KR0156761B1 - 내연기관의 제어장치 - Google Patents

Abstract

냉기시동 직후의 무부하운전 시에 양호한 무부하운전의 안정성을 확보하면서, 배기성능도 향상시켜 배기중의 유해성분의 저감성능을 크게 높이는 것이다.

기관(1)이 냉기상태에서 해당 기관(1)을 탑재하는 차량이 정지해서 해당 기관(1)을 난기하고 있는 경우(단계 4,5,6)만 기통을 교대로 농후기통, 희박기통이 되도록 설정하고(단계 8), 농후기통은 연료증량(단계 10)함과 동시에 점화시기를 지연 보정(단계 13)하고, 희박기통은 연료감량(단계 15)함과 동시에 점화시기를 조기보정(단계 18)한다.

Description

내연기관의 제어장치

제1도는 본 발명의 구성을 설명하는 블록도.

제2도는 본 발명의 실시예의 시스템 구성을 도시한 개략도.

제3도는 본 발명의 제1실시예의 제어 동작을 도시한 흐름도.

제4도는 본 발명의 제어 여부를 판단하는 특성도.

제5도는 연료증감 보정율과 냉각수 온도와의 관계를 도시한 도면.

제6도는 기통구분을 설명하는 특성도.

제7도는 점화시기 보정치와 냉각수 온도와의 관계를 도시한 도면.

제8도는 본 실시예의 작용을 설명하는 특성도.

제9도는 본 실시예의 효과를 도시한 온도 특성도.

제10도는 본 발명의 제2실시예의 제어동작을 도시한 흐름도.

제11도는 본 발명의 제2실시예의 제어동작을 도시한 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 내연기관 6 : 풍량계

7 : 스로틀밸브 8 : 연료분사밸브

9 : 제어유니트 10 : 크랭크각 센서

11 : 점화플러그 14 : 수온센서

15 : 스로틀센서 17 : 삼원촉매(三元觸媒)

19 : 전동식 에어펌프 20 : 배기통로

본 발명은 내연기관의 제어장치에 관한 것으로, 상세하게는 시동시에 기관의 배기통로에 설치된 촉매의 난기(暖機)를 촉진하기 위한 제어장치에 관한 것이다.

내연기관에 있어서 무부하 운전시에 연료성능이나 배기성능의 개선을 위하여 무부하운전 회전수를 기관온도에 따라 소정의 목표 회전수로 수렴시키는 피드백제어가 행해진다. 이러한 제어는 예를 들면 특개소 55-123336호 공보나 특개소 63-235642호 공보에 개시된 바와 같이, 실제의 무부하운전 회전수와 목표 회전수의 편차에 따라 기관에 공급되는 흡입공기량을 조정함으로써 행해지지만, 이 밖에 , 냉기 시의 기관시동 직후에는 배기계에 설치된 촉매장치의 난기 촉진을 위해 점화시기를 지연시키고 배기온도를 높여 촉매장치의 특성을 향상시키는 제어도 행해지고 있다.

또, 촉매 장치의 성능을 높이는 제어기술로서는 특개소 61-76741호 공보에 개시된 바와 같이, 난기 후의 정상 운전시에도 점화시기를 지연시키는 것도 있다. 또 특개소 63-198747호 공보에 개시된 바와 같이, 급속 난기제어의 종료시에, 점화시기의 지연 보정을 해제함과 동시에 흡입공기유량을 급속하게 감량시키도록 해서 저온시동 직후의 무부하운전 시의 점화시기 보정에서 통상의 무부하운전 시로 되돌아 가는 경우의 회전수가 상승되는 것을 방지하고 있는 것도 있다.

그러나 이런 종래의 내연기관의 제어장치에 있어서는, 냉기(冷機)시동 직후의 무부하운전 시에 촉매장치의 난기 촉진을 위하여 점화시기를 지연시킴으로써 기관의 회전수가 저하해 버릴 우려가 있다. 또 이것을 방지하기 위해 기관의 흡입공기량을 증가시키는 제어를 하고 있지만 원래 안정한계에 가까운 운전영역인 냉기 무부하운전시에 있어서의 점화시기 지연제어이므로 그 점화시기 지연제어에 의한 연소악화가 커지고, 회전수 저하방지를 위한 흡입공기량 증가만으로는 안정성 향상을 꾀할 수 없는 우려가 있었다. 즉 무부하운전 안정성을 확보하면서 촉매장치의 난기를 충분하게 하는 것은 점화시기를 단순히 지연시키는 것만으로는 달성할 수 없다는 문제점이 있었다.

여기서 앞으로 더욱 엄격해 질 것이 예상되는 배기규제에 비추어 보더라도 냉기시동 직후에 가능한 한 촉매장치의 난기를 행하는 것은 필요불가결한 것이지만 이 점에 관해서는 지금까지 종래 기술에서는 대응하는 것이 불가능했다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 냉기시동 직후의 무부하운전시에 연료를 증량보정하는 기통군과 연료를 감량보정하는 기통군을 설정하고, 또 점화시기도 기통군별로 지연 혹은 조기 제어함으로써 양호한 무부하운전 안정성을 확보하면서 배기성능도 향상시켜 배기중의 유해성분의 저감성능을 크게 높이는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 제1도에 도시한 바와 같이, 기관의 흡기계에 설치되어 있는 스로틀밸브를 바이패스해서 설치된 보조 공기통로에 보조공기 제어밸브를 갖춤과 동시에 기관의 배기계에 배기를 정화하는 촉매가 설치된 내연기관에 있어서, 적어도 기관온도를 포함하는 기관운전상태를 검출하는 운전상태 검출수단과, 냉기 무부하운전 시에 연료를 증량보정하는 기통군과 연료를 감량보정하는 기통군으로 기통을 구분하는 기통구분 수단과, 상기 검출된 운전상태에 의거해 상기 연료증가 보정율 및 감소보정율을 설정하는 연료증감 보정율 설정수단과, 상기 설정된 연료분사량의 보정율에 의거해 연료공급량을 설정하는 연료공급량 설정수단과, 상기 검출된 운전상태에 의거하여 상기 증량보정하는 기통군의 점화시기 지연보정치 및 연료를 감량보정하는 기통군의 점화시기 조기보정치를 설정하는 점화시기 보정치 설정수단과, 상기 설정된 점화시기의 보정치에 의거하여 각 기통군의 점화시기를 보정하는 점화시기 보정수단으로 이루어져 있다.

상기 구성에 의하면, 스로틀밸브를 바이패스해서 설치되어 있는 보조공기통로에 내장된 보조공기 제어밸브가 제어되지만, 냉기 무부하운전시에는 연료를 증량보정하는 기통군은 점화시기가 지연보정되므로 배기온도가 높아지게 되어 촉매의 온도상승을 재촉할 수 있다. 또 그 기통군에 관해서는 연료증가 보정율에 의거해 설정된 연료공급량이 증량공급되므로 지연에 의한 토크의 저하를 보충하는 것이 가능하게 되고, 기관의 토크 변동에 의한 운전성 악화의 영향을 없애는 것이 가능케 됨과 동시에 지연으로 발생한 배기중의 미연 가스가 촉매부근에서 증량보정되는 기통군으로부터 나온 배기중의 산소와 혼합해서 연소하게 되므로 연소 온도로 높아지게 된다.

또 연료를 감량보정하는 기통군은 연료감소 보정율에 의거해 설정되는 연료공급량이 공급되므로 희박 연소에 배기온도가 상승하게 되고 촉매가 활성화된다. 또 배기중의 산소농도가 높아지고 촉매의 활성화 온도를 저하시키는 것이 가능하게 된다. 또 그 기통군에 관해서는 점화시기가 조기 보정되므로 회전의 안정화를 꾀할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

일실시예의 시스템 구성을 도시한 제2도에 있어서, 내연기관(1)에는 공기청정기(2), 흡기덕트(3), 스로틀쳄버(4) 및 흡기매니폴드(5)를 통하여 공기가 흡입된다.

흡기덕트(3)에는 공기청정기(6)가 설치되어 있어, 흡입공기유량(Q)을 검출한다. 스로틀쳄버(4)에는 도시하지 않은 엑셀패달과 연동하는 스로틀밸브(7)이 설치되어 있어 흡입공기유량(Q)을 제어한다. 상기 스로틀밸브(7)에는 스로틀센서(15)가 부설되어 있고, 그 스로틀밸브(7)의 개방도 TVO에 따른 전압신호를 출력한다.

또 무부하운전 스위치(25)가 부설되어 있고, 스로틀밸브(7)의 완전 폐쇄 위치에서 해당 무부하운전 스위치(25)가 온이 된다.

또 상기 스로틀밸브(7)의 상하류 사이를 바이패스 접속하는 보조공기통로(21)에 무부하운전 제어밸브(23)가 개장되고, 그 무부하운전 제어밸브(23)의 개방도를 기관의 운전상태에 따라 제어함으로써 무부하운전시의 무부하운전 회전수 등이 제어된다.

상기 무부하운전 제어밸브(23)의 개방도 제어량은 스로틀밸브(7)의 무부하운전 위치에서 온, 그 이외에서 오프가 되는 무부하운전 스위치(25)로부터의 신호, 수온센서(14)에 의해 검출되는 냉각수 온도, 크랭크각 센서(10)에 의해 검출된 기관회전수, 스타트 스위치로부터의 온, 오프 신호등에 의거해 제어유니트가 기관운전상태를 판단하고, 이 운전상태에 따라 무부하운전 제어 전에 공급되는 펄스신호의 개방밸브듀티(펄스주기에서 온의 시간 비율로써 개방도 제어량에 상당한다)를 변화시킴으로써 후술하는 바와 같이 행해진다.

흡기매니폴드(5)에는 각 기통마다 전자식 연료분사밸브(8)가 설치되어 있어 도시하지 않은 연료펌프로부터 압송된 압력조절기에 의해 소정의 압력으로 제어되는 연료를 기관(1)에 분사공급한다.

상기 연료분사밸브(8)에 의한 연료분사량의 제어는 마이크로컴퓨터 내장의 제어유니트(9)로부터 풍량계(13)에 의해 검출된 흡입공기유량(Q)과 배전기(13)에 내장된 크랭크각 센서(10)로부터의 신호에 의거해 산출된 기관회전속도 N으로부터 기본연료분사량 Tp=K×Q/N(K는 정수)을 연산하고, 이런 기본연료 분사량 Tp에 대해서 각종의 보정을 실시하는 것으로 최종적인 연료분사량Ti를 설정하고, 이 연료분사량 Ti에 상당하는 펄스 폭의 구동펄스 신호를 기관회전에 동기해서 연료분사밸브(8)에 출력함으로써 연료분사밸브(8)를 소정 시간만큼 밸브 개방시켜 기관(1)에 소정량의 연료가 분사공급되도록 되어 있다.

여기서 상기 기본연료 분사량 Tp를 보정하는 보정량으로서는 수온센서(14)에 의해 검출된 기관온도를 대표하는 냉각수 온도 Tw에 의거한 시동시 증량보정등을 포함하는 각종 보정계수 COEF, 실제의 공연비를 목표공연비(예를 들면 이론공연비)에 피드백 보정하기 위한 공연비 피드백 보정계수α, 또 배터리 전압에 의한 연료분사밸브(8)의 무효 분사시간의 변화를 보정하기 위한 보정분Ts등이 있다.

상기 공연비 피드백 보정계수α는 배기통로(20)에 개장된 산소센서(16)에 의해 검출된 배기중의 산소농도에 의거해 실제의 기관흡입 혼합기의 목표공연비에 대한 농후(rich)·희박(lean)을 판별하고, 실제의 공연비가 목표공연비에 가까워지도록 예를 들면 비례적분 제어에 의해 설정제어 된다.

또 산소센서(16)의 하류측 배기통로(20)에는 배기중의 CO, HC, NO₂를 산화, 환원해서 정화하기 위한 삼원촉매(17)가 설치됨과 동시에 이 삼원촉매(17)의 하류측에 소음기(18)가 갖추어져 있다.

또 기관(1)의 각 기통에는 점화플러그(11)가 설치되어 있어 점화코일(12)에 의해 발생한 고전압이 배전기(13)를 통하여 순차적으로 인가되고, 이것에 의해 불꽃 점화해서 혼합기를 착화 연소시킨다. 여기서 점화코일(12)은 그것에 부설된 파워트랜지스터(12a)를 개재해서 고전압의 발생시기를 제어한다. 따라서 점화시기(점화조기치) ADV의 제어는 파워트랜지스터(12a)의 온, 오프시기를 제어유니트(9)로부터의 점화신호로 제어함으로써 행해진다. 본 실시예에 있어서, 점화장치는 상기의 점화플러그(11), 점화코일(12), 파워트랜지스터(12a) 및 배전기(13)로 구성된다. 또 점화장치로서는 각 기통마다 점화코일(12), 파워트랜지스터(12a)를 각각 갖추어 배전기(13)에 의해 배전을 행하지 않은 것이라도 관계없다.

또한, 제어유니트(9)에는 트랜스미션(transmission)의 중립 스위치(30)로부터의 중립신호도 입력되어 있다.

즉, 제어유니트(9)에서 각종의 입력신호에 의거해 연산처리해서 최적인 점화시기(조기점화치) ADV를 결정하고, 이런 점화시기 ADV에서 점화가 행해지도록 점화신호를 점화코일(12) 구동용 파워트랜지스터(12a)에 보낸다.

상세하게는 미리 기관회전속도 N과 기관부하를 대표하는 기본연료 분사량 Tp와의 운전상태에 따라 설정되어 있는 기본점화시기의 도표로부터 해당하는 운전조건의 기본점화시기 FADV를 검색해서 구하는 한편, 기관의 녹킹발생의 유무에 의해 상기 기본점화시기 FADV의 보정치를 증감보정해서 최종적인 점화시기 ADV를 설정한다.

그리고 이 점화시기 ADV까지 충분한 점화 에너지를 얻을 수 있도록 점화코일(12)의 일차측으로의 통전을 개시하고, 크랭크각 센서(10)의 검출신호에 의거해 점화시기 ADV가 검출되었을 때에 통전을 차단하는 것으로 이차측에 고전압을 발생시켜 점화플러그(11)에 고전압을 공급해서 불꽃점화시킨다.

상기 보정치는 초기값을 0으로 해서 기본점화시기 FADV에 가산된 보정치이고, 녹킹발생이 검출되지 않으면 소정치만큼 증대설정되고(조기보정되고) 역으로 녹킹발생이 검출되면 소정치만큼 감소 설정되며(지연보정되고) 녹킹이 발생하지 않는한 조기값으로 점화가 행해지도록 한다.

여기서 제3도의 흐름도에 도시한 프로그램에 따라 제어유니트(9)에 의해 행해지는 연료공급제어 및 점화시기제어를 설명한다.

제3도의 흐름도에 도시한 루틴은 본 발명의 제1실시예에 관계된 연료공급제어 및 점화시기제어 프로그램이고, 100 msec 마다 실행된다.

단계 1(도면에서는 S1이라 기재한다. 이하 같음)에서는 무부하운전 스위치(25)로부터 스로틀밸브(7)의 완전 폐쇄 위치신호를 읽어 들인다.

단계 2에서는 풍량계(6)에 의해 흡입공기유량 Q를 굼출하고, 크랭크각 센서(10)로부터의 신호에 의거하여 기관회전속도 N을 굼출하며, 수온센서(14)에 의해 기관온도로서의 냉각수온도 Tw를 각각 검출한다.

즉, 풍량계(6), 크랭크각 센서(10) 및 수온센서(14)등에 의해 운전상태 검출수단이 구성된다.

단계 3에서는 상기 흡입공기유량 Q와 기관회전속도 N로부터 기본연료분사량 Tp=K×Q/N (K는 정수)를 연산한다.

단계 4에서는 냉각수온도 Tw에 의거해 난기촉진을 위해 후술하는 연료증량등의 각종 제어를 행할 필요가 있는 운전영역(이하, 냉기 무부하운전 영역이라 칭한다)인가의 여부를 판단한다. 여기서 예를 들면 제4도에 도시한 바와 같이, 냉각수온도 Tw가 기준 냉각수온도 Tw₀이하 (Tw≤Tw₀)인 경우에 냉기 무부하운전 영역이라고 판단하고 단계 5 이하로 나아가고, TwTw₀인 경우에는 이하의 제어를 수행하지 않고 복귀한다.

단계 5에서는 무부하운전 스위치(25)로부터 스로틀밸브(7)의 완전폐쇄 위치신호를 읽어 들임으로써 그 스로틀밸브(7)가 무부하운전 위치로 되어 있는가의 여부를 판단하고, 무부하운전 상태라고 판단된 경우만 단계 6으로 진행한다.

또 단계 6에서는 트랜스밋션의 중립 스위치(30)으로부터의 중립신호, 혹은 파킹(parking)스위치로부터의 파킹신호를 읽어 들임으로써, 트랜스밋션이 중립상태로 되어 있는가의 여부를 판단하고, 중립상태인 경우만 단계 7 이후로 진행한다.

즉 기관(1)이 냉기상태에서 해당 기관(1)을 탑재하는 차량이 정지해서 해당 기관(1)을 난기하고 있는 경우만 이하에 기술하는 본 발명에 따른 제어를 실시한다.

단계 7에서는 냉각수온도 Tw에 의거해 연료증가 보정율β 및 연소감소 보정율β를 설정한다. 여기서 연료증감 보정율β는 예를 들면 제5도에 도시한 바와 같이, 냉각수온도 Tw가 저온이 됨에 따라 큰 값으로 되지만 소정 온도 Tw₂이하의 극저온역에 있어서는 기관(1)의 안정연소를 꾀하기 위해 작은 값으로 하고 있다.

즉, 해당 단계(7)가 연료증감 보정율 설정수단의 기능을 나타내고 있다.

단계 8에서는 기관회전속도 N에 의거해 분사기통의 기통판별을 행하고, 냉기 무부하운전시에 연료를 증량보정하는 기통군(이하 농후기통군이라 칭한다)과, 연료를 감량보정하는 기통군(이하 희박기통군이라 칭한다)으로 기통을 구분한다. 여기서 농후기통군과 희박기통군의 구분 방법으로서는 제6도에 도시한 바와 같이, 전기통을 교대로 농후기통, 희박기통이 되도록 설정하거나(패턴A), 해당 제어를 실시하는 기통을 한정해서 예를 들면 농후기통, 통상 제어기통(기본기통), 희박기통, 기본기통을 반복하도록 설정해도 좋다(패턴B).

본 제1실시예에서는 패턴A의 상태로 기통을 구분한다는 조건하에서 이하의 설명을 한다. 우선 단계 8에서 농후기통군이라고 판단된 기통에 관한 제어에 대해 설명하는데 이 경우는 단계 9로 진행한다.

단계 9에서는 상기 기본연료 분사량 Tp에 의거하여 유효분사량 Te를 다음식에 따라 연산한다.

Te=Tp×α×COEF

여기서 α는 공연비 피드백 계수, COEF는 수온증량 보정계수 K_TW, 시동후 증량보정계수 K_AS등으로 된 각종 보정계수이다.

단계 10에서는 상기 유효분사량 Te를 단계 7에서 설정한 연료증가 보정율β에 의거해 보정하고, 보정분사량 TiR을 다음식으로 연산한다.

TiR=Te×(1+β)+Ts

단, Ts는 배터리 전압에 의한 무효분사량에 관계된 보정계수이다.

그리고 해당 루틴을 종료하고 연료분사량 TiR을 출력 레지스터에 세트한다. 이것에 의해 연료분사밸브(8)에 연료분사량 TiR에 대응하는 펄스 폭의 신호가 출력되고, 해당 기통군은 공연비가 농후해지도록 연료분사가 행해진다.

즉, 지금까지의 일련의 동작이 연료공급 제어수단으로써 행해지게 되므로 단계 9 및 단계 10은 연료공급 제어수단의 기능을 하고 있다.

단계 11에서는 미리 기관회전속도 N과 기관부하를 대표하는 기본연료 분사량 Tp의 운전조건에 따라 설정되어 있는 기본점화시기의 도표로부터 해당하는 운전조건의 기본점화시기 FADV를 검색하여 구한다.

단계 12에서는 냉각수온도 Tw에 의거하여 점화시기 지연보정치 DADVR을 설정한다. 여기서 점화시기 지연보정치 DADVR은 예를 들면 제7도에 도시한 바와 같이, 냉각수온도 Tw가 저온이 됨에 따라 큰 값으로 설정되지만, 소정 온도 Tw₃이하의 극저 온 영역에 있어서는 기관(1)의 안정연소를 꾀하기 위해 작은 값으로 하고 있다.

즉, 해당 단계 12가 점화시기 보정치 설정수단의 기능을 하고 있다.

단계 13에서는 상기 기본점화시기 FADV를 단계 12에서 설정한 점화시기 지연보정치 DADVR에 의거해 지연보정하고, 점화시기 ADVR을 다음식에 의해 연산한다.

ADVR=FADV-DADVR

그리고 이 점화시기 ADVR까지 충분한 점화 에너지를 얻을 수 있도록 점화코일(12)의 일차측으로의 통전을 개시하고, 크랭크각 센서(10)의 검출신호에 의거하여 점화시기 ADVR가 검출되었을 때에 통전을 차단함으로써 이차측에 고전압을 발생시켜, 점화 플러그(11)에 공급해서 점화시킨다.

즉, 해당 단계 13이 점화시기 보정수단의 기능을 하고 있다.

이어 단계 8에서 희박기통군이라고 판단된 기통에 관한 제어에 대해 설명하는데, 이 경우는 단계 14로 진행한다. 또 농후기통군이라고 판단된 경우의 제어와 같은 기능에 대해서는 설명을 간략화한다.

단계 14에서는 상기 기본연료 분사량 Tp에 의거해 유효분사량 Te를 다음식에 따라 연산한다.

Te=Tp×α×COEF

단계 15에서는 상기 유효분사량 Te를 단계 7에서 설정한 연료감소 보정율β에 의거해 보정하고, 연료분사량 TiL을 다음식에 의해 연산한다.

TiL=Te×(1-β)+Ts

그리고 해당 루틴을 종료하고 연료분사량 TiL을 출력 레지스터에 세트한다. 이것으로 연료분사밸브(8)에 연료분사량 TiL에 대응하는 펄스 폭의 신호가 출력되고 해당 기통군은 공연비가 희박해 지도록 연료분사가 행해진다.

즉 지금까지 일련의 동작이 연료공급 제어수단으로써 행해지게 되므로 단계 14 및 단계 15도 연료공급 제어수단의 기능을 하고 있다.

단계 16에서는 기본점화시기 FADV를 구한다.

단계 17에서는 냉각수온도 Tw에 의거해 점화시기 조기보정치 DADVL을 설정한다. 여기서 점화시기 조기보정치 DADVL은 예를 들면 제7도에 도시한 바와 같이, 냉각수온도 Tw가 저온이 됨에 따라 큰 값으로 설정되지만 소정온도 Tw₃이하의 극저온역에 있어서는 기판(1)의 안정연소를 꾀하기 위해 작은 값으로 하고 있다.

즉, 해당 단계 17도 점화시기 보정치 설정수단의 기능을 하고 있다.

단계 18에서는 상기 기본점화시기 FADV를 단계 17에서 설정한 점화시기 조기보정치 DADVL에 의거해 조기 보정하고, 점화시기 ADVL을 다음식으로 연산한다.

ADVL=FADV+DADVL

그리고 이 점화시기 ACVL까지 충분한 점화 에너지를 얻을 수 있도록 점화코일(12)의 일차측으로의 통전을 개시하고, 크랭크각 센서(10)의 검출신호에 의거하여 점화시기 ADVL이 검출되었을 때에 통전을 차단함으로써, 이차측에 고전압을 발생시켜 점화 플러그(11)에 고전압을 공급해서 불꽃점화시킨다.

즉 해당 단계 18도 점화시기 보정수단의 기능을 하고 있다.

또 이상 설명한 바와 같이, 농후기통군과 희박기통군이 구분되어 각각에 대해 다른 제어가 이루어지므로 단계 8이 기통 구분 수단의 기능을 하고 있다.

단계 19에서는 이상 설명한 제어를 행함으로써, 예를 들면 각 기통에서의 회전속도가 불안정하게 되는 일이 없고, 냉기 무부하운전 영역에서의 냉기 무부하운전 제어를 행하는 것이 가능한가의 여부를 판단하고, 가능하다고 판단된 경우에는 계속 무부하운전 제어를 행한다.

한편, 단계 19에서 냉기 무부하운전 제어를 행하는 것이 불가능하다고 판단된 경우에는 단계 20으로 나아간다.

단계 20에서는 상기 단계 7에서 설정된 연료증가 보정율β 및 연료감소 보정율β를 β=0으로 해서 연료증량제어 혹은 연료감량제어를 중지함과 동시에 상기 단계 12에서 설정한 점화시기 지연보정치 DADVR 혹은 상기 단계 17에서 설정한 점화시기 조기보정치 DADVL을 DADVR=0, DADVL=0으로써 점화시기 보정도 중지한다.

따라서 이상 설명했듯이, 본 실시예에 의하면 냉기 무부하시에는 제8도에 도시한 바와 같이, 연료를 증량보정하는 기통군은 증량에 의한 토크의 저하를 보충하면서 점화시기가 지연보정되므로 배기온도를 높이는 것이 가능하게 되어 삼원촉매를 보다 빠르게 활성화하는 것이 가능하게 된다. 또한, 지연에 의해 발생한 배기중의 미연소 가스가 삼원촉매 부근에서 연료감량 보정하는 기통군으로부터 나온 공기와 혼합해서 연소하게 되어 연소온도도 더욱 높아지게 된다.

또한, 연료를 감량보정하는 기통군은 희박연소에 의해 배기온도가 상승하게 되고, 삼원촉매의 활성화를 꾀하는 것이 가능하게 된다. 더욱이 배기중의 산소농도가 높아지게 되고, 삼원촉매의 활성화온도를 저하시키는 것이 가능하게 된다. 또 그 감량보정된 기통군에 관해서는 점화시기가 조기보정되므로 회전의 안정화를 꾀할 수 있게 된다.

즉, 제9도에 도시한 바와 같이, 농후기통군 및 희박기통군의 배기온도를 높일 수 있음과 동시에, 희박기통군으로부터 배출된 과잉 산소에 의해 촉매의 활성화 온도를 낮게 할수 있고, 농후기통군에 의하여 활성화 온도가 다소 상승하지만 기본 공연비와의 차이는 그 정도가 아니므로 전체로서는 촉매가 활성화하는 온도가 저온측으로 내려가고, 저온시동 직후의 촉매 활성화를 촉진할 수 있어 배기정화성능을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

즉, 본 실시예에서는 패턴A의 상태로 기통 구분하는 것으로 설명을 했지만 패턴A에서는 전 기통을 농후기통 혹은 희박기통의 어느 한쪽에 설정하므로 삼원촉매(17)의 활성화 촉진을 활발하게 행할 수 있다. 한편, 패턴B의 상태로 기통구분하면 통상 제어를 행해 기본 공연비로 제어하는 기본 기통이 있으므로 공연비의 변동이 작아지고 무부하운전 회전수가 안정화하기 쉽게 된다.

이어 제10도의 흐름도를 참조하면서 본 발명의 제2실시예에 따른 연료공급 제어 및 점화시기 제어를 설명한다. 또 제3도에 도시한 흐름도와 동일 작용을 하는 단계에 대해서는 동일 단계번호를 붙여서 설명을 생략한다.

단계 7에서, 냉각수온도 Tw에 의거해 연료증가 보정율β 및 연료감소 보정율β를 설정한 후 단계 31로 나아가 무부하운전 회전수 제어의 가능 여부를 나타내는 플래그(flag) F를 판단한다. 그리고 F=1이라고 판단된 경우에는 단계 32로 나아가 전술한 제3도에 도시한 바와 같이, 냉기 무부하운전 시에 연료를 증량보정하는 기통군(농후기통군)과 연료를 감량보정하는 기통군(희박기통군)으로 기통을 구분한 후 단계 8로 나아간다.

또한, 단계 35에서는 이상 설명한 제어를 행함으로써, 예를 들면 각 기통에서 회전속도가 불안정하게 되거나 하는 일없이 냉기 무부하운전 영역에서 냉기 무부하운전 제어를 행하는 것이 가능한가의 여부를 판단하고, 가능하다고 판단된 경우에는 단계 36에서 F=0으로 한 후 계속 냉기 무부하운전 제어를 행한다.

한편 단계 35에서 냉기 무부하운전 제어를 행하는 것이 가능하다고 판단된 경우에는 전술한 바와 같이, 패턴B의 상태로 기통구분한 쪽이 기본 공연비로 제어한 기본기통이 있으므로 공연비의 변동이 작아져 무부하운전 회전수가 안정화하기 쉬워지므로 단계 37에서 F=1로 한 후 단계 41로 나아간다.

단계 41에서는 냉기 무부하운전 시에 패턴B의 상태로 기통구분한다.

따라서 단계 42에서는 농후기통군인가 희박기통군인가의 판단에 추가하여, 통상 제어를 수행함으로써 기본공연비로 제어하는 기본 기통인가의 판단을 행한다.

그리고 단계 42에서 기본 기통이라고 판단된 경우에는 연료보정 및 점화시기보정을 중지하고, 통상의 무부하운전 회전수 제어를 행할 수 있도록 단계 20으로 나아간다.

또 단계 45에서는 예를 들면 각 기통에서의 회전속도가 불안정하게 되거나 하는 일없이 냉기 무부하운전 영역에서 냉기 무부하운전 제어를 행하는 것이 가능한가의 여부를 판단하고, 가능하다고 판단된 경우에는 계속 냉기 무부하운전 제어를 행할 수 있도록 그대로 복귀한다.

한편, 단계 45에서 냉기 무부하운전 제어를 행하는 것이 불가능하다고 판단된 경우에는 단계 20으로 나아간다.

이상 설명한 바와 같이, 이러한 제2실시예에 의하면 기관의 안정도를 크게 변화시키는 일없이 연료분사량의 보정 및 점화시기의 보정을 행하는 것이 가능하게 되고,배기온도가 저하하는 무부하운전 시에 한해서 배기온도를 상승시키기 때문에 보다 빠르게 그 촉매온도를 높여 활성화시키는 것이 가능하게 된다.

이상 설명했듯이, 본 발명에 의하면 냉기 무부하운전 시에 연료를 증량보정하는 기통군과 연료를 감량보정하는 기통군으로 구분하고, 검출된 운전상태에 의거해 연료증가 보정율 및 감소 보정율을 설정하고, 그 보정율에 의거해 연료공급량을 설정하고, 상기 증량보정하는 기통군의 점화시기를 지연 보정하고 감량보정하는 기통군의 점화시기를 조기보정하도록 해서 무부하운전 회전수를 제어하는 구성을 함으로써, 냉기시동 직후의 무부하운전 시에 연료를 증량보정하는 기통군과 연료를 감량보정하는 기통군이 설정되고, 또 점화시기도 기통군별로 증량보정하는 기통군은 지연 혹은 감량보정하는 기통군은 조기제어되게 되고, 양호한 무부하운전 안정성을 확보하면서 전체로서 촉매가 활성화하는 온도가 저온측으로 내려가서 저온시동 직후의 촉매활성화를 촉진할 수 있고, 배기정화성능이 향상할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 기관의 흡기계에 설치된 스로틀밸브를 바이패스(우회)하여 연결된 보조공기 통로 내에 보조공기 제어밸브를 설치함과 동시에, 기관의 배기계에 배기를 정화하는 촉매가 설치되어 있는 내연기관에 있어서, 적어도 기관온도를 포함하는 기관운전 상태를 검출하는 운전상태 검출수단과, 냉기 무부하운전 시에 연료를 증량보정하는 기통군과 연료를 감량보정하는 기통군으로 기통을 구분하는 기통구분 수단과, 상기 검출된 운전상태에 의거하여 상기 연료증가 보정율 및 감소 보정율을 설정하는 연료증감 보정율 설정수단과, 상기 설정된 연료분사량의 보정율에 의거해 연료공급량을 설정하는 연료공급량 설정수단과, 상기 검출된 운전상태에 의거해 상기 증량보정하는 기통군의 점화시기 지연보정치 및 연료를 감량보정하는 기통군의 점화시기 조기보정치를 설정하는 점화시기 보정치 설정수단과, 상기 설정된 점화시기의 보정치에 의거해 각 기통군의 점화시기를 보정하는 점화시기 보정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어장치.