圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置
【課題】筒内環境に応じた適切な燃料噴射制御を実行することにより、１圧縮始動による迅速な再始動の機会を増やす。
【解決手段】本発明では、エンジンの自動停止後の再始動時に、停止時圧縮行程気筒のピストンが相対的に下死寄りの特定範囲にあるか否かを判定し、特定範囲にある場合には、停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射することでエンジンを再始動させる。この停止時圧縮行程気筒への最初の燃料噴射では、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるようなメイン燃焼を起こさせるメイン噴射と、それよりも前のプレ燃焼を起こさせるプレ噴射とが実行される。プレ噴射は、噴射した燃料がピストンのキャビティ内に収まるようなタイミングで少なくとも１回以上実行されるものであり、その回数および１回あたりの噴射量は、停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点まで上昇する途中のエンジン回転速度（始動時回転速度）に基づいて決定される。
【解決手段】本発明では、エンジンの自動停止後の再始動時に、停止時圧縮行程気筒のピストンが相対的に下死寄りの特定範囲にあるか否かを判定し、特定範囲にある場合には、停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射することでエンジンを再始動させる。この停止時圧縮行程気筒への最初の燃料噴射では、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるようなメイン燃焼を起こさせるメイン噴射と、それよりも前のプレ燃焼を起こさせるプレ噴射とが実行される。プレ噴射は、噴射した燃料がピストンのキャビティ内に収まるようなタイミングで少なくとも１回以上実行されるものであり、その回数および１回あたりの噴射量は、停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点まで上昇する途中のエンジン回転速度（始動時回転速度）に基づいて決定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料を自着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに設けられ、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とともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ上記燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンに代表される圧縮自己着火式エンジンは、一般に、ガソリンエンジンのような火花点火式エンジンよりも熱効率に優れ、排出されるＣＯ2の量も少ないことから、近年、車載用エンジンとして広く普及しつつある。
【０００３】
上記のような圧縮自己着火式エンジンにおいて、より一層のＣＯ2の削減を図るには、アイドル運転時等にエンジンを自動停止させ、その後車両の発進操作等が行われたときにエンジンを再始動させる、いわゆるアイドルストップ制御の技術を採用することが有効であり、そのことに関する種々の研究もなされている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、所定の自動停止条件が成立したときにディーゼルエンジンを停止させ、所定の再始動条件が成立すると、スタータモータを駆動しながら燃料噴射を実行してディーゼルエンジンを再始動させるディーゼルエンジンの制御装置において、圧縮行程で停止した気筒（停止時圧縮行程気筒）のピストン停止位置に基づいて、最初に燃料を噴射する気筒を可変的に設定することが開示されている。
【０００５】
具体的に、同文献では、ディーゼル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上記停止時圧縮行程気筒のピストンの停止位置を求め、そのピストン停止位置が相対的に下死点寄りに設定された適正位置にあるか否かを判定し、適正位置にある場合には、上記停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射することで、エンジン全体として１回目の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を再開させるようにしている（以下、これを「１圧縮始動」という）。
【０００６】
一方、上記停止時圧縮行程のピストンが上記適正位置よりも上死点側にある場合には、吸気行程で停止した気筒（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を噴射することにより、エンジン全体として２回目の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を再開させる（以下、これを「２圧縮始動」という）。このように、停止時圧縮行程気筒ではなく停止時吸気行程気筒に燃料を噴射する２圧縮始動を行うのは、停止時圧縮行程気筒のピストンが上記適正位置から上死点側に外れているときには、そのピストンによる圧縮代（上死点までのストローク量）が少なく気筒内の空気が十分に高温化しないことから、停止時圧縮行程気筒に燃料を噴射しても失火が起きるおそれがあるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−６２９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１の技術では、停止時圧縮行程気筒のピストンが適正位置にあるときには、１圧縮始動によって速やかにエンジンを再始動できるものの、上記適正位置から上死点側に外れてしまった場合には、２圧縮始動を行う必要があり、再始動に要する時間が長くなってしまう。すなわち、２圧縮始動では、停止時吸気行程気筒が圧縮行程に移行するのを待ってから燃料を噴射するので、エンジン全体として２回目の圧縮上死点を迎えるまでは、燃焼によるエネルギーを利用することができず、その分だけ再始動時間が長くなってしまう。このため、できるだけ高い頻度で、１圧縮始動によるエンジン再始動を可能にすることが望まれていた。
【０００９】
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、筒内環境に応じた適切な燃料噴射制御を実行することにより、１圧縮始動による迅速な再始動の機会をより増やすことのできる圧縮自己着火式エンジンの再始動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料を自着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに設けられ、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とともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ上記燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置であって、上記自動停止に伴い圧縮行程で停止した停止時圧縮行程気筒のピストンが所定の基準停止位置よりも下死点側に設定された特定範囲にあるか否かを判定する判定手段と、上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲で停止したと判定され、かつエンジンの再始動条件が成立した場合に、上記燃料噴射弁を制御して上記停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射する噴射制御手段と、上記再始動条件の成立後スタータモータが駆動されてから上記停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点に到達するまでの間の所定時期のエンジン回転速度を始動時回転速度として取得する回転速度取得手段とを備え、上記ピストンは、上記燃料噴射弁と対向する冠面の所定部位に、他の部位よりも凹んだキャビティを有し、上記噴射制御手段は、少なくとも上記停止時圧縮行程気筒への最初の燃料噴射として、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるようなメイン燃焼を起こさせるメイン噴射と、このメイン噴射の開始よりも前に熱発生率のピークを迎えるようなプレ燃焼を起こさせるプレ噴射とを実行し、上記プレ噴射は、噴射された燃料が上記ピストンのキャビティ内に収まるようなタイミングで少なくとも１回以上実行されるものであり、上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲内で同じ位置にある場合において、上記回転速度取得手段により取得された始動時回転速度が所定値よりも高いときは、所定値以下のときに比べて、プレ噴射１回あたりの噴射量が増やされるとともにプレ噴射の回数が減らされることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
本発明によれば、エンジンが自動停止した後、停止時圧縮行程気筒への燃料噴射によってエンジンを再始動させる１圧縮始動の際に、ピストン冠面に設けられたキャビティ内に燃料が収まるようなタイミングでまずプレ噴射が実行され、その後でメイン噴射が実行される。プレ噴射により、ピストンのキャビティ内に比較的リッチな混合気が形成され、その混合気が所定の着火遅れの後に自着火により燃焼するため（プレ燃焼）、停止時圧縮行程気筒の筒内温度・圧力が上昇し、それに引き続いてメイン噴射が実行されたときには、噴射された燃料がほどなく自着火により燃焼する（メイン燃焼）。このメイン燃焼は、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるような燃焼となり、圧縮上死点通過後のピストンを押し下げるように作用するので、エンジンに正方向のトルクを付与し、その回転速度を上昇させる。
【００１２】
このように、メイン噴射された燃料の着火性が、それ以前のプレ噴射（プレ燃焼）によって改善されるため、停止時圧縮行程気筒での圧縮代がそれほど多くなくても、停止時圧縮行程気筒での燃焼は確実に行われる。これにより、１圧縮始動が可能なピストン停止位置範囲である特定範囲を上死点側に拡大し得るため、１圧縮始動の機会を増やして、迅速な始動性を確保することができる。
【００１３】
しかも、本発明では、停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点まで上昇する途中の回転速度である始動時回転速度が比較的高いときに、プレ噴射１回あたりの噴射量を増やしつつプレ噴射の回数を減らすようにしたため、燃料噴射弁の制御を容易にしつつ、プレ噴射された燃料の着火性を確保することができる。
【００１４】
すなわち、始動時回転速度が高いと、単位時間あたりのクランク角の変化量が大きいため、限られたクランク範囲でプレ噴射を多数回実行することは、燃料噴射弁の制御上困難となる。そこで、始動時回転速度が高い場合は、燃料噴射弁の制御性の面から、プレ噴射の回数を減らした方が望ましい。一方、始動時回転速度が高い場合は、低い場合に比べて、停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点に到達するまでの間にピストンリングの隙間から外部に漏れる空気の量が少なく済み、また、シリンダー壁面等に吸収される熱量も少なく済むことから、圧縮上死点付近での筒内圧力が相対的に上昇し易くなる。筒内圧力が高いと、噴射された燃料が拡散し難くなるから、プレ噴射の回数の減少に伴ってプレ噴射１回あたりの噴射量が増えたとしても（それによって噴霧のペネトレーションが少々強くなったとしても）、プレ噴射された燃料はピストンのキャビティ内に依然として留まり、キャビティ内には着火し易い比較的リッチな混合気が形成されることになる。したがって、始動時回転速度が高いときに、プレ噴射の回数を減らすとともに１回あたりの噴射量を増やすことにより、燃料噴射弁の制御性の確保と、燃料の着火性の確保とを両立することができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、上記噴射制御手段は、上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲内で同じ位置にある場合において、上記回転速度取得手段により取得された始動時回転速度が所定値よりも高いときは、所定値以下のときに比べて、プレ噴射のトータルの噴射量を減らすとともにメイン噴射の噴射量を増やす（請求項２）。
【００１６】
この構成によれば、始動時回転速度が高く、停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点に到達したときの筒内温度・圧力が高くなると予想される場合に、そのような着火し易い筒内環境に見合った少量のプレ噴射によって必要な着火性を確保しつつ、相対的に多くのメイン噴射を実行することにより、そのメイン噴射に基づく燃焼（メイン燃焼）によってより高い始動トルクを得ることができる。
【００１７】
本発明において、好ましくは、上記圧縮自己着火式エンジンは、幾何学的圧縮比が１６未満に設定されたディーゼルエンジンである（請求項３）。
【００１８】
幾何学的圧縮比が１６未満のディーゼルエンジンは、従来から多用されてきたディーゼルエンジンに比べれば圧縮比が低く、相対的に着火性が悪いため、プレ噴射によって再始動時の着火性を高める本発明の構成を好適に適用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置によれば、筒内環境に応じた適切な燃料噴射制御を実行することにより、１圧縮始動による迅速な再始動の機会をより増やすことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る始動制御装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。
【図２】上記エンジンの自動停止制御時における各状態量の変化を示すタイムチャートである。
【図３】上記エンジンの自動停止制御による作用を示すための説明図であり、（ａ）はエンジンの停止直前の各気筒のピストン位置を示し、（ｂ）はエンジンの停止完了後のピストン位置を示している。
【図４】上記エンジンの自動停止制御の具体的動作例を示すフローチャートである。
【図５】上記エンジンの再始動制御の具体的動作例を示すフローチャートである。
【図６】上記エンジンの再始動時にプレ噴射された燃料の挙動を示す説明図であって、（ａ）はプレ噴射の回数を１回とした場合を示し、（ｂ）はプレ噴射の回数を複数回にした場合を示している。
【図７】プレ噴射を実行した後の筒内の当量比の変化をプレ噴射の回数別に示した図である。
【図８】混合気の当量比と着火遅れ時間との関係を示す図である。
【図９】プレ噴射およびメイン噴射を実行した場合に、各噴射に基づく燃料がどのようなタイミングで燃焼するかを示す図である。
【図１０】プレ噴射およびメイン噴射による全噴射量と、停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置との関係を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、プレ噴射のトータル噴射量、回数、１回あたりの噴射量が、エンジンの始動時回転速度によってどのように変更されるかを示す図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は、始動時回転速度の高低に基づき設定されるプレ噴射およびメイン噴射の具体的態様の一例を示す図である。
【図１３】１圧縮始動によるエンジン再始動を行う際の具体的動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る始動制御装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるディーゼルエンジンは、走行駆動用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼルエンジンである。このエンジンのエンジン本体１は、いわゆる直列４気筒型のものであり、紙面に直交する方向に列状に並ぶ４つの気筒２Ａ〜２Ｄを有するシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、各気筒２Ａ〜２Ｄにそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。
【００２２】
上記ピストン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、燃料としての軽油が、後述する燃料噴射弁１５からの噴射によって供給される。そして、噴射された燃料（軽油）が、ピストン５の圧縮作用により高温・高圧化した燃焼室６で自着火し（圧縮自己着火）、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ようになっている。
【００２３】
上記ピストン５は図外のコネクティングロッドを介してクランクシャフト７と連結されており、上記ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて上記クランクシャフト７が中心軸回りに回転するようになっている。
【００２４】
ここで、図示のような４サイクル４気筒のディーゼルエンジンでは、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、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、１８０°ＣＡずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的には、気筒２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ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。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。
【００２５】
上記シリンダヘッド４には、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室６に開口する吸気ポート９および排気ポート１０と、各ポート９，１０を開閉する吸気弁１１および排気弁１２とが設けられている。なお、吸気弁１１および排気弁１２は、シリンダヘッド４に配設された一対のカムシャフト等を含む動弁機構１３，１４により、クランクシャフト７の回転に連動して開閉駆動される。
【００２６】
また、上記シリンダヘッド４には、燃料噴射弁１５が各気筒２Ａ〜２Ｄにつき１つずつ設けられている。各燃料噴射弁１５は、蓄圧室としてのコモンレール２０に分岐管２１を介してそれぞれ接続されている。コモンレール２０には、燃料供給ポンプ２３から燃料供給管２２を通じて供給された燃料（軽油）が高圧状態で蓄えられており、このコモンレール２０内で高圧化された燃料が分岐管２１を通じて各燃料噴射弁１５にそれぞれ供給されるようになっている。
【００２７】
上記燃料噴射弁１５は、先端部に複数の噴孔を有した多噴孔型のものであり、その内部に、上記各噴孔に通じる燃料通路と、この燃料通路を開閉するために電磁的に駆動されるニードル状の弁体とを有している（いずれも図示省略）。そして、通電による電磁力で上記弁体が開方向に駆動されることにより、コモンレール２０から供給された燃料が上記各噴孔から燃焼室６に向けて直接噴射されるようになっている。なお、当実施形態における燃料噴射弁１５は、８〜１２個という多数の噴孔を有している。
【００２８】
上記燃料噴射弁１５と対向するピストン５の冠面（上面）の中央部には、他の部分（冠面の周縁部）よりも下方に凹んだキャビティ５ａが形成されている。このため、ピストン５が上死点の近くにある状態で上記燃料噴射弁１５から燃料が噴射された場合、この燃料は、まずキャビティ５ａの内部に侵入することになる。
【００２９】
ここで、当実施形態のエンジン本体１は、その幾何学的圧縮比（ピストン５が下死点にあるときの燃焼室容積とピストン５が上死点にあるときの燃焼室容積との比）が１４に設定されている。すなわち、一般的な車載用のディーゼルエンジンの幾何学的圧縮比が１８もしくはそれ以上に設定されることが多いのに対し、当実施形態では、幾何学的圧縮比が１４というかなり低い値に設定されている。
【００３０】
上記シリンダブロック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ための水温センサＳＷ１が、上記シリンダブロック３に設けられている。
【００３１】
また、上記シリンダブロック３には、クランクシャフト７の回転角度および回転速度を検出するためのクランク角センサＳＷ２が設けられている。このクランク角センサＳＷ２は、クランクシャフト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。
【００３２】
具体的に、上記クランクプレート２５の外周部には、一定ピッチで並ぶ多数の歯が突設されており、その外周部における所定範囲には、基準位置を特定するための歯欠け部２５ａ（歯の存在しない部分）が形成されている。そして、このように基準位置に歯欠け部２５ａを有したクランクプレート２５が回転し、それに基づくパルス信号が上記クランク角センサＳＷ２から出力されることにより、クランクシャフト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。
【００３３】
一方、上記シリンダヘッド４には、動弁用のカムシャフト（図示省略）の角度を検出するためのカム角センサＳＷ３が設けられている。カム角センサＳＷ３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、気筒判別用のパルス信号を出力する。
【００３４】
すなわち、上記クランク角センサＳＷ２から出力されるパルス信号の中には、上述した歯欠け部２５ａに対応して３６０°ＣＡごとに生成される無信号部分が含まれるが、その情報だけでは、例えばピストン５が上昇しているときに、それがどの気筒の圧縮行程または排気行程にあたるのか判別することができない。そこで、７２０°ＣＡごとに１回転するカムシャフトの回転に基づきカム角センサＳＷ３からパルス信号を出力させ、その信号が出力されるタイミングと、上記クランク角センサＳＷ２の無信号部分のタイミング（歯欠け部２５ａの通過タイミング）とに基づいて、気筒判別を行うようにしている。
【００３５】
上記吸気ポート９および排気ポート１０には、吸気通路２８および排気通路２９がそれぞれ接続されている。すなわち、外部からの吸入空気（新気）が上記吸気通路２８を通じて燃焼室６に供給されるとともに、燃焼室６で生成された排気ガス（燃焼ガス）が上記排気通路２９を通じて外部に排出されるようになっている。
【００３６】
上記吸気通路２８のうち、エンジン本体１から所定距離上流側までの範囲は、気筒２Ａ〜２Ｄごとに分岐した分岐通路部２８ａとされており、各分岐通路部２８ａの上流端がそれぞれサージタンク２８ｂに接続されている。このサージタンク２８ｂよりも上流側には、単一の通路からなる共通通路部２８ｃが設けられている。
【００３７】
上記共通通路部２８ｃには、各気筒２Ａ〜２Ｄに流入する空気量（吸気流量）を調節するための吸気絞り弁３０が設けられている。吸気絞り弁３０は、エンジンの運転中は基本的に全開もしくはこれに近い高開度に維持されており、エンジンの停止時等の必要時にのみ閉弁されて吸気通路２８を遮断するように構成されている。
【００３８】
また、上記吸気絞り弁３０とサージタンク２８ｂとの間の共通通路部２８ｃには、吸気流量を検出するためのエアフローセンサＳＷ４が設けられている。
【００３９】
上記クランクシャフト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の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発電量の目標値（目標発電電流）に基づき、クランクシャフト７から駆動力を得て発電を行うように構成されている。
【００４０】
上記シリンダブロック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。上記ピニオンギア３４ｂは、クランクシャフト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、上記スタータモータ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上記リングギア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、クランクシャフト７が回転駆動されるようになっている。
【００４１】
（２）制御系
以上のように構成されたエンジンは、その各部がＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５０により統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。
【００４２】
上記ＥＣＵ５０には、各種センサから種々の情報が入力される。すなわち、ＥＣＵ５０は、エンジンの各部に設けられた上記水温センサＳＷ１、クランク角センサＳＷ２、カム角センサＳＷ３、およびエアフローセンサＳＷ４と電気的に接続されており、これら各センサＳＷ１〜ＳＷ４からの入力信号に基づいて、エンジンの冷却水温、クランク角、回転速度、気筒判別情報、吸気流量等の種々の情報を取得する。
【００４３】
また、ＥＣＵ５０には、車両に設けられた各種センサ（ＳＷ５〜ＳＷ８）からの情報も入力される。すなわち、車両には、運転者により踏み込み操作されるアクセルペダル３６の開度を検出するためのアクセル開度センサＳＷ５と、ブレーキペダル３７のＯＮ／ＯＦＦ（ブレーキの有無）を検出するためのブレーキセンサＳＷ６と、車両の走行速度（車速）を検出するための車速センサＳＷ７と、バッテリ（図示省略）の残容量を検出するためのバッテリセンサＳＷ８とが設けられている。ＥＣＵ５０は、これら各センサＳＷ５〜ＳＷ８からの入力信号に基づいて、アクセル開度、ブレーキの有無、車速、バッテリの残容量といった情報を取得する。
【００４４】
上記ＥＣＵ５０は、上記各センサＳＷ１〜ＳＷ８からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。具体的に、ＥＣＵ５０は、上記燃料噴射弁１５、吸気絞り弁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。
【００４５】
上記ＥＣＵ５０が有するより具体的な機能について説明する。ＥＣＵ５０は、例えばエンジンの通常運転時に、運転条件に基づき定められる所要量の燃料を燃料噴射弁１５から噴射させたり、車両の電気負荷やバッテリの残容量等に基づき定められる所要発電量をオルタネータ３２に発電させる等の基本的な機能を有する他、いわゆるアイドルストップ機能として、予め定められた特定の条件下でエンジンを自動的に停止させ、または再始動させる機能をも有している。このため、ＥＣＵ５０は、エンジンの自動停止または再始動制御に関する機能的要素として、自動停止制御部５１および再始動制御部５２を有している。
【００４６】
上記自動停止制御部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。
【００４７】
例えば、車両が停止状態にあること等の複数の要件が揃い、エンジンを停止させても支障のない状態であることが確認された場合に、自動停止条件が成立したと判定する。そして、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止（燃料カット）する等により、エンジンを停止させる。
【００４８】
上記再始動制御部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、エンジンを再始動させる制御を実行するものである。
【００４９】
例えば、車両を発進させるために運転者がアクセルペダル３６を踏み込むなどして、エンジンを始動させる必要が生じたときに、再始動条件が成立したと判定する。そして、スタータモータ３４を駆動してクランクシャフト７に回転力を付与しつつ、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を再開させることにより、エンジンを再始動させる。
【００５０】
（３）自動停止制御
次に、上記ＥＣＵ５０の自動停止制御部５１により実行されるエンジンの自動停止制御の内容をより具体的に説明する。図２は、エンジンの自動停止制御時における各状態量の変化を示すタイムチャートである。本図では、エンジンの自動停止条件が成立した時点をｔ１としている。
【００５１】
図２に示すように、エンジンの自動停止制御の際には、まず、自動停止条件の成立時点ｔ１で、吸気絞り弁３０が閉方向に駆動され、その開度が、自動停止条件が成立する前に設定されていた通常運転時の開度（図例では８０％）から、最終的に全閉（０％）まで低減される。そして、開度を全閉にしたまま、時点ｔ２で、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止する制御（燃料カット）が実行される。
【００５２】
次いで、上記燃料カットの実行後、エンジン回転速度が徐々に低下する途上で、吸気絞り弁３０が再び開かれる。具体的には、全気筒２Ａ〜２Ｄにおけるエンジン停止直前の最後の上死点を最終ＴＤＣとしたときに、この最終ＴＤＣよりも１つ前の上死点通過時（時点ｔ４）に、吸気絞り弁３０が開方向に駆動され、その開度が０％を超える所定の開度（例えば１０〜３０％程度）まで増やされる。
【００５３】
その後、時点ｔ５で最終ＴＤＣを迎えた後、エンジンは、一時的にピストンの揺れ戻しにより逆回転するも、一度も上死点を越えることなく、時点ｔ６で完全停止状態に至る。
【００５４】
ここで、上記のように吸気絞り弁３０を開く制御を時点ｔ４で実行するのは、エンジンが完全停止したときに圧縮行程にある気筒、つまり停止時圧縮行程気筒（図２では３番気筒２Ｃ）のピストン停止位置を、図３（ｂ）に示すように、上死点と下死点との間に位置する基準停止位置Ｘよりも下死点側に設定された特定範囲Ｒｘにできるだけ収めるためである。なお、基準停止位置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。例えば、基準停止位置ＸがＢＴＤＣ８０°ＣＡである場合、上記特定範囲Ｒｘは、ＢＴＤＣ８０〜１８０°ＣＡの範囲となる。
【００５５】
上記停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が上記特定範囲Ｒｘで停止していれば、その後エンジンの再始動条件が成立したときに、上記停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の（エンジン全体として最初の）燃料を噴射する１圧縮始動によって、エンジンを迅速に再始動させることができる。一方、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から外れていれば、再始動の開始後、停止時圧縮行程気筒２Ｃの次に圧縮行程を迎える気筒、つまりエンジン停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒（図２では４番気筒２Ｄ）に燃料を噴射する２圧縮始動によってエンジンを再始動する必要が生じる。このように、ピストン停止位置によって１圧縮始動と２圧縮始動とを使い分けるのは、ピストン停止位置によって停止時圧縮行程気筒２Ｃでの着火性が異なるからであるが、その詳細については後の「（４）再始動制御」の中で説明する。
【００５６】
上記２圧縮始動は、停止時吸気行程気筒２Ｄが圧縮行程に移行するまで燃料を燃焼させることができないので、始動の迅速性という点では、当然１圧縮始動の方が有利である。このため、１圧縮始動を高い頻度で実行可能にするには、できるだけ停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置を上記特定範囲Ｒｘに収める必要がある。そこで、当実施形態では、図２に示したように、時点ｔ４で吸気絞り弁３０を開くようにしている。すなわち、図２の制御によれば、最終ＴＤＣの１つ前の上死点（ii）までは（時点ｔ４までは）、吸気絞り弁３０の開度が０％とされ、最終ＴＤＣの１つ前の上死点（ii）を過ぎると（時点ｔ４を過ぎると）、吸気絞り弁３０の開度が０％超の所定開度まで増大される。これにより、最終ＴＤＣの１つ前の上死点（ii）から吸気行程を迎える（時点ｔ４〜ｔ５が吸気行程となる）停止時圧縮行程気筒２Ｃに対する吸気流量が、最終ＴＤＣの２つ前の上死点（iii）から吸気行程を迎える（時点ｔ３〜ｔ４が吸気行程となる）気筒、言い換えると、エンジンが完全停止したときに膨張行程にある停止時膨張行程気筒（図２では１番気筒２Ａ）に対する吸気流量よりも増大することになる。
【００５７】
この点について図３（ａ）（ｂ）を用いてより詳しく説明する。上記のように最終ＴＤＣの１つ前の上死点（ii）の通過時に吸気絞り弁３０を開くと、上述したように、エンジンが自動停止する直前に、停止時圧縮行程気筒２Ｃ内への吸気量が停止時膨張行程気筒２Ａ内への吸気量よりも多くなる。これにより、図３（ａ）に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５に作用する圧縮空気による押下げ力が大きくなる一方、停止時膨張行程気筒２Ａのピストン５に作用する圧縮空気による押下げ力が小さくなる。このため、エンジンが完全停止したときには、図３（ｂ）に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５の停止位置が自ずと下死点寄りとなり（停止時膨張行程気筒２Ａのピストン５の停止位置は上死点寄りとなり）、結果として、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５を、比較的高い頻度で、上記基準停止位置Ｘよりも下死点側の特定範囲Ｒｘに停止させることができるようになる。特定範囲Ｒｘでピストン５が停止していれば、エンジンの再始動時には、停止時圧縮行程気筒２Ｃに燃料を噴射する１圧縮始動によってエンジンを迅速に再始動させることが可能となる。
【００５８】
次に、以上のようなエンジン自動停止制御を司る自動停止制御部５１の制御動作の一例について、図４のフローチャートを用いて説明する。図４のフローチャートに示す処理がスタートすると、自動停止制御部５１は、各種センサ値を読み込む制御を実行する（ステップＳ１）。具体的には、水温センサＳＷ１、クランク角センサＳＷ２、カム角センサＳＷ３、エアフローセンサＳＷ４、アクセル開度センサＳＷ５、ブレーキセンサＳＷ６、車速センサＳＷ７、およびバッテリセンサＳＷ８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、吸気流量、大気圧、アクセル開度、ブレーキの有無、車速、バッテリの残容量等の各種情報を取得する。
【００５９】
次いで、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（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が所定の踏力以上で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、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。なお、車両が停止状態にあるという要件については、必ずしも完全停止（車速＝０ｋｍ／ｈ）を必須とする必要はなく、所定の低車速以下（例えば３ｋｍ／以下）になったときに車両が停止状態にあると判定してもよい。
【００６０】
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、吸気絞り弁３０の開度を全閉（０％）に設定する制御を実行する（ステップＳ３）。すなわち、図２のタイムチャートに示したように、上記自動停止条件が成立した時点ｔ１で、吸気絞り弁３０の開度を閉方向に駆動し始め、その開度を最終的に０％まで低下させる。
【００６１】
次いで、自動停止制御部５１は、燃料噴射弁１５からの燃料の供給を停止する燃料カットを実行する（ステップＳ４）。すなわち、自動停止条件が成立した以降の時点ｔ２（図２）で、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃料噴射弁１５に対する駆動信号を全てＯＦＦにし、各燃料噴射弁１５の弁体を全閉位置に維持することにより、燃料カットを実行する。
【００６２】
次いで、自動停止制御部５１は、４つの気筒２Ａ〜２Ｄのいずれかのピストン５が上死点を迎えたときのエンジン回転速度（上死点回転速度）の値が、予め定められた所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ５）。なお、図２に示すように、エンジン回転速度は、４つの気筒２Ａ〜２Ｄのいずれかが圧縮上死点（圧縮行程と膨張行程の間の上死点）を迎える度に一時的に落ち込み、圧縮上死点を越えた後に再び上昇するというアップダウンを繰り返しながら徐々に低下していく。よって、上死点回転速度は、エンジン回転速度のアップダウンの谷のタイミングにおける回転速度として測定することができる。
【００６３】
上記ステップＳ５での上死点回転速度に関する判定は、エンジン停止直前の最後の上死点（最終ＴＤＣ）より１つ前の上死点の通過タイミング（図２の時点ｔ４）を特定するために行われる。すなわち、エンジンが自動停止する過程で、エンジン回転速度の低下の仕方には一定の規則性があるため、上死点の通過時にそのときの回転速度（上死点回転速度）を調べれば、それが最終ＴＤＣの何回前の上死点にあたるのかを推定することができる。そこで、上死点回転速度を常時測定し、それが予め設定された所定範囲、すなわち、最終ＴＤＣの１つ前の上死点を通過するときの回転速度として実験等により予め求められた所定範囲の中に入るか否かを判定することにより、上記最終ＴＤＣの１つ前の上死点の通過タイミングを特定する。
【００６４】
上記ステップＳ５でＹＥＳと判定されて現時点が最終ＴＤＣの１つ前の上死点通過タイミング（図２の時点ｔ４）であることが確認された場合、自動停止制御部５１は、吸気絞り弁３０を開方向に駆動し始め、その開度を０％超の所定開度（例えば１０〜３０％程度）まで増大させる制御を実行する（ステップＳ６）。これにより、時点ｔ４から吸気行程を迎える停止時圧縮行程気筒２Ｃに対する吸気流量が、その１サイクル前（時点ｔ３〜ｔ４）まで吸気行程であった停止時膨張行程気筒２Ａに対する吸気流量よりも増大する。
【００６５】
その後、自動停止制御部５１は、エンジン回転速度が０ｒｐｍであるか否かを判定することにより、エンジンが完全停止したか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、エンジンが完全停止していれば、自動停止制御部５１は、例えば、吸気絞り弁３０の開度を、通常運転時に設定される所定の開度（例えば８０％）に設定する等して、自動停止制御を終了する。
【００６６】
以上のように、この自動停止制御では、最終ＴＤＣの１つ前の上死点通過時に（時点ｔ４で）吸気絞り弁３０を開くステップＳ６の制御により、停止時圧縮行程気筒２Ｃと停止時膨張行程気筒２Ａとの吸気流量に差が生じているため、エンジンが完全停止したときには、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が、比較的高い頻度で下死点寄りの特定範囲Ｒｘ（図３（ｂ））内に収まることになる。
【００６７】
（４）再始動制御
次に、上記ＥＣＵ５０の再始動制御部５２により実行されるエンジンの再始動制御の具体的内容について、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでの説明から明らかとなるように、当実施形態では、上記ＥＣＵ５０の再始動制御部５２が、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が特定範囲Ｒｘにあるか否かを判定する判定手段としての機能と、エンジン再始動時に燃料を噴射する噴射制御手段としての機能と、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達する前の所定時期におけるエンジン回転速度（始動時回転速度）を取得する回転速度取得手段としての機能とを兼務している。
【００６８】
図５のフローチャートに示す処理がスタートすると、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（ステップＳ１１）。例えば、車両発進のためにアクセルペダル３６が踏み込まれたこと（アクセルＯＮ）、エンジンの冷却水温が所定値未満になったこと、エンジンの停止時間（自動停止後の経過時間）が所定時間を越えたこと、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。
【００６９】
上記ステップＳ１１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、再始動制御部５２は、上述したエンジンの自動停止制御に伴い圧縮行程で停止した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ＳＷ２およびカム角センサＳＷ３に基づき特定し、その特定したピストン停止位置が、基準停止位置Ｘよりも下死点側の特定範囲Ｒｘ（図３（ｂ））にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００７０】
上記ステップＳ１２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、停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の燃料を噴射する１圧縮始動によってエンジンを再始動させる制御を実行する（ステップＳ１３）。すなわち、スタータモータ３４を駆動してクランクシャフト７に回転力を付与しつつ、停止時圧縮行程気筒２Ｃの燃料噴射弁１５から燃料を噴射して自着火させることにより、エンジン全体として最初の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を再開させて、エンジンを再始動させる。
【００７１】
ここで、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置は、上述した自動停止制御（図２、図４）の効果により、比較的多くのケースにおいて、上記特定範囲Ｒｘに収まっていると考えられる。しかしながら、場合によっては、上記ピストン停止位置が特定範囲Ｒｘを外れる（基準停止位置Ｘよりも上死点側でピストン５が停止する）こともあり得る。このようなときは、上記ステップＳ１２でＮＯと判定されることになる。
【００７２】
上記ステップＳ１２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５が特定範囲Ｒｘよりも上死点側で停止している場合）、再始動制御部５２は、吸気行程で停止していた停止時吸気行程気筒２Ｄに最初の燃料を噴射する２圧縮始動によってエンジンを再始動させる制御を実行する（ステップＳ１４）。すなわち、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が上死点を超えて、次に停止時吸気行程気筒２Ｄが圧縮行程を迎えるまで、燃料を噴射することなく、スタータモータ３４の駆動のみによってエンジンを強制的に回転させる。そして、その時点で燃料噴射弁１５から停止時吸気行程気筒２Ｄに燃料を噴射し、噴射した燃料を自着火させることにより、エンジン全体として２回目の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を再開させ、エンジンを再始動させる。
【００７３】
以上のように、図５の再始動制御では、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置に応じて、１圧縮始動（Ｓ１３）と２圧縮始動（Ｓ１４）とが使い分けられる。以下、１圧縮始動と２圧縮始動の特徴を両者を対比しつつ説明する。
【００７４】
図３（ｂ）に示したように、特定範囲Ｒｘは、予め定められた基準停止位置Ｘ（例えばＢＴＤＣ９０〜７５°ＣＡ間のいずれかの位置）よりも下死点側に設定されている。停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５がこのような下死点寄りの特定範囲Ｒｘに停止していれば、ピストン５による圧縮代（上死点までのストローク量）が多いため、エンジン再始動時のピストン５の上昇に伴い、上記気筒２Ｃ内の空気は十分に圧縮されて高温・高圧化する。このため、再始動時の最初の燃料を停止時圧縮行程気筒２Ｃに噴射してやれば、この燃料は、気筒２Ｃ内で比較的容易に自着火に至り、燃焼する（１圧縮始動）。
【００７５】
これに対し、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が特定範囲Ｒｘから上死点側に外れていれば、ピストン５による圧縮代が少なく、ピストン５が上死点まで上昇しても筒内の空気が十分に高温・高圧化しないため、停止時圧縮行程気筒２Ｃに燃料を噴射しても失火が起きるおそれがある。そこで、このような場合には、停止時圧縮行程気筒２Ｃではなく停止時吸気行程気筒２Ｄに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（２圧縮始動）。
【００７６】
上記２圧縮始動では、停止時吸気行程気筒２Ｄのピストン５が圧縮上死点付近に到達するまでは（つまりエンジン全体として２つ目の圧縮上死点を迎えるあたりまでは）、燃料噴射に基づく燃焼を行わせることができず、エンジン再始動に要する時間、つまり、スタータモータ３４の駆動開始時点からエンジンの完爆（例えば回転速度が７５０ｒｐｍに達する状態）までの時間が長くなってしまう。したがって、エンジンを再始動させる際には、できるだけ１圧縮始動によってエンジンを再始動させることが好ましい。
【００７７】
そこで、当実施形態では、少なくとも上記ステップＳ１３で１圧縮始動を行う場合に、燃料噴射弁１５にプレ噴射を行わせるようにしている。プレ噴射とは、圧縮上死点付近もしくはそれ以降に噴射される拡散燃焼用の燃料噴射をメイン噴射とした場合に、このメイン噴射よりも前に予備的に噴射される燃料噴射のことである。プレ噴射による燃料は、メイン噴射に基づき主に圧縮上死点以降に生じる拡散燃焼（以下、この燃焼を「メイン燃焼」という）を確実に引き起こすために利用される。すなわち、メイン噴射よりも早い段階で、プレ噴射によって少量の燃料を噴射し、その噴射した燃料を所定の着火遅れの後に燃焼させることにより（以下、この燃焼を「プレ燃焼」という）、筒内温度・圧力を上昇させて、その後に続くメイン燃焼を促進する。
【００７８】
上記のようなプレ噴射を停止時圧縮行程気筒２Ｃに対し実行すれば、圧縮上死点付近での筒内温度・圧力を故意に高めることができるので、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が少々上死点側に近づいても、確実に１圧縮始動によりエンジンを再始動させることができるようになる。上記特定範囲Ｒｘの境界である基準停止位置Ｘは、このようなプレ噴射による着火性の改善を加味して設定されたものである。つまり、プレ噴射がなかった場合には、上記基準停止位置Ｘは、図３（ｂ）の例よりも下死点側に設定せざるを得ないが、プレ噴射によって着火性を改善することで、基準停止位置Ｘをより上死点側に設定することが可能になり、その結果、基準停止位置Ｘを、例えばＢＴＤＣ９０〜７５°ＣＡといった、下死点からかなり離れた位置に設定することが可能となる。これにより、特定範囲Ｒｘが上死点側に拡大するので、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５がより高い頻度で上記特定範囲Ｒｘに収まることとなり、１圧縮始動による迅速な再始動を行える機会が増える。
【００７９】
ここで、当実施形態におけるプレ噴射は、圧縮上死点前よりも前の所定のクランク角範囲内で複数回（例えば２回または３回）実行される。これは、同じ量の燃料であれば、１回のプレ噴射で噴射し切るよりも、複数回のプレ噴射に分けて噴射した方が、ピストン５の冠面に設けられたキャビティ５ａ内にリッチな混合気を継続的に形成でき、着火遅れを短くできるからである。
【００８０】
この点について図６（ａ）（ｂ）を用いて詳しく説明する。図６（ａ）（ｂ）は、プレ噴射により噴射された燃料がキャビティ５ａ内でどのような挙動を示すかを説明するための図である。
【００８１】
上記プレ噴射は、メイン噴射よりも前であって、かつ噴射した燃料が上記キャビティ５ａ内に収まるタイミングで行われる。そのタイミングは、例えば、上死点前（ＢＴＤＣ）２０〜０°ＣＡの範囲である。図６（ａ）は、当該クランク角範囲内でプレ噴射を１回だけ行ったケースを示し、図６（ｂ）は、同クランク範囲内で複数回のプレ噴射を行ったケースを示している。
【００８２】
図６（ａ）に示すように、プレ噴射を１回にした場合には、噴霧Ｆのペネトレーション（貫徹力）が強いため、キャビティ５ａの壁面に沿って噴霧Ｆが上方に巻き上げられる等により、キャビティ５ａの全体、さらにはキャビティ５ａの外部へと燃料が拡散し、その結果、キャビティ５ａ内にリッチな混合気が分布する頻度（空間頻度）が低下する。これに対し、図６（ｂ）に示すように、プレ噴射を複数回にした場合には、プレ噴射１回あたりの噴射量が少なく、噴霧Ｆのペネトレーションが弱いため、キャビティ５ａの底部近辺に多くの燃料が留まる結果（図中のダブルハッチングの部分）、キャビティ５ａ内にリッチな混合気が分布する頻度が高くなる。
【００８３】
図７は、８つの噴孔を有する８噴孔の燃料噴射弁１５を用いて所定量の燃料をプレ噴射した場合に、噴射後の当量比φがどのように変化するかを説明するための図である。具体的に、図中のＡ１は、ＢＴＤＣ１４°ＣＡの１回のタイミングで６ｍｍ3の燃料を噴射した後の当量比φの変化を示し、Ａ２は、ＢＴＤＣ１８°ＣＡ以降の３回のタイミングで燃料を２ｍｍ3ずつ（合計６ｍｍ3）噴射した後の当量比φの変化を示している。なお、図の縦軸は、当量比φ＞０．７５の混合気がキャビティ５ａ内にどの程度の頻度で存在するかを示すリッチ混合気比率であり、図の横軸は、圧縮上死点前のクランク角である。
【００８４】
本図に示すように、プレ噴射の回数を１回にした場合（Ａ１）は、噴射直後の当量比φこそ大きいものの、メイン噴射が行われる圧縮上死点付近まで大きい当量比を維持できないことが分かる。これは、先にも述べたように、噴霧のペネトレーションが強過ぎて、噴霧が上方（シリンダヘッド４側）に巻き上げられて拡散するためである。一方、プレ噴射の回数を３回に増やしてやれば（Ａ２）、噴霧のペネトレーションが抑制されるため、キャビティ５ａ内の特定箇所に多くの燃料が偏在し、その状態が比較的長く継続する。その結果、当量比φの変化も緩やかになり、圧縮上死点（ＢＴＤＣ０°ＣＡ）付近まで大きい当量比が維持される。
【００８５】
ここで、混合気の当量比φは、大きい方が（つまり燃料リッチな方が）着火遅れ時間が短くなることが知られている。図８は、混合気の当量比φと着火遅れ時間τとの関係を示す図であり、より具体的には、大気圧の空気をＢＴＤＣ７５°ＣＡのピストン位置から１２０ｒｐｍの回転速度で圧縮することを仮定して、そのときの最高温度、圧力の下で燃料を噴射した場合に、着火遅れ時間τが当量比φによってどのように変化するかを算出した結果である。なお、１２０ｒｐｍという回転速度は、エンジン再始動時における最初の上死点通過時に取り得る回転速度の一例として設定した。
【００８６】
図８によれば、例えば混合気の当量比φが０．７５のとき、着火遅れ時間τは１５ｍｓとなる。当量比φがこの０．７５よりも小さい場合は、当量比φが小さくなるほど（つまり燃料リーンなほど）、着火遅れ時間τが急速に増大する。一方、当量比φが０．７５よりも大きい場合は、当量比φが大きいほど（つまり燃料リッチなほど）着火遅れ時間τは短くなるものの、その変化率は緩やかであり、当量比φが０．７５より多少大きくても着火遅れ時間τはそれほど変化しない（例えば、φ＝１にしてもτは１ｍｓしか短くならない）。
【００８７】
このことから、例えば図３（ｂ）の基準停止位置Ｘの近傍のようなピストン位置（下死点からかなり離れた位置）から圧縮を開始するような場合であっても、φ＞０．７５の混合気を圧縮上死点付近よりも前につくり出し（図７参照）、それを１５ｍｓ程度保持すれば、混合気が着火する可能性がある。１５ｍｓは、回転速度１２０ｒｐｍでは１０°ＣＡ分にしか過ぎないため、再始動時の最初の圧縮上死点通過時であれば、筒内温度・圧力が最高になる圧縮上死点の近傍で問題なく混合気が着火すると考えられる。
【００８８】
以上のような事情から、当実施形態では、プレ噴射を１回ではなく複数回実施するようにしている。図７に示したように、プレ噴射の回数を複数回にすれば、圧縮上死点に至るまでφ＞０．７５のリッチな混合気を継続的につくり出せるからである。これにより、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が、基準停止位置Ｘの近傍のような下死点からかなり離れた位置にある場合（つまりピストン５による圧縮代が少ない場合）でも、プレ噴射された燃料の着火性が確保され、プレ燃焼が確実に引き起こされると考えられる。プレ燃焼が起きれば、停止時圧縮行程気筒２Ｃの筒内温度・圧力が高められて、その後のメイン噴射による燃料が自着火し易くなるため、１圧縮始動が確実に行われるようになる。
【００８９】
図９は、プレ噴射を実行することによる効果を実証するための説明図である。ここでは、一例として、プレ噴射を３回実行し、そのときの燃料噴射率（ｍｍ3／ｄｅｇ）の変化を下段に、熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）の変化を上段に図示している。具体的には、ＢＴＤＣ１８〜１０°ＣＡの間に、プレ噴射として１回あたり２ｍｍ3の燃料を３回噴射し（下段の波形Ｉｐ）、その後、メイン噴射として、プレ噴射よりも多くの（少なくともプレ噴射１回分よりは多くの）燃料を圧縮上死点（ＢＴＤＣ０°ＣＡ）で噴射した（下段の波形Ｉｍ）。そして、そのような燃料噴射に伴いどのような燃焼が生じるかを、熱発生率の変化（上段の波形Ｂｐ，Ｂｍ）として図示した。
【００９０】
図９に示すように、３回のプレ噴射（Ｉｐ）が実行されると、最後のプレ噴射の完了後、所定の着火遅れ時間が経過してから、プレ噴射された燃料の自着火によるプレ燃焼（Ｂｐ）が起きる。このプレ燃焼（Ｂｐ）は、圧縮上死点（ＢＴＤＣ０°ＣＡ）よりも前に生じ、同じく圧縮上死点よりも前に熱発生率のピークを迎える。その後、熱発生率はいったん低下するが、圧縮上死点からメイン噴射（Ｉｍ）が開始されることで、そのメイン噴射された燃料の自着火によるメイン燃焼（Ｂｍ）が、引き続いて発生する。このメイン燃焼（Ｂｍ）は、プレ燃焼（Ｂｐ）によって筒内が高温・高圧化された状態で実行されるメイン噴射（Ｉｍ）に基づき、ほとんど着火遅れなく燃焼を開始する（拡散燃焼）。
【００９１】
また、図９によれば、プレ燃焼とメイン燃焼とは熱発生率の谷によって分断され、それぞれ独立した燃焼となっている。すなわち、当実施形態において、プレ燃焼（Ｂｐ）は、停止時圧縮行程気筒２Ｃの筒内環境を燃料の自着火に有利な状態に改善する（つまり圧縮上死点付近の筒内温度・圧力を高める）ための燃焼であって、メイン燃焼のようにエンジン始動のためのトルクを発生するための燃焼ではないことが理解できる。
【００９２】
次に、上記プレ噴射の回数および噴射量等をどのように決定するかについて説明する。エンジンの再始動条件が成立すると、上記ＥＣＵ５０の再始動制御部５２は、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置と、当該気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達する前の所定時期におけるエンジン回転速度である始動時回転速度とに基づいて、プレ噴射の回数および噴射量を決定する。
【００９３】
まず、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置と噴射量との関係について説明する。図１０は、プレ噴射の噴射量とメイン噴射の噴射量とを足し合わせた全体の噴射量（以下、「全噴射量」という）と、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置との関係を示す図である。本図に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃへの全噴射量は、当該気筒２Ｃのピストン５が下死点（ＢＤＣ）寄りで停止しているときほど増大される。これは、ピストン停止位置が下死点寄りであるほど、上記気筒２Ｃ内に存在する空気の量が多く、その空気に見合った多くの燃料を、プレ噴射およびメイン噴射として噴射することができるからである。なお、図１０に示される全噴射量（プレ噴射およびメイン噴射の両方の噴射量）は、停止時圧縮行程２Ｃに最初の燃料を噴射する１圧縮始動によってエンジンを再始動する際の噴射量であるので、この図１０においては、ピストン停止位置が基準停止位置Ｘよりも下死点側の特定範囲Ｒｘにある場合についてのみ、噴射量との関係が図示されている。
【００９４】
上記メイン噴射の噴射量（メイン噴射量）に対するプレ噴射の噴射量（プレ噴射量）の割合は、上記始動時回転速度に応じて、つまり、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に向けて上昇する過程におけるエンジン回転速度に応じて、可変的に設定される。すなわち、図１０に示すように、始動時回転速度が低い場合には、メイン噴射量に対するプレ噴射量の割合が増大され、始動時回転速度が高い場合には、メイン噴射量に対するプレ噴射量の割合が低減される。
【００９５】
なお、上記始動時回転速度は、再始動条件が成立してスタータモータ３４が駆動された時点（つまりエンジン本体１が回転し始めた時点）よりも後で、かつ停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達する時点（つまりエンジン全体として最初の圧縮上死点を迎える時点）よりも前であれば、基本的にいつでもよいが、当実施形態では、最初のプレ噴射が行われる直前、例えばＢＴＤＣ３０〜２０°ＣＡの間のいずれかの時点における回転速度が、クランク角センサＳＷ２の検出値に基づき取得され、これが始動時回転速度とされる。
【００９６】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が上記特定範囲Ｒｘ内のある特定の位置に停止し、その状態から１圧縮始動での再始動が行われると仮定した場合に、プレ噴射の回数および噴射量が、始動時回転速度によってどのように設定されるのかを示している。
【００９７】
上記始動時回転速度は、スタータモータ３４の駆動力に影響するバッテリの残容量や、ピストン５の摺動抵抗を低減するための潤滑油の状態、あるいは停止時圧縮行程気筒２Ｃの内壁面（シリンダー壁面）の温度等によってばらつき得るが、そのばらつきは、当然、ある有限の範囲に限られる。そこで、図１１（ａ）〜（ｃ）では、始動時回転速度が最大限低速側にばらついた場合の回転速度を下限値Ｎ０とし、始動時回転速度が最大限高速側にばらついた場合の回転速度を上限値Ｎ１としている。
【００９８】
上記下限値Ｎ０および上限値Ｎ１は、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が異なれば、これに伴い変化する。つまり、ピストン停止位置が下死点に近いほど、スタータモータ３４の駆動開始時点から始動時回転速度の測定タイミングまでの期間が長くなり、それだけピストン５が勢いづくので、上記下限値Ｎ０および上限値Ｎ１は、ピストン停止位置が下死点に近いほど高回転側にシフトする。
【００９９】
また、上記下限値Ｎ０と上限値Ｎ１との間には、プレ噴射の回数および噴射量を段階的に設定するための閾値となる所定値Ｎｘが設定されている。なお、上述したように、始動時回転速度の上限値Ｎ０および下限値Ｎ１が、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が下死点に近いほど高回転側にシフトされることから、上記所定値Ｎｘも、ピストン停止位置が下死点に近いほど、高い値に設定される。ただし、ここでは、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５がある特定の位置で停止したことを前提にしており（つまりピストン停止位置は一定という前提であり）、ピストン停止位置が一定であれば、上記所定値Ｎｘもまた一定である。
【０１００】
図１１（ａ）に示すように、プレ噴射のトータルの噴射量（複数回のプレ噴射による合計の噴射量）は、始動時回転速度が上記所定値Ｎｘよりも高いか低いかに応じて、２段階に設定される。すなわち、始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高いときは、所定値Ｎｘ以下のときに比べて、プレ噴射のトータルの噴射量が増大される。
【０１０１】
ただし、プレ噴射のトータルの噴射量を変化させる際には、プレ噴射の回数を固定したまま１回あたりの噴射量を変化させるのではなく、図１１（ｂ）（ｃ）に示すように、プレ噴射の回数と１回あたりの噴射量の両方を変化させる。例えば、始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高いときは、所定値Ｎｘ以下であるときに比べて、プレ噴射１回あたりの噴射量をやや増やしつつ（図１１（ｃ））、プレ噴射の回数を減らすことにより（図１１（ｂ））、プレ噴射のトータルの噴射量を減らすようにする。逆に、始動時回転速度が所定値Ｎｘ以下であるときは、プレ噴射１回あたりの噴射量をやや減らしつつ、プレ噴射の回数を増やすことにより、プレ噴射のトータルの噴射量を増やすようにする。
【０１０２】
図１２（ａ）（ｂ）は、始動時回転速度の高低に基づき設定されるプレ噴射およびメイン噴射の具体的態様の一例である。ここでは、始動時回転速度が所定値Ｎｘ以下であるときに、図１２（ａ）に示すように、プレ噴射として１回あたり２ｍｍ3の燃料を３回噴射し、メイン噴射として８ｍｍ3の燃料を１回噴射している。これに対し、始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高くなった場合には、図１２（ｂ）に示すように、プレ噴射として１回あたり２．５ｍｍ3の燃料を２回噴射し、メイン噴射として９ｍｍ3の燃料を１回噴射する。
【０１０３】
始動時回転速度が低い図１２（ａ）の例と、始動時回転速度が高い図１２（ｂ）の例とを比較すると、始動時回転速度の高まりに応じて、プレ噴射の回数が３回から２回に減らされる一方、プレ噴射１回あたりの噴射量が２ｍｍ3から２．５ｍｍ3に増やされている。そして、これに伴い、プレ噴射のトータルの噴射量（プレ噴射量）は、２×３＝６ｍｍ3から、２．５×２＝５ｍｍ3に減らされている。一方、プレ噴射量の減少に伴い、メイン噴射量が８ｍｍ3から９ｍｍ3に増やされることにより、プレ噴射およびメイン噴射による全噴射量は、同じ１４ｍｍ3に維持されている。
【０１０４】
図１３は、以上のような停止時圧縮行程気筒２Ｃでの燃焼制御を中心として、１圧縮始動時の制御の具体的内容を説明するためのフローチャートである。本図に示すように、１圧縮始動（図５のステップＳ１３）によるエンジン再始動がスタートすると、上記ＥＣＵ５０の再始動制御部５２は、図５のステップＳ１２で特定された停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置に基づいて、プレ噴射およびメイン噴射の全噴射量を決定する制御を実行する（ステップＳ２１）。この全噴射量の決定は、図１０に示したようなピストン停止位置と全噴射量との関係に基づき決定される。すなわち、ＥＣＵ５０には、図１０の関係を具現化したマップデータが記憶されており、そのマップデータに基づいて、プレ噴射およびメイン噴射の全噴射量が決定されるようになっている。これにより、全噴射量は、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の中でも下死点寄りにあるほど、大きい値として設定される。
【０１０５】
次いで、再始動制御部５２は、スタータモータ３４の駆動を開始する（ステップＳ２２）。これにより、エンジンが強制的に回転させられ、上記停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に向けて移動する。そして、そのピストン上昇の過程で、再始動制御部５２は、クランク角センサＳＷ２の検出値に基づきエンジン回転速度を定期的に取得し、特に、最初のプレ噴射を実行する直前（例えばＢＴＤＣ３０〜２０°ＣＡ間のいずれかの時期）の回転速度を、始動時回転速度として取得する（ステップＳ２３）。
【０１０６】
次いで、再始動制御部５２は、上記ステップＳ２１において停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置に基づき決定された全噴射量（プレ噴射およびメイン噴射の両方の噴射量）と、上記ステップＳ２３で取得された始動時回転速度とに基づいて、プレ噴射の回数、噴射量、およびタイミングを決定する制御を実行する（ステップＳ２４）。
【０１０７】
具体的に、プレ噴射の回数および噴射量は、図１１（ａ）〜（ｃ）に示したような始動時回転速度とプレ噴射の回数および噴射量との関係に基づき決定される。すなわち、ＥＣＵ５０には、図１１（ａ）〜（ｃ）の関係を具現化したマップデータが記憶されており、そのマップデータに基づいて、プレ噴射のトータルの噴射量、プレ噴射の回数、およびプレ噴射１回あたりの噴射量がそれぞれ決定されるようになっている。なお、図１１（ａ）〜（ｃ）のマップデータは、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置範囲（特定範囲Ｒｘ）を多数に分割した複数の停止位置区分ごとに作成されて記憶されており、上記プレ噴射の噴射量等を決定する際には、現実のピストン停止位置（図５のステップＳ１２で特定された停止位置）に対応する特定の停止位置区分のマップデータが読み出され、利用される。
【０１０８】
上記図１１（ａ）〜（ｃ）のマップデータが利用されることにより、始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高いときは、プレ噴射の回数およびトータルの噴射量が少なく設定されるとともに、プレ噴射１回あたりの噴射量が多く設定される。逆に、始動時回転速度が所定値Ｎｘ以下であるときは、プレ噴射の回数およびトータルの噴射量が多く設定されるとともに、プレ噴射１回あたりの噴射量が少なく設定される。
【０１０９】
また、各プレ噴射を実行するタイミングについては、上記のように決定されたプレ噴射の回数や噴射量等に合わせた適宜のタイミングに決定される。
【０１１０】
次いで、再始動制御部５２は、メイン噴射の噴射量およびタイミングを決定する制御を実行する（ステップＳ２５）。なお、メイン噴射の噴射量は、上記ステップＳ２１で決定された全噴射量（プレ噴射およびメイン噴射の両方の噴射量）から、上記ステップＳ２４で決定されたプレ噴射のトータルの噴射量を差し引いたものとして決定される。
【０１１１】
次いで、再始動制御部５２は、燃料噴射弁１５を駆動して、上記ステップＳ２４で決定され噴射回数、噴射量、およびタイミングに基づくプレ噴射を実行する（ステップＳ２６）。これにより、図９に示したように、圧縮上死点（ＢＴＤＣ０°ＣＡ）よりも前に熱発生率のピークを迎えるプレ燃焼（Ｂｐ）が生じ、筒内の高温・高圧化が図られる。
【０１１２】
次いで、再始動制御部５２は、上記のようなプレ噴射に引き続き、上記ステップＳ２５で決定された噴射量およびタイミングに基づくメイン噴射を実行する（ステップＳ２７）。このメイン噴射は、上記プレ燃焼（Ｂｐ）の熱発生率がピークを過ぎた圧縮上死点付近から開始され、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるようなメイン燃焼（Ｂｍ）を引き起こす。メイン燃焼（Ｂｍ）の燃焼エネルギーは、圧縮上死点を通過した後のピストン５を押し下げるように作用し、エンジンの回転速度を上昇させる正方向のトルクとして利用される。
【０１１３】
以上により、１圧縮始動時における停止時圧縮行程気筒２Ｃでの最初の燃焼制御が完了する。なお、図１３では省略しているが、上記停止時圧縮行程気筒２Ｃよりも後に圧縮行程を迎える気筒についても、必要に応じて、プレ噴射およびメイン噴射に基づく燃焼制御を実行してもよい。エンジン再始動時に最も着火性が厳しいのは、エンジン全体として最初の圧縮上死点（以下、「１圧縮ＴＤＣ」という）を迎える停止時圧縮行程気筒２Ｃでの燃焼であるが、少なくとも２回目や３回目の圧縮上死点（以下、「２圧縮ＴＤＣ」、「３圧縮ＴＤＣ」という）を迎える気筒２Ｄ、２Ｂについても、着火性の改善は充分ではないと考えられるからである。そこで、失火を確実に防止する観点から、上記気筒２Ｄ，２Ｂ等（以下、「後続気筒」という）にもプレ噴射およびメイン噴射に基づく燃焼制御を実行してもよい。
【０１１４】
ただし、上記後続気筒が圧縮上死点を迎える２圧縮ＴＤＣ、３圧縮ＴＤＣ‥‥では、停止時圧縮行程気筒２Ｃが圧縮上死点を迎える１圧縮ＴＤＣのときよりもエンジン回転速度が速いため、上記後続気筒へのプレ噴射の回数等は、停止時圧縮行程気筒２Ｃへのそれと必ずしも同一にする必要はない。例えば、停止時圧縮行程気筒２Ｃへのプレ噴射の回数が３回である場合、２圧縮ＴＤＣ、３圧縮ＴＤＣ‥‥と進むにつれて、後続気筒へのプレ噴射の回数を２回または１回に減らすとともに、それに伴って各プレ噴射のタイミングや噴射量を調整することが考えられる。
【０１１５】
また、上記のようなプレ噴射およびメイン噴射に基づく燃焼制御は、停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の燃料を噴射する１圧縮始動だけでなく、停止時吸気行程気筒２Ｄに最初の燃料を噴射する２圧縮始動（図５のステップＳ１４）によってエンジンを再始動する際にも、同様に行うことができる。
【０１１６】
（５）作用効果等
以上説明したように、当実施形態では、所定の条件下で自動的にエンジンを停止させたり再始動させたりする、いわゆるアイドルストップ機能を有したディーゼルエンジンにおいて、次のような特徴的な構成を採用した。
【０１１７】
エンジンの自動停止後、再始動条件が成立すると、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５０の再始動制御部５２は、圧縮行程で停止した停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が所定の基準停止位置Ｘよりも下死点側に設定された特定範囲Ｒｘ（図３（ｂ））にあるか否かを判定し、特定範囲Ｒｘにある場合には、燃料噴射弁１５から上記停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の燃料を噴射することで、エンジンを再始動させる（１圧縮始動）。この停止時圧縮行程気筒２Ｃへの最初の燃料噴射では、例えば図９に示したように、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるようなメイン燃焼（Ｂｍ）を起こさせるメイン噴射（Ｉｍ）と、このメイン噴射の開始よりも前に熱発生率のピークを迎えるようなプレ燃焼（Ｂｐ）を起こさせるプレ噴射（Ｉｐ）とが実行される。プレ噴射は、噴射した燃料がピストン５のキャビティ５ａ内に収まるようなタイミングで複数回実行されるものであり、その回数および噴射量は、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に向けて上昇する過程におけるエンジン回転速度（始動時回転速度）に基づいて決定される。例えば、上記再始動制御部５２は、スタータモータ３４が駆動されてから停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達するまでの間の所定時期のエンジン回転速度を、上記始動時回転速度として取得し、取得した始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高いときには、所定値Ｎｘ以下のときに比べて、プレ噴射１回あたりの噴射量を増やしつつプレ噴射の回数を減らすといった制御を実行する（図１１（ｂ）（ｃ）参照）。
【０１１８】
上記の構成によれば、エンジンが自動停止した後、停止時圧縮行程気筒２Ｃへの燃料噴射によってエンジンを再始動させる１圧縮始動の際に、ピストン５のキャビティ５ａ内に燃料が収まるようなタイミングでまずプレ噴射が実行され、その後でメイン噴射が実行される。プレ噴射により、ピストン５のキャビティ５ａ内に比較的リッチな混合気が形成され、その混合気が所定の着火遅れの後に自着火により燃焼するため（プレ燃焼）、停止時圧縮行程気筒２Ｃの筒内温度・圧力が上昇し、それに引き続いてメイン噴射が実行されたときには、噴射された燃料がほどなく自着火により燃焼する（メイン燃焼）。このメイン燃焼は、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるような燃焼となり、圧縮上死点通過後のピストン５を押し下げるように作用するので、エンジンに正方向のトルクを付与し、その回転速度を上昇させる。
【０１１９】
このように、メイン噴射された燃料の着火性が、それ以前のプレ噴射（プレ燃焼）によって改善されるため、停止時圧縮行程気筒２Ｃでの圧縮代（上死点までのストローク量）がそれほど多くなくても、停止時圧縮行程気筒２Ｃでの燃焼は確実に行われる。これにより、１圧縮始動が可能なピストン停止位置範囲である特定範囲Ｒｘを上死点側に拡大し得るため、１圧縮始動の機会を増やして、迅速な始動性を確保することができる。
【０１２０】
しかも、上記実施形態では、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点まで上昇する途中の回転速度である始動時回転速度が比較的高いときに、プレ噴射１回あたりの噴射量を増やしつつプレ噴射の回数を減らすようにしたため、燃料噴射弁の制御を容易にしつつ、プレ噴射された燃料の着火性を確保することができる。
【０１２１】
すなわち、始動時回転速度が高いと、単位時間あたりのクランク角の変化量が大きいため、限られたクランク範囲でプレ噴射を多数回実行することは、燃料噴射弁１５の制御上困難となる。そこで、始動時回転速度が高い場合は、燃料噴射弁１５の制御性の面から、プレ噴射の回数を減らした方が望ましい。一方、始動時回転速度が高い場合は、低い場合に比べて、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達するまでの間にピストンリングの隙間から外部に漏れる空気の量が少なく済み、また、シリンダー壁面等に吸収される熱量も少なく済むことから、圧縮上死点付近での筒内圧力が相対的に上昇し易くなる。筒内圧力が高いと、噴射された燃料が拡散し難くなるから、プレ噴射の回数の減少に伴ってプレ噴射１回あたりの噴射量が増えたとしても（それによって噴霧のペネトレーションが少々強くなったとしても）、プレ噴射された燃料はピストン５のキャビティ５ａ内に依然として留まり、キャビティ５ａ内には着火し易い比較的リッチな混合気が形成されることになる。したがって、始動時回転速度が高いときに、プレ噴射の回数を減らすとともに１回あたりの噴射量を増やすことにより、燃料噴射弁１５の制御性の確保と、燃料の着火性の確保とを両立することができる。
【０１２２】
また、上記実施形態では、始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高いときは、所定値Ｎｘ以下のときに比べて、プレ噴射のトータルの噴射量を減らし、かつメイン噴射の噴射量を増やすようにした（図１１（ａ）および図１０参照）。このような構成によれば、始動時回転速度が高く、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達したときの筒内温度・圧力が高くなると予想される場合に、そのような着火し易い筒内環境に見合った少量のプレ噴射によって必要な着火性を確保しつつ、相対的に多くのメイン噴射を実行することにより、そのメイン噴射に基づく燃焼（メイン燃焼）によってより高い始動トルクを得ることができる。
【０１２３】
なお、上記実施形態では、少なくとも停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の燃料を噴射する際に、例えば図１２に示したように、始動時回転速度に応じてプレ噴射を２回または３回実行するようにしたが、例えば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の中でもかなり下死点側にある場合や、エンジンの自動停止後ほとんど時間を空けずに再始動条件が成立したような場合（つまりエンジン停止時間がかなり短い場合）等のように、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点まで上昇したとき（１圧縮ＴＤＣ時）の筒内温度・圧力がかなり高くなると予想される場合には、プレ噴射の回数を１回または２回に設定してもよい。逆に、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の中でもかなり上死点側にあるような場合には、プレ噴射の回数を３回より増やしてもよい。
【０１２４】
また、上記実施形態では、幾何学的圧縮比が１４のエンジン本体１を備えたディーゼルエンジンを例に挙げて本発明の好ましい形態を説明したが、当然ながら、本発明の構成を適用可能なエンジンは、幾何学的圧縮比が１４のものに限られない。例えば、幾何学的圧縮比が１６未満のディーゼルエンジンであれば、従来から多用されてきたディーゼルエンジンに比べれば圧縮比が低く、相対的に着火性が悪いため、プレ噴射によって再始動時の着火性を高める本発明の構成を好適に適用できる余地がある。一方、ディーゼルエンジンの幾何学的圧縮比は、着火性の限界から、１２以上は必要であると考えられる。以上のことから、本発明を好適に適用可能なディーゼルエンジンは、幾何学的圧縮比が１２以上１６未満のディーゼルエンジンであり、より好ましくは、幾何学的圧縮比が１３以上１５以下のディーゼルエンジンであるといえる。
【０１２５】
また、本発明は、圧縮自己着火式のエンジンであれば、上記実施形態のようなディーゼルエンジン（軽油を自着火により燃焼させるエンジン）に限らず適用可能である。例えば、最近では、ガソリンを含む燃料を高圧縮比で圧縮して自着火させるタイプのエンジンが研究、開発されているが、このような圧縮自己着火式のガソリンエンジンに対しても、本発明にかかる自動停止・再始動制御を好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１ エンジン本体
２Ａ〜２Ｄ 気筒
５ ピストン
５ａ キャビティ
１５ 燃料噴射弁
３４ スタータモータ
５２ 再始動制御部（判定手段、噴射制御手段、回転速度取得手段）
Ｘ 基準停止位置
Ｒｘ 特定範囲
Ｉｐ プレ噴射
Ｉｍ メイン噴射
Ｂｐ プレ燃焼
Ｂｍ メイン燃焼
Ｎｘ 所定値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料を自着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに設けられ、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とともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ上記燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンに代表される圧縮自己着火式エンジンは、一般に、ガソリンエンジンのような火花点火式エンジンよりも熱効率に優れ、排出されるＣＯ2の量も少ないことから、近年、車載用エンジンとして広く普及しつつある。
【０００３】
上記のような圧縮自己着火式エンジンにおいて、より一層のＣＯ2の削減を図るには、アイドル運転時等にエンジンを自動停止させ、その後車両の発進操作等が行われたときにエンジンを再始動させる、いわゆるアイドルストップ制御の技術を採用することが有効であり、そのことに関する種々の研究もなされている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、所定の自動停止条件が成立したときにディーゼルエンジンを停止させ、所定の再始動条件が成立すると、スタータモータを駆動しながら燃料噴射を実行してディーゼルエンジンを再始動させるディーゼルエンジンの制御装置において、圧縮行程で停止した気筒（停止時圧縮行程気筒）のピストン停止位置に基づいて、最初に燃料を噴射する気筒を可変的に設定することが開示されている。
【０００５】
具体的に、同文献では、ディーゼル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上記停止時圧縮行程気筒のピストンの停止位置を求め、そのピストン停止位置が相対的に下死点寄りに設定された適正位置にあるか否かを判定し、適正位置にある場合には、上記停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射することで、エンジン全体として１回目の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を再開させるようにしている（以下、これを「１圧縮始動」という）。
【０００６】
一方、上記停止時圧縮行程のピストンが上記適正位置よりも上死点側にある場合には、吸気行程で停止した気筒（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を噴射することにより、エンジン全体として２回目の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を再開させる（以下、これを「２圧縮始動」という）。このように、停止時圧縮行程気筒ではなく停止時吸気行程気筒に燃料を噴射する２圧縮始動を行うのは、停止時圧縮行程気筒のピストンが上記適正位置から上死点側に外れているときには、そのピストンによる圧縮代（上死点までのストローク量）が少なく気筒内の空気が十分に高温化しないことから、停止時圧縮行程気筒に燃料を噴射しても失火が起きるおそれがあるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−６２９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１の技術では、停止時圧縮行程気筒のピストンが適正位置にあるときには、１圧縮始動によって速やかにエンジンを再始動できるものの、上記適正位置から上死点側に外れてしまった場合には、２圧縮始動を行う必要があり、再始動に要する時間が長くなってしまう。すなわち、２圧縮始動では、停止時吸気行程気筒が圧縮行程に移行するのを待ってから燃料を噴射するので、エンジン全体として２回目の圧縮上死点を迎えるまでは、燃焼によるエネルギーを利用することができず、その分だけ再始動時間が長くなってしまう。このため、できるだけ高い頻度で、１圧縮始動によるエンジン再始動を可能にすることが望まれていた。
【０００９】
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、筒内環境に応じた適切な燃料噴射制御を実行することにより、１圧縮始動による迅速な再始動の機会をより増やすことのできる圧縮自己着火式エンジンの再始動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料を自着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに設けられ、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とともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ上記燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置であって、上記自動停止に伴い圧縮行程で停止した停止時圧縮行程気筒のピストンが所定の基準停止位置よりも下死点側に設定された特定範囲にあるか否かを判定する判定手段と、上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲で停止したと判定され、かつエンジンの再始動条件が成立した場合に、上記燃料噴射弁を制御して上記停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射する噴射制御手段と、上記再始動条件の成立後スタータモータが駆動されてから上記停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点に到達するまでの間の所定時期のエンジン回転速度を始動時回転速度として取得する回転速度取得手段とを備え、上記ピストンは、上記燃料噴射弁と対向する冠面の所定部位に、他の部位よりも凹んだキャビティを有し、上記噴射制御手段は、少なくとも上記停止時圧縮行程気筒への最初の燃料噴射として、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるようなメイン燃焼を起こさせるメイン噴射と、このメイン噴射の開始よりも前に熱発生率のピークを迎えるようなプレ燃焼を起こさせるプレ噴射とを実行し、上記プレ噴射は、噴射された燃料が上記ピストンのキャビティ内に収まるようなタイミングで少なくとも１回以上実行されるものであり、上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲内で同じ位置にある場合において、上記回転速度取得手段により取得された始動時回転速度が所定値よりも高いときは、所定値以下のときに比べて、プレ噴射１回あたりの噴射量が増やされるとともにプレ噴射の回数が減らされることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
本発明によれば、エンジンが自動停止した後、停止時圧縮行程気筒への燃料噴射によってエンジンを再始動させる１圧縮始動の際に、ピストン冠面に設けられたキャビティ内に燃料が収まるようなタイミングでまずプレ噴射が実行され、その後でメイン噴射が実行される。プレ噴射により、ピストンのキャビティ内に比較的リッチな混合気が形成され、その混合気が所定の着火遅れの後に自着火により燃焼するため（プレ燃焼）、停止時圧縮行程気筒の筒内温度・圧力が上昇し、それに引き続いてメイン噴射が実行されたときには、噴射された燃料がほどなく自着火により燃焼する（メイン燃焼）。このメイン燃焼は、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるような燃焼となり、圧縮上死点通過後のピストンを押し下げるように作用するので、エンジンに正方向のトルクを付与し、その回転速度を上昇させる。
【００１２】
このように、メイン噴射された燃料の着火性が、それ以前のプレ噴射（プレ燃焼）によって改善されるため、停止時圧縮行程気筒での圧縮代がそれほど多くなくても、停止時圧縮行程気筒での燃焼は確実に行われる。これにより、１圧縮始動が可能なピストン停止位置範囲である特定範囲を上死点側に拡大し得るため、１圧縮始動の機会を増やして、迅速な始動性を確保することができる。
【００１３】
しかも、本発明では、停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点まで上昇する途中の回転速度である始動時回転速度が比較的高いときに、プレ噴射１回あたりの噴射量を増やしつつプレ噴射の回数を減らすようにしたため、燃料噴射弁の制御を容易にしつつ、プレ噴射された燃料の着火性を確保することができる。
【００１４】
すなわち、始動時回転速度が高いと、単位時間あたりのクランク角の変化量が大きいため、限られたクランク範囲でプレ噴射を多数回実行することは、燃料噴射弁の制御上困難となる。そこで、始動時回転速度が高い場合は、燃料噴射弁の制御性の面から、プレ噴射の回数を減らした方が望ましい。一方、始動時回転速度が高い場合は、低い場合に比べて、停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点に到達するまでの間にピストンリングの隙間から外部に漏れる空気の量が少なく済み、また、シリンダー壁面等に吸収される熱量も少なく済むことから、圧縮上死点付近での筒内圧力が相対的に上昇し易くなる。筒内圧力が高いと、噴射された燃料が拡散し難くなるから、プレ噴射の回数の減少に伴ってプレ噴射１回あたりの噴射量が増えたとしても（それによって噴霧のペネトレーションが少々強くなったとしても）、プレ噴射された燃料はピストンのキャビティ内に依然として留まり、キャビティ内には着火し易い比較的リッチな混合気が形成されることになる。したがって、始動時回転速度が高いときに、プレ噴射の回数を減らすとともに１回あたりの噴射量を増やすことにより、燃料噴射弁の制御性の確保と、燃料の着火性の確保とを両立することができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、上記噴射制御手段は、上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲内で同じ位置にある場合において、上記回転速度取得手段により取得された始動時回転速度が所定値よりも高いときは、所定値以下のときに比べて、プレ噴射のトータルの噴射量を減らすとともにメイン噴射の噴射量を増やす（請求項２）。
【００１６】
この構成によれば、始動時回転速度が高く、停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点に到達したときの筒内温度・圧力が高くなると予想される場合に、そのような着火し易い筒内環境に見合った少量のプレ噴射によって必要な着火性を確保しつつ、相対的に多くのメイン噴射を実行することにより、そのメイン噴射に基づく燃焼（メイン燃焼）によってより高い始動トルクを得ることができる。
【００１７】
本発明において、好ましくは、上記圧縮自己着火式エンジンは、幾何学的圧縮比が１６未満に設定されたディーゼルエンジンである（請求項３）。
【００１８】
幾何学的圧縮比が１６未満のディーゼルエンジンは、従来から多用されてきたディーゼルエンジンに比べれば圧縮比が低く、相対的に着火性が悪いため、プレ噴射によって再始動時の着火性を高める本発明の構成を好適に適用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置によれば、筒内環境に応じた適切な燃料噴射制御を実行することにより、１圧縮始動による迅速な再始動の機会をより増やすことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る始動制御装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。
【図２】上記エンジンの自動停止制御時における各状態量の変化を示すタイムチャートである。
【図３】上記エンジンの自動停止制御による作用を示すための説明図であり、（ａ）はエンジンの停止直前の各気筒のピストン位置を示し、（ｂ）はエンジンの停止完了後のピストン位置を示している。
【図４】上記エンジンの自動停止制御の具体的動作例を示すフローチャートである。
【図５】上記エンジンの再始動制御の具体的動作例を示すフローチャートである。
【図６】上記エンジンの再始動時にプレ噴射された燃料の挙動を示す説明図であって、（ａ）はプレ噴射の回数を１回とした場合を示し、（ｂ）はプレ噴射の回数を複数回にした場合を示している。
【図７】プレ噴射を実行した後の筒内の当量比の変化をプレ噴射の回数別に示した図である。
【図８】混合気の当量比と着火遅れ時間との関係を示す図である。
【図９】プレ噴射およびメイン噴射を実行した場合に、各噴射に基づく燃料がどのようなタイミングで燃焼するかを示す図である。
【図１０】プレ噴射およびメイン噴射による全噴射量と、停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置との関係を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、プレ噴射のトータル噴射量、回数、１回あたりの噴射量が、エンジンの始動時回転速度によってどのように変更されるかを示す図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は、始動時回転速度の高低に基づき設定されるプレ噴射およびメイン噴射の具体的態様の一例を示す図である。
【図１３】１圧縮始動によるエンジン再始動を行う際の具体的動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る始動制御装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるディーゼルエンジンは、走行駆動用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼルエンジンである。このエンジンのエンジン本体１は、いわゆる直列４気筒型のものであり、紙面に直交する方向に列状に並ぶ４つの気筒２Ａ〜２Ｄを有するシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、各気筒２Ａ〜２Ｄにそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。
【００２２】
上記ピストン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、燃料としての軽油が、後述する燃料噴射弁１５からの噴射によって供給される。そして、噴射された燃料（軽油）が、ピストン５の圧縮作用により高温・高圧化した燃焼室６で自着火し（圧縮自己着火）、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ようになっている。
【００２３】
上記ピストン５は図外のコネクティングロッドを介してクランクシャフト７と連結されており、上記ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて上記クランクシャフト７が中心軸回りに回転するようになっている。
【００２４】
ここで、図示のような４サイクル４気筒のディーゼルエンジンでは、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、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、１８０°ＣＡずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的には、気筒２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ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。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。
【００２５】
上記シリンダヘッド４には、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室６に開口する吸気ポート９および排気ポート１０と、各ポート９，１０を開閉する吸気弁１１および排気弁１２とが設けられている。なお、吸気弁１１および排気弁１２は、シリンダヘッド４に配設された一対のカムシャフト等を含む動弁機構１３，１４により、クランクシャフト７の回転に連動して開閉駆動される。
【００２６】
また、上記シリンダヘッド４には、燃料噴射弁１５が各気筒２Ａ〜２Ｄにつき１つずつ設けられている。各燃料噴射弁１５は、蓄圧室としてのコモンレール２０に分岐管２１を介してそれぞれ接続されている。コモンレール２０には、燃料供給ポンプ２３から燃料供給管２２を通じて供給された燃料（軽油）が高圧状態で蓄えられており、このコモンレール２０内で高圧化された燃料が分岐管２１を通じて各燃料噴射弁１５にそれぞれ供給されるようになっている。
【００２７】
上記燃料噴射弁１５は、先端部に複数の噴孔を有した多噴孔型のものであり、その内部に、上記各噴孔に通じる燃料通路と、この燃料通路を開閉するために電磁的に駆動されるニードル状の弁体とを有している（いずれも図示省略）。そして、通電による電磁力で上記弁体が開方向に駆動されることにより、コモンレール２０から供給された燃料が上記各噴孔から燃焼室６に向けて直接噴射されるようになっている。なお、当実施形態における燃料噴射弁１５は、８〜１２個という多数の噴孔を有している。
【００２８】
上記燃料噴射弁１５と対向するピストン５の冠面（上面）の中央部には、他の部分（冠面の周縁部）よりも下方に凹んだキャビティ５ａが形成されている。このため、ピストン５が上死点の近くにある状態で上記燃料噴射弁１５から燃料が噴射された場合、この燃料は、まずキャビティ５ａの内部に侵入することになる。
【００２９】
ここで、当実施形態のエンジン本体１は、その幾何学的圧縮比（ピストン５が下死点にあるときの燃焼室容積とピストン５が上死点にあるときの燃焼室容積との比）が１４に設定されている。すなわち、一般的な車載用のディーゼルエンジンの幾何学的圧縮比が１８もしくはそれ以上に設定されることが多いのに対し、当実施形態では、幾何学的圧縮比が１４というかなり低い値に設定されている。
【００３０】
上記シリンダブロック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ための水温センサＳＷ１が、上記シリンダブロック３に設けられている。
【００３１】
また、上記シリンダブロック３には、クランクシャフト７の回転角度および回転速度を検出するためのクランク角センサＳＷ２が設けられている。このクランク角センサＳＷ２は、クランクシャフト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。
【００３２】
具体的に、上記クランクプレート２５の外周部には、一定ピッチで並ぶ多数の歯が突設されており、その外周部における所定範囲には、基準位置を特定するための歯欠け部２５ａ（歯の存在しない部分）が形成されている。そして、このように基準位置に歯欠け部２５ａを有したクランクプレート２５が回転し、それに基づくパルス信号が上記クランク角センサＳＷ２から出力されることにより、クランクシャフト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。
【００３３】
一方、上記シリンダヘッド４には、動弁用のカムシャフト（図示省略）の角度を検出するためのカム角センサＳＷ３が設けられている。カム角センサＳＷ３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、気筒判別用のパルス信号を出力する。
【００３４】
すなわち、上記クランク角センサＳＷ２から出力されるパルス信号の中には、上述した歯欠け部２５ａに対応して３６０°ＣＡごとに生成される無信号部分が含まれるが、その情報だけでは、例えばピストン５が上昇しているときに、それがどの気筒の圧縮行程または排気行程にあたるのか判別することができない。そこで、７２０°ＣＡごとに１回転するカムシャフトの回転に基づきカム角センサＳＷ３からパルス信号を出力させ、その信号が出力されるタイミングと、上記クランク角センサＳＷ２の無信号部分のタイミング（歯欠け部２５ａの通過タイミング）とに基づいて、気筒判別を行うようにしている。
【００３５】
上記吸気ポート９および排気ポート１０には、吸気通路２８および排気通路２９がそれぞれ接続されている。すなわち、外部からの吸入空気（新気）が上記吸気通路２８を通じて燃焼室６に供給されるとともに、燃焼室６で生成された排気ガス（燃焼ガス）が上記排気通路２９を通じて外部に排出されるようになっている。
【００３６】
上記吸気通路２８のうち、エンジン本体１から所定距離上流側までの範囲は、気筒２Ａ〜２Ｄごとに分岐した分岐通路部２８ａとされており、各分岐通路部２８ａの上流端がそれぞれサージタンク２８ｂに接続されている。このサージタンク２８ｂよりも上流側には、単一の通路からなる共通通路部２８ｃが設けられている。
【００３７】
上記共通通路部２８ｃには、各気筒２Ａ〜２Ｄに流入する空気量（吸気流量）を調節するための吸気絞り弁３０が設けられている。吸気絞り弁３０は、エンジンの運転中は基本的に全開もしくはこれに近い高開度に維持されており、エンジンの停止時等の必要時にのみ閉弁されて吸気通路２８を遮断するように構成されている。
【００３８】
また、上記吸気絞り弁３０とサージタンク２８ｂとの間の共通通路部２８ｃには、吸気流量を検出するためのエアフローセンサＳＷ４が設けられている。
【００３９】
上記クランクシャフト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の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発電量の目標値（目標発電電流）に基づき、クランクシャフト７から駆動力を得て発電を行うように構成されている。
【００４０】
上記シリンダブロック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。上記ピニオンギア３４ｂは、クランクシャフト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、上記スタータモータ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上記リングギア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、クランクシャフト７が回転駆動されるようになっている。
【００４１】
（２）制御系
以上のように構成されたエンジンは、その各部がＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５０により統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。
【００４２】
上記ＥＣＵ５０には、各種センサから種々の情報が入力される。すなわち、ＥＣＵ５０は、エンジンの各部に設けられた上記水温センサＳＷ１、クランク角センサＳＷ２、カム角センサＳＷ３、およびエアフローセンサＳＷ４と電気的に接続されており、これら各センサＳＷ１〜ＳＷ４からの入力信号に基づいて、エンジンの冷却水温、クランク角、回転速度、気筒判別情報、吸気流量等の種々の情報を取得する。
【００４３】
また、ＥＣＵ５０には、車両に設けられた各種センサ（ＳＷ５〜ＳＷ８）からの情報も入力される。すなわち、車両には、運転者により踏み込み操作されるアクセルペダル３６の開度を検出するためのアクセル開度センサＳＷ５と、ブレーキペダル３７のＯＮ／ＯＦＦ（ブレーキの有無）を検出するためのブレーキセンサＳＷ６と、車両の走行速度（車速）を検出するための車速センサＳＷ７と、バッテリ（図示省略）の残容量を検出するためのバッテリセンサＳＷ８とが設けられている。ＥＣＵ５０は、これら各センサＳＷ５〜ＳＷ８からの入力信号に基づいて、アクセル開度、ブレーキの有無、車速、バッテリの残容量といった情報を取得する。
【００４４】
上記ＥＣＵ５０は、上記各センサＳＷ１〜ＳＷ８からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。具体的に、ＥＣＵ５０は、上記燃料噴射弁１５、吸気絞り弁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。
【００４５】
上記ＥＣＵ５０が有するより具体的な機能について説明する。ＥＣＵ５０は、例えばエンジンの通常運転時に、運転条件に基づき定められる所要量の燃料を燃料噴射弁１５から噴射させたり、車両の電気負荷やバッテリの残容量等に基づき定められる所要発電量をオルタネータ３２に発電させる等の基本的な機能を有する他、いわゆるアイドルストップ機能として、予め定められた特定の条件下でエンジンを自動的に停止させ、または再始動させる機能をも有している。このため、ＥＣＵ５０は、エンジンの自動停止または再始動制御に関する機能的要素として、自動停止制御部５１および再始動制御部５２を有している。
【００４６】
上記自動停止制御部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。
【００４７】
例えば、車両が停止状態にあること等の複数の要件が揃い、エンジンを停止させても支障のない状態であることが確認された場合に、自動停止条件が成立したと判定する。そして、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止（燃料カット）する等により、エンジンを停止させる。
【００４８】
上記再始動制御部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、エンジンを再始動させる制御を実行するものである。
【００４９】
例えば、車両を発進させるために運転者がアクセルペダル３６を踏み込むなどして、エンジンを始動させる必要が生じたときに、再始動条件が成立したと判定する。そして、スタータモータ３４を駆動してクランクシャフト７に回転力を付与しつつ、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を再開させることにより、エンジンを再始動させる。
【００５０】
（３）自動停止制御
次に、上記ＥＣＵ５０の自動停止制御部５１により実行されるエンジンの自動停止制御の内容をより具体的に説明する。図２は、エンジンの自動停止制御時における各状態量の変化を示すタイムチャートである。本図では、エンジンの自動停止条件が成立した時点をｔ１としている。
【００５１】
図２に示すように、エンジンの自動停止制御の際には、まず、自動停止条件の成立時点ｔ１で、吸気絞り弁３０が閉方向に駆動され、その開度が、自動停止条件が成立する前に設定されていた通常運転時の開度（図例では８０％）から、最終的に全閉（０％）まで低減される。そして、開度を全閉にしたまま、時点ｔ２で、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止する制御（燃料カット）が実行される。
【００５２】
次いで、上記燃料カットの実行後、エンジン回転速度が徐々に低下する途上で、吸気絞り弁３０が再び開かれる。具体的には、全気筒２Ａ〜２Ｄにおけるエンジン停止直前の最後の上死点を最終ＴＤＣとしたときに、この最終ＴＤＣよりも１つ前の上死点通過時（時点ｔ４）に、吸気絞り弁３０が開方向に駆動され、その開度が０％を超える所定の開度（例えば１０〜３０％程度）まで増やされる。
【００５３】
その後、時点ｔ５で最終ＴＤＣを迎えた後、エンジンは、一時的にピストンの揺れ戻しにより逆回転するも、一度も上死点を越えることなく、時点ｔ６で完全停止状態に至る。
【００５４】
ここで、上記のように吸気絞り弁３０を開く制御を時点ｔ４で実行するのは、エンジンが完全停止したときに圧縮行程にある気筒、つまり停止時圧縮行程気筒（図２では３番気筒２Ｃ）のピストン停止位置を、図３（ｂ）に示すように、上死点と下死点との間に位置する基準停止位置Ｘよりも下死点側に設定された特定範囲Ｒｘにできるだけ収めるためである。なお、基準停止位置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。例えば、基準停止位置ＸがＢＴＤＣ８０°ＣＡである場合、上記特定範囲Ｒｘは、ＢＴＤＣ８０〜１８０°ＣＡの範囲となる。
【００５５】
上記停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が上記特定範囲Ｒｘで停止していれば、その後エンジンの再始動条件が成立したときに、上記停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の（エンジン全体として最初の）燃料を噴射する１圧縮始動によって、エンジンを迅速に再始動させることができる。一方、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から外れていれば、再始動の開始後、停止時圧縮行程気筒２Ｃの次に圧縮行程を迎える気筒、つまりエンジン停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒（図２では４番気筒２Ｄ）に燃料を噴射する２圧縮始動によってエンジンを再始動する必要が生じる。このように、ピストン停止位置によって１圧縮始動と２圧縮始動とを使い分けるのは、ピストン停止位置によって停止時圧縮行程気筒２Ｃでの着火性が異なるからであるが、その詳細については後の「（４）再始動制御」の中で説明する。
【００５６】
上記２圧縮始動は、停止時吸気行程気筒２Ｄが圧縮行程に移行するまで燃料を燃焼させることができないので、始動の迅速性という点では、当然１圧縮始動の方が有利である。このため、１圧縮始動を高い頻度で実行可能にするには、できるだけ停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置を上記特定範囲Ｒｘに収める必要がある。そこで、当実施形態では、図２に示したように、時点ｔ４で吸気絞り弁３０を開くようにしている。すなわち、図２の制御によれば、最終ＴＤＣの１つ前の上死点（ii）までは（時点ｔ４までは）、吸気絞り弁３０の開度が０％とされ、最終ＴＤＣの１つ前の上死点（ii）を過ぎると（時点ｔ４を過ぎると）、吸気絞り弁３０の開度が０％超の所定開度まで増大される。これにより、最終ＴＤＣの１つ前の上死点（ii）から吸気行程を迎える（時点ｔ４〜ｔ５が吸気行程となる）停止時圧縮行程気筒２Ｃに対する吸気流量が、最終ＴＤＣの２つ前の上死点（iii）から吸気行程を迎える（時点ｔ３〜ｔ４が吸気行程となる）気筒、言い換えると、エンジンが完全停止したときに膨張行程にある停止時膨張行程気筒（図２では１番気筒２Ａ）に対する吸気流量よりも増大することになる。
【００５７】
この点について図３（ａ）（ｂ）を用いてより詳しく説明する。上記のように最終ＴＤＣの１つ前の上死点（ii）の通過時に吸気絞り弁３０を開くと、上述したように、エンジンが自動停止する直前に、停止時圧縮行程気筒２Ｃ内への吸気量が停止時膨張行程気筒２Ａ内への吸気量よりも多くなる。これにより、図３（ａ）に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５に作用する圧縮空気による押下げ力が大きくなる一方、停止時膨張行程気筒２Ａのピストン５に作用する圧縮空気による押下げ力が小さくなる。このため、エンジンが完全停止したときには、図３（ｂ）に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５の停止位置が自ずと下死点寄りとなり（停止時膨張行程気筒２Ａのピストン５の停止位置は上死点寄りとなり）、結果として、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５を、比較的高い頻度で、上記基準停止位置Ｘよりも下死点側の特定範囲Ｒｘに停止させることができるようになる。特定範囲Ｒｘでピストン５が停止していれば、エンジンの再始動時には、停止時圧縮行程気筒２Ｃに燃料を噴射する１圧縮始動によってエンジンを迅速に再始動させることが可能となる。
【００５８】
次に、以上のようなエンジン自動停止制御を司る自動停止制御部５１の制御動作の一例について、図４のフローチャートを用いて説明する。図４のフローチャートに示す処理がスタートすると、自動停止制御部５１は、各種センサ値を読み込む制御を実行する（ステップＳ１）。具体的には、水温センサＳＷ１、クランク角センサＳＷ２、カム角センサＳＷ３、エアフローセンサＳＷ４、アクセル開度センサＳＷ５、ブレーキセンサＳＷ６、車速センサＳＷ７、およびバッテリセンサＳＷ８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、吸気流量、大気圧、アクセル開度、ブレーキの有無、車速、バッテリの残容量等の各種情報を取得する。
【００５９】
次いで、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（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が所定の踏力以上で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、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。なお、車両が停止状態にあるという要件については、必ずしも完全停止（車速＝０ｋｍ／ｈ）を必須とする必要はなく、所定の低車速以下（例えば３ｋｍ／以下）になったときに車両が停止状態にあると判定してもよい。
【００６０】
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、吸気絞り弁３０の開度を全閉（０％）に設定する制御を実行する（ステップＳ３）。すなわち、図２のタイムチャートに示したように、上記自動停止条件が成立した時点ｔ１で、吸気絞り弁３０の開度を閉方向に駆動し始め、その開度を最終的に０％まで低下させる。
【００６１】
次いで、自動停止制御部５１は、燃料噴射弁１５からの燃料の供給を停止する燃料カットを実行する（ステップＳ４）。すなわち、自動停止条件が成立した以降の時点ｔ２（図２）で、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃料噴射弁１５に対する駆動信号を全てＯＦＦにし、各燃料噴射弁１５の弁体を全閉位置に維持することにより、燃料カットを実行する。
【００６２】
次いで、自動停止制御部５１は、４つの気筒２Ａ〜２Ｄのいずれかのピストン５が上死点を迎えたときのエンジン回転速度（上死点回転速度）の値が、予め定められた所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ５）。なお、図２に示すように、エンジン回転速度は、４つの気筒２Ａ〜２Ｄのいずれかが圧縮上死点（圧縮行程と膨張行程の間の上死点）を迎える度に一時的に落ち込み、圧縮上死点を越えた後に再び上昇するというアップダウンを繰り返しながら徐々に低下していく。よって、上死点回転速度は、エンジン回転速度のアップダウンの谷のタイミングにおける回転速度として測定することができる。
【００６３】
上記ステップＳ５での上死点回転速度に関する判定は、エンジン停止直前の最後の上死点（最終ＴＤＣ）より１つ前の上死点の通過タイミング（図２の時点ｔ４）を特定するために行われる。すなわち、エンジンが自動停止する過程で、エンジン回転速度の低下の仕方には一定の規則性があるため、上死点の通過時にそのときの回転速度（上死点回転速度）を調べれば、それが最終ＴＤＣの何回前の上死点にあたるのかを推定することができる。そこで、上死点回転速度を常時測定し、それが予め設定された所定範囲、すなわち、最終ＴＤＣの１つ前の上死点を通過するときの回転速度として実験等により予め求められた所定範囲の中に入るか否かを判定することにより、上記最終ＴＤＣの１つ前の上死点の通過タイミングを特定する。
【００６４】
上記ステップＳ５でＹＥＳと判定されて現時点が最終ＴＤＣの１つ前の上死点通過タイミング（図２の時点ｔ４）であることが確認された場合、自動停止制御部５１は、吸気絞り弁３０を開方向に駆動し始め、その開度を０％超の所定開度（例えば１０〜３０％程度）まで増大させる制御を実行する（ステップＳ６）。これにより、時点ｔ４から吸気行程を迎える停止時圧縮行程気筒２Ｃに対する吸気流量が、その１サイクル前（時点ｔ３〜ｔ４）まで吸気行程であった停止時膨張行程気筒２Ａに対する吸気流量よりも増大する。
【００６５】
その後、自動停止制御部５１は、エンジン回転速度が０ｒｐｍであるか否かを判定することにより、エンジンが完全停止したか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、エンジンが完全停止していれば、自動停止制御部５１は、例えば、吸気絞り弁３０の開度を、通常運転時に設定される所定の開度（例えば８０％）に設定する等して、自動停止制御を終了する。
【００６６】
以上のように、この自動停止制御では、最終ＴＤＣの１つ前の上死点通過時に（時点ｔ４で）吸気絞り弁３０を開くステップＳ６の制御により、停止時圧縮行程気筒２Ｃと停止時膨張行程気筒２Ａとの吸気流量に差が生じているため、エンジンが完全停止したときには、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が、比較的高い頻度で下死点寄りの特定範囲Ｒｘ（図３（ｂ））内に収まることになる。
【００６７】
（４）再始動制御
次に、上記ＥＣＵ５０の再始動制御部５２により実行されるエンジンの再始動制御の具体的内容について、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでの説明から明らかとなるように、当実施形態では、上記ＥＣＵ５０の再始動制御部５２が、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が特定範囲Ｒｘにあるか否かを判定する判定手段としての機能と、エンジン再始動時に燃料を噴射する噴射制御手段としての機能と、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達する前の所定時期におけるエンジン回転速度（始動時回転速度）を取得する回転速度取得手段としての機能とを兼務している。
【００６８】
図５のフローチャートに示す処理がスタートすると、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（ステップＳ１１）。例えば、車両発進のためにアクセルペダル３６が踏み込まれたこと（アクセルＯＮ）、エンジンの冷却水温が所定値未満になったこと、エンジンの停止時間（自動停止後の経過時間）が所定時間を越えたこと、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。
【００６９】
上記ステップＳ１１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、再始動制御部５２は、上述したエンジンの自動停止制御に伴い圧縮行程で停止した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ＳＷ２およびカム角センサＳＷ３に基づき特定し、その特定したピストン停止位置が、基準停止位置Ｘよりも下死点側の特定範囲Ｒｘ（図３（ｂ））にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００７０】
上記ステップＳ１２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、停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の燃料を噴射する１圧縮始動によってエンジンを再始動させる制御を実行する（ステップＳ１３）。すなわち、スタータモータ３４を駆動してクランクシャフト７に回転力を付与しつつ、停止時圧縮行程気筒２Ｃの燃料噴射弁１５から燃料を噴射して自着火させることにより、エンジン全体として最初の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を再開させて、エンジンを再始動させる。
【００７１】
ここで、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置は、上述した自動停止制御（図２、図４）の効果により、比較的多くのケースにおいて、上記特定範囲Ｒｘに収まっていると考えられる。しかしながら、場合によっては、上記ピストン停止位置が特定範囲Ｒｘを外れる（基準停止位置Ｘよりも上死点側でピストン５が停止する）こともあり得る。このようなときは、上記ステップＳ１２でＮＯと判定されることになる。
【００７２】
上記ステップＳ１２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５が特定範囲Ｒｘよりも上死点側で停止している場合）、再始動制御部５２は、吸気行程で停止していた停止時吸気行程気筒２Ｄに最初の燃料を噴射する２圧縮始動によってエンジンを再始動させる制御を実行する（ステップＳ１４）。すなわち、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が上死点を超えて、次に停止時吸気行程気筒２Ｄが圧縮行程を迎えるまで、燃料を噴射することなく、スタータモータ３４の駆動のみによってエンジンを強制的に回転させる。そして、その時点で燃料噴射弁１５から停止時吸気行程気筒２Ｄに燃料を噴射し、噴射した燃料を自着火させることにより、エンジン全体として２回目の圧縮上死点を迎えるときから燃焼を再開させ、エンジンを再始動させる。
【００７３】
以上のように、図５の再始動制御では、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置に応じて、１圧縮始動（Ｓ１３）と２圧縮始動（Ｓ１４）とが使い分けられる。以下、１圧縮始動と２圧縮始動の特徴を両者を対比しつつ説明する。
【００７４】
図３（ｂ）に示したように、特定範囲Ｒｘは、予め定められた基準停止位置Ｘ（例えばＢＴＤＣ９０〜７５°ＣＡ間のいずれかの位置）よりも下死点側に設定されている。停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５がこのような下死点寄りの特定範囲Ｒｘに停止していれば、ピストン５による圧縮代（上死点までのストローク量）が多いため、エンジン再始動時のピストン５の上昇に伴い、上記気筒２Ｃ内の空気は十分に圧縮されて高温・高圧化する。このため、再始動時の最初の燃料を停止時圧縮行程気筒２Ｃに噴射してやれば、この燃料は、気筒２Ｃ内で比較的容易に自着火に至り、燃焼する（１圧縮始動）。
【００７５】
これに対し、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が特定範囲Ｒｘから上死点側に外れていれば、ピストン５による圧縮代が少なく、ピストン５が上死点まで上昇しても筒内の空気が十分に高温・高圧化しないため、停止時圧縮行程気筒２Ｃに燃料を噴射しても失火が起きるおそれがある。そこで、このような場合には、停止時圧縮行程気筒２Ｃではなく停止時吸気行程気筒２Ｄに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（２圧縮始動）。
【００７６】
上記２圧縮始動では、停止時吸気行程気筒２Ｄのピストン５が圧縮上死点付近に到達するまでは（つまりエンジン全体として２つ目の圧縮上死点を迎えるあたりまでは）、燃料噴射に基づく燃焼を行わせることができず、エンジン再始動に要する時間、つまり、スタータモータ３４の駆動開始時点からエンジンの完爆（例えば回転速度が７５０ｒｐｍに達する状態）までの時間が長くなってしまう。したがって、エンジンを再始動させる際には、できるだけ１圧縮始動によってエンジンを再始動させることが好ましい。
【００７７】
そこで、当実施形態では、少なくとも上記ステップＳ１３で１圧縮始動を行う場合に、燃料噴射弁１５にプレ噴射を行わせるようにしている。プレ噴射とは、圧縮上死点付近もしくはそれ以降に噴射される拡散燃焼用の燃料噴射をメイン噴射とした場合に、このメイン噴射よりも前に予備的に噴射される燃料噴射のことである。プレ噴射による燃料は、メイン噴射に基づき主に圧縮上死点以降に生じる拡散燃焼（以下、この燃焼を「メイン燃焼」という）を確実に引き起こすために利用される。すなわち、メイン噴射よりも早い段階で、プレ噴射によって少量の燃料を噴射し、その噴射した燃料を所定の着火遅れの後に燃焼させることにより（以下、この燃焼を「プレ燃焼」という）、筒内温度・圧力を上昇させて、その後に続くメイン燃焼を促進する。
【００７８】
上記のようなプレ噴射を停止時圧縮行程気筒２Ｃに対し実行すれば、圧縮上死点付近での筒内温度・圧力を故意に高めることができるので、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が少々上死点側に近づいても、確実に１圧縮始動によりエンジンを再始動させることができるようになる。上記特定範囲Ｒｘの境界である基準停止位置Ｘは、このようなプレ噴射による着火性の改善を加味して設定されたものである。つまり、プレ噴射がなかった場合には、上記基準停止位置Ｘは、図３（ｂ）の例よりも下死点側に設定せざるを得ないが、プレ噴射によって着火性を改善することで、基準停止位置Ｘをより上死点側に設定することが可能になり、その結果、基準停止位置Ｘを、例えばＢＴＤＣ９０〜７５°ＣＡといった、下死点からかなり離れた位置に設定することが可能となる。これにより、特定範囲Ｒｘが上死点側に拡大するので、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５がより高い頻度で上記特定範囲Ｒｘに収まることとなり、１圧縮始動による迅速な再始動を行える機会が増える。
【００７９】
ここで、当実施形態におけるプレ噴射は、圧縮上死点前よりも前の所定のクランク角範囲内で複数回（例えば２回または３回）実行される。これは、同じ量の燃料であれば、１回のプレ噴射で噴射し切るよりも、複数回のプレ噴射に分けて噴射した方が、ピストン５の冠面に設けられたキャビティ５ａ内にリッチな混合気を継続的に形成でき、着火遅れを短くできるからである。
【００８０】
この点について図６（ａ）（ｂ）を用いて詳しく説明する。図６（ａ）（ｂ）は、プレ噴射により噴射された燃料がキャビティ５ａ内でどのような挙動を示すかを説明するための図である。
【００８１】
上記プレ噴射は、メイン噴射よりも前であって、かつ噴射した燃料が上記キャビティ５ａ内に収まるタイミングで行われる。そのタイミングは、例えば、上死点前（ＢＴＤＣ）２０〜０°ＣＡの範囲である。図６（ａ）は、当該クランク角範囲内でプレ噴射を１回だけ行ったケースを示し、図６（ｂ）は、同クランク範囲内で複数回のプレ噴射を行ったケースを示している。
【００８２】
図６（ａ）に示すように、プレ噴射を１回にした場合には、噴霧Ｆのペネトレーション（貫徹力）が強いため、キャビティ５ａの壁面に沿って噴霧Ｆが上方に巻き上げられる等により、キャビティ５ａの全体、さらにはキャビティ５ａの外部へと燃料が拡散し、その結果、キャビティ５ａ内にリッチな混合気が分布する頻度（空間頻度）が低下する。これに対し、図６（ｂ）に示すように、プレ噴射を複数回にした場合には、プレ噴射１回あたりの噴射量が少なく、噴霧Ｆのペネトレーションが弱いため、キャビティ５ａの底部近辺に多くの燃料が留まる結果（図中のダブルハッチングの部分）、キャビティ５ａ内にリッチな混合気が分布する頻度が高くなる。
【００８３】
図７は、８つの噴孔を有する８噴孔の燃料噴射弁１５を用いて所定量の燃料をプレ噴射した場合に、噴射後の当量比φがどのように変化するかを説明するための図である。具体的に、図中のＡ１は、ＢＴＤＣ１４°ＣＡの１回のタイミングで６ｍｍ3の燃料を噴射した後の当量比φの変化を示し、Ａ２は、ＢＴＤＣ１８°ＣＡ以降の３回のタイミングで燃料を２ｍｍ3ずつ（合計６ｍｍ3）噴射した後の当量比φの変化を示している。なお、図の縦軸は、当量比φ＞０．７５の混合気がキャビティ５ａ内にどの程度の頻度で存在するかを示すリッチ混合気比率であり、図の横軸は、圧縮上死点前のクランク角である。
【００８４】
本図に示すように、プレ噴射の回数を１回にした場合（Ａ１）は、噴射直後の当量比φこそ大きいものの、メイン噴射が行われる圧縮上死点付近まで大きい当量比を維持できないことが分かる。これは、先にも述べたように、噴霧のペネトレーションが強過ぎて、噴霧が上方（シリンダヘッド４側）に巻き上げられて拡散するためである。一方、プレ噴射の回数を３回に増やしてやれば（Ａ２）、噴霧のペネトレーションが抑制されるため、キャビティ５ａ内の特定箇所に多くの燃料が偏在し、その状態が比較的長く継続する。その結果、当量比φの変化も緩やかになり、圧縮上死点（ＢＴＤＣ０°ＣＡ）付近まで大きい当量比が維持される。
【００８５】
ここで、混合気の当量比φは、大きい方が（つまり燃料リッチな方が）着火遅れ時間が短くなることが知られている。図８は、混合気の当量比φと着火遅れ時間τとの関係を示す図であり、より具体的には、大気圧の空気をＢＴＤＣ７５°ＣＡのピストン位置から１２０ｒｐｍの回転速度で圧縮することを仮定して、そのときの最高温度、圧力の下で燃料を噴射した場合に、着火遅れ時間τが当量比φによってどのように変化するかを算出した結果である。なお、１２０ｒｐｍという回転速度は、エンジン再始動時における最初の上死点通過時に取り得る回転速度の一例として設定した。
【００８６】
図８によれば、例えば混合気の当量比φが０．７５のとき、着火遅れ時間τは１５ｍｓとなる。当量比φがこの０．７５よりも小さい場合は、当量比φが小さくなるほど（つまり燃料リーンなほど）、着火遅れ時間τが急速に増大する。一方、当量比φが０．７５よりも大きい場合は、当量比φが大きいほど（つまり燃料リッチなほど）着火遅れ時間τは短くなるものの、その変化率は緩やかであり、当量比φが０．７５より多少大きくても着火遅れ時間τはそれほど変化しない（例えば、φ＝１にしてもτは１ｍｓしか短くならない）。
【００８７】
このことから、例えば図３（ｂ）の基準停止位置Ｘの近傍のようなピストン位置（下死点からかなり離れた位置）から圧縮を開始するような場合であっても、φ＞０．７５の混合気を圧縮上死点付近よりも前につくり出し（図７参照）、それを１５ｍｓ程度保持すれば、混合気が着火する可能性がある。１５ｍｓは、回転速度１２０ｒｐｍでは１０°ＣＡ分にしか過ぎないため、再始動時の最初の圧縮上死点通過時であれば、筒内温度・圧力が最高になる圧縮上死点の近傍で問題なく混合気が着火すると考えられる。
【００８８】
以上のような事情から、当実施形態では、プレ噴射を１回ではなく複数回実施するようにしている。図７に示したように、プレ噴射の回数を複数回にすれば、圧縮上死点に至るまでφ＞０．７５のリッチな混合気を継続的につくり出せるからである。これにより、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が、基準停止位置Ｘの近傍のような下死点からかなり離れた位置にある場合（つまりピストン５による圧縮代が少ない場合）でも、プレ噴射された燃料の着火性が確保され、プレ燃焼が確実に引き起こされると考えられる。プレ燃焼が起きれば、停止時圧縮行程気筒２Ｃの筒内温度・圧力が高められて、その後のメイン噴射による燃料が自着火し易くなるため、１圧縮始動が確実に行われるようになる。
【００８９】
図９は、プレ噴射を実行することによる効果を実証するための説明図である。ここでは、一例として、プレ噴射を３回実行し、そのときの燃料噴射率（ｍｍ3／ｄｅｇ）の変化を下段に、熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）の変化を上段に図示している。具体的には、ＢＴＤＣ１８〜１０°ＣＡの間に、プレ噴射として１回あたり２ｍｍ3の燃料を３回噴射し（下段の波形Ｉｐ）、その後、メイン噴射として、プレ噴射よりも多くの（少なくともプレ噴射１回分よりは多くの）燃料を圧縮上死点（ＢＴＤＣ０°ＣＡ）で噴射した（下段の波形Ｉｍ）。そして、そのような燃料噴射に伴いどのような燃焼が生じるかを、熱発生率の変化（上段の波形Ｂｐ，Ｂｍ）として図示した。
【００９０】
図９に示すように、３回のプレ噴射（Ｉｐ）が実行されると、最後のプレ噴射の完了後、所定の着火遅れ時間が経過してから、プレ噴射された燃料の自着火によるプレ燃焼（Ｂｐ）が起きる。このプレ燃焼（Ｂｐ）は、圧縮上死点（ＢＴＤＣ０°ＣＡ）よりも前に生じ、同じく圧縮上死点よりも前に熱発生率のピークを迎える。その後、熱発生率はいったん低下するが、圧縮上死点からメイン噴射（Ｉｍ）が開始されることで、そのメイン噴射された燃料の自着火によるメイン燃焼（Ｂｍ）が、引き続いて発生する。このメイン燃焼（Ｂｍ）は、プレ燃焼（Ｂｐ）によって筒内が高温・高圧化された状態で実行されるメイン噴射（Ｉｍ）に基づき、ほとんど着火遅れなく燃焼を開始する（拡散燃焼）。
【００９１】
また、図９によれば、プレ燃焼とメイン燃焼とは熱発生率の谷によって分断され、それぞれ独立した燃焼となっている。すなわち、当実施形態において、プレ燃焼（Ｂｐ）は、停止時圧縮行程気筒２Ｃの筒内環境を燃料の自着火に有利な状態に改善する（つまり圧縮上死点付近の筒内温度・圧力を高める）ための燃焼であって、メイン燃焼のようにエンジン始動のためのトルクを発生するための燃焼ではないことが理解できる。
【００９２】
次に、上記プレ噴射の回数および噴射量等をどのように決定するかについて説明する。エンジンの再始動条件が成立すると、上記ＥＣＵ５０の再始動制御部５２は、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置と、当該気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達する前の所定時期におけるエンジン回転速度である始動時回転速度とに基づいて、プレ噴射の回数および噴射量を決定する。
【００９３】
まず、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置と噴射量との関係について説明する。図１０は、プレ噴射の噴射量とメイン噴射の噴射量とを足し合わせた全体の噴射量（以下、「全噴射量」という）と、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置との関係を示す図である。本図に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃへの全噴射量は、当該気筒２Ｃのピストン５が下死点（ＢＤＣ）寄りで停止しているときほど増大される。これは、ピストン停止位置が下死点寄りであるほど、上記気筒２Ｃ内に存在する空気の量が多く、その空気に見合った多くの燃料を、プレ噴射およびメイン噴射として噴射することができるからである。なお、図１０に示される全噴射量（プレ噴射およびメイン噴射の両方の噴射量）は、停止時圧縮行程２Ｃに最初の燃料を噴射する１圧縮始動によってエンジンを再始動する際の噴射量であるので、この図１０においては、ピストン停止位置が基準停止位置Ｘよりも下死点側の特定範囲Ｒｘにある場合についてのみ、噴射量との関係が図示されている。
【００９４】
上記メイン噴射の噴射量（メイン噴射量）に対するプレ噴射の噴射量（プレ噴射量）の割合は、上記始動時回転速度に応じて、つまり、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に向けて上昇する過程におけるエンジン回転速度に応じて、可変的に設定される。すなわち、図１０に示すように、始動時回転速度が低い場合には、メイン噴射量に対するプレ噴射量の割合が増大され、始動時回転速度が高い場合には、メイン噴射量に対するプレ噴射量の割合が低減される。
【００９５】
なお、上記始動時回転速度は、再始動条件が成立してスタータモータ３４が駆動された時点（つまりエンジン本体１が回転し始めた時点）よりも後で、かつ停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達する時点（つまりエンジン全体として最初の圧縮上死点を迎える時点）よりも前であれば、基本的にいつでもよいが、当実施形態では、最初のプレ噴射が行われる直前、例えばＢＴＤＣ３０〜２０°ＣＡの間のいずれかの時点における回転速度が、クランク角センサＳＷ２の検出値に基づき取得され、これが始動時回転速度とされる。
【００９６】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が上記特定範囲Ｒｘ内のある特定の位置に停止し、その状態から１圧縮始動での再始動が行われると仮定した場合に、プレ噴射の回数および噴射量が、始動時回転速度によってどのように設定されるのかを示している。
【００９７】
上記始動時回転速度は、スタータモータ３４の駆動力に影響するバッテリの残容量や、ピストン５の摺動抵抗を低減するための潤滑油の状態、あるいは停止時圧縮行程気筒２Ｃの内壁面（シリンダー壁面）の温度等によってばらつき得るが、そのばらつきは、当然、ある有限の範囲に限られる。そこで、図１１（ａ）〜（ｃ）では、始動時回転速度が最大限低速側にばらついた場合の回転速度を下限値Ｎ０とし、始動時回転速度が最大限高速側にばらついた場合の回転速度を上限値Ｎ１としている。
【００９８】
上記下限値Ｎ０および上限値Ｎ１は、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が異なれば、これに伴い変化する。つまり、ピストン停止位置が下死点に近いほど、スタータモータ３４の駆動開始時点から始動時回転速度の測定タイミングまでの期間が長くなり、それだけピストン５が勢いづくので、上記下限値Ｎ０および上限値Ｎ１は、ピストン停止位置が下死点に近いほど高回転側にシフトする。
【００９９】
また、上記下限値Ｎ０と上限値Ｎ１との間には、プレ噴射の回数および噴射量を段階的に設定するための閾値となる所定値Ｎｘが設定されている。なお、上述したように、始動時回転速度の上限値Ｎ０および下限値Ｎ１が、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が下死点に近いほど高回転側にシフトされることから、上記所定値Ｎｘも、ピストン停止位置が下死点に近いほど、高い値に設定される。ただし、ここでは、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５がある特定の位置で停止したことを前提にしており（つまりピストン停止位置は一定という前提であり）、ピストン停止位置が一定であれば、上記所定値Ｎｘもまた一定である。
【０１００】
図１１（ａ）に示すように、プレ噴射のトータルの噴射量（複数回のプレ噴射による合計の噴射量）は、始動時回転速度が上記所定値Ｎｘよりも高いか低いかに応じて、２段階に設定される。すなわち、始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高いときは、所定値Ｎｘ以下のときに比べて、プレ噴射のトータルの噴射量が増大される。
【０１０１】
ただし、プレ噴射のトータルの噴射量を変化させる際には、プレ噴射の回数を固定したまま１回あたりの噴射量を変化させるのではなく、図１１（ｂ）（ｃ）に示すように、プレ噴射の回数と１回あたりの噴射量の両方を変化させる。例えば、始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高いときは、所定値Ｎｘ以下であるときに比べて、プレ噴射１回あたりの噴射量をやや増やしつつ（図１１（ｃ））、プレ噴射の回数を減らすことにより（図１１（ｂ））、プレ噴射のトータルの噴射量を減らすようにする。逆に、始動時回転速度が所定値Ｎｘ以下であるときは、プレ噴射１回あたりの噴射量をやや減らしつつ、プレ噴射の回数を増やすことにより、プレ噴射のトータルの噴射量を増やすようにする。
【０１０２】
図１２（ａ）（ｂ）は、始動時回転速度の高低に基づき設定されるプレ噴射およびメイン噴射の具体的態様の一例である。ここでは、始動時回転速度が所定値Ｎｘ以下であるときに、図１２（ａ）に示すように、プレ噴射として１回あたり２ｍｍ3の燃料を３回噴射し、メイン噴射として８ｍｍ3の燃料を１回噴射している。これに対し、始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高くなった場合には、図１２（ｂ）に示すように、プレ噴射として１回あたり２．５ｍｍ3の燃料を２回噴射し、メイン噴射として９ｍｍ3の燃料を１回噴射する。
【０１０３】
始動時回転速度が低い図１２（ａ）の例と、始動時回転速度が高い図１２（ｂ）の例とを比較すると、始動時回転速度の高まりに応じて、プレ噴射の回数が３回から２回に減らされる一方、プレ噴射１回あたりの噴射量が２ｍｍ3から２．５ｍｍ3に増やされている。そして、これに伴い、プレ噴射のトータルの噴射量（プレ噴射量）は、２×３＝６ｍｍ3から、２．５×２＝５ｍｍ3に減らされている。一方、プレ噴射量の減少に伴い、メイン噴射量が８ｍｍ3から９ｍｍ3に増やされることにより、プレ噴射およびメイン噴射による全噴射量は、同じ１４ｍｍ3に維持されている。
【０１０４】
図１３は、以上のような停止時圧縮行程気筒２Ｃでの燃焼制御を中心として、１圧縮始動時の制御の具体的内容を説明するためのフローチャートである。本図に示すように、１圧縮始動（図５のステップＳ１３）によるエンジン再始動がスタートすると、上記ＥＣＵ５０の再始動制御部５２は、図５のステップＳ１２で特定された停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置に基づいて、プレ噴射およびメイン噴射の全噴射量を決定する制御を実行する（ステップＳ２１）。この全噴射量の決定は、図１０に示したようなピストン停止位置と全噴射量との関係に基づき決定される。すなわち、ＥＣＵ５０には、図１０の関係を具現化したマップデータが記憶されており、そのマップデータに基づいて、プレ噴射およびメイン噴射の全噴射量が決定されるようになっている。これにより、全噴射量は、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の中でも下死点寄りにあるほど、大きい値として設定される。
【０１０５】
次いで、再始動制御部５２は、スタータモータ３４の駆動を開始する（ステップＳ２２）。これにより、エンジンが強制的に回転させられ、上記停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に向けて移動する。そして、そのピストン上昇の過程で、再始動制御部５２は、クランク角センサＳＷ２の検出値に基づきエンジン回転速度を定期的に取得し、特に、最初のプレ噴射を実行する直前（例えばＢＴＤＣ３０〜２０°ＣＡ間のいずれかの時期）の回転速度を、始動時回転速度として取得する（ステップＳ２３）。
【０１０６】
次いで、再始動制御部５２は、上記ステップＳ２１において停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置に基づき決定された全噴射量（プレ噴射およびメイン噴射の両方の噴射量）と、上記ステップＳ２３で取得された始動時回転速度とに基づいて、プレ噴射の回数、噴射量、およびタイミングを決定する制御を実行する（ステップＳ２４）。
【０１０７】
具体的に、プレ噴射の回数および噴射量は、図１１（ａ）〜（ｃ）に示したような始動時回転速度とプレ噴射の回数および噴射量との関係に基づき決定される。すなわち、ＥＣＵ５０には、図１１（ａ）〜（ｃ）の関係を具現化したマップデータが記憶されており、そのマップデータに基づいて、プレ噴射のトータルの噴射量、プレ噴射の回数、およびプレ噴射１回あたりの噴射量がそれぞれ決定されるようになっている。なお、図１１（ａ）〜（ｃ）のマップデータは、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置範囲（特定範囲Ｒｘ）を多数に分割した複数の停止位置区分ごとに作成されて記憶されており、上記プレ噴射の噴射量等を決定する際には、現実のピストン停止位置（図５のステップＳ１２で特定された停止位置）に対応する特定の停止位置区分のマップデータが読み出され、利用される。
【０１０８】
上記図１１（ａ）〜（ｃ）のマップデータが利用されることにより、始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高いときは、プレ噴射の回数およびトータルの噴射量が少なく設定されるとともに、プレ噴射１回あたりの噴射量が多く設定される。逆に、始動時回転速度が所定値Ｎｘ以下であるときは、プレ噴射の回数およびトータルの噴射量が多く設定されるとともに、プレ噴射１回あたりの噴射量が少なく設定される。
【０１０９】
また、各プレ噴射を実行するタイミングについては、上記のように決定されたプレ噴射の回数や噴射量等に合わせた適宜のタイミングに決定される。
【０１１０】
次いで、再始動制御部５２は、メイン噴射の噴射量およびタイミングを決定する制御を実行する（ステップＳ２５）。なお、メイン噴射の噴射量は、上記ステップＳ２１で決定された全噴射量（プレ噴射およびメイン噴射の両方の噴射量）から、上記ステップＳ２４で決定されたプレ噴射のトータルの噴射量を差し引いたものとして決定される。
【０１１１】
次いで、再始動制御部５２は、燃料噴射弁１５を駆動して、上記ステップＳ２４で決定され噴射回数、噴射量、およびタイミングに基づくプレ噴射を実行する（ステップＳ２６）。これにより、図９に示したように、圧縮上死点（ＢＴＤＣ０°ＣＡ）よりも前に熱発生率のピークを迎えるプレ燃焼（Ｂｐ）が生じ、筒内の高温・高圧化が図られる。
【０１１２】
次いで、再始動制御部５２は、上記のようなプレ噴射に引き続き、上記ステップＳ２５で決定された噴射量およびタイミングに基づくメイン噴射を実行する（ステップＳ２７）。このメイン噴射は、上記プレ燃焼（Ｂｐ）の熱発生率がピークを過ぎた圧縮上死点付近から開始され、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるようなメイン燃焼（Ｂｍ）を引き起こす。メイン燃焼（Ｂｍ）の燃焼エネルギーは、圧縮上死点を通過した後のピストン５を押し下げるように作用し、エンジンの回転速度を上昇させる正方向のトルクとして利用される。
【０１１３】
以上により、１圧縮始動時における停止時圧縮行程気筒２Ｃでの最初の燃焼制御が完了する。なお、図１３では省略しているが、上記停止時圧縮行程気筒２Ｃよりも後に圧縮行程を迎える気筒についても、必要に応じて、プレ噴射およびメイン噴射に基づく燃焼制御を実行してもよい。エンジン再始動時に最も着火性が厳しいのは、エンジン全体として最初の圧縮上死点（以下、「１圧縮ＴＤＣ」という）を迎える停止時圧縮行程気筒２Ｃでの燃焼であるが、少なくとも２回目や３回目の圧縮上死点（以下、「２圧縮ＴＤＣ」、「３圧縮ＴＤＣ」という）を迎える気筒２Ｄ、２Ｂについても、着火性の改善は充分ではないと考えられるからである。そこで、失火を確実に防止する観点から、上記気筒２Ｄ，２Ｂ等（以下、「後続気筒」という）にもプレ噴射およびメイン噴射に基づく燃焼制御を実行してもよい。
【０１１４】
ただし、上記後続気筒が圧縮上死点を迎える２圧縮ＴＤＣ、３圧縮ＴＤＣ‥‥では、停止時圧縮行程気筒２Ｃが圧縮上死点を迎える１圧縮ＴＤＣのときよりもエンジン回転速度が速いため、上記後続気筒へのプレ噴射の回数等は、停止時圧縮行程気筒２Ｃへのそれと必ずしも同一にする必要はない。例えば、停止時圧縮行程気筒２Ｃへのプレ噴射の回数が３回である場合、２圧縮ＴＤＣ、３圧縮ＴＤＣ‥‥と進むにつれて、後続気筒へのプレ噴射の回数を２回または１回に減らすとともに、それに伴って各プレ噴射のタイミングや噴射量を調整することが考えられる。
【０１１５】
また、上記のようなプレ噴射およびメイン噴射に基づく燃焼制御は、停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の燃料を噴射する１圧縮始動だけでなく、停止時吸気行程気筒２Ｄに最初の燃料を噴射する２圧縮始動（図５のステップＳ１４）によってエンジンを再始動する際にも、同様に行うことができる。
【０１１６】
（５）作用効果等
以上説明したように、当実施形態では、所定の条件下で自動的にエンジンを停止させたり再始動させたりする、いわゆるアイドルストップ機能を有したディーゼルエンジンにおいて、次のような特徴的な構成を採用した。
【０１１７】
エンジンの自動停止後、再始動条件が成立すると、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５０の再始動制御部５２は、圧縮行程で停止した停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が所定の基準停止位置Ｘよりも下死点側に設定された特定範囲Ｒｘ（図３（ｂ））にあるか否かを判定し、特定範囲Ｒｘにある場合には、燃料噴射弁１５から上記停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の燃料を噴射することで、エンジンを再始動させる（１圧縮始動）。この停止時圧縮行程気筒２Ｃへの最初の燃料噴射では、例えば図９に示したように、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるようなメイン燃焼（Ｂｍ）を起こさせるメイン噴射（Ｉｍ）と、このメイン噴射の開始よりも前に熱発生率のピークを迎えるようなプレ燃焼（Ｂｐ）を起こさせるプレ噴射（Ｉｐ）とが実行される。プレ噴射は、噴射した燃料がピストン５のキャビティ５ａ内に収まるようなタイミングで複数回実行されるものであり、その回数および噴射量は、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に向けて上昇する過程におけるエンジン回転速度（始動時回転速度）に基づいて決定される。例えば、上記再始動制御部５２は、スタータモータ３４が駆動されてから停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達するまでの間の所定時期のエンジン回転速度を、上記始動時回転速度として取得し、取得した始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高いときには、所定値Ｎｘ以下のときに比べて、プレ噴射１回あたりの噴射量を増やしつつプレ噴射の回数を減らすといった制御を実行する（図１１（ｂ）（ｃ）参照）。
【０１１８】
上記の構成によれば、エンジンが自動停止した後、停止時圧縮行程気筒２Ｃへの燃料噴射によってエンジンを再始動させる１圧縮始動の際に、ピストン５のキャビティ５ａ内に燃料が収まるようなタイミングでまずプレ噴射が実行され、その後でメイン噴射が実行される。プレ噴射により、ピストン５のキャビティ５ａ内に比較的リッチな混合気が形成され、その混合気が所定の着火遅れの後に自着火により燃焼するため（プレ燃焼）、停止時圧縮行程気筒２Ｃの筒内温度・圧力が上昇し、それに引き続いてメイン噴射が実行されたときには、噴射された燃料がほどなく自着火により燃焼する（メイン燃焼）。このメイン燃焼は、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるような燃焼となり、圧縮上死点通過後のピストン５を押し下げるように作用するので、エンジンに正方向のトルクを付与し、その回転速度を上昇させる。
【０１１９】
このように、メイン噴射された燃料の着火性が、それ以前のプレ噴射（プレ燃焼）によって改善されるため、停止時圧縮行程気筒２Ｃでの圧縮代（上死点までのストローク量）がそれほど多くなくても、停止時圧縮行程気筒２Ｃでの燃焼は確実に行われる。これにより、１圧縮始動が可能なピストン停止位置範囲である特定範囲Ｒｘを上死点側に拡大し得るため、１圧縮始動の機会を増やして、迅速な始動性を確保することができる。
【０１２０】
しかも、上記実施形態では、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点まで上昇する途中の回転速度である始動時回転速度が比較的高いときに、プレ噴射１回あたりの噴射量を増やしつつプレ噴射の回数を減らすようにしたため、燃料噴射弁の制御を容易にしつつ、プレ噴射された燃料の着火性を確保することができる。
【０１２１】
すなわち、始動時回転速度が高いと、単位時間あたりのクランク角の変化量が大きいため、限られたクランク範囲でプレ噴射を多数回実行することは、燃料噴射弁１５の制御上困難となる。そこで、始動時回転速度が高い場合は、燃料噴射弁１５の制御性の面から、プレ噴射の回数を減らした方が望ましい。一方、始動時回転速度が高い場合は、低い場合に比べて、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達するまでの間にピストンリングの隙間から外部に漏れる空気の量が少なく済み、また、シリンダー壁面等に吸収される熱量も少なく済むことから、圧縮上死点付近での筒内圧力が相対的に上昇し易くなる。筒内圧力が高いと、噴射された燃料が拡散し難くなるから、プレ噴射の回数の減少に伴ってプレ噴射１回あたりの噴射量が増えたとしても（それによって噴霧のペネトレーションが少々強くなったとしても）、プレ噴射された燃料はピストン５のキャビティ５ａ内に依然として留まり、キャビティ５ａ内には着火し易い比較的リッチな混合気が形成されることになる。したがって、始動時回転速度が高いときに、プレ噴射の回数を減らすとともに１回あたりの噴射量を増やすことにより、燃料噴射弁１５の制御性の確保と、燃料の着火性の確保とを両立することができる。
【０１２２】
また、上記実施形態では、始動時回転速度が所定値Ｎｘよりも高いときは、所定値Ｎｘ以下のときに比べて、プレ噴射のトータルの噴射量を減らし、かつメイン噴射の噴射量を増やすようにした（図１１（ａ）および図１０参照）。このような構成によれば、始動時回転速度が高く、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点に到達したときの筒内温度・圧力が高くなると予想される場合に、そのような着火し易い筒内環境に見合った少量のプレ噴射によって必要な着火性を確保しつつ、相対的に多くのメイン噴射を実行することにより、そのメイン噴射に基づく燃焼（メイン燃焼）によってより高い始動トルクを得ることができる。
【０１２３】
なお、上記実施形態では、少なくとも停止時圧縮行程気筒２Ｃに最初の燃料を噴射する際に、例えば図１２に示したように、始動時回転速度に応じてプレ噴射を２回または３回実行するようにしたが、例えば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の中でもかなり下死点側にある場合や、エンジンの自動停止後ほとんど時間を空けずに再始動条件が成立したような場合（つまりエンジン停止時間がかなり短い場合）等のように、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が圧縮上死点まで上昇したとき（１圧縮ＴＤＣ時）の筒内温度・圧力がかなり高くなると予想される場合には、プレ噴射の回数を１回または２回に設定してもよい。逆に、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の中でもかなり上死点側にあるような場合には、プレ噴射の回数を３回より増やしてもよい。
【０１２４】
また、上記実施形態では、幾何学的圧縮比が１４のエンジン本体１を備えたディーゼルエンジンを例に挙げて本発明の好ましい形態を説明したが、当然ながら、本発明の構成を適用可能なエンジンは、幾何学的圧縮比が１４のものに限られない。例えば、幾何学的圧縮比が１６未満のディーゼルエンジンであれば、従来から多用されてきたディーゼルエンジンに比べれば圧縮比が低く、相対的に着火性が悪いため、プレ噴射によって再始動時の着火性を高める本発明の構成を好適に適用できる余地がある。一方、ディーゼルエンジンの幾何学的圧縮比は、着火性の限界から、１２以上は必要であると考えられる。以上のことから、本発明を好適に適用可能なディーゼルエンジンは、幾何学的圧縮比が１２以上１６未満のディーゼルエンジンであり、より好ましくは、幾何学的圧縮比が１３以上１５以下のディーゼルエンジンであるといえる。
【０１２５】
また、本発明は、圧縮自己着火式のエンジンであれば、上記実施形態のようなディーゼルエンジン（軽油を自着火により燃焼させるエンジン）に限らず適用可能である。例えば、最近では、ガソリンを含む燃料を高圧縮比で圧縮して自着火させるタイプのエンジンが研究、開発されているが、このような圧縮自己着火式のガソリンエンジンに対しても、本発明にかかる自動停止・再始動制御を好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１ エンジン本体
２Ａ〜２Ｄ 気筒
５ ピストン
５ａ キャビティ
１５ 燃料噴射弁
３４ スタータモータ
５２ 再始動制御部（判定手段、噴射制御手段、回転速度取得手段）
Ｘ 基準停止位置
Ｒｘ 特定範囲
Ｉｐ プレ噴射
Ｉｍ メイン噴射
Ｂｐ プレ燃焼
Ｂｍ メイン燃焼
Ｎｘ 所定値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料を自着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに設けられ、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とともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ上記燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置であって、
上記自動停止に伴い圧縮行程で停止した停止時圧縮行程気筒のピストンが所定の基準停止位置よりも下死点側に設定された特定範囲にあるか否かを判定する判定手段と、
上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲で停止したと判定され、かつエンジンの再始動条件が成立した場合に、上記燃料噴射弁を制御して上記停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射する噴射制御手段と、
上記再始動条件の成立後スタータモータが駆動されてから上記停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点に到達するまでの間の所定時期のエンジン回転速度を始動時回転速度として取得する回転速度取得手段とを備え、
上記ピストンは、上記燃料噴射弁と対向する冠面の所定部位に、他の部位よりも凹んだキャビティを有し、
上記噴射制御手段は、少なくとも上記停止時圧縮行程気筒への最初の燃料噴射として、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるようなメイン燃焼を起こさせるメイン噴射と、このメイン噴射の開始よりも前に熱発生率のピークを迎えるようなプレ燃焼を起こさせるプレ噴射とを実行し、
上記プレ噴射は、噴射された燃料が上記ピストンのキャビティ内に収まるようなタイミングで少なくとも１回以上実行されるものであり、上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲内で同じ位置にある場合において、上記回転速度取得手段により取得された始動時回転速度が所定値よりも高いときは、所定値以下のときに比べて、プレ噴射１回あたりの噴射量が増やされるとともにプレ噴射の回数が減らされることを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置において、
上記噴射制御手段は、上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲内で同じ位置にある場合において、上記回転速度取得手段により取得された始動時回転速度が所定値よりも高いときは、所定値以下のときに比べて、プレ噴射のトータルの噴射量を減らすとともにメイン噴射の噴射量を増やすことを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置において、
上記圧縮自己着火式エンジンは、幾何学的圧縮比が１６未満に設定されたディーゼルエンジンであることを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置。
【請求項１】
燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料を自着火により燃焼させる圧縮自己着火式エンジンに設けられ、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とともに、その後所定の再始動条件が成立したときに、スタータモータを用いて上記エンジンに回転力を付与しつつ上記燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、上記エンジンを再始動させる圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置であって、
上記自動停止に伴い圧縮行程で停止した停止時圧縮行程気筒のピストンが所定の基準停止位置よりも下死点側に設定された特定範囲にあるか否かを判定する判定手段と、
上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲で停止したと判定され、かつエンジンの再始動条件が成立した場合に、上記燃料噴射弁を制御して上記停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射する噴射制御手段と、
上記再始動条件の成立後スタータモータが駆動されてから上記停止時圧縮行程気筒のピストンが圧縮上死点に到達するまでの間の所定時期のエンジン回転速度を始動時回転速度として取得する回転速度取得手段とを備え、
上記ピストンは、上記燃料噴射弁と対向する冠面の所定部位に、他の部位よりも凹んだキャビティを有し、
上記噴射制御手段は、少なくとも上記停止時圧縮行程気筒への最初の燃料噴射として、圧縮上死点を過ぎてから熱発生率のピークを迎えるようなメイン燃焼を起こさせるメイン噴射と、このメイン噴射の開始よりも前に熱発生率のピークを迎えるようなプレ燃焼を起こさせるプレ噴射とを実行し、
上記プレ噴射は、噴射された燃料が上記ピストンのキャビティ内に収まるようなタイミングで少なくとも１回以上実行されるものであり、上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲内で同じ位置にある場合において、上記回転速度取得手段により取得された始動時回転速度が所定値よりも高いときは、所定値以下のときに比べて、プレ噴射１回あたりの噴射量が増やされるとともにプレ噴射の回数が減らされることを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置において、
上記噴射制御手段は、上記停止時圧縮行程気筒のピストンが上記特定範囲内で同じ位置にある場合において、上記回転速度取得手段により取得された始動時回転速度が所定値よりも高いときは、所定値以下のときに比べて、プレ噴射のトータルの噴射量を減らすとともにメイン噴射の噴射量を増やすことを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置において、
上記圧縮自己着火式エンジンは、幾何学的圧縮比が１６未満に設定されたディーゼルエンジンであることを特徴とする圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１１３１６４（Ｐ２０１３−１１３１６４Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８１８８（Ｐ２０１１−２５８１８８）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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