JP3951924B2 - 内燃機関の停止始動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の停止始動制御装置に関し、特に始動時に必要とされるエネルギーが最小となる位置で内燃機関を停止すると共に、始動時に特定の気筒に封入した燃料に点火して早期始動を行う停止始動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、環境保全若しくは省資源エネルギー化等の観点から、アイドリング時の燃料消費量及び排出ガスの低減などを図るため、車両が停止すると内燃機関（以下、「エンジン」ともいう。）を自動停止し、停止状態から発進指示があるとエンジンを自動的に再始動して車両を発進させるエンジン停止始動制御装置が知られている。この制御は、「アイドリングストップ」などとも呼ばれている。
【０００３】
アイドリングストップ技術を自動的に行う場合、エンジンの始動時の必要エネルギーを最小とするためには、エンジンの停止位置を制御することが有効であることがわかってきている。エンジン始動時の必要エネルギーを最小とすることにより、モータジェネレータ（ＭＧ）などの、アイドリングストップ後のエンジン始動装置を小型化できるとともに、電気エネルギーを少なくすることで、バッテリーの寿命を長くすることができるという利点がある。
【０００４】
エンジンの停止位置を制御する手法としては、特定の気筒が所定のクランク角度となったときに燃料カットを行う方法や、エンジン停止時におけるコンプレッショントルクの予想値を設定しておき、これと同等のトルクを発生させてコンプレッショントルクとつり合わせ、エンジンを所望の位置で停止させる方法などが知られている。
【０００５】
また、エンジン始動時における始動性の向上を図るため、エンジン停止後にスタータを正転させたとき、クランク角度がスタータの始動トルクが増大するクランク角度停止位置であったときは、次回のエンジン始動までの間に、その始動トルクが小さくなるクランク角度停止位置までクランクシャフトを逆転させておくエンジン始動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
さらに、エンジン停止中に膨張行程にある気筒に燃料を供給しておき、その気筒内の燃料を燃焼させることにより、次回のエンジンの始動を行うエンジン始動装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２８３０１０号公報
【特許文献２】
特開２００２−４９８５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、エンジン停止位置を制御することにより始動時の最大必要トルクを小さくすることができ、アイドリングストップ時のエンジン始動用モータを小型できるのであるが、始動用モータが小型化すればするほど出力可能なトルクは小さくなり、エンジンの初爆完了までの所要時間が長くなってしまうという問題点がある。
【０００９】
また、始動用モータを小型にすると、回転数の上昇に伴うトルクの落ち込みが大きくなる。これは特に１２Ｖ程度の低電圧バッテリーでは顕著である。そのため、始動用モータによるモータリングで圧縮行程にある気筒のピストンが初めの圧縮行程上死点を乗り越すことができたとしても、始動用モータの出力トルクはエンジン回転数の上昇と共に低下するため、エンジンの十分な慣性エネルギーを生むことができず、次の圧縮行程上死点を乗り越すことができない場合がある。そして、最悪の場合には、上死点付近でモータがロックしてしまうこともある。
【００１０】
さらには、エンジン回転数が低い場合には、気筒判別等に相当の時間を要するため、初爆完了までの時間が長くなってしまうという問題点もある。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の早期点火始動を実現する内燃機関の停止始動制御装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記供給手段は、前記機関の停止前に前記気筒内に吸気ポートを通じて燃料を供給する。
【００１３】
上記の内燃機関の停止始動制御装置によれば、機関停止時に機関を所定のクランク角度位置に停止させることができる。よって、機関始動時に、機関の駆動が容易となるクランク角度位置に停止させることができる。また、機関停止後に発進要求があった際に、機関をモータにより自動的に再始動させることができる。
【００１４】
さらに、この停止始動制御装置は、機関停止時に、圧縮行程、及び／又は膨張行程となる気筒を予測することができ、かつ、その気筒を検出することができる。よって、その検出結果に基づき、停止制御実行中の適切なタイミングで、その気筒内に燃料を供給することができる。このとき、その気筒内へ封入された混合気は、シリンダからの熱エネルギー等を受けて、霧状化した均質な混合気となっており、着火し易い状態となっている。
【００１５】
よって、機関始動時に、圧縮行程気筒内及び／又は膨張行程気筒内に封入された燃料に対して、点火装置により点火することにより、その燃料を燃焼させ機関を始動することができる。このため、初爆までの時間を短くすることができ、迅速に機関の始動を行うことができる。また、モータによる機関の駆動、つまりクランキングも併せて行われるので、初め及び次の圧縮行程上死点への乗越しも容易となり、確実に機関の始動を行うことができる。
【００１６】
また、車両が、例えば、アイドリングストップ機構を有するいわゆるエコラン車両や、ハイブリッド車両などである場合においては、機関始動時の待機時間を短くすることができる。この場合、その車両は、アイドリングストップ後、発進要求があると、モータ（モータジェネレータなど）によるクランキングの実行と同時に前記気筒に対する点火が行われ、迅速な始動が可能となる。
【００１７】
また、点火始動によって機関が回転し始めた後にモータによるクランキングが行われるようにすれば、機関始動時のモータの必要トルクを小さくすることができる。よって、モータに対する通電時間を短くでき、電源装置（バッテリなど）の消費電力を低減することができる。
【００１９】
供給手段が吸気ポートを通じて燃料供給を行う機関である場合には、機関停止制御直前に、その気筒が吸気行程となったときに、その気筒内に燃料噴射装置を通じて燃料を供給することができる。
【００２０】
上記内燃機関の停止始動制御装置の他の一態様では、前記所定のクランク角度位置は、前記機関始動時に必要となる前記モータのトルクが小さくなる停止位置とする。
【００２１】
この態様によれば、機関始動時に必要となるモータのトルクが小さくなるクランク角度位置に停止させることができる。このときの所定のクランク角度は、例えば、９０°ＣＡ〜１２０°ＣＡとすることができる。
【００２２】
本発明の他の観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記モータが、前記機関の回転数を所定回転数範囲内となるように制御することにより、前記機関を前記所定のクランク角度位置に停止させる。
【００２３】
この態様によれば、各気筒に対する燃料カットを実行し、機関が所定の回転数となったときに、その機関に対してモータからの回転駆動力を伝達することにより、その機関の回転数を所定回転数範囲内となるように制御することができる。これにより、その後の機関の有する慣性エネルギーを一定にして、所定のクランク角度位置に停止させることができる。
【００２４】
本発明の他の観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記供給手段は、前記機関停止直前に前記検出手段に基づいて検出された前記気筒が吸気行程となるときに、前記気筒内に燃料を供給する。
【００２５】
この態様によれば、機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測、検出し、機関停止制御直前に、その気筒が吸気行程となったときに、その気筒内に吸気ポートに設置された燃料噴射装置を通じて燃料を供給することができる。
【００２６】
本発明の他の観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記機関始動時に、前記モータに付与する電流値が所定値以上となったときに前記モータを駆動させて、前記機関の駆動を開始する。
【００２７】
モータに付与する電流値が所定の範囲外にあるときは、機関始動に必要とされるモータのトルクが未だ十分でない可能性が高い。そのため、この時点で、機関始動のためにモータの駆動を行うと、モータがロックしてしまう可能性がある。これに対し、モータに付与する電流値が所定の範囲になったときは、機関始動に必要なモータのトルクが十分に確保されている。よって、このときモータを駆動させることにより、モータのロックを防止することができ、確実にモータによるクランキングを行うことができる。よって、機関始動時に、膨張行程気筒及び／又は圧縮行程気筒に対する点火始動に加えて、モータによるクランキングを行うことにより、迅速且つ確実に機関の始動を行うことができる。
【００２８】
本発明の他の観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記予測手段は、前記モータによる駆動が終了されたときの前記機関の回転数に基づいて、前記圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する。
また、本発明の他の観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記予測手段は、前記モータによる駆動が開始されたときの各気筒の行程の種類を特定した後に、特定された前記各気筒の行程の種類、及び、前記モータによる駆動が終了されたときの前記機関の回転数に基づいて、前記圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する。この場合、前記予測手段は、前記各気筒の行程の種類を、当該気筒のカムの位置に基づいて特定することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００３０】
［車両の構成］
まず、本発明に係る内燃機関の停止位置推定手法を適用した車両の概略構成を説明する。本発明に係る内燃機関の停止制御装置は、アイドリングストップ技術を適用したいわゆるエコラン車両又はハイブリット車両などを対象とする。「エコラン車両」とは、主としてエンジンの始動を目的とした電動機（モータジェネレータ）を搭載し、アイドリングストップによるエンジンの停止後、モータジェネレータによりエンジンを自動的に再始動する車両である。また、「ハイブリット車両」とは、エンジン及びモータジェネレータをそれぞれ動力源とするパワートレーンである。ハイブリット車両では、走行状態に応じてエンジン及びモータジェネレータの両者を協働させ、あるいは使い分けて、滑らかでレスポンスのよい動力性能を得ることができる。
【００３１】
図１に、本発明に係る車両１０のシステム構成を示す。
【００３２】
車両１０は、図１に示すように、ＤＣスタータ１と、エンジン２と、エンジン２から出力される駆動力により発電すると共にエンジン２を始動する際のセルモータとして駆動可能なモータジェネレータ３と、モータジェネレータ３等を制御するためのモータ制御装置４と、モータ制御装置４を介してモータジェネレータ３等と電力の授受を行う電源装置５と、モータジェネレータ３、モータ制御装置４及び電源装置５を各々接続する電源ケーブル６と、エンジン２から発生する駆動力を車輪に伝える動力伝達装置７と、車輪８とを備える。
【００３３】
次に、上記各構成について、図１を参照して説明する。
【００３４】
ＤＣスタータ１は、エンジン２を始動させる直流方式のセルモータである。ＤＣスタータ１はシャフトを有し、イグニションスイッチがＯＮ状態とされることにより、１２Ｖ電源装置からの電力供給を受けて、そのシャフトを回転させる。ＤＣスタータ１のシャフトが回転することにより、エンジン２のクランクシャフトが回され、エンジン２を始動する。具体的には、ＤＣスタータ１のシャフトの先端部には、ピニオンギアが取り付けられている。ピニオンギアは、エンジン２のクランクシャフトに設けられたフライホイールのリングギアと噛み合っている。そのため、ＤＣスタータ１は、エンジン２の始動により１２Ｖ電源装置から電力供給を受けると、そのピニオンギアがフライホイールのリングギアと噛み合って回転し、フライホイールを回転させる。これにより、所定気筒数のピストンが連結されたクランクシャフトが回転させられるため、その回転駆動力によりエンジン２を始動することができる。なお、エンジンの始動のためにクランクシャフトを駆動することを「クランキング」と呼ぶ。
【００３５】
エンジン２は、シリンダ内の混合気を爆発させて、動力を発生する内燃機関である。内燃機関には、ガソリンを燃料とするガソリンエンジン、又は軽油などを燃料とするディーゼルエンジンなどがある。ガソリンエンジンには、クランクシャフトが２回転する間に、吸気、圧縮、膨張、排気の１サイクルを完了して動力を発生する４サイクルガソリンエンジン、又はクランクシャフトが１回転する間に前記の１サイクルを完了する２サイクルガソリンエンジンがある。なお、本実施形態における車両１０は、４サイクルガソリンエンジンであるとする。
【００３６】
図２にエンジン２の概略構成の一例を示す。
【００３７】
シリンダヘッド１２に形成された吸気ポート２４は吸気バルブ２６により開閉される。吸気ポート２４への吸気の供給は、吸気通路２８を介してなされる。吸気通路２８にはサージタンク３０が設けられ、サージタンク３０の上流にはスロットルバルブ３２が設けられている。スロットルバルブ３２は電動モータ３４により開度（スロットル開度ＴＡ）が調整され、このスロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ３６により検出されている。
【００３８】
エンジン２はいわゆるポート噴射型のエンジンであり、吸気ポート２４に燃料噴射弁１４が設けられている。吸気ポート２４内の吸気と、吸気ポート２４内に噴射された燃料により混合気が生成され、シリンダブロック１６、ピストン１８及びシリンダヘッド１２により区画された燃焼室２０内に導入される。燃焼室２０の天井部分には点火プラグ２２が配置され、吸気ポート２４から導入された混合気に対して点火可能としている。なお燃料噴射弁１４には高圧燃料ポンプ（図示略）からデリバリパイプ１４ａを介して高圧燃料が供給されている。このことにより、圧縮行程末期においても燃料噴射弁１４から燃焼室２０内に燃料噴射が可能となっている。このデリバリパイプ１４ａ内の燃料圧力は燃圧センサ１４ｂにより検出されている。
【００３９】
また、シリンダヘッド１２に形成された排気ポート３８は排気バルブ４０により開閉される。燃焼室２０から排気ポート３８に排出された排気は、排気通路４２及び排気浄化触媒（図示略）等を介して外部に排出される。
【００４０】
燃焼室２０内での混合気の燃焼に伴うピストン１８の往復運動は、コンロッド４４を介してクランクシャフト４６の回転運動に変換される。クランクシャフト４６は図示しないトルクコンバータや変速機を介して車輪８に動力を伝達している。
【００４１】
また、このような動力伝達系とは別に、クランクシャフト４６の一端は電磁クラッチ４８を介してプーリ５０（以下、「クランクシャフトプーリ」とも呼ぶ。）に接続されている。このプーリ５０は、ベルト５２により他の３つのプーリ５４，５６，５８との間で動力の伝達が可能とされている。本例では、プーリ５４によりエアコン用コンプレッサ６０が駆動可能とされ、プーリ５６によりパワーステアリングポンプ６２が駆動可能とされている。もう一つのプーリ５８（以下、「ＭＧプーリ」とも呼ぶ。）は、モータジェネレータ３に連結されている。モータジェネレータ３はＭＧプーリ５８側からのエンジン駆動力により発電を行う発電機としての機能と、ＭＧプーリ５８側へモータジェネレータ３の駆動力を供給する電動機としての機能とを併せ持っている。
【００４２】
マイクロコンピュータを中心として構成されているＥＣＵ７０（Engine Control Unit）は、入出力装置、記憶装置、中央処理演算装置、などから構成され、車両１０のシステムを統括制御する。ＥＣＵ７０は、エンジン２に搭載された各センサなどからの入力情報などに基づいて、車両１０を最適な状態に制御する。具体的には、ＥＣＵ７０は、前述した燃圧センサ１４ｂから燃料圧力、スロットル開度センサ３６からスロットル開度ＴＡ、モータジェネレータ３内蔵の回転数センサからモータジェネレータ回転数、電源装置５の電圧あるいは充放電時の電流量、イグニッションスイッチ７２のスイッチ状態、車速センサ７４から車速ＳＰＤ、アクセル開度センサ７６からアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）、ブレーキスイッチ７８からブレーキペダルの踏み込み有無、エンジン回転数センサ８０からクランクシャフト４６の回転数（エンジン回転数ＮＥ）、エアフロメータ８２から吸入空気量ＧＡ、冷却水温センサ８４からエンジン冷却水温ＴＨＷ、アイドルスイッチ８６からアクセルペダルの踏み込み有無状態、排気通路４２に設けられた空燃比センサ８８から空燃比検出値Ｖｏｘ、カム角センサ９２からカムシャフトの回転位置を、クランク角センサ９０からクランクシャフトの回転角度（クランク角度）を、それぞれ検出している。
【００４３】
クランク角センサ９０は、被検出物（例えば、金属など）を検出することが可能な磁気式センサなどであり、エンジン２内のクランクシャフト４６近傍の所定の位置に設けられる。即ち、クランクシャフト４６上の所定の位置には、外周に凹凸が形成された歯車（以下、「シグナルロータ」と呼ぶ。）が取り付けられるが、クランク角センサ９０は、そのシグナルロータの歯数を検出することが可能な位置に設けられる。また、クランク角センサ９０は、クランクシャフト４６の回転角度（以下、「クランク角度」と呼ぶ。）を例えば１０〜３０°ＣＡ程度の分解能で検出することができる。クランクシャフト４６が回転するとシグナルロータもそれに連動して回転する。このとき、クランク角センサ９０は、そのシグナルロータの歯数を検出し、パルス信号としてＥＣＵ７０などに出力する。ＥＣＵ７０は、クランク角センサ９０から出力されたパルス信号をカウントして、それをクランク角度に変換する。これにより、ＥＣＵ７０などは、クランク角度を検出する。また、クランク角センサ９０は、エンジン２内に直接設けられるため、クランク角度を絶対角度として検出することができる。
【００４４】
なお、クランク角センサ９０は、シグナルロータの歯数を１つ検出すると、１つのパルス信号をＥＣＵ７０などに出力する。このため、クランク角センサ９０から出力されるパルス信号は、クランクシャフト４６が正転しても、あるいは逆転しても同様の出力状態となるため、ＥＣＵ７０などは、クランクシャフト４６の正転又は逆転の別を検出することができない。
【００４５】
このようにして得られたデータに基づいて、ＥＣＵ７０は、電動モータ３４を駆動してスロットル開度ＴＡを調整するとともに、燃料噴射弁１４からの噴射時期を調整する。更に自動停止条件が成立すると、燃料噴射弁１４からの燃料噴射を停止して、エンジン２の運転を自動停止させる。また、自動始動条件が成立するとモータジェネレータ３の駆動力により、プーリ５８、ベルト５２、プーリ５０及び電磁クラッチ４８を介してクランクシャフト４６を回転させ、エンジン２を始動させる。更に、ＥＣＵ７０は、点火時期制御、その他の必要な制御を実行している。
【００４６】
モータジェネレータ３は、プーリ５０、プーリ５８及びベルト５２を通じて、クランクシャフト４６と連結されている。クランクシャフト４６に連結されたクランクシャフトプーリ５０又はモータジェネレータ３に連結されたＭＧプーリ５８の一方が回転駆動することにより、ベルト５２を介して他方に動力が伝達される。
【００４７】
モータジェネレータ３は、後述する電源装置５からの電力供給を受けて回転駆動するモータ（電動機）としての機能を有するとともに、車輪８からの回転駆動力を受けて回転している場合には三相コイルの両端に起電力を生じさせるジェネレータ（発電機）としての機能を併せ持つ。モータジェネレータ３が電動機として機能する場合には、モータジェネレータ３は電源装置５からの電力供給を受けて回転し、その回転駆動力をクランクシャフトプーリ５０に伝達してクランクシャフト４６を回転させエンジン２を始動する。一方、モータジェネレータ３が発電機として機能する場合には、車輪８からの回転駆動力がクランクシャフト４６及びクランクシャフトプーリ５０を介してモータジェネレータ側のＭＧプーリ５８に伝達され、モータジェネレータ３を回転させる。モータジェネレータ３が回転することによってモータジェネレータ３内で起電力が発生し、その起電力が、モータ制御装置４を介して直流電流に変換され、電源装置５に電力を供給する。これにより、電源装置５は充電される。
【００４８】
図１に戻り、モータ角センサ３ａは、検出部にホール素子などが好適に適用され、モータジェネレータ３内の所定の位置に設けられる。モータ角センサ３ａは、モータジェネレータ３のシャフトの回転角度を、概ね７.５°ＣＡ単位の高い分解能で検出することができる。モータジェネレータ３が電源装置５からの電力供給を受けて回転駆動すると、モータ角センサ３ａは、そのシャフトの回転角度を検出する。具体的には、モータ角センサ３ａは、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の交流電流をそれぞれ検出できるように、それらの各相に設けられる。各モータ角センサ３ａは、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の交流電流をそれぞれ検出してパルス信号に変換し、モータ制御装置４に出力する。
【００４９】
モータ制御装置４は、エンジン２内に設けられ、モータジェネレータ３及び電源装置５と電源ケーブル６によりそれぞれ接続される。モータ制御装置４は、主として、インバータ、コンバータ、又は制御用コンピュータなどから構成される。
【００５０】
インバータは、電源装置５からの高電圧直流電流を所定の３相交流電流に変換して、モータジェネレータ３に電力を供給する。また、インバータは、逆にモータジェネレータ３から生じた起電力（３相交流電流）を、電源装置５を充電するのに適した直流電流に変換する。
【００５１】
コンバータは、所定の直流電圧から所定の直流電圧へ変換するＤＣ／ＤＣ変換装置である。即ち、コンバータは、電源装置５の定格電圧（例えば、３６Ｖ電圧）を所定の電圧（例えば、１２Ｖ電圧）に降圧して、補機類などの駆動、又は車両に搭載された１２Ｖ電源装置への充電を行う。
【００５２】
制御用コンピュータは、インバータやコンバータの制御を行う。即ち、制御用コンピュータは、モータジェネレータ３の駆動トルクや発電量を最適な状態に制御すると共に、電源装置５への充電量を最適な状態に制御して充電を行う。具体的には、モータジェネレータ３が電動機として機能する場合には、制御用コンピュータは、電源装置５から供給された電力に基づいて、モータジェネレータ３の駆動トルクや発電量の制御を行う。これにより、モータジェネレータ３が電動機として機能するのに最適な状態に制御される。一方、モータジェネレータ３が発電機として機能する場合には、制御用コンピュータは、モータジェネレータ３から生じた起電力に基づいて、所定の直流電流を電源装置５に供給して電源装置５の充電を行う。
【００５３】
また、モータ制御装置４は、上述したモータ角センサ３ａから出力されたパルス信号の数をカウントすることにより、モータジェネレータ３のシャフトの回転角度に変換する。さらに、モータ制御装置４は、その変換後の回転角度に基づいてクランクシャフトプーリ５０とＭＧプーリ５８との回転比率からクランク角度への変換を行う。これにより、モータ制御装置４は、クランク角度を、概ね３°ＣＡ単位の高い分解能で検出することができる。
【００５４】
さらに、モータ制御装置４は、モータジェネレータ３のシャフトの正転又は逆転の別を検出することもできる。即ち、モータジェネレータ３のシャフトが正転したときと、逆転したときではＵ、Ｖ、Ｗの各相のパルス信号の出力状態が異なる。モータジェネレータ３のシャフトが正転したときのＵ、Ｖ、Ｗの各相のパルス信号は、位相差により、先ずＵ相のパルス信号が一定時間出力され、その後遅れてＶ相のパルス信号が一定時間出力され、さらにその後遅れてＷ相のパルス信号が一定時間出力され、それらが周期的に繰り返される出力状態となる。これに対し、モータジェネレータ３のシャフトが逆転したときのＵ、Ｖ、Ｗの各相のパルス信号は、正転の場合とは逆のパルス信号の出力状態となる。つまり、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順にパルス信号が一定時間それぞれ周期的に繰返される出力状態となる。そのため、モータ制御装置４は、それらの位相差を利用してモータジェネレータ３のシャフトの正転又は逆転の別を検出することができる。
【００５５】
電源装置５は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などの２次電池である。電源装置５は、車両１０のスペースの効率化などを図るため、例えば、車両１０の後部などに設置される。電源装置５は、例えば、３６Ｖなどの定格電圧とすることができる。そのため、電源装置５は、モータジェネレータ３の起動、又は車両制動時におけるエネルギー回生などにおいて高い入出力特性を有する。電源装置５は、具体的には、補機類やモータジェネレータ３などに対して電力を供給する。モータジェネレータ３への電力供給は、主として、車両１０が停止中に行われる。また、車両１０が走行中、あるいは制動時の場合には、モータジェネレータ３から発生する起電力がモータ制御装置４を介して、直流電流に変換され電源装置５に供給される。これにより、電源装置５を充電することができる。
【００５６】
電源ケーブル６は、上述したように、モータジェネレータ３とモータ制御装置４、及びモータ制御装置４と電源装置５とにそれぞれ接続され、直流電流や３相交流電流を流す役割を果たす。
【００５７】
動力伝達装置７は、主として、トルクコンバータ、ロックアップクラッチ、変速機、動力切換機構などから構成される。これらが有機的に作用することにより、動力伝達装置７は、走行状態などに応じて、エンジン２、又はモータジェネレータ３から発生する回転駆動力を車輪８に伝達し又は遮断する。また、動力伝達装置７は、制動時などにおいては、逆に車輪８からの回転駆動力をモータジェネレータ３に伝達する。
【００５８】
車輪８は、動力伝達装置７からの回転駆動力を路面に伝える車軸、及びタイヤなどである。本実施形態においては、車輪８として後輪を図示している。
【００５９】
次に、クランク角センサ９０とカム角センサ９２の例について説明する。
【００６０】
図３に示すように（図２では図示を略している）、クランクシャフト４６にはシグナルロータ９１が取り付けられている。このシグナルロータ９１の外周部には、クランクシャフト４６の軸線を中心として等角度間隔（ここでは１０°間隔）に配置された３４個の歯（突起部分）９１ａと、１個の幅広の欠歯（歯が存在しない部分）９１ｂが設けられている。欠歯９１ｂの長さは、歯９１ａの２個分に相当する。そして、シグナルロータ９１の外周部に対向して、クランク角センサ９０が設けられている。クランクシャフト４６が回転した場合には、シグナルロータ９１の各歯９１ａおよび欠歯９１ｂが順次クランク角センサ９０の近傍を通過することにより、クランク角センサ９０からはそれら各歯９１ａおよび欠歯９１ｂの通過数に対応したパルス状の回転信号（以下「ＮＥ信号」と称する）が出力される。
【００６１】
一方、吸気カムシャフト２７の外周面には３個の突起２７ａ，２７ｂ，２７ｃが吸気カムシャフト２７の軸線を中心として９０°（１８０°ＣＡに相当する）間隔に配列して設けられている。したがって両端の突起２７ａと突起２７ｃとの間隔は１８０°（３６０°ＣＡに相当する）となっている。これら突起２７ａ〜２７ｃに対向するように、突起２７ａ〜２７ｃを検出して検出信号を出力するカム角センサ９２が設けられている。吸気カムシャフト２７が回転した場合には、突起２７ａ〜２７ｃがカム角センサ９２の近傍を通過する。これにより、カム角センサ９２からは、突起２７ａ〜２７ｃのそれぞれの通過に対応してパルス状の検出信号が出力される。
【００６２】
ここで、エンジン２が駆動している時においてＥＣＵ７０に入力されるクランク角センサ９０、およびカム角センサ９２からの信号を図４に示す。図４（ａ）は吸気カムシャフト２７の回転に伴いカム角センサ９２内に発生する電圧波形を示すものである。図４（ｂ）は、図４（ａ）の電圧波形をパルス状のカム角信号（Ｇ２信号）に変換したものである。図４（ｃ）はクランクシャフト４６の回転に伴いクランク角センサ９０内に発生する電圧波形を示すものである。図４（ｄ）は図４（ｃ）の電圧波形をＮＥ信号に変換したものである。本例では、ＮＥ信号のうち、歯９１ａに対応するパルス数は、クランクシャフト４６の１回転（３６０°ＣＡ）当たり３４個となっている。また、クランク角センサ９０から出力される回転信号のうち、欠歯９１ｂに対応する部分ではパルスの間隔が２パルス存在しないことにより広くされている。このパルス間隔が広い部分の数は、クランクシャフト４６の１回転（３６０°ＣＡ）当たり１つとなっている。
【００６３】
ＥＣＵ７０は、上述したクランク角センサ９０のＮＥ信号およびカム角センサ９２からのカム角信号に基づきクランクシャフト４６および吸気カムシャフト２７の回転位相を検知する。そして、ＥＣＵ７０は、クランクシャフト４６および吸気カムシャフト２７の回転位相から各気筒（＃１〜＃４）について気筒判別を行い、それら各気筒（＃１〜＃４）のうち燃料噴射や点火を行うべき気筒を選択する。
【００６４】
［車両の動作］
次に、上記の構成からなる車両１０の動作について説明する。車両１０は、停車、発進、通常走行、加速走行、又は制動などの各運転状態に応じて、各種の動作を行う。
【００６５】
車両１０の自動停止（アイドリングストップ）中では、エンジン２は停止状態である。この状態において、エアーコンプレッサ、ウォータポンプ、又はパワーステアリングポンプなどの補機類の駆動が必要な場合には、モータジェネレータ３は、エンジン２を駆動させることなく、電源装置５からの電力供給を受けて、それらの補機類を駆動する。ただし、エンジン２とモータジェネレータ３とは各々のプーリを介してＶベルトで回動自在に接続されているため、この状態においては、モータジェネレータ３のシャフトが回転することにより、その回転駆動力がエンジン２に伝達されてしまう。そこで、上記補機類のみを駆動するためには、エンジン２のクランクシャフトが回転しないように電磁クラッチを作動させて、モータジェネレータ３からの回転駆動力を遮断する。これにより、エンジン２を駆動させることなく、補機類のみ駆動させることができる。
【００６６】
車両１０の発進時、即ち、アイドリングストップ状態のときに運転者がブレーキペダルから足を離すと、モータジェネレータ３は、アイドリング回転数付近まで回転数を上昇する。そして、運転者がアクセルペダルを踏むことにより、モータジェネレータ３はエンジン２のクランクシャフトを回転させてエンジン２を自動再始動する。また、ブレーキＯＦＦ操作、つまり運転者がブレーキペダルから足を離した状態から一定時間が経過した場合においても、最適な動力性能を得るためエンジン２を自動再始動することができる。
【００６７】
通常走行時には、車両１０は、一般的な車両と同様にエンジン２からの駆動力が車輪８に伝達されて走行する。なお、通常走行時において電源装置５の電圧が低下している場合には、車輪８からの駆動力がモータジェネレータ３に伝達されてモータジェネレータ３が発電を行う。これにより、モータジェネレータ３は発電機として機能し、電源装置５の不足する電力を補充するために、電源装置５に対して充電を行う（以下、この運転状態を「回生」と呼ぶ。）。よって、電源装置５は、常時、適正な充電状態に維持される。
【００６８】
車両１０が登坂走行や加速走行をするときには、適切な動力性能を発揮するため、前記した通常走行時の状態に加えて、電源装置５の電力を使用してモータジェネレータ３を駆動し、モータジェネレータ３による回転駆動力をエンジン２の回転駆動力に付与することができる（以下、この運転状態を「アシスト」と称する。）これにより、車両１０は、エンジン２及びモータジェネレータ３の２つの動力源を効果的に使用して、高い動力性能を得ることができる。
【００６９】
減速などにおける制動時には、車輪８による駆動力が、動力伝達装置７、エンジン２を介してモータジェネレータ３に伝達され回生が行われる。
【００７０】
［エンジンの停止制御］
次に、上述した車両１０のエンジンの停止制御について説明する。上述したように、車両１０は、走行停止時にはアイドリングストップ、つまりエンジン２を自動停止する。その後、運転者が、ブレーキペダルから足を離すと同時にモータジェネレータ３はエンジン２のアイドリング回転数付近まで回転を上昇する。そして、運転者がアクセルペダルを踏むことによりモータジェネレータ３が回転駆動し、その回転駆動力によりエンジン２を自動再始動させる。このとき、車両１０では、エンジン２の自動始動時にスムーズな発進を可能とするために、アイドリングストップ時にエンジン２の内部において、クランク角度が最適なクランク角度停止位置に停止するように制御される。以下の例では、車両停止時におけるエンジンの慣性エネルギーを効果的に活用して正確な停止制御を行う。
【００７１】
以下、クランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させる方法について述べる。なお、最適なクランク角度停止位置は、圧縮行程にある気筒において、エンジン２の再始動時に圧縮行程上死点の乗越しが容易なクランク角度の停止位置とすることができる。例えば、本例のような４気筒エンジンの場合、クランク角度停止位置がクランク角度約９０°ＣＡ〜１２０°ＣＡの範囲内にあれば最適なクランク角度停止位置となる。
【００７２】
概要を説明すると、通常の車両１０の停止制御方法は、ＥＣＵ７０がアイドリング状態から所定のタイミングでエンジン２への燃料カットを実行し、その後のエンジン２の有する慣性エネルギーによって自然とエンジン２を停止させる。しかし、燃料カット時のエンジン回転数の大きさによってエンジン２の有する慣性エネルギーは毎回まちまちとなり、それに連動してクランク角度停止位置も毎回異なってしまう。そのため、通常の車両１０の停止制御方法では、クランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させることが困難となり、実際に車両が停止した際のクランク角度停止位置によっては次回のエンジン始動負荷が大きくなる。よって、モータジェネレータ３の有する出力トルクとの関係では、エンジン２のクランクシャフトを回転させることができず、エンジン２の自動再始動が失敗する確率が高くなる。
【００７３】
そこで、本例においては、燃料カット後のエンジン回転数を所定のタイミングで一定にすることにより、その時点においてエンジン２が有する慣性エネルギーを一定にする。そして、その後はその時点でエンジン２が有する慣性エネルギーを利用してエンジン２の回転を停止させる。これにより、毎回確実に、クランク角度を最適なクランク角度停止位置へ停止制御させることができる。
【００７４】
特に本実施形態においては、エンジン回転数を一定にさせる方法としてモータジェネレータ３を使用する。つまり、燃料カット後のクランクシャフトに所定のタイミングでモータジェネレータ３からの回転駆動力を付与することで（以下、「モータリング」と呼ぶ。）、エンジン２の有する慣性エネルギーを一定にする。これにより、エンジン停止時のクランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させる。クランク角度が最適なクランク角度停止位置にあれば、エンジン始動時におけるエンジン始動負荷を最小限にすることができ、エンジン２の自動再始動の失敗を効果的に防止することができる。
【００７５】
モータジェネレータ３を利用したエンジン停止時の回転数制御の様子を図５に示す。図５において、波形１００は本実施形態のエンジン停止制御によるエンジン回転数の変化を示す。波形１０１はエンジン停止制御における燃料カット信号波形を示し、燃料カット信号がＨレベルになると燃料カットを実行する。波形１０２はモータジェネレータ３の駆動信号（ＭＧ駆動信号）波形を示し、Ｈレベルの区間でモータジェネレータ３が駆動される。
【００７６】
今、時刻ｔ0で運転者がアクセルペダルを離したとすると、時刻ｔ0以降はエンジン２の回転数は、ほぼそのエンジンのアイドリング回転数ＮＥ１となる。時刻ｔ1において運転者がブレーキペダルを踏み込んだとすると、その時点でＥＣＵ７０は燃料カット信号をＨレベルとし、燃料カットを指示する。時刻ｔ1にて燃料カットが実行されると、エンジン２の回転数は徐々に低下する。ＥＣＵ７０は、エンジン回転数が予め決められたモータ設定回転数ＮＥ２まで低下したことを検出すると（時刻ｔ2）、ＭＧ駆動信号をＨレベルとし、モータジェネレータ３を駆動させ、エンジン２をモータジェネレータ３による駆動に切り換える。
【００７７】
そして、所定期間（時刻ｔ2〜ｔ3）にわたりモータジェネレータ３は予め決定されたモータ設定回転数ＮＥ２でエンジン２を駆動し、所定期間が経過するとＥＣＵ７０はモータジェネレータ３の駆動を停止する（時刻ｔ3）。時刻ｔ3でモータジェネレータ３による駆動力が除去されると、エンジン２はその時点で有する慣性エネルギーのみにより回転するのでエンジン回転数は徐々に低下し、時刻ｔ4付近でエンジン２は停止する。
【００７８】
このように、本実施形態では、エンジン停止時にエンジン２の駆動を一旦モータジェネレータ３による駆動に切り替え、エンジン２を所定の回転数ＮＥ２に保持した後でエンジンの駆動力を除去する。駆動力を除去した時点でエンジン２が有する慣性エネルギーは主としてその時点のエンジン回転数により決まるので、必ず所定のエンジン回転数ＮＥ２にエンジンの回転数を維持してから駆動力を除去するようにすれば、エンジン２は毎回同じ慣性エネルギーを持ち、同じ推移で停止する。
【００７９】
次に、上述のように所定のエンジン回転数ＮＥ２で駆動力を除去した後、エンジンが停止するまでのエンジンの挙動を説明する。図６は、エンジン２に対する駆動力を除去した後のエンジン２のクランク角度の変位を示す。図６において、縦軸は所定気筒のクランク角度の変位（°ＣＡ）を示す。なお、前記所定気筒とは、クランク角度が０°ＣＡ〜１８０°ＣＡに変位するとき圧縮行程にある気筒、例えば、＃３気筒を対象とする。一方、横軸は時間（秒）を示す。
【００８０】
具体的には、縦軸は、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程から膨張行程に移行する際のクランク角度変位（°ＣＡ）を示しており、クランク角度変位が、下死点（０°ＣＡ）から上死点（１８０°ＣＡ）まで、３０°ＣＡ間隔毎に示される。一方、横軸は、モータリング停止時（０（秒））から所定気筒のクランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させるまでの経過時間（０.６（秒））を０．１（秒）間隔毎に示したものである。
【００８１】
次に、図中のグラフについて説明する。図中には２種類のグラフが示されている。これは、モータジェネレータ３による駆動（モータリング）停止時のエンジン回転数が高い場合のグラフ１１０と低い場合のグラフ１１２である。即ち、０秒から０.１秒の間において、傾きが大きいグラフ１１０はモータリング停止時のエンジン回転数が高い場合のクランク角度変位を示し、傾きが小さいグラフ７１はモータリング停止時のエンジン回転数が低い場合のクランク角度変位を示す。
【００８２】
先ず、０秒から０.１秒付近においては、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程の下死点から上死点に上昇している様子を示している。所定気筒に対応するピストンは、０.１秒経過直後に圧縮行程上死点近傍まで上昇する。このときは、エンジン２のクランクシャフト４６は正転している。
【００８３】
その後、所定気筒に対応するピストンは圧縮行程上死点（１８０°ＣＡ）の乗越しができずに、０.３秒付近までエンジン２のクランクシャフトは逆転する。これは以下の理由による。即ち、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程上死点に接近することにより、シリンダ内の容積は次第に小さくなり、圧力が高まってくる。これに比例して、シリンダ内においてはピストンを押し返そうとする圧縮反力１１６（以下、「コンプレッション反力」と呼ぶ。）も大きくなってくる。したがって、圧縮行程上死点付近では、シリンダ内におけるコンプレッション反力が最も大きい状態となるので、その時のエンジンが有する慣性エネルギーによってはコンプレッション反力に対抗できず、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程下死点側に押し返される結果となる。このように、所定気筒に対応するピストンは、圧縮行程上死点への乗越しができずにエンジン２のクランクシャフトが逆転する。
【００８４】
その後、所定気筒に対応するピストンは、圧縮行程下死点側、即ち膨張行程側に移行するが、０.３秒付近においてエンジン２のクランクシャフト４６は再び逆転する。つまり、エンジン２のクランクシャフトは正転する。これは以下の理由による。即ち、このとき、所定気筒に対応するピストンは、まず膨張行程下死点側に下降する。膨張行程では吸排気弁がともに閉状態となっているため、ピストンが膨張行程下死点側に下降するのに従い、シリンダ内の容積が次第に大きくなる。これによって、シリンダ内では負圧が形成されると共に、その負圧が次第に大きくなる。したがって、所定気筒に対応するピストンは、その負圧に起因する反力１１８によって上死点側の方向に再び引き戻される。これにより、エンジン２のクランクシャフトは再び正転する。
【００８５】
その後、０.３秒付近からエンジン２の有する慣性エネルギーが徐々に低下し、０．６秒後にエンジン２が停止する。これにより、クランク角度停止位置は、クランク角度９０°ＣＡ〜１２０°ＣＡの範囲内に収束する。クランク角度停止位置が、最終的にクランク角度９０°ＣＡ〜１２０°ＣＡの範囲内に収束すれば、最適なクランク角度停止位置に停止制御されたことになり、停止制御は成功といえる。
【００８６】
また、上述のエンジン停止制御によれば、エンジン停止時において各気筒がどの行程で停止するかを、エンジン停止前に予測することができる。図５に示すように、上記のエンジン停止制御では、燃料カット後に所定のモータリング期間を設けてエンジンの回転数を予め決められた所定回転数に維持することにより、その時点においてエンジンが有する慣性エネルギーを一定とした後、モータリングを終了してエンジンの駆動力を除去し、エンジンを停止させる。よって、モータリング終了後に、エンジンが何回転してから停止するかは、モータリング終了時においてエンジンが有する慣性エネルギー、即ち、モータリングにより維持されるエンジン回転数やモータリング期間などに依存する。逆に言えば、モータリング回転数を一定に維持しているので、モータリング終了後にエンジン（クランクシャフト）が停止するまでに何回転するかは常に一定となる。
【００８７】
よって、前述のカム角センサ９２などを利用した気筒判別により、モータリング開始時において各気筒がどの行程にあるかを検出しておけば、その後にモータリング期間にわたりモータリングを実行し、最終的にエンジンが停止したときに各気筒がどの行程になるかを予測することができる。例えば、モータリング終了時にある特定の行程にある気筒が次の圧縮上死点を乗り越えることができるが、２つ目の圧縮上死点を乗り越えることはできないように、モータリング終了時の慣性エネルギー、つまりモータリング終了時のエンジン回転数が決定されているとすれば、エンジンが停止したときにその気筒は圧縮行程にあることになる。また、モータリング期間中にエンジンが何回転するかはモータリング期間に応じて既知である。よって、ＥＣＵ７０は、モータリング停止時又はモータリング開始時における各気筒の行程の情報と、モータリング終了後にエンジンが慣性エネルギーにより何回転するかを示す情報などに基づいて、エンジン停止時に各気筒がどの行程になるかを、エンジン停止制御の実行中に予測することができる。以下に述べる本発明のエンジンの停止始動制御においては、この予測結果を利用して、エンジン停止後に特定の行程にあると予測される気筒内に対して、エンジン停止前に混合気を封入する。
【００８８】
［停止始動制御］
次に、本発明に係る早期点火始動のためのエンジンの停止始動制御について述べる。
【００８９】
（第１実施形態）
第１実施形態は、上述した最適なクランク角度停止位置への停止制御を実行する際に、エンジン停止時に圧縮行程で停止すると予測される気筒に予め燃料噴射を行って混合気を燃焼室内に封入しておき、エンジン始動時、モータジェネレータによるクランキングに加えて、その混合気に対して点火を行うことにより、エンジン２の早期始動を行う。
【００９０】
まず、本実施形態の基本的原理を説明する。本実施形態では、例えば、アイドリングストップなどのエンジン停止時に、上述のエンジン停止制御を行うとともに、エンジン停止時に各気筒がどの行程となるかを予測し、エンジン停止時に圧縮行程になると予測される気筒を特定する。なお、エンジン停止時に各気筒がどの行程にあるかは、先に述べた方法で予測することができる。
【００９１】
通常、エンジン停止中に圧縮行程にある気筒は吸排気弁ともに閉状態となっているため、いわゆる直噴型エンジンとは異なり、本実施形態のようなポート噴射型エンジンではエンジン停止後にその気筒の燃焼室内に混合気を封入することはできない。そのため、エンジン停止時に圧縮行程になると予測される気筒（以下、「停止時圧縮行程気筒」とも呼ぶ。）の燃焼室内に混合気を封入しておくためには、その気筒の吸気行程で予め燃料噴射を行っておく必要がある。そこで、エンジン停止時に例えば＃３気筒が圧縮となると予測される場合には、ＥＣＵ７０は、その気筒について圧縮行程の前行程である吸気行程で燃料噴射を行い、燃焼室内に予め混合気を封入しておく。この燃料噴射を行う時点ではエンジンは停止前であり、吸気行程にある当該気筒の燃焼室内は負圧状態となっているため、通常通り、吸気ポートで噴射された燃料を含む混合気を確実に燃焼室内に吸入することができる。これにより、エンジン停止制御が完了し、エンジンが停止したときには、停止時圧縮行程気筒（本例では＃３気筒）の燃焼室内には混合気が封入された状態となる。
【００９２】
エンジン始動時には、ＥＣＵ７０は、モータジェネレータ３によりクランキングを行うとともに、その停止時圧縮行程気筒（＃３気筒）に対して点火を行って爆発エネルギーを発生してクランクシャフトを回転させることにより、エンジン２の早期始動を行うことができる。
【００９３】
なお、このようにしてエンジン停止時に停止時圧縮行程気筒に封入されている混合気は、エンジン停止制御中、即ちエンジン停止前の状態におけるＡ／Ｆセンサ出力に基づく良好な空燃比となっている。また、前述のエンジン停止制御の説明にて述べたように、慣性エネルギーを利用してエンジンを停止する際には、停止直前にエンジンの回転が反転するので、封入された混合気は燃焼室内でピストンにより圧縮及び膨張を繰り返すことになり、空気と燃料とがよく混ざった状態となる。さらに、エンジン停止後も、未だエンジンが暖機状態にあるため、その混合気はシリンダからの熱を受けて燃焼室内で対流を生じ、空気と燃料の混合を促進する。これらの理由により、燃焼室内では霧状化した均質な混合気が保持され、その混合気は着火し易い状態となっている。よって、エンジン始動時の点火により円滑に燃焼し、エンジンの早期始動が可能となる。
【００９４】
次に、第１実施形態について図７乃至図１０を参照して詳しく説明する。先ず、第１実施形態に係る早期点火始動のための停止制御の方法について述べる。図７は本実施形態による停止制御例を示し、図８は、その停止制御のフローチャートである。
【００９５】
図７は、エンジン停止直前における各気筒の状態を示す行程図、及び、行程図に対応するタイムチャートを示す。図７では、停止時圧縮行程気筒は＃３気筒であると仮定している。なお、本実施形態では、４気筒エンジンの例を説明するが、本発明の適用はこれに限られるものではない。また、エンジン２の点火順序は、図７に示すように、例えば、＃１気筒−＃３気筒−＃４気筒−＃２気筒の順とするが、本発明の適用はこれに限られるものではない。
【００９６】
ここでのエンジン停止制御は、基本的には先に図５及び図６を参照して説明したものと同様である。即ち、運転者がアクセルをオフした後、ブレーキオンの検出時など（時刻ｔ１）に燃料カット信号がオンとなり、燃料カットが行われる。これにより、原則として時刻ｔ１以降は燃料の噴射は行われない。その後、エンジン回転数が所定回転数まで低下すると、時刻ｔ２でＭＧ駆動信号がオンとなり、モータリングが開始される。モータリングは所定時間経過後の時刻ｔ３で終了し、その後、エンジンは図６に示した挙動を示して時刻ｔ４で停止する。なお、エンジンが停止した位置を図中では実停止位置として波線で示している。
【００９７】
エンジン停止状態では、停止時圧縮行程気筒である＃３気筒が圧縮行程になる。ＥＣＵ７０はこれをエンジン停止制御中、例えばモータリング開始時などに既に予測している。そして、ＥＣＵ７０は、停止時圧縮行程気筒である＃３気筒に対し、エンジン停止直前の吸気行程で燃料噴射を行う（矢印２１０を参照）。つまり、燃焼カット信号を参照するとわかるように、燃料カット信号の変化後は原則として燃料噴射は行わないのであるが、停止時圧縮行程気筒に混合気を封入するために、例外的に停止時圧縮行程気筒がエンジン停止直前の吸気行程にある間に限り、燃料カットを一時的に中断して燃料を噴射している（時刻ｔ５〜ｔ６）。これにより、エンジン停止時に圧縮行程となった＃３気筒は混合気が封入された状態となる。時刻ｔ４でエンジンが停止する付近ではＥＣＵ７０は点火カット信号をオンとし、全気筒で点火を停止する。
【００９８】
次に、こうしてエンジンが停止した後の始動制御について図８を参照して説明する。図８は、停止制御後におけるエンジン２の始動制御例を示す行程図である。なお、図８に示す実停止位置は、図７に示す実停止位置と同様である。
【００９９】
図８に示すように、先ず、＃４気筒は実停止位置において吸気行程となっている。よって、エンジン２の早期始動を図るため、ＥＣＵ７０は、エンジン始動条件が具備されると、燃料カット信号をオフとし、吸気行程にある＃４気筒の燃焼室内に対してＥＦＩを通じて燃料噴射を実行する（矢印２２０参照）。
【０１００】
また、実停止位置において、＃３気筒は前述のように圧縮行程にあり、＃３気筒の燃焼室内には混合気が封入されている。よって、ＥＣＵ７０は、＃３気筒の燃焼室内に封入された混合気に対して点火を実行する（矢印２２１参照）ことにより、クランクシャフトを回転させる。具体的には、ＥＣＵ７０は、エンジン始動条件が具備されると、点火カット信号をオンからオフにし、＃３気筒が圧縮上死点に到達したとき点火装置に対して点火指令信号を送信する。これにより、ＥＣＵ７０は、そのとき生じる燃焼圧によりクランクシャフトを回転させる。その後は、通常通り燃料の噴射及び点火が実行される。
【０１０１】
このように、本実施形態によれば、エンジン始動時には、モータジェネレータによるクランキングに加えて、エンジン停止時に停止時圧縮行程気筒に封入しておいた混合気を燃焼させて爆発エネルギーを発生してクランクシャフトを駆動するので、エンジン２の早期の初爆が実現され、エンジン始動を迅速化することができる。
【０１０２】
次に、第１実施形態に係る停止制御のフローチャートについて図９を参照して説明する。この制御は、基本的には、ＥＣＵ７０が各種センサからの出力信号に基づいて実行する。
【０１０３】
順に説明すると、ステップＳ１では、ＥＣＵ７０は、例えばブレーキペダルスイッチの出力信号状態、エンジン回転数が所定の回転数になったか否かなどを判断基準として、エンジン停止条件が具備されたか否かを判定する。具体的には、ブレーキペダルと連動するブレーキスイッチがＯＮであり、かつエンジン回転数が所定の回転数（例えば、０（rpm）近傍）にあるとき、ＥＣＵ７０は、それらの各状態を検出するセンサからの出力信号に基づいてエンジン停止条件が具備されたと判断する（ステップＳ１；Ｙｅｓ）。これにより、ステップＳ２へ移行する。一方、ブレーキスイッチがＯＦＦ、或いはエンジン回転数が所定の回転数（例えば、０（rpm）近傍）にないとき、それらの各状態を検出するセンサからの出力信号に基づいて、エンジン停止条件を不具備とする（ステップＳ１；Ｎｏ）。したがって、エンジン停止条件が具備されるまで、ステップＳ２へは移行しない。
【０１０４】
次に、ステップＳ２では、ＥＣＵ７０は、各気筒に対する燃料カットを実行する。次に、ステップＳ３では、ＥＣＵ７０は、エンジン回転数と、予め設定された回転数とを比較し、モータリングの開始が可能か否かについて判定する。エンジン回転数が、所定回転数以下になったときはステップＳ４へ移行し、モータ制御装置４を通じてモータジェネレータ３を駆動し、モータリングを開始する（ステップＳ３；Ｙｅｓ）。具体的には、ＥＣＵ７０は、所定のモータリング実行時間に対応する指令信号をモータ制御装置４に送信し、モータ制御装置４はその指令信号に基づきモータジェネレータ３を制御する。これにより、所定時間にわたりモータリングが実行される。一方、エンジン回転数が所定回転数より大きいときは、当該エンジン回転数が所定回転数以下となるまで、ステップＳ４へは移行しない（ステップＳ３；Ｎｏ）。
【０１０５】
次に、ステップＳ５では、ＥＣＵ７０は、前述のように、モータリング開始時の気筒判別信号やモータリング実行時間などに基づいて、停止時圧縮行程気筒の予測を行う。なお、本例ではＥＣＵ７０は＃３気筒が停止時圧縮行程気筒である予測することになる。その後、ＥＣＵ７０は、エンジン停止直前に、その気筒の吸気行程において燃料噴射を行うため、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、＃３気筒が現在どの行程にあるのか常時検出する。そして、ステップＳ６でＥＣＵ７０は、停止時圧縮行程気筒、つまり＃３気筒が吸気行程になったか否か判定する。＃３気筒が吸気行程になったときは、ステップＳ７へ移行する（ステップＳ６；Ｙｅｓ）。一方、＃３気筒が未だ吸気行程へ移行していない間は、＃３気筒が吸気行程になるまで、ステップＳ７へは移行しない（ステップＳ６；Ｎｏ）。
【０１０６】
次に、ステップＳ７では、ＥＣＵ７０は、停止時圧縮行程気筒となる気筒、つまり吸気行程にある＃３気筒の燃焼室内に対して、ＥＦＩを通じて、所定量の燃料噴射を実行し、燃料噴射が終了したときは（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、ステップＳ９へ進む。
【０１０７】
次に、ステップＳ９では、ＥＣＵ７０は、モータ制御装置４からのモータリング停止指令信号を検出すると、ステップＳ１０へ移行し、モータリングを停止する。モータリング停止指令信号は、前記ステップＳ４で設定されたモータリングが終了する時間になると、モータ制御装置４からＥＣＵ７０に送信される。一方、モータリング停止指令信号が検出されるまでは、ステップＳ１０へは移行しない（ステップＳ９；Ｎｏ）。次に、ステップＳ１１では、ＥＣＵ７０は、ＥＦＩを通じて、各気筒に対する点火カットを実行する。その後、エンジン２は図６に図示したような挙動を示し、停止する（ステップＳ１２）。
【０１０８】
こうして、本発明の停止制御により、クランク角度が最適クランク角度位置となり、かつ、停止時圧縮行程気筒の燃焼室に混合気が封入された状態でエンジンが停止する。
【０１０９】
次に、第１実施形態に係るエンジンの始動制御のフローチャートについて図１０を参照して説明する。まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ７０は、イグニションスイッチがＯＮ、及びプレーキペダルスイッチがＯＮなどの所定のエンジン始動条件が具備されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。エンジン始動条件が具備されると、ＥＣＵ７０はモータジェネレータ３によりモータリング（クランキング）を行う（ステップＳ１０２）。また、ＥＣＵ７０は、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、エンジン停止時に吸気行程にある気筒（以下、「停止時吸気行程気筒」とも呼ぶ。）を検出して当該気筒に燃料噴射を行う（ステップＳ１０３）とともに、停止時圧縮行程気筒に対して点火を行う（ステップＳ１０４）。停止時圧縮行程気筒は、前述のように混合気が封入されているので、直ちに燃焼が生じ、爆発エネルギーによりクランクシャフトの回転が得られる。これにより、初爆までの時間を極めて短くすることが可能となり、エンジン２の早期点火始動を行うことができる。こうしてエンジン２が始動する。
【０１１０】
以上説明したように、本発明の第１実施形態では、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒をエンジン停止制御中に予測して、その気筒に燃料を噴射して燃焼室内に混合気を封入しておく。よって、エンジン始動時にはその気筒で直ちに燃焼を開始してエンジンを早期に始動させることができる。
【０１１１】
（第２実施形態）
第２実施形態は、上述した第１実施形態に係るエンジン停止始動制御を基本としつつ、さらに迅速にエンジン２の早期点火始動を実現しようとするものである。具体的には、本実施形態では、停止時に膨張行程で停止すると予測される気筒（以下、「停止時膨張行程気筒」とも呼ぶ。）に対しても予め燃料噴射を行って、エンジン停止時に混合気を封入しておき、エンジン始動時、その混合気に対して常圧着火を行うことにより、エンジン２のさらなる早期始動を図る。ここで、常圧着火とは、ＥＣＵ７０が、通常の圧縮行程による圧縮状態の混合気ではなく、大気状態に近い膨張行程の燃焼室内の混合気に対し、ＥＦＩを通じて点火することをいう。
【０１１２】
本実施形態の概要を説明すると、先ずエンジン停止制御中に停止時圧縮行程気筒及び停止時膨張行程気筒を予測する。例えば、エンジン停止時に、＃１気筒は膨張行程、＃３気筒は圧縮行程となると予測される場合には、ＥＣＵ７０は、それらの気筒へエンジン停止直前の吸気行程において夫々燃料噴射を行い、混合気を各燃焼室内に封入しておく。これにより、エンジン停止制御が完了してエンジンが停止したときには、各気筒の燃焼室内に混合気が封入され保持された状態となっている。しかも、その混合気は、前述のように、エンジン停止時のエンジン反転動作や、シリンダからの受熱による対流効果などによって、霧化した良好な混合気となっており、着火し易い状態となっている。
【０１１３】
よって、その後にエンジン始動条件が成立すると、ＥＣＵ７０は、先ず、モータジェネレータ３を駆動してクランキングを行うとともに、停止時圧縮行程気筒及び停止時膨張行程気筒に点火を開始する。これにより、モータジェネレータの駆動エネルギー、停止時圧縮行程気筒の爆発エネルギーに加えて、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーを利用してエンジンを始動させることができるので、エンジンの始動をより迅速化、確実化することができる。
【０１１４】
次に、第２実施形態におけるエンジン停止制御例について図１１を参照して説明する。図１１において、第２実施形態のエンジン停止制御が第１実施形態におるエンジン停止制御（図７参照）と異なるのは、時刻ｔ１にて燃料カットが実行された後、停止時膨張行程気筒である＃１気筒に対しても燃料の噴射が行われていることである。即ち、エンジン停止制御において、時刻ｔ１で燃料カットが行われ、時刻ｔ２でエンジン回転数が所定回転数まで低下するとモータジェネレータによるモータリングが開始される。その後、停止時膨張行程気筒である＃１気筒がエンジン停止直前の吸気行程となる時刻ｔ５で燃料カットが一時的に中断され、＃１気筒に燃料噴射が行われる（矢印２１１）。続いて、停止時圧縮行程気筒である＃３気筒でも燃料噴射が行われる（矢印２１０）。なお、これは第１実施形態と同様である。これら２つの気筒への燃料噴射が完了すると、時刻ｔ６で再び燃料カットが実施される。そして、時刻ｔ３でモータリングを終了し、エンジンは時刻ｔ４で停止する。
【０１１５】
次に、第２実施形態におけるエンジン始動制御例について図１２を参照して説明する。図１２において、エンジン始動条件が具備されると、燃料カット信号がオフとなり燃料噴射が開始されるとともに、点火カット信号がオフとなり点火が実施される。図中の実停止位置で示すエンジン停止中には、停止時圧縮行程気筒である＃３気筒と、停止時膨張行程気筒である＃１気筒に混合気が封入されているので、エンジン始動時には、＃１気筒に点火（矢印２２１）が行われるとともに＃３気筒にも点火（矢印２２０）が行われ、爆発エネルギーによる駆動力が生成される。これら爆発エネルギーがモータジェネレータによるクランキングに追加されるので、エンジンの早期始動が可能となる。
【０１１６】
次に、第２実施形態に係るエンジン停止制御のフローチャートについて図１３を参照して説明する。図１３は、本実施形態による停止制御のフローチャートである。なお、この制御は基本的にＥＣＵ７０が各種センサからの出力信号に基づいて実行する。また、本実施形態において、第１実施形態と同様の箇所は簡略化して説明する。
【０１１７】
順に説明すると、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４までは、第１実施形態に係る停止制御方法のフローチャート（図９参照）のステップＳ１〜ステップＳ４と同様であるため、説明を省略する。
【０１１８】
次に、ステップＳ２０５では、ＥＣＵ７０は、モータリング開始時の気筒判別信号やモータリング時間などに基づいて、停止時圧縮行程気筒及び停止時膨張行程気筒の予測を行う。本例では、図１１を参照して説明したように、ＥＣＵ７０は、エンジン停止時に、＃１気筒が膨張行程、＃３気筒が圧縮行程で停止するものと予測したとする。次に、ＥＣＵ７０は、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、＃１気筒及び＃３気筒が現在どの行程にあるのか常時検出する。
【０１１９】
そして、ステップＳ２０６では、ＥＣＵ７０は、停止時膨張行程気筒、つまり検出した＃１気筒が吸気行程になったか否か判定する。＃１気筒が吸気行程になったときは、ステップＳ２０７へ移行し、ＥＣＵ７０は、吸気行程にある停止時膨張行程気筒、つまり＃１気筒に対して所定量の燃料噴射を実行する。そして、燃料噴射が終了したときは、ステップＳ２０９へ移行する（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）。これにより、エンジン停止時、＃１気筒は燃焼室内に混合気を封入した状態で停止することになる。
【０１２０】
次に、ステップＳ２０９へ移行するが、ステップＳ２０９〜ステップＳ２１１までは、第１実施形態に係る停止制御方法のフローチャート（図４参照）のステップＳ６〜ステップＳ８と同様である。即ち、ＥＣＵ７０は停止時圧縮行程気筒となる気筒、つまり＃３気筒に対して吸気行程で所定量の燃料噴射を実行する。これにより、エンジン停止時に＃３気筒は燃焼室内に混合気を封入した状態で停止することになる。
【０１２１】
次に、ステップＳ２１２では、ＥＣＵ７０は、各気筒に対する点火カットを実行する。次に、ステップＳ２１３では、ＥＣＵ７０は、モータ制御装置４からのモータリング停止指令信号を検出すると、モータリングを停止する（ステップＳ２１４）。なお、モータリング停止指令信号は、所定のモータリング時間が経過するとモータ制御装置４からＥＣＵ７０に送信される。そして、エンジン２が停止する（ステップＳ２１５）。こうして、エンジンが停止した状態では、＃１気筒は膨張行程、＃３気筒は圧縮工程となり、両気筒には混合気が封入された状態となる。
【０１２２】
次に、第２実施形態に係るエンジン始動方法について述べる。図１４は、本実施形態によるエンジン始動制御のフローチャートである。なお、この制御は、基本的にＥＣＵ７０が各種センサからの出力信号に基づいて実行する。また、本実施形態において、第１実施形態と同様の箇所は簡略化して説明する。
【０１２３】
順に説明すると、ステップＳ３０１では、ＥＣＵ７０はエンジン始動条件が具備されたか否かを判定する。エンジン始動条件が具備されると、ＥＣＵ７０はモータジェネレータ３によるモータリングを開始する（ステップＳ３０２）。
【０１２４】
続いて、ステップＳ３０３では、ＥＣＵ７０は、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、停止時膨張行程気筒（＃１気筒）を検出して、点火装置に点火指令信号を送信し、停止時膨張行程気筒（＃１気筒）の燃焼室内の混合気に対して点火を実行する（常圧着火）。これにより、クランクシャフトの駆動力が発生する。
【０１２５】
また、ＥＣＵ７０は、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、停止時吸気行程気筒に対して燃料噴射を行い（ステップＳ３０４）、さらに停止時圧縮行程気筒に対して点火を行う（ステップＳ３０５）。停止時圧縮行程気筒は、前述のように混合気が封入されているので、直ちに燃焼が生じ、爆発エネルギーによりクランクシャフトの回転が得られる。こうしてエンジン２が始動する。
【０１２６】
以上説明したように、本発明の第２実施形態では、エンジン停止時に圧縮行程及び膨張行程となる気筒をエンジン停止制御中に予測して、その気筒に燃料を噴射して燃焼室内に混合気を封入しておく。よって、エンジン始動時にはその気筒で直ちに燃焼を開始してエンジンを早期に始動させることができる。
【０１２７】
なお、本実施形態では、モータジェネレータによるクランキング及び停止時圧縮行程気筒の爆発エネルギーに加えて、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーを利用して、早期のエンジン始動を行っている。先に述べたように、エンジン始動時には、まずモータジェネレータによるクランキングを実行するのであるが、モータジェネレータによる駆動は、モータジェネレータを駆動するバッテリーの充電電圧などが低い場合には励磁電流の立ち上がりが遅くなり、モータジェネレータの最大トルクを出力可能となるまでに時間を要する場合がある。この点、本実施形態のように、モータジェネレータによるエネルギーに加えて、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーを併用してエンジンを始動すれば、エンジン始動時に直ちに爆発エネルギーを得られる。これは、図１２からわかるように、停止時圧縮行程気筒の燃焼（膨張行程）は時間的な遅れがあるが（矢印２２０）、停止時膨張行程気筒の燃焼は直ちに行われる（矢印２２１）からである。よって、エンジン始動時に上述のようなモータジェネレータによるトルク出力に時間的な遅れが生じた場合でも、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーによりエンジン始動までの時間を短縮できる点で特に有効である。
【０１２８】
なお、上述の第２実施形態は停止時圧縮行程気筒及び停止時膨張行程気筒に混合気を封入しておいてエンジン始動時に爆発エネルギーを生じさせるものであるが、停止時膨張行程気筒のみに混合気を封入し、爆発エネルギーを利用することもできる。但し、停止時圧縮行程気筒の爆発エネルギーは通常の燃焼と同様に圧縮状態の混合気を利用するため大きいが、それに比べると、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーは、常圧着火であり、混合気が未圧縮（大気圧程度）である分小さい。よって、第１実施形態に従って、停止時圧縮行程気筒の爆発を利用することに加えて、さらに停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーも追加してエンジンの始動促進を図ることが望ましい。
【０１２９】
（第３実施形態）
上述の第２実施形態のエンジン始動制御においては、まずモータジェネレータによりクランキングを行うとともに、停止時圧縮行程気筒と停止時膨張行程気筒に点火して爆発エネルギーによりエンジン始動を促進する。よって、モータジェネレータの駆動力に、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーを追加してクランキングを行うことになる。しかし、何らかの原因で停止時膨張行程気筒で最初の点火（図１２の矢印２２１参照）に失敗し、失火した場合には、爆発エネルギーが得られず、モータジェネレータのみによりクランキングが行われることになる。この場合、モータジェネレータの励磁電流がある値以上に増加していない状態でモータジェネレータを駆動すると、クランキングに必要なトルクが得られず、モータジェネレータがロックしてしまう恐れがある。
【０１３０】
そこで、本実施形態では、まず停止時膨張行程気筒による爆発エネルギーによりクランクシャフトが回転し始めたこと、つまりクランク角度の変化を検出し、クランク角度が一定時間にわたり変化しない場合は、励磁電流が所定値以上になってからモータジェネレータによる駆動を行う。停止時膨張行程気筒における爆発によりクランクシャフトが回転し始めた場合は、モータジェネレータの励磁電流が多少低く、トルクが多少小さくてもモータジェネレータがロックする可能性は低い。しかし、停止時膨張行程気筒における最初の点火に失敗した場合には、モータジェネレータのみでクランキングを行うことになる。よって、その場合には、モータジェネレータの励磁電流が所定値を上回り、ロックしない程度のトルクが得られる状態になってから、モータジェネレータによるクランキングを開始することとするのである。
【０１３１】
また、このようにクランク角度が変化し始めたことを確認してからモータジェネレータによるクランキングを開始することは、次のような利点もある。仮にモータジェネレータ３によるクランキングを先に実行すると、クランクシャフトが正方向に回転し、ピストンが作動するため停止時膨張行程気筒の燃焼室内の容積が大きくなり、そこに封入した混合気の圧縮度が小さくなってしまう。加えて、停止時膨張行程気筒ではピストンの作動に伴って排気弁も徐々に開き出す。よって、モータジェネレータによりクランクシャフトが駆動されることにより、停止時膨張行程気筒の常圧着火を行っても失火する確率が高くなる。また、失火を防止することができたとしても、停止時膨張行程気筒の燃焼室内の混合気の圧力が小さくなっているため、当該膨張行程気筒に対して常圧着火を行ったとしても、燃焼圧は小さいものとなる。よって、この場合も、エンジンの始動が失敗する可能性が高くなる。そこで、本実施形態では、停止時膨張行程気筒の最初の常圧着火が失敗し、クランク角度の変化が検出されない場合には、モータジェネレータで十分なトルクが得られるまで、モータジェネレータによるクランキングを実行しないこととしたのである。
【０１３２】
次に、第３実施形態に係るエンジン始動制御のフローチャートについて図１５を参照して説明する。なお、第２実施形態に係るエンジン始動制御と重複する部分は簡略化して説明する。このエンジン始動制御は、基本的にＥＣＵ７０が各種センサからの出力信号に基づいて実行する。
【０１３３】
順に説明すると、ステップＳ４０１では、ＥＣＵ７０は、エンジン始動条件が具備されたか否かを判定する。エンジン始動条件が具備されると、ステップＳ４０２でモータジェネレータへの通電を開始する。但し、このとき、モータジェネレータによるクランキングは未だ行われない。
【０１３４】
次に、ステップＳ４０３では、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ９０などからの出力信号に基づき、停止時のクランク角度を検出する。なお、エンジン停止制御中に停止時のクランク角度が既知である場合は、この処理は省略することができる。続いて、ステップＳ４０４では、ＥＣＵ７０は、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、停止時膨張行程気筒（＃１気筒）を判別して点火を実行する（常圧着火）。
【０１３５】
続いて、ステップＳ４０５では、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４０４での常圧着火によってクランクシャフトが回転駆動し始めたか否かを判定する。具体的には、先ず、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ９０などからの出力信号に基づき、常圧着火後のクランク角度を検出する。そして、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４０３において検出したクランク角度との比較により、クランク角度が所定の角度まで変化したか否か判定する。これにより、停止時膨張行程気筒（＃１気筒）での初爆（常圧着火）によってエンジン２の始動が成功したか否かを判定することができる。クランク角度の変化があったときは、ステップＳ４０８へ移行する（ステップＳ４０５；Ｙｅｓ）。一方、クランク角度の変化がなかったとき、若しくはクランク角度の変化があったとしても所定の角度まで変化しなかったときは、ステップＳ４０６へ移行する（ステップＳ４０５；Ｎｏ）。
【０１３６】
続いて、ステップＳ４０６に遷移した場合は、ＥＣＵ７０は、モータ制御装置４を通じて、モータジェネレータ３の励磁電流値を検出する。次に、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４０６で検出したモータジェネレータ３の励磁電流値と、予め設定された電流値とを比較する。そして、ＥＣＵ７０は、そのモータジェネレータ３の励磁電流値が、設定された電流値以上になったか否か判定する（ステップＳ４０７）。モータジェネレータ３の励磁電流値が、設定された電流値以上になったときは、ステップＳ４０９へ移行する（ステップＳ４０８；Ｙｅｓ）。
【０１３７】
一方、モータジェネレータ３の励磁電流値が、設定された電流値より小さいときは、ステップＳ４０９へは移行しない（ステップＳ４０８；Ｎｏ）。即ち、ステップＳ４０８における判定の意義は、通電後のモータジェネレータ３の励磁電流値を検出することによって、モータジェネレータ３の出力トルクがクランクシャフトを回転駆動させるのに十分なトルクになったか否かを確認することにある。これにより、前述のようにモータジェネレータがロックしてしまうことを防止できる。
【０１３８】
続いて、ステップＳ４０８では、ＥＣＵ７０は、モータ制御装置４を通じて、モータジェネレータ３によるモータリングを開始する。これにより、確実にエンジン２の始動を行う。続いて、ステップＳ４０９にてＥＣＵ７０は停止時吸気行程気筒へ燃料を噴射し、ステップＳ４０１にて停止時圧縮行程気筒へ点火を実行して爆発を生じさせ、エンジン回転トルクを発生させる。こうして、エンジンが始動する。
【０１３９】
［変形例］
なお、本実施形態においては、説明の便宜上、ポート噴射方式、つまり吸気ポートに設けられたインジェクタを通じて燃料噴射を行うエンジンの場合を説明したが、筒内直噴方式、つまりピストンヘッド上端部近傍に設けられたインジェクタを通じて直接燃焼室内への燃料噴射を行うエンジンに対しても本発明は適用可能である。
【０１４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内燃機関の停止始動制御装置によれば、機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測し、機関停止直前に、その気筒が吸気行程となったときにその気筒内に吸気ポートを通じて燃料を供給する。これにより、機関始動時には、その気筒内に封入された燃料を燃焼させることで初爆までの時間を短くし、迅速に機関の始動を行うことができる。また、モータによるクランキングも併せて行われるため、初め及び次の圧縮行程上死点への乗越しが容易になると共に、モータのロックも効果的に防止することができる。よって、確実に機関の始動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジン停止始動制御を行う車両のシステム構成を示す。
【図２】本発明に係るエンジンの概略構成図を示す。
【図３】クランク角センサ及びカム角センサの構成を示す図である。
【図４】クランク角センサ及びカム角センサの出力信号波形を示す。
【図５】エンジン停止制御によるエンジン回転数の推移を示すグラフである。
【図６】エンジン停止制御によるクランク角度位置の変化の様子を示すグラフである。
【図７】第１実施形態に係るエンジン停止制御例を示す。
【図８】第１実施形態に係る停止制御後のエンジン始動制御例を示す。
【図９】第１実施形態によるエンジン停止制御のフローチャートを示す。
【図１０】第１実施形態によるエンジン始動制御のフローチャートを示す。
【図１１】第２実施形態に係るエンジン停止制御例を示す。
【図１２】第２実施形態に係るエンジン停止制御例を示す。
【図１３】第２実施形態によるエンジン停止制御のフローチャートを示す。
【図１４】第２実施形態によるエンジン始動制御のフローチャートを示す。
【図１５】第３実施形態に係るエンジン始動制御のフローチャートを示す。
【符号の説明】
１ ＤＣスタータ
２ エンジン
３ モータジェネレータ
４ モータ制御装置
５ 電源装置
６ 電源ケーブル
７ 動力伝達装置
８ 車輪
９ ＥＣＵ
１０ 車両
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の停止始動制御装置に関し、特に始動時に必要とされるエネルギーが最小となる位置で内燃機関を停止すると共に、始動時に特定の気筒に封入した燃料に点火して早期始動を行う停止始動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、環境保全若しくは省資源エネルギー化等の観点から、アイドリング時の燃料消費量及び排出ガスの低減などを図るため、車両が停止すると内燃機関（以下、「エンジン」ともいう。）を自動停止し、停止状態から発進指示があるとエンジンを自動的に再始動して車両を発進させるエンジン停止始動制御装置が知られている。この制御は、「アイドリングストップ」などとも呼ばれている。
【０００３】
アイドリングストップ技術を自動的に行う場合、エンジンの始動時の必要エネルギーを最小とするためには、エンジンの停止位置を制御することが有効であることがわかってきている。エンジン始動時の必要エネルギーを最小とすることにより、モータジェネレータ（ＭＧ）などの、アイドリングストップ後のエンジン始動装置を小型化できるとともに、電気エネルギーを少なくすることで、バッテリーの寿命を長くすることができるという利点がある。
【０００４】
エンジンの停止位置を制御する手法としては、特定の気筒が所定のクランク角度となったときに燃料カットを行う方法や、エンジン停止時におけるコンプレッショントルクの予想値を設定しておき、これと同等のトルクを発生させてコンプレッショントルクとつり合わせ、エンジンを所望の位置で停止させる方法などが知られている。
【０００５】
また、エンジン始動時における始動性の向上を図るため、エンジン停止後にスタータを正転させたとき、クランク角度がスタータの始動トルクが増大するクランク角度停止位置であったときは、次回のエンジン始動までの間に、その始動トルクが小さくなるクランク角度停止位置までクランクシャフトを逆転させておくエンジン始動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
さらに、エンジン停止中に膨張行程にある気筒に燃料を供給しておき、その気筒内の燃料を燃焼させることにより、次回のエンジンの始動を行うエンジン始動装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２８３０１０号公報
【特許文献２】
特開２００２−４９８５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、エンジン停止位置を制御することにより始動時の最大必要トルクを小さくすることができ、アイドリングストップ時のエンジン始動用モータを小型できるのであるが、始動用モータが小型化すればするほど出力可能なトルクは小さくなり、エンジンの初爆完了までの所要時間が長くなってしまうという問題点がある。
【０００９】
また、始動用モータを小型にすると、回転数の上昇に伴うトルクの落ち込みが大きくなる。これは特に１２Ｖ程度の低電圧バッテリーでは顕著である。そのため、始動用モータによるモータリングで圧縮行程にある気筒のピストンが初めの圧縮行程上死点を乗り越すことができたとしても、始動用モータの出力トルクはエンジン回転数の上昇と共に低下するため、エンジンの十分な慣性エネルギーを生むことができず、次の圧縮行程上死点を乗り越すことができない場合がある。そして、最悪の場合には、上死点付近でモータがロックしてしまうこともある。
【００１０】
さらには、エンジン回転数が低い場合には、気筒判別等に相当の時間を要するため、初爆完了までの時間が長くなってしまうという問題点もある。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の早期点火始動を実現する内燃機関の停止始動制御装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記供給手段は、前記機関の停止前に前記気筒内に吸気ポートを通じて燃料を供給する。
【００１３】
上記の内燃機関の停止始動制御装置によれば、機関停止時に機関を所定のクランク角度位置に停止させることができる。よって、機関始動時に、機関の駆動が容易となるクランク角度位置に停止させることができる。また、機関停止後に発進要求があった際に、機関をモータにより自動的に再始動させることができる。
【００１４】
さらに、この停止始動制御装置は、機関停止時に、圧縮行程、及び／又は膨張行程となる気筒を予測することができ、かつ、その気筒を検出することができる。よって、その検出結果に基づき、停止制御実行中の適切なタイミングで、その気筒内に燃料を供給することができる。このとき、その気筒内へ封入された混合気は、シリンダからの熱エネルギー等を受けて、霧状化した均質な混合気となっており、着火し易い状態となっている。
【００１５】
よって、機関始動時に、圧縮行程気筒内及び／又は膨張行程気筒内に封入された燃料に対して、点火装置により点火することにより、その燃料を燃焼させ機関を始動することができる。このため、初爆までの時間を短くすることができ、迅速に機関の始動を行うことができる。また、モータによる機関の駆動、つまりクランキングも併せて行われるので、初め及び次の圧縮行程上死点への乗越しも容易となり、確実に機関の始動を行うことができる。
【００１６】
また、車両が、例えば、アイドリングストップ機構を有するいわゆるエコラン車両や、ハイブリッド車両などである場合においては、機関始動時の待機時間を短くすることができる。この場合、その車両は、アイドリングストップ後、発進要求があると、モータ（モータジェネレータなど）によるクランキングの実行と同時に前記気筒に対する点火が行われ、迅速な始動が可能となる。
【００１７】
また、点火始動によって機関が回転し始めた後にモータによるクランキングが行われるようにすれば、機関始動時のモータの必要トルクを小さくすることができる。よって、モータに対する通電時間を短くでき、電源装置（バッテリなど）の消費電力を低減することができる。
【００１９】
供給手段が吸気ポートを通じて燃料供給を行う機関である場合には、機関停止制御直前に、その気筒が吸気行程となったときに、その気筒内に燃料噴射装置を通じて燃料を供給することができる。
【００２０】
上記内燃機関の停止始動制御装置の他の一態様では、前記所定のクランク角度位置は、前記機関始動時に必要となる前記モータのトルクが小さくなる停止位置とする。
【００２１】
この態様によれば、機関始動時に必要となるモータのトルクが小さくなるクランク角度位置に停止させることができる。このときの所定のクランク角度は、例えば、９０°ＣＡ〜１２０°ＣＡとすることができる。
【００２２】
本発明の他の観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記モータが、前記機関の回転数を所定回転数範囲内となるように制御することにより、前記機関を前記所定のクランク角度位置に停止させる。
【００２３】
この態様によれば、各気筒に対する燃料カットを実行し、機関が所定の回転数となったときに、その機関に対してモータからの回転駆動力を伝達することにより、その機関の回転数を所定回転数範囲内となるように制御することができる。これにより、その後の機関の有する慣性エネルギーを一定にして、所定のクランク角度位置に停止させることができる。
【００２４】
本発明の他の観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記供給手段は、前記機関停止直前に前記検出手段に基づいて検出された前記気筒が吸気行程となるときに、前記気筒内に燃料を供給する。
【００２５】
この態様によれば、機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測、検出し、機関停止制御直前に、その気筒が吸気行程となったときに、その気筒内に吸気ポートに設置された燃料噴射装置を通じて燃料を供給することができる。
【００２６】
本発明の他の観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記機関始動時に、前記モータに付与する電流値が所定値以上となったときに前記モータを駆動させて、前記機関の駆動を開始する。
【００２７】
モータに付与する電流値が所定の範囲外にあるときは、機関始動に必要とされるモータのトルクが未だ十分でない可能性が高い。そのため、この時点で、機関始動のためにモータの駆動を行うと、モータがロックしてしまう可能性がある。これに対し、モータに付与する電流値が所定の範囲になったときは、機関始動に必要なモータのトルクが十分に確保されている。よって、このときモータを駆動させることにより、モータのロックを防止することができ、確実にモータによるクランキングを行うことができる。よって、機関始動時に、膨張行程気筒及び／又は圧縮行程気筒に対する点火始動に加えて、モータによるクランキングを行うことにより、迅速且つ確実に機関の始動を行うことができる。
【００２８】
本発明の他の観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記予測手段は、前記モータによる駆動が終了されたときの前記機関の回転数に基づいて、前記圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する。
また、本発明の他の観点では、機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置は、前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、前記気筒を検出する検出手段と、前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、前記予測手段は、前記モータによる駆動が開始されたときの各気筒の行程の種類を特定した後に、特定された前記各気筒の行程の種類、及び、前記モータによる駆動が終了されたときの前記機関の回転数に基づいて、前記圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する。この場合、前記予測手段は、前記各気筒の行程の種類を、当該気筒のカムの位置に基づいて特定することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００３０】
［車両の構成］
まず、本発明に係る内燃機関の停止位置推定手法を適用した車両の概略構成を説明する。本発明に係る内燃機関の停止制御装置は、アイドリングストップ技術を適用したいわゆるエコラン車両又はハイブリット車両などを対象とする。「エコラン車両」とは、主としてエンジンの始動を目的とした電動機（モータジェネレータ）を搭載し、アイドリングストップによるエンジンの停止後、モータジェネレータによりエンジンを自動的に再始動する車両である。また、「ハイブリット車両」とは、エンジン及びモータジェネレータをそれぞれ動力源とするパワートレーンである。ハイブリット車両では、走行状態に応じてエンジン及びモータジェネレータの両者を協働させ、あるいは使い分けて、滑らかでレスポンスのよい動力性能を得ることができる。
【００３１】
図１に、本発明に係る車両１０のシステム構成を示す。
【００３２】
車両１０は、図１に示すように、ＤＣスタータ１と、エンジン２と、エンジン２から出力される駆動力により発電すると共にエンジン２を始動する際のセルモータとして駆動可能なモータジェネレータ３と、モータジェネレータ３等を制御するためのモータ制御装置４と、モータ制御装置４を介してモータジェネレータ３等と電力の授受を行う電源装置５と、モータジェネレータ３、モータ制御装置４及び電源装置５を各々接続する電源ケーブル６と、エンジン２から発生する駆動力を車輪に伝える動力伝達装置７と、車輪８とを備える。
【００３３】
次に、上記各構成について、図１を参照して説明する。
【００３４】
ＤＣスタータ１は、エンジン２を始動させる直流方式のセルモータである。ＤＣスタータ１はシャフトを有し、イグニションスイッチがＯＮ状態とされることにより、１２Ｖ電源装置からの電力供給を受けて、そのシャフトを回転させる。ＤＣスタータ１のシャフトが回転することにより、エンジン２のクランクシャフトが回され、エンジン２を始動する。具体的には、ＤＣスタータ１のシャフトの先端部には、ピニオンギアが取り付けられている。ピニオンギアは、エンジン２のクランクシャフトに設けられたフライホイールのリングギアと噛み合っている。そのため、ＤＣスタータ１は、エンジン２の始動により１２Ｖ電源装置から電力供給を受けると、そのピニオンギアがフライホイールのリングギアと噛み合って回転し、フライホイールを回転させる。これにより、所定気筒数のピストンが連結されたクランクシャフトが回転させられるため、その回転駆動力によりエンジン２を始動することができる。なお、エンジンの始動のためにクランクシャフトを駆動することを「クランキング」と呼ぶ。
【００３５】
エンジン２は、シリンダ内の混合気を爆発させて、動力を発生する内燃機関である。内燃機関には、ガソリンを燃料とするガソリンエンジン、又は軽油などを燃料とするディーゼルエンジンなどがある。ガソリンエンジンには、クランクシャフトが２回転する間に、吸気、圧縮、膨張、排気の１サイクルを完了して動力を発生する４サイクルガソリンエンジン、又はクランクシャフトが１回転する間に前記の１サイクルを完了する２サイクルガソリンエンジンがある。なお、本実施形態における車両１０は、４サイクルガソリンエンジンであるとする。
【００３６】
図２にエンジン２の概略構成の一例を示す。
【００３７】
シリンダヘッド１２に形成された吸気ポート２４は吸気バルブ２６により開閉される。吸気ポート２４への吸気の供給は、吸気通路２８を介してなされる。吸気通路２８にはサージタンク３０が設けられ、サージタンク３０の上流にはスロットルバルブ３２が設けられている。スロットルバルブ３２は電動モータ３４により開度（スロットル開度ＴＡ）が調整され、このスロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ３６により検出されている。
【００３８】
エンジン２はいわゆるポート噴射型のエンジンであり、吸気ポート２４に燃料噴射弁１４が設けられている。吸気ポート２４内の吸気と、吸気ポート２４内に噴射された燃料により混合気が生成され、シリンダブロック１６、ピストン１８及びシリンダヘッド１２により区画された燃焼室２０内に導入される。燃焼室２０の天井部分には点火プラグ２２が配置され、吸気ポート２４から導入された混合気に対して点火可能としている。なお燃料噴射弁１４には高圧燃料ポンプ（図示略）からデリバリパイプ１４ａを介して高圧燃料が供給されている。このことにより、圧縮行程末期においても燃料噴射弁１４から燃焼室２０内に燃料噴射が可能となっている。このデリバリパイプ１４ａ内の燃料圧力は燃圧センサ１４ｂにより検出されている。
【００３９】
また、シリンダヘッド１２に形成された排気ポート３８は排気バルブ４０により開閉される。燃焼室２０から排気ポート３８に排出された排気は、排気通路４２及び排気浄化触媒（図示略）等を介して外部に排出される。
【００４０】
燃焼室２０内での混合気の燃焼に伴うピストン１８の往復運動は、コンロッド４４を介してクランクシャフト４６の回転運動に変換される。クランクシャフト４６は図示しないトルクコンバータや変速機を介して車輪８に動力を伝達している。
【００４１】
また、このような動力伝達系とは別に、クランクシャフト４６の一端は電磁クラッチ４８を介してプーリ５０（以下、「クランクシャフトプーリ」とも呼ぶ。）に接続されている。このプーリ５０は、ベルト５２により他の３つのプーリ５４，５６，５８との間で動力の伝達が可能とされている。本例では、プーリ５４によりエアコン用コンプレッサ６０が駆動可能とされ、プーリ５６によりパワーステアリングポンプ６２が駆動可能とされている。もう一つのプーリ５８（以下、「ＭＧプーリ」とも呼ぶ。）は、モータジェネレータ３に連結されている。モータジェネレータ３はＭＧプーリ５８側からのエンジン駆動力により発電を行う発電機としての機能と、ＭＧプーリ５８側へモータジェネレータ３の駆動力を供給する電動機としての機能とを併せ持っている。
【００４２】
マイクロコンピュータを中心として構成されているＥＣＵ７０（Engine Control Unit）は、入出力装置、記憶装置、中央処理演算装置、などから構成され、車両１０のシステムを統括制御する。ＥＣＵ７０は、エンジン２に搭載された各センサなどからの入力情報などに基づいて、車両１０を最適な状態に制御する。具体的には、ＥＣＵ７０は、前述した燃圧センサ１４ｂから燃料圧力、スロットル開度センサ３６からスロットル開度ＴＡ、モータジェネレータ３内蔵の回転数センサからモータジェネレータ回転数、電源装置５の電圧あるいは充放電時の電流量、イグニッションスイッチ７２のスイッチ状態、車速センサ７４から車速ＳＰＤ、アクセル開度センサ７６からアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）、ブレーキスイッチ７８からブレーキペダルの踏み込み有無、エンジン回転数センサ８０からクランクシャフト４６の回転数（エンジン回転数ＮＥ）、エアフロメータ８２から吸入空気量ＧＡ、冷却水温センサ８４からエンジン冷却水温ＴＨＷ、アイドルスイッチ８６からアクセルペダルの踏み込み有無状態、排気通路４２に設けられた空燃比センサ８８から空燃比検出値Ｖｏｘ、カム角センサ９２からカムシャフトの回転位置を、クランク角センサ９０からクランクシャフトの回転角度（クランク角度）を、それぞれ検出している。
【００４３】
クランク角センサ９０は、被検出物（例えば、金属など）を検出することが可能な磁気式センサなどであり、エンジン２内のクランクシャフト４６近傍の所定の位置に設けられる。即ち、クランクシャフト４６上の所定の位置には、外周に凹凸が形成された歯車（以下、「シグナルロータ」と呼ぶ。）が取り付けられるが、クランク角センサ９０は、そのシグナルロータの歯数を検出することが可能な位置に設けられる。また、クランク角センサ９０は、クランクシャフト４６の回転角度（以下、「クランク角度」と呼ぶ。）を例えば１０〜３０°ＣＡ程度の分解能で検出することができる。クランクシャフト４６が回転するとシグナルロータもそれに連動して回転する。このとき、クランク角センサ９０は、そのシグナルロータの歯数を検出し、パルス信号としてＥＣＵ７０などに出力する。ＥＣＵ７０は、クランク角センサ９０から出力されたパルス信号をカウントして、それをクランク角度に変換する。これにより、ＥＣＵ７０などは、クランク角度を検出する。また、クランク角センサ９０は、エンジン２内に直接設けられるため、クランク角度を絶対角度として検出することができる。
【００４４】
なお、クランク角センサ９０は、シグナルロータの歯数を１つ検出すると、１つのパルス信号をＥＣＵ７０などに出力する。このため、クランク角センサ９０から出力されるパルス信号は、クランクシャフト４６が正転しても、あるいは逆転しても同様の出力状態となるため、ＥＣＵ７０などは、クランクシャフト４６の正転又は逆転の別を検出することができない。
【００４５】
このようにして得られたデータに基づいて、ＥＣＵ７０は、電動モータ３４を駆動してスロットル開度ＴＡを調整するとともに、燃料噴射弁１４からの噴射時期を調整する。更に自動停止条件が成立すると、燃料噴射弁１４からの燃料噴射を停止して、エンジン２の運転を自動停止させる。また、自動始動条件が成立するとモータジェネレータ３の駆動力により、プーリ５８、ベルト５２、プーリ５０及び電磁クラッチ４８を介してクランクシャフト４６を回転させ、エンジン２を始動させる。更に、ＥＣＵ７０は、点火時期制御、その他の必要な制御を実行している。
【００４６】
モータジェネレータ３は、プーリ５０、プーリ５８及びベルト５２を通じて、クランクシャフト４６と連結されている。クランクシャフト４６に連結されたクランクシャフトプーリ５０又はモータジェネレータ３に連結されたＭＧプーリ５８の一方が回転駆動することにより、ベルト５２を介して他方に動力が伝達される。
【００４７】
モータジェネレータ３は、後述する電源装置５からの電力供給を受けて回転駆動するモータ（電動機）としての機能を有するとともに、車輪８からの回転駆動力を受けて回転している場合には三相コイルの両端に起電力を生じさせるジェネレータ（発電機）としての機能を併せ持つ。モータジェネレータ３が電動機として機能する場合には、モータジェネレータ３は電源装置５からの電力供給を受けて回転し、その回転駆動力をクランクシャフトプーリ５０に伝達してクランクシャフト４６を回転させエンジン２を始動する。一方、モータジェネレータ３が発電機として機能する場合には、車輪８からの回転駆動力がクランクシャフト４６及びクランクシャフトプーリ５０を介してモータジェネレータ側のＭＧプーリ５８に伝達され、モータジェネレータ３を回転させる。モータジェネレータ３が回転することによってモータジェネレータ３内で起電力が発生し、その起電力が、モータ制御装置４を介して直流電流に変換され、電源装置５に電力を供給する。これにより、電源装置５は充電される。
【００４８】
図１に戻り、モータ角センサ３ａは、検出部にホール素子などが好適に適用され、モータジェネレータ３内の所定の位置に設けられる。モータ角センサ３ａは、モータジェネレータ３のシャフトの回転角度を、概ね７.５°ＣＡ単位の高い分解能で検出することができる。モータジェネレータ３が電源装置５からの電力供給を受けて回転駆動すると、モータ角センサ３ａは、そのシャフトの回転角度を検出する。具体的には、モータ角センサ３ａは、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の交流電流をそれぞれ検出できるように、それらの各相に設けられる。各モータ角センサ３ａは、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の交流電流をそれぞれ検出してパルス信号に変換し、モータ制御装置４に出力する。
【００４９】
モータ制御装置４は、エンジン２内に設けられ、モータジェネレータ３及び電源装置５と電源ケーブル６によりそれぞれ接続される。モータ制御装置４は、主として、インバータ、コンバータ、又は制御用コンピュータなどから構成される。
【００５０】
インバータは、電源装置５からの高電圧直流電流を所定の３相交流電流に変換して、モータジェネレータ３に電力を供給する。また、インバータは、逆にモータジェネレータ３から生じた起電力（３相交流電流）を、電源装置５を充電するのに適した直流電流に変換する。
【００５１】
コンバータは、所定の直流電圧から所定の直流電圧へ変換するＤＣ／ＤＣ変換装置である。即ち、コンバータは、電源装置５の定格電圧（例えば、３６Ｖ電圧）を所定の電圧（例えば、１２Ｖ電圧）に降圧して、補機類などの駆動、又は車両に搭載された１２Ｖ電源装置への充電を行う。
【００５２】
制御用コンピュータは、インバータやコンバータの制御を行う。即ち、制御用コンピュータは、モータジェネレータ３の駆動トルクや発電量を最適な状態に制御すると共に、電源装置５への充電量を最適な状態に制御して充電を行う。具体的には、モータジェネレータ３が電動機として機能する場合には、制御用コンピュータは、電源装置５から供給された電力に基づいて、モータジェネレータ３の駆動トルクや発電量の制御を行う。これにより、モータジェネレータ３が電動機として機能するのに最適な状態に制御される。一方、モータジェネレータ３が発電機として機能する場合には、制御用コンピュータは、モータジェネレータ３から生じた起電力に基づいて、所定の直流電流を電源装置５に供給して電源装置５の充電を行う。
【００５３】
また、モータ制御装置４は、上述したモータ角センサ３ａから出力されたパルス信号の数をカウントすることにより、モータジェネレータ３のシャフトの回転角度に変換する。さらに、モータ制御装置４は、その変換後の回転角度に基づいてクランクシャフトプーリ５０とＭＧプーリ５８との回転比率からクランク角度への変換を行う。これにより、モータ制御装置４は、クランク角度を、概ね３°ＣＡ単位の高い分解能で検出することができる。
【００５４】
さらに、モータ制御装置４は、モータジェネレータ３のシャフトの正転又は逆転の別を検出することもできる。即ち、モータジェネレータ３のシャフトが正転したときと、逆転したときではＵ、Ｖ、Ｗの各相のパルス信号の出力状態が異なる。モータジェネレータ３のシャフトが正転したときのＵ、Ｖ、Ｗの各相のパルス信号は、位相差により、先ずＵ相のパルス信号が一定時間出力され、その後遅れてＶ相のパルス信号が一定時間出力され、さらにその後遅れてＷ相のパルス信号が一定時間出力され、それらが周期的に繰り返される出力状態となる。これに対し、モータジェネレータ３のシャフトが逆転したときのＵ、Ｖ、Ｗの各相のパルス信号は、正転の場合とは逆のパルス信号の出力状態となる。つまり、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順にパルス信号が一定時間それぞれ周期的に繰返される出力状態となる。そのため、モータ制御装置４は、それらの位相差を利用してモータジェネレータ３のシャフトの正転又は逆転の別を検出することができる。
【００５５】
電源装置５は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などの２次電池である。電源装置５は、車両１０のスペースの効率化などを図るため、例えば、車両１０の後部などに設置される。電源装置５は、例えば、３６Ｖなどの定格電圧とすることができる。そのため、電源装置５は、モータジェネレータ３の起動、又は車両制動時におけるエネルギー回生などにおいて高い入出力特性を有する。電源装置５は、具体的には、補機類やモータジェネレータ３などに対して電力を供給する。モータジェネレータ３への電力供給は、主として、車両１０が停止中に行われる。また、車両１０が走行中、あるいは制動時の場合には、モータジェネレータ３から発生する起電力がモータ制御装置４を介して、直流電流に変換され電源装置５に供給される。これにより、電源装置５を充電することができる。
【００５６】
電源ケーブル６は、上述したように、モータジェネレータ３とモータ制御装置４、及びモータ制御装置４と電源装置５とにそれぞれ接続され、直流電流や３相交流電流を流す役割を果たす。
【００５７】
動力伝達装置７は、主として、トルクコンバータ、ロックアップクラッチ、変速機、動力切換機構などから構成される。これらが有機的に作用することにより、動力伝達装置７は、走行状態などに応じて、エンジン２、又はモータジェネレータ３から発生する回転駆動力を車輪８に伝達し又は遮断する。また、動力伝達装置７は、制動時などにおいては、逆に車輪８からの回転駆動力をモータジェネレータ３に伝達する。
【００５８】
車輪８は、動力伝達装置７からの回転駆動力を路面に伝える車軸、及びタイヤなどである。本実施形態においては、車輪８として後輪を図示している。
【００５９】
次に、クランク角センサ９０とカム角センサ９２の例について説明する。
【００６０】
図３に示すように（図２では図示を略している）、クランクシャフト４６にはシグナルロータ９１が取り付けられている。このシグナルロータ９１の外周部には、クランクシャフト４６の軸線を中心として等角度間隔（ここでは１０°間隔）に配置された３４個の歯（突起部分）９１ａと、１個の幅広の欠歯（歯が存在しない部分）９１ｂが設けられている。欠歯９１ｂの長さは、歯９１ａの２個分に相当する。そして、シグナルロータ９１の外周部に対向して、クランク角センサ９０が設けられている。クランクシャフト４６が回転した場合には、シグナルロータ９１の各歯９１ａおよび欠歯９１ｂが順次クランク角センサ９０の近傍を通過することにより、クランク角センサ９０からはそれら各歯９１ａおよび欠歯９１ｂの通過数に対応したパルス状の回転信号（以下「ＮＥ信号」と称する）が出力される。
【００６１】
一方、吸気カムシャフト２７の外周面には３個の突起２７ａ，２７ｂ，２７ｃが吸気カムシャフト２７の軸線を中心として９０°（１８０°ＣＡに相当する）間隔に配列して設けられている。したがって両端の突起２７ａと突起２７ｃとの間隔は１８０°（３６０°ＣＡに相当する）となっている。これら突起２７ａ〜２７ｃに対向するように、突起２７ａ〜２７ｃを検出して検出信号を出力するカム角センサ９２が設けられている。吸気カムシャフト２７が回転した場合には、突起２７ａ〜２７ｃがカム角センサ９２の近傍を通過する。これにより、カム角センサ９２からは、突起２７ａ〜２７ｃのそれぞれの通過に対応してパルス状の検出信号が出力される。
【００６２】
ここで、エンジン２が駆動している時においてＥＣＵ７０に入力されるクランク角センサ９０、およびカム角センサ９２からの信号を図４に示す。図４（ａ）は吸気カムシャフト２７の回転に伴いカム角センサ９２内に発生する電圧波形を示すものである。図４（ｂ）は、図４（ａ）の電圧波形をパルス状のカム角信号（Ｇ２信号）に変換したものである。図４（ｃ）はクランクシャフト４６の回転に伴いクランク角センサ９０内に発生する電圧波形を示すものである。図４（ｄ）は図４（ｃ）の電圧波形をＮＥ信号に変換したものである。本例では、ＮＥ信号のうち、歯９１ａに対応するパルス数は、クランクシャフト４６の１回転（３６０°ＣＡ）当たり３４個となっている。また、クランク角センサ９０から出力される回転信号のうち、欠歯９１ｂに対応する部分ではパルスの間隔が２パルス存在しないことにより広くされている。このパルス間隔が広い部分の数は、クランクシャフト４６の１回転（３６０°ＣＡ）当たり１つとなっている。
【００６３】
ＥＣＵ７０は、上述したクランク角センサ９０のＮＥ信号およびカム角センサ９２からのカム角信号に基づきクランクシャフト４６および吸気カムシャフト２７の回転位相を検知する。そして、ＥＣＵ７０は、クランクシャフト４６および吸気カムシャフト２７の回転位相から各気筒（＃１〜＃４）について気筒判別を行い、それら各気筒（＃１〜＃４）のうち燃料噴射や点火を行うべき気筒を選択する。
【００６４】
［車両の動作］
次に、上記の構成からなる車両１０の動作について説明する。車両１０は、停車、発進、通常走行、加速走行、又は制動などの各運転状態に応じて、各種の動作を行う。
【００６５】
車両１０の自動停止（アイドリングストップ）中では、エンジン２は停止状態である。この状態において、エアーコンプレッサ、ウォータポンプ、又はパワーステアリングポンプなどの補機類の駆動が必要な場合には、モータジェネレータ３は、エンジン２を駆動させることなく、電源装置５からの電力供給を受けて、それらの補機類を駆動する。ただし、エンジン２とモータジェネレータ３とは各々のプーリを介してＶベルトで回動自在に接続されているため、この状態においては、モータジェネレータ３のシャフトが回転することにより、その回転駆動力がエンジン２に伝達されてしまう。そこで、上記補機類のみを駆動するためには、エンジン２のクランクシャフトが回転しないように電磁クラッチを作動させて、モータジェネレータ３からの回転駆動力を遮断する。これにより、エンジン２を駆動させることなく、補機類のみ駆動させることができる。
【００６６】
車両１０の発進時、即ち、アイドリングストップ状態のときに運転者がブレーキペダルから足を離すと、モータジェネレータ３は、アイドリング回転数付近まで回転数を上昇する。そして、運転者がアクセルペダルを踏むことにより、モータジェネレータ３はエンジン２のクランクシャフトを回転させてエンジン２を自動再始動する。また、ブレーキＯＦＦ操作、つまり運転者がブレーキペダルから足を離した状態から一定時間が経過した場合においても、最適な動力性能を得るためエンジン２を自動再始動することができる。
【００６７】
通常走行時には、車両１０は、一般的な車両と同様にエンジン２からの駆動力が車輪８に伝達されて走行する。なお、通常走行時において電源装置５の電圧が低下している場合には、車輪８からの駆動力がモータジェネレータ３に伝達されてモータジェネレータ３が発電を行う。これにより、モータジェネレータ３は発電機として機能し、電源装置５の不足する電力を補充するために、電源装置５に対して充電を行う（以下、この運転状態を「回生」と呼ぶ。）。よって、電源装置５は、常時、適正な充電状態に維持される。
【００６８】
車両１０が登坂走行や加速走行をするときには、適切な動力性能を発揮するため、前記した通常走行時の状態に加えて、電源装置５の電力を使用してモータジェネレータ３を駆動し、モータジェネレータ３による回転駆動力をエンジン２の回転駆動力に付与することができる（以下、この運転状態を「アシスト」と称する。）これにより、車両１０は、エンジン２及びモータジェネレータ３の２つの動力源を効果的に使用して、高い動力性能を得ることができる。
【００６９】
減速などにおける制動時には、車輪８による駆動力が、動力伝達装置７、エンジン２を介してモータジェネレータ３に伝達され回生が行われる。
【００７０】
［エンジンの停止制御］
次に、上述した車両１０のエンジンの停止制御について説明する。上述したように、車両１０は、走行停止時にはアイドリングストップ、つまりエンジン２を自動停止する。その後、運転者が、ブレーキペダルから足を離すと同時にモータジェネレータ３はエンジン２のアイドリング回転数付近まで回転を上昇する。そして、運転者がアクセルペダルを踏むことによりモータジェネレータ３が回転駆動し、その回転駆動力によりエンジン２を自動再始動させる。このとき、車両１０では、エンジン２の自動始動時にスムーズな発進を可能とするために、アイドリングストップ時にエンジン２の内部において、クランク角度が最適なクランク角度停止位置に停止するように制御される。以下の例では、車両停止時におけるエンジンの慣性エネルギーを効果的に活用して正確な停止制御を行う。
【００７１】
以下、クランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させる方法について述べる。なお、最適なクランク角度停止位置は、圧縮行程にある気筒において、エンジン２の再始動時に圧縮行程上死点の乗越しが容易なクランク角度の停止位置とすることができる。例えば、本例のような４気筒エンジンの場合、クランク角度停止位置がクランク角度約９０°ＣＡ〜１２０°ＣＡの範囲内にあれば最適なクランク角度停止位置となる。
【００７２】
概要を説明すると、通常の車両１０の停止制御方法は、ＥＣＵ７０がアイドリング状態から所定のタイミングでエンジン２への燃料カットを実行し、その後のエンジン２の有する慣性エネルギーによって自然とエンジン２を停止させる。しかし、燃料カット時のエンジン回転数の大きさによってエンジン２の有する慣性エネルギーは毎回まちまちとなり、それに連動してクランク角度停止位置も毎回異なってしまう。そのため、通常の車両１０の停止制御方法では、クランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させることが困難となり、実際に車両が停止した際のクランク角度停止位置によっては次回のエンジン始動負荷が大きくなる。よって、モータジェネレータ３の有する出力トルクとの関係では、エンジン２のクランクシャフトを回転させることができず、エンジン２の自動再始動が失敗する確率が高くなる。
【００７３】
そこで、本例においては、燃料カット後のエンジン回転数を所定のタイミングで一定にすることにより、その時点においてエンジン２が有する慣性エネルギーを一定にする。そして、その後はその時点でエンジン２が有する慣性エネルギーを利用してエンジン２の回転を停止させる。これにより、毎回確実に、クランク角度を最適なクランク角度停止位置へ停止制御させることができる。
【００７４】
特に本実施形態においては、エンジン回転数を一定にさせる方法としてモータジェネレータ３を使用する。つまり、燃料カット後のクランクシャフトに所定のタイミングでモータジェネレータ３からの回転駆動力を付与することで（以下、「モータリング」と呼ぶ。）、エンジン２の有する慣性エネルギーを一定にする。これにより、エンジン停止時のクランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させる。クランク角度が最適なクランク角度停止位置にあれば、エンジン始動時におけるエンジン始動負荷を最小限にすることができ、エンジン２の自動再始動の失敗を効果的に防止することができる。
【００７５】
モータジェネレータ３を利用したエンジン停止時の回転数制御の様子を図５に示す。図５において、波形１００は本実施形態のエンジン停止制御によるエンジン回転数の変化を示す。波形１０１はエンジン停止制御における燃料カット信号波形を示し、燃料カット信号がＨレベルになると燃料カットを実行する。波形１０２はモータジェネレータ３の駆動信号（ＭＧ駆動信号）波形を示し、Ｈレベルの区間でモータジェネレータ３が駆動される。
【００７６】
今、時刻ｔ0で運転者がアクセルペダルを離したとすると、時刻ｔ0以降はエンジン２の回転数は、ほぼそのエンジンのアイドリング回転数ＮＥ１となる。時刻ｔ1において運転者がブレーキペダルを踏み込んだとすると、その時点でＥＣＵ７０は燃料カット信号をＨレベルとし、燃料カットを指示する。時刻ｔ1にて燃料カットが実行されると、エンジン２の回転数は徐々に低下する。ＥＣＵ７０は、エンジン回転数が予め決められたモータ設定回転数ＮＥ２まで低下したことを検出すると（時刻ｔ2）、ＭＧ駆動信号をＨレベルとし、モータジェネレータ３を駆動させ、エンジン２をモータジェネレータ３による駆動に切り換える。
【００７７】
そして、所定期間（時刻ｔ2〜ｔ3）にわたりモータジェネレータ３は予め決定されたモータ設定回転数ＮＥ２でエンジン２を駆動し、所定期間が経過するとＥＣＵ７０はモータジェネレータ３の駆動を停止する（時刻ｔ3）。時刻ｔ3でモータジェネレータ３による駆動力が除去されると、エンジン２はその時点で有する慣性エネルギーのみにより回転するのでエンジン回転数は徐々に低下し、時刻ｔ4付近でエンジン２は停止する。
【００７８】
このように、本実施形態では、エンジン停止時にエンジン２の駆動を一旦モータジェネレータ３による駆動に切り替え、エンジン２を所定の回転数ＮＥ２に保持した後でエンジンの駆動力を除去する。駆動力を除去した時点でエンジン２が有する慣性エネルギーは主としてその時点のエンジン回転数により決まるので、必ず所定のエンジン回転数ＮＥ２にエンジンの回転数を維持してから駆動力を除去するようにすれば、エンジン２は毎回同じ慣性エネルギーを持ち、同じ推移で停止する。
【００７９】
次に、上述のように所定のエンジン回転数ＮＥ２で駆動力を除去した後、エンジンが停止するまでのエンジンの挙動を説明する。図６は、エンジン２に対する駆動力を除去した後のエンジン２のクランク角度の変位を示す。図６において、縦軸は所定気筒のクランク角度の変位（°ＣＡ）を示す。なお、前記所定気筒とは、クランク角度が０°ＣＡ〜１８０°ＣＡに変位するとき圧縮行程にある気筒、例えば、＃３気筒を対象とする。一方、横軸は時間（秒）を示す。
【００８０】
具体的には、縦軸は、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程から膨張行程に移行する際のクランク角度変位（°ＣＡ）を示しており、クランク角度変位が、下死点（０°ＣＡ）から上死点（１８０°ＣＡ）まで、３０°ＣＡ間隔毎に示される。一方、横軸は、モータリング停止時（０（秒））から所定気筒のクランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させるまでの経過時間（０.６（秒））を０．１（秒）間隔毎に示したものである。
【００８１】
次に、図中のグラフについて説明する。図中には２種類のグラフが示されている。これは、モータジェネレータ３による駆動（モータリング）停止時のエンジン回転数が高い場合のグラフ１１０と低い場合のグラフ１１２である。即ち、０秒から０.１秒の間において、傾きが大きいグラフ１１０はモータリング停止時のエンジン回転数が高い場合のクランク角度変位を示し、傾きが小さいグラフ７１はモータリング停止時のエンジン回転数が低い場合のクランク角度変位を示す。
【００８２】
先ず、０秒から０.１秒付近においては、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程の下死点から上死点に上昇している様子を示している。所定気筒に対応するピストンは、０.１秒経過直後に圧縮行程上死点近傍まで上昇する。このときは、エンジン２のクランクシャフト４６は正転している。
【００８３】
その後、所定気筒に対応するピストンは圧縮行程上死点（１８０°ＣＡ）の乗越しができずに、０.３秒付近までエンジン２のクランクシャフトは逆転する。これは以下の理由による。即ち、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程上死点に接近することにより、シリンダ内の容積は次第に小さくなり、圧力が高まってくる。これに比例して、シリンダ内においてはピストンを押し返そうとする圧縮反力１１６（以下、「コンプレッション反力」と呼ぶ。）も大きくなってくる。したがって、圧縮行程上死点付近では、シリンダ内におけるコンプレッション反力が最も大きい状態となるので、その時のエンジンが有する慣性エネルギーによってはコンプレッション反力に対抗できず、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程下死点側に押し返される結果となる。このように、所定気筒に対応するピストンは、圧縮行程上死点への乗越しができずにエンジン２のクランクシャフトが逆転する。
【００８４】
その後、所定気筒に対応するピストンは、圧縮行程下死点側、即ち膨張行程側に移行するが、０.３秒付近においてエンジン２のクランクシャフト４６は再び逆転する。つまり、エンジン２のクランクシャフトは正転する。これは以下の理由による。即ち、このとき、所定気筒に対応するピストンは、まず膨張行程下死点側に下降する。膨張行程では吸排気弁がともに閉状態となっているため、ピストンが膨張行程下死点側に下降するのに従い、シリンダ内の容積が次第に大きくなる。これによって、シリンダ内では負圧が形成されると共に、その負圧が次第に大きくなる。したがって、所定気筒に対応するピストンは、その負圧に起因する反力１１８によって上死点側の方向に再び引き戻される。これにより、エンジン２のクランクシャフトは再び正転する。
【００８５】
その後、０.３秒付近からエンジン２の有する慣性エネルギーが徐々に低下し、０．６秒後にエンジン２が停止する。これにより、クランク角度停止位置は、クランク角度９０°ＣＡ〜１２０°ＣＡの範囲内に収束する。クランク角度停止位置が、最終的にクランク角度９０°ＣＡ〜１２０°ＣＡの範囲内に収束すれば、最適なクランク角度停止位置に停止制御されたことになり、停止制御は成功といえる。
【００８６】
また、上述のエンジン停止制御によれば、エンジン停止時において各気筒がどの行程で停止するかを、エンジン停止前に予測することができる。図５に示すように、上記のエンジン停止制御では、燃料カット後に所定のモータリング期間を設けてエンジンの回転数を予め決められた所定回転数に維持することにより、その時点においてエンジンが有する慣性エネルギーを一定とした後、モータリングを終了してエンジンの駆動力を除去し、エンジンを停止させる。よって、モータリング終了後に、エンジンが何回転してから停止するかは、モータリング終了時においてエンジンが有する慣性エネルギー、即ち、モータリングにより維持されるエンジン回転数やモータリング期間などに依存する。逆に言えば、モータリング回転数を一定に維持しているので、モータリング終了後にエンジン（クランクシャフト）が停止するまでに何回転するかは常に一定となる。
【００８７】
よって、前述のカム角センサ９２などを利用した気筒判別により、モータリング開始時において各気筒がどの行程にあるかを検出しておけば、その後にモータリング期間にわたりモータリングを実行し、最終的にエンジンが停止したときに各気筒がどの行程になるかを予測することができる。例えば、モータリング終了時にある特定の行程にある気筒が次の圧縮上死点を乗り越えることができるが、２つ目の圧縮上死点を乗り越えることはできないように、モータリング終了時の慣性エネルギー、つまりモータリング終了時のエンジン回転数が決定されているとすれば、エンジンが停止したときにその気筒は圧縮行程にあることになる。また、モータリング期間中にエンジンが何回転するかはモータリング期間に応じて既知である。よって、ＥＣＵ７０は、モータリング停止時又はモータリング開始時における各気筒の行程の情報と、モータリング終了後にエンジンが慣性エネルギーにより何回転するかを示す情報などに基づいて、エンジン停止時に各気筒がどの行程になるかを、エンジン停止制御の実行中に予測することができる。以下に述べる本発明のエンジンの停止始動制御においては、この予測結果を利用して、エンジン停止後に特定の行程にあると予測される気筒内に対して、エンジン停止前に混合気を封入する。
【００８８】
［停止始動制御］
次に、本発明に係る早期点火始動のためのエンジンの停止始動制御について述べる。
【００８９】
（第１実施形態）
第１実施形態は、上述した最適なクランク角度停止位置への停止制御を実行する際に、エンジン停止時に圧縮行程で停止すると予測される気筒に予め燃料噴射を行って混合気を燃焼室内に封入しておき、エンジン始動時、モータジェネレータによるクランキングに加えて、その混合気に対して点火を行うことにより、エンジン２の早期始動を行う。
【００９０】
まず、本実施形態の基本的原理を説明する。本実施形態では、例えば、アイドリングストップなどのエンジン停止時に、上述のエンジン停止制御を行うとともに、エンジン停止時に各気筒がどの行程となるかを予測し、エンジン停止時に圧縮行程になると予測される気筒を特定する。なお、エンジン停止時に各気筒がどの行程にあるかは、先に述べた方法で予測することができる。
【００９１】
通常、エンジン停止中に圧縮行程にある気筒は吸排気弁ともに閉状態となっているため、いわゆる直噴型エンジンとは異なり、本実施形態のようなポート噴射型エンジンではエンジン停止後にその気筒の燃焼室内に混合気を封入することはできない。そのため、エンジン停止時に圧縮行程になると予測される気筒（以下、「停止時圧縮行程気筒」とも呼ぶ。）の燃焼室内に混合気を封入しておくためには、その気筒の吸気行程で予め燃料噴射を行っておく必要がある。そこで、エンジン停止時に例えば＃３気筒が圧縮となると予測される場合には、ＥＣＵ７０は、その気筒について圧縮行程の前行程である吸気行程で燃料噴射を行い、燃焼室内に予め混合気を封入しておく。この燃料噴射を行う時点ではエンジンは停止前であり、吸気行程にある当該気筒の燃焼室内は負圧状態となっているため、通常通り、吸気ポートで噴射された燃料を含む混合気を確実に燃焼室内に吸入することができる。これにより、エンジン停止制御が完了し、エンジンが停止したときには、停止時圧縮行程気筒（本例では＃３気筒）の燃焼室内には混合気が封入された状態となる。
【００９２】
エンジン始動時には、ＥＣＵ７０は、モータジェネレータ３によりクランキングを行うとともに、その停止時圧縮行程気筒（＃３気筒）に対して点火を行って爆発エネルギーを発生してクランクシャフトを回転させることにより、エンジン２の早期始動を行うことができる。
【００９３】
なお、このようにしてエンジン停止時に停止時圧縮行程気筒に封入されている混合気は、エンジン停止制御中、即ちエンジン停止前の状態におけるＡ／Ｆセンサ出力に基づく良好な空燃比となっている。また、前述のエンジン停止制御の説明にて述べたように、慣性エネルギーを利用してエンジンを停止する際には、停止直前にエンジンの回転が反転するので、封入された混合気は燃焼室内でピストンにより圧縮及び膨張を繰り返すことになり、空気と燃料とがよく混ざった状態となる。さらに、エンジン停止後も、未だエンジンが暖機状態にあるため、その混合気はシリンダからの熱を受けて燃焼室内で対流を生じ、空気と燃料の混合を促進する。これらの理由により、燃焼室内では霧状化した均質な混合気が保持され、その混合気は着火し易い状態となっている。よって、エンジン始動時の点火により円滑に燃焼し、エンジンの早期始動が可能となる。
【００９４】
次に、第１実施形態について図７乃至図１０を参照して詳しく説明する。先ず、第１実施形態に係る早期点火始動のための停止制御の方法について述べる。図７は本実施形態による停止制御例を示し、図８は、その停止制御のフローチャートである。
【００９５】
図７は、エンジン停止直前における各気筒の状態を示す行程図、及び、行程図に対応するタイムチャートを示す。図７では、停止時圧縮行程気筒は＃３気筒であると仮定している。なお、本実施形態では、４気筒エンジンの例を説明するが、本発明の適用はこれに限られるものではない。また、エンジン２の点火順序は、図７に示すように、例えば、＃１気筒−＃３気筒−＃４気筒−＃２気筒の順とするが、本発明の適用はこれに限られるものではない。
【００９６】
ここでのエンジン停止制御は、基本的には先に図５及び図６を参照して説明したものと同様である。即ち、運転者がアクセルをオフした後、ブレーキオンの検出時など（時刻ｔ１）に燃料カット信号がオンとなり、燃料カットが行われる。これにより、原則として時刻ｔ１以降は燃料の噴射は行われない。その後、エンジン回転数が所定回転数まで低下すると、時刻ｔ２でＭＧ駆動信号がオンとなり、モータリングが開始される。モータリングは所定時間経過後の時刻ｔ３で終了し、その後、エンジンは図６に示した挙動を示して時刻ｔ４で停止する。なお、エンジンが停止した位置を図中では実停止位置として波線で示している。
【００９７】
エンジン停止状態では、停止時圧縮行程気筒である＃３気筒が圧縮行程になる。ＥＣＵ７０はこれをエンジン停止制御中、例えばモータリング開始時などに既に予測している。そして、ＥＣＵ７０は、停止時圧縮行程気筒である＃３気筒に対し、エンジン停止直前の吸気行程で燃料噴射を行う（矢印２１０を参照）。つまり、燃焼カット信号を参照するとわかるように、燃料カット信号の変化後は原則として燃料噴射は行わないのであるが、停止時圧縮行程気筒に混合気を封入するために、例外的に停止時圧縮行程気筒がエンジン停止直前の吸気行程にある間に限り、燃料カットを一時的に中断して燃料を噴射している（時刻ｔ５〜ｔ６）。これにより、エンジン停止時に圧縮行程となった＃３気筒は混合気が封入された状態となる。時刻ｔ４でエンジンが停止する付近ではＥＣＵ７０は点火カット信号をオンとし、全気筒で点火を停止する。
【００９８】
次に、こうしてエンジンが停止した後の始動制御について図８を参照して説明する。図８は、停止制御後におけるエンジン２の始動制御例を示す行程図である。なお、図８に示す実停止位置は、図７に示す実停止位置と同様である。
【００９９】
図８に示すように、先ず、＃４気筒は実停止位置において吸気行程となっている。よって、エンジン２の早期始動を図るため、ＥＣＵ７０は、エンジン始動条件が具備されると、燃料カット信号をオフとし、吸気行程にある＃４気筒の燃焼室内に対してＥＦＩを通じて燃料噴射を実行する（矢印２２０参照）。
【０１００】
また、実停止位置において、＃３気筒は前述のように圧縮行程にあり、＃３気筒の燃焼室内には混合気が封入されている。よって、ＥＣＵ７０は、＃３気筒の燃焼室内に封入された混合気に対して点火を実行する（矢印２２１参照）ことにより、クランクシャフトを回転させる。具体的には、ＥＣＵ７０は、エンジン始動条件が具備されると、点火カット信号をオンからオフにし、＃３気筒が圧縮上死点に到達したとき点火装置に対して点火指令信号を送信する。これにより、ＥＣＵ７０は、そのとき生じる燃焼圧によりクランクシャフトを回転させる。その後は、通常通り燃料の噴射及び点火が実行される。
【０１０１】
このように、本実施形態によれば、エンジン始動時には、モータジェネレータによるクランキングに加えて、エンジン停止時に停止時圧縮行程気筒に封入しておいた混合気を燃焼させて爆発エネルギーを発生してクランクシャフトを駆動するので、エンジン２の早期の初爆が実現され、エンジン始動を迅速化することができる。
【０１０２】
次に、第１実施形態に係る停止制御のフローチャートについて図９を参照して説明する。この制御は、基本的には、ＥＣＵ７０が各種センサからの出力信号に基づいて実行する。
【０１０３】
順に説明すると、ステップＳ１では、ＥＣＵ７０は、例えばブレーキペダルスイッチの出力信号状態、エンジン回転数が所定の回転数になったか否かなどを判断基準として、エンジン停止条件が具備されたか否かを判定する。具体的には、ブレーキペダルと連動するブレーキスイッチがＯＮであり、かつエンジン回転数が所定の回転数（例えば、０（rpm）近傍）にあるとき、ＥＣＵ７０は、それらの各状態を検出するセンサからの出力信号に基づいてエンジン停止条件が具備されたと判断する（ステップＳ１；Ｙｅｓ）。これにより、ステップＳ２へ移行する。一方、ブレーキスイッチがＯＦＦ、或いはエンジン回転数が所定の回転数（例えば、０（rpm）近傍）にないとき、それらの各状態を検出するセンサからの出力信号に基づいて、エンジン停止条件を不具備とする（ステップＳ１；Ｎｏ）。したがって、エンジン停止条件が具備されるまで、ステップＳ２へは移行しない。
【０１０４】
次に、ステップＳ２では、ＥＣＵ７０は、各気筒に対する燃料カットを実行する。次に、ステップＳ３では、ＥＣＵ７０は、エンジン回転数と、予め設定された回転数とを比較し、モータリングの開始が可能か否かについて判定する。エンジン回転数が、所定回転数以下になったときはステップＳ４へ移行し、モータ制御装置４を通じてモータジェネレータ３を駆動し、モータリングを開始する（ステップＳ３；Ｙｅｓ）。具体的には、ＥＣＵ７０は、所定のモータリング実行時間に対応する指令信号をモータ制御装置４に送信し、モータ制御装置４はその指令信号に基づきモータジェネレータ３を制御する。これにより、所定時間にわたりモータリングが実行される。一方、エンジン回転数が所定回転数より大きいときは、当該エンジン回転数が所定回転数以下となるまで、ステップＳ４へは移行しない（ステップＳ３；Ｎｏ）。
【０１０５】
次に、ステップＳ５では、ＥＣＵ７０は、前述のように、モータリング開始時の気筒判別信号やモータリング実行時間などに基づいて、停止時圧縮行程気筒の予測を行う。なお、本例ではＥＣＵ７０は＃３気筒が停止時圧縮行程気筒である予測することになる。その後、ＥＣＵ７０は、エンジン停止直前に、その気筒の吸気行程において燃料噴射を行うため、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、＃３気筒が現在どの行程にあるのか常時検出する。そして、ステップＳ６でＥＣＵ７０は、停止時圧縮行程気筒、つまり＃３気筒が吸気行程になったか否か判定する。＃３気筒が吸気行程になったときは、ステップＳ７へ移行する（ステップＳ６；Ｙｅｓ）。一方、＃３気筒が未だ吸気行程へ移行していない間は、＃３気筒が吸気行程になるまで、ステップＳ７へは移行しない（ステップＳ６；Ｎｏ）。
【０１０６】
次に、ステップＳ７では、ＥＣＵ７０は、停止時圧縮行程気筒となる気筒、つまり吸気行程にある＃３気筒の燃焼室内に対して、ＥＦＩを通じて、所定量の燃料噴射を実行し、燃料噴射が終了したときは（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、ステップＳ９へ進む。
【０１０７】
次に、ステップＳ９では、ＥＣＵ７０は、モータ制御装置４からのモータリング停止指令信号を検出すると、ステップＳ１０へ移行し、モータリングを停止する。モータリング停止指令信号は、前記ステップＳ４で設定されたモータリングが終了する時間になると、モータ制御装置４からＥＣＵ７０に送信される。一方、モータリング停止指令信号が検出されるまでは、ステップＳ１０へは移行しない（ステップＳ９；Ｎｏ）。次に、ステップＳ１１では、ＥＣＵ７０は、ＥＦＩを通じて、各気筒に対する点火カットを実行する。その後、エンジン２は図６に図示したような挙動を示し、停止する（ステップＳ１２）。
【０１０８】
こうして、本発明の停止制御により、クランク角度が最適クランク角度位置となり、かつ、停止時圧縮行程気筒の燃焼室に混合気が封入された状態でエンジンが停止する。
【０１０９】
次に、第１実施形態に係るエンジンの始動制御のフローチャートについて図１０を参照して説明する。まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ７０は、イグニションスイッチがＯＮ、及びプレーキペダルスイッチがＯＮなどの所定のエンジン始動条件が具備されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。エンジン始動条件が具備されると、ＥＣＵ７０はモータジェネレータ３によりモータリング（クランキング）を行う（ステップＳ１０２）。また、ＥＣＵ７０は、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、エンジン停止時に吸気行程にある気筒（以下、「停止時吸気行程気筒」とも呼ぶ。）を検出して当該気筒に燃料噴射を行う（ステップＳ１０３）とともに、停止時圧縮行程気筒に対して点火を行う（ステップＳ１０４）。停止時圧縮行程気筒は、前述のように混合気が封入されているので、直ちに燃焼が生じ、爆発エネルギーによりクランクシャフトの回転が得られる。これにより、初爆までの時間を極めて短くすることが可能となり、エンジン２の早期点火始動を行うことができる。こうしてエンジン２が始動する。
【０１１０】
以上説明したように、本発明の第１実施形態では、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒をエンジン停止制御中に予測して、その気筒に燃料を噴射して燃焼室内に混合気を封入しておく。よって、エンジン始動時にはその気筒で直ちに燃焼を開始してエンジンを早期に始動させることができる。
【０１１１】
（第２実施形態）
第２実施形態は、上述した第１実施形態に係るエンジン停止始動制御を基本としつつ、さらに迅速にエンジン２の早期点火始動を実現しようとするものである。具体的には、本実施形態では、停止時に膨張行程で停止すると予測される気筒（以下、「停止時膨張行程気筒」とも呼ぶ。）に対しても予め燃料噴射を行って、エンジン停止時に混合気を封入しておき、エンジン始動時、その混合気に対して常圧着火を行うことにより、エンジン２のさらなる早期始動を図る。ここで、常圧着火とは、ＥＣＵ７０が、通常の圧縮行程による圧縮状態の混合気ではなく、大気状態に近い膨張行程の燃焼室内の混合気に対し、ＥＦＩを通じて点火することをいう。
【０１１２】
本実施形態の概要を説明すると、先ずエンジン停止制御中に停止時圧縮行程気筒及び停止時膨張行程気筒を予測する。例えば、エンジン停止時に、＃１気筒は膨張行程、＃３気筒は圧縮行程となると予測される場合には、ＥＣＵ７０は、それらの気筒へエンジン停止直前の吸気行程において夫々燃料噴射を行い、混合気を各燃焼室内に封入しておく。これにより、エンジン停止制御が完了してエンジンが停止したときには、各気筒の燃焼室内に混合気が封入され保持された状態となっている。しかも、その混合気は、前述のように、エンジン停止時のエンジン反転動作や、シリンダからの受熱による対流効果などによって、霧化した良好な混合気となっており、着火し易い状態となっている。
【０１１３】
よって、その後にエンジン始動条件が成立すると、ＥＣＵ７０は、先ず、モータジェネレータ３を駆動してクランキングを行うとともに、停止時圧縮行程気筒及び停止時膨張行程気筒に点火を開始する。これにより、モータジェネレータの駆動エネルギー、停止時圧縮行程気筒の爆発エネルギーに加えて、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーを利用してエンジンを始動させることができるので、エンジンの始動をより迅速化、確実化することができる。
【０１１４】
次に、第２実施形態におけるエンジン停止制御例について図１１を参照して説明する。図１１において、第２実施形態のエンジン停止制御が第１実施形態におるエンジン停止制御（図７参照）と異なるのは、時刻ｔ１にて燃料カットが実行された後、停止時膨張行程気筒である＃１気筒に対しても燃料の噴射が行われていることである。即ち、エンジン停止制御において、時刻ｔ１で燃料カットが行われ、時刻ｔ２でエンジン回転数が所定回転数まで低下するとモータジェネレータによるモータリングが開始される。その後、停止時膨張行程気筒である＃１気筒がエンジン停止直前の吸気行程となる時刻ｔ５で燃料カットが一時的に中断され、＃１気筒に燃料噴射が行われる（矢印２１１）。続いて、停止時圧縮行程気筒である＃３気筒でも燃料噴射が行われる（矢印２１０）。なお、これは第１実施形態と同様である。これら２つの気筒への燃料噴射が完了すると、時刻ｔ６で再び燃料カットが実施される。そして、時刻ｔ３でモータリングを終了し、エンジンは時刻ｔ４で停止する。
【０１１５】
次に、第２実施形態におけるエンジン始動制御例について図１２を参照して説明する。図１２において、エンジン始動条件が具備されると、燃料カット信号がオフとなり燃料噴射が開始されるとともに、点火カット信号がオフとなり点火が実施される。図中の実停止位置で示すエンジン停止中には、停止時圧縮行程気筒である＃３気筒と、停止時膨張行程気筒である＃１気筒に混合気が封入されているので、エンジン始動時には、＃１気筒に点火（矢印２２１）が行われるとともに＃３気筒にも点火（矢印２２０）が行われ、爆発エネルギーによる駆動力が生成される。これら爆発エネルギーがモータジェネレータによるクランキングに追加されるので、エンジンの早期始動が可能となる。
【０１１６】
次に、第２実施形態に係るエンジン停止制御のフローチャートについて図１３を参照して説明する。図１３は、本実施形態による停止制御のフローチャートである。なお、この制御は基本的にＥＣＵ７０が各種センサからの出力信号に基づいて実行する。また、本実施形態において、第１実施形態と同様の箇所は簡略化して説明する。
【０１１７】
順に説明すると、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４までは、第１実施形態に係る停止制御方法のフローチャート（図９参照）のステップＳ１〜ステップＳ４と同様であるため、説明を省略する。
【０１１８】
次に、ステップＳ２０５では、ＥＣＵ７０は、モータリング開始時の気筒判別信号やモータリング時間などに基づいて、停止時圧縮行程気筒及び停止時膨張行程気筒の予測を行う。本例では、図１１を参照して説明したように、ＥＣＵ７０は、エンジン停止時に、＃１気筒が膨張行程、＃３気筒が圧縮行程で停止するものと予測したとする。次に、ＥＣＵ７０は、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、＃１気筒及び＃３気筒が現在どの行程にあるのか常時検出する。
【０１１９】
そして、ステップＳ２０６では、ＥＣＵ７０は、停止時膨張行程気筒、つまり検出した＃１気筒が吸気行程になったか否か判定する。＃１気筒が吸気行程になったときは、ステップＳ２０７へ移行し、ＥＣＵ７０は、吸気行程にある停止時膨張行程気筒、つまり＃１気筒に対して所定量の燃料噴射を実行する。そして、燃料噴射が終了したときは、ステップＳ２０９へ移行する（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）。これにより、エンジン停止時、＃１気筒は燃焼室内に混合気を封入した状態で停止することになる。
【０１２０】
次に、ステップＳ２０９へ移行するが、ステップＳ２０９〜ステップＳ２１１までは、第１実施形態に係る停止制御方法のフローチャート（図４参照）のステップＳ６〜ステップＳ８と同様である。即ち、ＥＣＵ７０は停止時圧縮行程気筒となる気筒、つまり＃３気筒に対して吸気行程で所定量の燃料噴射を実行する。これにより、エンジン停止時に＃３気筒は燃焼室内に混合気を封入した状態で停止することになる。
【０１２１】
次に、ステップＳ２１２では、ＥＣＵ７０は、各気筒に対する点火カットを実行する。次に、ステップＳ２１３では、ＥＣＵ７０は、モータ制御装置４からのモータリング停止指令信号を検出すると、モータリングを停止する（ステップＳ２１４）。なお、モータリング停止指令信号は、所定のモータリング時間が経過するとモータ制御装置４からＥＣＵ７０に送信される。そして、エンジン２が停止する（ステップＳ２１５）。こうして、エンジンが停止した状態では、＃１気筒は膨張行程、＃３気筒は圧縮工程となり、両気筒には混合気が封入された状態となる。
【０１２２】
次に、第２実施形態に係るエンジン始動方法について述べる。図１４は、本実施形態によるエンジン始動制御のフローチャートである。なお、この制御は、基本的にＥＣＵ７０が各種センサからの出力信号に基づいて実行する。また、本実施形態において、第１実施形態と同様の箇所は簡略化して説明する。
【０１２３】
順に説明すると、ステップＳ３０１では、ＥＣＵ７０はエンジン始動条件が具備されたか否かを判定する。エンジン始動条件が具備されると、ＥＣＵ７０はモータジェネレータ３によるモータリングを開始する（ステップＳ３０２）。
【０１２４】
続いて、ステップＳ３０３では、ＥＣＵ７０は、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、停止時膨張行程気筒（＃１気筒）を検出して、点火装置に点火指令信号を送信し、停止時膨張行程気筒（＃１気筒）の燃焼室内の混合気に対して点火を実行する（常圧着火）。これにより、クランクシャフトの駆動力が発生する。
【０１２５】
また、ＥＣＵ７０は、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、停止時吸気行程気筒に対して燃料噴射を行い（ステップＳ３０４）、さらに停止時圧縮行程気筒に対して点火を行う（ステップＳ３０５）。停止時圧縮行程気筒は、前述のように混合気が封入されているので、直ちに燃焼が生じ、爆発エネルギーによりクランクシャフトの回転が得られる。こうしてエンジン２が始動する。
【０１２６】
以上説明したように、本発明の第２実施形態では、エンジン停止時に圧縮行程及び膨張行程となる気筒をエンジン停止制御中に予測して、その気筒に燃料を噴射して燃焼室内に混合気を封入しておく。よって、エンジン始動時にはその気筒で直ちに燃焼を開始してエンジンを早期に始動させることができる。
【０１２７】
なお、本実施形態では、モータジェネレータによるクランキング及び停止時圧縮行程気筒の爆発エネルギーに加えて、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーを利用して、早期のエンジン始動を行っている。先に述べたように、エンジン始動時には、まずモータジェネレータによるクランキングを実行するのであるが、モータジェネレータによる駆動は、モータジェネレータを駆動するバッテリーの充電電圧などが低い場合には励磁電流の立ち上がりが遅くなり、モータジェネレータの最大トルクを出力可能となるまでに時間を要する場合がある。この点、本実施形態のように、モータジェネレータによるエネルギーに加えて、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーを併用してエンジンを始動すれば、エンジン始動時に直ちに爆発エネルギーを得られる。これは、図１２からわかるように、停止時圧縮行程気筒の燃焼（膨張行程）は時間的な遅れがあるが（矢印２２０）、停止時膨張行程気筒の燃焼は直ちに行われる（矢印２２１）からである。よって、エンジン始動時に上述のようなモータジェネレータによるトルク出力に時間的な遅れが生じた場合でも、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーによりエンジン始動までの時間を短縮できる点で特に有効である。
【０１２８】
なお、上述の第２実施形態は停止時圧縮行程気筒及び停止時膨張行程気筒に混合気を封入しておいてエンジン始動時に爆発エネルギーを生じさせるものであるが、停止時膨張行程気筒のみに混合気を封入し、爆発エネルギーを利用することもできる。但し、停止時圧縮行程気筒の爆発エネルギーは通常の燃焼と同様に圧縮状態の混合気を利用するため大きいが、それに比べると、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーは、常圧着火であり、混合気が未圧縮（大気圧程度）である分小さい。よって、第１実施形態に従って、停止時圧縮行程気筒の爆発を利用することに加えて、さらに停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーも追加してエンジンの始動促進を図ることが望ましい。
【０１２９】
（第３実施形態）
上述の第２実施形態のエンジン始動制御においては、まずモータジェネレータによりクランキングを行うとともに、停止時圧縮行程気筒と停止時膨張行程気筒に点火して爆発エネルギーによりエンジン始動を促進する。よって、モータジェネレータの駆動力に、停止時膨張行程気筒の爆発エネルギーを追加してクランキングを行うことになる。しかし、何らかの原因で停止時膨張行程気筒で最初の点火（図１２の矢印２２１参照）に失敗し、失火した場合には、爆発エネルギーが得られず、モータジェネレータのみによりクランキングが行われることになる。この場合、モータジェネレータの励磁電流がある値以上に増加していない状態でモータジェネレータを駆動すると、クランキングに必要なトルクが得られず、モータジェネレータがロックしてしまう恐れがある。
【０１３０】
そこで、本実施形態では、まず停止時膨張行程気筒による爆発エネルギーによりクランクシャフトが回転し始めたこと、つまりクランク角度の変化を検出し、クランク角度が一定時間にわたり変化しない場合は、励磁電流が所定値以上になってからモータジェネレータによる駆動を行う。停止時膨張行程気筒における爆発によりクランクシャフトが回転し始めた場合は、モータジェネレータの励磁電流が多少低く、トルクが多少小さくてもモータジェネレータがロックする可能性は低い。しかし、停止時膨張行程気筒における最初の点火に失敗した場合には、モータジェネレータのみでクランキングを行うことになる。よって、その場合には、モータジェネレータの励磁電流が所定値を上回り、ロックしない程度のトルクが得られる状態になってから、モータジェネレータによるクランキングを開始することとするのである。
【０１３１】
また、このようにクランク角度が変化し始めたことを確認してからモータジェネレータによるクランキングを開始することは、次のような利点もある。仮にモータジェネレータ３によるクランキングを先に実行すると、クランクシャフトが正方向に回転し、ピストンが作動するため停止時膨張行程気筒の燃焼室内の容積が大きくなり、そこに封入した混合気の圧縮度が小さくなってしまう。加えて、停止時膨張行程気筒ではピストンの作動に伴って排気弁も徐々に開き出す。よって、モータジェネレータによりクランクシャフトが駆動されることにより、停止時膨張行程気筒の常圧着火を行っても失火する確率が高くなる。また、失火を防止することができたとしても、停止時膨張行程気筒の燃焼室内の混合気の圧力が小さくなっているため、当該膨張行程気筒に対して常圧着火を行ったとしても、燃焼圧は小さいものとなる。よって、この場合も、エンジンの始動が失敗する可能性が高くなる。そこで、本実施形態では、停止時膨張行程気筒の最初の常圧着火が失敗し、クランク角度の変化が検出されない場合には、モータジェネレータで十分なトルクが得られるまで、モータジェネレータによるクランキングを実行しないこととしたのである。
【０１３２】
次に、第３実施形態に係るエンジン始動制御のフローチャートについて図１５を参照して説明する。なお、第２実施形態に係るエンジン始動制御と重複する部分は簡略化して説明する。このエンジン始動制御は、基本的にＥＣＵ７０が各種センサからの出力信号に基づいて実行する。
【０１３３】
順に説明すると、ステップＳ４０１では、ＥＣＵ７０は、エンジン始動条件が具備されたか否かを判定する。エンジン始動条件が具備されると、ステップＳ４０２でモータジェネレータへの通電を開始する。但し、このとき、モータジェネレータによるクランキングは未だ行われない。
【０１３４】
次に、ステップＳ４０３では、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ９０などからの出力信号に基づき、停止時のクランク角度を検出する。なお、エンジン停止制御中に停止時のクランク角度が既知である場合は、この処理は省略することができる。続いて、ステップＳ４０４では、ＥＣＵ７０は、カム角センサ９２などからの出力信号に基づき、停止時膨張行程気筒（＃１気筒）を判別して点火を実行する（常圧着火）。
【０１３５】
続いて、ステップＳ４０５では、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４０４での常圧着火によってクランクシャフトが回転駆動し始めたか否かを判定する。具体的には、先ず、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ９０などからの出力信号に基づき、常圧着火後のクランク角度を検出する。そして、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４０３において検出したクランク角度との比較により、クランク角度が所定の角度まで変化したか否か判定する。これにより、停止時膨張行程気筒（＃１気筒）での初爆（常圧着火）によってエンジン２の始動が成功したか否かを判定することができる。クランク角度の変化があったときは、ステップＳ４０８へ移行する（ステップＳ４０５；Ｙｅｓ）。一方、クランク角度の変化がなかったとき、若しくはクランク角度の変化があったとしても所定の角度まで変化しなかったときは、ステップＳ４０６へ移行する（ステップＳ４０５；Ｎｏ）。
【０１３６】
続いて、ステップＳ４０６に遷移した場合は、ＥＣＵ７０は、モータ制御装置４を通じて、モータジェネレータ３の励磁電流値を検出する。次に、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４０６で検出したモータジェネレータ３の励磁電流値と、予め設定された電流値とを比較する。そして、ＥＣＵ７０は、そのモータジェネレータ３の励磁電流値が、設定された電流値以上になったか否か判定する（ステップＳ４０７）。モータジェネレータ３の励磁電流値が、設定された電流値以上になったときは、ステップＳ４０９へ移行する（ステップＳ４０８；Ｙｅｓ）。
【０１３７】
一方、モータジェネレータ３の励磁電流値が、設定された電流値より小さいときは、ステップＳ４０９へは移行しない（ステップＳ４０８；Ｎｏ）。即ち、ステップＳ４０８における判定の意義は、通電後のモータジェネレータ３の励磁電流値を検出することによって、モータジェネレータ３の出力トルクがクランクシャフトを回転駆動させるのに十分なトルクになったか否かを確認することにある。これにより、前述のようにモータジェネレータがロックしてしまうことを防止できる。
【０１３８】
続いて、ステップＳ４０８では、ＥＣＵ７０は、モータ制御装置４を通じて、モータジェネレータ３によるモータリングを開始する。これにより、確実にエンジン２の始動を行う。続いて、ステップＳ４０９にてＥＣＵ７０は停止時吸気行程気筒へ燃料を噴射し、ステップＳ４０１にて停止時圧縮行程気筒へ点火を実行して爆発を生じさせ、エンジン回転トルクを発生させる。こうして、エンジンが始動する。
【０１３９】
［変形例］
なお、本実施形態においては、説明の便宜上、ポート噴射方式、つまり吸気ポートに設けられたインジェクタを通じて燃料噴射を行うエンジンの場合を説明したが、筒内直噴方式、つまりピストンヘッド上端部近傍に設けられたインジェクタを通じて直接燃焼室内への燃料噴射を行うエンジンに対しても本発明は適用可能である。
【０１４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内燃機関の停止始動制御装置によれば、機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測し、機関停止直前に、その気筒が吸気行程となったときにその気筒内に吸気ポートを通じて燃料を供給する。これにより、機関始動時には、その気筒内に封入された燃料を燃焼させることで初爆までの時間を短くし、迅速に機関の始動を行うことができる。また、モータによるクランキングも併せて行われるため、初め及び次の圧縮行程上死点への乗越しが容易になると共に、モータのロックも効果的に防止することができる。よって、確実に機関の始動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジン停止始動制御を行う車両のシステム構成を示す。
【図２】本発明に係るエンジンの概略構成図を示す。
【図３】クランク角センサ及びカム角センサの構成を示す図である。
【図４】クランク角センサ及びカム角センサの出力信号波形を示す。
【図５】エンジン停止制御によるエンジン回転数の推移を示すグラフである。
【図６】エンジン停止制御によるクランク角度位置の変化の様子を示すグラフである。
【図７】第１実施形態に係るエンジン停止制御例を示す。
【図８】第１実施形態に係る停止制御後のエンジン始動制御例を示す。
【図９】第１実施形態によるエンジン停止制御のフローチャートを示す。
【図１０】第１実施形態によるエンジン始動制御のフローチャートを示す。
【図１１】第２実施形態に係るエンジン停止制御例を示す。
【図１２】第２実施形態に係るエンジン停止制御例を示す。
【図１３】第２実施形態によるエンジン停止制御のフローチャートを示す。
【図１４】第２実施形態によるエンジン始動制御のフローチャートを示す。
【図１５】第３実施形態に係るエンジン始動制御のフローチャートを示す。
【符号の説明】
１ ＤＣスタータ
２ エンジン
３ モータジェネレータ
４ モータ制御装置
５ 電源装置
６ 電源ケーブル
７ 動力伝達装置
８ 車輪
９ ＥＣＵ
１０ 車両
Claims (8)
- 機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置において、
前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、
前記気筒を検出する検出手段と、
前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、
前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、
前記供給手段は、前記機関の停止前に前記気筒内に吸気ポートを通じて燃料を供給することを特徴とする内燃機関の停止始動制御装置。 - 前記所定のクランク角度位置は、前記機関始動時に必要となる前記モータのトルクが小さくなる停止位置であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の停止始動制御装置。
- 機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置において、
前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、
前記気筒を検出する検出手段と、
前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、
前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、
前記モータが、前記機関の回転数を所定回転数範囲内となるように制御することにより、前記機関を前記所定のクランク角度位置に停止させることを特徴とする内燃機関の停止始動制御装置。 - 機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置において、
前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、
前記気筒を検出する検出手段と、
前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、
前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、
前記供給手段は、前記機関停止直前に前記検出手段に基づいて検出された前記気筒が吸気行程となるときに、前記気筒内に燃料を供給することを特徴とする内燃機関の停止始動制御装置。 - 機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置において、
前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、
前記気筒を検出する検出手段と、
前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、
前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、
前記機関始動時に、前記モータに付与する電流値が所定値以上となったときに前記モー タを駆動させて、前記機関の駆動を開始することを特徴とする内燃機関の停止始動制御装置。 - 機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置において、
前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、
前記気筒を検出する検出手段と、
前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、
前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、
前記予測手段は、前記モータによる駆動が終了されたときの前記機関の回転数に基づいて、前記圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測することを特徴とする内燃機関の停止始動制御装置。 - 機関停止時に前記機関を所定のクランク角度位置に停止させ、前記機関停止後に発進要求があった際に、前記機関をモータにより駆動させることによって自動的に再始動させる内燃機関の停止始動制御装置において、
前記機関停止時に、圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測する予測手段と、
前記気筒を検出する検出手段と、
前記気筒内に燃料を供給する供給手段と、
前記再始動を行う機関始動時に、前記気筒内に供給された燃料を燃焼させる燃焼手段と、を備え、
前記予測手段は、前記モータによる駆動が開始されたときの各気筒の行程の種類を特定した後に、特定された前記各気筒の行程の種類、及び、前記モータによる駆動が終了されたときの前記機関の回転数に基づいて、前記圧縮行程及び／又は膨張行程となる気筒を予測することを特徴とする内燃機関の停止始動制御装置。 - 前記予測手段は、前記各気筒の行程の種類を、当該気筒のカムの位置に基づいて特定することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の停止始動制御装置。
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