８】
したがって、上記気筒内の空気密度が低いことに起因して失火が発生し、あるいは燃料エネルギーが不充分であることに起因してエンジンが停止状態となる可能性が高いと判定された時点で、図１７（ｂ）に示すように、スタータ３１を作動させるスタート駆動信号を出力することにより、再始動のアシストを行うように構成した場合のように、エンジン回転数が所定回転数（例えば６００ｒｐｍ）以上に上昇して再始動が完了するまでに０．５秒近くを要するという事態を生じることなく、図１７（ａ）に示すようにエンジンの再始動開始信号の出力直後からスタータ駆動信号出力してスタータ３１を作動させつつ、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒および圧縮行程に気筒に対する燃料噴射を行って順次点火することにより、再始動開始後の０．３５秒程度でエンジン回転数を所定回転数以上に上昇させてエンジンの再始動を完了させることができる。
【００７９】
しかも、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が図８の破線で示す領域Ａ′内にあって、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒および圧縮行程にある気筒等を順次燃焼させるだけで、エンジンを適正に再始動することができる状態にある場合には、エンジンの再始動時に上記スタータ３１の駆動を停止することにより、騒音の発生を防止するとともに、スタータ３１の寿命が短くなるのを防止しつつ、エンジンを迅速かつ適正に再始動させることができるという利点がある。
【００８０】
また、上記実施形態では、ＥＣＵ３０に設けられた空気密度予測手段により予測された気筒内の空気密度に基づき、再始動開始時点からスタータ３１を作動させる領域を広げる際に、図８の破線で示すように、上記領域の上死点ＴＤＣ側の拡大幅αを、下死点側の拡大幅βよりも大きく設定したため、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置が上死点側にあり、当該気筒内の空気量が元々少ない状態で空気密度が低下すると、気筒内の空気量が極端に減少して燃焼性が低下し易い状態にある場合には、再始動開始時点からスタータ３１を作動させエンジンの始動性を向上させる制御を積極的に実行することにより、上記燃焼性の低下に起因して始動性が悪化するのを効果的に防止することができる。
【００８１】
さらに、上記実施形態に示すようにエンジンの自動停止時のエンジン温度および吸気温度と、エンジンの自動停止状態の継続時間とに基づき、空気温度予測手段によりエンジンの再始動開始時点における気筒内の空気温度を予測するとともに、この空気温度の予測値に基づき、空気密度予測手段により空気密度を予測するように構成した場合には、エンジンの再始動時に気筒内の空気密度を正確に予測し、この予測結果に対応したエンジンの再始動制御を適正に実行することができるという利点がある。
【００８２】
また、上記のようにエンジンの停止条件が成立したときに、エンジンを自動的に停止させるとともに、エンジンの自動停止状態で再始動条件が成立したときに、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、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、図３に示すように、点火プラグ７の電極部７ａに噴霧燃料Ｆａの外縁部が位置するように燃料を噴射する燃料噴射弁７からなる燃料噴射手段を設けるとともに、エンジンの再始動開始時点における上記燃料の噴霧状態を予測し、この噴霧範囲が予め設定された基準範囲よりも小さい場合に、再始動開始時点からスタータ３１を作動させるようにした構成によると、エンジンの再始動開始時点で燃料の噴霧領域が小さくなることに起因して燃焼性が低下し易い状態にある場合においても、エンジンを短時間で確実に再始動させることができる。
【００８３】
すなわち、噴霧燃料Ｆａの外縁部を上記電極部７ａに位置させるように、燃料噴射弁８の燃料噴射方向、噴霧角度および噴霧圧力を設定した場合には、上記電極部７ａに燃料の液滴が付着するのを防止しつつ、その周囲に適度の空燃比を有する混合気を形成することができるため、図１８に示すように、通常時には空燃比Ａ／Ｆが３０以上となる極端なリーンな範囲まで着火可能である。これに対し、気筒内の空気温度が高温になることに起因して燃料噴霧Ｆａの範囲が小さくなり、図３の破線で示すように、噴霧燃料Ｆａの外縁部が上記電極部７ａから外れると、燃料噴射時期を極端に遅らせても着火可能な空燃比Ａ／Ｆが１５程度まで極端に低下する傾向がある。したがって、上記のように気筒内の温度が上昇して燃料噴霧の範囲が小さい状態にある場合には、再始動開始時点からスタータ３１を作動させることにより、エンジンを短時間で確実に再始動させることができる。
【００８４】
上記実施形態において、エンジンの自動停止時のエンジン温度および吸気温度と、エンジンの自動停止状態の継続時間とに基づき、噴霧予測手段により燃料の噴霧状態を予測するように構成した場合には、エンジンの再始動開始時点で燃料の噴霧領域が小さくなることに起因して燃焼性が低下し易い状態にあるか否かを正確に判別し、この判別結果に対応したエンジンの再始動制御を適正に実行することができる。
【００８５】
また、上記実施形態では、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒および圧縮行程にある気筒で順次燃焼を行うことにより変化するエンジン回転数を、再始動開始時点から最初の気筒が上死点を超えて第２番目の気筒が上死点を超える時点またはその近傍までの期間内で検出し、このエンジン回転数を予め設定された基準回転数と比較することにより、エンジンの始動状態が不良であるか否かを判定するように構成したため（図１２参照）、この判定結果に応じて上記各気筒の燃焼による再始動が適正であるか否かを早期に判断し、適正でないと判断された時点でスタータ３１を駆動して再始動のアシストを行うように構成したため、自動停止状態にあるエンジンが迅速かつ適正に再始動させることができる。
【００８６】
すなわち、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒および圧縮行程にある気筒で順次燃焼を行うことにより、例えば図１９示すように、第１番目の気筒が上死点を超えた燃焼の終了した時点ｔ１および第２番目の気筒が上死点を超えた燃焼の終了時点ｔ２で検出されたエンジン回転数を、予め設定された基準回転数と比較することにより、エンジンの始動状態が不良であるか否かを判定するように構成したため（図１３参照）、この判定結果に応じて上記各気筒の燃焼による再始動が適正であるか否かを早期に判断し、適正でないと判断された時点でスタータ３１を駆動して再始動のアシストを行うことにより、自動停止状態にあるエンジンを迅速かつ適正に再始動させることができる。
【００８７】
なお、エンジンの再始動開始時点から上記期間内でエンジンの回転速度の検出値に基づいて始動状態の良否を判定する場合に、回転変動が顕著に生じる各気筒の燃焼期間に上記回転速度の検出を行うと判定誤差が生じ易い傾向がある。したがって、エンジンの再始動時に上記期間内おいて燃焼の影響を受けることなく正確に検出されたエンジンの回転速度に基づき、再始動状態の良否が迅速かつ適正に判別するためには、上記期間内で各気筒の燃焼期間を除いた時期に検出されたエンジンの回転速度の検出値に基づいて始動状態の良否を判定することが望ましい。
【００８８】
また、図１９の（ａ）に示すように、エンジンの再始動開始時点ｔから第２番目の気筒が上死点Ｔを超える前の期間内おいて、各気筒の燃焼期間を除いた時期ｔ１，ｔ２に検出されたエンジン回転数に基づき、始動状態の良否を判定するように構成した場合には（図９のステップＳ１１２，Ｓ１１４参照）、エンジンの再始動時に上記期間内おいて燃焼の影響を受けることなく正確に検出されたエンジンの回転速度に基づき、より迅速かつ適正に再始動状態の良否を判別することができるという利点がある。
【００８９】
さらに、エンジンの再始動開始後にエンジンを正転させる方向に駆動する第１番目の気筒の燃焼終了時点から、第１番目の気筒（図１０に示すＮｏ．１気筒）が上死点Ｔを超える前までの期間において、各気筒の燃焼期間を除いた時期ｔ１に検出されたエンジン回転数に基づいて始動状態の良否を判定するように構成した場合には（図９のステップＳ１１２参照）、エンジンの再始動時に上記期間内おいて燃焼の影響を受けることなく正確に検出されたエンジン回転数に基づき、さらに迅速かつ適正に再始動状態の良否を判別することができる。
【００９０】
また、上記実施形態では、図１９（ｂ）に示すように、再始動開始時点からエンジンのクランク角が予め設定された基準角度に到達するまで経過時間Ｔを計測するとともに、この経過時間Ｔが予め設定された基準時間よりも長い否かを判定することによりエンジンの再始動状態が適正であるか否かを判定するように構成したため（図１２のステップＳ６５，Ｓ６７，Ｓ６８参照）、エンジンの再始動を失敗してエンジンが停止状態となるか否かを正確に判別することができる。
【００９１】
さらに、上記のようにエンジンのクランク角が予め設定された基準速度に到達するまでの計測時間を基準時間と比較することにより、始動状態の良否を判定する場合において、エンジンの再始動時におけるエンジンの要求トルクを検出し、この要求トルクが大きいほど、上記基準時間を短い値に設定するようにした構成によると、エンジンの再始動時に大きな出力トルクを発揮することが要求されている場合には、上記基準時間が短い値に設定されることにより、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを迅速に判定することができる。したがって、例えば運転者が迅速な発進を意図している場合、車両が登坂状態または右折待機状態にある場合等に、始動状態の良否を早期に判定してスタータ３１を早期に駆動することにより、エンジンを迅速に再始動させて上記要求トルクに対応した運転性を確保することができるという利点がある。
【００９２】
また、エンジンの再始動時にアクセルペダルの踏込状態を検出し、このアクセルペダルの踏込状態に基づいてエンジンの要求トルクを判別するように構成してもよい。この構成によると、運転者がアクセルペダルを早期に踏み込み、あるいはアクセルペダル大きく踏み込む等により迅速に発進することを要求していることが確認された場合に、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを判定するための上記基準時間を短い値に設定することにより、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを迅速に判定することができるという利点がある。
【００９３】
さらに、上記実施形態では、図１２に示すように、エンジンの再始動時にブレーキスイッチのＯＮ・ＯＦＦ状態に応じて車両の発進要求があるか否かを判定し、発進要求がない場合には、この発進要求がある場合に比べて上記基準時間を長い値に設定するように構成したため、運転者が発進を意図していない状態で再始動条件が成立した場合には、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを判定するための基準時間を長い値に設定することにより、エンジンの再始動状態が適正であるか否かを正確に判定することが可能となり、スタータ３１を必要な場合にのみに駆動させてエンジンを適正に再始動させることができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明は、エンジンの停止条件が成立したときに、エンジンを自動的に停止させるとともに、エンジンの自動停止状態で再始動条件が成立したときに、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、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、エンジン停止時に膨張行程にある気筒のピストンの停止位置を検出するピストン位置検出手段と、このピストン位置検出手段により検出された上記ピストンの停止位置が上記気筒の燃焼によってエンジンの再始動を行い得る領域内である場合には、スタータを作動させることなくエンジンを再始動させるとともに、上記ピストンの停止位置が上記気筒の燃焼によってエンジンの再始動を行い得る領域よりも上死点側または下死点側にある場合には、再始動開始時点からスタータを作動させるように制御する再始動制御手段と、エンジンの再始動開始時点における気筒内の空気密度を予測する空気密度予測手段とを備え、この空気密度の予測値が予め設定された基準値よりも低い場合に、通常時に比べて再始動開始時点からスタータを作動させる領域を広げるように構成したため、エンジンの状態の如何に拘わらず、エンジンを短時間で確実に再始動させることができるという利点がある。
【００９５】
また、請求項４に係る発明は、エンジンの停止条件が成立したときに、エンジンを自動的に停止させるとともに、エンジンの自動停止状態で再始動条件が成立したときに、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、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、点火プラグの電極部に噴霧燃料の外縁部が位置するように燃料を噴射する燃料噴射手段と、エンジンの再始動開始時点における上記燃料の噴霧状態を予測する噴霧予測手段と、この噴霧予測手段により予測された噴霧範囲が予め設定された基準範囲よりも小さい場合に、再始動開始時点からスタータを作動させるように制御する再始動制御手段とを備えたため、エンジンの再始動開始時点で燃料の噴霧領域が小さくなることに起因して燃焼性が低下し易い状態にある場合においても、エンジンを短時間で確実に再始動させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。
【図２】上記エンジンの概略平面図である。
【図３】燃料の噴霧状態を示す説明図である。
【図４】エンジンの自動停止時おける制御動作を示すフローチャートである。
【図５】エンジン停止時のピストン位置を検出するための処理を示すフローチャートである。
【図６】２つのクランク角センサからのクランク角信号を示すものであって、（ａ）はエンジン正転時の信号、（ｂ）はエンジン逆転時の信号である。
【図７】エンジンの再始動時における基本制御動作を示すフローチャートである。
【図８】エンジン停止時のピストン位置に応じた再始動モード選択のための領域の設定を示す説明図である。
【図９】第１再始動モードの制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】エンジン再始動時における各気筒のサイクルおよび燃焼動作を示す説明図である。
【図１１】第１のスタートアシスト制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】エンジンの再始動制御時にスタートアシストが必要であるか否かを判定する判定制御動作を示すフローチャートである。
【図１３】第１再始動モードの制御動作を示すフローチャートである。
【図１４】エンジンの回転数および回転抵抗の算出制御動作を示すフローチャートである。
【図１５】スタートアシスト時におけるエンジンの状態を示す説明図である。
【図１６】第１再始動モードの制御動作を示すフローチャートである。
【図１７】エンジンの始動に要する時間を示すタイムチャートである。
【図１８】燃料の噴霧領域に対応した着火限界を示すグラフである。
【図１９】エンジンの再始動時におけるエンジン回転数およびクランク角の変化状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
３Ａ〜３Ｄ 気筒
４ ピストン
７ 点火プラグ
８ 燃料噴射弁
３０ ＥＣＵ（再始動制御手段）
３１ スタータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THEINVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine starting device that restarts an engine that has been automatically stopped during an idling operation of the engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, fuel economy and CO₂ The engine is automatically stopped when the engine is idling, etc., for the purpose of suppressing emissions, etc., and automatically restarted when the restart condition is satisfied, for example, when a start operation is performed. An engine starting device configured to restart the engine has been developed. When automatically restarting the engine in the automatic stop state in response to a driver's start operation or the like, quick startability is required. Therefore, the output shaft of the engine is started by a start motor (starter). The method of starting the engine via cranking for driving the engine takes a considerable amount of time to complete the start of the engine, and the load is applied to the starting motor and a large noise is generated, which is not preferable. .
[0003]
Therefore, for example, as shown inPatent Document 1, in an in-cylinder injection type internal combustion engine capable of directly injecting fuel into a combustion chamber, an electric motor for cranking the internal combustion engine and a state in which the operation of the internal combustion engine is stopped Detecting means for detecting a cylinder in the expansion stroke, injection control means for injecting fuel into the cylinder in the detected expansion stroke, and causing combustion in the cylinder in the expansion stroke to restart the internal combustion engine. There has been proposed a starting device for an internal combustion engine including a starting means for starting and an electric motor starting means for controlling the operation of the electric motor in accordance with a starting state of the internal combustion engine by the starting means.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-4985
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
According to the starting device disclosed inPatent Document 1, there is a possibility that the engine cannot be started normally unless the piston is at an appropriate position when the engine (internal combustion engine) is stopped. For example, when the piston of the cylinder in the expansion stroke is at a position close to the top dead center when the engine is stopped, the air in the cylinder leaks to the outside while the engine is stopped, and the remaining air remains. Since the amount becomes extremely small and the fuel injection amount needs to be set correspondingly small, sufficient combustion energy cannot be obtained, and it is difficult to start the engine normally. Conversely, when the piston is located at a position close to the bottom dead center, the air amount and the fuel injection amount in the cylinder can be secured to some extent, but the process of applying the combustion energy generated during the combustion to the piston is performed. In other words, when the stroke from the stop position of the piston to the bottom dead center is too short, the engine speed cannot be sufficiently increased, and when the other cylinder is burned following the combustion of the above cylinder, There has been a problem that the engine is easily stopped.
[0006]
In the starting device disclosed inPatent Document 1, it is determined whether a complete explosion was performed by performing fuel injection and ignition on a cylinder in an expansion stroke when the engine was stopped, and the engine speed increased to an idle speed. If it is determined that the engine has not risen, it is determined that the engine has not been completely started, and the fail-safe operation for completely starting the engine is performed by operating the electric motor for the starter. It is configured as follows. However, since it takes a predetermined time to determine whether or not the start of the engine by fuel injection and ignition to the cylinder is incomplete, it is determined that the restart is incomplete as described above. If the electric motor for restart is operated from the point in time, the vehicle cannot be quickly started, and it is inevitable that the driver will feel uncomfortable.
[0007]
Further, in order to shorten the time required for restarting the engine and to allow the engine to be restarted properly, a piston position detecting means for detecting a stop position of a piston of a cylinder in an expansion stroke when the engine is stopped is provided. If the stop position of the piston is on the top dead center side or the bottom dead center side of the range in which the start by the fuel injection and the ignition can be properly performed, the electric motor for the starter is operated from the start of the restart of the engine. However, in this case, there are the following disadvantages.
[0008]
That is, when the engine is stopped, the air density in the cylinder in the expansion stroke changes based on the air temperature in the cylinder, so that the combustion energy generated by injecting fuel into the cylinder and igniting the fuel is used to stop the engine. Sometimes it cannot be accurately determined based on the stop position of the piston of the cylinder in the expansion stroke. Also, the state of the fuel spray injected into the cylinder from the fuel injection means changes based on the state of the air temperature in the cylinder and the like, and the combustion state changes accordingly. Therefore, when it is configured to determine whether to start the starter based only on the stop position of the piston of the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped, unnecessary starter operation is performed and electric power is reduced. There are problems such as wasting and noise, or the fact that the starter must be operated from the start of restarting the engine, but the operating time is delayed and the time required for restarting is longer. there were.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an engine starting device capable of quickly and appropriately restarting an engine in an automatic stop state.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according toclaim 1 is configured to automatically stop the engine when an engine stop condition is satisfied, and to perform a cylinder substantially in an expansion stroke when a restart condition is satisfied with the engine automatically stopped. A piston position detecting means for detecting a stop position of a piston of a cylinder which is in an expansion stroke when the engine is stopped, comprising: If the stop position of the piston detected by the piston position detecting means is within a region where the engine can be restarted by combustion of the cylinder, the engine is restarted without operating the starter, and the piston is stopped. The stop position is closer to the top dead center or the bottom dead center than the region where the engine can be restarted by combustion of the cylinder. In this case, a restart control unit that controls the starter to operate from the start of the restart and an air density prediction unit that predicts the air density in the cylinder at the start of the restart of the engine are provided. When the predicted value is lower than the preset reference value, the region in which the starter is operated from the restart start time is expanded as compared with the case where the predicted value of the air density is higher than the preset reference value. It is composed.
[0011]
According to the above configuration, when the startability is likely to be deteriorated due to the low air density in the cylinder at the start of the restart of the engine, the range in which the starter is operated from the start of the restart is expanded. Then, the start assist by the starter is positively performed, so that the engine can be surely restarted in a short time.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the engine starting device according to the first aspect, a region in which the starter is operated from the restart start time is expanded based on the air density in the cylinder predicted by the air density prediction means. Further, the enlarged width on the top dead center side of the region is set to be larger than the enlarged width on the bottom dead center side.
[0013]
According to the above configuration, when the engine is stopped, the piston stop position of the cylinder that is in the expansion stroke is on the top dead center side, and the amount of air becomes extremely small in response to the decrease in the air density in the cylinder. In the case where it is inevitable, the control to operate the starter from the start of the restart to improve the startability of the engine is positively executed.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the engine restart device according to the first or second aspect, based on the engine temperature and the intake air temperature when the engine is automatically stopped, and the duration of the automatic stop state of the engine. The air temperature in the cylinder at the start of the restart is predicted, and the air density is predicted based on the predicted value of the air temperature.
[0015]
According to the above configuration, the air density corresponding to the air temperature in the cylinder predicted based on the engine temperature and the intake air temperature when the engine is automatically stopped and the duration of the automatic stop state of the engine is properly predicted. Then, it is accurately determined whether or not the startability is likely to be deteriorated due to the low air density, and the engine restart control corresponding to the determination result is appropriately executed.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, when the engine stop condition is satisfied, the engine is automatically stopped, and when the engine restart condition is satisfied with the engine automatically stopped, the cylinder which is in a substantial expansion stroke is provided. Fuel injection means for injecting fuel so that the outer edge of the sprayed fuel is located at the electrode portion of the ignition plug in an engine starter configured to restart the engine by injecting fuel and igniting the fuel. And spray prediction means for predicting the fuel spray state at the start of restart of the engine, and when the spray range predicted by the spray prediction means is smaller than a preset reference range, from the restart start time Restart control means for controlling the starter to operate.
[0017]
According to the above configuration, in a state in which the combustibility is likely to decrease due to a decrease in the fuel spray area at the start of the restart of the engine, the starter assists the starter from the restart start time. Thus, the engine can be reliably restarted in a short time.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the engine starter according to the fourth aspect, the spray predicting means uses the engine temperature and the intake air temperature when the engine is automatically stopped, and the duration of the automatic stop state of the engine. This is to predict the fuel spray state.
[0019]
According to the above configuration, based on the engine temperature and the intake air temperature at the time of the automatic stop of the engine, and the duration of the automatic stop state of the engine, the fuel spray area becomes small at the start of the restart of the engine. It is accurately determined whether or not the flammability is easily reduced, and the engine restart control corresponding to the determination result is properly performed.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and 2 show a schematic configuration of an engine according to an embodiment of the present invention. In these drawings, the engine main body has a plurality of cylinders configured by acylinder head 1 and acylinder block 2, and in the illustrated embodiment, has fourcylinders 3A to 3D. A piston 4 is fitted into each of thecylinders 3A to 3D, and a combustion chamber 5 is formed above the piston 4. The piston 4 is connected to acrankshaft 6 via a connecting rod.
[0021]
Aspark plug 7 is provided at the top of the combustion chamber 5 of each of thecylinders 3A to 3D, and the tip of the plug faces the combustion chamber 5. Further, afuel injection valve 8 for directly injecting fuel into the combustion chamber 5 is provided at a side portion of the combustion chamber 5. Thefuel injection valve 8 incorporates a needle valve and a solenoid (not shown). When a pulse signal is input, thefuel injection valve 8 is driven and opened for a time corresponding to the pulse width at the pulse input time. Is configured to inject an amount of fuel according to the following.
[0022]
Then, as shown in FIG. 3, fuel is injected from thefuel injection valve 8 toward the vicinity of theignition plug 7, so that when the temperature inside the cylinder is normal, as shown by the broken line in FIG. The fuel injection direction, spray angle, and spray pressure of thefuel injection valve 8 are set such that the outer edge of the fuel spray Fa is located at theelectrode portion 7a of thespark plug 7. When the temperature in the cylinder becomes high, the fuel located on the outer peripheral portion of the fuel spray Fa is likely to vaporize, so that the fuel spray area Fa tends to be narrowed as shown by the dashed line in FIG. is there. Fuel is supplied to thefuel injection valve 8 from a fuel pump (not shown) via a fuel supply passage or the like, and a fuel pressure higher than the pressure in the combustion chamber 5 during the compression stroke is applied to thefuel injection valve 8. It has become.
[0023]
Anintake port 9 and anexhaust port 10 are open to the combustion chamber 5 of each of thecylinders 3A to 3D, and anintake valve 11 and anexhaust valve 12 are provided in theseports 9, 10. Theintake valve 11 and theexhaust valve 12 are driven by a valve operating mechanism including a camshaft and the like (not shown). The opening / closing timing of the intake /exhaust valves 11 and 12 of each cylinder is set so that each cylinder performs a combustion cycle with a predetermined phase difference as described in detail later.
[0024]
Anintake passage 15 and anexhaust passage 16 are connected to theintake port 9 and theexhaust port 10. Theintake passage 15 is provided with a throttle valve (a valve for adjusting the intake passage area) as intake air amount adjusting means. In the present embodiment, a throttle valve is provided in thebranch intake passage 15a in order to increase the responsiveness when controlling the intake air amount. Avalve 17 is provided. That is, theintake passage 15 has abranch intake passage 15a for each cylinder downstream of thesurge tank 15b, and the downstream end of eachbranch intake passage 15a communicates with theintake port 9 of each cylinder. Athrottle valve 17 composed of a multiple rotary valve for adjusting the throttle of eachbranch intake passage 15a at the same time is disposed near the downstream end. Thethrottle valve 17 is configured to be driven by anactuator 18.
[0025]
Anair flow sensor 20 for detecting the amount of intake air is provided in acommon intake passage 15c located upstream of thesurge tank 15b in theintake passage 15. Thecrankshaft 6 is provided with a crank angle sensor for detecting a rotation angle thereof. In the present embodiment, as described later in detail, thecrankshaft 6 outputs crank angle signals that are out of phase by a certain amount. Twocrank angle sensors 21 and 22 are provided. Further, acam angle sensor 23 capable of providing a cylinder identification signal by detecting a specific rotation position of thecrankshaft 6 is provided. In addition, awater temperature sensor 24 for detecting a temperature of engine cooling water, anaccelerator opening sensor 25 for detecting an accelerator opening (accelerator operation amount), and the like are provided as detection elements necessary for controlling the engine. .
[0026]
In FIG. 1,reference numeral 30 denotes an ECU (engine control unit) having a function as a control means, which receives a signal from each of thesensors 20 to 25 and controls a fuel injection amount and an injection timing for thefuel injection valve 8. Control signal for controlling the ignition timing to theignition plug 7 and a control signal for controlling the throttle opening to theactuator 18 of thethrottle valve 17 as necessary. In response, an operation command signal is output at a predetermined timing to astarter 31 for restarting the engine. Thestarter 31 has a drive motor in which a pinion gear meshing with a ring gear provided on thecrankshaft 6 or the like of the engine body is provided on an output shaft, and the engine is restarted by rotating thecrankshaft 6. It is configured to start.
[0027]
Then, when a preset engine stop condition is satisfied in the idling state of the engine, the fuel injection from thefuel injection valve 8 is stopped, and the ignition operation of thespark plug 7 is stopped. Control is performed to stop the engine and to automatically restart the engine when the engine restart condition is satisfied thereafter. At the time of the automatic stop of the engine, in order to increase the resistance when the piston 4 moves in the direction of the top dead center in the cylinder in the compression stroke and the cylinder in the expansion stroke, at least the amount of intake air to these cylinders is increased. Control is performed such that thethrottle valve 17 is opened for a predetermined period during a stop operation period of the engine so as to supply more intake air to the cylinder that is to be in the expansion stroke.
[0028]
When restarting the engine that has been automatically stopped when the stop condition is satisfied as described above, the engine is driven in the forward direction by performing combustion in the cylinder in the expansion stroke. When the position of the piston is within a predetermined range, first, the first combustion is performed in the compression stroke cylinder when the engine is stopped, and the engine is slightly reversed, thereby raising the piston of the cylinder in the expansion stroke to reduce the pressure in the cylinder. After the increase, combustion is performed in the expansion stroke cylinder.
[0029]
Further, when the engine is restarted, the first combustion in the compression stroke cylinder and the combustion in the expansion stroke cylinder are performed as described above, and the compression stroke is performed by leaving combustion air in the cylinder of the compression stroke cylinder after the first combustion. The first restart mode in which recombustion is performed when the cylinder piston reaches the vicinity of top dead center after the piston starts rising, and the first combustion in the compression stroke cylinder and the combustion in the expansion stroke cylinder are performed, but the compression stroke is performed. A second restart mode in which re-combustion (second combustion) in the cylinder is not performed, and combustion in the expansion stroke cylinder and subsequent compression while assisting with thestarter 31 without performing initial combustion in the compression stroke cylinder The third restart mode for starting by combustion in the stroke cylinder is selectively executed in accordance with the stop position of the piston.
[0030]
An engine stop control by theECU 30 will be described based on a flowchart shown in FIG. The processing shown in this flowchart starts from a state in which the engine is operating, and first, theECU 30 determines whether or not an automatic stop condition is satisfied (step S1). That is, based on detected values such as the vehicle speed and the engine temperature (temperature of the engine cooling water), for example, the stopped state in which the vehicle speed is 0 continues for a predetermined time or more, the engine temperature is within a predetermined range, and the engine is stopped. It is determined that the automatic stop condition has been satisfied, for example, when there is no particular inconvenience in stopping.
[0031]
When the above-mentioned automatic stop condition is satisfied, after the fuel supply to each cylinder of the engine is stopped (step S2), thethrottle valve 17 is once opened to a predetermined opening (step S3), and then the engine speed is reduced to the predetermined speed. Thethrottle valve 17 is kept open until the following conditions are satisfied (step S4), and thethrottle valve 17 is closed (step S5) when the engine speed falls below the predetermined speed. Subsequently, in step S6, it is determined whether or not the engine has been stopped. If the determination is YES, the following stop position detection routine detects the stop position of the piston in the expansion stroke when the engine is stopped. After executing the control (step S6), the engine restart control described later is executed (step S7).
[0032]
FIG. 5 shows a piston stop position detection routine executed by the piston position detection means provided in theECU 30. When the control of this detection routine starts, the first crank angle signal CA1 (the signal from the first crank angle sensor) and the second crank angle signal CA2 (the signal from the second crank angle sensor) are used as the first crank angle signal. It is determined whether or not the second crank angle signal CA2 is Low when CA1 rises, or whether or not the second crank angle signal CA2 is High when the first crank angle signal CA1 falls. In short, by determining whether the phase relationship between the signals CA1 and CA2 at the time of the engine stop operation is as shown in FIG. 6A or FIG. It is determined whether the vehicle is in the rotation state or the reverse rotation state (step S11).
[0033]
That is, at the time of normal rotation of the engine, as shown in FIG. 6A, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase delay of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, and thus the first crank angle signal CA1 is generated. At the rise of CA1, the second crank angle signal CA2 becomes Low, and at the fall of the first crank angle signal CA1, the second crank angle signal CA2 becomes High. On the other hand, at the time of reverse rotation of the engine, as shown in FIG. 6 (b), the second crank angle signal CA2 is generated with a phase advance of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, so that when the engine rotates forward. Conversely, when the first crank angle signal CA1 rises, the second crank angle signal CA2 becomes High, and when the first crank angle signal CA1 falls, the second crank angle signal CA2 becomes Low.
[0034]
Therefore, if the determination in step S11 is YES, the CA counter for measuring the change in the crank angle in the normal rotation direction of the engine is incremented (step S12), and if the determination in step S11 is NO, the CA counter is increased. It goes down (step S13). Then, after the engine is stopped, the piston stop position is obtained by checking the measured value of the CA counter (step S14).
[0035]
FIG. 7 shows an engine restart control routine executed by the restart control means provided in theECU 30. When the engine restart control routine starts, it is first determined whether or not a preset engine restart condition has been satisfied (step S21). If the determination is NO, the process returns and stands by. .
[0036]
If YES is determined in step S21, the engine is restarted due to an accelerator operation or the like performed to start the vehicle in a stopped state, a decrease in the battery voltage, or an operation of an on-vehicle air conditioner. When it is confirmed that the condition is satisfied, it is determined whether or not the air temperature in the cylinder estimated by the air temperature estimating means provided in theECU 30 is higher than a preset reference value (step S1). S22) When YES is determined, the control (R3) of a third restart mode described later is executed. The reference value of the temperature is set to determine whether or not combustion energy that can restart the engine by performing combustion in a cylinder or the like in an expansion stroke when the engine is stopped can be obtained. .
[0037]
Specifically, the engine cooling water temperature detected by thewater temperature sensor 24 when the engine is automatically stopped, the intake air temperature detected by an unillustrated intake air temperature sensor, and the continuation of the engine automatically stopped state detected by the timer Based on the time, the air temperature in the cylinder is read from the table created based on the experimental data performed in advance, or the air temperature in the cylinder is calculated based on a function formula created in advance, so that the air temperature in the cylinder at the start of restart is obtained. Estimate the air temperature in the cylinder. For example, when the air temperature in each cylinder becomes 150 ° or more and the air density in the cylinder is extremely low due to the extremely low air density in the cylinder, sufficient combustion energy cannot be obtained. And the control (R3) in the third restart mode is executed.
[0038]
Next, it is determined whether or not the air density in the cylinder estimated by the air density estimating means provided in theECU 30 is lower than a preset reference value (step S23). Sets a normal area A indicated by a solid line in FIG. 8 as a determination area for determining whether or not to perform the restart assist (start assist) by the starter 31 (step S24). The normal area A includes an area A1 closer to TDC than an intermediate position A0 between the top dead center TDC and the bottom dead center BDC of the piston, and an area A2 closer to BDC. Since the air density in the cylinder is proportional to the air temperature in the cylinder, the air density in the cylinder at the start of the restart of the engine is determined in accordance with the air temperature estimated by the air temperature estimating means provided in theECU 30. Is estimated.
[0039]
On the other hand, when it is determined as YES in the above step S23 and it is confirmed that the air density in the cylinder is lower than the preset reference value, the area A1 closer to the TDC and the area closer to the BDC in the normal area A are used. An area A ′ in which A2 is narrowed by predetermined widths α and β as shown by broken lines in FIG. 9 is set as the determination area (step S25). As a result, when the air density in the cylinder predicted by the air density prediction means is low, the area where thestarter 31 is operated from the start of restart, that is, the area outside the determination area is expanded. Further, when expanding the region in which thestarter 31 is operated from the restart start time as described above, the enlarged width α at the top dead center TDC side from the stop position of the piston is larger than the enlarged width β at the bottom dead center side. Is also widely set.
[0040]
Then, it is determined whether or not the stop position of the piston 4 of the cylinder in the expansion stroke at the time of stopping the engine is within the above-described determination region (step S26). It is determined whether or not the cylinder 4 in the expansion stroke at the time of the stop is in the region A1 on the TDC (top dead center) side (step S27).
[0041]
If it is confirmed based on the determination results in steps S26 and S27 that the stop position of the piston 4 is within the determination area and is within the area A1 on the TDC side, control of the first restart mode is performed. Execute (R1). In the first restart control mode, as will be described later with reference to FIG. 9, the first combustion is performed in a cylinder in a compression stroke when the engine is stopped, so that the engine is rotated to a certain degree and then expanded when the engine is stopped. The cylinder is burned in a state where the pressure in the cylinder during the stroke is increased to cause the engine to rotate forward, and the second combustion is performed when the piston of the cylinder that has performed the first combustion reaches near the top dead center. Combustion is performed.
[0042]
On the other hand, when it is confirmed that the stop position of the piston 4 is within the above-described determination region and is within the region A2 on the BDC (bottom dead center) side, when the engine is stopped, the first cylinder in the compression stroke is used. Is performed, but control (R2) of the second restart mode in which the second combustion in this cylinder is not performed is executed.
[0043]
When it is confirmed that the stop position of the piston 4 is out of the determination range, thestarter 31 assists the restart from the start of the restart, and the first stop is performed in the cylinder in the compression stroke when the engine is stopped. The control (R3) of the third restart mode for restarting the engine by performing combustion in the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped without performing the combustion of the engine is performed.
[0044]
FIG. 9 shows a case where YES is determined in step S27 in the flowchart of FIG. 7, and the piston stop position of the cylinder which is in the expansion stroke when the engine is stopped is within the above-described predetermined determination region and is located on the TDC side. A control operation R1 in the first restart mode executed when it is confirmed that the position is within A1 is shown. When the control operation R1 of the first restart mode starts, first, based on the piston stop position of the cylinder detected by the piston stop position detecting means, the cylinder in the compression stroke and the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped are stopped. Are calculated respectively (step S101). For example, in the example shown in FIG. No. 1 in the one-cylinder and expansion strokes The amount of air in each of the two cylinders is calculated.
[0045]
Specifically, the combustion chamber volumes of the two cylinders are obtained from the piston stop position detected by the stop position detection routine shown in FIG. Further, when the engine is stopped, the engine is stopped after a few revolutions from the time when the fuel is cut off. Since the inside of the two cylinders is also filled to a certain extent with fresh air, and the cylinder pressure of each of the above-mentioned cylinders is substantially atmospheric pressure while the engine is stopped, the fresh air volume in each of the cylinders is calculated from the above-mentioned combustion chamber volume. Can be requested.
[0046]
In the case of an idling operation in which the operation state is λ = 1 before the fuel cut, since thethrottle valve 17 is closed, the early stage until the engine stops may not be sufficient. The fresh air may be obtained with high accuracy from the engine speed (cycle number) up to. Further, in a warm state of the engine where the temperature of the cooling water of the engine is about 80 ° C., when a time of about one minute elapses after the engine is stopped, the air in the cylinder becomes a predetermined temperature, for example, 100 ° C. C, the air density in the cylinder tends to decrease. In such a case, it is preferable to correct the calculated value of the air amount according to the air density in the cylinder.
[0047]
Subsequently, the No. calculated in step S101 described above. The air amount in one cylinder, that is, No. 1 in the compression stroke at the engine stop time t. Based on the fresh air amount in one cylinder, this No. Fuel injection is performed in an amount set so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture generated by injecting fuel into one cylinder becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (step S102). No. in the expansion stroke. The fuel injection F1 of the amount calculated so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed by injecting the fuel into the two cylinders becomes a predetermined value (for example, near λ = 1 or rich λ ≦ 1). This is executed for two cylinders (step S103).
[0048]
Then, the above No. When a predetermined time required for the fuel injected into one cylinder to evaporate elapses, the above No. By performing ignition for one cylinder and performing the first combustion (see the arrow (1) in FIG. 10) (step S104), the crankshaft of the engine is reversed. After performing the first combustion {circle around (1)}, by detecting whether or not the edge of the crank angle sensor (rising or falling of the crank angle signal) is detected (step S105), it is determined whether or not the piston has moved. judge.
[0049]
If the result of the determination in step S105 is NO and it is confirmed that the piston has not moved due to misfire, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed (step S106), and a determination of NO is made. When the ignition is performed, re-ignition is performed (step S107), and the process proceeds to step S105 to determine again whether an edge of the crank angle sensor is detected.
[0050]
If YES is determined in the above step S106 and the piston does not move even if a predetermined time has elapsed after the start of the restart control, the first start assist control shown in FIG. 11 is executed (step S108). The above-mentioned predetermined time corresponds to No. 1 in the compression stroke when the engine is stopped. In consideration of the delay time from when the first combustion (1) is performed in one cylinder until the engine actually starts to reverse, the time required for restarting the engine is a fixed time, that is, the driver does not feel uncomfortable. It is set in advance to keep it within the time.
[0051]
If it is determined as YES in the above step S105 and it is confirmed that the engine has started to rotate reversely within a predetermined time, it is determined that No. in the compression stroke when the engine stops. It is determined whether or not the reverse rotation amount of the crankshaft driven by performing the first combustion (1) in one cylinder is larger than a predetermined value (step S109). It is determined as NO in this step S, and since the amount of reverse rotation of the crankshaft is small, No. If it is determined that the air in the two cylinders is not sufficiently compressed, the process proceeds to step S108 and executes the first start assist control shown in FIG.
[0052]
If YES is determined in the above step S109, when the engine is stopped, No. By performing the first combustion (1) in one cylinder, this No. It is determined whether or not the piston of one cylinder has exceeded the bottom dead center B (step S110), and it is determined as NO and the piston has exceeded the bottom dead center B, that is, by the first combustion (1). If it is confirmed that the amount of reverse rotation of the crankshaft is too large, the process proceeds to step S108 to execute the first start assist control shown in FIG.
[0053]
If YES is determined in the above step S110, If it is confirmed that the piston of one cylinder does not exceed the bottom dead center B, that is, the amount of reversal of the crankshaft due to the first combustion (1) is an appropriate value, a predetermined time after the detection of the edge is detected. At the time when the engine has been stopped, the No. 3 is in the expansion stroke. After the ignition S1 for the two cylinders has been performed (step S111), start assist determination control described later and shown in FIG. 12 is executed (step S112).
[0054]
Next, at the time when the predetermined crank angle is reached, when the engine is stopped, No. By performing the fuel injection F2 and the ignition S2 again for one cylinder (step S113), the second combustion (2) in which the crankshaft is driven forward is performed. In this case, the above No. The amount of fresh air remaining in one cylinder is calculated, and No. The fuel injection amount is set so that the air-fuel ratio in one cylinder is slightly richer than the stoichiometric air-fuel. Thereafter, the second start assist determination control is executed at a predetermined timing (step S114), and when the engine stops, the second start assist determination is performed. After the fuel injection F3 and the ignition S3 are executed at a predetermined timing for the three cylinders (step S115), the process returns to the normal control state.
[0055]
FIG. 11 shows a first start assist control operation that is executed when NO is determined in step S109 or step S110 in the flowchart of FIG. When this control operation starts, thestarter 31 starts to be driven (step S41), and the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped, that is, the cylinder No. in the example shown in FIG. The ignition S1 for the two cylinders is executed (Step S42). That is, since the fuel injection F1 has already been performed in step S103 of FIG. The air-fuel mixture generated in the two cylinders is burned to drive the engine in the forward direction.
[0056]
Further, based on the air amount calculated in step S101 in FIG. The fuel injection amount at which the air-fuel ratio in one cylinder becomes close to the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1) is calculated. The fuel injection F2 for one cylinder is executed (Step S43), After one cylinder reaches the top dead center, ignition S2 is executed (step S44). Note that the above No. In the one cylinder, since the fuel is already injected in step S102 of FIG. 9 and the first combustion (1) is performed to drive the engine in the reverse direction, the fuel injection during the first combustion is considered. Then, the fuel injection amount is calculated.
[0057]
Next, it is determined whether or not the in-cylinder temperature at the time of engine restart estimated by the air temperature estimating means provided in theECU 30 is higher than a preset reference temperature (step S45). The reference temperature is set to the intake stroke when the engine is stopped, when the engine is restarted by performing combustion in the cylinder in the expansion stroke and the compression stroke when the engine is stopped while assisting the restart by thestarter 31. No. When the fuel injection F3 for the three cylinders is performed, the temperature is set to determine whether the air-fuel mixture generated by the fuel injection F3 is highly likely to cause self-ignition in the compression stroke.
[0058]
If NO is determined in step S45 and it is confirmed that the in-cylinder temperature is equal to or lower than the reference temperature, when the engine is stopped, it is determined that No. The fuel injection F3 is executed for the three cylinders at the time point when 90 deg CA before the compression top is reached (step S46). The air-fuel ratio A / F of the air-fuel mixture generated by the fuel injection F3 is set to be slightly rich such as about 14 so that the air-fuel ratio A / F is slightly rich. The fuel injection amount for three cylinders is set. Then, the above No. Immediately after the three cylinders reach the top dead center T, the ignition S3 is executed (step S47).
[0059]
If it is determined YES in step S45 and it is confirmed that the in-cylinder temperature is higher than the reference temperature, it is determined in step S45 that the engine is in the intake stroke when the engine is stopped. After stopping the fuel injection F3 for the three cylinders (step S48), the routine shifts to a normal control state in which fuel injection and ignition are performed at normal timing (step S49). Then, an engine drive end determination value used for determining whether to end the assist drive by thestarter 31 from a map preset as a value corresponding to the crank angle of the engine or the time elapsed from the start of the engine restart. R is read and set (step S50).
[0060]
Next, it is determined whether or not the current engine speed Ne is equal to or greater than the drive end determination value R (step S51). If the determination is NO, the process returns to step S50, and the engine speed Ne is again set. It is determined whether or not the drive end determination value R is equal to or greater than the above-described drive end determination value R. Then, when YES is determined in step S51, the driving of thestarter 31 is stopped and the process returns (step S52).
[0061]
The start assist determination control operation executed in steps S112 and S114 in FIG. 9 will be described with reference to FIG. When this determination control operation is started, at the present time (the time after the combustion of the No. 2 cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped, or the second time of the No. 3 cylinder in the compression stroke when the engine is stopped) It is determined whether or not the engine speed Ne at the time after the combustion has been performed) is equal to or higher than a preset reference speed (step S61). Is executed (step S62).
[0062]
If NO is determined in step S61 and it is confirmed that the current engine speed is equal to or higher than the reference speed, it is determined whether the engine has been restarted with the brake switch turned off. Is determined (step S63). When YES is determined in this step S63, it is confirmed that the driver releases his / her foot from the brake pedal with the intention of starting the vehicle, and the restart condition is satisfied with the brake switch turned off. In step S64, it is determined whether the accelerator switch has been turned on within a predetermined time since the brake switch was turned off to determine whether the required torque at the time of restarting the engine is large. Determine. It may be determined whether or not the required torque at the time of restarting the engine is large, based on whether or not the vehicle is in an uphill state or in a right turn standby state.
[0063]
If YES is determined in the above step S64 and it is confirmed that the required torque at the time of restarting the engine is large, the time when the crank angle of the engine reaches the preset reference angle from the time when the engine restart is started It is determined whether or not the elapsed time is equal to or longer than a first reference time T1 set in advance (step S65). If YES is determined in this step S65, it is determined that there is a high possibility that the restart of the engine will fail, and the second start assist control described later is executed (step S66).
[0064]
If NO is determined in step S64 and it is confirmed that the required torque at the time of restarting the engine is small, the time from the start of restarting the engine to the time when the crank angle of the engine reaches the reference angle is determined. It is determined whether or not the elapsed time is equal to or longer than a second reference time T2 set to be longer than the first reference time T1 (step S67). If YES is determined in this step S67 and it is confirmed that there is a high possibility that the restart of the engine will fail, the process shifts to step S66 to execute the second start assist control.
[0065]
On the other hand, it is determined as NO in the above step S63, and the driver is not intending to start the vehicle, the air conditioner is activated, or the condition for restarting the engine is satisfied because the capacity of the battery is reduced. Is confirmed, the third reference time T3 set to a time longer than the second reference time T2 from the start of the engine restart to the point at which the crank angle of the engine becomes the reference angle. It is determined whether or not this is the case (step S68). If YES is determined in this step S68 and it is confirmed that there is a high possibility that the restart of the engine will fail, the process shifts to step S66 to execute the second start assist control.
[0066]
FIG. 13 shows a second start assist control operation executed in step S62 or step S66 of the above determination control operation. When this control operation is started, a calculation control described later for calculating the engine speed and the resistance in the engine rotation direction at the time of start assist is executed (step S71), and based on the engine speed and the resistance in the engine rotation direction, It is determined whether or not the current operating state of the engine is in the first region of FIG. 15, that is, whether or not the engine is in the high rotation / high resistance region of the engine (step S72).
[0067]
If it is determined as NO in the above step S72 and it is confirmed that the engine is in the low rotation speed / low resistance region and the possibility that the engine is rotating in the reverse direction is high, the driving of thestarter 31 is waited (step S73). It is determined whether or not the operating state of the engine has shifted from the first area in FIG. 15 to the second area shown by hatching in FIG. 15 (step S74), and the determination is YES, and the engine shifts to the normal rotation area. When it is confirmed that the operation has been performed, thestarter 31 is driven (step S75).
[0068]
On the other hand, if it is determined YES in the above step S72 and it is confirmed that the engine is in the high rotation / high resistance region, it is determined whether or not the engine rotation speed Ne has dropped below a preset reference rotation speed. A determination is made (step S76). If the determination is NO, the drive of thestarter 31 is awaited (step S77). Then, when YES is determined in step S76, the process proceeds to step S75 to start driving thestarter 31, and then determines whether or not the engine speed Ne has increased to a predetermined drive end determination value R or more. Is determined (step S78), and when the determination is YES, the driving of thestarter 31 is terminated (step S79).
[0069]
FIG. 14 shows the calculation control operation of the engine speed and the resistance performed in step S71 of the flowchart shown in FIG. When this control operation is started, the combustion energy Ec corresponding to the angular acceleration detected after burning with fuel in the expansion stroke when the engine is stopped is estimated based on a map (not shown) (step S81). The combustion energy Eu corresponding to the current engine speed is calculated based on a map (not shown) (step S82).
[0070]
Next, an energy loss Ep caused by the piston moving between the predetermined crank angles and the air in the cylinder being compressed is calculated based on a map (not shown) (step S83), and the piston moves between the predetermined crank angles. After calculating the energy loss Ef generated according to the frictional resistance when moving based on a map (not shown) (step S84), the energy loss Ef corresponding to the reaction force of the valve spring generated when the piston moves between the predetermined crank angles is calculated. The energy loss Ev is calculated based on a map (not shown) (step S85).
[0071]
The kinetic energy E (= Ec + Eu-Ep-Ef-Ev) after the crank of the engine reaches a predetermined angle is calculated based on the energies calculated in steps S81 to S85 (step S86), and the kinetic energy is calculated based on the kinetic energy. Based on the energy E, a predicted value of the engine speed at the time when the crank of the engine reaches a predetermined angle is calculated (step S87), and the predicted value of the engine speed and the energy losses Ep, Ef, Ev are calculated. A predicted value of the rotational resistance of the engine when the crank of the engine reaches a predetermined angle is calculated based on the calculated value.
[0072]
It is determined as NO in step S27 in the flowchart of FIG. 7, and the piston stop position of the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped is within the predetermined determination region and within the region A2 on the BDC side. The second restart mode that is executed when it is confirmed that the fuel injection is performed in step S102 in the flowchart of FIG. 9 indicating the control operation R1 of the first restart mode. The point that the air-fuel ratio of one cylinder (cylinder in the compression stroke when the engine is stopped) is controlled so as to be the stoichiometric air-fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio; The same processing as the control operation R1 in the first restart mode shown in FIG. 9 is executed except that the fuel injection F2 and the ignition S2 (step S113) for one cylinder are not performed again.
[0073]
FIG. 16 shows a case where the NO determination is made in step S26 in the flowchart of FIG. 7 and the stop position of the piston 4 in the expansion stroke when the engine is stopped is outside the predetermined determination region, or YES in step S22 of the flowchart. This shows the control operation R3 in the third restart mode that is executed when it is determined that the air temperature in the cylinder is extremely high. When the control operation R3 in the third restart mode is started, first, the drive of thestarter 31 is started (step S91), and based on the stop position of the piston when the engine is stopped, the cylinder in the compression stroke when the engine is stopped and After calculating the air amounts of the cylinders in the expansion stroke (step S92), the fuel injection F3 is executed so that the air-fuel ratios in these cylinders become close to the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1) (step S93). It is preferable that the air amount in the cylinder, which is used as a reference when calculating the fuel injection amount for both cylinders, is corrected based on the air density that changes in accordance with the air temperature in each cylinder.
[0074]
After the fuel is injected into the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped, the ignition S1 for the cylinder is executed when a time set in consideration of the vaporization time of the fuel has elapsed (step S94). Further, when the cylinder in the compression stroke reaches a predetermined crank angle when the engine is stopped, the fuel injection F2 is performed for this cylinder (step S95), and then the step of the second restart mode R2 shown in FIG. Control similar to S44 to S52 is executed.
[0075]
As described above, in the multi-cylinder four-stroke engine in which each cylinder performs a cycle including the intake, compression, expansion, and exhaust strokes with a predetermined phase difference, a predetermined idling state where no engine output is required. When the stop condition of the engine is satisfied, the fuel supply is stopped at the time when the stop condition is satisfied, so that the engine speed gradually decreases and the engine is automatically stopped.
[0076]
When the engine in the automatic stop state is restarted, a stop position of a piston of a cylinder in an expansion stroke when the engine is stopped is detected, and the stop position of the piston restarts the engine by combustion of the cylinder. If it is set in order to determine whether or not to obtain it, and if it is within the determination region, the restart control shown in FIG. 9 for restarting the engine without operating thestarter 31 in principle is executed, and the stop position of the piston is stopped. Is located at the top dead center side or the bottom dead center side of the determination region where the engine can be restarted by the combustion of the cylinder, thestarter 31 is operated from the restart start point to restart the engine. In the engine starting device configured to execute the restart control shown in FIG. 10, the air in the cylinder at the time when the engine restart is started. If the predicted value of the air density is determined to be lower than a preset reference value, thestarter 31 is operated from the restart start time by narrowing the determination area as compared with a normal time. Since the configuration is such that the area is expanded, there is an advantage that the engine can be surely restarted in a short time regardless of the state of the engine.
[0077]
That is, when the startability is likely to be deteriorated due to the low air density in the cylinder at the start of the restart of the engine, whether or not to restart the engine without operating thestarter 31 is determined. Since the determination region for the determination is narrowed from the region A shown by the solid line in FIG. 8 to the region A 'shown by the broken line, the region in which thestarter 31 is operated from the start of the restart is widened. When the piston stop position of the cylinder in the stroke is on the TDC side or the BDC side of the area A 'above the area A', the engine can be started properly only by performing the fuel injection and ignition for each cylinder. When there is a possibility that the engine cannot be restarted, the start assist by thestarter 31 is positively performed from the start of the restart of the engine.
[0078]
Therefore, when it is determined that misfire has occurred due to the low air density in the cylinder, or that the engine is likely to be stopped due to insufficient fuel energy, As shown in FIG. 17B, the engine speed is set to a predetermined speed (for example, 600 rpm) as in the case where the start drive signal for operating thestarter 31 is output to assist the restart. As shown in FIG. 17A, the starter drive signal is output immediately after the output of the engine restart start signal as shown in FIG. When the engine is stopped, fuel is injected into the cylinders during the expansion stroke and during the compression stroke, and the cylinders are sequentially ignited while thestarter 31 is operating. It is raised higher than a predetermined rotational speed of the engine rotational speed in about 0.35 seconds Hajimego can be completed to restart the engine.
[0079]
Further, the piston stop position of the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped is within the region A 'shown by the broken line in FIG. 8, and the cylinder in the expansion stroke, the cylinder in the compression stroke, etc. are sequentially burned when the engine is stopped. When the engine is in a state where it can be properly restarted, the driving of thestarter 31 is stopped when the engine is restarted, thereby preventing the generation of noise and shortening the life of thestarter 31. There is an advantage that the engine can be quickly and properly restarted while preventing the engine from becoming unstable.
[0080]
Further, in the above-described embodiment, when the region where thestarter 31 is operated from the restart start time is expanded based on the air density in the cylinder predicted by the air density prediction means provided in theECU 30, it is indicated by a broken line in FIG. As described above, since the expansion width α at the top dead center TDC side of the above region is set to be larger than the expansion width β at the bottom dead center side, the piston stop position of the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped is shifted to the top dead center side. If the air density decreases with the amount of air in the cylinder originally low, the amount of air in the cylinder extremely decreases and the combustibility tends to decrease. By positively executing the control for improving the startability of the engine by operating the engine, it is possible to effectively prevent the deterioration of the startability due to the decrease in the combustibility.
[0081]
Further, as shown in the above embodiment, based on the engine temperature and the intake air temperature at the time of the automatic stop of the engine and the duration of the automatic stop state of the engine, the air temperature predicting means makes the air in the cylinder at the start of the restart of the engine. When the temperature is predicted and the air density is predicted by the air density prediction means based on the predicted value of the air temperature, the air density in the cylinder is accurately predicted at the time of restarting the engine. There is an advantage that the restart control of the engine corresponding to the prediction result can be appropriately executed.
[0082]
Further, when the engine stop condition is satisfied as described above, the engine is automatically stopped, and when the restart condition is satisfied with the engine automatically stopped, fuel is supplied to the cylinder which is substantially in the expansion stroke. In the engine starter configured to restart the engine by injecting and igniting the fuel, the outer edge of the spray fuel Fa is located at theelectrode portion 7a of theignition plug 7 as shown in FIG. A fuel injection means comprising afuel injection valve 7 for injecting fuel into the fuel cell, predicts the spray state of the fuel at the start of restarting of the engine, and when the spray range is smaller than a preset reference range, According to the configuration in which thestarter 31 is operated from the start of the restart, the fuel spray area becomes small at the start of the restart of the engine. In the case where gender is in state easy drops can be reliably restarted by the engine in a short time.
[0083]
That is, when the fuel injection direction, the spray angle, and the spray pressure of thefuel injection valve 8 are set so that the outer edge of the spray fuel Fa is located at theelectrode portion 7a, the droplet of the fuel is applied to theelectrode portion 7a. Since it is possible to form an air-fuel mixture having an appropriate air-fuel ratio around the fuel cell while preventing the air-fuel mixture from adhering, as shown in FIG. 18, an extremely lean air-fuel ratio A / F of 30 or more is normally obtained as shown in FIG. Ignition is possible up to the range. On the other hand, when the air temperature in the cylinder becomes high, the range of the fuel spray Fa becomes small, and as shown by the broken line in FIG. 3, when the outer edge of the spray fuel Fa comes off from theelectrode portion 7a. Even if the fuel injection timing is extremely delayed, the ignitable air-fuel ratio A / F tends to be extremely reduced to about 15. Therefore, when the temperature in the cylinder rises as described above and the range of the fuel spray is small, thestarter 31 is operated from the restart start point, so that the engine can be reliably restarted in a short time. be able to.
[0084]
In the above embodiment, when the fuel spray state is predicted by the spray prediction means based on the engine temperature and the intake air temperature at the time of automatic stop of the engine and the duration of the automatic stop state of the engine, the engine At the start of restart of the engine, it is accurately determined whether or not the combustibility is likely to be reduced due to the reduced fuel spray area, and the engine restart control corresponding to the determination result is appropriately performed. Can be performed.
[0085]
Further, in the above-described embodiment, when the engine is stopped, the engine speed that changes by sequentially burning the cylinders in the expansion stroke and the cylinders in the compression stroke exceeds the top dead center of the first cylinder from the restart start point. In this case, the second engine is detected within the period up to or near the time when the second cylinder exceeds the top dead center, and this engine speed is compared with a preset reference speed to determine that the engine is in a poor starting state. (See FIG. 12), it is determined at an early stage whether or not restarting by combustion of each of the cylinders is appropriate according to this determination result. , Thestarter 31 is driven to assist the restart, so that the engine in the automatic stop state can be restarted quickly and properly.
[0086]
That is, when the engine is stopped, the combustion is sequentially performed in the cylinder in the expansion stroke and the cylinder in the compression stroke, so that, for example, as shown in FIG. By comparing the engine speed detected at the end point t2 of the combustion in which the second cylinder has exceeded the top dead center with a preset reference speed, it is determined whether or not the engine startup state is defective. (See FIG. 13), it is determined at an early stage whether or not the restart by combustion of each of the cylinders is appropriate in accordance with the result of this determination. By driving themotor 31 to assist the restart, the engine in the automatic stop state can be restarted quickly and properly.
[0087]
Note that when determining whether the starting state is good or bad based on the detected value of the engine speed within the above period from the start time of the restart of the engine, the detection of the rotation speed during the combustion period of each cylinder in which the rotation fluctuation is remarkable. , There is a tendency for a judgment error to occur easily. Therefore, in order to quickly and properly determine whether the restart state is good or not based on the rotation speed of the engine accurately detected without being affected by combustion during the restart of the engine during the above period, It is desirable to determine the quality of the starting state based on the detected value of the rotational speed of the engine detected at the time excluding the combustion period of each cylinder.
[0088]
Further, as shown in FIG. 19A, a period t1 excluding the combustion period of each cylinder within a period before the second cylinder exceeds the top dead center T from the engine restart start time t. , T2, the quality of the starting state is determined (see steps S112 and S114 in FIG. 9). There is an advantage that it is possible to more quickly and appropriately determine whether the restart state is good or not based on the accurately detected engine speed without receiving the engine speed.
[0089]
Further, the first cylinder (No. 1 cylinder shown in FIG. 10) exceeds the top dead center T from the end of combustion of the first cylinder driven in the direction to rotate the engine forward after the start of the engine restart. In the previous period, if the starting state is determined based on the engine speed detected at the timing t1 excluding the combustion period of each cylinder (see step S112 in FIG. 9), the engine It is possible to more quickly and appropriately determine whether or not the restart state is good based on the engine speed accurately detected without being affected by combustion during the restart of the engine.
[0090]
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 19B, the elapsed time T is measured from the start of the restart until the crank angle of the engine reaches a preset reference angle, and the elapsed time T is measured. Since it is configured to determine whether the restart state of the engine is appropriate by determining whether or not it is longer than a preset reference time (see steps S65, S67, S68 in FIG. 12), It is possible to accurately determine whether or not the restart has failed and the engine is stopped.
[0091]
Further, as described above, by comparing the measured time until the crank angle of the engine reaches the preset reference speed with the reference time, the quality of the starting state is determined. According to the configuration in which the required torque is detected and the reference time is set to a shorter value as the required torque is larger, when it is required to exhibit a large output torque when the engine is restarted, By setting the reference time to a short value, it is possible to quickly determine whether or not the engine restart state is appropriate. Therefore, for example, when the driver intends to start quickly, when the vehicle is in an uphill state or in a right-turn standby state, thestarter 31 is driven early by determining whether the starting state is good or not, There is an advantage that the engine can be quickly restarted to ensure operability corresponding to the required torque.
[0092]
Further, the configuration may be such that the depression state of the accelerator pedal is detected when the engine is restarted, and the required torque of the engine is determined based on the depression state of the accelerator pedal. According to this configuration, if it is confirmed that the driver is requesting that the driver depress the accelerator pedal early or quickly start by depressing the accelerator pedal largely, the engine restart state is appropriate. By setting the reference time for determining whether or not to be short to a short value, there is an advantage that it is possible to quickly determine whether or not the engine restart state is appropriate.
[0093]
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 12, when the engine is restarted, it is determined whether or not there is a start request of the vehicle according to the ON / OFF state of the brake switch. Since the reference time is set to a longer value than when there is a start request, when the restart condition is satisfied in a state where the driver does not intend to start, the engine restart state is set. By setting the reference time for determining whether or not the engine is appropriate to a long value, it is possible to accurately determine whether or not the engine restart state is appropriate. And the engine can be restarted properly.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the engine is automatically stopped when the engine stop condition is satisfied, and substantially expanded when the restart condition is satisfied with the engine automatically stopped. In an engine starter configured to restart the engine by injecting fuel into a cylinder in a stroke and igniting the same, a piston position detection for detecting a stop position of a piston in a cylinder in an expansion stroke when the engine is stopped. Means, when the stop position of the piston detected by the piston position detection means is within a range in which the engine can be restarted by combustion of the cylinder, the engine is restarted without operating the starter; The stop position of the piston is closer to the top dead center than the region where the engine can be restarted by combustion of the cylinder, or A restart control unit that controls the starter to operate from the restart start point when the engine is at the dead center side; and an air density prediction unit that predicts the air density in the cylinder at the start point of the engine restart. When the predicted value of the air density is lower than a preset reference value, the region in which the starter is operated from the restart start time is expanded as compared with the normal time, so that regardless of the state of the engine, There is an advantage that the engine can be surely restarted in a short time.
[0095]
The invention according to claim 4 is characterized in that, when the engine stop condition is satisfied, the engine is automatically stopped, and when the engine restart condition is satisfied in the automatic stop state of the engine, a substantial expansion stroke is prevented. In an engine starting device configured to restart an engine by injecting fuel into a certain cylinder and igniting the fuel, the fuel is injected such that the outer edge of the sprayed fuel is located at an electrode portion of a spark plug. Injecting means, spray predicting means for predicting the fuel spray state at the start of restart of the engine, and restarting when the spray range predicted by the spray predicting means is smaller than a preset reference range. Restart control means for controlling the starter to operate from the point in time. In case where flammability is in state easy drops, there is an advantage that it is possible to reliably restarted in a short time engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an engine provided with a starting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of the engine.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a fuel spray state.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a control operation when the engine is automatically stopped.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a process for detecting a piston position when the engine is stopped.
FIGS. 6A and 6B show crank angle signals from two crank angle sensors, in which FIG. 6A shows a signal at the time of forward rotation of the engine, and FIG. 6B shows a signal at the time of reverse rotation of the engine.
FIG. 7 is a flowchart showing a basic control operation when the engine is restarted.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing setting of a region for selecting a restart mode according to a piston position when the engine is stopped.
FIG. 9 is a flowchart showing a control operation in a first restart mode.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a cycle and a combustion operation of each cylinder when the engine is restarted.
FIG. 11 is a flowchart showing a first start assist control operation.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a determination control operation for determining whether or not start assist is required at the time of engine restart control.
FIG. 13 is a flowchart showing a control operation in a first restart mode.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a calculation control operation of an engine speed and a rotation resistance.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state of the engine at the time of start assist.
FIG. 16 is a flowchart showing a control operation in a first restart mode.
FIG. 17 is a time chart showing the time required for starting the engine.
FIG. 18 is a graph showing an ignition limit corresponding to a fuel spray area.
FIG. 19 is a time chart showing how the engine speed and the crank angle change when the engine is restarted.
[Explanation of symbols]
3A-3D cylinder
4 piston
7 Spark plug
8 Fuel injection valve
30 ECU (restart control means)
31 Starter

Claims (5)

Translated fromJapanese

エンジンの停止条件が成立したときに、エンジンを自動的に停止させるとともに、エンジンの自動停止状態で再始動条件が成立したときに、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、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、エンジン停止時に膨張行程にある気筒のピストンの停止位置を検出するピストン位置検出手段と、このピストン位置検出手段により検出された上記ピストンの停止位置が上記気筒の燃焼によってエンジンの再始動を行い得る領域内である場合には、スタータを作動させることなくエンジンを再始動させるとともに、上記ピストンの停止位置が上記気筒の燃焼によってエンジンの再始動を行い得る領域よりも上死点側または下死点側にある場合には、再始動開始時点からスタータを作動させるように制御する再始動制御手段と、エンジンの再始動開始時点における気筒内の空気密度を予測する空気密度予測手段とを備え、この空気密度の予測値が予め設定された基準値よりも低い場合には、再始動開始時点からスタータを作動させる領域を上記空気密度の予測値が予め設定された基準値よりも高い場合に比べて広げるように構成したことを特徴とするエンジンの始動装置。When the engine stop condition is satisfied, the engine is automatically stopped, and when the restart condition is satisfied with the engine automatically stopped, fuel is injected into a cylinder in a substantial expansion stroke and ignited. Accordingly, in the engine starter configured to restart the engine, the piston position detecting means for detecting the stop position of the piston of the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped, and the piston position detecting means detects the stop position. When the stop position of the piston is within a region where the engine can be restarted by the combustion of the cylinder, the engine is restarted without operating the starter, and the stop position of the piston is set by the combustion of the cylinder. If the engine is on the top dead center or bottom dead center side of the area where the engine can be restarted, restart is started. Restart control means for controlling the starter to operate from a point, and air density prediction means for predicting the air density in the cylinder at the start of the restart of the engine, wherein the predicted value of the air density is set in advance. When the air density is lower than the reference value, the region in which the starter is operated from the restart start time is configured to be wider than when the predicted value of the air density is higher than a predetermined reference value. Engine starting device.空気密度予測手段により予測された気筒内の空気密度に基づき、再始動開始時点からスタータを作動させる領域を広げる際に、上記領域の上死点側の拡大幅を下死点側の拡大幅よりも大きく設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。Based on the air density in the cylinder predicted by the air density prediction means, when expanding the region in which the starter is operated from the restart start time, the expanded width at the top dead center side of the above region is larger than the expanded width at the bottom dead center side. The engine starting device according to claim 1, wherein the engine start angle is also set to be large.エンジンの自動停止時のエンジン温度および吸気温度と、エンジンの自動停止状態の継続時間とに基づいてエンジンの再始動開始時点における気筒内の空気温度を予測するとともに、この空気温度の予測値に基づいて空気密度を予測することを特徴とする請求項１または２項に記載のエンジンの始動装置。Based on the engine temperature and the intake air temperature at the time of automatic stop of the engine and the duration of the automatic stop state of the engine, the air temperature in the cylinder at the start of the restart of the engine is predicted, and based on the predicted value of the air temperature. The engine starting device according to claim 1 or 2, wherein the air density is predicted by using the estimated value.エンジンの停止条件が成立したときに、エンジンを自動的に停止させるとともに、エンジンの自動停止状態で再始動条件が成立したときに、実質的な膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、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、点火プラグの電極部に噴霧燃料の外縁部が位置するように燃料を噴射する燃料噴射手段と、エンジンの再始動開始時点における上記燃料の噴霧状態を予測する噴霧予測手段と、この噴霧予測手段により予測された噴霧範囲が予め設定された基準範囲よりも小さい場合に、再始動開始時点からスタータを作動させるように制御する再始動制御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの始動装置。When the engine stop condition is satisfied, the engine is automatically stopped, and when the restart condition is satisfied with the engine automatically stopped, fuel is injected into a cylinder in a substantial expansion stroke and ignited. Thus, in the engine starter configured to restart the engine, fuel injection means for injecting the fuel such that the outer edge of the sprayed fuel is located at the electrode portion of the ignition plug; And a control unit that operates the starter from the restart start time when the spray range predicted by the spray prediction unit is smaller than a preset reference range. An engine starting device comprising: a restart control unit.エンジンの自動停止時のエンジン温度および吸気温度と、エンジンの自動停止状態の継続時間とに基づき、噴霧予測手段により燃料の噴霧状態を予測することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの始動装置。5. The engine start according to claim 4, wherein the fuel spray state is predicted by the spray predicting means based on the engine temperature and the intake air temperature when the engine is automatically stopped, and the duration of the automatic stop state of the engine. apparatus.

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