JP2014218970A - 予混合圧縮着火式エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要時にはできるだけ迅速にエンジンを再始動させながらも、状況に応じてエミッション性能を優先した燃焼を行わせる。【解決手段】エンジンの自動停止後、所定の再始動条件が成立すると、圧縮行程で停止していた気筒またはその次に圧縮行程を迎える気筒のいずれかから選ばれる初爆気筒に対し、その圧縮行程中に最初の燃料を噴射してこれを自着火により燃焼させるとともに、上記初爆気筒に続いて圧縮行程を迎える複数の気筒に対し順次燃料を噴射して自着火させることにより、エンジンを再始動させる。上記再始動条件の成立が、運転者が車両を発進させようとする発進要求に基づかないものである場合、上記エンジンの再始動が完了するまでの間は、上記燃料噴射により各気筒に形成される混合気の当量比を、運転者の発進要求に基づく再始動条件の成立時に比べて小さくする。【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮上死点よりも前に気筒内に噴射された燃料を空気と混合しつつピストンの圧縮により自着火させる予混合圧縮着火燃焼が可能なエンジンに設けられた始動制御装置に関する。

従来、ガソリンエンジンの分野では、点火プラグの火花点火により強制的に混合気を着火させる燃焼形態（火花点火燃焼）が一般的であったが、近年、このような火花点火燃焼に代えて、いわゆる予混合圧縮着火燃焼をガソリンエンジンに適用する研究が進められている。予混合圧縮自己着火燃焼とは、圧縮上死点よりも前に気筒内に噴射された燃料が空気と混合されてできた混合気を、ピストンの圧縮による高温環境下で自主的に（火花点火によらず）着火させるというものである。このような予混合圧縮着火燃焼は、気筒内で混合気が同時多発的に燃焼する形態であるため、火花点火による燃焼に比べて燃焼期間が短く、より高い熱効率が得られると言われている。なお、以下では、予混合圧縮着火燃焼（Homogeneous-Charge Compression Ignition Combustion）のことを、ＨＣＣＩ燃焼と略称することがある。

上記のような予混合圧縮着火式エンジンにおいて、より一層の燃費性能の改善を図るには、エンジンを自動的に停止または再始動させる、いわゆるアイドルストップ制御を実行することが有効である。

上記のようなアイドルストップ制御に関する技術として、例えば下記特許文献１のものが知られている。この特許文献１には、軽油を圧縮着火により燃焼（拡散燃焼）させる多気筒ディーゼルエンジン、またはガソリンを圧縮着火により燃焼（予混合燃焼）させる多気筒ガソリンエンジンにおいて、特定の気筒のピストン停止位置に基づいて、エンジンを再始動させる際の制御の態様を切り換えることが開示されている。

具体的に、特許文献１では、エンジンが自動停止されると、その時点で圧縮行程にある停止時圧縮行程気筒のピストンの停止位置が調べられる。その後、エンジンの再始動条件が成立すると、上記停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置が、予め定められた所定位置よりも下死点側にあるか否かが判定され、下死点側にある場合には、上記停止時圧縮行程気筒に最初の燃料が噴射され、エンジン全体として１回目の圧縮上死点を迎える１圧縮目から燃焼が再開されることにより、エンジンが始動される（以下、これを「１圧縮始動」という）。

一方、上記停止時圧縮行程のピストン停止位置が上記所定位置よりも上死点側にある場合には、吸気行程で停止していた気筒（停止時吸気行程気筒）が圧縮行程に移行してから当該気筒に最初の燃料が噴射され、エンジン全体として２回目の圧縮上死点を迎える２圧縮目から燃焼が再開されることにより、エンジンが始動される（以下、これを「２圧縮始動」という）。

特開２０１２−０１２９９３号公報

上記特許文献１の技術によると、停止時圧縮行程気筒のピストンが下死点寄りにあるときには、１圧縮目から燃料を噴射する１圧縮始動によって迅速にエンジンを再始動させることができる一方、ピストンが上死点寄りにある場合には、１圧縮目ではなく２圧縮目から燃料を噴射する２圧縮始動により、始動の迅速性は多少犠牲にしながらも、燃料の失火を防止して確実なエンジンの再始動を図ることができる。

ところで、エンジンをできるだけ迅速に再始動したいという要求からすれば、再始動中に燃焼が行われる各気筒において、混合気の当量比を理論空燃比に相当する値の近傍（≒１）に設定し、それによってエネルギーの大きい燃焼を起こさせることが望ましい。しかしながら、始動の迅速性だけでなくエミッション性能（排気ガスのクリーンさ）をも考慮した場合には、理論空燃比下での燃焼が常にベストな燃焼であるとは限らない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、必要時にはできるだけ迅速にエンジンを再始動させながらも、状況に応じてエミッション性能を優先した燃焼を行わせることが可能な予混合圧縮着火式エンジンの始動制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、複数の気筒と、各気筒に往復動可能に設けられたピストンと、ピストンの往復動に連動して回転するクランク軸と、クランク軸を強制的に回転させるスタータモータと、各気筒に燃料を噴射するインジェクタとを備えるとともに、圧縮上死点よりも前に上記インジェクタから気筒内に噴射された燃料を空気と混合しつつ上記ピストンの圧縮により自着火させる予混合圧縮着火燃焼が可能な車両搭載エンジンに設けられた始動制御装置であって、所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動停止させる自動停止制御部と、上記エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、上記スタータモータを駆動してクランク軸を回転させるクランキングを行いつつ、圧縮行程で停止していた気筒、または上記クランキングにより当該気筒の次に圧縮行程を迎える気筒のいずれかから選ばれる初爆気筒に対し、その圧縮行程中に上記インジェクタから最初の燃料を噴射してこれを自着火により燃焼させるとともに、上記初爆気筒に続いて圧縮行程を迎える複数の気筒に対し順次燃料を噴射して自着火させる再始動制御部とを備え、上記再始動条件の成立が、運転者が車両を発進させようとする発進要求に基づかないものである場合、上記再始動制御部は、上記初爆気筒を含む複数の気筒での燃焼を経てエンジンの再始動が完了するまでの間、上記インジェクタからの燃料噴射により各気筒に形成される混合気の当量比を、運転者の発進要求に基づく再始動条件の成立時に比べて小さくする、ことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、運転者の発進要求によらずにエンジンの再始動条件が成立した場合に、再始動が完了するまで各気筒の当量比が小さくされるので、有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）の発生量が少ないリーンなＨＣＣＩ燃焼を実現することができ、エンジン再始動時のエミッション性能を向上させることができる。ただし、当量比の小さいリーンな燃焼では、燃焼による膨張エネルギーが少なく、ピストンに加わる押し下げ力が小さくなるので、エンジン回転速度の上昇率（加速度）は小さくならざるを得ない。このことは、エンジン再始動が完了するまでに要する時間が長くなることを意味するが、上述したように、当量比を小さくする制御は、運転者の発進要求によらずに再始動条件が成立した場合にしか実行されない。このように、再始動の迅速性が要求されない状況でしか当量比が小さくされないので、運転者に余計なストレスがかかることがなく、車両の商品性を良好に維持することができる。

一方で、運転者の発進要求に基づき再始動条件が成立した場合には、混合気の当量比が増大されるので、大きな膨張エネルギーを有する力強いＨＣＣＩ燃焼を各気筒で起こさせて、ピストンに充分な押し下げ力を加えることができ、運転者の要求に応じた迅速なエンジン再始動を図ることができる。

本発明において、好ましくは、上記エンジンは、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒を有し、上記再始動制御部は、上記再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づかないものであっても、上記触媒の温度がその活性状態の判断指標として設定された所定の閾値未満である場合には、上記当量比を低下させる制御の実行を禁止する（請求項２）。

この構成によれば、触媒の活性化が充分でない場合には常に（発進要求に基づく再始動条件であるか否かにかかわらず）当量比の値が大きくされるので、混合気の燃焼温度ひいては排気ガスの温度を高くすることができ、触媒の活性化を促進することができる。

本発明において、好ましくは、上記再始動制御部は、上記当量比を低下させる制御の実行時、当量比を０．３〜０．４の範囲内の値に設定する（請求項３）。

この構成によれば、有害成分の発生量が最も少ないよりクリーンなＨＣＣＩ燃焼を実現することができる。

本発明において、好ましくは、上記再始動制御部は、上記再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づくものであるか否かにかかわらず、エンジン再始動が完了するまでの間に行われる各気筒への燃料噴射の開始時期を、燃焼回数が進むにつれてクランク角基準で徐々に早める（請求項４）。

このように、各気筒への噴射開始時期を徐々に進角させるようにした場合には、燃焼回数の進行に伴いエンジン回転速度が上昇しても（つまりクランク角の変化スピードが上昇しても）、燃料噴射の開始から自着火までの時間である着火遅れ時間を充分に確保することができる。これにより、気筒内での燃料の分布に大きな偏りが生じた状態、つまり極端に燃料リッチまたは燃料リーンな領域ができた状態で燃焼が起きることが回避されるので、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘやスート（煤）の発生量を抑制し、エミッション性能をさらに向上させることができる。

以上説明したように、本発明の予混合圧縮着火式エンジンの始動制御装置によれば、必要時にはできるだけ迅速にエンジンを再始動させながらも、状況に応じてエミッション性能を優先した燃焼を行わせることができる。

本発明の一実施形態にかかる始動制御装置が適用された予混合圧縮着火式エンジンの全体構成を示す図である。 上記エンジンの自動停止・再始動制御の具体的手順を示すフローチャート（その１）である。 上記エンジンの自動停止・再始動制御の具体的手順を示すフローチャート（その２）である。 上記エンジンの自動停止制御が終了した後の各気筒の状態を例示する図である。 上記エンジンを１圧縮始動する際に行われる燃料噴射の順序を示す図である。 上記エンジンを２圧縮始動する際に行われる燃料噴射の順序を示す図である。 １圧縮始動時または２圧縮始動時に行われる各回の燃料噴射の開始時期と、各燃料噴射の実行時のエンジン回転速度とを示すグラフである。 混合気の当量比とＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ濃度との関係を示すグラフである。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる始動制御装置が適用された予混合圧縮着火式エンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのガソリンエンジンである。具体的に、このエンジンは、紙面に直交する方向に列状に並ぶ複数の気筒２Ａ〜２Ｄ（後述する図４も参照）を有する直列４気筒型のエンジン本体１と、エンジン本体１に空気を導入するための吸気通路２８と、エンジン本体１で生成された排気ガスを排出するための排気通路２９とを有している。

エンジン本体１は、上記複数の気筒２Ａ〜２Ｄが内部に形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に設けられたシリンダヘッド４と、各気筒２Ａ〜２Ｄに往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。

ピストン５の上方には燃焼室６が形成されており、この燃焼室６には、後述するインジェクタ１５からの噴射によって燃料が供給される。そして、噴射された燃料が燃焼室６で燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。なお、当実施形態のエンジンはガソリンエンジンであるため、燃料としてはガソリンが用いられる。ただし、燃料の全てがガソリンである必要はなく、例えばアルコール等の副成分が燃料に含まれていてもよい。

ピストン５は、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７と図外のコネクティングロッドを介して連結されており、上記ピストン５の往復運動に応じてクランク軸７が中心軸回りに回転するようになっている。

各気筒２Ａ〜２Ｄの幾何学的圧縮比、つまり、ピストン５が下死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積との比は、ガソリンエンジンとしてはかなり高めの値である１８以上５０以下に設定されている。これは、ガソリンを自着火により燃焼させるＨＣＣＩ燃焼（予混合圧縮着火燃焼）を実現するために、燃焼室６を大幅に高温・高圧化する必要があるからである。

ここで、図示のような４サイクルかつ直列４気筒型のエンジンでは、各気筒２Ａ〜２Ｄに設けられたピストン５が、クランク角で１８０°（１８０°ＣＡ）の位相差をもって上下運動する。このため、エンジンの通常運転時、各気筒２Ａ〜２Ｄでの燃焼（そのための燃料噴射）のタイミングは、基本的に１８０°ＣＡずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的に、紙面手前側から奥側に向けて気筒が２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの順に並んでいるものとし、これらの気筒番号をそれぞれ１番、２番、３番、４番とすると、１番気筒２Ａ→３番気筒２Ｃ→４番気筒２Ｄ→２番気筒２Ｂの順に燃焼が行われる（後述する図５等も参照）。このため、例えば１番気筒２Ａが膨張行程であれば、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄ、２番気筒２Ｂは、それぞれ、圧縮行程、吸気行程、排気行程となる。

シリンダヘッド４には、吸気通路２８から供給される空気を各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室６に導入するための吸気ポート９と、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室６で生成された排気ガスを排気通路２９に導出するための排気ポート１０と、吸気ポート９の燃焼室６側の開口を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０の燃焼室６側の開口を開閉する排気弁１２とが設けられている。

吸気弁１１および排気弁１２は、それぞれ、シリンダヘッド４に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構１３，１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。

シリンダヘッド４には、燃焼室６に向けて燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ１５と、インジェクタ１５から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火エネルギーを供給する点火プラグ１６とが、各気筒２Ａ〜２Ｄにつきそれぞれ１組ずつ設けられている。ただし、当実施形態のエンジンは、混合気をピストン５の圧縮により自着火させるＨＣＣＩ燃焼を基本とするため、点火プラグ１６は、ＨＣＣＩ燃焼が不可能かまたは困難な状況（例えばエンジン冷却水の温度がかなり低いとき）でのみ作動し、ＨＣＣＩ燃焼の実行時には基本的に点火プラグ１６の作動は休止される。

インジェクタ１５は、ピストン５の上面を臨むような姿勢でシリンダヘッド４に設けられている。各気筒２Ａ〜２Ｄのインジェクタ１５にはそれぞれ燃料供給管１７が接続されており、各燃料供給管１７を通じて供給される燃料（ガソリン）が、インジェクタ１５の先端部に設けられた複数の噴孔（図示省略）から噴射されるようになっている。

より具体的に、燃料供給管１７の上流側には、エンジン本体１により駆動されるプランジャー式のポンプ等からなるサプライポンプ１８が設けられているとともに、このサプライポンプ１８と燃料供給管１７との間には、全気筒２Ａ〜２Ｄに共通の蓄圧用のコモンレール（図示省略）が設けられている。そして、このコモンレール内で蓄圧された燃料が各気筒２Ａ〜２Ｄのインジェクタ１５に供給されることにより、各インジェクタ１５からは、２０ＭＰａ以上の高い圧力で燃料が噴射可能とされている。

クランク軸７には、ベルト等を介してオルタネータ３２が連結されている。このオルタネータ３２は、図外のフィールドコイルへの印加電流（フィールド電流）を制御して発電量を調節するレギュレータ回路を内蔵しており、車両の電気負荷やバッテリの残容量等から定められる目標発電量に基づいてフィールド電流を調節しつつ、クランク軸７から駆動力を得て発電を行う。

シリンダブロック３には、エンジンを始動するためのスタータモータ３４が設けられている。このスタータモータ３４は、モータ本体３４ａと、モータ本体３４ａにより回転駆動されるピニオンギア３４ｂとを有している。ピニオンギア３４ｂは、クランク軸７の一端部に連結されたリングギア３５と離接可能に噛合している。そして、スタータモータ３４を用いてエンジンを始動する際には、ピニオンギア３４ｂが所定の噛合位置に移動してリングギア３５と噛合し、ピニオンギア３４ｂの回転力がリングギア３５に伝達されることにより、クランク軸７が回転駆動される。

吸気通路２８は、１本の共通通路部２８ｃと、共通通路部２８ｃの下流端部に接続された所定容積のサージタンク２８ｂと、サージタンク２８ｂから下流側に延びて各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート９とそれぞれ連通する複数本の独立通路部２８ａ（図１にはそのうちの１本のみを示す）とを有している。

吸気通路２８の共通通路部２８ｃには、その内部の流通断面積を可変とするためのスロットル弁３０が設けられている。スロットル弁３０は、運転者により踏み込み操作されるアクセルペダル３６の開度と非連動で操作可能なように、電動式とされている。すなわち、スロットル弁３０は、共通通路部２８ｃの内部に設けられたバタフライ式の弁本体と、この弁本体を開閉駆動する電動式のアクチュエータとを有している。

排気通路２９は、その詳しい図示を省略するが、各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポート１０と連通する複数本の独立通路部と、独立通路部の各下流端部が集合した排気集合部と、排気集合部から下流側に延びる１本の共通通路部とを有している。

排気通路２９（より詳しくはその共通通路部）には触媒コンバータ３１が設けられている。触媒コンバータ３１は、例えば三元触媒等からなる触媒３１ａを内蔵しており、排気通路２９を通過する排気ガス中に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を触媒３１ａの作用により浄化する機能を有している。

（２）制御系
次に、エンジンの制御系について説明する。当実施形態のエンジンは、その各部がＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５０によって統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロプロセッサからなるものである。

エンジンもしくは車両には、その各部の状態量を検出するための複数のセンサが設けられており、各センサからの情報がＥＣＵ５０に入力されるようになっている。

例えば、シリンダブロック３やシリンダヘッド４の内部には、冷却水が流通する図外のウォータジャケットが設けられており、このウォータジャケット内の冷却水の温度を検出する水温センサＳＮ１が、シリンダブロック３に設けられている。

また、シリンダブロック３には、クランク軸７の回転角度および回転速度を検出するクランク角センサＳＮ２が設けられている。このクランク角センサＳＮ２は、クランク軸７と一体に回転するクランクプレート２５の回転に応じてパルス信号を出力するものであり、このパルス信号に基づいて、クランク軸７の回転角度（クランク角）および回転速度（エンジン回転速度）が検出されるようになっている。

シリンダヘッド４には、気筒判別情報を出力するためのカム角センサＳＮ３が設けられている。すなわち、カム角センサＳＮ３は、カムシャフトと一体に回転するシグナルプレートの歯の通過に応じてパルス信号を出力するものであり、この信号と、クランク角センサＳＮ２からのパルス信号とに基づいて、どの気筒が何行程にあるのかが判別されるようになっている。

吸気通路２８のサージタンク２８ｂには、エンジン本体１の各気筒２Ａ〜２Ｄに吸入される空気の量（吸入空気量）を検出するエアフローセンサＳＮ４が設けられている。

触媒コンバータ３１には、その内部の触媒３１ａの温度を検出する触媒温度センサＳＮ５が設けられている。

また、車両には、その走行速度（車速）を検出する車速センサＳＮ６と、アクセルペダル３６の開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサＳＮ７と、ブレーキペダル３７のＯＮ／ＯＦＦ（ブレーキの有無）を検出するブレーキセンサＳＮ８と、バッテリ（図示省略）の残容量を検出するバッテリセンサＳＮ９と、車室内の温度を検出する室温センサＳＮ１０とが設けられている。

ＥＣＵ５０は、これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ１０と電気的に接続されており、それぞれのセンサから入力される信号に基づいて、上述した各種情報（エンジンの冷却水温、クランク角、回転速度‥‥など）を取得する。

また、ＥＣＵ５０は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ１０からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スロットル弁３０、オルタネータ３２、およびスタータモータ３４と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。

ＥＣＵ５０のより具体的な機能について説明する。ＥＣＵ５０は、いわゆるアイドリングストップ制御に関わる特有の機能的要素として、自動停止制御部５１および再始動制御部５２を有している。

自動停止制御部５１は、エンジンの運転中に、予め定められたエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、エンジンを自動停止させる制御を実行するものである。

再始動制御部５２は、エンジンが自動停止した後、予め定められた再始動条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、エンジンを自動的に再始動させる制御を実行するものである。

（３）自動停止・再始動制御
次に、エンジンの自動停止・再始動制御を司るＥＣＵ５０の具体的な制御手順について、図２および図３のフローチャートを用いて説明する。

このフローチャートに示す処理がスタートすると、ＥＣＵ５０は、各種センサ値を読み込む処理を実行する（ステップＳ１）。具体的には、水温センサＳＮ１、クランク角センサＳＮ２、カム角センサＳＮ３、エアフローセンサＳＮ４、触媒温度センサＳＮ５、車速センサＳＮ６、アクセル開度センサＳＮ７、ブレーキセンサＳＮ８、バッテリセンサＳＮ９、および室温センサＳＮ１０からそれぞれの検出信号を読み込み、これらの信号に基づいて、エンジンの冷却水温、クランク角、回転速度、気筒判別情報、吸入空気量、触媒３１ａの温度、車速、アクセル開度、ブレーキの有無、バッテリの残容量、車室内温度等の各種情報を取得する。

次いで、ＥＣＵ５０の自動停止制御部５１は、上記ステップＳ１で取得された情報に基づいて、エンジンの自動停止条件が成立しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ２）。例えば、車両が停止状態にあること、アクセルペダル３６の開度がゼロであること（アクセルＯＦＦ）、ブレーキペダル３７が踏み込まれていること（ブレーキＯＮ）、エンジンの冷却水温が所定値以上であること（つまり暖機がある程度進んでいること）、バッテリの残容量が所定値以上であること、エアコンの負荷（車室内温度とエアコンの設定温度との差）が比較的少ないこと、等の複数の要件が全て揃ったときに、自動停止条件が成立したと判定する。

上記ステップＳ２のように、自動停止条件の成立判定では、車速やアクセル／ブレーキ操作だけでなく、バッテリやエアコン、エンジンの冷却水温（暖機の程度）についても考慮されるが、これは、エンジンを自動停止した後の再始動性などを考慮してのものである。例えば、エンジンが冷間状態にあったり、バッテリの残容量が極端に少ないときなどは、エンジンを自動停止させた後、エンジンを再始動させることが困難になるおそれがあるので、エンジンを自動停止させるべきではない。また、車室内の温度とエアコンの設定温度との差が大きい、つまりエアコンの負荷が大きい場合には、エアコンを継続的に稼動させる必要があるので、やはりエンジンを停止させるべきではない。このようなシステム上の制約から、上記自動停止条件には、バッテリやエアコン等の要件が含まれている。

上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されて自動停止条件が成立したことが確認された場合、自動停止制御部５１は、スロットル弁３０の開度を、アイドル運転時に設定される通常の開度から、所定の低開度（例えば０％）まで低下させる処理を実行する（ステップＳ３）。

次いで、自動停止制御部５１は、インジェクタ１５からの燃料の噴射を停止する燃料カットの処理を実行する（ステップＳ４）。すなわち、各気筒２Ａ〜２Ｄのインジェクタ１５から噴射すべき燃料の量である目標噴射量をゼロに設定し、全てのインジェクタ１５からの燃料噴射を停止することにより、燃料カットを実現する。

上記燃料カットの後、エンジンは一時的に惰性で回転するが、最終的には完全停止に至る。そのことを確認するため、自動停止制御部５１は、エンジンの回転速度が０ｒｐｍであるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ５）。そして、ここでＹＥＳとなってエンジンが完全停止していることが確認されると、自動停止制御部５１は、スロットル弁３０の開度を所定の高開度（例えば８０％）まで増大させる処理を実行する（ステップＳ６）。

以上のような自動停止制御が終了した後のエンジンの各気筒２Ａ〜２Ｄの状態を、図４に例示する。この図４の例では、１番気筒２Ａが膨張行程で停止し、２番気筒２Ｂが排気行程で停止し、３番気筒２Ｃが圧縮行程で停止し、４番気筒２Ｄが吸気行程で停止している。なお、以下では、自動停止制御によって○○行程で停止した気筒のことを、「停止時○○行程気筒」ということがある。例えば、膨張行程で停止した気筒２Ａのことを「停止時膨張行程気筒２Ａ」といい、排気行程で停止した気筒２Ｂのことを「停止時排気行程気筒２Ｂ」といい、圧縮行程で停止した気筒２Ｃのことを「停止時圧縮行程気筒２Ｃ」といい、吸気行程で停止した停止した気筒２Ｄのことを「停止時吸気行程気筒２Ｄ」という。ただし、図４のような状態でエンジンが停止するのはあくまで一例に過ぎず、各気筒２Ａ〜２Ｄがどの行程で停止するかはその都度変わり得る。ただしその場合でも、以下に説明する制御（エンジンが自動停止した後に行われる制御）の中身は、気筒番号が異なる以外は全て同じである。

上記のようにしてエンジンが完全停止すると、ＥＣＵ５０の再始動制御部５２は、各種センサ値に基づいて、エンジンの再始動条件が成立しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ７）。例えば、ブレーキペダル３７がリリースされたこと、アクセルペダル３６が踏み込まれたこと、エンジンの冷却水温が所定値未満になったこと、バッテリの残容量の低下量が許容値を超えたこと、エンジンの停止時間（自動停止後の経過時間）が所定の上限時間を越えたこと、エアコン作動の必要性が生じたこと（つまり車室内温度とエアコンの設定温度との差が許容値を超えたこと）等の要件の少なくとも１つが成立したときに、再始動条件が成立したと判定する。

上記ステップＳ７のように、再始動条件の成立判定では、アクセルペダル３６またはブレーキペダル３７に対する操作（つまり運転者が車両を発進させようとする操作）だけでなく、バッテリやエアコン、エンジンの冷却水温、停止時間についても考慮される。例えば、バッテリの残容量が極端に少なくなったり、エンジンの停止時間が長時間に及ぶなどしてエンジンが冷えると、エンジンを再始動させることが困難になるため、そうなる前にエンジンを再始動させる必要がある。また、車室内の温度とエアコンの設定温度との差が大きくなると、快適性が損なわれるため、エアコンを稼動させるためにやはりエンジンを再始動させる必要がある。このようなシステム上の制約から、上記再始動条件には、バッテリやエアコン等の要件が含まれている。

エンジンの再始動条件が上記のように設定されているため、再始動条件は、運転者によるアクセル／ブレーキ操作が行われた場合だけでなく、当該操作がない場合でも成立し得る。このため、再始動条件は、運転者の発進要求に基づくものと、発進要求に基づかないものとの２種類に分類することができる。前者（発進要求に基づく再始動条件）は、運転者によるアクセル／ブレーキ操作によって成立するものであり、後者（発進要求に基づかない再始動条件）は、バッテリやエアコンの状態、もしくはエンジンの上限停止時間や冷却の程度といったシステム上の制約によって成立するものである。

上記ステップＳ７でＹＥＳと判定されて再始動条件が成立したことが確認された場合、上記再始動制御部５２は、この成立した再始動条件が、運転者の発進要求に基づき成立したものであるか否かを判定する（ステップＳ８）。すなわち、運転者がアクセルペダル３６を踏み込むかまたはブレーキペダル３７をリリースしたことによって再始動条件が成立した場合には、運転者の発進要求に基づくものであると判定し、その他の要件（バッテリやエアコン、エンジンの上限停止時間等のシステム上の制約）によって再始動条件が成立した場合には、運転者の発進要求に基づかないものであると判定する。

上記ステップＳ８でＹＥＳと判定されて運転者の発進要求に基づく再始動条件の成立であることが確認された場合、再始動制御部５２は、触媒温度センサＳＮ５により検出される触媒３１ａの温度が、予め設定された所定の閾値Ｔｘ以上であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ９）。ここで用いられる閾値Ｔｘは、触媒３１ａが活性化しているか否かを判断するための指標であり、例えば、触媒のライトオフ温度を閾値Ｔｘとして採用することができる。ライトオフ温度とは、触媒が浄化すべき成分の浄化率が５０パーセントに達する温度のことであり、例えば１５０〜２００℃程度に設定される。なお、閾値Ｔｘとしては、必ずしもライトオフ温度に設定する必要はなく、より触媒３１ａの性能を高いレベルに維持する観点から、ライトオフ温度よりも高い温度を閾値Ｔｘとして設定してもよい。

上記ステップＳ９でＹＥＳと判定された場合、つまり、運転者の発進要求に基づき再始動条件が成立したことが確認され、かつ触媒３１ａの温度が閾値Ｔｘ以上であること（つまり触媒３１ａが活性化していること）が確認された場合、再始動制御部５２は、後述するエンジンの再始動動作（ステップＳ１５、Ｓ１６）の際に各気筒２Ａ〜２Ｄにおいて実現すべき当量比φの目標値として１を設定する処理を実行する（ステップＳ１０）。なお、当量比φとは、混合気の理論空燃比を実空燃比で割った値のことであり、理論空燃比に相当する量（気筒内の空気に対して過不足ない量）の燃料が噴射されたときにφ＝１となり、それより少ない量の燃料が噴射されたときにφ＜１となる。

また、再始動制御部５２は、エンジンの再始動時に各気筒２Ａ〜２Ｄに燃料を噴射する際の目標の噴射開始時期を、ＥＣＵ５０の記憶部に予め記憶されたデータ等から読み出す処理を実行する（ステップＳ１２）。なお、ここで取得される目標の噴射開始時期は、燃料が噴射され始めてからこれが自着火に至るまでの時間（着火遅れ時間）が少なくとも３ｍｓｅｃ以上確保されるような時期に設定されている。

一方、上記ステップＳ８でＮＯと判定されて運転者の発進要求によらずに再始動条件が成立したことが確認された場合、もしくは、上記ステップＳ９でＮＯと判定されて触媒３１ａの温度が閾値Ｔｘ未満であること（触媒３１ａが未活性であること）が確認された場合、再始動制御部５２は、後述するエンジンの再始動動作（ステップＳ１５、Ｓ１６）の際に各気筒２Ａ〜２Ｄにおいて実現すべき当量比φの目標値として０．３を設定する処理を実行する（ステップＳ１１）。また、エンジンの再始動時に各気筒２Ａ〜２Ｄに燃料を噴射する際の目標の噴射開始時期として、着火遅れ時間が３ｍｓｅｃ以上確保されるような開始時期を取得する処理を実行する（ステップＳ１２）。

上記のようにして目標当量比の設定が終了すると、再始動制御部５２は、上記エンジンの自動停止に伴い圧縮行程で停止した気筒（図４の停止時圧縮行程気筒２Ｃ）のピストン停止位置を、クランク角センサＳＮ２およびカム角センサＳＮ３に基づき特定し、その特定したピストン停止位置が、図４に示す上限位置Ｘよりも下死点側に設定された特定範囲Ｒｘ（より詳しくは上限位置Ｘから下死点までの間であって上限位置Ｘを含む範囲）にあるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１４）。なお、上限位置Ｘは、エンジンの形状（排気量、ボア／ストローク比等）や暖機の進行度合い等によって異なり得るが、例えば上死点前（ＢＴＤＣ）９０〜７５°ＣＡの間のいずれかの位置に設定することができる。

上記ステップＳ１４でＹＥＳと判定されて停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が特定範囲Ｒｘにあることが確認された場合、再始動制御部５２は、図５に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃが圧縮上死点を迎える１圧縮目から混合気の燃焼を開始する１圧縮始動によりエンジンを再始動させる処理を実行する（ステップＳ１５）。すなわち、再始動制御部５２は、スタータモータ３４を駆動してクランク軸７に回転力を付与しつつ、それによって停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が上昇している途中で（圧縮上死点に至る前に）、当該気筒２Ｃに対しインジェクタ１５から燃料を噴射させる（Ｆ１）。そして、この最初の燃料噴射Ｆ１により気筒２Ｃ内に供給された燃料と空気との混合気をピストン５の圧縮に伴い自着火させることにより、エンジン全体として１回目の上死点を迎える１圧縮目からＨＣＣＩ燃焼を行わせる。さらに、停止時吸気行程気筒２Ｄ、停止時排気行程気筒２Ｂ、停止時膨張行程気筒２Ａに対し、それぞれの気筒の圧縮行程中に燃料噴射を実行し（Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）、それに基づき順次ＨＣＣＩ燃焼を行わせる。

上述した最初の燃料噴射Ｆ１により停止時圧縮行程気筒２ＣでＨＣＣＩ燃焼が起きると、当該気筒２Ｃのピストン５にそのＨＣＣＩ燃焼による膨張エネルギーが作用する結果、エンジン回転速度が急激に上昇し始める。その後、エンジン回転速度は、２回目以降の燃料噴射Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４に基づき気筒２Ｄ，２Ｂ，２Ａで順番に起きるＨＣＣＩ燃焼を受けてさらに上昇し、４つ目の気筒２ＡでのＨＣＣＩ燃焼が終了した時点、つまり全ての気筒２Ａ〜２Ｄで１回ずつＨＣＣＩ燃焼が済んだ完爆の時点では、アイドリング回転速度（例えば７００ｒｐｍ前後）よりも高い回転速度まで上昇する。当実施形態では、このようにしてエンジンが完爆した時点を、エンジンの再始動が完了した時点とする。なお、以下では、１回目のＨＣＣＩ燃焼が起きる気筒のことを、特に初爆気筒ということがある。図５のような１圧縮始動のケースでは、停止時圧縮行程気筒２Ｃが初爆気筒に該当する。

このような１圧縮始動時に各気筒２Ａ〜２Ｄに供給される燃料の量（燃料噴射Ｆ１〜Ｆ４により供給される燃料の量）は、上述したステップＳ１０またはＳ１１により設定された目標当量比に基づき設定される。すなわち、上記再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づくものであった場合には、上記ステップＳ１０で目標当量比が１とされたことに合わせて、上記各燃料噴射Ｆ１〜Ｆ４により供給される燃料の量が、理論空燃比に相当する量に設定される。一方、上記再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づかないもの（システム上の要求によるもの）であった場合には、上記ステップＳ１１で目標当量比が０．３とされたことに合わせて、上記各燃料噴射Ｆ１〜Ｆ４により供給される燃料の量が、理論空燃比相当量よりも７割少ない量に設定される。

また、１圧縮始動時に各気筒２Ａ〜２Ｄに対し実行される燃料噴射Ｆ１〜Ｆ４の開始時期は、上述したステップＳ１２で設定された目標時期に一致するように設定される。既に述べたとおり、上記ステップＳ１２では、各燃料噴射Ｆ１〜Ｆ４の開始時期が、着火遅れ時間が３ｍｓｅｃ以上確保されるように設定される。図７は、このような基準で設定される噴射開始時期の一例を示す図であり、１〜４回目の燃料噴射Ｆ１〜Ｆ４が行われるときのエンジン回転速度と、各燃料噴射Ｆ１〜Ｆ４の開始時期との関係を示すグラフである。なお、４回目の燃料噴射Ｆ４が行われてエンジンが完爆（全気筒２Ａ〜２Ｄで１回ずつ燃焼が行われた状態）に至った後は、アクセル開度に基づく通常の制御に移行するので、５回目以降の燃料噴射についてはその図示を省略している。

ここで、図７のグラフは当量比φを１とした場合のものである。当量比φを０．３とした場合については、当量比φが１の場合と比べて燃焼により発生するエネルギーが小さいことから、各回の燃料噴射時のエンジン回転速度がやや小さくなるし、噴射開始時期も多少異なり得る。ただし、グラフ全体の傾向としては同じであるので、ここではφ＝０．３のときの噴射開始時期は省略している。

図７から明らかなように、燃焼噴射の回数（これに伴う燃焼回数）が進んでエンジン回転速度が上昇していくと、この回転速度の上昇と相関するように、各気筒への燃焼噴射Ｆ１〜Ｆ４の開始時期は、圧縮上死点からより遠ざかった進角側の時期へとずらされていく。つまり、２回目の燃料噴射Ｆ２の開始時期は最初の燃料噴射Ｆ１の開始時期よりも進角され、３回目の燃料噴射Ｆ３の開始時期は２回目の燃料噴射Ｆ２の開始時期よりも進角され、４回目の燃料噴射Ｆ４の開始時期は３回目の燃料噴射Ｆ３の開始時期よりも進角される。なお、停止時圧縮行程気筒２Ｃに対し行われる最初の燃料噴射Ｆ１については、図７中に破線で示すように、当該気筒２Ｃのピストン停止位置（上限位置Ｘからどれだけ下死点側に離れているか）に応じて、所定の範囲内で変動させてもよい。

次に、上記ステップＳ１４でＮＯと判定された場合、つまり、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が上記特定範囲Ｒｘを外れている（上限位置Ｘよりも上死点側にある）場合の制御について説明する。この場合、再始動制御部５２は、図６に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃが圧縮上死点を迎える１圧縮目からではなく、吸気行程で停止していた停止時吸気行程気筒２Ｄが圧縮上死点を迎える２圧縮目から混合気の燃焼を開始する２圧縮始動によりエンジンを再始動させる処理を実行する（ステップＳ１６）。すなわち、停止時吸気行程気筒２Ｄのピストン５が一旦下降してから上昇に転じて圧縮上死点に至るまで、スタータモータ３４の駆動力のみによってクランク軸７を回転させるとともに、停止時吸気行程気筒２Ｄのピストン５が上昇している途中で（圧縮上死点に至る前に）、当該気筒２Ｄに対しインジェクタ１５から燃料を噴射させる（Ｆ１’）。そして、この最初の燃料噴射Ｆ１’により気筒２Ｄ内に供給された燃料と空気との混合気をピストン５の圧縮に伴い自着火させることにより、エンジン全体として２回目の上死点を迎える２圧縮目からＨＣＣＩ燃焼を行わせる。さらに、停止時排気行程気筒２Ｂ、停止時膨張行程気筒２Ａ、停止時圧縮行程気筒２Ｃに対し、それぞれの気筒の圧縮行程中に燃料噴射を実行し（Ｆ２’，Ｆ３’，Ｆ４’）、それに基づき順次ＨＣＣＩ燃焼を行わせる。

このような２圧縮始動では、最初の燃料噴射Ｆ１’により停止時吸気行程気筒２Ｄで起きるＨＣＣＩ燃焼が最初の燃焼となるので、この最初の燃焼が起きる停止時吸気行程気筒２Ｄが初爆気筒となる。この初爆気筒（停止時吸気行程気筒２Ｄ）でのＨＣＣＩ燃焼が起きるまでは、スタータモータ３４の駆動力のみ（クランキングのみ）によってクランク軸７が回転させられるので、その間のエンジン回転速度はそれほど大きくは上昇しない。一方、初爆気筒でＨＣＣＩ燃焼が起きると、エンジン回転速度はこれをきっかけに急激に上昇し始め、気筒２Ｃで起きる４回目のＨＣＣＩ燃焼の時点（つまりエンジン完爆の時点）では、アイドリング回転速度（例えば７００ｒｐｍ前後）よりも高い回転速度まで上昇する。

このような２圧縮始動時に各気筒２Ａ〜２Ｄに供給される燃料の量（燃料噴射Ｆ１’〜Ｆ４’により供給される燃料の量）は、上述した１圧縮始動（ステップＳ１５）のときと同様、上記ステップＳ１０またはＳ１１により設定された目標当量比に基づき設定される。すなわち、上記再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づくものであった場合には、上記ステップＳ１０で目標当量比が１とされたことに合わせて、上記各燃料噴射Ｆ１’〜Ｆ４’により供給される燃料の量が、理論空燃比に相当する量に設定される。一方、上記再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づかないもの（システム上の要求によるもの）であった場合には、上記ステップＳ１１で目標当量比が０．３とされたことに合わせて、上記各燃料噴射Ｆ１’〜Ｆ４’により供給される燃料の量が、理論空燃比相当量よりも７割少ない量に設定される。

また、２圧縮始動のときに実行される燃料噴射Ｆ１’〜Ｆ４’の開始時期についても、基本的に、１圧縮始動のときの燃料噴射Ｆ１〜Ｆ４の開始時期と同様に設定される。すなわち、着火遅れ時間を３ｍｓｅｃ以上確保する観点から上記ステップＳ１２で取得された目標の噴射開始時期に一致するように、燃料噴射Ｆ１’〜Ｆ４’の開始時期が設定される。このため、図７に示す噴射開始時期の設定例には、１圧縮始動時の燃料噴射Ｆ１〜Ｆ４のプロットと２圧縮始動時の燃料噴射Ｆ１’〜Ｆ４’のプロットとを重ねて図示している。なお、この図７によれば、１圧縮始動時に各回の燃料噴射Ｆ１〜Ｆ４が行われるときのエンジン回転速度（横軸の値）と、２圧縮始動時に各回の燃料噴射Ｆ１’〜Ｆ４’が行われるときのエンジン回転速度とが同一ということになるが、１圧縮始動時と２圧縮始動時とでは、厳密には、各回の燃料噴射時におけるエンジン回転速度は微妙に異なる。ただし、その違いはわずかであるので、図７では各プロットを重ねて図示している。

（４）作用等
以上説明したように、当実施形態では、インジェクタ１５から気筒２Ａ〜２Ｄ内に噴射された燃料を空気と混合しつつピストン５の圧縮により自着火させるＨＣＣＩ燃焼（予混合圧縮着火燃焼）が可能で、しかもアイドルストップ機能を備えたエンジンにおいて、次のような特徴的な構成を採用した。

エンジンの自動停止後、所定の再始動条件が成立すると、ＥＣＵ５０の再始動制御部５２は、スタータモータ３４を駆動してクランク軸７を回転させるクランキングを行いつつ、圧縮行程で停止していた停止時圧縮行程気筒２Ｃ、または上記クランキングにより当該気筒２Ｃの次に圧縮行程を迎える停止時吸気行程気筒２Ｄのいずれかから選ばれる初爆気筒に対し、その圧縮行程中にインジェクタ１５から最初の燃料を噴射してこれを自着火により燃焼させるとともに（燃料噴射Ｆ１またはＦ１’）、上記初爆気筒に続いて圧縮行程を迎える複数の気筒に対し順次燃料を噴射して自着火させることにより（燃料噴射Ｆ２〜Ｆ４またはＦ２’〜Ｆ４’）、エンジンを再始動させる。特に、上記再始動条件の成立が、運転者が車両を発進させようとする発進要求に基づかないものである場合（ステップＳ８でＮＯ）、再始動制御部５２は、上記初爆気筒を含む複数の気筒（全気筒２Ａ〜２Ｄ）での燃焼を経てエンジンの再始動が完了するまでの間、インジェクタ１５からの燃料噴射により各気筒２Ａ〜２Ｄに形成される混合気の当量比φを、運転者の発進要求に基づく再始動条件の成立時に比べて小さい値（φ＝０．３）に設定する。このような構成によれば、必要時にはできるだけ迅速にエンジンを再始動させながらも、状況に応じてエミッション性能を優先した燃焼を行わせることができるという利点がある。

すなわち、上記実施形態では、運転者の発進要求によらずにエンジンの再始動条件が成立した場合に、再始動が完了するまで各気筒２Ａ〜２Ｄの当量比φが小さくされるので、有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）の発生量が少ないリーンなＨＣＣＩ燃焼を実現することができ、エンジン再始動時のエミッション性能を向上させることができる。ただし、当量比φの小さいリーンな燃焼では、燃焼による膨張エネルギーが少なく、ピストン５に加わる押し下げ力が小さくなるので、エンジン回転速度の上昇率（加速度）は小さくならざるを得ない。このことは、エンジン再始動が完了するまでに要する時間（完爆までの時間）が長くなることを意味するが、上述したように、当量比φを小さくする制御は、運転者の発進要求によらずに再始動条件が成立した場合にしか実行されない。このように、再始動の迅速性が要求されない状況でしか当量比φが小さくされないので、運転者に余計なストレスがかかることがなく、車両の商品性を良好に維持することができる。

一方で、運転者の発進要求に基づき再始動条件が成立した場合には、混合気の当量比φが増大されてφ＝１に設定されるので、大きな膨張エネルギーを有する力強いＨＣＣＩ燃焼を各気筒２Ａ〜２Ｄで起こさせて、ピストン５に充分な押し下げ力を加えることができ、運転者の要求に応じた迅速なエンジン再始動を図ることができる。

図８は、混合気の当量比φと、触媒３１ａを通過する前の排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの濃度（ｐｐｍ）との関係を示すグラフである。このグラフによれば、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの濃度が平均的に低くエミッション性能に優れているといえる当量比φは、０．３または０．４である。当量比φが０．４を超えて０．５になるとＮＯｘ濃度が１０００ｐｐｍを超え、当量比φが０．７になるとＮＯｘ濃度が１００００ｐｐｍを超える。さらに、図示を省略するが、当量比φが０．７を超える範囲では、０．７のときの値よりもさらにＮＯｘ濃度が上昇する。一方、当量比φが０．３を下回り０．２になると、ＣＯ濃度が１００００ｐｐｍを超える。このように、当量比φが０．２または０．４以上のときにはＣＯまたはＮＯｘの濃度が大幅に上昇するのに対し、当量比φが０．３または０．４のときは、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘのいずれについても、その濃度が１０００ｐｐｍ未満に抑えられる。上記実施形態では、運転者の発進要求に基づかない再始動条件の成立時に、当量比φ＝０．３で燃焼が行われるので、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの発生量を効果的に抑制することができ、エミッション性能に優れたエンジン再始動を図ることができる。

また、上記実施形態では、上記再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づかないものであっても、触媒３１ａの温度がその活性状態の判断指標として設定された閾値Ｔｘ未満である場合には（ステップＳ９でＮＯ）、当量比φを０．３まで低下させる上述した制御の実行が禁止され、混合気の当量比φが１に設定される。このような構成によれば、触媒３１ａの活性化が充分でない場合には常に（発進要求に基づく再始動条件であるか否かにかかわらず）当量比φの値が大きくされるので、混合気の燃焼温度ひいては排気ガスの温度を高くすることができ、触媒３１ａの活性化を促進することができる。

例えば、触媒３１ａの温度が閾値Ｔｘよりも低いために触媒３１ａが充分に活性化していないと判断される状態で、仮に混合気の当量比φを０．３まで低下させた場合には、当量比φを１に設定した場合と比べて燃焼温度が低下するので、エンジンの自動停止・再始動が繰り返される中で触媒３１ａがなかなか活性化に至らないおそれがある。これに対し、上記実施形態では、触媒３１ａの温度が閾値Ｔｘよりも低ければ当量比φが１に設定される（０．３への低下が禁止される）ので、上記のような問題を回避して、触媒３１ａの活性化を促進することができる。

また、上記実施形態では、上記再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づくものであるか否かにかかわらず、エンジン再始動が完了するまでの間に行われる各気筒２Ａ〜２Ｄへの燃料噴射の開始時期が、燃焼回数が進むにつれてクランク角基準で徐々に早められる（図７参照）。このように、各気筒２Ａ〜２Ｄへの噴射開始時期を徐々に進角させるようにした場合には、燃焼回数の進行に伴いエンジン回転速度が上昇しても（つまりクランク角の変化スピードが上昇しても）、燃料噴射の開始から自着火までの時間である着火遅れ時間を充分に（上記実施形態では３ｍｓｅｃ以上）確保することができる。これにより、気筒内での燃料の分布に大きな偏りが生じた状態、つまり極端に燃料リッチまたは燃料リーンな領域ができた状態で燃焼が起きることが回避されるので、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘやスート（煤）の発生量を抑制し、エミッション性能をさらに向上させることができる。

なお、上記実施形態では、運転者の発進要求によらずに再始動条件が成立した場合の当量比φを０．３に設定したが、図８を用いて説明したように、低エミッション化を図ることのできる当量比φは０．３に限られず、０．４であってもよい。このため、上記条件で設定される当量比φは、０．３〜０．４の範囲内のいずれの値に設定することができる。

また、上記実施形態では、触媒温度センサＳＮ５を用いて触媒３１ａの温度を直接検出し、その検出した温度を閾値Ｔｘと比較することで触媒３１ａの活性状態を判断するようにしたが、このような構成に代えて、触媒３１ａの上流側を流れる排気ガスの温度を検出し、その検出値を蓄積することで得られるエンジン運転中の排気ガス温度の履歴や、エンジンの停止時間などから、触媒３１ａの温度を予測により求めるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、エンジンの自動停止条件または再始動条件の成立を、アクセルペダル３６やブレーキペダル３７の操作に関する要件を含めて判断するようにしたが、これは、主に自動変速機を搭載したＡＴ車を念頭に入れたものである。一方、ＡＴ車でない場合、つまり、手動変速機を搭載したＭＴ車である場合は、上記とは異なる要件を採用することができる。例えば、自動停止条件に関しては、アクセルＯＦＦかつブレーキＯＮという要件に代えて、手動変速機の変速段がニュートラルであり、かつクラッチペダルがリリースされていること、という要件を設定することができる。また、再始動条件に関しては、アクセルＯＮまたはブレーキＯＦＦという要件に代えて、クラッチペダルが踏み込まれていること、という要件を設定することができる。

１ エンジン本体
２Ａ〜２Ｄ 気筒
５ ピストン
７ クランク軸
１５ インジェクタ
３４ スタータモータ
５１ 自動停止制御部
５３ 再始動制御部

Claims (4)

1. 複数の気筒と、各気筒に往復動可能に設けられたピストンと、ピストンの往復動に連動して回転するクランク軸と、クランク軸を強制的に回転させるスタータモータと、各気筒に燃料を噴射するインジェクタとを備えるとともに、圧縮上死点よりも前に上記インジェクタから気筒内に噴射された燃料を空気と混合しつつ上記ピストンの圧縮により自着火させる予混合圧縮着火燃焼が可能な車両搭載エンジンに設けられた始動制御装置であって、
   所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動停止させる自動停止制御部と、
   上記エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、上記スタータモータを駆動してクランク軸を回転させるクランキングを行いつつ、圧縮行程で停止していた気筒、または上記クランキングにより当該気筒の次に圧縮行程を迎える気筒のいずれかから選ばれる初爆気筒に対し、その圧縮行程中に上記インジェクタから最初の燃料を噴射してこれを自着火により燃焼させるとともに、上記初爆気筒に続いて圧縮行程を迎える複数の気筒に対し順次燃料を噴射して自着火させる再始動制御部とを備え、
   上記再始動条件の成立が、運転者が車両を発進させようとする発進要求に基づかないものである場合、上記再始動制御部は、上記初爆気筒を含む複数の気筒での燃焼を経てエンジンの再始動が完了するまでの間、上記インジェクタからの燃料噴射により各気筒に形成される混合気の当量比を、運転者の発進要求に基づく再始動条件の成立時に比べて小さくする、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンの始動制御装置。
2. 請求項１記載の予混合圧縮着火式エンジンの始動制御装置において、
   上記エンジンは、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒を有し、
   上記再始動制御部は、上記再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づかないものであっても、上記触媒の温度がその活性状態の判断指標として設定された所定の閾値未満である場合には、上記当量比を低下させる制御の実行を禁止する、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンの始動制御装置。
3. 請求項１または２記載の予混合圧縮着火式エンジンの始動制御装置において、
   上記再始動制御部は、上記当量比を低下させる制御の実行時、当量比を０．３〜０．４の範囲内の値に設定する、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンの始動制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の予混合圧縮着火式エンジンの始動制御装置において、
   上記再始動制御部は、上記再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づくものであるか否かにかかわらず、エンジン再始動が完了するまでの間に行われる各気筒への燃料噴射の開始時期を、燃焼回数が進むにつれてクランク角基準で徐々に早める、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンの始動制御装置。

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