CN103747992A - 混合动力车辆的发动机起动控制装置 - Google Patents

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Abstract

在混合动力车辆中，在使用点火起动使任一个气缸在上止点附近停止的直喷发动机（12）起动时，通过向点火顺序中位于第二气缸K2之前处于膨胀行程且排气门未打开的第一气缸K1内直接喷射燃料并点火以在第一气缸K1内产生第一爆发，来使发动机转速NE上升，并且，在该发动机转速NE的上升开始即刻之后的极大区间L中，将从电动发电机MG输出的助力转矩经由K0离合器（34）向直喷发动机（12）传递，开始对发动机转速NE的上升的辅助。能够使用必要且充分的助力转矩即电能使停止中的直喷发动机（12）进行起动，由此，始终由蓄电池（蓄电装置）（44）保证的发动机起动用的电能减少，因此EV行驶区域扩大而良好地改善车辆的燃油经济性。

Description

混合动力车辆的发动机起动控制装置
技术领域
本发明涉及具备直喷发动机的混合动力车辆的发动机起动控制装置。 
背景技术
已知有一种混合动力车辆，具有向气缸内直接喷射燃料的直喷发动机、将该直喷发动机相对于动力传递路径进行切断或连接（连接·切断）的离合器、以及至少作为电动马达发挥功能的回转机械，可以使用所述直喷发动机及所述回转机械作为行驶用的驱动力源。专利文献1记载的混合动力车辆是其一例。关于这种混合动力车辆，提出了在仅以回转机械为驱动力源而行驶的马达行驶中、车辆停止中等发动机停止状态下，响应发动机起动要求，向膨胀行程的气缸内喷射燃料而进行点火的点火起动的技术，即直接起动的技术。 
在先技术文献 
专利文献 
专利文献1：日本特表2009-527411号公报 
发明内容
发明要解决的课题 
在引用文献1中记载了如下情况：直喷发动机的停止位置在规定的气缸中，曲轴角度CA通过上止点TDC之后的角度为100°至120°的角度范围是为了直接起动（点火起动）的成功的优选的条件；以及发动机控制部识别对该直接起动有利的位置而实施燃料喷射和点火。 
然而，直喷发动机的停止时的曲轴角度CA并不限于适于向膨胀 行程的气缸内进行燃料喷射且点火由此使发动机旋转启动的所谓点火起动的角度范围内，以10%左右的概率有时曲轴角度CA在压缩行程结束时的上止点即压缩TDC（Top Dead Center；上止点）附近停止。在膨胀行程结束时的曲轴角度（0°=压缩TDC）与基于抽吸的位置能量（抽吸能量）及起动时所需的助力转矩的关系中，在任意的气缸数的情况下，上述压缩TDC即曲轴角度CA在0°附近存在抽吸能量的峰值，在该顶点附近，由于旋转方向的平衡及发动机的摩擦而曲轴有时停止。在此状态下，进行初爆的气缸内的空气量未必充分，通过初爆得到的旋转力小，发动机转速的上升有时变得不充分。 
相对于此，考虑在压缩TDC附近停止的直喷发动机的起动时，响应发动机起动要求，使用回转机械来驱动曲轴，对直喷发动机的起动时的转速的上升进行辅助。然而，在仅通过使用回转机械来驱动曲轴而对直喷发动机的起动时的转速的上升进行辅助的情况下，直喷发动机的起动时的蓄电装置的电能的消耗量大，因此需要始终由蓄电装置保证发动机起动用的电能从而限制电动机行驶区域，成为改善车辆的燃油经济性的障碍。 
例如，在8气缸发动机的情况下，当曲轴在压缩TDC附近停止时，前一个气缸的曲轴角度在90°附近还在膨胀行程，因此虽然能够进行点火起动，但排气门立即打开而成为排气行程（例如120°附近），因此无法期待充分的旋转能量，发动机转速的上升较弱，因此在起动时需要大的助力转矩。 
本发明将以上的问题作为背景而作出，其目的在于提供一种混合动力车辆的发动机起动控制装置，在直喷发动机通过离合器而相对于动力传递路径被切断或连接的混合动力车辆中，该发动机起动控制装置使用点火起动来使多个气缸中的任一个气缸在上止点附近停止的直喷发动机起动时，能够使用必要且充分的助力转矩进行起动。 
解决方案 
为了实现所述目的，第一技术方案提供一种混合动力车辆的发动机起动控制装置，其中，所述混合动力车辆具有（a）向气缸内直接喷射燃料的直喷发动机、（b）将该直喷发动机相对于动力传递路径进行切断或连接的离合器、以及（c）至少作为电动马达发挥功能的回转机械，所述混合动力车辆（d）能够使用所述直喷发动机及所述回转机械作为行驶用的驱动力源，其特征在于，（e）在多个气缸中的规定的第二气缸位于上止点的状态下使所述直喷发动机起动时，通过向点火顺序中位于该第二气缸之前处于膨胀行程且排气门未打开的第一气缸内直接喷射燃料并点火以在该第一气缸内产生第一爆发，来使发动机转速上升，并且，在该发动机转速的上升开始即刻之后的极大区间中，将从所述回转机械输出的助力转矩经由所述离合器向所述直喷发动机传递，开始对该发动机转速的上升的辅助。 
第二技术方案以第一技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置为基础，其特征在于，响应于从所述发动机转速的上升中的最初的上升向最初的下降转移的时点，而开始利用从所述回转机械输出的助力转矩进行的对该发动机转速的上升的辅助。 
第三技术方案以第二技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置为基础，其特征在于，在所述点火顺序中紧接着所述第二气缸的第三气缸的上止点附近向该第三气缸内直接喷射燃料并点火，而在该第三气缸内产生紧接着所述第一爆发的第二爆发。 
第四技术方案以第三技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置为基础，其特征在于，利用从所述回转机械输出的助力转矩进行的对所述发动机转速的上升的辅助至少持续至所述第三气缸超过其上止点为止。 
第五技术方案以第一至第四技术方案的混合动力车辆的发动机起 动控制装置为基础，其特征在于，利用从所述回转机械输出的助力转矩进行的对所述发动机转速的上升的辅助至少持续至所述发动机转速超过预先设定的转速判定值且/或所述发动机转速的上升率超过预先设定的上升率判定值为止。 
第六技术方案以第一至第五技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置为基础，其特征在于，从所述回转机械输出的助力转矩设定为使所述发动机转速在所述上升之后暂时下降接着再上升的大小。 
第七技术方案以第一至第六技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置为基础，其特征在于，所述直喷发动机具备5气缸以上的多个气缸。 
第八技术方案以第一至第七技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置为基础，其特征在于，在通过所述第一气缸内的第一爆发而所述直喷发动机的曲轴的旋转未上升的情况下，将从所述回转机械输出的助力转矩经由所述离合器向所述直喷发动机传递而使该发动机转速上升。 
发明效果 
根据第一技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置，在多个气缸中的规定的第二气缸位于上止点的状态下使所述直喷发动机起动时，通过向点火顺序中位于该第二气缸之前处于膨胀行程且排气门未打开的第一气缸内直接喷射燃料并点火以在该第一气缸内产生第一爆发，来使发动机转速上升，并且，在该发动机转速的上升开始即刻之后的极大区间中，将从所述回转机械输出的助力转矩经由所述离合器向所述直喷发动机传递，开始对该发动机转速的上升的辅助。因此，在直喷发动机通过离合器而相对于动力传递路径被切断或连接的混合动力车辆中，能够使用必要且充分的助力转矩使停止中的直喷发动机进行起动。而且，由此，直喷发动机的起动时的蓄电装置的电能的消 耗量减小，始终由蓄电装置保证的发动机起动用的电能减少，因此电动机行驶区域扩大而车辆的燃油经济性被良好地改善。 
根据第二技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置，响应于从所述发动机转速的上升中的最初的上升向最初的下降转移的时点，而开始利用从所述回转机械输出的助力转矩进行的对该发动机转速的上升的辅助，因此在发动机转速的上升即刻之后的极大值附近进行辅助，因此不使使曲轴旋转的机械能量消失而在适当的时机开始转矩助力，因此能够使用必要且充分的助力转矩使停止中的直喷发动机进行起动，并且能迅速地进行直喷发动机的起动。 
根据第三技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置，在所述点火顺序中紧接着所述第二气缸的第三气缸的上止点附近向该第三气缸内直接燃料喷射并点火，而在该第三气缸内产生紧接着所述第一爆发的第二爆发，因此直喷发动机的起动时的蓄电装置的电能的消耗量进一步减小，始终由蓄电装置保证的发动机起动用的电能减少，因此电动机行驶区域扩大而车辆的燃油经济性进一步得到改善。 
根据第四技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置，利用从所述回转机械输出的助力转矩进行的对所述发动机转速的上升的辅助持续至所述第三气缸超过其上止点为止，因此能够使用必要且充分的助力转矩使停止中的直喷发动机进行起动，并且能可靠地进行直喷发动机的起动。 
根据第五技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置，利用从所述回转机械输出的助力转矩进行的对所述发动机转速的上升的辅助持续至所述发动机转速超过预先设定的转速判定值且/或所述发动机转速的上升率超过预先设定的上升率判定值为止，因此能够使用必要且充分的助力转矩即电能使停止中的直喷发动机进行起动，并且能可靠地进行直喷发动机的起动。 
根据第六技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置，从所述回转机械输出的助力转矩设定为使所述发动机转速暂时上升之后下降然后再上升的大小，因此能够使用必要且充分的助力转矩来使停止中的直喷发动机进行起动，并且直喷发动机的起动时的蓄电装置的电能的消耗量进一步减小，始终由蓄电装置保证的发动机起动用的电能减少，因此电动机行驶区域扩大而车辆的燃油经济性进一步得到改善。 
根据第七技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置，所述直喷发动机是具备5气缸以上的多个气缸的4行程直喷发动机。只要是5气缸以上的4行程直喷发动机即6气缸、8气缸、12气缸等的直喷发动机即可，在规定的气缸即第二气缸位于上止点的状态下使所述直喷发动机起动时，存在点火顺序中位于该第二气缸之前处于膨胀行程且排气门未打开的第一气缸，因此能够通过向该第一气缸内直接喷射燃料并点火以在该第一气缸内产生第一爆发，来使发动机转速上升而使用必要且充分的助力转矩进行起动，而且，由此，5气缸以上的4行程直喷发动机的起动时的蓄电装置的电能的消耗量减小，始终由蓄电装置保证的发动机起动用的电能减少，因此电动机行驶区域扩大而车辆的燃油经济性良好地得到改善。 
根据第八技术方案的混合动力车辆的发动机起动控制装置，在通过所述第一气缸内的第一爆发而所述直喷发动机的曲轴的旋转未上升的情况下，将从所述回转机械输出的助力转矩经由所述离合器向所述直喷发动机传递而使该发动机转速上升，因此在因某种原因而未得到点火起动开始引起的发动机转速的上升的情况下，专门从回转机械输出的助力转矩经由所述离合器向所述直喷发动机传递而使该发动机转速上升，因此能确保起动的响应性。 
附图说明
图1是将说明优选适用本发明的混合动力车辆的机械结构的主要 部分的概略图与表示电子控制装置的控制功能的主要部分的功能框图一并表示的结构图。 
图2是说明图1的混合动力车辆的直喷发动机的剖视图。 
图3是在图1的直喷发动机为V型8气缸时，说明由各气缸执行的4行程的顺序的图表。 
图4是在图1的V型8气缸发动机中，表示在曲轴的1圈旋转内与爆发相关的4个气缸的相位的相互关系的气缸相位图。 
图5是在混合动力行驶控制中，例示为了基于车速V及要求输出量（油门开度）来决定马达行驶区域及发动机行驶区域中的任一个行驶区域而预先存储的关系的图。 
图6是说明图1的V型8气缸4行程的直喷发动机的点火起动过程的气缸相位图，（a）表示规定的第二气缸位于压缩TDC的停止状态，（b）表示在该停止状态下向点火顺序中为第二气缸K2的前一个而处于膨胀行程且排气门未打开的第一气缸内进行燃料喷射及点火的状态，（c）表示通过第一气缸内的点火而发生初爆，通过由该初爆产生的转矩而旋转开始（起动），第二气缸内的负压化和第三气缸内的压缩开始的状态，（d）表示通过由初爆产生的转矩进一步旋转而第二气缸内的负压化和第三气缸内的压缩进一步发展的状态，（e）表示压缩行程的第三气缸到达TDC而向该第三气缸内进行了燃料喷射及点火的状态，（f）表示通过由第三气缸内的第二爆发产生的转矩进一步旋转而第三气缸内的膨胀和第四气缸K4内的压缩进一步发展的状态。 
图7是说明通过由图1的电子控制装置执行的点火起动控制而上升的发动机转速NE及曲轴角度CA的时序变化的时间图。 
图8是说明图1的电子控制装置的控制工作的主要部分即发动机起动控制例程的流程图。 
具体实施方式
在此，优选的是，本发明适用于直喷发动机通过离合器相对于动力传递路径被切断或连接的并联型等的混合动力车辆，且适用于仅以回转机械为驱动力源而行驶的马达行驶模式时、从使直喷发动机停止 的车辆停止中使直喷发动机起动时的发动机起动控制。作为离合器，优选使用单板式、多板式等的摩擦扣合离合器。 
另外，优选的是，本发明的混合动力车辆可以使用直喷发动机及回转机械作为行驶用的驱动力源，作为回转机械，优选使用能够择一使用电动马达及发电机这双方的功能的电动发电机。直喷发动机优选适用汽油发动机，也可以适用5气缸以上的多气缸发动机，尤其是6气缸、8气缸、12气缸等的直喷发动机。总之，只要是多个气缸中的规定的第一气缸位于上止点且该第一气缸为膨胀行程而排气门未打开，能够向该膨胀行程的气缸内喷射燃料而点火起动的往复移动内燃机，就能够适用。 
另外，优选的是，在第一发明中，将从回转机械输出的助力转矩经由所述离合器向所述直喷发动机传递而对该发动机转速的上升的辅助在发动机转速的上升开始即刻之后的极大区间内这样的时机开始。因此，通过基于点火起动的第一气缸内的第一爆发（初爆）而发动机转速上升之后，到通过第二爆发再次上升为止产生平缓的下降区间。上述极大区间不仅是表示该发动机转速的上升区间与下降区间之间的极大值的时点，还是相对于该极大值而示出一定的比例的值以上的转速的区间。该极大区间的开始时点及结束时点以尽量减小在起动时由输出助力转矩的回转机械消耗的电能且迅速地使发动机起动的方式，预先实验性地确定。上述极大值对应于从发动机转速的上升中的最初的上升向最初的下降转移的时点。 
另外，在第五发明中使用的转速判定值及上升率判定值是用于判定起动时的直喷发动机是否达到了可自主旋转的状态的值，预先实验性地设定。 
另外，在第六发明中，从所述回转机械输出的助力转矩设定为所述发动机转速在所述上升之后暂时下降接着再上升的大小。产生像这 样发动机转速上升之后先下降然后再上升的现象的助力转矩是为了使电能消耗最小且维持起动响应性而适当的转矩，优选以在该发动机转速的上升即刻之后形成谷值即极小部的方式，根据需要而对助力转矩的开始时机及大小进行学习校正。 
实施例 
以下，参照附图，详细说明本发明的实施例。 
图1是包含优选适用本发明的混合动力车辆10的驱动系统的概略图的概略结构图。该混合动力车辆10具备向气缸内直接喷射燃料的直喷发动机12和作为电动马达及发电机发挥功能的电动发电机MG作为行驶用的驱动力源。并且，这些等的直喷发动机12及电动发电机MG的输出从作为流体式传动装置的变矩器14经由涡轮轴16、C1离合器18向自动变速器20传递，进而经由输出轴22、差动齿轮装置24向左右的驱动轮26传递。变矩器14具备将泵叶轮和涡轮叶轮直接连结的锁紧离合器（L/U离合器）30，并且在泵叶轮一体地连接有油泵32，由直喷发动机12或电动发电机MG机械性地驱动而旋转。电动发电机MG相当于回转机械。 
上述直喷发动机12在本实施例中使用V型8气缸的4行程的汽油发动机，如图2具体所示，通过燃料喷射装置46将汽油以高压微粒子状态直接喷射到气缸100内。该直喷发动机12使空气从进气通路102经由进气门104向气缸100内流入，并且经由排气门108而从排气通路106排出废气，在规定的时机由点火装置47点火，由此气缸100内的混合气发生爆发燃烧而将活塞110向下方压下。进气通路102经由稳压箱103而与作为吸入空气量调整阀的电子节气门45连接，根据该电子节气门45的开度（节气门开度）来控制从进气通路102向气缸100内流入的吸入空气量即发动机输出。上述活塞110以能够进行轴向的滑动的方式嵌合在气缸100内，并经由连杆112而以可相对旋转的方式与曲轴114的曲轴销116连结，伴随着活塞110的直线往复移动而 曲轴114如箭头R所示那样被驱动而旋转。曲轴114在轴颈部118被轴承支承为能够旋转，且一体地具备将轴颈部118和曲轴销116连接的曲臂120。 
并且，这种直喷发动机12对于1个气缸在曲轴114的2圈旋转（720°）中进行吸入行程、压缩行程、膨胀（爆发）行程、排气行程这4个行程，通过将其反复进行而使曲轴114连续旋转。8个气缸100的活塞110分别以曲轴角度每次错动90°的方式构成，换言之，曲轴114的曲轴销116的位置向每次错动90°的方向突出，每当曲轴114旋转90°时，使8个气缸100例如以图3所示的预先设定的点火顺序进行爆发燃烧而连续地产生旋转转矩。而且，活塞110从压缩行程之后的上止点（压缩TDC）使曲轴114旋转规定角度，在进气门104及排气门108一起关闭的膨胀行程的规定的角度范围θ内停止时，通过燃料喷射装置46向气缸100内喷射汽油并通过点火装置47点火，由此能够进行使气缸100内的混合气爆发燃烧而使发动机转速上升的点火起动。在直喷发动机12的各部的摩擦小时，存在仅通过点火起动就能够使直喷发动机12起动的可能性，但即使在摩擦大的情况下，也能够减少转动曲轴114而起动时的起动助力转矩，因此产生该助力转矩的电动发电机MG的最大转矩减少而能够实现小型化和低燃油经济性化。上述角度范围θ以上止点后的曲轴角度CA而言例如在30°～60°左右的范围内通过点火起动能得到比较大的旋转能量，能够减少助力转矩，但是即使为90°左右通过点火起动也能够的比较大的旋转能量，能够减少助力转矩。 
图3是说明直喷发动机12是以4行程工作的V型8气缸发动机时的、各气缸No.1～No.8的相对于曲轴角度CA的工作行程的图。各气缸No.1～No.8表示机械性的排列位置，但是在曲轴角度CA以0°为基准的点火顺序中，成为气缸No.2、气缸No.4、气缸No.5、气缸No.6、气缸No.3、气缸No.7、气缸No.8、气缸No.1这样的顺序。例如，在点火顺序中将气缸No.4设为第一气缸K1时，气缸No.5成为第二气缸K2， 气缸No.6成为第三气缸K3，气缸No.3成为第四气缸K4。而且，图4是在V型8气缸发动机中，表示在曲轴114的1圈旋转内与爆发相关的4个气缸的相位的相互关系的气缸相位图，第一气缸K1至第四气缸K4相互维持90°的关系且顺时针旋转，依次执行对从进气门关闭到TDC为止的吸入空气进行压缩的压缩行程和通过从TDC到排气门打开为止的爆发气体的膨胀而将活塞110向下按压的膨胀行程。图4的第一气缸K1的相位位于膨胀行程的后半部分，第二气缸K2的相位位于膨胀行程的前半部分，第三气缸K3的相位位于压缩行程的后半部分，第四气缸K4的相位位于压缩行程的开始前。 
返回图1，在上述直喷发动机12与电动发电机MG之间设有经由减震器38而将它们等直接连结的K0离合器34。该K0离合器34是通过液压缸而进行摩擦扣合的单板式或多板式的摩擦离合器等的液压式摩擦扣合装置，通过液压控制装置28内的电磁式线性控制阀进行扣合释放控制，并且在本实施例中以油浴状态配设在变矩器14的油室40内。K0离合器34作为将直喷发动机12相对于动力传递路径进行连接或切断的切断或连接装置发挥功能。电动发电机MG经由逆变器42而与蓄电池44连接。而且，自动变速器20是通过多个液压式摩擦扣合装置（离合器或制动器）的扣合释放状态而变速比不同的多个齿轮级成立的行星齿轮式等的有级的自动变速器，通过设于液压控制装置28的电磁式的液压控制阀或切换阀等进行变速控制。C1离合器18是作为自动变速器20的输入离合器发挥功能的结构，同样地通过液压控制装置28内的电磁式线性控制阀进行扣合释放控制。 
这种混合动力车辆10由电子控制装置70控制。电子控制装置70包括具有CPU、ROM、RAM、及输入输出接口等的所谓微型计算机而构成，利用RAM的临时存储功能并按照预先存储在ROM中的程序进行信号处理。从油门操作量传感器48向电子控制装置70提供表示油门踏板的操作量（油门操作量）Acc的信号。而且，从发动机转速传感器50、MG转速传感器52、涡轮转速传感器54、车速传感器56、曲轴 角度传感器58分别提供直喷发动机12的转速（发动机转速）NE、电动发电机MG的转速（MG转速）NMG、涡轮轴16的转速（涡轮转速）NT、输出轴22的转速（通过输出轴转速而与车速V对应）NOUT、表示8个气缸100各自的距TDC（上止点）的旋转角度即曲轴角度CA的脉冲信号Φ。而且，提供各种的控制所需的各种信息。上述油门操作量Acc相当于输出要求量。 
上述电子控制装置70功能性地具备混合动力控制部72、变速控制部74、发动机停止控制部76及发动机起动控制部80。混合动力控制部72根据例如图5所示的预先存储的关系，基于车速V及要求驱动力（油门开度），决定仅以电动发电机MG为驱动力源进行行驶的马达行驶区域、及仅以直喷发动机12或者以直喷发动机12及电动发电机MG为驱动力源进行行驶的发动机行驶区域中的任意的行驶区域，控制直喷发动机12及电动发电机MG的工作，由此，以使用发动机行驶模式、马达行驶模式、或它们等这双方进行行驶的发动机+马达行驶模式等的预先确定的多个行驶模式来行驶。变速控制部74对设于液压控制装置28的电磁式的液压控制阀或切换阀等进行控制而切换多个液压式摩擦扣合装置的扣合释放状态，由此，按照以油门操作量Acc或车速V等的运转状态为参数而预先确定的关系或变速映射来切换自动变速器20的多个齿轮级。该关系或变速映射是以要求驱动力满足最优燃油经济性或最优效率的方式预先求出直喷发动机12或电动发电机MG的动作点得到的关系或变速映射。 
发动机停止控制部76基于油门断开、车速零、D档、制动接通等的怠速停止条件成立时输出的节油行驶停止要求、从行驶中的发动机行驶区域向马达行驶区域的切换时的发动机停止要求等，停止向直喷发动机12的燃料供给及点火而使直喷发动机12的旋转停止，根据需要而使K0离合器34释放。 
发动机起动控制部80具备TDC停止判定部82、点火起动控制部 84、发动机动作判定部86、电动机辅助控制部88、及再起动控制结束判定部90，响应怠速停止时的制动器断开、从马达行驶区域向发动机行驶区域的切换等产生的发动机再起动要求，进行直喷发动机12的点火起动并进行基于电动发电机MG的辅助而使直喷发动机12再起动，例如基于直喷发动机12的转速（发动机转速）NE达到了预先设定的结束判定值NE1的情况而使再起动控制结束，使K0离合器34扣合。 
TDC停止判定部82基于来自对直喷发动机12的曲轴114的距TDC（上止点）的曲轴角度CA进行检测的曲轴角度传感器58的信号Φ，判定直喷发动机12的气缸中的任一个气缸即规定的第二气缸的曲轴角度CA是否为位于TDC（上止点）的停止状态。 
点火起动控制部84当通过TDC停止判定部82判定为直喷发动机12的任一个气缸即第二气缸是位于压缩TDC的停止状态时，响应于再起动要求，从燃料喷射装置46将燃料向点火顺序中处于该第二气缸之前的膨胀行程且排气门未打开的第一气缸K1内喷射，并通过点火装置47进行点火从而使初爆（第一爆发）发生而进行发动机转速NE的上升，并且接下来同样地使第三气缸K3发生第二爆发，从而使发动机转速NE进一步上升。图6是说明V型8气缸4行程的直喷发动机12中的点火起动控制部84的点火起动过程的气缸相位图，（a）表示第二气缸K2位于压缩TDC的停止状态，（b）表示在该停止状态下，向点火顺序中为第二气缸K2的前一个而处于膨胀行程且排气门未打开的第一气缸K1内，进行来自燃料喷射装置46的燃料喷射及基于点火装置47的点火的状态，（c）表示通过第一气缸K1内的点火而发生初爆，通过由该初爆产生的转矩使旋转开始（起动），而第二气缸K2内的负压化和第三气缸K3内的压缩开始的状态，（d）表示通过由初爆产生的转矩进一步旋转，第二气缸K2内的负压化和第三气缸K3内的压缩进一步发展的状态，（e）表示压缩行程的第三气缸K3到达TDC，而向该第三气缸K3内进行来自燃料喷射装置46的燃料喷射及基于点火装置47的点火的状态，（f）表示通过由第三气缸K3内的第二爆发产 生的转矩进一步旋转，第三气缸K3内的膨胀和第四气缸K4内的压缩进一步发展的状态。第三气缸K3内的第二爆发及紧接着的第四气缸K4内的第三爆发以在压缩行程的全部行程中压缩了空气的状态进行爆发，因此产生比较大的转矩，发动机转速NE快速且持续上升。在上述（b）中，虽然是第二气缸K2内的容积成为最小的时机，但空气未被压缩，如表示通常的连续工作时的（a）那样未像第一气缸K1的初爆、第二气缸K2的第二爆发、第三气缸K3的第三爆发那样进行燃料喷射及点火，因此没有（a）的第二爆发，（a）的第三爆发对应于（f）的第二爆发。 
图7是说明通过由点火起动控制部84执行的点火起动控制而上升的发动机转速NE及曲轴角度CA的时序变化的时间图。在图7中，表示发动机转速NE的波形对应于曲轴角度CA的微分波形。图6的（a）、（b）、（c）、（d）、（e）、（f）分别对应于图7的t1时点、t2时点、t3时点、t4时点、t5时点、t6时点。图7所示的MG需要辅助区域表示如下例子：在比通过由初爆引起的发动机转速NE的上升而形成的凸曲线的上峰值即极大值低20%的区间（t7时点至t8时点）即极大区域L内，设为使K0离合器34扣合并进行基于电动发电机MG的转矩助力的开始点，并设该发动机转速NE通过转矩助力从极小值再次上升而设定为400rpm左右的可自力运转转速NE1的值（t5时点）为结束点。 
发动机动作判定部86基于来自曲轴角度传感器58的信号Φ，判定在基于点火起动控制部84的初爆之后直喷发动机12的旋转是否持续。由于该信号Φ为脉冲状，因此基于在例如50ms左右的规定时间内是否输入了信号Φ进行判定。 
电动机辅助控制部88在由直喷发动机12的不发火等引起，而通过发动机动作判定部86在基于点火起动控制部84的最初的点火操作之后判定为直喷发动机12的旋转未持续时，直接使K0离合器34扣合 并进行基于电动发电机MG的转矩助力，使直喷发动机12的发动机转速NE再次上升至预先设定的可自力运转转速NE1以上而使直喷发动机12再起动。然而，通过发动机动作判定部86判定为在基于点火起动控制部84的初爆之后直喷发动机12的旋转持续时，为了以尽量少的电能使直喷发动机12再起动，在通过初爆而上升的发动机转速NE在极大值发生时点或者位于以该极大值为中心的20%低下范围即极大区间L内的任一个的时机，使K0离合器34扣合并进行基于电动发电机MG的转矩助力。基于该电动发电机MG的助力转矩设定为在发动机转速NE通过了极大值之后形成极小值然后再次上升。根据如此设定的助力转矩，能够以尽量少的电能使直喷发动机12再起动。 
再起动控制结束判定部90基于通过点火起动控制部84的点火起动控制而上升、并通过由电动机辅助控制部88产生的K0离合器34的扣合及由电动发电机MG产生的转矩助力而进一步上升的发动机转速NE是否达到了预先设定为400rpm左右的可自力运转转速NE1，或者基于该发动机转速NE的变化率（上升率即上升速度）dNE/dt是否达到了预先设定的可自主运转上升速度dNE1/dt，来判定直喷发动机12的再起动时的转矩助力的结束即直喷发动机12的再起动控制结束。 
图8是说明电子控制装置70的控制工作的主要部分的流程图，例如以几m秒至十几m秒的周期反复执行。在图8中，在与发动机停止控制部76对应的步骤S1（以下，将步骤省略）至S2中，基于在油门断开、车速零、D档、制动器接通等的怠速停止条件成立时输出的节油行驶停止要求、行驶中的从发动机行驶区域向马达行驶区域切换时的发动机停止要求等，停止向直喷发动机12的燃料供给而使直喷发动机12的旋转停止，并且在需要发动机制动时自不必说，在需要使直喷发动机12的拖曳阻力减少时，也使K0离合器34释放。 
接下来，在与TDC停止判定部82对应的S3中，通过对直喷发动机12的曲轴114的距TDC（上止点）的曲轴角度CA进行检测的曲轴 角度传感器58来读入曲轴114停止的位置即曲轴角度CA，并且在与TDC停止判定部82对应的S4中，判断直喷发动机12的气缸中的任一个气缸的曲轴角度CA是否位于TDC（上止点）。在该S4的判断为否定时，执行另一控制。 
然而，在上述S4的判断为肯定时，在S5中，判断怠速停止时的制动器断开、从马达行驶区域向发动机行驶区域的切换等引起的发动机再起动要求是否发生。在该S5的判断为否定时，反复执行S5，由此进行待机。然而，当再起动要求发生而S5的判断为肯定时，在与点火起动控制部84对应的S6中，在上述的直喷发动机12的任一个气缸即第二气缸位于压缩TDC的停止状态下，向点火顺序中处于该气缸之前的膨胀行程的第一气缸K1内喷射来自燃料喷射装置46的燃料且通过点火装置47进行点火，由此使初爆（第一爆发）发生而进行发动机转速NE的上升，并且，接下来同样地使第三气缸K3产生第二爆发，使发动机转速NE进一步上升。图7的t2时点至t3时点表示由上述初爆产生的发动机转速NE的上升开始。 
接下来，在与发动机动作判定部86对应的S7中，例如基于通过曲轴角度传感器58检测到的曲轴角度CA是否变化（增加），或者基于脉冲信号Φ是否从曲轴角度传感器58提供，来判断在初爆后是否发动机转速NE持续而直喷发动机12进行动作。在该S7的判断为否定时，在S11中，判断从S7的否定判断起是否经过了预先设定为例如50ms左右的一定的待机时间。在该S11的判断为否定的期间，反复执行S7以下。然而，当S11的判断为肯定时，在与电动机辅助控制部88对应的S10中，直接执行K0离合器34的扣合及基于电动发电机MG的转矩助力，使发动机转速NE上升。 
在初爆后当发动机转速NE持续而直喷发动机12进行动作时，S7的判断为肯定，因此在S8中算出发动机转速NE的微分值dNE/dt，在S9中判断该dNE/dt是否从正值向负值变化。在该S9的判断为否定时， 反复执行S8以下。然而，在发动机转速NE的微分值dNE/dt从正值向负值变化而S9的判断为肯定时，在与电动机辅助控制部88对应的S10中，直接开始K0离合器34的扣合及基于电动发电机MG的转矩助力的执行，使发动机转速NE进一步上升。图7的t4时点示出该状态，本实施例的MG辅助区域从该时点开始。基于该电动发电机MG的助力转矩值被设定为与基于点火起动控制部84的点火起动共同地，尽量减少电能的消耗量且使发动机转速NE上升而使直喷发动机12的起动可靠地完成的值，结果是，发动机转速NE在表示了图7的t5时点所示的极小值（谷值）之后上升。 
接下来，在与再起动控制结束判定部90对应的S12中，基于发动机转速NE是否达到了预先设定为400rpm左右的可自力运转转速NE1，或者基于该发动机转速NE的变化率（上升速度）dNE/dt是否达到了预先设定的可自主运转上升速度dNE1/dt，来判断是否达到了可自力（自主）运转状态。在该S12的判断为否定的期间，反复执行S12，由此进行待机。然而，当S12的判断为肯定时，在与电动机辅助控制部88对应的S13中，结束基于电动发电机MG的转矩助力而进行直喷发动机12的再起动时的转矩助力的结束。即，使直喷发动机12的再起动控制结束。图7的t6时点示出该状态。 
如上所述，根据本实施例的混合动力车辆10的发动机起动控制装置，在多个气缸中的第二气缸K2位于上止点TDC的状态下使直喷发动机12起动时，向点火顺序中位于第二气缸K2之前处于膨胀行程且排气门未打开的第一气缸K1内直接喷射燃料并点火，而在第一气缸K1内产生第一爆发，由此使发动机转速NE上升，并且在该发动机转速NE的上升开始即刻之后的极大区间L内，优选在极大值发生时点t4，将从电动发电机（回转机械）MG输出的助力转矩经由K0离合器34向直喷发动机12传递，开始对发动机转速NE的上升的辅助。因此，在直喷发动机12通过K0离合器34而相对于动力传递路径进行切断或连接的混合动力车辆中，能够使用必要且充分的助力转矩而使停止中 的直喷发动机12进行起动。而且，由此，直喷发动机12的起动时的蓄电装置的电能的消耗量减小，始终由蓄电池（蓄电装置）44保证的发动机起动用的电能减少，因此例如图5所示的EV行驶区域即电动机行驶区域扩大而车辆的燃油经济性良好地改善。 
另外，根据本实施例的混合动力车辆10的发动机起动控制装置，响应于从发动机转速NE的上升中的最初的上升向最初的下降转移的极大值的发生时点t4，而开始利用从电动发电机（回转机械）MG输出的助力转矩进行的对发动机转速NE的上升的辅助，因此在发动机转速NE的上升即刻之后的极大值附近进行辅助，因此在未使使曲轴114旋转的机械能量消失的适当的时机开始转矩助力，因此能够使用必要且充分的助力转矩使停止中的直喷发动机12进行起动，并且迅速地进行直喷发动机12的起动。 
另外，根据本实施例的混合动力车辆10的发动机起动控制装置，在点火顺序中紧接着第二气缸K2的第三气缸K3的上止点附近，向第三气缸K3内直接喷射燃料并点火，在第三气缸K3内产生紧接着第一爆发的第二爆发，因此直喷发动机12的起动时的蓄电池（蓄电装置）44的电能的消耗量进一步减小，始终由蓄电池44保证的发动机起动用的电能减少，因此电动机行驶区域扩大而车辆的燃油经济性进一步改善。 
另外，根据本实施例的混合动力车辆10的发动机起动控制装置，利用从电动发电机（回转机械）MG输出的助力转矩进行的对发动机转速NE的上升的辅助持续直至第三气缸K3超过其上止点为止，因此能够使用必要且充分的助力转矩使停止中的直喷发动机12进行起动，并且能可靠地进行直喷发动机12的起动。 
另外，根据本实施例的混合动力车辆10的发动机起动控制装置，利用从电动发电机（回转机械）MG输出的助力转矩进行的对发动机转 速NE的上升的辅助持续至判定为发动机转速NE超过预先设定的转速判定值NE1且/或发动机转速NE的上升率dNE/dt达到预先设定的可自主运转上升率dNE1/dt为止，因此能够使用必要且充分的助力转矩即电能使停止中的直喷发动机12进行起动，并且能可靠地进行直喷发动机12的起动。 
另外，根据本实施例的混合动力车辆10的发动机起动控制装置，从电动发电机（回转机械）MG输出的助力转矩设定为使发动机转速NE暂时上升之后下降然后再上升的大小，因此，能够使用必要且充分的助力转矩即电能使停止中的直喷发动机12进行起动，并且直喷发动机12的起动时的蓄电池（蓄电装置）44的电能的消耗量进一步减小，始终由蓄电池44保证的发动机起动用的电能减少，因此电动机行驶区域扩大而车辆的燃油经济性进一步改善。 
另外，根据本实施例的混合动力车辆10的发动机起动控制装置，在未通过第一气缸K1内的第一爆发使直喷发动机12的曲轴114的转速NE上升时，将从电动发电机（回转机械）MG输出的助力转矩经由K0离合器34向直喷发动机12传递而使发动机转速NE上升，因此在由于某些原因而未得到基于点火起动开始的发动机转速NE的上升时，将专门从电动发电机MG输出的助力转矩经由K0离合器34向直喷发动机12传递而使发动机转速NE上升，因此能确保起动的响应性。 
以上，基于附图，详细地说明了本发明的实施例，但本发明也适用在其他的方式中。 
例如，前述的实施例的直喷发动机12是V型8气缸的发动机，但只要是直喷发动机在第二气缸处于TDC的状态下停止时，点火顺序为该第二气缸的前一个的第一气缸处于压缩行程而该第一气缸的排气门关闭的发动机，就能适用本发明。若是在压缩行程中ATDC为140°以后开始排气门的打开的一般的发动机，则直喷发动机12只要具备5气 缸以上的多个气缸即可。由此，直喷发动机12只要是5气缸以上的4行程直喷发动机即6气缸、8气缸、12气缸等的直喷发动机即可，在规定的气缸即第二气缸位于上止点的状态下使所述直喷发动机起动时，存在点火顺序中位于该第二气缸之前而处于膨胀行程且排气门未打开的第一气缸，因此向该第一气缸内直接喷射燃料并点火而在该第一气缸内产生第一爆发，由此能够使发动机转速上升而使用必要且充分的助力转矩进行起动，而且，由此，5气缸以上的4行程直喷发动机的起动时的蓄电装置的电能的消耗量减小，始终由蓄电装置保证的发动机起动用的电能减少，因此电动机行驶区域扩大而车辆的燃油经济性良好地改善。 
另外，前述的实施例的混合动力车辆10具备1个电动发电机MG作为驱动用电动机，但也可以设置例如在图1的自动变速器20的输出轴上设置而经由车辆差动齿轮装置24来驱动左右的驱动轮26的第二电动发电机。而且，为了构成4轮驱动车辆，也可以设置专门对图1中未示出的其他的车轮（若驱动轮26为后轮，则为前轮）进行驱动的第二电动发电机。 
另外，前述的实施例的混合动力车辆10在K0离合器34与自动变速器20之间具备带锁紧离合器30的变矩器14，但该变矩器14也可以不必设置。而且，作为自动变速器20的输入离合器发挥功能的C1离合器18也可以收容在自动变速器20中，构成用于实现变速级的多个摩擦扣合装置中的1个。 
另外，前述的实施例的混合动力车辆10的自动变速器20是行星齿轮式有级变速器，但也可以是带式无级变速器，也可以不必设置。 
需要说明的是，上述的情况只不过是本发明的位置实施例，本发明在不脱离其宗旨的范围内，基于本领域技术人员的知识能够以施加了各种变更、改良的方式来实施。 
标号说明 
10：混合动力车辆 
12：直喷发动机 
34：K0离合器（离合器） 
44：蓄电池（蓄电装置） 
70：电子控制装置（发动机起动控制装置） 
80：发动机起动控制部 
84：点火起动控制部 
88：电动机辅助控制部 
L：极大区间 
MG：电动发电机（回转机械） 。

Claims (8)

1.一种混合动力车辆的发动机起动控制装置，其中，所述混合动力车辆具有向气缸内直接喷射燃料的直喷发动机、将该直喷发动机相对于动力传递路径进行切断或连接的离合器、以及至少作为电动马达发挥功能的回转机械，所述混合动力车辆能够使用所述直喷发动机及所述回转机械作为行驶用的驱动力源，其特征在于，
在多个气缸中的第二气缸位于上止点的状态下使所述直喷发动机起动时，通过向点火顺序中位于该第二气缸之前处于膨胀行程且排气门未打开的第一气缸内直接喷射燃料并点火以在该第一气缸内产生第一爆发，来使发动机转速上升，并且，在该发动机转速的上升开始即刻之后的极大区间中，将从所述回转机械输出的助力转矩经由所述离合器向所述直喷发动机传递，开始对该发动机转速的上升的辅助。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的发动机起动控制装置，其特征在于，
响应于从所述发动机转速的上升中的最初的上升向最初的下降的转移，而执行利用从所述回转机械输出的助力转矩进行的对该发动机转速的上升的辅助。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的发动机起动控制装置，其特征在于，
在所述点火顺序中紧接着所述第二气缸的第三气缸的上止点附近向该第三气缸内直接喷射燃料并点火，而在该第三气缸内产生紧接着所述第一爆发的第二爆发。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆的发动机起动控制装置，其特征在于，
利用从所述回转机械输出的助力转矩进行的对所述发动机转速的上升的辅助至少持续至所述第三气缸超过其上止点为止。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的混合动力车辆的发动机起动控制装置，其特征在于，
利用从所述回转机械输出的助力转矩进行的对所述发动机转速的上升的辅助至少持续至所述发动机转速超过预先设定的转速判定值且/或所述发动机转速的上升率超过预先设定的上升率判定值为止。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的混合动力车辆的发动机起动控制装置，其特征在于，
从所述回转机械输出的助力转矩设定为使所述发动机转速在所述上升之后暂时下降接着再上升的大小。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的混合动力车辆的发动机起动控制装置，其特征在于，
所述直喷发动机具备5气缸以上的多个气缸。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的混合动力车辆的发动机起动控制装置，其特征在于，
在通过所述第一气缸内的第一爆发而所述直喷发动机的曲轴的旋转未上升的情况下，将从所述回转机械输出的助力转矩经由所述离合器向所述直喷发动机传递而使该发动机转速上升。
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