DE112012007094T5 - Controller zum Starten einer Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft einen Controller zum Starten einer Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine, wobei das Starten einer Mehrfachzündungs-Direkteinspritzungsmaschine weniger Zündungen benötigt. Wenn das Zünden einer Direkteinspritzungsmaschine (12) in einem zuerst zündenden Zylinder, das bedeutet, einem ersten Zylinder (K1), gestartet wird, wird eine Zahl von Zündungen, die niedriger ist als die während eines Zündungsstarts, der dem augenblicklichen Zündungsstart voranging, auf Basis des Zündzeitpunkts abhängig von dem Ionenstrom, der während des Zündungsstarts, der dem augenblicklichen Zündungsstart voranging, floss, eingestellt. Folglich kommt es, wenn die Direkteinspritzungsmaschine (12) zündungsgestartet wird, zu weniger Mehrfachzündungen als während des Zündungsstarts, der dem augenblicklichen Zündungsstart voranging. Der für die Zündung benötigte Leistungs- bzw. Stromverbrauch kann daher reduziert werden und der Fahrzeugkraftstoffverbrauch wird in geeigneter Weise verbessert.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Starten einer Direkteinspritzungsmaschine (Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung), die Kraftstoff direkt in einen Zylinder eines Fahrzeugs einspritzen kann.
  • STAND DER TECHNIK
  • Während des Fahrens eines Fahrzeugs mit einer Direkteinspritzungsmaschine, die Kraftstoffdirekt in einen Zylinder einspritzt, wird die Maschine in einigen Fällen wiederholt neu gestartet. Dies entspricht beispielsweise einem so-genannten Leerlaufverringerungsfahrzeug, das eine Direkteinspritzungsmaschine jedes Mal neu startet, wenn die Maschine automatisch gestoppt wird, wenn das Fahrzeug anhält, um Kraftstoff zu sparen, die Abgasemission zu verringern und den Lärm zu verringern, sowie einem Hybridfahrzeug, das die Direkteinspritzungsmaschine entsprechend einer Zunahme der geforderten Leistungsausgabe neu startet, um aus dem gerade gewählten Elektrofahrbetrieb in den Maschinenbetrieb zu wechseln. Die Direkteinspritzungsmaschinen derartiger Fahrzeuge nutzen einen so-genannten Zündungsstart durch Einspritzen und Entzünden von Kraftstoff in einen sich von mehreren Zylindern im Arbeits- bzw. Expansionshub befindlichen Zylinder, und die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine wird durch Ausnutzen eines Moments erhöht, das durch die auf die Zündung folgende Explosion erzeugt wird.
  • DRUCKSCHRIFTEN AUS DEM STAND DER TECHNIK
  • Patentliteratur
    • Patentdokument 1: JP 2004-028046 A
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Mit der Erfindung zu lösendes Problem
  • Wenn im Patentdokument 1 eine Direkteinspritzungsmaschine wieder gestartet wird, wird eine Mehrfachzündung durch mehrfaches Zünden eines Zylinders in einem Expansionshub ausgeführt. Insbesondere muss das Zünden im Zylinder im Verdichtungshub der Direkteinspritzungsmaschine durchgeführt werden, wenn ein Bereich eines brennbaren Kraftstoff-Luft-Gemischbereichs, der durch den von einem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoff in einem zerstäubten bzw. atomisierten oder verdampften Zustand ausgebildet und mit Luft vermischt wird eine Zündkerze durchströmt; gleichwohl sind eine Zeit, die für das Zerstäuben bzw. Atomisieren oder Verdampfen von Kraftstoff benötig wird, und eine Zeit, in welcher der Kraftstoff-Luft-Gemischbereich zur Zündkerze strömt, aufgrund von Temperatur etc. nicht unbedingt konstant, so dass nicht unbedingt ein Zünden zu einem optimalen Zeitpunkt mit einer Zündung erzielt werden kann. Daher wird bei Patentdokument 1, um die Wahrscheinlichkeit von Fehlzündungen zu verringern und die Maschine zuverlässig zu starten, eine Mehrfachzündung ausgeführt, indem mehrere Male ausgehend von nahe an einer ersten Explosionsposition basierend auf einem vorgegebenen Kurbelwinkel, der beispielsweise größer oder gleich 15° ist, gezündet wird.
  • Jedoch hat die in Patentdokument 1 offenbarte Mehrfachzündung den Nachteil, dass der Verbrauch an elektrischer Leistung ansteigt, da die Zündung jedes Mal einheitlich für eine im Voraus definierte konstante Zahl von Malen ausgeführt wird, wenn die Maschine gestartet wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde ausgehend von dieser Situation gemacht und es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine zu schaffen, welche die Anzahl der Zündungen beim Start einer Direkteinspritzungsmaschine, die eine Mehrfachzündung nutzt, verringert.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Um diese Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung (a) eine Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine, die in einem Fahrzeug angeordnet ist, das ausgestaltet ist, um einen Zündungsstart durchzuführen, um die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine beim Start der Direkteinspritzungsmaschine zu erhöhen, indem eine Kraftstoffeinspritzung und eine Mehrfachzündung für einen bestimmten Zylinder in einem Expansionshub aus einer Mehrzahl von Zylindern der Direkteinspritzungsmaschine durchgeführt werden, wobei (b) die Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine die Zahl der Zündungen für den bestimmten Zylinder zum Zeitpunkt eines Zündungsstarts der Direkteinspritzungsmaschine im Vergleich zu einem Zündungsstart, der vor dem augenblicklichen Zündungsstart ausgeführt wurde, auf Basis des Zündzeitpunkts des Zündungsstarts, der vor dem augenblicklichen Zündungsstart ausgeführt wurde, verringert.
  • Effekte der Erfindung
  • Gemäß der Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine der vorliegenden Erfindung wird, wenn ein Zündungsstart ausgeführt wird, die Direkteinspritzungsmaschine, auf Basis des Zündzeitpunkts des Zündungsstarts, der vor dem augenblicklichen Zündungsstart ausgeführt wurde, mit einer geringeren Anzahl von Zündungen für einen bestimmten Zylinder im Vergleich zu einem Zündungsstart gestartet, der vor dem augenblicklichen Zündungsstart ausgeführt wurde, wodurch der Verbrauch an elektrischer Leistung, die zum Zünden notwendig ist, verringert werden kann.
  • Vorzugsweise (c) hat die Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine einen Zündungserfassungsabschnitt, der eine Zündung in einem bestimmten Zylinder auf Basis eines Ionenstroms, der erzeugt wird, wenn die Verbrennung im bestimmten Zylinder verursacht wird, erfasst, wobei (d) die Zahl der Zündungen basierend auf dem Zeitpunkt der Erzeugung des Ionenstroms beim Zündungsstart gelernt wird, um die Zahl der Zündungen beim Zündungsstart nach dem Lernen zu verringern. Folglich wird beispielsweise die Zahl der Zündungen verringert während eine zuverlässige Zündung bei einem Zündungsstart sichergestellt werden kann, indem die Mehrfachzündung mehrmals in einem Bereich ausgeführt wird, der den Zündzeitpunkt der Erfassung eines Ionenstroms bei einem Zündungsstart vor dem augenblicklichen Zündungsstart umfasst und der zumindest vor dem Zündzeitpunkt liegt.
  • Vorzugsweise (e) hat die Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine einen Elektromotor, der mit der Direkteinspritzungsmaschine gekoppelt ist und die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine beim Start der Direkteinspritzungsmaschine erhöht, wobei (f), wenn keine Zündung auf Basis des Ionenstroms durch den Zündungserfassungsabschnitt erfasst wird, der Elektromotor verwendet wird, um die Direkteinspritzungsmaschine zu starten. Wenn folglich aufgrund eines Fehlers beim Zündungsstart kein Ionenstrom erfasst wird, wird der Elektromotor verwendet, um die Direkteinspritzungsmaschine zu starten, so dass die Startfähigkeit oder das Ansprechverhalten der Direkteinspritzungsmaschine sichergestellt werden kann.
  • Vorzugsweise (g) wird, wenn der Betrieb der Direkteinspritzungsmaschine gestoppt wird, die Rotation derart gestoppt, dass sich der bestimmte Zylinder im Expansionshub befindet, und (h) der Zündungserfassungsabschnitt ist derart angeordnet, um einen Ionenstrom in dem bestimmten Zylinder zu erfassen. Folglich kann, selbst wenn der Zündungserfassungsabschnitt derart ausgestaltet ist, um die Erfassung nur in dem bestimmten Zylinder durchzuführen, der Ionenstrom auf die schnellste Weise erfasst werden, wenn der Zündungsstart ausgeführt wird, und die Direkteinspritzungsmaschine kann unter Berücksichtigung eines passenden Zündzeitpunkts gestartet werden.
  • Vorzugsweise (i) hat die Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine einen Maschinenstoppsteuerabschnitt, der die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine derart stoppt, dass sich der bestimmte Zylinder im Expansionshub befindet, indem die Kraftstoffeinspritzung und/oder die Zündung der Direkteinspritzungsmaschine basierend auf einer voreingestellten Bedingung der Direkteinspritzungsmaschine gestoppt wird/werden. Folglich wird die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine derart gestoppt, dass der bestimmte Zylinder in den Expansionshub gebracht wird, ohne dass ein Elektromotor oder eine Kurbelvorrichtung, die mit der Direkteinspritzungsmaschine gekoppelt ist, verwendet werden muß.
  • Vorzugsweise (j) ist die Direkteinspritzungsmaschine in einem Hybridfahrzeug angeordnet, das einen Elektromotor hat, der ausgestaltet ist, um als Antriebskraftquelle zum Fahren zu dienen, und wird wahlweise über eine Kupplung mit dem Elektromotor gekoppelt, wobei (k) der Elektromotor über die Kupplung ein Unterstützungsmoment an die Direkteinspritzungsmaschine während eines Erhöhungsabschnitts einer Drehzahl beim Start der Direkteinspritzungsmaschine überträgt und dadurch einen Anstieg der Drehzahl der Direkteinspritzungsmaschine unterstützt. Folglich kann das vom Elektromotor ausgegebene Hilfs- bzw. Unterstützungsmoment über die Kupplung an die Direkteinspritzungsmaschine während des Erhöhungsabschnitts der Drehzahl beim Start der Direkteinspritzungsmaschine übertragen werden, um den Anstieg bzw. die Zunahme der Drehzahl der Direkteinspritzungsmaschine zu unterstützen, wodurch die gestoppte Direkteinspritzungsmaschine gestartet werden kann, indem ein erforderliches und ausreichendes Unterstützungsmoment im Hybridfahrzeug verwendet wird, in welchem die Direkteinspritzungsmaschine durch die Kupplung mit einem Leistungsübertragungspfad verbunden und von diesem gelöst wird. Da der Verbrauch an elektrischer Leistung beim Start der Direkteinspritzungsmaschine in der Stromspeichervorrichtung verringert wird und zu einer Verringerung der in der Stromspeichervorrichtung immer bevorrateten elektrischen Energie zum Maschinenstart führt, wird ein Elektromotorfahrbereich ausgedehnt und der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs wird vorzugsweise gesenkt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 zeigt ein Blockschaubild mit einer schematischen Darstellung zum Erläutern eines Hauptabschnitts eines mechanischen Ausbaus eines Hybridfahrzeugs, bei welchem die vorliegende Erfindung vorzugsweise Anwendung findet, sowie eine Darstellung funktionaler Blöcke, die einen Hauptabschnitt einer Steuerfunktion der elektronischen Steuervorrichtung darstellt;
  • 2 zeigt eine Schnittansicht zum Erläutern einer Direkteinspritzungsmaschine des Hybridfahrzeugs aus 1;
  • 3 zeigt eine Ansicht zum Erläutern der Reihenfolge eines Viertaktprozesses, der in jedem Zylinder ausgeführt wird, wenn die Direkteinspritzungsmaschine aus 1 ein 8-Zylinder V-Motor ist;
  • 4 zeigt ein Zylinderphasendiagramm der wechselseitigen Beziehung der Phasen von vier Zylindern, die an Explosionen während einer Rotation der Kurbelwelle in einem 8-Zylinder V-Motor aus 1 beteiligt sind;
  • 5 zeigt eine Ansicht zum Darstellen einer vorab hinterlegten Beziehung zum Bestimmen eines Motorfahrbereichs und eines Maschinenfahrbereichs basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit V und einer geforderten Ausgabemenge (Beschleunigeröffnungsbetrag) bei einer Hybridfahrsteuerung;
  • 6 zeigt ein Zylinderphasendiagramm zum Erläutern eines Zündungsstartprozesses in einem 8-Zylinder Viertakt Direkteinspritzungs-V-Motor aus 1, umfassend:
    • (a) ein Beispiel eines Stoppzustands, bei dem der bestimmte erste Zylinder sich in einem Expansionshub befindet, d. h. bei 45° ATDC;
    • (b) ein Beispiel eines Zustands, bei welchem, im Stoppzustand, eine Kraftstoffeinspritzung in den ersten Zylinder und die Zündung ausgeführt werden;
    • (c) ein Beispiel eines Zustands, bei welchem die erste durch die Zündung im ersten Zylinder verursachte Explosion zum Start der Rotation (Starten bzw. Anlassen) aufgrund eines Moments von der ersten Explosion führt, so dass die Verdichtung im zweiten Zylinder und die Verdichtung im dritten Zylinder gestartet werden;
    • (d) ein Beispiel eines Zustands, bei welchem die Kraftstoffeinspritzung und Zündung in einem zweiten Zylinder im Verdichtungshub durchgeführt werden, der den TDC erreicht;
    • (e) ein Beispiel eines Zustands, bei welchem die weitere Rotation aufgrund des durch die zweite Explosion verursachten Moments den Hochdruckzustand und die Verdichtung im dritten Zylinder vorantreibt; und
    • (f) ein Beispiel eines Zustands, bei welchem die weitere Rotation aufgrund des durch die zweite Explosion im zweiten Zylinder verursachten Moments verursacht, dass der dritte Zylinder den TDC erreicht, so dass die Kraftstoffeinspritzung und Zündung ausgeführt werden und die Verdichtung im vierten Zylinder weiter vorangetrieben wird;
  • 7 zeigt ein Zeitschaubild eines Hauptabschnitts des Steuervorgangs, der durch die elektronische Steuervorrichtung aus 1 ausgeführt wird, d. h. eine Zündungsstartsteuerung mit Mehrfachzündung und eine Mehrfachzündungsstoppsteuerung nach einer Ionenstromerfassung zum Zeitpunkt eines Maschinenneustarts vor dem Lernen;
  • 8 zeigt ein Zeitschaubild eines Hauptabschnitts des Steuervorgangs, der durch die elektronische Steuervorrichtung aus 1 ausgeführt wird, d. h. eine Zündungsstartsteuerung mit Mehrfachzündung zum Zeitpunkt eines Maschinenneustarts nach dem Lernen;
  • 9 zeigt ein Flussschaubild eines Hauptabschnitts des Steuervorgangs, der durch die elektronische Steuervorrichtung aus 1 ausgeführt wird, d. h. eine Zündungsstartsteuerung mit Mehrfachzündung und eine Mehrfachzündungsstoppsteuerung nach einer Ionenstromerfassung zum Zeitpunkt eines Maschinenneustarts vor dem Lernen; und
  • 10 zeigt ein Flussschaubild eines Hauptabschnitts des Steuervorgangs, der durch die elektronische Steuervorrichtung aus 1 ausgeführt wird, d. h. eine Zündungsstartsteuerung mit Mehrfachzündung zum Zeitpunkt eines Maschinenneustarts nach dem Lernen.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail Bezug nehmend auf die Zeichnung beschrieben.
  • Ausführungsform
  • 1 zeigt eine Darstellung des grundsätzlichen Ausbaus mit einer schematischen Ansicht eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs 10, bei welchem die vorliegende Erfindung Anwendung findet. Das Hybridfahrzeug 10 umfasst als Antriebskraftquellen zum Fahren eine Direkteinspritzungsmaschine (Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung) 12, die Kraftstoff direkt in einen Zylinder einspritzt und zündet, sowie einen Motorgenerator MG, der als Elektromotor für eine Antriebsquelle und als elektrischer Generator funktioniert. Die Ausgabe der Direkteinspritzungsmaschine 12 und des Motorgenerators MG wird von einem Drehmomentwandler 14, der eine Fluidleistungswandlungsvorrichtung darstellt, auf eine Turbinenwelle 16 und ein automatisches Getriebe 20 mit einer C1-Kupplung 18 übertragen, und wird über eine Ausgangswelle 22 und eine Differenzialgetriebevorrichtung 24 auf linke und rechte Antriebsräder 26 übertragen. Der Drehmomentwandler 14 umfasst eine Sperrkupplung (L/U-Kupplung) 30, die ein Pumpenlaufrad direkt mit einem Turbinenlaufrad koppelt, wobei das Pumpenlaufrad integral mit einer Ölpumpe 32 verbunden ist und mechanisch durch die Maschine 12 und den Motorgenerator MG drehbar angetrieben wird. Der Motorgenerator MG entspricht einer drehenden Maschine.
  • Als Direkteinspritzungsmaschine 12 wird ein 8-Zylinder Viertakt Benzin-V-Motor (kurz: V8-Motor) verwendet und es wird, wie allgemein in 2 dargestellt ist, Benzin direkt unter hohem Druck durch ein Kraftstoffeinspritzventil 46 in einen Zylinder 100 eingespritzt. Die Direkteinspritzungsmaschine 12 ermöglicht das Einströmen von Luft aus einer Ansaugleitung 102 über ein Einlassventil 104 in den Zylinder 100 und ermöglicht, dass Abgas über ein Auslassventil 108 aus einer Abgasleitung 106 ausgegeben wird und, wenn durch eine Zündkerze 47 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt eine Zündung verursacht wird, ein Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder 100 zur Explosion gebracht und verbrannt wird, um einen Kolben 110 nach unten zu bewegen. Die Ansaugleitung 102 ist über einen Ausgleichsbehälter 103 mit einer elektronischen Drosselklappe 45 verbunden, die als Ansaugluftmengeneinstellvorrichtung dient, um entsprechend einem Öffnungsgrad der elektronischen Drossel (Drosselklappenöffnungsgrad) eine Menge von aus der Ansaugleitung 102 in den Zylinder 100 strömenden Ansaugluft, d. h., die Maschinenausgabe, zu steuern. Der Kolben 110 ist axial gleitfähig in den Zylinder 100 eingefügt und relativ drehbar über einen Pleuel 112 mit einem Kurbelzapfen 116 einer Kurbelwelle 114 verbunden, und die Kurbelwelle 114 wird drehbar, wie durch einen Pfeil R angezeigt ist, entsprechend der linearen hin und her Bewegung des Kolbens 110 angetrieben. Die Kurbelwelle 114 ist drehbar durch ein Lager in einem Lagerzapfenabschnitt 118 gelagert und umfasst integral einen Kurbelarm 120 der den Lagerzapfenabschnitt 118 und den Kurbelzapfen 116 verbindet.
  • Die vorstehend beschriebene Direkteinspritzungsmaschine 12 führt vier Hübe bzw. Takte, d. h., einen Ansaughub, einen Verdichtungshub, einen Arbeits- bzw. Expansionshub (Explosion) und einen Auslass- bzw. Ausstoßhub pro zwei Umdrehungen (720° [Grad]) der Kurbelwelle 114 für jeden Zylinder aus, wobei dies wiederholt wird, so dass sich die Kurbelwelle 114 durchgängig dreht. Die Kolben 110 der acht Zylinder 100 sind derart ausgestaltet, dass ihre jeweiligen Kurbelwinkel um 90° zueinander versetzt sind, und, in anderen Worten, die Positionen der Kurbelzapfen 116 der Kurbelwelle 114 ragen in Richtungen vor, die um 90° zueinander versetzt sind, wobei jedes Mal, wenn sich die Kurbelwelle 114 um 90° dreht, die acht Zylinder 100 in einer vorgegebenen Zündfolge, die beispielsweise in 3 dargestellt ist, zur Explosion gebracht werden und verbrennen, wodurch sie durchgängig ein Drehmoment erzeugen. Wenn die Kurbelwelle 114 um einen vorgegebenen Winkel von einem oberen Totpunkt (Verdichtungs-TDC) nach dem Verdichtungshub dreht und der Kolben 110 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs θ im Expansionshub gestoppt wird, während das Einlassventil 104 und das Auslassventil 118 geschlossen sind, kann Benzin durch das Kraftstoffeinspritzventil 46 in den Zylinder 100 eingespritzt werden, während die Zündkerzen 47 Elektrizität zur Funkenbildung entlädt, um einen Zündungsstart durchzuführen, bei welchem das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder 104 zur Explosion gebracht und verbrannt wird, um die Maschinendrehzahl zu erhöhen. Wenn die Reibung der Abschnitte der Direkteinspritzungsmaschine 12 gering ist, kann die Direkteinspritzungsmaschine 12 nur unter Verwendung des Zündungsstarts gestartet werden, und, selbst wenn die Reibung groß ist, kann der Zündungsstart ein Startunterstützungsmoment zum Zeitpunkt des Starts mit dem Anlassen der Kurbelwelle 114 verringern, wodurch ein maximales Moment des Motorgenerators MG, welches das Unterstützungsmoment erzeugt, verringert werden kann, um eine Miniaturisierung und einen geringeren Kraftstoffverbrauch zu erzielen. Wenn der Winkelbereich θ innerhalb eines Bereichs von beispielsweise etwa 30° bis 60° bezüglich eines Kurbelwinkels CA nach dem oberen Totpunkt ist, kann eine relativ große Rotationsenergie vom Zündungsstart erreicht werden, um das Unterstützungsmoment zu verringern; jedoch kann selbst bei etwa 90° die Rotationsenergie relativ vom Zündungsstart erlangt werden, um das Unterstützungsmoment zu verringern.
  • 3 ist eine Darstellung zum Erläutern der Arbeitshübe entsprechend dem Kurbelwinkel CA eines jeden der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 8, wenn die Direkteinspritzmaschine 12 ein 8-Zylinder V-Motor (V8-Motor) ist, der in vier Zyklen (vier Takten) arbeitet. Obgleich die Zylinder Nr. 1 bis Nr. 8 mechanische Anordnungspositionen darstellen, ist die Zündfolge bzw. Zündreihenfolge basierend auf dem Kurbelwinkel CA von 0° eine Reihenfolge von Zylinder Nr. 2, Zylinder Nr. 4, Zylinder Nr. 5, Zylinder Nr. 6, Zylinder Nr. 3, Zylinder Nr. 7, Zylinder Nr. 8 und Zylinder Nr. 1. Beispielsweise annehmend, dass Zylinder Nr. 7 ein erster Zylinder K1 in der Zündfolge ist, sind der Zylinder Nr. 8, der Zylinder Nr. 1, der Zylinder Nr. 2, jeweils ein zweiter Zylinder K2, ein dritter Zylinder K3 und ein vierter Zylinder K4. 4 ist ein Zylinderphasendiagramm der wechselseitigen Beziehung der Phasen von vier Zylindern, die in Explosionen während einer Umdrehung der Kurbelwelle 114 bei einem V8-Motor involviert sind, und die ersten bis vierten Zylinder K1 bis K4 drehen sich im Uhrzeigersinn, während sie eine 90° Beziehung zueinander beibehalten, um sequenziell den Verdichtungshub, bei welchem Ansaugluft nach dem Schließen des Einlassventils verdichtet wird, bis der TDC erreicht ist, und den Expansionshub, bei welchem der Kolben 110 durch die Expansion bzw. Ausdehnung von explodierendem Gas ab dem oberen Totpunkt (TDC) bis zum Öffnen des Auslassventils nach unten gedrückt wird, auszuführen. Die Phase des vierten Zylinders K4 aus 4 ist in der zweiten Hälfte des Expansionshubs (Explosion); die Phase des ersten Zylinders K1 ist in der ersten Hälfte des Expansionshubs; die Phase des zweiten Zylinders K2 ist in der zweiten Hälfte des Verdichtungshubs; und die Phase des dritten Zylinders K3 ist vor dem Start des Verdichtungshubs.
  • Erneut Bezug nehmend auf 1 ist eine K0-Kupplung 34 zwischen der Direkteinspritzungsmaschine 12 und dem Motorgenerator MG angeordnet und kuppelt diese direkt über einen Dämpfer 38. Die K0-Kupplung 34 ist eine hydraulische Reibungseingriffsvorrichtung, wie eine Einzelplatten- oder Mehrplattenreibungskupplung, die durch einen Hydraulikzylinder in Reibungseingriff gebracht wird, und ist einer Einrück-/Ausrücksteuerung durch ein elektromagnetisches Linearsteuerventil in einer Hydrauliksteuervorrichtung 28 unterworfen und in einem Ölbad in einer Ölkammer 40 des Drehmomentwandlers 14 dieser Ausführungsform angeordnet. Die K0-Kupplung 34 dient als Verbindungs-/Lösevorrichtung, welche die Direkteinspritzmaschine 12 mit einem Leistungsübertragungspfad verbindet und von diesem trennt. Der Motorgenerator MG ist über einen Inverter bzw. Wechselrichter 42 mit einer Batterie 44 verbunden. Das Automatikgetriebe 20 ist ein Stufenautomatikgetriebe vom Planetengetriebetyp etc. mit einer Mehrzahl von Schaltstufen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, die abhängig vom eingerückten/gelösten Zustand einer Mehrzahl von hydraulischen Reibungseingriffsvorrichtungen (Kupplungen und Bremsen) eingestellt werden, und ist einer Schaltsteuerung durch elektromagnetische Hydrauliksteuerventile, Schaltventile etc. unterworfen, die in der Hydrauliksteuervorrichtung 28 angeordnet sind. Die C1-Kupplung 18 dient als Eingangskupplung des Automatikgetriebes 20 und ist ebenfalls der Einrück-/Ausrücksteuerung durch das elektromagnetische Linearsteuerventil in der Hydrauliksteuervorrichtung 28 unterworfen.
  • Das vorstehend beschriebene Hybridfahrzeug 10, wird durch eine elektronische Steuervorrichtung 70 gesteuert. Die elektronische Steuervorrichtung 70 umfasst einen sogenannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, I/O-Schnittstellen etc., um Signalverarbeitungen entsprechend einem vorab im ROM hinterlegten Programm auszuführen, während eine temporäre Speicherfunktion des RAMs verwendet wird. Die elektronische Steuervorrichtung 70 wird von einem Beschleunigerbetätigungsbetragssensor 48 mit einem Signal versorgt, das einen Betätigungsbetrag (Beschleunigerbetätigungsbetrag) Acc eines Gaspedals anzeigt. Die elektronische Steuervorrichtung 70 wird auch von einem Maschinendrehzahlsensor 50, einem MG-Drehzahlsensor 52, einem Turbinendrehzahlsensor 54, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 56 und einem Kurbelwinkelsensor 58 mit Impulssignalen Φ versorgt, die eine Drehzahl (Maschinendrehzahl) NE der Direkteinspritzungsmaschine 12, eine Drehzahl (MG-Drehzahl) NMG des Motorgenerators MG, eine Drehzahl (Turbinendrehzahl) NT der Turbinenwelle 16, eine Drehzahl (Ausgangswellendrehzahl entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V) NOUT der Ausgangswelle 22, und einen Drehwinkel vom TDC (oberen Totpunkt) d. h., den Kurbelwinkel CA, eines jeden der acht Zylinder 100 anzeigt. Verschiedene Informationen, die für verschiedene Steuerungen notwendig sind, werden auch zugeführt. Der Beschleunigerbetätigungsbetrag Acc entspricht einem Ausgabeanforderungsbetrag.
  • Die elektronische Steuervorrichtung 70 umfasst funktionell einen Hybridsteuerabschnitt 72, einen Schaltsteuerabschnitt 74, einen Maschinenstoppsteuerabschnitt 76 sowie einen Maschinenstartsteuerabschnitt 80. Der Hybridsteuerabschnitt 72 bestimmt beispielsweise aus einer in 5 dargestellten Beziehung jeden Fahrbereich von einem Motorfahrbereich, in welchem nur der Motorgenerator MG als Antriebskraftquelle zum Fahren verwendet wird, und einem Maschinenfahrbereich, in welchem nur die Direkteinspritzungsmaschine 12, oder die Direkteinspritzungsmaschine 12 und der Motorgenerator MG, als Antriebskraftquelle(n) zum Fahren verwendet wird/werden, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V und einer benötigten Ausgabemenge (einem Beschleunigeröffnungsgrad) aus einer vorab hinterlegten Beziehung, die in 5 dargestellt ist, und steuert beispielsweise die Betätigung der Direkteinspritzungsmaschine 12 und des Motorgenerators MG derart, dass der bestimmte Fahrbereich erreicht wird, wodurch ein Fahren in einer Mehrzahl von vorgegebenen Fahrmodi erzielt wird, beispielsweise einem Motorfahrmodus (EV-Fahrmodus), einem Maschinenfahrmodus und einem Maschinen-+-Motorfahrmodus (HV-Fahrmodus), die selektiv zum Fahren verwendet werden. Der Schaltsteuerabschnitt 74 steuert die elektromagnetischen Hydrauliksteuerventile, Schaltventile etc., die in der Hydrauliksteuervorrichtung 28 angeordnet sind, um die Einrück-/Ausrückzustände der Mehrzahl von hydraulischen Reibungseingriffsvorrichtungen zu schalten, wodurch eine Mehrzahl von Schaltstufen des Automatikgetriebes 20 entsprechend einer Beziehung oder einem Schaltkennfeld, das vorab definiert wurde, unter Verwendung von Betriebszuständen, wie beispielsweise dem Beschleunigerbetätigungsbetrag Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V als Parameter, geschalten wird. Diese Beziehung oder das Schaltkennfeld ist der Betriebspunkt der Direkteinspritzungsmaschine 12 oder des Motorgenerators MG, der vorab erhalten wurde, so dass eine benötigte Antriebskraft bei optimalem Kraftstoffverbrauch oder optimaler Effizienz erzielt wird.
  • Der Maschinenstoppsteuerabschnitt 76 stoppt die Kraftstoffzufuhr und das Zünden der Direkteinspritzungsmaschine 12, um die Drehzahl der Direkteinspritzungsmaschine 12 zu stoppen, und löst die K0-Kupplung 34 wie benötigt, basierend auf einer Eco-Fahrstoppanfrage, die zum Zeitpunkt der Erfüllung von Leerlaufreduktionsbedingungen ausgegeben wird, beispielsweise, wenn das Gaspedal unbetätigt ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit null ist, ein „D”-Bereich ausgewählt ist und die Bremse betätigt wird, und eine Maschinenstoppanfrage zum Zeitpunkt des Schaltens vom Maschinenfahrbereich in den Motorfahrbereich während des Fahrens erfolgt.
  • Wenn die Direkteinspritzungsmaschine 12 nach Stabilisierung bei einer vorgegebenen niedrigen Drehzahl wie etwa 1000 U/min gestoppt wird, stoppt der Maschinenstoppsteuerabschnitt 76 die Kraftstoffzufuhr und das Zünden zu einem Zeitpunkt, der empirisch vorab erhalten wurde, um die Kurbelwelle der Direkteinspritzungsmaschine 12 in einer Phase zu stoppen, in welcher vorzugsweise bestimmte Zylinder, beispielsweise der erste und vierte Zylinder K1 und K4 im Expansionshub sind, bei einer Winkelposition (Phase) von 6(a) bei welcher der erste Zylinder K1 nahe 45° ATDC ist. Die Stoppphasensteuerung der Direkteinspritzungsmaschine 12 kann unter Verwendung des Motorgenerators MG oder eines nicht dargestellten Kurbelmechanismus erzielt werden.
  • Der Maschinenstartsteuerabschnitt 80 umfasst einen Zylinderstoppphasenbestimmungsabschnitt 82, einen Zündungsstartsteuerabschnitt 84 sowie einen Elektromotorunterstützungssteuerabschnitt 94, führt den Zündungsstart der Direkteinspritzungsmaschine 12 durch, während eine Unterstützung vom Motorgenerator MG bei Bedarf zur Verfügung gestellt wird, um die Direkteinspritzungsmaschine 12 ansprechend auf eine Maschinenneustartanforderung entsprechend einem Lösen der Bremse während des Leerlaufens, dem Schalten vom Motorfahrbereich in den Maschinenfahrbereich etc. neu zu starten, und beendet die Neustartsteuerung, um die K0-Kupplung 34 beispielsweise basierend darauf, dass die Drehzahl (Maschinendrehzahl) NE der Direkteinspritzungsmaschine 12, einen vorgegebenen Abbruchbestimmungswert NE1 erreicht hat, einzurücken.
  • Der Zylinderstoppphasenbestimmungsabschnitt 82 bestimmt, ob der vorgegebene erste Zylinder K1 der mehreren Zylinder der Direkteinspritzungsmaschine 12 in einem Stoppzustand ist, bei welchem der Kurbelwinkel CA innerhalb eines Winkelbereichs von 0 bis 90° ATDC ist, beispielsweise in der Nähe von 45° ATDC, beispielsweise basierend auf dem Signal Φ vom Kurbelwinkelsensor 58, welches den Kurbelwinkel CA vom TDC (oberen Totpunkt) der Kurbelwinkel 114 der Direkteinspritzungsmaschine 12 erfasst.
  • Nachdem der Zylinderstoppphasenbestimmungsabschnitt 82 bestimmt, dass ein Zylinder d. h., der erste Zylinder K1, der Direkteinspritzungsmaschine 12 in einem Phasenzustand ist, in welchem er am Verdichtungs-TDC ist, spritzt der Zündungsstartsteuerabschnitt 84 Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzventil 46 in den ersten Zylinder K1 ein und führt eine Mehrfachzündung durch die Zündkerze 47 ansprechend auf die Neustartanforderung aus, um eine Anfangsexplosion (erste Explosion) zu erzeugen, welche die Maschinendrehzahl NE erhöht, und verursacht anschließend auf die gleiche Weise eine zweite Explosion im zweiten Zylinder K2 und eine dritte Explosion im dritten Zylinder K3 durch Mehrfachzündung, wodurch die Maschinendrehzahl NE weiter erhöht wird. 6 zeigt ein Zylinderphasendiagramm zur Erläuterung eines Zündungsstartprozesses des Zündungsstartsteuerabschnitts 84 in der 8-Zylinder Viertakt V-Motor Direkteinspritzungsmaschine 12 umfassend: (a) ein Beispiel eines Stoppzustands, bei dem der erste Zylinder K1 sich bei 45° ATDC (nach dem oberen Totpunkt) befindet; (b) ein Beispiel eines Zustands, bei welchem, im Stoppzustand, eine Kraftstoffeinspritzung in den ersten Zylinder K1 durch das Kraftstoffeinspritzventil 46 und die Zündung durch die Zündkerze 47 ausgeführt werden; (c) ein Beispiel eines Zustands, bei welchem die durch die Zündung im ersten Zylinder K1 verursachte Anfangsexplosion zum Start der Rotation der Kurbelwelle aufgrund eines Moments von der Anfangsexplosion führt, so dass die Verdichtung im zweiten Zylinder K2 und die Verdichtung im dritten Zylinder K3 gestartet werden; (d) ein Beispiel eines Zustands, bei welchem die Kraftstoffeinspritzung und Zündung im vollständig verdichteten zweiten Zylinder K2 durchgeführt werden; (e) ein Beispiel eines Zustands, bei welchem die weitere Rotation aufgrund des durch die zweite Explosion im zweiten Zylinder K2 verursachten Moments die Expansion im dritten Zylinder K3 und die Verdichtung im vierten Zylinder K4 vorantreibt; und (f) ein Beispiel eines Zustands, bei welchem die weitere Rotation aufgrund des durch die zweite Explosion im zweiten Zylinder K2 verursachten Moments verursacht, dass der dritte Zylinder K3 den TDC erreicht, so dass die Kraftstoffeinspritzung vom Kraftstoffeinspritzventil 46 in den dritten Zylinder K3 und die Zündung durch die Zündkerze ausgeführt werden. Im vierten Zylinder K4 kann beim Zustand (b) hochwahrscheinlich eine Fehlzündung aufgrund der unmittelbaren Öffnung des Auslassventils auftreten, so dass für den vierten Zylinder K4 keine Kraftstoffeinspritzung und Zündung erfolgt.
  • Der Zündungsstartsteuerabschnitt 84 umfasst einen Kraftstoffeinspritzsteuerabschnitt 86, einen Zündungsbestimmungsabschnitt 88, einen Zündungszahllernsteuerabschnitt 90 sowie einen Mehrfachzündungssteuerabschnitt 92. Der Kraftstoffeinspritzsteuerabschnitt 86 berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge beim Start der Direkteinspritzungsmaschine 12 beispielsweise basierend auf einer Kapazität in einem Zylinder, in welchen der Kraftstoff eingespritzt werden soll, einer Lufttemperatur sowie einer Maschinenkühlwassertemperatur anhand einer vorab hinterlegten Beziehung, steuert das Kraftstoffeinspritzventil 86 mit einem Einspritzsignal einer Zeitspanne zum Erzielen der Kraftstoffeinspritzmenge ansprechend auf die Neustartanforderung an, und spritzt sequenziell den Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil 46 in den ersten Zylinder K1, der ein Anfangs- bzw. Erstexplosionszylinder ist, und anschließend in den zweiten Zylinder K2, den dritten Zylinder K3 und den vierten Zylinder K4. 7 ist ein Zeitschaubild zum Erläutern der Kraftstoffeinspritzungs- und Zündvorgänge für einen vorgegebenen Zylinder und der Zeitpunkt t1 bezeichnet den Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt der vorstehend beschrieben wurde.
  • Anschließend gibt, ab dem Zeitpunkt des Abfallens eines Einspritzsignalimpulses, d. h., dem Zeitpunkt t2 aus 7, der Mehrfachzündungssteuerabschnitt 92 nach dem Zündsignal eine Reihe von Zündsignalen in Zyklen bzw. Takten von beispielsweise etwa 4 ms an eine nicht dargestellte Zündvorrichtung aus, und ermöglicht das Ausgeben einer hohen Spannung (einer induzierten elektromotorischen Kraft) aus der Zündvorrichtung, so dass die Zündkerze 47 in dem Zylinder, in welchen Kraftstoff eingespritzt wurde, nacheinander eine Mehrzahl von Lichtbögen erzeugt. Die hohe Spannung wird von der Zündvorrichtung zum Zeitpunkt des Abfallens des Zündsignals, d. h., dem Zeitpunkt t3 von 7 ausgegeben. Obgleich im Zylinder unmittelbar nach dem Start kaum eine Strömung erzeugt wird und es zu Zeitschwankungen kommt, bis ein Kraftstoff-Luft-Gemisch von atomisiertem oder vaporisiertem Kraftstoff, der mit Luft zu einem brennbaren Kraftstoff-Luft-Gemischbereich vermischt ist, durch die Zündkerze 47 gelangt, wird die Verbrennung zu einem Zeitpunkt der Mehrzahl von aufeinanderfolgend erzeugten Lichtbögen gestartet.
  • Der Zündungsbestimmungsabschnitt 88 bestimmt die Zündung (erste Explosion) basierend darauf, ob ein voreingestellter Zündungsstartbestimmungswert (Grenzwert) von einem Ionenstrom überschritten wird, der durch die Verbrennung erzeugt wird und erfasst wird, wenn ein Gleichstromfeld mit einer bestimmten Intensität, beispielsweise mehrere hundert Volt, an eine Elektrode der Zündkerze 47 unmittelbar nach dem Anlegen des Zündsignalimpulses im Erstexplosionszylinder erfasst wird, während Kraftstoff durch den Kraftstoffeinspritzsteuerabschnitt 86 eingespritzt wird. Zeitpunkt t5 aus 7 bezeichnet diesen Zustand. Der Erstexplosionszylinder ist vorzugsweise mit einer Zündkerze ausgebildet, die eine Ionenstromerfassungselektrode mit einer Spalte aufweist, die für eine Corona-Entladung geeignet ist, und ist mit einer Stromversorgungsvorrichtung verbunden, welche das Gleichstromfeld an die Ionenstromerfassungselektrode anlegt. Der Mehrfachzündungssteuerabschnitt 92 bricht die Ausgabe des Zündsignals nach der Feststellung der Zündung durch den Zündungsbestimmungsabschnitt 88, wie durch die gestrichelten Linien von 7 gezeigt, ab.
  • Der Zündungszahllernsteuerabschnitt 90 führt ein Lernen aus und verändert die Zahl der Zündsignale der Mehrfachzündung, d. h., die Anzahl der Zündungen, wenn die Maschine beim nächsten und den folgenden Starts nach dem Lernen gestartet wird, basierend auf dem Zündzeitpunkt t5, der vom Zündungsbestimmungsabschnitt 88 erfasst wurde, so dass die Zahl der Zündsignale vor dem Zündungszeitpunkt t5 um eine vorgegebene Zahl verringert wird, während die Zahl der Zündsignale nach dem Zündungszeitpunkt t5 auf null oder eine vorgegebene Zahl verringert wird, und veranlasst den Mehrfachzündungssteuerabschnitt 92 die Zündsignale beim nächsten Maschinenstart auszugeben. Wenn beispielsweise die Zündung beim Abfall eines vierten Zündsignals bestimmt wird, wie in 8 dargestellt, veranlasst der Zündungszahllernsteuerabschnitt 90 den Mehrfachzündungssteuerabschnitt 92, die Zündsignalimpulse ab einem dritten Zündsignal vor dem vierten Zündsignal ab der Bestimmung der Zündung beim nächsten und den nachfolgenden Zündungsstarts nach dem Lernen auszugeben. Beispielsweise bestehen die Zündsignale für die nächste Mehrfachzündung aus den Zündsignalimpulsen bis zur Zündungsbestimmungszeitpunkt t5 von der vorgegebenen Zahl der Impulszyklen vor dem Zündungsbestimmungszeitpunkt t5. Die vorgegebene Zahl der Zündsignalimpulse vor dem Zündungsbestimmungszeitpunkt 5 ist ein Grenzwert zum Stabilisieren der Zündung unabhängig von der Zeitabweichung bis das Kraftstoff-Luft-Gemisch von mit Luft vermischtem atomisierten oder verdampften Kraftstoff in einem brennbaren Kraftstoff-Luft-Gemischbereich die Zündkerze 47 erreicht und wird vorab empirisch definiert.
  • Wenn die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine 12 nur durch die Mehrfachzündung des Mehrfachzündungssteuerabschnitts 92 erhöht wird, muss der Elektromotorunterstützungssteuerabschnitt 94 kein Unterstützungsmoment bereitstellen; wenn jedoch aufgrund einer Fehlzündung der Direkteinspritzungsmaschine 12 keine Anfangsexplosion erzielt wird, oder wenn die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine 12 nach dem ersten Zündvorgang durch den Zündungsstartsteuerabschnitt 84 abnimmt und bestimmt wird, dass die Rotation nicht ausreichend erhöht wird, rückt der Elektromotorunterstützungssteuerabschnitt 94 unmittelbar die K0-Kupplung 34 in einem Rotationserhöhungsabschnitt desselben ein und gibt ein Unterstützungsmoment vom Motorgenerator MG aus, um die Maschinendrehzahl NE der Direkteinspritzungsmaschine 12 wieder auf eine vorgegebene selbstarbeitende Drehzahl oder höher zu erhöhen, um die Direkteinspritzungsmaschine 12 neu zu starten.
  • Basierend darauf, ob die Maschinendrehzahl NE durch die Zündungsstartsteuerung des Zündungsstartsteuerabschnitts 84 erhöht wird, oder zusätzlich durch Einrücken der K0-Kupplung 34 und des Unterstützungsmoments vom Motorgenerator MG durch den Elektromotorunterstützungssteuerabschnitt 84 erhöht wird und eine selbstarbeitende Drehzahl NE1, die vorab auf etwa 400 U/min eingestellt wurde, erreicht, oder ob eine Änderungsrate (eine Zunahmerate, d. h., eine Drehzahlerhöhung) dNE/dt der Maschinendrehzahl NE eine vorgegebene selbstarbeitende Drehzahlerhöhung dNE1/dt erreicht, wird die Beendigung der Momentunterstützung beim Neustart der Direkteinspritzungsmaschine 12, d. h., die Beendigung der Neustartsteuerung der Direkteinspritzungsmaschine 12, bestimmt.
  • Die 9 und 10 zeigen Flussschaubilder zum Erläutern eines Hauptabschnitts des Steuervorgangs der elektronischen Steuervorrichtung 70, der wiederholt in Zyklen von beispielsweise wenigen ms bis wenige zehntel ms ausgeführt wird. 9 zeigt die Erstzündungsstartsteuerung mit einer Mehrfachzündung vor dem Lernen und 10 zeigt die Zündungsstartsteuerung mit einer Mehrfachzündung nach dem Lernen.
  • In 9 wird in Schritt S1 (nachfolgend wird auf „Schritt” verzichtet) bestimmt, ob eine Neustartanforderung vorliegt. In S2 werden eine Stoppkurbelwinkelstellung (eine Stoppphase) und ein Expansionshubstoppzylinder der Direkteinspritzungsmaschine 12 erfasst, und eine benötigte Einspritzmenge an Kraftstoff zum Neustart wird basierend auf der Phase berechnet. S2 entspricht dem Zylinderstoppphasenbestimmungsabschnitt 82 und dem Kraftstoffeinspritzsteuerabschnitt 86. In S3, welcher dem Kraftstoffeinspritzsteuerabschnitt 86 entspricht, wird Kraftstoff in den Expansionshubzylinder, beispielsweise in den ersten Zylinder K1, eingespritzt. Ein Abschnitt von t1 nach t2 von 7 bezeichnet diesen Zustand. In S4, der dem Mehrfachzündungssteuerabschnitt 92 entspricht, wird nacheinander eine Mehrzahl von Zündsignalen ausgegeben, um die Zündkerze 74 zu veranlassen, Lichtbögen in dem Zylinder, in den Kraftstoff eingespritzt wurde, zu erzeugen, wie nach dem Zeitpunkt t2 in 7 dargestellt ist.
  • Bei S5, der dem Zündungsbestimmungsabschnitt 88 entspricht, wird bestimmt, ob der Ionenstrom gleich oder größer als ein voreingestellter Zündungsbestimmungswert (Grenzwert) unmittelbar nach dem Zündsignal wird, d. h., ob die erste Explosion bzw. Anfangsexplosion verursacht wurde. Wenn die Bestimmung aus S5 negativ ist, wird S5 wiederholt in einem Standby-Zustand ausgeführt. Wenn die Bestimmung in S5 jedoch positiv ist, wird der Prozess aus S6 ausgeführt. Der Zeitpunkt t5 aus 7 bezeichnet diesen Zustand.
  • Bei 56, der dem Zündungszahllernsteuerabschnitt 90 und dem Mehrfachzündungssteuerabschnitt 92 entspricht, wird eine Zündungszahl gespeichert, wenn der Ionenstrom gleich oder größer als der Zündungsbestimmungswert wird, und die Zündung wird festgestellt und die nachfolgende Mehrfachzündung wird gestoppt. In S7, welcher dem Mehrfachzündungssteuerabschnitt 92 entspricht, wird der Mehrfachzündungsvorgang, der vorstehend beschrieben wurde, wiederholt für jeden Zylinder in der Zündfolge ausgeführt, bis die Drehzahl, mit welcher die Direkteinspritzungsmaschine 12 autonom bzw. selbständig arbeiten kann erreicht ist, und diese Zündungsstartsteuerung wird beendet, wenn die Direkteinspritzungsmaschine 12 einen selbsterhaltenden Betriebszustand erreicht.
  • Bei dem nächsten und den nachfolgenden Zündungsstarts der Direkteinspritzungsmaschine 12 nach dem Lernen wird der Steuervorgang aus 10 ausgeführt. In 10 werden die S11 bis S13 auf die gleiche Weise wie S1 und S3 aus 9 ausgeführt. In S14, der dem Zündungszahllernsteuerabschnitt 90 entspricht, wird durch das Lernen der Zahl und des Zeitpunkts der Zündsignale für die Mehrfachzündung eine Änderung durchgeführt, wenn die Maschine bei dem nächsten und den nachfolgenden Starts gestartet wird, basierend auf t5, was dem Zünd-(Explosions)-Zeitpunkt entspricht, wenn der Ionenstrom den Zündungsbestimmungswert beim Maschinenstart überschreitet. Wie beispielsweise in 8 dargestellt ist, werden die Zündsignalimpulse vom dritten Zündsignal vor dem Zeitpunkt der Zündung, der basierend auf der Ionenstromerfassung bestimmt wurde, bis zum vierten Zündsignal bei der Zündungsbestimmung zur Ausgabe zu dem Zeitpunkt des nächsten und der nachfolgenden Zündungsstarts bestimmt.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem Maschinenstartsteuerabschnitt 90 des Hybridfahrzeugs 10 dieser Ausführungsform, zumindest für den Erstexplosionszylinder, d. h., den zweiten Zylinder K2, wenn ein Zündungsstart der Direkteinspritzungsmaschine 12 ausgeführt wird, die Direkteinspritzungsmaschine 12 basierend auf einem Zündungs-(Explosions)-Zeitpunkt des Zündungsstarts, der vor dem augenblicklichen Zündungsstart ausgeführt wurde, durch eine Mehrfachzündung mit einer Zündungsanzahl gestartet, die kleiner ist als bei einem Zündungsstart der vor dem augenblicklichen Zündungsstart liegt, so dass der Stromverbrauch, der für das Zünden notwendig ist, verringert werden kann.
  • Der Maschinenstartsteuerabschnitt 80 des Hybridfahrzeugs 10 dieser Ausführungsform umfasst den Zündungsbestimmungsabschnitt der eine Zündung (erste Explosion) in einem vorgegebenen Erstexplosionszylinder, d. h., dem zweiten Zylinder K2, basierend auf einem Ionenstrom erfasst, der zum Zeitpunkt der Verbrennung im Zylinder erzeugt wird, und die Zahl der Zündungen der Mehrfachzündung wird, wenn ein Zündungsstart ausgeführt wird, basierend auf dem Zeitpunkt der Erzeugung der Zündung (Anfangsexplosion) bei einem Zündungsstart, der vor dem augenblicklichen Zündungsstart ausgeführt wird, gelernt, um die Anzahl der Mehrfachzündung beim nächsten und den nachfolgenden Zündungsstarts nach dem Lernen zu verringern. Daher wird beispielsweise die Zahl der Zündungen verringert, während ein zuverlässiges Zünden sichergestellt wird, indem ein Zündungsstart durch Ausführen mehrerer Zündung innerhalb eines Abschnitts bzw. einer Spanne ausgeführt wird, der/die den Zündungs-(Explosions)-Zeitpunkt der Bestimmung umfasst, dass ein Ionenstroms einen Grenzwert bei dem Zündungsstart, der vor dem augenblicklichen Zündungsstart ausgeführt wurde, übersteigt, und der zumindest vor dem Zündungs-(Explosions)-Zeitpunkt liegt.
  • Der Maschinenstartsteuerabschnitt 80 des Hybridfahrzeugs 10 dieser Ausführungsform umfasst den Motorgenerator (Elektromotor) MG, der mit der Direkteinspritzungsmaschine 12 verbunden ist und die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine 12 beim Start der Direkteinspritzungsmaschine 12 erhöht, und der Motorgenerator MG wird, wenn durch den Zündungsbestimmungsabschnitt 88 keine Zündung basierend auf dem Ionenstrom erfasst wird, verwendet, um die Direkteinspritzungsmaschine 12 zu starten. Wenn daher aufgrund eines Fehlers beim Zündungsstart durch den Zündungsbestimmungsabschnitt 88 keine die Zündung basierend auf dem Ionenstrom bestimmt wird, wird der Motorgenerator MG zum Starten der Direkteinspritzungsmaschine 12 verwendet, so dass die Startfähigkeit und das Ansprechverhalten der Direkteinspritzungsmaschine 12 gewährleistet wird.
  • Gemäß dem Maschinenstartsteuerabschnitt 80 des Hybridfahrzeugs 10 dieser Ausführungsform wird, wenn der Betrieb der Direkteinspritzungsmaschine 12 gestoppt ist, die Rotation gestoppt, so dass der voreingestellte Erstexplosionszylinder, d. h., der erste Zylinder K1 im Expansionshub ist, beispielsweise bei nahe 45° ATDC, und der Zündungsbestimmungsabschnitt 88 ist derart ausgestaltet, um den Ionenstrom unter Verwendung der im Erstexplosionszylinder installierten Zündkerze zu erfassen. Selbst wenn der Zündungsbestimmungsabschnitt 88 derart ausgestaltet ist, um die Erfassung nur im vorgegebenen Erstexplosionszylinder zu erfassen, kann der Ionenstrom auf schnellstmögliche Weise erfasst werden, wenn der Zündungsstart ausgeführt wird, und die Direkteinspritzungsmaschine 12 kann unter Berücksichtigung eines geeigneten Zündzeitpunkts gestartet werden.
  • Der Maschinenstartsteuerabschnitt 80 des Hybridfahrzeugs 10 dieser Ausführungsform umfasst einen Maschinenstoppsteuerabschnitt 76, der die Kraftstoffeinspritzung und/oder Zündung der Direkteinspritzungsmaschine 12 basierend auf einer vorgegebenen Rotationsbedingung der Direkteinspritzungsmaschine 12 stoppt, um die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine 12 zu stoppen, so dass sich der vorgegebene Erstexplosionszylinder im Expansionshub befindet. Die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine 12 wird somit gestoppt, so dass der vorgegebene Erstexplosionszylinder in den Expansionshub gebracht wird, ohne dass ein Elektromotor oder eine Kurbeleinrichtung, die mit der Direkteinspritzungsmaschine 12 verbunden sind, verwendet werden.
  • Gemäß der Maschinenstartsteuerabschnitt 80 des Hybridfahrzeugs 10 dieser Ausführungsform wird die Direkteinspritzungsmaschine 12 über die K0-Kupplung 34 selektiv mit dem Motorgenerator MG im Hybridfahrzeug gekoppelt, das den Motorgenerator (Elektromotor) MG umfasst, der als Antriebskraftquelle zum Fahren verwendet werden kann, und der Motorgenerator MG überträgt ein Unterstützungsmoment über die K0-Kupplung 34 an die Direkteinspritzungsmaschine 12 während einer Erhöhungsphase der Drehzahl der Direkteinspritzungsmaschine 12 beim Start der Direkteinspritzungsmaschine 12, um dadurch beim Anheben der Drehzahl der Direkteinspritzungsmaschine 12 zu unterstützen. Das Unterstützungsmoment vom Motorgenerator MG kann somit über die K0-Kupplung 34 auf die Direkteinspritzungsmaschine 12 während der Erhöhungsphase der Drehzahl der Direkteinspritzungsmaschine 12 beim Start der Direkteinspritzungsmaschine 12 übertragen werden, um den Anstieg der Drehzahl der Direkteinspritzungsmaschine 12 zu unterstützen, so dass die gestoppte Direkteinspritzungsmaschine 12 unter Verwendung eines notwendigen und ausreichenden Unterstützungsmoments im Hybridfahrzeug gestartet werden kann, während die Direkteinspritzungsmaschine 12 durch die K0-Kupplung 34 mit dem Leistungsübertragungspfad verbunden und von diesem getrennt wird. Da der Stromverbrauch von der Batterie (elektrische Speichervorrichtung) 44 beim Start der Direkteinspritzungsmaschine 12 verringert wird und zu einer Verringerung der elektrischen Energie für den Maschinenstart, die immer in der elektrischen Speichervorrichtung verfügbar sein muss, führt, wird ein Elektromotorfahrbereich ausgedehnt und der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs wird vorzugsweise verbessert.
  • Obgleich die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben wurde, kann die Erfindung in anderer Form ausgeführt werden.
  • Obgleich beispielsweise das Fahrzeug das Hybridfahrzeug 10 vom parallelen Typ etc. mit einem Leistungsübertragungspfad von der Direkteinspritzungsmaschine 12 und dem Motorgenerator MG zu den Antriebsrädern 26 ist, die vermittels der K0-Kupplung 34 verbunden und getrennt werden, kann die vorliegende Erfindung auch bei einem Fahrzeug angewandt werden, das die Direkteinspritzungsmaschine 12 als Antriebskraftquelle verwendet, beispielsweise einem Fahrzeug das mit einem Stufenautomatikgetriebe oder einem kontinuierlich veränderlichen Getriebe ausgestattet ist. Die vorliegende Erfindung wird bei dem Hybridfahrzeug 10 angewandt, wenn die Direkteinspritzungsmaschine 12 zu einem Zeitpunkt des Schaltens vom Elektrofahrmodus in den Maschinenfahrmodus gestartet wird, und wird für das Fahrzeug, das mit dem Stufenautomatikgetriebe oder einem kontinuierlich variablen Getriebe ausgestaltet ist, verwendet, wenn die Maschine nach einem Leerlaufstopp gestartet wird. Die K0-Kupplung 34 wird vorzugsweise unter Verwendung einer hydraulischen Einzelplatten- oder Mehrplattenreibungskupplung, einer Magnetpulverkupplung oder einer elektromagnetischen Kupplung realisiert.
  • Obgleich das Hybridfahrzeug 10 der Ausführungsform den einen Motorgenerator MG als elektrischen Antriebsmotor umfasst, kann ein zweiter Motorgenerator beispielsweise an einer Ausgangswelle des Automatikgetriebes 20 aus 1 angeordnet sein, um die linken und rechten Antriebsräder 26 über die Fahrzeugdifferenzialgetriebevorrichtung 24 anzutreiben. Um ein Vierradfahrzeug zu bilden, kann der zweite Motorgenerator derrat vorgesehen sein, dass er nur die anderen Räder (Vorderräder, wenn die Antriebsräder 26 die Hinterräder sind) antreibt, was in 1 nicht dargestellt ist.
  • Obgleich das Hybridfahrzeug 10 der Ausführungsform einen Drehmomentwandler 14 mit einer Sperrkupplung 30 zwischen der K0-Kupplung 34 und dem Automatikgetriebe 20 umfasst, muss der Drehmomentwandler 14 nicht unbedingt angeordnet sein. Die C1-Kupplung 18, die als Eingangskupplung des Automatikgetriebes 20 dient, kann im Automatikgetriebe 20 aufgenommen sein, um eine der mehreren Reibungseingriffvorrichtungen zum Einstellen einer Schaltstufe zu bilden.
  • Die Direkteinspritzungsmaschine 12 des Hybridfahrzeugs 10 ist vorzugsweise ein Benzinmotor und die vorliegende Erfindung ist auch auf Mehrzylindermaschinen mit drei oder mehr Zylindern anwendbar, insbesondere auf Direkteinspritzungsmaschinen mit sechs Zylindern, acht Zylindern, zwölf Zylinder etc. Kurz gesagt, die vorliegende Erfindung kann bei jeder sich hin und her bewegenden Verbrennungskraftmaschine verwendet werden, bei welcher sich ein bestimmter Erstexplosionszylinder von mehreren Zylinder in einer Drehphase befindet, die in einem vorgegebenen Bereich nach dem oberen Totpunkt liegt, während der Erstexplosionszylinder im Expansionshub ist und das Auslassventil ungeöffnet ist, so dass der Zündungsstart durch Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder im Expansionshub ausgeführt werden kann.
  • Obgleich die Direkteinspritzungsmaschine 12 des vorstehenden Beispiels ein V8-Motor ist, ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar, wenn die Direkteinspritzungsmaschine eine Maschine ist, bei welcher der Kurbelwinkel CA des ersten Zylinders zwischen dem TDC (oberen Totpunkt) des ersten Zylinders K1 und dem TDC (oberer Totpunkt) des zweiten Zylinders K2 in der Zündfolge liegt, während der erste Zylinder K1 im Verdichtungshub ist und das Auslassventil des ersten Zylinders K1 ungeöffnet ist. Im Falle einer typischen Maschine, bei welcher die Öffnung des Auslassventils nach 140° ATDC im Verdichtungshub gestartet wird, kann die Direkteinspritzungsmaschine 12 jede Mehrzylindermaschine mit fünf oder mehr Zylindern sein. Wenn die Direkteinspritzungsmaschine 12 also eine Viertaktdirekteinspritzungsmaschine mit drei oder mehr Zylindern ist, d. h., eine Direkteinspritzungsmaschine mit drei Zylindern, vier Zylindern, fünf Zylindern, sechs Zylindern, acht Zylindern, zwölf Zylindern etc., und die Direkteinspritzungsmaschine gestartet wird, während der Kurbelwinkel CA des vorgegebenen Zylinders, d. h., des ersten Zylinders, zwischen dem TDC (oberen Totpunkt) des ersten Zylinders K1 und dem TDC (oberer Totpunkt) des zweiten Zylinders K2 in der Zündfolge ist, kann die Maschine durch Direkteinspritzen und Entzünden des Kraftstoffs im ersten Zylinder K1 im Expansionshub gestartet werden, wenn das Auslassventil ungeöffnet ist, so dass die erste Explosion im ersten Zylinder erzeugt wird, um die Maschinendrehzahl NE zu erhöhen, und unter Verwendung eines ausreichenden und notwendigen Unterstützungsmoments; als Ergebnis wird der Stromverbrauch in der elektrischen Speichervorrichtung beim Start der Viertaktdirekteinspritzungsmaschine mit drei oder mehr Zylindern verringert, was zu einer Verringerung der elektrischen Energie, welche immer in der elektrischen Speichervorrichtung für den Maschinenstart gespeichert sein muss führt; somit kann der Elektromotorfahrbereich ausgedehnt werden und der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs wird vorzugsweise verbessert.
  • Obgleich der Elektromotorunterstützungssteuerabschnitt 94 den Motorgenerator MG nutzt, um ein Moment zu schaffen, das beim Anheben der Maschinendrehzahl NE unterstützt, kann ein Starter-Motor, der in der Direkteinspritzungsmaschine 12 angeordnet ist, zum Anheben der Maschinendrehzahl NE oder Schaffen des Unterstützungsmoments vorgesehen sein.
  • Obgleich die Explosion im Zylinder in S6 der Ausführungsform basierend darauf, dass der Ionenstrom gleich oder größer als ein vorgegebener Zündungsbestimmungswert wird, bestimmt wird, kann die Explosion im Zylinder basierend auf einer Ausgabe eines Vibrationssensors, der in der Maschine 12 angeordnet ist, bestimmt werden, die gleich oder größer als ein vorgegebener Wert wird, oder einer Änderungsrate der Maschinendrehzahl NE, die gleich oder größer als ein vorgegebener Wert wird.
  • Die vorstehende Beschreibung ist lediglich eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die vorliegende Erfindung kann basierend auf dem Wissen des Fachmanns in einem Bereich in verschiedener Weise modifiziert und verbessert werden, ohne vom Umfang derselben abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Hybridfahrzeug;
    12
    Direkteinspritzungsmaschine;
    34
    K0-Kupplung (Kupplung);
    44
    Batterie (elektrische Speichervorrichtung);
    70
    elektronische Steuervorrichtung (Maschinenstartsteuervorrichtung);
    76
    Maschinenstoppsteuerabschnitt;
    80
    Maschinenstartsteuerabschnitt;
    84
    Zündungsstartsteuerabschnitt;
    88
    Zündungsbestimmungsabschnitt;
    90
    Zündungszahllernsteuerabschnitt;
    92
    Mehrfachzündungssteuerabschnitt;
    94
    Elektromotorunterstützungssteuerabschnitt;
    MG
    Motorgenerator (Elektromotor)

Claims (6)

  1. Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine, die in einem Fahrzeug angeordnet ist, das ausgestaltet ist, um einen Zündungsstart durchzuführen, um die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine beim Start der Direkteinspritzungsmaschine zu erhöhen, indem eine Kraftstoffeinspritzung und eine Mehrfachzündung für einen bestimmten Zylinder in einem Expansionshub aus einer Mehrzahl von Zylindern der Direkteinspritzungsmaschine durchgeführt werden, wobei die Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine die Zahl der Zündungen für den bestimmten Zylinder zum Zeitpunkt eines Zündungsstarts der Direkteinspritzungsmaschine im Vergleich zu einem Zündungsstart, der vor dem augenblicklichen Zündungsstart ausgeführt wurde, auf Basis des Zündzeitpunkts des Zündungsstarts, der vor dem augenblicklichen Zündungsstart ausgeführt wurde, verringert.
  2. Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine nach Anspruch 1, aufweisend einen Zündungsbestimmungsabschnitt, der eine Zündung in einem bestimmten Zylinder auf Basis eines Ionenstroms, der erzeugt wird, wenn die Verbrennung im bestimmten Zylinder verursacht wird, erfasst, wobei die Zahl der Zündungen basierend auf dem Zeitpunkt der Erzeugung des Ionenstroms beim Zündungsstart gelernt wird, um die Zahl der Zündungen beim Zündungsstart nach dem Lernen zu verringern.
  3. Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend einen Elektromotor, der mit der Direkteinspritzungsmaschine gekoppelt ist und die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine beim Start der Direkteinspritzungsmaschine erhöht, wobei, wenn keine Zündung auf Basis des Ionenstroms durch den Zündungsbestimmungsabschnitt erfasst wird, der Elektromotor verwendet wird, um die Direkteinspritzungsmaschine zu starten.
  4. Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn der Betrieb der Direkteinspritzungsmaschine gestoppt wird, die Rotation derart gestoppt wird, dass sich der bestimmte Zylinder im Expansionshub befindet, und wobei der Zündungsbestimmungsabschnitt derart angeordnet ist, um einen Ionenstrom in dem bestimmten Zylinder zu erfassen.
  5. Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend einen Maschinenstoppsteuerabschnitt, der die Rotation der Direkteinspritzungsmaschine derart stoppt, dass sich der bestimmte Zylinder im Expansionshub befindet, indem die Kraftstoffeinspritzung und/oder die Zündung der Direkteinspritzungsmaschine basierend auf einer voreingestellten Bedingung der Direkteinspritzungsmaschine gestoppt wird/werden.
  6. Startsteuervorrichtung für eine Fahrzeug-Direkteinspritzungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Direkteinspritzungsmaschine in einem Hybridfahrzeug angeordnet ist, das einen Elektromotor hat, der ausgestaltet ist, um als Antriebskraftquelle zum Fahren zu dienen, und wird wahlweise über eine Kupplung mit dem Elektromotor gekoppelt, und wobei der Elektromotor über die Kupplung ein Unterstützungsmoment an die Direkteinspritzungsmaschine während eines Erhöhungsabschnitts einer Drehzahl beim Start der Direkteinspritzungsmaschine überträgt und dadurch einen Anstieg der Drehzahl der Direkteinspritzungsmaschine unterstützt.
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